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Full text of "Handwörterbuch der naturwissenschaften"

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Handwörterbuch 
der  Naturwissenschaften. 


Zweiter  Band. 


1  :z. 

Handwörterbuch      h 

der 

Naturwissenschaften 

Herausgegeben  von 

Prof.  Dr.  E.  KorSChelt-Marburg      Prof.  Dr.  G.  Linck-Jena 

(Zoologie)  (Mineralogie  und  Geologie) 

Prof.  Dr.  F.  OltmannS-Freiburg 

(Botanik) 

Prof.  Dr.  K.  Schaum-Leipzig      Prof.  Dr.  H.  Th.  SimOH-Göttingen 

(Chemie)  (Physik) 

Prof.  Dr.  M.  Verworn-Bonn    Dr.  E.Teichmann-Frankfurt  a.  M. 

(Physiologie)  (Hauptredaktion) 

Zweiter  Band 

Blatt  —  Ehrenberg 

Mit  1101  Abbildungen 


JENA 
Verlag  von  Gustav  Fischer 

1912 


Alle   Rechte   vorbehalten. 


Copyright  1912  by  Gustav  Fischer 
Publisher,  Jena. 


Inhaltsübersicht. 


Nur  die  selbständigen  Aufsätze  sind  hier  aufgeführt.     Eine  Reihe  von  Verweisungen  findet  sich 
innerhalb  des  Textes  und  ein  später  herauszugebendes  Sachregister  wird  nähere  Auskunft  geben. 


B. 

(Fortsetzung.) 

Seite 

Blatt.     Von  Dr.  K.  Giesenhagen,  Prof.,  München 1 

Blitz 35 

A.  Der  Blitz  als  physikalische  Erscheinung.   Von  Dr.  B.  Walter,  Prof.,  Hamburg  35 

B.  Blitzgefahr  und  Blitzstatistik.     Von  Dr.  K.  Wegener,   Göttingen 39 

C.  Blitzableiter  und  Blitzschutzvorrichtungen.    Von  Dr.  P.  Spies,  Prof.,  Posen  40 
^Blitzröhren.    Fulgurite.    Von  Dr.  G.  Linck,  Prof.,  Jena 46 

^lomstraiid,  Christian  Wilhelm.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 47 

^^lumenbach,  Johann  Friedrich.    Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H.  47 

Blut.     Von  Dr.  K.  Bürker,  Prof.,  Tübingen 47 

Blüte.     Von  Dr.  R.  v.  Wettstein,  Prof.,  Wien 71 

^Blytt,  Axel \  ,,       n     .»7    D  t,i     ^    T)    f     u  11     o    c      1^2 

^«OCk,   Hieronymus.j  ^«^^  ^'-  ^-  ^"hland,  Prof.,  Halle  a.   S. 102 

"^  Bodländer,  Guido.     Von  E.  Drude,  Göttingen 103 

■^Boerhave,  Hermann,    Von  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin 103 

''■Boissier,  Edmond.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S 103 

■^-Bojanus,  Ludwig  Heinrich.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H.    .    .  103 

'^Boltzmanii,  Ludwig.     Von  E.  Drude,  Göttingen 103 

''^Bonnet,  Charles.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 104 

"^Borden,    Theophile.\  ,.      ^^      t   t^      i         i    r>    *     ü    i ^ 104 

^Borelli.  Alfonso.     ./  ^«n  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin 104 

Borgriippo 105 

a)  Bor.     .    .    .| 105 

b)  Aluminium.!  ,^       t^      T.r    tt          n    t     -d      i         1^^ 

c)  Gallium.     .     ^on  Dr.  W.  Herz,   Prof.,  Breslau 1^3 

d)  Indium.  .    .  I 114 

e)  Thallium.     Von  Dr.  O.  Hauser,  Privatdozent,  Berlin-Wilmersdorf 115 

f)  Seltene  Erdmetalle.     Von  Dr.  K.  Schaum,  Prof.,  Leipzig      119 

— —  g)  Aktinium.     Von  Dr.  E.  Ehler,  Prof.,  Heidelberg 131 

Bormineralien.     Von  Dr.  E.  Sommerfeldt,  Prof.,  Brüssel 134 

^^ossclia,  Johannes.     Von  E.  Drude,  Göttingen 135 

Botanik.    Von  Dr.  S.  Tschulok,  Privatdozent,  Zürich 135 

NBouguer,  Pierre.  Von  E.  Drude,  Göttingen 144 

"^Boussingault,  Jean  Baptiste.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S 144 

"^■Boyle,  Robert.     Von  E.  Drude,  Göttingen 144 

Brächiopoda.    Von  Dr.  F.  Blochmann,  Prof.,  Tübingen 145 

—  Paläontologie.     Von  Dr.  J.  F.  Pompeckj,  Prof.,  Göttingen 159 

NBradley,  James.     Von  E.  Drude,  Göttingen 187 


28786 


Vi  Inhaltsübersicht 


Seite 

-Braun,  Alexander.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle 187 

"Bravais,  Auguste \  ^j      t-   t^     j      n-^.^-           187 

,  ^           - '              -c-          ■    f-1'        4.  i  Von  E.  Drude,  Gottmgen  .  oo 

-^Breguet.  Louis  Franfois  Clement.  /                           '              °        188 

■lÄSl'.äfEdi;^*}^»"»- W.Hanns,  Privatdozent.  Marburg  i^^      ;;    ;  }fg 

'Breithaupt,  Johann  Friedrich  August.     Von  Dr.  K.  Spangenberg,  München     .    .    .  189 

'•Bremser,  Johann  Gottfried.    Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marbnrg  i.  H.   .    .  189 

Brewster,  David.    Von  E.  Drude,  Göttingen      189 

Brongniart,  Alexandre.    Von  Dr.  O.  Marschall,  Eisen  ach 189 

■Iroö'ks,  wSLm  Keitl  I  Von  Dr.  W.  Harnes,  Privatdozent,  Marburg  i.  H.      ;   ;   ;  j^, 

Brotfrüehte.    Von  Dr.  T.  F.  Hanausek,  Prof.,  Wien 191 

--Brown,  John.     Von  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin 202 

^Brown,  Robert.    Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S. 202 

^Brutpflege.    Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 203 

Bryozoa.    Von  Dr.  W.  v.  Buddenbrock,  Heidelberg 215 

—  Paläontologie.     Von  Dr.  J.  F.  Pompeckj,  Prof.,  Göttingen 233 

'Buff,  Heinrich  Ludwig.     Von  Dr.  E.  v.   Meyer,  Prof.,  Dresden 239 

"  Buffon,  George  Louis  Leclerc,  Graf  von.  Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H.  240 

Bunsen,  Robert  Wilhelm.    Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 240 

Burmeister,  Hermann.    Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 240 

'  Butlerow,  Alexander.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 241 


c. 

^"€agniard  de  la  Tour.    Von  E.  Drude,  Göttingen 242 

^  Cahours,  August.    Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 242 

Camarius,  Rudolph  Jakob j 242 

Candolle,  Alphonse  Louis  Pierre  Pyramus  de.     VonDr.W. Ruhland,  Prof.,  Hallea.  S.  242 

Candolle,  Augustin  Pyramus  de I 243 

^'  Cannizaro,  Stanislao.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 243 

,*  Cardano,  Hieronymo K.      t:-    t^     ,      r^-,.^-  244 

,  Carnot,  Nicolas  Leonard  Sadi.    .  f  ^o"  ^-  ^'""^^^   Gottmgen 344 

/Caro,  Heinrich.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 244 

'^-Canls'  Julius^vlktor."    ".  }  ^«^  ^^-  ^-  ^^''^^'  Privatdozent,  Marburg  i.  H.     ;   ;   ;  344 

N^auchy,  Augustin  Louis \ 245 

"N^avendish,  Henry Von  E,  Drude,  Göttingen 245 

M!elsius,  Anders 1 245 

Cephalopoda.    Von  Dr.  A.  Naef,  Zürich 245 

—  Paläontologie,     Von  Dr.  J.  F.  Pompeckj,  Prof.,  Göttingen 265 

VCesalpino,  Andrea.    Von  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin 297 

Chätognatha.    Von  Dr.  P.  Buchner,  Privatdozent,  München 297 

^~  Paläontologie.     Von  Dr.  J.  F.  Pompeckj,  Prof.,  Göttingen 299 

'  €hamisso,  Adelbert  von.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i,  H.    .    .    .  299 

"^Charles,  Jaques  Alexandre.     Von  E.  Drude,  Göttingen 300 

Chemie.    Von  Dr.  W.  Lob,  Prof.  Berlin-Wilmersdorf      300 

Chemilumineszenz.    Von  Dr.   M.  Trautz,  Prof.,  Heidelberg 310 

Chemische  Analyse 312 

A.  Anorganische  Analyse.     Von  Dr.  W.  Böttger,  Prof.,  Leipzig 312 

B.  Organische  Analyse.     Von  Dr.  H.   Meyer,  Prof.,  Prag 346 

C.  Gasanalyse.     Von  Dr.  W.  Hempel,  Prof.,  Dresden 351 

D.  Mikrochemische  Analyse.     Von  F.  Emich,  Prof.,  Graz 366 

Chemische  Apparate \  ,.      ^^      a    tu-  1    d«  4-    iv/r    u        •   u       ....  373 

Chemische  Ai-beitsmethoden.  /  ^^n  Dr.  A.  Thiel,  Prof.,  Marburg  1.  H.  404 

Chemische  Einheiten.    Von  Dr.  K.  Drucker,  Prof.,  Leipzig 432 

Chemische  Elemente.    Von  Dr.  A.  Sieverts,  Privatdozent,  Leipzig 438 

•  Chemische  Energie.    Von  Dr.  W.  Lob,  Prof.,  Berlin-Wilmersdorf 452 

Chemische  Formeln.    Von  Dr.  P.  Pfeiffer,  Prof.,  Zürich 462 


Inhaltsübersicht  VII 


Seite 

Chemisches  Gleichgewicht.    Von  Dr.  H.  v.  Halban,  Privatdozent,  Würzbiirg    .    .  470 

Chemische  Kinetik.     Von  Dr.   M.  Trautz,  Prof.,  Heidelberg 519 

Chemische  Theorien.    Von  Dr.  W.  Lob,  Prof.,  Berlin-Wilmersdorf 549 

Chemische  Typen.    Von  Dr.  K.  Schaum,  Prof.,  Leipzig 562 

Chemische  Verbindungen.    Von  Dr.  W.  Böttger,  Prof.,  Leipzig 581 

Chemische  Verwandtschaft.    Von  Dr.  R.  Kremann,  Prof.,  Graz 587 

Chemische  Vorgänge.    Von  Dr.  W.  Lob,  Prof.,  Berlin-Wilmersdorf 597 

\Chemnitz,  Joh.  Hieronymus.    Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H.  .    .  604 

N^hevreul,  Eugene.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden     604 

\Chiaje,  Stefano  delle.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg!.  H 605 

Chinolingruppe.    Von  Dr.  W.  König,  Privatdozent,  Dresden 605 

Chinone.    Von  Dr.  H.  Wienhaus,  Göttingen 614 

N]hladni.  Ernst  Florens  Friedrich.     Von  E.  Drude,  Göttingen 630 

Chlaniydozoa.    Von  Dr.   M.  Hartmann,  Prof.,  Berlin-Frolinau 631 

Circulätiousorgane  und  Blutgefäße.     Von  Dr.  W.   Harms,    Privatdozent,    Mar- 
burg i.  H 633 

)arede,  Jean  Louis  Rene  Antoine  Edouard.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent, 

Marbur"-  i.  H 655 


N:iap{ 


.  Clapeyron.  Benoit  Pierre  Emile.    \  ,.       t-    t^     j      r^-.,.-  656 

^lark,  Latimer (  V«"  ^-  ^'^"^^'  Gottmgen       ^53 

\Claus,  Adolf.     Von  Dr.  E.  v.   Meyer,  Prof.,  Dresden 656 

'^Claus,  Carl  Friedrich  Wilhelm.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H.  656 

N^lausius,  Rudolf \  ..      t-.    r^    j      n-^.^-  657 

^Clement.  Julius  Morgan.    .    .    }  ^^^  E.  Drude,  Gottmgen g^^ 

^Cleve,  Per  Theodor.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 657 

Nalisson,  Francis.     Von  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin     657 

N^lusius,  Carolus  (Charles  de  l'Escluse).     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S.   .  657 

Coelenterata.     Von  Dr.  O.  Maas,  Prof.,  München 658 

—  Paläontologie.     Von  Dr.  J.  F.  Pompeckj,  Prof.,  Göttingen 708 

\Cohn,  Ferdinand.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S 724 

M!olladon,  Jean  David.     Von  E.  Drude,  Göttingen 724 

"Colombo,  Matteo  Realdo.     Von  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin 724 

Conjugatae.     Von  Dr.  G.  Karsten,  Prof.,  Halle  a.  S 725 

M!ope,  Edward  Drinker.     Von  Dr.  O.  Marschall,  Eisenach 730 

^ordril^TeSJ".^''":  }  ^-o"  D'-  W.  Ruh,a„d,  Prof..  Halle  a.  S.      ;::;:;   ;  1° 

*M3oriolis,  Gustave  Gaspard.     Von  E.  Drude,  Göttingen 731 

orrelation.     Von  Dr.  L.  Rhumbler,  Prof.,  Hann. -Münden 731 

von  Cotta,  Bernhard.     Von  Dr.  O.  Marschall,  Eisenach 737 

.^Coulomb,  Charles  Augustin  de.     Von  E.  Drude,  Göttingen 737 

Cronstedt,  Axel  Fredrik.     Von  Dr.  K.  Spangenberg,  München 738 

Crustacea.    Von  Dr.  W.  Giesbrecht,  Prof.,  Neapel 738 

—  Paläontologie.     Von  Dr.  J.  F.  Pompeckj,  Prof.,  Göttingen 772 

Curie,  Pierre.     Von  E.  Drude,  Göttingen 797 

^Cuvier,  George  Leopold  Chretien  Frederic  Dagobert,  Baron  von.    Von  Dr.  W.  Harms, 

Privatdozent,  Marburg  i.  H 797 

Cyanverbindungen.     Von  Dr.  H.  Wienhaus,  Göttingen 798 

^M^zapski,  Siegfried.     Von  E.  Drude,  Göttingen 819 


y^ 


D. 

NDaguerre,  Louis  Jaques  Mande.     Von  E.  Drude,  Göttingen      820 

M)aiton,  John.     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden 820 

NDames,  Wilhelm  Barnim.     Von  Dr.  O.   Marschall,  Eisenach 821 

Dämpfe.     Von  Dr.  O.  Knoblauch,  Prof.,  München 821 

^Dana,  James  Dwight.     Von  Dr.   O.   Marschall,  Eisenach 835 

N)aniell,  John  Frederic.     Von  E.  Drude,  Göttingen 836 

Darmkanal.   Darmsystem.    Ernährungsapparat.    Morphologie  des  Darmes.    Von 

Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 836 

—  Physiologie  des  Wirbeltierdarmes.    Von  Dr.  ^  A.  Scheunert,  Prof.,  Dresden.  866 


ATII  Inhaltsübersicht 


Seite 


/^ 


Darwin,  Charles  Robert.      .    .    I   ,.       t\     \kt    -u            -o  ,-,r  +,i^  -.  +    tvt    u        •  tt  •  886 

-Danvin.  Erasmus (  ^on  Dr.  W.  Harms,  Pnvatdozent,  Marburg  i.H.  gg? 

""NDailbree,  Gabriel  Auguste.     Von  Dr.  K.  Spangenberg,  München 887 

"^Davy,  Sir  Humphry.     Von  E.  Drude,   Göttinnen 887 

"'De  Geer,  Charles.    Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 888 

'  Delpiiio,  Federico.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S.    ! 888 

Denken.     Von  Dr.  K.  Bühler,  Privatdozeut,  Bonn 889 

Descartes,  Rene.     Von  E.  Drude,  Göttiugen      896 

Des  Cloizeaux,  Alfred  Louis  Olivier  Legrand.     Von  Dr.  K.  Spangenberg,  München  896 

Desormes,  Charles  Bernard.     Von  E.  Drude,  Göttiugen 897 

^Deszendenztheorie.    Von  Dr.  L.  Plate,  Prof..  Jcua 897 

M)eville,  Henry  Sainte  Ciaire.     Von  Dr.  E.  v.   Meyer,  Prof.,  Dresden 951 

evonische  Formation.    Von  Dr.  A.  Holzapfel,  Prof.,  Straßburg 951 

Diatomeae.    Von  Dr.  G.  Karsten,  Prof.,  Halle  a.  S 960 

Dichte  und  spezifisches  Gewicht.     Von  Dr.  K.  Scheel,  Prof.,  Berlin-Wilmersdorf  971 

Dielektrizität.    Von  Dr.  E.  v.  Schweidler,  Prof.,  Innsbruck      987 

—  der    Kristalle.      Pyroelektrizität    und    Piezoelektrizität.       Von    Dr.    E.    Riecke, 

Prof.,  Göttingen 1000 

Dimorphismus.    Von  Dr.  E.  Teichmann,  Frankfurt  a.  M 1012 

"""'Dirichlet,  Peter  Gustav  Lejeune.     Von  E.  Drude,   Göttingen 1017 

Disperse  Gebilde.    Allgemeiner  Teil.    Von  Dr.  W.  Mecklenburg,  Clausthal  i.  H.  .    .  1017 

■ —  Präparativer  Teil.     Von  Dr.  A.  Lottermoser,  Prof.,  Dresden 1038 

Dissoziation.    Gewöhnliche  Dissoziation.    Von  Dr.  H.  v.  Wartenberg,  Prof.,  Berlin  1047 

—  Elektrolytische  Dissoziation.      Von  Dr.   A.   Coehn,   Prof.,    Göttiugen 1052 

"  Dodonaeus,  Rembertus.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S 1057 

"■"-Doebereiner,  Johannes  Wolfgang,     Von  Dr.  E.  v.  Meyer,  Prof.,  Dresden     ....  1058 

\Dohrn,  Anton.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 1058 

■■  Dollond,  John.     Von  E.  Drude,  Göttingen 1059 

■Dolomieu.     Von  Dr.  K.  Spangenberg,  München 1059 

Doppelbrecliuns;.     Von  Dr.  J.  Classen,  Prof..  Hamburg 1059 

—  Akzidentelle  Doppelbrechung.     Von  Dr.  F.  Pockels,  Prof.,  Heidelberg    ....  1077 
Doppler,  Christian   .    .    .  \  ,.       t-    t^     j      r- -^i,-            1088 

:  Dove,  Heinrich  Wilhelm  }  ^  «"  E.  Drude,  Gottmgen ^088 

Doyere,  Louis.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.  H 1088 

Draper,  John  William.     Von  E.  Drude,  Göttingen 1088 

Drehbewegung.    Von  Dr.  Ph.  Frank,  Privatdozent,  Prag     1088 

Drehung  der  Polarisationsebene.    Von  Dr.  A.  Byk,  Prof.,  Charlottenburg.   .   .   .1115 

Druck.     Von  Dr.  H.  Freundlich,  Prof.,  Braunschweig 1135 

NDrude,  Paul.     Von  E.  Drude,  Göttingen 1143 

Drüsen.    Von  Dr.  R.  W.  Hoffmann,  Prof.,  Göttingen 1143 

'' Drummond,  Thomas.    Von  E.  Drude,  Göttingen 1164 

Du  Bois  Reymond,  Emil.     Von  Dr.  J.  Pagel,  weil.  Prof.,  Berlin 1164 

Du  Hamel  du  Monceau,  Henri  Louis.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S.   .  1164 

Dujardin.  Felix.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg  i.H 1164 

Dulong.  Pierre  Louis.     Von  E.  Drude,  Göttingen      1165 

"^^Dumas,  Jean  Baptiste.     Von  Dr.  E.  v.   Meyer,  Prof.,  Dresden      1165 

Düngemittel.     Mineralische  Düngemittel.    Von  Dr.  A.  Schwantke,  Privatdozent, 

Marburg  i.  PI 1165 

NDutrochet,  Henry  Joaquim.     Von  Dr.  W.  Ruhland,  Prof.,  Halle  a.  S 1172 

Dynamomaschinen.    Von  Dr.  R.  Rüdenberg,  Berlin-Westend 1173 


E. 

Echiuridea.    Von  Dr.  J.  W.  Spengel,  Prof.,  Gießen 1204 

^Edlund,  Erik.    Von  E.  Drude,  Göttingen 1212 

^^hrenberg,  Christian  Gottfried.     Von  Dr.  W.  Harms,  Privatdozent,  Marburg!.  H..  1212 


B. 


Fortsetzung. 


Blatt. 

1.  Einleitung.  Laubblatt  und  Blattmetamor- 
phosen. 2.  Formale  Morphologie:  a)  Aeußere  Ge- 
stalt: «)  Blattspreite,  /i)  Blattstiel.  7)  Blattgrund. 
^)  Metamorphosen,  b)  Innerer  Bau:  «)  Oberhaut. 
ß)  Nervatur.  7)  Mesophyll.  3.  Oekologisehe  Mor- 
phologie: a)  Allgemeine  Lebensbedingungen:  a) 
Festigung  und  Schutz  gegen  äußere  Angriffe,  ß) 
Versorgung  mit  Sauerstoff.  7)  Wasserökonomie, 
b)  Das  Blatt  als  Organ  der  Nahrungsbereitung: 
a)  Assimilation,  ß)  Aufnahme  organischer  Nah- 
rung, c)  Mechanische  Funktionen:  a)  Das  Blatt 
als  Schutzorgan,  ß)  Das  Blatt  als  Klimmorgan. 
4.  Entwickelungsgeschichte:  a)  Der  Verlauf  der 
Blattentwickelung:  a)  Jugendstadien,  ß)  Knos- 
penlage und  Entfaltung.  7)  Blattfall,  b)  Die 
l'ormbestimmenden  Faktoren:  cc)  Innere  Fak- 
toren,    ß)  Aeußere  Faktoren. 

I.  Einleitung.  Laubblatt  und'  Blatt- 
metamorphosen. Blatt  bedeutet  in  der 
Botanik  ein  seitliches  Organ  des  Pflanzen- 
sprosses, das  in  der  Regel  begrenztes  Wachs- 
tum besitzt  und  flächenförmig  ausgebreitet 
ist.  Die  Gestaltungsverhältnisse  des  Blattes 
sind  aber  so  mannigfaltig  und  die  Ausnahmen 
von  der  Regel  so  zahlreich,  daß  es  nicht  gelingt, 
eine  allen  Fcällen  gerecht  werdende  "Defini- 
tion auf  morphologisclier  Grundlage  zu 
formulieren.  Bei  den  Gefäßpflanzen,  den 
Laubmoosen,  den  beblätterten  Lebermoosen 
und  manchen  Algen  wie  z.  B.  den  Characeen, 
sind  bestimmte  räumliche  Beziehungen 
zwischen  den  Blättern  und  der  sie  tragenden ! 
Sproßachse  vorhanden.  Die  Blätter  werden  | 
als  winzige  Gewebehöcker  an  dem  Vege- 
tationspunkt der  Achse  in  einer  regelmäßigen 
Aufeinanderfolge  und  gegenseitigen  Lage-,' 
rung  angelegt,  so  daß  es  möglich  ist,  aus  der 
räumlichen  Beziehung  der  Anlagen  unter 
sich  und  zum  Vegetationspunkt  des  Sprosses 
die  Blattanlagen  von  anderen  seitlichen 
Organanlagen  zu  unterscheiden.  Hier  kann 
als  Blatt  alles  das  bezeichnet  werden, 
was  aus  einer  Blattanlage  hervorgegangen 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


!  ist   gleichviel,    welchen    Entwicklungsgang 
die  Anlage  später  eingeschlagen  hat. 

Bei  manchen  Meeresalgen  kommen  blatt- 
artige Bildungen  vor,  bei  denen  eine  solche 
entwickelungsgeschichtliche  Beziehung  zu  der 
tragenden    Achse    nicht    gegeben    ist,    wie 
z.    B.    die    flottierenden    Assimilatoren    der 
Macrocystis,  die  gestielten  Laubflächen  von 
Laminaria,  Caulerpa  u.  a.    Es  liegt  im  Be- 
lieben des  Einzelnen,   auch  für  sie   die  Be- 
zeichnung Blatt  anzuwenden,  indessen  em- 
pfiehlt  es   sich,   um    eine   einheitliche   Vor- 
stellung   des   morphologischen    Begriffes   zu 
gewinnen,  diese  Gebilde  wie  auch  die  laub- 
I  artigen  Flächen  an  manchen  Moosprotonemen 
!  und  Lebermoosthallomen    und  an  den  Pro- 
thallien  von  Equiseten  und  Lycopodien  trotz 
ihrer  flächenförmigen  Ausbreitung  und  trotz 
ihrer  Funktion    als  Assimilatoren    von    dem 
Blattbegriff  ebenso  auszuschließen,  wie  die 
flächenartig     verbreiterten     assimilierenden 
Sprosse  und  Wurzeln  einiger  Gefäßpflanzen. 
Auch    bei    dieser    Beschränkung    ergibt 
sich,  daß  das  Blatt  kein  einheitliches  Organ 
im   phylogenetischen    Sinne   darstellt.      Die 
Blätter  der  Moose  gehören  der  Geschlechts- 
generation an,  die  Blätter  der  Gefäßpflanzen 
dagegen  sind  Organe  der  ungeschlechtlichen 
Generation,    die    in    dem    blattlosen    Moos- 
sporogonium  ihr  Homologon  hat.     Es  steht 
also  fest,   daß  die  Blattwerdung,   d.   h.   die 
phylogenetische    Entstehung    des    als    Blatt 
bezeichneten  Organs  sich  im  Laufe  der  Ent- 
wicklungsgeschichte     des      Pflanzenreiches 
mehrmals  und  in  verschiedener  Weise  voll- 
zogen haben  muß.    Praktische  Gründe  geben 
den  Anlaß,  die  nachfolgende  Darstellung  auf 
das  Blatt  der  Gefäßpflanzen  zu  beschränken; 
das    Blatt    der    Moose,    Characeen    usw.    ist 
in  den  diese  Pflanzengruppen  behandelnden 
Artikeln    berücksichtigt    worden. 

Der   Funktion   nach   können   wir  unter 


Blatt 


den  Blattgebilden  der  Gefäßpflanzen  zwei 
Gruppen  nnterscheiden:  1.  Blätter,  die 
vegetativen  Funktionen  dienen  und  2.  Blätter, 
die  Träger  der  Fortpflauzungsorgane  sind 
oder  in  anderer  Weise  der  geschlechtlichen 
Fortpflanzung  dienen.  Bei  den  Gefäß- 
kryptogamen, insbesondere  bei  den  Farnen 
sehen  wir  häufig  beide  Funktionen  von  dem- 
selben Blatt  verrichtet  werden,  indem  das 
grüne  Laubblatt  an  seiner  Unterseite  die 
Fortpflanzungsorgane  trägt.  Demgegenüber 
erscheint  das  Verhalten  der  übrigen  Ge- 
fäßpflanzen, bei  denen  vegetative  Funktionen 
und  Hervorbringung  der  Fortpflanzungs- 
organe der  Form  und  dem  Bau  nach  ver- 
schiedenen Blattgebilden  zufallen,  als  ein 
Zustand  fortgeschrittener  Differenzierang  und 
Arbeitsteilung.  Es  ist  üblich,  die  der  Fort- 
pflanzung dienenden  Blattgebilde  der  Blüten- 
pflanzen, als  Organe  der  Blüte  im  Zusammen- 
hang zu  betrachten,  so  daß  wir  hier  die  Dar- 
stellung auf  die  den  vegetativen  Funktionen 
dienenden  Blattgebilde  beschränken  können. 

Das  vegetative  Blatt  der  Gefäßpflanzen 
stellt  in  der  Mehrzahl  der  Fälle  als  grün- 
gefärbtes Laubblatt  das  Assimilationsorgan 
der  Pflanze  dar,  das  ist  ein  Ernährungsorgan, 
in  dem  sich  unter  der  Einwirkung  des  Lichtes 
der  Aufbau  von  Kohlehydraten  abspielt, 
deren  Kohlenstoff  durch  Verarbeitung  des 
Kohlendioxyds  der  Luft  gewonnen  wird. 

Neben  der  Assimilation  oder  statt  der- 
selben kann  aber  das  Blatt  noch  mancherlei 
andere  Aufgaben  erfüllen.  Es  reguliert  die 
Abgabe  von  Wasser  in  Dampf-  oder  Tropfen- 
form, es  schützt  die  in  seiner  Achsel  aus  dem 
Sproß  sich  entwickelnden  Achselknospen 
oder  andere  junge  Pflanzenteile  gegen  Aus- 
trocknung und  mechanische  Verletzung,  es 
speichert  Wasser  und  organische  Nahrungs- 
stoffe, es  dient  als  Ablagemngsort  von 
Sekreten  oder  als  Ausscheidungsort  von 
Exkreten  des  Pflanzenkorpers.  Vielen 
Kletterpflanzen  dient  es  als  Kletterorgan, 
bei  den  Insektivoren  bildet  es  einen  Fang- 
apparat für  kleine  Tiere. 

Wo  neben  den  sonstigen  Funktionen  die 
Assimilation  zurücktritt  oder  ganz  unter- 
drückt ist,  spricht  man  von  einem  Funktions- 
wechsel des  Blattes.  Die  mit  dem  Funktions- 
wechsel in  Beziehung  stehende,  von  der 
normalen  Laubblattform  abweichende  Ge- 
stalt wird  als  Metamorphose  bezeichnet. 

Form  und  Bau  der  Laubblätter  und  ihrer 
Metamorphosen  können  von  sehr  verschiedenen 
Gesichtspunkten  aus  der  Betrachtung  unter- 
worfen und  zur  Darstellung  gebracht  werden. 
Die  verschiedenen  Darstellungsweisen  ent- 
sprechen verschiedenenDisziplinen  der  wissen- 
schaftlichen Botanik,  die  sich  nebeneinander 
entwickelt  haben  oder  auseinander  hervor- 
gegangen sind.  Die  beschreibende,  systema- 
tische Botanik  hat  das  Bedürfnis,  die  einzelnen 


in  der  Natur  vorkommenden  Gestaltungs- 
verhältnisse des  Pflanzenorgans  definiert 
und  mit  eindeutigen  Bezeichnungen  belegt 
zu  sehen.  Diesem  Bedürfnis  entspricht 
die  rein  formale  Morphologie,  deren  Aufgabe 
es  demnach  ist,  das  Laubblatt  als  Form- 
element des  Pflanzenkörpers  zu  zergliedern 
und  die  Gestalt  und  Zusammenfügung  seiner 
einzelnen  Teile  in  exakt  definierten  Ausdrücken 
festzulegen.  Die  ökologische  Morphologie 
dagegen  betrachtet  die  Pflanzenteile  als 
Organe  des  lebenden  Organismus.  Sie  hat 
demnach  die  Beziehungen  aufzudecken,  welche 
zwischen  der  Form  und  der  Funktion  des 
Blattes  bestehen.  Die  Entwickelungsge- 
schichte  endlich  sucht  den  Werdegang  der 
Pflanzenorgane  zu  verfolgen  und  ursächlich 
zu  ergründen.  Sie  hat  demnach  die  Ent- 
stehungsgeschichte des  Laubblattes  klar  zu 
legen  und  zu  zeigen,  wieweit  die  Form  des 
ausgewachsenen  Blattes  abhängig  ist  und  be- 
dingt wird  von  den  während  das  Entwicke- 
lungsganges  wirksamen  inneren  und  äußeren 
Faktoren.  Oekologie 
und  entwickelungs- 
geschichtliche  For- 
schung nehmen  neben 
der  direkten  Beobach- 
tung in  der  Natur  das 
Experiment  zu  Hilfe 
(experimentelle  Mor- 
phologie). 

2.  Formale  Mor- 
phologie des  Blattes. 
Die  rein  formale  Mor- 
phologie des  Blattes 
ist  eine  längst  in 
sich  abgeschlossene 
Disziplin,  von  deren 
Fortführung  eine  Er- 
weiterung unserer 
wissenschaftlichen  Er- 
kenntnis nicht  er- 
wartet werden  darf. 
Sie  liefert  uns  aber 
in  ihren  Definitionen 
eindeutige  Begriffe 
und  Bezeichnungen, 
deren  wir  zur  Ver- 
ständigung bei  der 
Darstellung  morpho- 
logischer Verhältnisse  bedürfen,  und  darf  des- 
halb in  einem  Handbuche  nicht  fehlen. 

2a)  Aeußere  Gestalt  des  Blattes. 
Das  Laubblatt  setzt  sich  in  typischen 
Fällen  aus  drei  Teilen  zusammen  (s.  Fig.  1), 
aus  der  flächenfönnig  ausgebreiteten  Blatt- 
spr  eite  (Blattfläche,  Lamina),  dem  stabförmi- 
gen  Blattstiel  (Petio Ins),  der  die  Spreite  mit 
dem  Sproß  verbindet  und  dem  Blattgrund, 
der  die  Anhaftungsstelle  des  Blattes  an  der 
Sproßachse  darstellt,  und  nicht  selten  eine 
besondere    Gestaltung    annimmt,    indem    er 


Fig.  1.  Laubblatt 
von  R  i  c  h  a  r  d  i  a 
aethiopica:  L 
Blattspreite,  P  Blatt- 
stiel, V  der  als  Blatt- 
scheide entwickelte 
Blattgrund. 


Blatt 


entweder  als  Blattscheide  (Vagina)  die 
Sproßaclise  scheidenartig  nmhüllt  oder  neben 
dem  Blattstiel  in  blattspreitenartigen  Lappen 
hervorwachsend  sogenannte  Nebenblätter 
(Stipulae)  bildet. 

a)  Blattspreite.  Blätter,  die  nur  aus  einer 
Blattspreite  bestehen,  werden  gegenüber  den  ge- 
stielten Blättern  als  sitzende  Blätter  bezeichnet. 
Der  gegen  die  Anheftungsstelle  hingewendete  Teil 
das  Umfangs  der  Spreite  bildet  die  Blattbasis,  der 
begewendete  Teil  die  Blattspitze  und  die  zwischen 
Basis  und  Spitze  liegenden  seitlichen  Teile  des 
Blattumfanges  den  Rand  der  Spreite.  Meistens 
ist  die  Spreite  flächenförmig  ausgebreitet  und 
dorsiventral  gebaut,  d.  h.  mit  einer  verschieden 
ausgebildeten  Ober-  und  Unterseite  versehen. 
Seltener  kommen  schuppenförmige,  nadeiförmige 
oder  drehrund-stabförmige  Blattspreiten  vor. 

Die  Spreite  ist  einfach,  wenn  sie  ein  zusam- 
menhängendes Flächenstück  bildet,  oder  zu- 
sammengesetzt, wenn  sie  aus  mehreren  Flä- 
chenstücken besteht,  die  jedes  für  sich  mit  einem 
Stielchen  an  dem  Blattstiel  oder  an  einer  die 
Verlängerung  des  Blattstieles  bildenden  Spindel 
eingefügt  sind.  Die  einzelnen  Flächenstücke 
einer  zusammengesetzten  Spreite  heißen  Blätt- 
chen. Ein  zusammengesetztes  Blatt  wird,  wenn  es 
mir  aus  zwei  Blättchen  besteht,  als  z  w e i  zä  hli g , 
wenn  es  drei  Blättchen  hat,  als  dreizählig  be- 
zeichnet. Sind  mehr  als  drei  Blättchen  neben- 
einander mit  ihren  Stielchen  am  Ende  des  ge- 
meinsamen Blattstiels  angeheftet,  so  heißt  das 
Blatt  gefingert.  Beim  gefiederten  Blatt 
stehen  dagegen  die  Blättchen  in  zwei  Zeilen 
an  einer  gemeinsamen  Spindel.  Bildet  an  der 
Blattspitze  des  gefiederten  Blattes  ein  unpaari- 
ges Endblättchen  den  Abschluß,  so  heißt  das 
Blatt  unpaarig  gefiedert;  fehlt  das  End- 
blättchen, so  heißt  es  paarig  gefiedert. 

Wenn  an  Stelle  der  Blättchen  eines  einfach 
zusammengesetzten  Blattes  wederum  Blättchen 
höherer  Ordnung  zu  einer  gefingerten  oder  ge- 
fiederten Gruppe  vereinigt  auftreten,  entstehen 
doppelt,  drei-  oder  mehrfach  zusammengesetzte 
Blätter.  Am  Grunde  der  einzelnen  Blättchen 
fiederförmig  zusammengesetzter  Blätter  treten 
bisweilen  nebenblattartige  Schüppchen,  soge- 
nannte Stipellen  auf. 

Für  die  Umrißform  der  Spreite  oder  der 
Blättchen  gelten  eine  Reihe  von  Bezeichnungen, 
die  zum  Teil  ohne  weiteres  verständlich  sind,  wie 
kreisförmig,  eirund,  spateiförmig,  keil- 
förmig, rautenförmig,  dreieckig,  line- 
alisch. Für  Spreitenformen,  die  ihre  größte 
Längenausdehnung  in  der  Mittellinie  der  Fläche 
haben  und  gegen  die  abgerundete  Basis  und  Spitze 
allmählich  schmäler  werden,  gelten  die  Bezeich- 
nungen oval  oder  elliptisch,  wenn  der  größere 
Durchmesser  den  kleineren  höchstens  um  das 
Doppelte  übertrifft,  länglich,  wenn  die  Spreite 
2  bis  3ma,l  so  lang  als  breit  ist,  lanzettlich,  wenn 
sie  ein  krummliniges  Zweieck  bildet,  das  drei- 
oder  mehr  mal  so  lang  als  breit  ist. 

Für  die  Form  der  Spreitenspitze  verwendet 
man  die  Bezeichnungen  spitz,  wenn  die  in  der 
Spitze  zusammentreffenden  Randlinien  einen 
spitzen  Winkel  bilden;  stumpf,  wenn  der  Winkel 
ein  stumpfer  ist;  zugespitzt,  wenn  sich  die 
Spreite  gegen  die  Spitze  plötzlich  verjüngt  und 


in  einem  spitzen  Zipfel  vorgezogen  ist;  stachel- 
spitzig, wenn  der  nach  vorn  abgerundeten 
Blattfläche  eine  vorspringend  dornscharfe  Spitze 
aufgesetzt  ist;  gerundet,  wenn  die  Spitze  einen 
nach  außen  vorspringenden  Kreisbogen  bildet; 
abgestutzt,  wenn  sie  geradlinig  begrenzt  ist; 
ausgerandet,  wenn  an  der  Spitze  ein  Ein- 
schnitt vorhanden  ist.  Auch  für  die  Basis  der 
Spreite  finden  die  Ausdrücke  spitz,  stumpf,  ab- 
gestutzt usw.  sinngemäße  Anwendung.  Ist  die 
Basis  ausgerandet  so  unterscheidet  man  herz- 
förmig, wenn  der  Einschnitt  spitz,  die  beiden 
seitlichen  Lappen  rund  sind,  pfeilf  örmig,  wenn 
bei  spitzem  Einschnitt  die  Lappen  spitz  sind, 
spießförmig  bei  stumpfem  oder  abgerundetem 
Einschnitt  und  auswärts  gewendeten  spitzen 
Seitenlappen,  und  nierenförmig  bei  rundem 
Einschnitt  und  runden  Seitenlappen. 

Bei  sitzenden  Blättern  fassen  die  vorgezogenen 
Seitenlappen  der  Blattbasis  mehr  oder  minder 
weit  um  den  tragenden  Sproß  herum;  man  spricht 
dann  von  stengelumfassenden  Blättern.  In 
einigen  Fällen  sind  die  Basallappen  um  die  Sproß- 
achse herum  zu  einer  ununterbrochenen  Fläche 
vereinigt-;  die  Blätter  werden  dann  als  durch- 
wachsen bezeichnet.  Bei  gegenständiger  Blatt- 
stellung sind  bisweilen  in  gleicher  Weise  die 
Blattbasen  des  Blattpaares  zu  einer  zusammen- 
hängenden Fläche  verschmolzen,  wofür  die  Be- 
zeichnung verwachsene  Blätter  eingefühlt  ist. 

Verläuft  der  Blattrand  eines  einfachen  Blattes 
zwischen  Basis  und  Spitze  in  einer  ungebrochenen 
Kurve,  so  heißt  das  Blatt  ganzrandig.  Häufig 
sind  am  Blattrande  Einschnitte  und  Vorsprünge 
vorhanden,  so  daß  der  Verlauf  des  Randes  eine 
mehrfach  gebrochene  Linie  darstellt.  Sind  die 
Einschnitte  im  Verhältnis  zu  der  Flächenaus- 
dehnung der  Spreite  unbedeutend,  so  heißt  der 
Blattrand  gesägt,  wenn  die  vorspringenden 
Randlappen  spitz  und  die  Einschnitte  ebenfalls 
spitz  sind;  gezähnt,  wenn  erstere  spitz,  letztere 
stumpf  sind;  gekerbt,  wenn  dagegen  die  Lappen 
stumpf,  aber  die  Einschnitte  spitz,  und  endlich 
ausgeschweift,  wenn  beide  stumpf  sind. 
Reichen  die  Einschnitte  tiefer  in  die  Blattspreite 
hinein,  so  heißt  das  Blatt  gelappt,  wenn  die 
Einschnitte  nicht  bis  ziu-  Mitte  der  Spreitenhälfte 
reichen,  gespalten,  wenn  die  Mitte  eben  er- 
reicht wird,  geteilt,  wenn  die  Einschnitte  die 
Mitte  der  Spreitenhälfte  gegen  die  Mittellinie  des 
Blattes  hin  überschreiten;  geschnitten,  wenn 
die  Mittellinie  der  Spreitenfläche  durch  die  Ein- 
schnitte berührt  wird.  Die  Anordnung  der  dabei 
entstehenden  Blattlappen  oder  Abschnitte  kann 
entweder  fieder  artig  oder  fing  er  artig  sein, 
wobei  die  Bezeichnungsweise  den  oben  erwähnten 
ähnlichen  Ausdrücken  bei  der  Beschreibung  des 
zusammengesetzten  Blattes  sinngemäß  entspricht. 
Eine  besondere  Abart  des  fingerartig  geteilten 
oder  geschnittenen  Blattes  ist  das  fußförmige 
Blatt,  bei  dem  an  den  beiden  äußeren  primären 
fingerartig  angeordneten  Abschnitten  gegen  die 
Blattbasis  hin  je  ein  einzelner  Seitenlappen  her- 
vortritt, der  in  gleicher  Weise  einseitig  gegen  die 
Basis  hin  mit  einem  einfachen  oder  wiederum 
einseitig  basiswäits  verzweigten  Seitenabschnitt 
versehen  sein  kann. 

(5)  Blattstiel.  Er  setzt  sich  in  der  Regel  an 
der  Basis  der  Spreite  an,  nur  bei  dem  schildför- 
migen Blatt  ist  er  an  der  Unterseite  der  Spreiten- 

1* 


Blatt 


fläche  eingefügt.  Seine  Form  ist  nicht  sehr  mannig- 
faltig. Er  ist  entweder  stielrund  oder  kantig, 
bisweilen  oben  mit  einer  Längsrinne  versehen, 
rinnig  oder  seitlich  zusammengedrückt  und 
mehr  oder  minder  blattspreitenartig  verbreitert. 
Selten  erscheint  er  in  der  Mitte  angeschwollen. 
Wenn  sich  die  Blattspreite  in  flügelartigen  Leisten 
an  dem  Blattstiel  bis  gegen  den  Blattgrund  herab- 
zieht, so  wird  der  Blattstiel  als  geflügelt  be- 
zeichnet. 

y)  Blattgrund.  In  zahlreichen  Fällen  er- 
scheint der  Blattgrund  nur  als  eine  mehr  oder 
minder  deutliche  Verbreiterung  des  unteren 
Blattstielendes.  Wo  die  Verbreiterung  sich  als 
fleischige  Anschwellung  deutlicher  von  der  Achsen- 
oberfläche abgliedert,  wird  sie  als  Blatt  pol  st  er 
oder  Blattkissen  bezeichnet.  Bisweilen  aber 
wächst  der  Blattgrund  flächenförmig  aus  und 
bildet  eine  den  Sproß  röhrenförmig  umhüllende 
entweder  ringsum  geschlossene  oder  an  der 
der  Blattmitte  gegenüberliegenden  Sproßseite 
geschlitzte  bisweilen  bauchig  erweiterte 
Blattscheide. 

An  der  Stelle,  wo  die  Blattscheide  in  die 
Blattspreite  übergeht,  entspringt  bisweilen  ein 
häutiger  Aus\A'uchs,  der  gewissermaßen  die  Flächen- 
ausdehnung der  Scheide  über  den  Spreitenansatz 
hinaus  fortsetzt,  er  wird  als  Blatthäutchen 
(Ligula)  bezeichnet.  Eine  ähnliche  Bildung  ist 
der  Blattstiefel  (Ochrea),  der  als  eine  häutige 
röhrenförmige  Verlängerung  der  geschlossenen 
Blattscheide  über  die  Ansatzstelle  des  Stieles 
hinausragend  das  Sproßglied  umkleidet. 

Eine  weitere  Ausbildungsweise  des  Blatt- 
grundes stellen  die  Nebenblätter  dar,  die  als 
blattspreitenartige  Flächenstücke  neben  der  Blatt- 
stielbasis entspringen.  Die  Nebenblätter  stehen 
entweder  frei  als  selbständige  Blattgebilde  zu 
beiden  Seiten  der  Stielbasis  oder  sie  sind  ange- 
wachsen, d.  h.  mit  ihrem  inneren  Rande  mehr 
oder  minder  hoch  hinauf  mit  dem  Blattstiel 
vereinigt  oder  endlich  verwachsen,  in  dem  sie 
unter  sich  mit  den  Rändern  vereinigt  erscheinen. 
Sind  die  Nebenblätter  mit  den  beiden  inneren 
Rändern  über  der  Blattstielbasis  hinweg  ver- 
bunden, so  daß  das  gemeinsame  Flächenstück 
in  der  Achsel  zwischen  Blattstiel  und  Sproßachse 
steht,  so  werden  sie  als  achselständig  oder 
interpetiolar  bezeichnet.  Entspringen  mehrere 
Blätter  an  einem  Sproßknoten,  so  können  auch 
ihre  Nebenblattpaare  untereinander  paarweise 
verwachsen  sein.  Sind  die  Nebenblätter  zugleich 
mit  dem  inneren  und  dem  äußeren  Rande  ver- 
einigt, so  daß  sie  um  den  Sproßzipfel  herum  eine 
ringsgeschlossene  kapuzenförmige  Umhüllung 
bilden,  so  bezeichnet  man  sie  als  Blatttute.  _ 

d)  j\Ietamorphosen.  Blattbildungen  des 
vegetativen  Sprosses,  welche  in  ihrer  Form  von 
den  eigentlichen  Laubblättern  abweichen,  werden 
als  metamorphosierte  Blätter  bezeichnet.  Sie 
sind  zum  Teil  auf  bestimmte  Abschnitte  des 
Sprosses  besehränlvt  und  werden  als  Nieder- 
blätter  bezeichnet,  wenn  sie  unterhalb  der  Laub- 
blattregion an  dem  Sproß  auftreten,  als  Hoch- 
blätter, wenn  sie  oberhalb  derselben  stehen 
(s.  Fig.  2).  Niederblätter  und  Hochblätter  sind 
oft  nichts  anderes  als  verkümmerte  Laubblätter, 
die  auf  einer  niederen  Entwickelungsstufe  stehen 
geblieben  sind,  in  der  Regel  fallen  dabei  die 
Blattspreite  und  der  Stiel  zuerst  der  Verkümme- 


rung anheim,  während  der  Blattgrund  nicht 
selten  eine  Weiterentwickelung  erfährt  und  be- 
sondere Formen  annimmt.  Hierher  gehören  die 
Zwiebelschuppen  vieler  Monokotylen,  die  als 
fleischige  Schalen  zu  einer  dichten  Zwiebel  zu- 
sammengedrängt    den    Grund    des    vegetativen 


Fig.  2.  Frühlingsknotenblume.  Unterhalb  der 
Laiibblätter  L  stehen  schuppenformige  Nieder- 
blätter N,  oberlialb  derselben  das  Hochblatt  H. 


Sprosses  umschließen;  ferner  die  Knospen- 
schuppen der  Holzgewächse,  welche  als  harte 
Schuppen  die  jugendliche  Sproßanlage  rings 
umgeben  und  die  Hohlschuppen  gewisser 
Rhinanthaceen,  fleischige  Schuppen  am  unter- 
irdischen Sproß,  die  einen  nach  außen  mündenden 
Hohlraum  einschließen.  Von  den  Hochblättern 
mögen  als  Beispiele  die  Spelzen  erwähnt  werden, 
trockenhäutige,  derbe  Schuppen,  die  in  der 
Blütenregion  der  Gräser  auftreten,  und  die  oft 
mit  eigentümlichen  Anhängseln  versehenen 
Hüllkelchblätter  der  Kompositen. 

Auch  in  der  Laubblattregion  kommen  meta- 
morphosierte Blätter  nicht  selten  vor.    So  treten 


Blatt 


bisweilen  bei  Holzgewächsen  an  Stelle  einzelner 
Laubblätter  oder  ihrer  Nebenblätter  harte  kegel- 
förmige Dornen  mit  stechender  Spitze,  Blatt- 
dornen  auf.  An  gewissen  Kräutern  und  lianen- 
artig wachsenden  Holzpflanzen  bilden  sich  ein- 
zelne Blätter  oder  Teile  derselbenin  Blattranken 
um,  einfache  oder  verzweigte  Fäden,  welche  die 
Befähigung  haben  sich  um  eine  stabförmige 
Stütze,  mit  der  sie  in  Berührung  kommen  herum- 
zuwickeln oder  sich  an  einer  rauhen  Fläche  fest- 
zuklammern. Eine  sehr  auffällige  Blattmeta- 
morphose stellen  endlich  die 
Schlauch-  oder  Kannen- 
blätter der  Inselrtivoren 
dar,  bei  denen  Blätter  oder 
Blatteile  in  blasen-  oder 
becher-  oder  kaunenförmige 
Gebilde  umgewandelt  sind. 
2b)  Innerer  Bau  des 
Blattes.  In  dem  Blatt 
sind  leicht  drei  Gewebe- 
arten zu  unterscheiden 
(s.  Fig.  3),  die  Oberhaut 
oder  Epidermis,  welche 
alle  Teile  des  Blattes  rings- 
herum umkleidet,  die 
B 1  a  1 1  n  e  r  V  e  n ,  die  als 
strangartige  Gewebepar- 
tien das  Blatt  durchziehen 
und  das  Blattparen- 
c  h  y  m  oder  Mesophyll, 
welches  von  der  Ober- 
haut überdeckt  die 
Zwischenräume  zwischen 
den  Blattnerven  und 
Blattrande  ausfüllt. 

Da  die  Gewebelehre  in  einem 
besonderen  Artikel  des  Hand- 
buches behandelt  wird,  so  braucht 
hier  nur  auf  die  für  das  Blatt 
charakteristischen  Strukturen  kurz 
hingewiesen  zu  werden. 

ci)  Oberhaut.  Die  Oberhaut  des 
Blattes,  deren  Zellen  außen  mit  einer 
für  Wasser  unwegsamen  Schicht, 
der  Cuticula,  überzogen  sind,  wird 
von  Spaltöffnungen,  Stomata  (Fig.  4), 
durchbrochen,  deren  Atemhöhle  mit 
einem  das  ganze  Blattparenchym 
durchsetzenden  System  von  Inter- 
cellularräumen  kommuniziert.  Häufig 
sind  die  Spaltöffnungen  auf  die  Blatt- 
unterseite beschränkt.  Die  Blattober- 
flächen sind  in  vielen  Fällen  von 
Haaren  bedeckt.  Ebenso  treten  oft 
Wasserspalten  oder  Epidermalhyda- 
thoden   auf. 

ß)  Nervatur.  Die  ^Blattnerven 
werden  von  einem  oder  seltener 
mehreren  Leitbündeln  gebildet,  die 
von  einer  Parenchymscheide  umhüllt 
und  von  mechanischem  Gewebe  be- 
gleitet werden.  Sie  springen  bis- 
weilen an  der  Blattunterseite  rippen- 
artig vor.  Sie  bilden  ein  zusammen- 
hängendes System,  das  im  Blatt- 
grunde   an    das  Gefäßbündelnetz   des 


Sprosses  angeschlossen  ist  und  in  ver- 
schiedenartigem Verlaufe  die  Spreitenfläche 
diuchzieht.  Verhältnismäßig  selten  sind  ein- 
nervige  Blätter,  in  denen  ein  einziger  Nerv 
einfach  und  unverzweigt  vom  Blattgrund  bis  zur 
Spitze  verläuft.  Gewöhnlich  bringt  der  in  den 
Blattgrund  eintretende  Haupt  nerv  (Mittel- 
rippe, Rhachis)  durch  Verzweigung  Sekundär- 
nerven hervor,  die  ihrerseits  durch  Verzweigung 
Nerven  höherer  Ordnung  den  Ursprung  geben, 
oder  es  treten  gleichzeitig  mehrere  Hauptnerven 


Fig.  3.  Blattquerschnitt  des  Rettich,  oep  und  uep  obere 
und  untere  Epidermis,  g  das  Leitbündel  eines  cjuerdurchschnittenen 
Blattnerven.  Das  Mesophyll  besteht  aus  zwei  Gewebeformen, 
p  Palisadengewebe,  s  Schwammparenchym.    Nach  Haberlandt 


bis     zum 


Fig.  4.     Spaltöffnung  der  Blattepidermis  von  Thymus 

Serpyllum  vergrößert.     A  von  der  Oberfläche,  B  im 

Querschnitt,  a  Atemhöhle.     Nach  Ku}-. 


Blatt 


in  den  verbreiterten  Blattgrund  ein,  die  neben- 
einander durch  das  Blatt  verlaufen  und  durch 
feine  als  Anastomosen  bezeichnete  Querstränge 
miteinander  in  Verbindung  treten.  Im  letzteren 
Falle  heißt  das  Blatt  parallelnervig,  wenn  der 
Mittelnerv  und  die  Seitennerven  parallel  neben- 
einander von  der  Basis  zur  Spitze  hinziehen, 
bogennervig,  wenn  die  Seitennerven  in  einem 
Bogen,  dessen  Konkavität  gegen  den  gerad- 
Jäufigen  Mittelnerven  hingekehrt  ist,  gegen  den 
Rand  hin  abweichen,  um  sich  gegen  die  Blatt- 
spitze hin  wiederum  einander  zu  nähern,  und 
divergierend  bogennervig,  wenn  die  im 
Blattgrunde  dem  Mittelnerven  genäherten  Seiten- 
nerven in  der  Spreite  bogenförmig  mit  gegen  den 
Blattrand  gekehrter  Konkavität  auseinander- 
streben. 

Wo  ein  sich  verzweigender  Hauptnerv  vor- 
handen ist,  wird  das  Blatt  als  fiedernervig  be- 
zeichnet, wenn  der  Hauptnerv  als  Mittelnerv 
durch  die  ganze  Spreite  zieht  und  beiderseits 
mehrere  gegen  den  Rand  gerichtete  Sekundär- 
nerven als  Verzweigungen  aussendet,  als  hand- 
nervig,  wenn  sich  der  Hauptnerv  an  der  Spreiten- 
basis  in  mehrere  annähernd  gleichstarke  Nerven 
auflöst,  die  sich  strahlenförmig  durch  die  Spreite 
ausbreiten. 

Die  Nerven  höherer  Ordnung  treten  in  der 
Regel  miteinander  in  Verbindung  und  bilden  ein , 
Netzwerk,  dessen  Maschen  gleichmäßige  kleine 
Areale  der  Blattfläche  umschließen.  Häufig  ragen 
noch  Nerven  höchster  Ordnung  mit  freien  Enden 
in  diese  Areale  hinein. 

7)  Mesophyll.  Es  wird  von  parenchj'ma- 
tischem  Gewebe  gebildet,  dessen  Zellen  Chloro- 
phyllkörner in  ihrem  -lebenden  Inhalt  führen. 
Daneben  treten  häufiger  farblose  Parenchym- 
zellen  auf,  die  im  Anschluß  an  die  Parenchym- 
scheide  der  Leitbündel  sich  zwischen  die  grün 
gefärbten  Zellen  erstrecken  und  bei  fleischigen 
Blättern  in  mächtiger  Lage  die  inneren  Teile  des 
Blattes  ausfüllen,  während  die  chlorophyll- 
haltigen  Zellen  in  verhältnismäßig  dünner  Lage 
der  Oberfläche  der  Blattober-  und  Bhittunterseite 
genähert  liegen.  Als  mehr  vereinzelte  Bildungen 
sind  Kristall-,  Gerbstoff-,  Oelzellen,  Milchsaft- 
schläuche, Litho  Cysten  und  Steinzellen,  sogenannte 
Idioblasten  bei  gewissen  Laubblättern  dem 
Mesophyll  beigemengt.  Zwischen  den  Zellen  des 
Mesophylls  ist  ein  zusammenhängendes  System 
von  lufthaltigen  Intercellularräumen  ausge- 
bildet, das  durch  die  Spaltöffnungen  der  Ober- 
haut mit  der  Außenluft  inoffener  Verbindung  steht. 
In  dem  Mesophyll  vieler  Blätter  lassen  sich 
Palisadenparenchym  und  Schwammparen- 
chym  unterscheiden.  Ersteres  besteht  aus  lang- 
gestreckten parallel  zueinander  und  senkrecht 
zur  Oberfläche  angeordneten  dichtgefügten 
chlorophyllreichen  Zellen,  letzteres  aus  mehr  un- 
regelmäßig sackförmigen  Zellen,  die  relativ  chloro- 
phyllarm sind  und  große  Intercellularräume 
zwischen  sich  lassen.  Die  meisten  Laubblätter 
sind  bifacial,  d.  h.  sie  haben  an  der  Oberseite 
Palisadenparenchym  an  derUnterseite  Schwamm- 
parenchym.  Wenn  auch  an  der  Unterseite  Pali-  ] 
sadengewebe  auftritt,  so  heißt  das  Blatt  iso- 
lateral;  bei  zylindrischen  Blättern  kommt  auch 
konzentrischeAnordnung  vor,  wenn  dasSchwamm- 
parenchym  ringsherum  von  Palisadengewebe 
umgeben  ist. 


3.      Oekologische      Morphologie      des 
Blattes.     Die  ökologische  Morphologie  be- 
trachtet das  Blatt  als  ein  Organ  des  Pflanzen- 
körpers und  sucht  die  Beziehungen  aufzu- 
decken,   die   zwischen   Form   und   Bau    des 
Blattes    einerseits    und    seinen    Lebensver- 
richtungen andererseits  bestehen.  Die  Lebens- 
vorgänge des  Organismus  sind  abhängig  von 
den  Verhältnissen  der  Umgebung.  Der  Feuch- 
tigkeitsgehalt des  Bodens  und  der  Luft,  die 
Temperaturhöhe  und   der    Rhythmus    ihres 
Wechsels,    die  Beleuchtungsverhältnisse,   die 
Häufigkeit  und  Form  der  Niederschläge,  die 
Richtung  und  Stärke   der  Luftströmungen, 
das  Zusammenleben   mit   anderen   Pflanzen 
und  mit  Tieren  schaffen  im  bunten  Wechsel 
vereint    eine    fast    unübersehbare    Mannig- 
faltigkeit der  Lebensverhältnisse,  denen  die 
einzelnen  Pflanzen  und  Pflanzenorgane  ge- 
wachsen sein  müssen,  wenn  sie  nicht  dem 
Verderben  anheim  fallen  sollen.  Die  ökologische 
Morphologie  hat  demnach  die  Frage  zu  be- 
antworten :    Welche    Eigentümlichkeiten    in 
Form  und  Bau  ermöglichen  es  den  Organen 
des  Pflanzenkörpers,    unter  den  gegebenen 
äußeren  Umständen  sich  lebend  zu  erhalten 
und    die    ihnen    zukommenden    Funktionen 
zu    erfüllen?      Form    und    Bauverhältnisse, 
durch    welche    die    Organismen    und    ihre 
Organe  zu   bestimmten  für  sie  in  Betracht 
kommenden    äußeren    Umständen     vorteil- 
haft in  Beziehung  treten,  werden  Anpassungen 
genannt,  man  kann  demnach  auch  die  ökolo- 
gische Morphologie  als  Lehre  von  den  An- 
passungserscheinungen bezeichnen.  Das  Wort 
Anpassung  soll  dabei  nur  den  Zustand  des 
Angepaßtseins    bezeichnen,    ohne    über    das 
Zustandekommen    der    Erscheinung    etwas 
auszusagen.     Aufschluß  über  das  Vorliegen 
einer  Anpassung   kann  nur   die  direkte  Be- 
obachtung des  lebenden  Organismus  gewähren. 
Man  hat  aber  im  Laufe  der  letzten   Jahr- 
zehnte vielfach    das  gesammelte  Tatsachen- 
material   durch    bloße    Spekulation    zu    er- 
weitern gesucht  und  ist,  indem  man  in  jeder 
minimalen      Struktureigentümlichkeit     eine 
weitreichende   Zweckmäßigkeit    witterte,    in 
populären  Darstellungen  weit  über  das  Ziel 
hinausgelangt  und  durch  teleologische  Inter- 
pretation zu  Anschauungen  gekommen,  die 
in  geradezu  romanhaften  Vorstellungen  vom 
Seelenleben    der  Pflanzen   gipfeln.      Es   ist 
Aufgabe    der    Wissenschaft    das   Uebermaß 
der  Spekulation  zurückzuweisen  und  die  Lehre 
von   den   Anpassungserscheinungen   auf   die 
sicheren  Grundlagen  der  exakten  Forschung 
zurückzuführen. 

3a)  Allgemeine  Lebensbedingungen: 
a) Festigung  und  Schutz  gegen  äußere 
Angriffe.  Das  Blatt  bedarf,  wie  jedes 
lebende  Organ  eines  gewissen  Zusammenhangs 
seiner  Teile,  einer  inneren  Festigkeit,  die  ihm 
ermöglicht,    gegenüber    den    Angriffen    der 


Blatt 


Schwerkraft,  der  Atmosphärilien  und  der 
Tiere  seine  Form  und  seinen  Körperbestand 
zu  erhalten. 

Die  innere  Festigkeit  der  Blattfläche 
beruht  zum  Teil  auf  dem  festen  Gewebe- 
verband und  der  Turgeszenz  der  Parenehym- 
zellen  des  Mesophylls.  Wenn  durch  starke 
Wasserverdunstung  an  heißen  Sommer- 
tagen der  Saftdruck  in  den  Mesophyllzellen 
sinkt,  so  werden  die  großen  Blätter  mancher 
Stauden  und  Kräuter  wie  der  Zuckerrübe, 
der  Georgine,  des  Tabaks  schlaff;  wenn  der 
Wasserverlust  durch  neue  Zufuhr  ersetzt 
wird,  so  kehrt  mit  dem  erhöhten  Saftdruck 
der  Zellen   die   straffe  Haltung   der   Blatt- 


Fig.  5.  Anordnung  des  Skelettgewebes  im 
Blattquerschiütt  von  A  Phormium  tenax,  B 
Carex  silvatica,  C  Zea  Mais.  Das  Skelett- 
gewebe  ist    schraffiert.     Nach    Haberland t. 

fläche  wieder.  Zum  weitaus  größten  Teil 
wird  aber  die  innere  Festigkeit  des  Blattes 
durch  ein  besonderes  Skelettgewebe  bedingt, 
da,s  dem  Verlauf  der  Nerven  folgend  in  vor- 
teilhafter Weise  durch  das  ganze  Blatt  verteilt 
ist._  Das  Skelettgewebe  besteht  aus  strang- 
artigen Gewebepartien  von  Bastfasern  oder 
Collenchymzellen.  Da  die  dünne  Blattfläche 
durch  ihr  eigenes  Gewicht  wie  auch  durch 
Wind  und  Regenfall  vorwiegend  auf  Biegungs- 
festigkeit in  Anspruch  genommen  wird,  so 
muß  es  als  eine  vorteilliafte  Baueinrichtung 


angesehen  werden,  daß  in  der  Mehrzahl  der 
Fälle  das  Skelettgewebe  der  Blattnerven 
aus  zwei  hohlschienenartigen  oder  mit  Hohl- 
schienen kombinierten  bandartigen  Skleren- 
chym-  und  CoUenchymsträngen  besteht,  die 
gegen  die  Oberflächen  des  Blattes  hin  das 
Leitbündel  überdecken  (s.  Fig.  5).  Man  hat 
diese  Bauart  mit  der  Verwendung  von  Eisen- 
trägern in  der  Ingenieurtechnik  verglichen; 
die  Sklerenchymbündel  bilden  die  Gurtungen, 
als  Füllungen  fungieren  die  zwischen  ihnen 
eingeschlossenen  Leitbündel  und  das  sie 
begleitende  Parenchym.  Nicht  selten  wird 
bei  größeren  Blättern  die  Wirkung  dieser 
Festigungseinrichtung  noch  dadurch  erhöht, 
daß  eine  der  Gurtungen  in  eine  an  der  Blatt- 
unterseite rippenartig  vorspringende  Leiste 
verlegt  ist.  Auch  der  Verlauf  der  das  Skelett- 
gewebe bergenden  Blattnerven  durch  die 
Blattfläche  und  ihre  relative  Stärke  gibt 
zur  Vergleichung  mit  den  von  der  Ingenieur- 
technik befolgten  Prinzipien  Anlaß.  Am 
Dikotylenblatt  mit  fiederförmiger  oder  hand- 
fömiiger  Nervatur  ist  in  der  Blattbasis  an 
der  Ansatzstelle  des  ganzen  Skelettsystems 
die  kräftigste  Ausbildung  des  Festigungs- 
gewebes zu  finden ;  von  dieser  Stelle  aus 
verlaufen  der  Mittelnerv  und  seine  Ver- 
zweigungen sich  gleichmäßig  verjüngend  gegen 
den  Blattrand,  das  von  ihnen  ausgehende 
Adernetz  stellt  die  Verbindung  her  zwischen 
den  ausstrahlenden  Hauptrippen.  Der  gegen 
Verletzung  empfindhchere  Blattrand  ist 
durch  eigene  kräftige  Randnerven  oder  durch 
bogenartige  Umbiegung  der  randläufigen 
Stränge  gesichert;  wo  am  Rande  Zähne  oder 
Randlappen  auftreten,  da  ist  der  einsprin- 
gende Winkel  durch  besondere  Nerven  oder 
durch  eigene  Gruppen  von  Sklerenchym- 
zellen  gegen  das  Einreißen  geschützt.  Im 
langgestreckten  Blatt  der  Monokotylen  herr- 
schen die  parallel  oder  bogenartig  neben- 
einander hinlaufenden  Nervenstränge  vor, 
die  durch  Queranastomosen  verbunden  sind 
und  so  mit  ihrem  Festigungsgewebe  einen 
Gitterrost  bilden  wie  die  Eiseneinlagen  einer 
Eisenbetondecke.  Ueberall  genügt  die  in 
der  Natur  gegebene  Anordnung  dos  Skelett- 
gewebes der  Fordemng  der  Technik,  mit 
möglichst  geringem  Materialaufwand,  mög- 
lichst große  Leistungen  zu  erzielen.  Die 
relativ  hohe  Elastizität  des  Skelettgewebes 
bietet  dabei  noch  den  Vorteil,  daß  plötzliche 
starke  Angriffe  auf  die  Biegungsfestigkeit,  wie 
sie  z.  B.  durch  Windstöße  oder  fallende  Tropfen 
erzeugt  werden,  durch  vorübergehende  De- 
formierung der  Fläche  abgemildert  werden 
können.  Gegen  Schlag  und  Stoß,  die  die  Blatt- 
fläche senkrecht  treffen,  bietet  in  vielen 
Fällen  der  anatomische  Bau  der  Oberhaut 
einen  entsprechenden  Schutz.  Starke  Ver- 
dickung und  teilweise  Verstärkung  der  Außen- 
wände   an    den    Epidermiszellen,    welliger 


8 


Blatt 


Verlauf  der  Seitenwände  oder  kleinzelliger 
Bau  der  Oberhaut,  Ueberzüge  von  Haaren, 
die  den  Stoß  auffangen  und  gemildert  auf 
die  Blattoberfläche  einwirken  lassen,  sind 
Strukturverhältnisse,  deren  Wirksamkeit  in 
dieser  Richtung  nicht  in  Zweifel  gezogen 
werden  kann. 

Als  eine  besondere  Festigungseinrichtung 
mancher  Laubblätter  müsseii  die  Idioblasten 
erwähnt  werden,  vereinzelt  auftretende  stab- 
förmig    gestreckte    Steinzellen    (s.    Fig.    6), 


Fig.  6.     Blattquerschnitt  von  R  o  u  p  a  1  a   v  i  1  - 
losamit  Idioblasten.    Nach   Giesenhagen. 


die  das  Mesophyll  senkrecht  zur  Blatt- 
fläche durchsetzen  und  sich  mit  fußartiger 
Verbreitung  an  die  Epidermis  der  Ober- 
und  Unterseite  anlehnen.  Sie  unterstützen 
die  Wirkung  der  Baststränge  und  wirken 
einer  Deformation  der  Blattspreite  entgegen, 
selbst  wenn  die  Parenchymzellen  durch 
Wasserverlust  vorübergehend  ihre  Turges- 
zenz  eingebüßt  haben.  Derartige  Idioblasten 
sind  in  den  Blättern  vieler  Proteaceen  aber 
auch  in  anderen  Familien,  wie  z.  B.  bei 
Camellia- Arten    beobachtet    worden. 

Auch  in  der  äußeren  Gestalt  des  Blattes 
finden  sich  manche  Einrichtungen,  die  als 
Schutzmittel  gegen  mechanische  Angriffe 
vorteilhaft  wirken.  Bei  den  langen  schmalen 
Blättern  mancher  Gräser,  in  den  Blatt- 
abschnitten der  Palmen  u.  a.  m.  ist  die 
Biegungsfestigkeit  dadurch  erhöht,  daß  die 
Spreite  kielig  längsgefaltet  ist.  Aehnlich 
wirkt  die  röhrenartige  Einrollung  mancher 
Grasblätter  oder  die  Bildung  hohler  Röhren- 
blätter bei  der  Küchenzwiebel.  Bei  zahlreichen 
Gewächsen  ist  die  Blattfläche  an  einem 
elastischen  Stiele  befestigt,  der  es  ihr  ge- 
stattet, dem  Stoß  des  Windes,  dem  Schlag 
der  fallenden  Tropfen  auszuweichen.  Bieg- 
same Randzähne  und  Blattlappen  wirken 
als  Puffer  beim  Aneinanderschlagen  der 
Blätter  in  Sturm  und  Regen. 

Als  eine  sehr  wirksame  Einrichtung  zur 
Abwehr  eines  zerstörenden  Angriffes  durch 
die  Atmosphärilien  muß  die  Ausbildung 
vieler  kleiner  Flächenstücke  statt  einer 
großen  zusammenhängenden  Blattfläohe  an- 
gesehen werden.  Wir  erblicken  diese  An- 
passung sowohl  in  den  Fällen,  wo  sich  die 
Belaubung    einer    Pflanze    aus    zahlreichen 


kleineren  Einzelblättern  zusammensetzt  als 
auch  dann,  wenn  größere  Blattflächen  wie 
die  der  Palmen  in  einzelne  Zipfel  aufgelöst 
sind,  oder  wenn  sich  durch  Verzweigung 
der  Anlage  ein  zusammengesetztes  Blatt 
bildet,  wie  bei  den  hand-  oder  fiederförmig 
zusammengesetzten  Blättern  vieler  Um- 
belliferen,  Ranunculaceen,  Rosaceen  Le- 
guminosen usw.  Hier  bietet  jedes  einzelne 
Flächenstück  dem  Winde  oder  Regen  nur 
eine  geringe  Angriffsfläche,  die  durch  ihren 
anatomischen  Bau  und  ihre  Befestigung  an 
einem  elastischen  Stielchen  den  Angriff 
leicht  abzuwehren  vermag.  Der  Wirkung 
des  Windes  auf  eine  zusammenhängende 
Fläche  von  gleicher  Größe  würden  die 
Festigungseinrichtungen  des  zusammenge- 
setzten Blattes  nicht  gewachsen  sein.  Der 
Ausbreitung  der  Blattfläche  durch  fenster- 
förmige  Oeffnungen,  wie  sie  die  vielfach 
als  Zimmerpflanze  kultivierte  tropische 
Monstera  deliciosa  zeigt,  dürfte  eine 
ähnliche  biologische  Bedeutung  zukommen. 

Gegen  den  Stoß  der  auffallenden  Tropfen, 
heftiger  kurz  andauernder  Gewitterregen, 
schützen  sich  manche  Fiederblätter  be- 
sonders bei  den  tropischen  Leguminosen, 
aber  auch  in  anderen  Pflanzengruppen  da- 
durch, daß  sie  entweder  infolge  des  Stoßreizes 
der  ersten  Tropfen  oder  veranlaßt  durch 
die  dem  Regen  vorausgehende  Verdunkelung 
des  Firmamentes  eine  Schutzstellung  ein- 
nehmen. Das  bekannteste  Beispiel  einer 
solchen  Empfindlichkeit  der  Blätter  gegen 
Stoßreize  bietet  Miniosa  pudica,  ein  aus 
Amerika  stammender  jetzt  in  den  Tropen 
überall  verbreiteter  niederer  Strauch,  dessen 
j  Blätter  bei  Beginn  des  Regens  ihre  Blätt- 
;  chen  zusammenfalten  und  dadurch  dem 
Schlag  der  Tro])fen  entziehen.  Wenn  der 
Regen  aufhört  oder  auch  bei  minder  heftigem 
r  gleichmäßig  anhaltendem  Regen  breitet  sich 
das  Blatt  nach  einiger  Zeit  wieder  im  Lichte 
aus. 

Der  Umstand,  daß  bei  der  Ausbildung 
großer  Blattflächen  das  der  Festigung  die- 
nende Material  unverhältnismäßig  vermehrt 
werden  muß,  läßt  das  Auftreten  großer  zu- 
sammenhängender Blattflächen,  so  vorteil- 
haft es  sonst  für  die  Blattfnnktion  sein 
möchte,  als  unzweckmäßig  erscheinen.  Der 
unverhältnismäßig  steigende  Materialauf- 
wand überwiegt  sehr  bald  den  durch  die  Größe 
der  Blattfläche  erzielten  Vorteil.  Große  zu- 
sammenhängende Flächen  sind  deshalb  nur 
selten  und  unter  besonderen  LTmständen  an- 
zutreffen, zumal  da  noch  ein  anderer  Faktor, 
die  gesteigerte  Wasserverdunstung,  von 
der  später  die  Rede  sein  soll,  der  Blatt- 
größe ein  Ziel  setzt.  Beispiele  großer  Blatt- 
flächen bieten  einige  Sumpf-  und  Wasser- 
pflanzen mit  schwimmenden  Blattflächen, 
wie  die  bekannte  tropische  Victoria  regiaj 


Blatt 


9 


Die  großen  FLächen  werden  hier  durch  das 
Wasser  getragen  und  sind  den  Angriffen 
des  Windes  durch  ihre  Lage  ziemlich  voll- 
ständig entzogen.  Unter  den  Pflanzen  des 
festen  Landes  mag  als  eine  Ausnahme  von 
der  Regel  das  riesige,  gestielte  innerlich  sehr 
fest  gebaute  Blatt  gewisser  Gunnera-Arten 
in  Costa  Rica  und  Chile  genannt  werden, 
unter  dem  nach  Berichten  der  Reisenden 
drei  Reiter  gleichzeitig  Schutz  gegen  den 
Regen  finden  können.  Die  mächtige 
Ausbildung  des  Stieles  und  der  Rippen, 
die  derbe  Beschaffenheit  der  Spreitenfläche, 
die  in  ihrer  Faltung  und  Biegung  an  Well- 
blech erinnert,  das  Ueberwiegen  der  Skelett- 
elemente in  Stiel  und  Spreite  lassen  deut- 
lich die  unverhältnismäßige  Zunahme  des 
Materialaufwandes  gegenüber  einer  aus 
kleinen  Blattflächen  zusammengesetzten  Be- 
laubung mit  gleich  großer  Oberfläche  er- 
kennen. 

Einer  Reihe  von  Angriffen  sind  die 
Blätter  durch  fressende  Tiere  ausgesetzt, 
zu  denen  neben  den  pflanzenfressenden 
Vierfüßlern  Raupen,  Käfer,  Blatt  sehn  eider- 
ameisen,  Blattläuse,  Sehnecken  und  andere 
Kleintiere  gerechnet  werden  müssen.  Wir 
wissen,  daß  bei  massenhaftem  Auftreten 
der  Verderber  manche  Pflanzen  der  Blätter 
vollständig  beraubt  werden,  während  andere 
gegen  den  gleichen  Feind  immun  erscheinen. 
Das  beruht  zum  Teil  auf  Einrichtungen  des 
Baues  und  der  Zusammensetzung  des  Blattes 
die  wir  demnach  als  Schutzeinrichtungen 
ansprechen  können.  Zum  Teil  sind  diese 
schützenden  Eigenschaften  chemischer  Natur, 
im  Zellinhalt  der  Blattgewebe  treten  In- 
haltsstoffe auf,  die  durch  ihren  Geruch 
oder  Geschmack  die  Fresser  abschrecken 
oder  durch  Giftwirkung  den  Feind  vernichten. 
Der  Gehalt  an  scharfen  Alkaloiden,  Bitter- 
stoffen, Gerbsäuren,  ätherischen  Gelen u.  a.  m. 
ist  offenbar  der  Grund  dafür,  daß  die  Blätter 
gewisser  Pflanzen  regelmäßig  von  denWeide- 
tieren  verschont  bleiben,  von  Raupen, 
Schnecken  usw.  selbst  im  Hunger  nicht  als 
Nahrung  angenommen  werden.  Daneben 
aber  kommen  auch  mechanische  Schutz- 
mittel in  Betracht.  Dornig  bewimperte 
sogenannte  Distelblätter,  ferner  mit  scharfen 
Stichelhaaren  oder  Brennhaaren  besetzte 
Blätter  werden  von  manchen  weichmäu- 
ligen  Pflanzenfressern  gescheut.  Bisweilen 
geht  das  ganze  Blatt  durch  Metamorphose 
in  Dornbildung  auf,  wie  bei  den  Blattdornen 
von  Berberis  und  bei  den  Kakteen,  oder  es  sind 
einzelne  Teile  des  Blattgnindes,  wie  die 
Nebenblätter  gewisser  Akazien  oder  das 
Blattkissen  des  Stachelbeerstrauches  in  Dor- 
nen umgewandelt.  Lockere  Flaumhaare 
oder  kurze  oft  rückwärts  gegen  den  Blatt- 
grund gerichtete  Stachelhaare  erschweren 
kriechenden  Fressern  das  Ankriechen;  dicke 


Epidermis  mit  starker  Cuticula,  dickwan- 
dige Hypodermschichten,  Einlagerung  von 
Kalk  oder  Kiesel  in  die  Zellwände  der  Ober- 
haut und  ihre  Haarbildungen,  Ablagerung 
von  Kalksalzen  in  Form  von  Einzelkristallen, 
Drusen,  Raphiden,  Sand,  Cystolithen  in 
das  Blattgewebe,  leisten  den  Mundwerkzeugen 
der  niedern  Tiere  Widerstand.  Nicht  selten 
ist  besonders  der  Blattrand,  der  in  erster 
Linie  den  Angriffen  der  Käfer  und  Raupen 
ausgesetzt  ist,  mit  Sichenmgseinrichtungen 
ausgestattet,  indem  randläufige  Bastbündel  die 
Blattfläche  einsäumen  oder  indem  der  Rand 
mit  rauhen,  scharfen,  verkieselten  Höckern 
besetzt  ist,  die  oft  so  hart  und  fest  sind,  daß 
sie  uns  bei  Berührung  Schnittwunden  an  den 
Händen  verursachen  können.  Derartige 
bei  Gräsern  und  Seggen  häufige,  scharf- 
randige  Blätter  werden  als  Sägeblätter 
bezeichnet. 

Auch  das  Vorhandensein  von  Milchsaft- 
schläuchen, die  nahe  unter  der  Oberfläche 
enden  oder  gar  in  Form  von  Härchen  über 
die  Fläche  hervorragen,  gehört  hierher. 
Der  infolge  des  Saftdruckes  aus  der  kleinsten 
Verletzung  hervordringende  Tropfen  ver- 
scheucht kleinere  Tiere,  vielleicht  sind  auch 
die  im  Milchsaft  enthaltenen  chemischen 
Substanzen   bei   der  Abwehr  wirksam. 

Als  eine  vorteilhafte,  Einrichtung,  die 
der  Zerstörung  der  Blätter  durch  mechanische 
iVngriffe  entgegenwirkt,  muß  schließlich  auch 
die  Befähigung  des  Blattgewebes  angesehen 
w^erden,  Wundverschlüsse  zu  bilden,  durch 
die  eine  verletzte  Stelle  gegen  den  gesunden 
Gewebekörper  abgegrenzt  wird.  Offene 
Wunden,  die  leicht  zu  Einbnichstellen  für 
parasitische  Pilze  werden  können,  werden 
durch  ein  im  angrenzenden  gesunden  Ge- 
webe sich  bildendes  Korkgewebe  verschlossen, 

ß)  Versorgung  mit  Sauerstoff.  Für 
die  Lebenderhaltung  des  Blattgewebes  ist 
wie  für  jedes  andere  Pflanzengewebe  die 
ausreichende  Versorgung  mit  Sauerstoff 
für  die  Atmung  eine  unerläßliche  Bedingung. 
Die  Luftblätter,  d.  i.  die  Blätter  der  Land- 
pflanzen und  die  auftauchenden  Blätter  der 
Wasserbewohner,  sind  jederzeit  mit  der 
Atmosphäre  in  direkter  Berührung.  Eine 
unmittelbare  Aufnahme  des  Gases  durch  die 
Oberfläche  wird  allerdings  durch  die  Cuticula 
verhindert.  Die  Blattzellen  decken  ihren 
Sauerstoffbedarf  aus  der  in  den  Inter- 
cellularräumen  enthaltenen  Innenluft,  die 
durch  die  Spaltöffnungen  der  Oberhaut 
hindurch  mit  der  Außenluft  in  Austausch 
steht.  Die  Hohlräume  des  Blattinnern 
bilden  mit  den  Spaltöffnungen  ein  alle 
Teile  des  Blattes  durchziehendes  Durch- 
lüftungssystem. Die  Zahl  der  Ausgangs- 
öffnungen ist  sehr  groß,  auf  einen  Quadrat- 
millimeter Blattfläche  werden  oft  bis  zu 
mehreren      hundert       Spaltöffnungen      gc- 


10 


Blatt 


zählt,  die  einzeln  liegen  oder  gruppenweise 
oder  zu  Keihen  einander  genähert  sind.  Am 
häufigsten  werden  bei  bifacialen  Luftblättern 
die  Spaltöffnungen  auf  der  Blattunterseite 
angetroffen,  an  der  das  lakunöse  Schwamm- 
parenohj'm  die  größte  Menge  der  Innen- 
luft birgt.  Auf  der  Oberseite  fehlen  vielen 
dieser  Blätter  die  Stomata  gänzlich;  bei 
anderen  treten  sie  oberseits  in  geringerer 
Zahl  auf.  Isolaterale  Luftblätter,  wie  die 
vieler  Gräser,  zeigen  auch  wohl  annähernd 
gleiche  Verteilung  der  Spaltöffnungen  auf 
beiden  Blattseiten.  Bei  den  Schwimm- 
blättern, d.  i.  den  oberflächlich  schwimmen- 
den Blättern  der  Nymphäen  und  anderer 
Wasserpflanzen  ist  nur  die  mit  der  Atmo- 
sphäre in  Berührung  stehende  Blattoberseite 
mit  Spaltöffnungen  versehen.  Auch  bei 
Landpflanzen  kommt  bisweilen  eine  Bevor- 
zugung der  Blattoberseite  durch  die  Spalt- 
öffnungen vor,  eine  Erscheinung,  die  aber 
weniger  mit  der  Sauerstoffversorgung  als 
vielmehr,  wie  später  zu  zeigen  ist,  nebst 
manchen  anderen  Eigentümlichkeiten  des 
Spaltöffnungsapparates  mit  der  Wasser- 
ökonomie des  Blattes  in  Beziehung  steht. 

Die  Tauchblätter,  d.  i.  die  untergetaucht 
bleibenden  Blätter  vieler  Wasserpflanzen, 
sind  in  bezug  auf  die  Versorgung  mit  Atem- 
luft minder  günstig  gestellt  als  die  Luft- 
blätter, sie  sind  auf  die  im  Wasser  gelöste 
Sauerstoffmenge  angewiesen.  Da  der  Sauer- 
stoff hier  nicht  in  Gasform  zur  Verfügung 
steht,  so  würde  ein  intercellulares  Durch- 
lüftungssystem nutzlos  sein.  Den  Tauch- 
blättern fehlt  das  zusammenhängende  System 
luftführender  Intercellularräume.  Daß  ver- 
einzelt bei  Tauchblättern  Spaltöffnungen  in 
geringer  Zahl  gewissermaßen  als  Remi- 
m'szenz  an  ein  früheres  Luftleben  der 
Pflanze  auftreten  können,  mag  nebenbei 
bemerkt  sein;  eine  Funktion  bei  der  Sauer- 
stoffaufnahme  kommt  ihnen  nicht  zu.  Diese 
erfolgt  vielmehr  bei  allen  Tauchblättern  direkt 
durch  die  Zellen  der  Oberhaut,  die  nur  eine 
äu  ßerst  zarte  dem  Wasserdurchtritt  nicht 
hindernde  Cutikula  ausbilden.  Da  die  Lei-  '■ 
tung  des  mit  dem  Wasser  in  Lösung  aufge- 
nommenen Sauerstoffes  zu  den  Zellen  des 
Blattinnern  nur  langsam  durch  Diffusion 
von  Zelle  zu  Zelle  erfolgen  kann,  so  wird  die 
Versorgung  der  einzelnen  Zellen  um  so 
schwieriger,  je  weiter  sie  von  der  aufneh- 
menden Oberfläche  entfernt  liegen.  Im 
Zusammenhang  damit  finden  wir  bei  den 
Tauchblättern  niemals  dicke  Parenchymlagen 
entwickelt.  Ihre  Blattspreiten  sind  aus- 
nahmslos dünnflächig.  Sie  bilden  mir  selten 
größere  zusammenhängende  Flächenstücke 
wie  die  durchscheinenden  Tauchblätter  von 
Nuphar  oder  gewissen  Potamogetonarten. 
Häufiger  bilden  sie  lange  schmale  Bänder, 
die  im   bewegten  Wasser  flottieren,   so   die 


Blätter  der  Seegräser,  die  Tauchblätter  von 
Sagittaria,  die  Blätter  der  Tief  wasserform 
von  Hippuris  u.  a.  Am  häufigsten  treffen 
wir  die  Tauchblätter  reichlich  verteilt  und 
in  feine  fädliche  Zipfel  aufgelöst.  Diesen 
letzterenTyp  vertreten  diewasserbewohnenden 
Utrikularien,  Myriophyllum,  Ceratophyllum, 
die  Tauchblätter  der  H  o  1 1  o  n  i  a  palustris, 
der  Wasserhahnenfüße  u.  a.  m.  Die  bedeutende 
Entwickelung  der  mit  dem  Wasser  in  Be- 
rührung tretenden  Oberfläche  bei  der  in  feine 
Fäden  aufgelösten  Blattspreite  erscheint  als 
ein  besonderer  Vorteil  für  die  Aufnahme  der 
Atemluft  aus  dem  Wasser.  Wir  müssen 
diesem  Typ  auch  das  seltsame  Tauchblatt 
der  madagassischen  Gitterpflanze  (Apono- 
geton  fenestralis  s.  Fig.  7)  anschließen, 
dessen  breite  Fläche  von  zahlreichen  fenster- 

förmigen   Oeff- 
nungen    durchbro- 
chen   ist,    so    daß 
die  dazwischen 
stehenbleibenden 
Rippen  ähnlich  wie 
die     Zipfel     eines 

zerschlitzten 
Tauchblattes      fa- 
dendünne Gewebe- 
stränge bilden. 

Die  Bezieh- 
ungen der  geschil- 
derten Blattformen 
dem    Wasser- 


zu 


leben  treten  bei 
den  Pflanzen  be- 
sonders auffällig 
hervor,  die  sich 
nur  mit  einem 
Teil  ihres  Vegeta- 
tionsapparates 
unter  Wasser  be- 
finden. Die 
Blätter,  welche  aus 
dem  Wasser  auf- 
tauchend als 
Schwimm  blätter 
leben  oder  durch 
den  sich  strecken- 
den Sproßteil  oder 
Blattstiel  über  das 
Wasser  in  die  Luft  emporgehoben  werden, 
zeigen  ganz  regelmäßig  anderen  Bau 
und  andere  Gestalt  als  die  Tauchblätter. 
Man  bezeichnet  das  Vorkommen  von  zweierlei 
dem  Bau  und  der  Gestalt  nach  verschiedenen 
Laubblättern  an  derselben  Pflanze  alsHetero- 
phyllie.  So  kommen  neben  den  durch- 
scheinenden Tauchblättern  bei  Nuphar  dicke 
Schwimmblätter  vor,  die  in  Breite  und  Stiel 
ein  wohlentwickeltes  Durchlüftungssystem 
und  auf  der  Blattoberseite  reichlich  Spalt- 
öffnungen tragen.  Sagittaria  entwickelt  neben 
den  bandförmioen  Tauchblättern  Luftblätter 


Fig.  7.  Gitterartig  durch- 
brochenes     Blatt      von 
Aponogeton  fene- 
stralis. 


Blatt 


11 


mit  pfeilförmiger  Breite  und  reichentwickel- 
tem Intercellularsystem;  neben  den  ganz 
in  fädliche  Zipfel  aufgelösten  Tauchblättern 
einiger  Wasserhahnenfüße  sind  breitflächige 
Schwimmblätter  vorhanden;  ein  in  seichtem 
Wasser  wachsender  Sproß  von  Ranunculus 
aquatilis,  Limnophila  heterophylla 


Fig.  8.  Sproß  von 
L  im  no  phila  he- 
terophylla  mit 
verschiedengestalte- 
ten Wasserblättern 
und  Luftblättern. 
Aus  G  0  e  b  e  1 , 
Organographie. 


(s.  Fig.  8),  Bidens  Beckiiu.  a.  trägt  unter  Wasser 
fein  zerteilte,  über  Wasser  breitflächige 
Blattspreiten.  Im  allgemeinen  zeigt  sich  das 
Durchlüftungssystem  bei  den  Schwimm- 
blättern und  den  auftauchenden  Luft- 
blättern der  Wasserpflanzen  ganz  beson- 
ders entwickelt,  indem  sowohl  in  der  Fläche 
als  auch  im  Gewebe  des  Stiels  weite 
intercellulare  Luftkammern  ausgebildet  sind. 
Durch  diese  großen  Hohlräume  wird  den 
unter  Wasser  befindlichen  Teilen  der  Pflanze 
gewissermaßen  eine  innere  Atmosphäre  ge- 
schaffen, aus  der  sie  ihren  Sauerstoffbedarf 
leichter  decken  können  als  durch  direkte 
Aufnahme  aus  dem  Wasser.  Bei  den  in 
sauerstoffarmem  Sumpfboden  wurzelnden 
Pflanzen  sind  vielfach  ähnliche  Bauverhält- 
nisse des  Durchlüftungssystems  anzutreffen, 
die  dem  Gewebe  ein  auch  äußerlich  wahr- 
nehmbares schwammiges  Gefüge  verleihen. 
Auch  bei  ihnen  stellen  weite  Lmenräume 
der  Blatte:ewebe   die  Wege  dar,    auf  denen 


die  im  sauerstoffarmen  Medium  steckenden 
Teile  mit  Atemluft  versorgt  werden. 

y)  Wasserökonomie.  Einen  sehr 
wichtigen  Faktor  in  der  Lebensgeschichte 
des  Blattgewebes  bildet  die  Wasserökonomie 
des  Blattes.  Es  handelt  sich  dabei  um  zwei 
Vorgänge,  die  Zuleitung  und  die  Abgabe 
des  Wassers.  Beide  Prozesse  müssen  mit- 
einander in  Wechselwirkung  stehen  und  regu- 
liert sein;  andernfalls  müßte  ein  Wasser- 
mangel oder  ein  Wasserüberfluß  das  Blatt- 
gewebe vorübergehend  oder  auch  dauernd 
schädigen  und  die  Funktion  des  Blattes  stören. 

Die  Zuleitung  des  Wassers  erfolgt  bei 
vielen  im  Wasser  untergetaucht  lebenden 
Blättern  direkt  durch  Wasseraufnahme  mit 
der  Oberfläche;  die  zarte  Ausbildung  der 
Cuticula  wie  die  Entwickelung  einer  verhält- 
mäßig großen  Oberfläche,  die  wir  bei  den 
Tauchblättern  der  Wasserpflanzen  bereits 
kennen  gelernt  haben,  bietet  dabei  den 
Vorteil,  daß  zahlreiche  Zellen  direkt  aus 
der  Quelle  versorgt  werden,  während  den 
nicht  an  der  Oberfläche  liegenden  Zellen 
des  Blattgewebes  das  Wasser  auf  kürzestem 
Wege  durch  Osmose  zuströmt.  Im  Zusam- 
menhang damit  findet  man  in  den  Tauch- 
blättern der  Wasserpflanzen  die  Elemente  der 
Leitbündel,  die  einer  schnellen  Fortleitung 
des  Wassers  auf  größere  Strecken  hin  zu 
dienen  hätten,  wenig  entwickelt.  Gänzlich 
wurzellose  Wasserpflanzen,  wie  die  wasser- 
bew^ohnenden  Utrikularien  zeigen,  daß  die 
direkte  Aufnahme  des  Wassers  durch  die 
Blattoberfläche  den  gesamten  Wasserbe- 
darf dieser  untergetaucht  schwimmenden 
Wasserpflanzen  zu  decken  vermag.  Ja, 
selbst  Pflanzen  mit  auftauchenden  Blättern 
können  auf  die  gleiche  Weise  ausreichend 
versorgt  werden.  So  besitzt  Salvinia,  eine 
oberflächlich  schwimmende  Gefäßkrypto- 
game  (s.  Fig.  9),  neben  ihren  unbenetzbaren 


-/^ 


lf 


Fig.  9.     Salvinia    natans,   ein   Wasserfarn 

mit  breiten  Sehwimmblättern   und  fadenförmig 

zerschlitzten,    herabhängenden    Wasserblättern. 

A  von  der  Seite,  B  von  oben  gesehen. 


12 


Blatt 


Schwimmblättern  noch  feingeschlitzte  Was- 
serblätter, die  von  dem  horizontal  schwim-  ^ 
m enden    Sproß    nach    abwärts    ins    Wasser , 
hinabhängen  und  die  Wasserversorgung  der  j 
gänzlich  wurzellosen  Pflanze  betätigen. 

Daß  auch  den  Laubblättern  der  Land- 
pflanzen die  Befähigung  zur  direkten  Wasser- 
aufnahme nicht  gänzlich  mangelt,  kann  aus 
dem  bekannten  Versuchsergebnis  geschlossen 
werden,  daß  ein  abgeschnittener  belaubter 
Gabelzweig  lange  frisch  bleibt,  wenn  man 
nur  den  einen  Gabelast  mit  der  Spitze  voran 
in  Wasser  steckt.  Indessen  spielt  bei  der 
Mehrzahl  der  Bäume,  Stauden  und  Kräuter 
unserer  Breiten  diese  Befähigung  im  nor- 
malen Leben  der  Pflanze  offenbar  keine 
Rolle.  Dagegen  findet  sich  in  tropischen 
Gegenden  eine  große  Zahl  von  Gefäß- 
pflanzen, die  sich  durch  direkte  Aufnahme 
des  durch  Regenfall  oder  Taubildung  dar- 
gebotenen Wassers  versorgen.  In  den 
immer  feuchten  Regenwäldern  der  Tropen 
beider  Hemisphären  leben  zahlreiche  Arten 
der    Hautfarne    (Hymenophyllaceen),    deren 


kanpt.  Wie  sehr  für  alle  die  dauernde  Be- 
netzung der  Blattspreiten  ein  Lebensbedürf- 
nis bildet,  zeigt  der  Umstand,  daß  sie  nur 
in  der  immerfeuchten  Luft  des  Waldinnern 
gedeihen,  und  daß  alle  Hymenophyllaceen 
verdorren,  wenn  in  ihrer  Nähe  etwa  durch 
das  Umstürzen  eines  Baumriesen  eine  Lücke 
in  dem  Laubdach  entsteht,  die  den  Feuchtig- 
keitsgehalt der  Innenluft  des  Waldes  herab- 
setzt. Eine  zweite  Gnippe  von  Landpflanzen, 
deren  Blätter  das  Wasser  direkt  aufnehmen, 
bilden  gewisse  auf  Baumästen  wohnende 
Bromeliaceen,  deren  Wurzeln  den  feuchten 
Erdboden  nicht  erreichen.  Die  Blätter  dieser 
Formen  sind  breit  zungenartig  in  dieser 
Rosette  vereinigt,  der  Blattgnmd  ist  schei- 
denartig verbreitert  und  schließt  sich  mit 
seinen  Rändern  dicht  an  die  Nachbar- 
blätter an,  so  daß  am  Grunde  jedes  Blattes 
eine  bisweilen  löffelartig  erweiterte  Nische 
gebildet  wird,  in  der  sich  Tau-  und  Regen- 
wasser ansammelt.  Für  die  Ausnutzung 
dieses  Wasservorrates  durch  die  Blätter 
dienen     eigentümliche     Schuppenhaare      (s. 


Fig.  10.  Saugsduippen  von  Vr le- 
se a.  A  Oberfläche;  B  Durchschnitt 
durch  eine  benetzte  Schuppe;  C 
Durchsclmitt  durch  eine  trockene 
Schuppe.  Vergrößert.  NachHaber- 
landt. 

Blätter  ganz  ähnlich  wie  die  Tauchblätter 
der  Wasserpflanzen  gebaut  sind.  Sie  sind 
dünnflächig,  meist,  von  den  Nerven  abge- 
sehen, nur  aus  einer  einzigen  Zellschicht 
gebildet,  häufig  auch  in  schmale  Zipfel  auf- 
gelöst, und  die  Leitungsbahnen  für  Wasser 
sind  rudimentär.  An  den  Blättern  vieler 
Hymenophyllaceen  sind  durch  eigentüm- 
lichen Haarbesatz,  wellige  Faltung  der 
Blattflächen,  xVuftreten  von  lamellenartigen 
Auswüchsen  u.  a.  m.  Einrichtungen  ge- 
schaffen, die  zum  Festhalten  des  Tau-  oder 
Regenwassers  dienen,  so  daß  die  Spreiten 
dauernd  benetzt  bleiben.  Kleine  Formen 
leben  in  dem  dichten  Moosrasen,  der  die 
Stämme  der  Urwaldbäume  überzieht,  unter 
ihnen  sind  auch  einiue  wurzellose  Arten  be- 


Fig.  10),  die  an  dem  mit  Wasser  benetzten 
Grund  der  Blattoberseite  sehr  zahlreich 
angeordnet  sind.  Sie  haben  kreiseiförmige 
Gestalt  und  stehen  mit  ihrem  dünnwandigen 
Stiel  im  Grunde  einer  trichterförmigen  Gnibe, 
deren  obere  Oeffnung  sie  mit  ihrer  dick- 
wandigen oberen  Schuppenfläche  nahezu 
vollständig  verschließen.  In  den  schmalen 
Spalt  zwischen  der  Schuppe  und  der  Gruben- 
wand dringt  das  Wasser  ein  und  wird  von 
den  dünnwandigen  Zellen  des  Stieles  resor- 
biert. Wenn  das  Wasser  in  der  Umgebung 
einer  Schuppe  fehlt,  so  sinken  die  Zellen 
der  oberen  Scheibe  zusammen  und  pressen 
sich  dicht  gegen  die  Gnibenwandung,  so 
daß  der  wasserabsorbierende  Teil  der  Schuppe 
wie  in  einem  Futteral  geborgen  und  gegen 


Blatt 


13 


auch  für  den  Fall  verringert,  daß  einmal 
durch  zufällige  Verletzung  eine  der  Haupt- 
leitungsbahnen unterbrochen  wird. 

Die  Wasserabgabe  erfolgt  bei  allen  mit 
der  Luft  in  Berührung  stehenden  Blättern 
durch  Wasserverdunstung,  d.  h.  Abgabe  von 
Wasserdampf  an  die  Atmosphäre,  Diese 
Wasserverdunstung  ist  zunächst  ein  rein 
physikalischer  Prozeß.  Die  Menge  des  von 
einer  Fläche  in  der  Zeiteinheit  verdunsteten 
Wassers  ist  abhängig  von  der  Temperatur 
und  von  dem  Feuchtigkeitsgehalt  der  Luft: 
je  höher  die  erstere  und  je  geringer  der 
letztere,  desto  größer  ist  die  abgegebene 
Wassermenge.  Die  Verteilung  des  von  einer 
verdunstenden  Oberfläche  abgegebenen  Was- 
serdampfes geht  in  der  ruhenden  Luft  nur 
langsam  vor  sich;  Luftbewegung  beschleu- 
nigt den  Prozeß,  indem  sie  die  feuchtere 
Luftmenge  über  der  verdunstenden  Fläche 
durch  aufnahmsfähigere  Luftteile  fortwährend 
ersetzt.  Bei  den  Blättern  der  Pflanzen  wird 
die  Verdunstung  außerdem  durch  den  Bau 
der  Gewebe  beeinflußt:  die  Cuticula,  welche 


Vertrocknung  geschützt  ist,  bis  neue  Be- 
netzung die  ursprüngliche  Stellung  wieder 
herstellt.  Einige  Bromeliaceen,  wie  die 
wurzellose  Tillandsia  usneoides,  deren  Blät- 
ter durch  verlängerte  Liternodien  getrennt 
sind,  so  daß  keine  basalen  Wasserbehälter 
zustande  kommen,  tragen  die  Saugschuppen 
über  die  ganze  Blattfläche  auf  beiden  Seiten 
dicht  gedrängt.  Jede  Benetzung  füllt  hier 
die  kapillaren  Zwischenräume  zwischen  den 
Schuppen  und  der  Epidermis  mit  Wasser, 
das,  von  den  Stielzellen  der  Saugschuppen 
langsam  aufgenommen,  die  Blattfläche  für 
längere  Zeit  versorgt. 

Bei  den  meisten  Luftblättern  erfolgt  die 
Zuführung    des  Wassers  normalerweise  vom 
Sproß  her  durch  die  Wasserleitungsbahnen. 
Das  von  der  Wurzel  aus  dem  Boden  aufge- 
nommene Wasser  steigt   durch  das   Gefäß- 
bündelsystem    oder     durch     den     jüngsten 
Holzring  des  Sprosses  empor  und  wird  von 
den  an  sie  anschließenden  Blattspursträngen 
in  das  Gefäßbündelsystem  des  Blattes  über- 
geführt. Die  Leistungsfähigkeit  der  Leitungs- 
bahnen    steht     mit 
der      Größe      ihres 
Querschnitts   in   di- 
rektem    Verhältnis. 

Wir  können  in 
diesem  Zusammen- 
hang die  Verteilung 
der  Blattnerven  in 
der  Spreite  mit  der 
Wasserleitung  einer 
Stadt  vergleichen. 
In  weiten  Strängen 
von  außen  zugeleitet 
verteilt  sich  das 
Wasser  in  immer 
engere  Stränge  des 
Leitungsnetzes,  bis 
es  in  den  äußersten 

feinsten  Strängen  den  Verbrauchern,  d.  i.  die  Außenwand  der  Epidermiszellen  über- 
den  einzelnen  Arealen  des  Blattparenchyms,  zieht,  läßt  die  Wasserteilchen  des  Blatt- 
zur  Verfügung  steht.  Es  ist  dabei  ohne  Innern  nur  schwer  passieren  und  setzt  da- 
Belang,  ob  die  Zufuhr  von  außen  durch  durch  die  Verdunstungsgröße  sehr  wesent- 
einen  im  Blattstiel  verlaufenden  ein-  oder  lieh  herab.  Die  Spaltöffnungen  der  Oberhaut 
mehrfachen  Hauptstrang  erfolgt  wie  bei  j  bilden  aber  einen  von  der  Cuticula  nicht 
den  meisten  Dikotylen,  oder  ob  wie  bei  behinderten  Ausweg  für  die  wasserdampf- 
den  Monokotylen  mehrere  Stränge  neben-  gesättigte  Binnenluft  des  Durchlüftungs- 
einander  hinlaufend  das  Wasser  den  ein-  Systems.  Ihr  Öau  und  ihr  physiologisches 
zelnen  Blatteilen  zuleiten.  Wesentlich  ist  Verhalten  reguheren  den  Verdunstungsvor- 
dagegen,  daß  jedem  kleinsten  Areal  der  |  gang,  so  daß  die  Transpiration  des  Blattes 
Blattfläche  eine  Gelegenheit  zur  Wasser-  einen  wesentlich  verschiedenen  Verlauf  zeigt 
entnähme   geboten   wird  und   es   ist   leicht   gegenüber   der  rein   physikalischen   Wasser- 


Fig.  11. 


Querschnitt  einer  Spaltöffnung  von  Hell  eborus  im  geöffneten 
und  geschlossenen  Zustande.     Nach  Seh  wenden  er. 


ersichtlich,  wie  durch  die  verschiedenen  Typen 
der   Blattnervatur   diese    Forderuno;    in    zu- 


verdunstung  einer  feuchten  Oberfläche.    Die 
Schließzellen  (s.  Fig.  11)  sind  so  gebaut,  daß 


reichender  Weise  erfüllt  ist.  Dadurch,  daß  j  bei  vermindertem  ^  Turgordruck  die  gegen 
das  ganze  Leitungssystem  durch  die  Quer- 1  den  Spalt  gekehrten  Ränder  sich  vorschieben 
anastomosen  oder  durch  die  feinen  zu  und  dadurch  den  Spalt  verengern  oder  gänz- 
Maschen  aneinander  schließenden  Endver-  lieh  schließen:  bei  steigendem  Turgor  runden 
zweigungen  zu  einem  Netzwerk  verbunden  sich  die  Schließzellen  derart  auf,  daß  die 
ist,   wird   die    Gefahr  eines   Wassermangels   Spaltenränder    auseinanderweichen    und  die 


14 


Blatt 


Oeffnuiig  erweitern.  Die  Turgorschwankungen 
in  den  Schließzellen,  welche  das  Oeffnen 
und  Schließen  des  Spalts  bewirken,  sind 
von  verschiedenen  Faktoren  abhängig,  am 
nachdrücklichsten  aber  werden  sie  beein- 
flußt durch  Wassermangel  oder  -Ueberfluß 
im  Innern  des  Blattes  und  durch  Trocken- 
heit oder  Feuchtigkeit  der  äußeren  Luft. 
Wenn  demnach  die  dem  Blatt  zugeführte 
Wassermenge  sich  verringert  oder  wenn 
die  Lufttrockenheit  die  Verdunstungsgröße 
steigert,  so  schließen  sich  die  Spalten  und 
setzen  dadurch  die  Transpiration  in  vorteil- 
hafter Weise  herab.  Steht  dagegen  das 
Blatt  im  Vollgenuß  des  Wassers  und  ist 
keine  Gefahr,  daß  die  Trockenheit  der  Luft 
die  Blattgewebe  schnell  ausdörrt,  so  sind 
die  Spalten  weit  geöffnet  und  lassen  dem 
in  den  Durchlüftungsräumen  angesammelten 
Wasserdampf  freie  Bahn. 

x\ußer  dieser  regulatorischen  Wirksam- 
keit der  Spaltöffnungen  finden  sich  im 
Bau  der  Laubblätter  noch  zahlreiche  Ein- 
richtungen, die  als  Anpassungen  an  die 
Feuchtigkeitsverhältnisse  der  Umgebung  ge- 
deutet werden  müssen.  Wasserarmer  Sand- 
boden der  Steppen  und  Wüsten,  salzreicher 
Boden  des  Meeresstrandes,  sauerstoffarmer 
Sumpfboden,  ständig  naßkalter  Boden  der 
Berghalden  im  Hochgebirge  und  andere 
ähnliche  Bodenklimate  erschweren  den  Wur- 
zeln der  Pflanzen  die  Wasseraufnahme,  so 
daß  die  Blätter  nur  spärliche  Wassermengen 
zur  Verfügung  haben.  An  solchen  Stand- 
orten sind  die  Blätter  mit  Baueinrichtungen 
versehen,  die  geeignet  sind,  die  Transpiration 
herabzusetzen. 

Durch  eine  dicke  Cuticula,  deren  Wirksam- 
keit bisweilen  noch  durch  Auflagerung  von 
Wachs  oder  lackartigen  Substanzen  unter- 
stützt wird,  ist  die  kutikulare  Transpiration 
der  Epidermiszellen  auf  ein  Minimum  redu- 
ziert oder  völlig  aufgehoben.  Die  Zahl  der 
Spaltöffnungen,  die  auf  der  Flächeneinheit 
stehen,  ist  auffallend  gering.  Die  Spalten 
haben  geringen  Durchmesser.  Durch  mäch- 
tige Entwickelung  ihrer  äußeren  Kutikular- 
leisten  wird  ein  großer  nach  außen  nur  in 
einem  engen  Spalt  sich  öffnender  Vorhof 
geschaffen,  oder  es  entsteht  durch  Hinab- 
rücken der  Schließzellen  zwischen  die  be- 
nachbarten Epidermiszellen  eine  tiefe  äußere 
Atemhöhle,  so  daß  der  wasserdampfreichen 
Binnenluft  der  Ausweg  erschwert  wird. 
Durch  Bewuchs  der  spaltöffnungführenden 
Blattfläche  mit  dichtem  Wollhaarfilz  (s. 
Fig.  12)  oder  mit  sich  teilweise  deckenden 
Schuppenhaaren  wird  ein  System  wind- 
stiller Räume  geschaffen,  aus  dem  die  dampf- 
reichere Luft  vor  den  Spalten  selbst  bei 
windigem  Wetter  nur  langsam  fortgeführt 
werden  kann.  Eine  Verlagerung  der  Spalten 
in  windstille   Räume  ist   auch   bei   den   so- 


lgenannten Rollblättern  zu  konstatieren, 
wie  sie  bei  zahlreichen  Erikaceen  und  bei 
anderen  Pflanzen  trockener  Standorte  an- 
getroffen werden.  Hier  sind  die  Blattränder 
derart  nach  unten  umgerollt,  daß  die  spalten- 
führende Blattunterseite  von  ihnen  größten- 
teils oder  gänzlich  verdeckt  wird  (s.  Fig.  13). 


Fig.   12.       Querschnitt    durch    ein    Blatt    von 
E  s  p  e  1  e  1 1  a.   Achtmal  vergrößert.    Beide  Blatt- 
seiten  sind  dicht  mit  lockig  gewundenen  Woll- 
haaren bedeckt.     >s'ach  Goebel. 


Fig.  13.     Querschnitt    durch   ein   Rollblatt  von 

Berberis  emp  etr  if  oli  a.  Vergrößert.  Nach 

G  0  e  b  e  1. 


Auch  schuppenförmige  Blätter  wer- 
den bei  Pflanzen,  denen  die  Wasseraufnahme 
durch  die  Verhältnisse  des  Bodenklimas  er- 
schwert ist,  häufig  angetroffen.  Sie  tragen 
die  Stomata  auf  der  Oberseite,  die  sich  an 
die  Sproßachse  anschmiegt.  Der  von  ihnen 
abgegebene  Wasserdampf  gelangt  also  zu- 
nächst in  den  engen  Spalt  zwischen  Blatt 
und  Sproß  und  kann  von  dort  nur  ganz 
allmählich  in  die  freie  Atmosphäre  ent- 
weichen. 

Neben  den  sehn  ppenförm  igen  können 
auch  die  stielrunden  stabförmigen  Binsen- 
blätter (junkoide  Blätter)  und  die  Nadel- 


Blatt 


15 


blätter  der  Koniferen  (pinoide  Blätter) 
als  eine  Baueinrichtung  zur  Herabsetzung 
der  Transpiration  angesehen  werden,  da 
die  Stab-  resp.  Nadelform  gegenüber  der 
flächenförmig  ausgebreiteten  Spreite  von 
gleicher  Masse  eine  Verringerung  der  ver- 
dunstenden Oberflcäche  bedeutet.  Dasselbe 
Prinzip  der  Oberflächenverringerung  können 
wir  bei  gewissen  neuholländischen  x\lvazien, 
die  eine  weitgehende  Metamorphose  des 
Blattes  aufweisen,  zur  biologischen  Er- 
klänmg  heranziehen.  Von  dem  reichgefie- 
derten Blatt,  das  den  meisten  Akazien  eigen 
ist,  wird  hier  nur  der  etwas  flächenförmig 
verbreiterte  Blattstiel  entwickelt.  Da  die 
Keimpflanzen  an  ihren  Erstlingsblättern 
noch  die  Spreite  tragen  (s.  Fig.  14),  so  kann 


Fig.  14.    Keimpflanze  vonAcacia  melano- 
xylon.    Die  unteren  Blätter  bilden  nnch  Blatt- 
spreiten, die  oberen  sind  Phylludien. 

man  bei  ihnen  den  allmählichen  Uebergang 
von  dem  gefiederten  Blatt  zu  den  als  Phyl- 
lodien  bezeichneten  assimilierenden  Blatt- 
stielen deutlich  verfolgen.  Die  Steilstellung 
der  Fläche,  die  hier  durch  die  Verbreiterung 
des  Stieles  in  senkrechter  Kichtung  erreicht 
wird,  ist  gleichfalls  einer  Verringerung  der 
Transpiration  günstig,  da  die  Bestrahlung 
der  Fläche  durch  die  hochstehende  Sonne 
und  damit  eine  die  Verdunstung  fördernde 
Erwärmung  des  Gewebes  vermieden  wird.  | 
Wir   dürfen  wohl   die  Steilstellung,  bei   den 


Blättern  der  Irisarten,  den  sekundären  Blät- 
tern der  Eukalyptusbäume,  die  Blattstellung 
der  sogenannten  Kompaßpflanzen  u.  a.  m. 
in  der  gleichen  Weise  deuten.  Als  extremster 
Schritt  auf  dem  mit  der  Verringerung  der 
verdunstenden  Blattfläche  eingeschlagenen 
Wege  muß  die  gänzliche  Unterdrückung  der 
Laubblattbildung  bei  Kakteen,  Euphorbien 
u.  a.  m.  angesehen  werden. 

Neben  den  morphologischen  Eigentüm- 
lichkeiten der  Blätter,  die  eine  Anpassung 
der  Transpiration  an  die  spärliche  Wasser- 
zufuhr bedeuten,  kommt  schließlich  auch  das 
physiologische  Verhalten  der  Laubblätter  in 
Betracht,  insbesondere  die  Erscheinungen 
des  Pflanzenschlafes  und  des  herbstlichen 
Laubfalles.  Als  Pflanzenschlaf  bezeichnet 
man  das  Verhalten  zahlreicher  Gewächse 
mit  zusammengesetzten  Blättern,  z.  B. 
Mimosa,  Phaseolus,  Oxalis,  die  ihre  während 
des  Tages  ausgebreiteten  Spreitenflächen 
am  Abend  zusammenfalten  und  bis  zum 
Morgen  in  dieser  Stellung  belassen.  Die  Tran- 
spiration der  in  der  Nachtstellung  aneinander 
gelegten  Flächen  wird  dadurch  bedeutend 
vermindert,  ohne  daß  die  Funktion  des 
Laubblattes,  die  sich  nur  im  Tageslicht  ab- 
spielen kann,  durch  die  vorüberge- 
hende Oberflächenverringerung  beeinträchtigt 
würde.  Der  Laubfall  hat  weniger  für  die 
Wasserökonomie  des  einzelnen  Blattes,  als 
vielmehr  für  die  der  ganzen  Pflanze  eine 
hervorragende  Bedeutung;  er  hebt  für  die 
der  Vegetation  ungünstige  Jahreszeit,  in 
unseren  Breiten  während  des  Winters,  in 
tropischen  Ländern  während  der  Trockeu- 
periode  den  durch  die  Transpiration  der 
Blätter  entstehenden  Wasserverlust  voll- 
ständig auf. 

An  Standorten,  deren  Feuchtigkeitsver- 
hältnisse den  Blättern  der  Pflanzen  jederzeit 
den  vollen  Wassergenuß  sichern,  weisen 
die  Blätter  Baueinrichtungen  auf,  die  einer 
intensiven  Transpiration  günstig  sind.  Zarte 
Cuticula,  zahlreiche  und  weite  Spaltöff- 
nungen, große  dünne  Blattflächen,  Be- 
festigung der  Blattflächen  an  leichtbeweg- 
lichen Stielen  sind  der  Wasserabgabe 
förderlich.  Oft  treten  noch  spezielle  Ein- 
richtungen hinzu.  So  sind  z.  B.  bisweilen 
die  Spaltöffnungen  über  die  Blattoberfläche 
emporgehoben,  oder  die  Blatteile  zeigen 
Eigenbewegungen,  welche  die  Fortführung 
des  vor  den  Spalten  angesammelten  Wasser- 
dampfes befördern,  oder  es  sind  einzelne 
Stellen  des  Blattes  dunkel  gefärbt,  wodurch 
bei  Bestrahlung  die  Innenwärme  und  mit 
ihr  die  Wasserverdunstung  gesteigert  wird. 
Wenn  nun  auch  durch  die  geschilderten 
Baueinrichtungen  der  Blätter  innerhalb  wei- 
ter Grenzen  ein  Ausgleich  zwischen  Wasser- 
aufnahme und  Wasserabgabe  gesichert  er- 
scheint, so  kann  doch  trotz  der  regulierenden 


16 


Blatt 


Wirkung  des  SpaltöffnungsajDparates  nicht 
vermieden  werden,  daß  bei  plötzlichen  Schwan- 
kungen der  Feuchtigkeitsverhältnisse  in  Luft 
und  Boden  zeitweilig  ein  Wassermangel 
•  oder  ein  Wasserüberfluß  im  einzelnen  Blatt 
entsteht.  Wassermangel  hat  zunächst  eine 
Turgorverminderung  des  Blattgewebes  zur 
Folge,  die  sich  bisweilen  äußerlich  in  dem 
Schlaffwerden  der  Spreite  und  des  Stieles 
bemerkbar  macht.  Wenn  die  ungünstigen 
äußeren  Umstände,  die  den  Wassermangel 
verursacht  haben,  von  kurzer  Dauer  sind, 
wenn  etwa  auf  den  heißen  Sommertag, 
an  dem  die  Blätter  durch  zu  starke  Tran- 
spiration welk  wurden,  eine  kühlere  Nacht 
folgt,  so  wird  das  Manko  ausgeglichen  und 
das  Gleichgewicht  zwischen  Ein-  und  Abfuhr 
leicht  wieder  hergestellt.  Dauernde  Störung 
dieses  Gleichgewichtes  hat  aber  für  das 
Blatt  bedeutende  Schädigung  zur  Folge 
und  kann  zur  Sistierung  seiner  Funktion 
und  zum  frühzeitigen  Absterben  führen,  was 
wir  im  Land-  und  Gartenbau  in  extrem 
trockenen,  heißen  Sommern  mit  Schaden 
beobachten  können. 

Die  Nachteile,  die  dem  Blatt  aus  einem 
Wasserüberschuß  erwachsen  können,  sind 
weniger  offensichtlich.  Einer  anfänglichen 
Turgorsteigerung  würde  ein  Austritt  des 
Wassers  in  die  Intercellularräume  folgen 
müssen,  der  bei  längerer  Dauer  zu  einer  Ver- 
stopfung der  Luftwege  im  Blattinnern  und 
damit  zum  Erstickungstod  der  Zellen  führen 
könnte,  wenn  nicht  Vorrichtungen  vorhanden 
wären,  den  Ueberschuß  in  anderer  Weise 
zu  beseitigen.  Solche  Vorrichtungen  -be- 
sitzen aber  die  meisten  dieser  Gefahr  aus- 
gesetzten Blätter  in  der  Befähigung,  Wasser 
in  Tropfenform  auszuscheiden.  Das  Wasser 
wird  vom  Sproß  her  mit  einer  gewissen 
Kraft  in  das  Blatt  hineingepreßt,  und  steht 
also  in  dem  L3itungsnetz  der  Nervatur  unter 
einem  hydrostatischen  Druck,  der  hier  wie 
in  anderen  Pflanzenteilen  als  Blutungs- 
druck  bezeichnet  wird.  W^enn  derselbe  eine 
gewisse  Höhe  erreicht  hat,  so  beginnt  die 
Ausscheidung  von  Tropfen  (Guttation) 
an  bestimmten  Stellen  des  Blattes.  Häufig 
sind  die  Blattspitze  oder  die  Randzähne 
oder  andere,  Nervernendigungen  bergende 
Randstellen  der  Ort  der  Guttation.  Am 
Morgen  nach  einer  feucht  warmen,  wind- 
stillen Sommernacht  findet  man  bei  uns 
an  den  Blättern  sehr  zahlreicher  Kräuter 
und  Stauden  derartige  ausgeschiedene  Trop- 
fen, die  gemeinhin  für  Tautropfen  gehalten 
werden.  Sie  fallen  ab  oder  verdunsten  bei 
zunehmender  Tageswärme.  Ln  feucht- 
warmen Tropenklima  ist  die  Erscheinung 
nicht  minder  häufig  auch  bei  Bäumen  und 
Sträuchern  zu  beobachten.  Die  Menge  des 
auf  diesem  Wege  aus  dem  Blatt  entfernten 
Wassers  ist  nicht  unbeträchtlich.      Ein   ex- 


tremer Fall  ist  bei  dem  Blatt  einer  Colocasia 
genauer  beobachtet  worden,  welches  bei 
günstiger  Wasserzufuhr  und  ungünstigen 
Transpirationsbedingungen  aus  seiner  Spitze 
in  der  J\Iinute  mehr  als  100  Tropfen  hervor- 
preßt, und  in  einer  Nacht  etwa  100  ccm 
tropfbaren  Wassers  abscheiden  kann.  Die 
Gewebestellen,  an  denen  die  Wassertropfen 
an  Blättern  austreten,  werden  als  Hyda- 
thoden  bezeichnet.  Sie  sind  entweder 
Wasserspalten  (s.  Fig.  15),  d.  h.  den  Spalt- 


Fig.  15.  Längsschnitt  durch  einen  Blattzahn 
von  P  r  i  m  u  1  a  sinensis,  der  eine  Wasserspalte 
trägt.  Vergrößert,  o  Oberseite,  u  Unterseite, 
p  Palisadenzelle,  t  Tracheiden  des  Leitbündel- 
endes, e  Epithera,  s  eine  Schließzelle  der  Spalte, 

Öffnungen  ähnliche,  aber  von  zwei  unbeweg- 
lichen Schließzellen  begrenzte  Spalten  in 
der  Epidermis,  unter  denen  ein  als  Epithem 
bezeichnetes  mit  einer  Bündelendigung  in 
Zusammenhang  stehendes  Parenchym  das 
Wasser  abgibt,  oder  sogenannte  Epidermal- 
hydathoden,  in  die  Epidermis  eingebaute 
Komplexe  von  Drüsenzellen,  die  das  Wasser 
durch  ihre  Wände  hindurch  nach  außen 
pressen.  In  vereinzelten  Fällen  hat  man  ge- 
funden, daß  auch  gewöhnliche  Epidermis- 
zellen  durch  ihre  Außenwand  Wassertropfen 
austreten  lassen  können,  oder  daß  das  Wasser 
aus  gewöhnliehen  Luftspalten  hervordringt, 
in  deren  Atemhühle  es  durch  die  benach- 
barten Mesophyllzellen  abgeschieden  war. 

Eine   besondere   Bedeutung  gewinnt   die 
Befähigung  zur  Abgabe   von  Wassertropfen 


Blatt 


17 


durch  das  Blatt  bei  einigen  parasitischen 
Pflanzen,  die  nur  unterirdische  schuppenför- 
mige  Blätter  ausbilden  und  deswegen  keine 
größeren  transpirierenden  Oberflächen  be- 
sitzen. Bei  der  Sclmppenwurz,  Lathraea 
squamaria  und  einigen  Verwandten  sind 
die  am  Rhizom  auftretenden  hohlschuppen- 
förmigen  Blätter  an  der  der  Blattunterseite 
entsprechenden  Innenfläche  mit  Hydathoden 
bedeckt,  welche  durch  eine  reichliche  Ab- 
scheidung von  tropfbarem  Wasser  in  dem 
Pflanzenkörper  die  Wasserbewegung  nnd 
den  damit  verknüpften  Zustrom  von  Nahrung 
aus  der  bewucherten  Nachbarpflanze  unter- 
halten. 

Es  ist  noch  kurz  auf  die  Wasser- 
abgabe der  Tauchblätter  der  Wasserpflanzen 
hinzuweisen.  Die  Angaben,  welche  die 
Literatur  darüber  bietet,  sind  sehr  spärlich. 
Von  einer  Wasserabgabe  durch  Transpiration 
kann  selbstverständlich  nicht  die  Rede  sein. 
Im  Blatt  der  wurzellosen  Tauchpflanzen 
dürfte  von  einer  anderen  Wasserbewegung 
als  die  durch  Osmose  und  die  chemische  Um- 
setzung bewirkte  kaum  die  Rede  sein.  Die 
Tauchblätter  bewurzelter  Pflanzen  können 
sehr  wohl  durch  den  Druck  des  aufsteigenden 
Wasserstroms  eine  kontinuierliche  Wasser- 
bewegung besitzen,  wobei  die  Wasserabgabe 
aus  dem  Blatt  in  tropfbarer  Form  erfolgen 
müßte.  Das  häufige  Vorkommen  von  Wasser- 
spalten an  Tauchblättern  mag  damit  in  Be- 
ziehung stehen.  Tauchblätter  auftauchender 
Pflanzen  können  außerdem  wohl  durch  den 
Transpirationsstrom  der  Luftblätter  für  den 
eigenen  Wasserwechsel  profitieren. 

In  Klimaten,  welche  regelmäßige  Schwan- 
kungen zwischen  extrem  feuchten  und  extrem 
trockenen  Perioden  aufweisen,  sind  häufig 
noch  andere  Einrichtungen  anzutreffen,  die 
dem  Ausgleich  der  Differenz  zwischen 
Wdsserzufuhr  und  Wasserableitung  dienen 
können.  Dahin  gehört  vor  allen  Dingen  die 
Ausbildung  innerer  Wasserspeicher,  die  den 
Ueberschuß  der  feuchten  Periode  als  Vorrat 
aufsammeln,  um  ihn  zur  Trockenzeit  langsam 
dem  Verbrauch  zuzuführen  und  dadurch 
die  ununterbrochene  Arbeit  der  assimilieren- 
den Mesophyllzellen  zu  sichern.  Wasser- 
speicher können  von  allen  drei  Gewebe- 
formen des  Blattes  gebildet  werden.  Ver- 
hältnismäßig selten  sind  Speichertrache- 
iden,  tonnenförmig  erweiterte  Endtrache- 
iden  der  Gefäßbündel  des  Blattes.  Das 
bei  Wasserüberfluß  in  sie  hineingelangte 
Wasser  wird  bei  eintretendem  Bedarf  von 
den  angrenzenden  Parenchymzellen  entnom- 
men, während  der  Hohlraum  von  verdünnter 
Luft  erfüllt  bleibt,  bis  frischer  Zufluß  den 
Wasservorrat  erneuert;  Häufiger  sind  die 
wasserspeichernden  Zellen  lebende  Elemente 
des  Mesophylls  oder  der  Epidermis  (s.  Fig.  16). 
Sie    bilden    dann    ein    zusammenhängendes 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Bd.  IT. 


Über  die  ganze  Blattspreite  ausgebreitetes 
Wassergewebe,  dessen  zartwandige  Zellen 
bei  Wasserabgabe  an  das  assimilierende  Ge- 
webe in  der  trocknen  Zeit  allmählich  zu- 
sammensinken, um  sich  in  der  Regenzeit 
aufs  neue  zu  füllen.  Das  Wassergewebe 
macht  bisweilen  einen  sehr  beträchtlichen 
Teil    des    Blattvolumens    aus   und    verleiht 


Fig.  16.     Querschnitt  durch  ein  Laubblatt  von 

Physosiphon  Landsbergii  mit  Wasser- 

gowebe  und  Speichertracheiden.    Nach  Haber 

1  a  n  d  t. 


den  Blättern  eine  fleischige  (sukkulente) 
Beschaffenheit  (s.  Fig.  17),  Wie  wirksam 
diese  Einrichtung  das  Blattgewebe  vor  dem 
Vertrocknen  schützt,  zeigt  die  weite  Ver- 
breitung sukkulenter  Blätter  bei  den  Ver- 

2 


18 


Blatt 


tretern  der  verschiedensten  Pflanzengruppen, 
die  trockene  Standorte  bewohnen. 

Manche  Blätter  scheinen  durch  eine 
besondere  Widerstandsfähigkeit  ihres  Zell- 
plasmas gegen  die  Schäden  der  Trockenheit 
geschützt  zu  sein.  Die  rediviven  Blätter 
einiger  Tropenfarne  trocknen  in  der  langen 
Zeit  der  Dürre  zu  kleinen  lederartigen, 
scheintoten  Hutzeln  zusammen,  und  er- 
wachen aus 
diesem  Zustande 
nach  Monaten, 
ja  im  Experi- 
ment selbst  nach 
Jahren  durch  die 
ersten  Kegen- 
güsse  der  be- 
ginnenden 
Eegenzeit  wie 
durch  ein  Wunder 
zu  neuem  Leben. 
3b)Das  Blatt 
als  Organ  der 
Nahrungsbe- 
reitung.  Für 
die  Nahrungsbe- 
■u-    in    r,      rT    1    .  Schaffung,        so- 

Mf\J;.iiT;  "^''m'""'^'^  ^^eit    da^    Blatt 
M  8  se  m  br  1  a  n  themum     i  ,    •       .    -   -r   , 
e  leg  ans  mit  sukkulenten   '^^^f'       beteiligt 
Blättern.  ^^t'  kommen  zwei 

Vorgänge  in  Be- 
tracht: einmal  die  Assimilation,  d.  i.  der  Aufbau 
organischer  Substanzen  aus  den  zugeführten 
anorganischen  Rohstoffen  unter  Einwirkung 
des  Lichtes  (Photosynthese)  und  zweitens 
die  direkte  Aufnahme  organischer  Sub- 
stanzen durch  das  Blatt. 

a)  Assimilation.  Der  Vorgang  der 
Assimilation  ist  im  Pflanzenreich  außer- 
ordentlich weit  verbreitet,  er  bildet  die 
Grundlage  der  Ernälirung  aller  grünen  Ge- 


Fig.    17  a.     Beblätterter    Zweig    von    Nipho- 

bolus  spissus.    A  in  der  Trockenzeit,  B  nach 

den  ersten  Regengüssen  der  beginnenden  nassen 

Jahreszeit.     Nach  Giesenhagen. 


wachse.  Der  dabei  wesentliche  chemische 
Prozeß  der  Photosynthese  spielt  sich  in 
Chlorophylllvörnern  ab,  die  in  der  Regel  im 
Mesophyll  der  Laubblätter  untergebracht 
sind.  Eine  unerläßliche  Vorbedingung  dafür 
ist,  daß  die  Chlorophyllkörper  vom  Lichte 
getroffen  werden.  Wir  werden  demnach  in 
diesem  Zusammenhange  alle  diejenigen  Eigen- 
schaften im  Bau  der  Blätter  als  vorteilhaft 
anzusehen  haben,  die  den  Lichtgenuß  der 
Chlorophyllkörper  befördern  und  sichern. 
Von  vornherein  muß  dabei  bemerkt  werden, 
daß  die  den  Chlorophyllkörpern  zusagende 
Lichtintensität  nicht  bei  allen  Blättern 
gleich  ist;  die  auf  freien  Bergeshöhen  leben- 
den Ivräuter  ertragen  und  erfordern  für  ihren 
Assimilationsprozeß  ein  intensiveres  Licht 
als  die  Kräuter  des  Waldesschattens;  die  an 
den  tropischen  Sonnenglanz  angepaßten  Ge- 
wächse gedeihen  nur  kümmerlich  in  dem 
abgeschwächten  Licht  unserer  Glashäuser. 
Wir  werden  demnach  auch  neben  Einrich- 
tungen, die  die  Lichtzufuhr  befördern,  solche 
erwarten  dürfen,  die  einer  Dämpfung  zu 
starken  Lichtes  dienen. 

Schon  im  anatomischen  Bau  der  Laub- 
blätter treten  uns  eine  Reihe  von  Einrich- 
tungen entgegen,  die  wir  zu  dem  Lichtbe- 
dürfnis des  Chlorophylls  in  Beziehung  setzen 
müssen.  Vor  allen  Dingen  dürfen  wir  eine 
solche  Beziehung  in  der  Tatsache  sehen,  daß 
das  chlorophyllführende  Gewebe  auch  bei 
dickeren  Blättern  stets  in  einer  der  Durch- 
leuchtung günstigen  peripherischen  Lage  an- 
getroffen wird.  In  den  dünnen  Flächen  der 
meisten  Laubblätter  ist  freilich  die  Licht- 
wirkung auch  im  Innern  des  Gewebes  noch 
groß  genug,  so  daß  häufig  das  ganze  Meso- 
phyll "aus  chlorophyllhaltigen  Zellen  zusam- 
mengesetzt ist.  Wir  sehen  dann  die  Beziehung 
zu  der  Lichtwirkung  meistens  dadurch  deut- 
lich zum  Ausdruck  kommen,  daß  an  der 
dem  Licht  zugekehrten  Blattoberseite  ein 
chlorophyllreiches  Palisadenparenchym  aus- 
gebildet ist,  während  die  weniger  günstig 
beleuchtete  Unterseite  relativ  chlorophyll- 
armes Schwammgewebe  führt.  Bei  Blättern, 
welche  ihre  morphologische  Unterseite  dem 
Lichte  zuw^enden,  wne  die  Schuppenblätter 
gewisser  xerophiler  Kompositen,  deren  Ober- 
seite an  die  Sproßachse  angedrückt  ist,  und 
die  im  Blattstiel  um  180"  gedrehten  Laub- 
blätter von  A  1 1  i  u  m  u  r  s  i  n  ii  m  u.  a.,  ist 
auch  das  Palisadengewebe  an  die  besser  be- 
leuchtete Blattunterseite  verlegt.  Daß  die 
Menge  der  Chlorophyllkörner  in  dem  Assi- 
milationsgewebe den  Grad  seiner  Leistungs- 
fähigkeit bestimmt,  konnte  experimentell 
nachgewiesen  werden.  Wir  dürfen  demnach 
auch  in  allen  denjenigen  Baueinrichtungen 
vorteilhafte  Strukturen  sehen,  die  in  den 
günstig  beleuchteten  Teilen  des  Assimilations- 
gewebes die  Unterbringung  möglichst  großer 


Blatt 


]9 


Mengen  von  Chloropliyllkürnern  sichern. 
Da  die  Chlorophyllkörner  im  allgemeinen  im 
wandständigen  Plasma  eingebettet  sind,  so 
kommt  es  dabei  meist  auf  eine  Vergrößerung 
der  Wandflächen  in  den  betreffenden  Zellen 
des  Assimilationsparenchyms  hinaus.  Schon 
die  Streckung  der  Palisadenzellen  bedeutet 
in  diesem  Sinne  eine  vorteilhafte  Vergröße- 
rung der  Zellwandfläche.  Nicht  selten  tritt 
noch  eine  Einfaltung  der  Wände  in  Palisaden- 


Fig.  18.  A  Querschnitt  des  Laubblattes  von 
Sambucus  nigra  mit  Armpalisaden 
(schraffiert).  B  Querschnitt  der  Nadel  von 
Pinus  laricio.  Die  Assimilationszellen  zeigen 
Nischenbildung  durch  Wandfalten.  Nach 
Haberlandt. 


Zellen  hinzu  (s.  Fig.  18),  so  daß  die  Zelle 
mehrarmig  wird  (Armpalisaden)  oder  in 
ihrem  Innern  Kammern  und  Nischen  auf- 
weist, die  an  ihren  Wandflächen  mit  Chloro- 
phyllkörnern bedeckt  sind.  Die  Stellung 
der  Palisadenzellen,  die  in  der  großen  Mehr- 
zahl der  Fälle  senkrecht  zu  der  beleuchteten 
Blattoberfläche  orientiert  sind,  bewirkt,  daß 
das  von  der  Oberfläche  eindringende  Licht 
zahlreiche  Chlorophyllkörper  erreichen  *kann, 
ohne  durch  viele  lichtabsorbierende  Wand- 
flächen hindurchtreten  zu  müssen.  In  den 
Blättern  vieler  im  Waldesschatten  lebender 
Pflanzen  und  bei  den  Tauchblättern  der 
Wasserpflanzen  wird  das  abgeschwächte 
Licht  des  Standortes  dadurch  intensiver  aus- 
genutzt, daß  auch  die  Zellen  der  Oberhaut 


mit  Chlorophyllkörnern  versehen  sind.  Bei 
Selaginella  Martensii  und  anderen 
Schattenpflanzen  sind  die  chlorophyll- 
haltigen  Epidermiszellen  trichterförmig  ge- 
staltet (s.  Fig.  19).  Die  Außenwand  dieser 
Zellen  ist  etwas  nach  außen  vorgewölbt,  so 
daß  die  senkrecht  auffallenden  Lichtstrahlen 
gebrochen  werden  und  gegen  den  Trichter- 
grund hin  konvergieren  und  den  dort  unter- 
gebrachten Chlorophyllapparat  in  helleres 
Licht  setzen. 

Als  Baueinrichtungen,  die  geeignet  sind, 
die  Lichtwirkung  auf  den  Assimilations- 
apparat abzuschwächen,  müssen  die  bei 
Freilichtpflanzen  nicht  selten  anzutreffenden 
dichten  Haardecken  der  Blätter,  ferner  die 
Ausbildung  einer  spiegelnden  oder  gerun- 
zelten Blattoberfläche,  die  Verstärkung  der 
Cuticula,  Wachsauflagemngen ,  eine  mehr- 
schichtige Epidermis  oder  eine  kleinzellige 
dickwandige  Hypodermschicht,  ferner  das 
Auftreten  von  dunklen  Farbstoffen  im  Zell- 
saft oder  in  der  Wand  der  Epidermis  ange- 
sehen werden.  Blätter,  die  durch  derartige 
Ausrüstungen  instand  gesetzt  sind  direktes 
Sonnenlicht  zu  ertragen,  werden  als  Sonnen- 
blätter   (hello phile    Blätter)    bezeichnet, 


Fig.  liJ.  Trichterförmige  Assimilationszellen  mit 
gewölbter  Außenwand  und  im  Trichtergrundc 
angeordnetem  Chlorophyll.  A  von  Selaginella 
Martensii,  B  Selaginella  caesia. 
Nach  Haberlandt. 


im  Gegensatz  zu  den  Schattenblättern 
(heliophoben  Blättern),  die  auf  einen 
geringeren  Helligkeitsgrad  abgestimmt  sind. 
Gewisse  Blätter,  deren  Beleuchtungs- 
optimum unterhalb  der  Intensität  des  vollen 
Sonnenlichtes  liegt,  sind  befähigt,  durch 
spontane  Bewegungen  der  Chlorophyllkörper 
sich  der  jeweiligen  Lichtstärke  selbstregula- 
torisch  anzupassen.  Die  Chlorophyllkörper, 
welche  im  hellen  Licht  die  Seitenwände  der 
Assimilationszellen  bedecken  und  von  den 
parallel  zu  diesen  Wandflächen  eintretenden 
Lichtstrahlen  nur  im  Profil  getroffen  werden, 
wandern  bei  Abminderung  der  Lichtstärke 
an  die  Außen-  und  Innenwand  der  Zellen, 
so  daß  sie  mit  ihrer  ganzen  Fläche  die  ein- 
tretenden Strahlen  auffangen  (s.  Fig.  20). 
In  anderen  Fällen  ähnlicher  Art  verändern 
zwar  die  Chlorophyllkörper  ihre  Profil- 
stellung nicht,  sie  breiten  sich  aber  im  hellen 
Licht   flachscheibenförmig    aus   und    ziehen 


20 


Blatt 


sich  im  schwächeren  Licht  mehr  kugelig 
zusammen,  so  daß  sie  im  ersteren  Fall  ein 
sehr  schmales,  im  letzteren  ein  flächigeres 
Profil  der  Lichtquelle  zuwenden. 

Keben  den  anatomischen  Einrichtungen 
der  Blätter,  die  zum  Lichtgenuß  des  Blattes 
in  Beziehung  stehen,  müssen  die  Gestaltungs- 
verhältnisse Erwähnung  finden,  welche  die 
Licht  Versorgung  begünstigen.  Große  dünn- 
flächige Spreiten,  in  denen  eine  große  Anzahl 
von  chlorophyllhaltigen  Zellen  in  günstiger 
Lage  untergebracht  werden  können,  sind 
ein  Merkmal  vieler  Schattenpflanzen;  daß 
dabei  mit  Kücksicht  auf  die  innere 
Festigkeit  und  die  Transpirationsgröße  eine 
gewisse  Grenze  eingehalten  sein  muß,  ist 
bereits  früher  erörtert  worden.  Vielfach  ist 
auch  der  Blattgrund  mit  zur  Unterbringung 
von  Assimilationsgewebe  herangezogen,  in- 
dem  spreitenartig  verbreiterte  Nebenblätter 


Fig.  20.  Querschnitte  des  Blattes  von  Lern  na 
trisulca.  Vergrößert.  Wechselnde  Stellung  der 
Chloroplivllkürner  im  diffusen  Licht  T  und  im 
Sonnenschein  S.  Die  Pfeile  deuten  die  Rich- 
tung der  Lichtstrahlen  an.     Nach  Stahl. 


gebildet  werden.  Einen  besonderen  Fall  der 
die  Assimilation  begünstigenden  Oberflächen- 
vergrößerung  stellen  die  sogenannten  Wen- 
deltreppenblätter einiger  Monokotylen, 
wie  Helicodiceros  u.  a.  dar  (s.  Fig.  21). 
Die  Basallappen  des  der  Anlage  nach  pfeil- 
förmigen  fußförmig  verzweigten  Blattes  sind 
hier  schneckenförmig  eingedreht,  so  daß  die 
einzelnen  laubigen  Flächenstücke  wie  an 
der  Spindel  einer  Wendeltreppe  über  die 
eigentliche  Spreitenfläche  emporgehoben  sind. 
Bei  Freilicht  blättern  sehen  wir  vielfach  durch 
die  Blattgestalt  die  Beschattung  der  Spreiten 
vermieden.  Zum  Teil  ist  eine  Sicherung 
gegen     die    gegenseitige      Beeinträchtigung 


der  Blätter  im  Lichtgenuß  schon  durch  die 
Anordnung  der  Blätter  an  der  Sproßachse 
gewährleistet,  aber  auch  die  Ausbildung 
langer  Blattstiele  trägt  in  vielen  Fällen  zur 
Hinausverlegung  der  Spreitenflächen  aus 
dem  Schattenbereich  der  Ts^achbarblätter  bei. 


Fig.   21.     Wendeltreppenblatt   von  Helicodi- 
ceros    m  u  s  c  i  v  0  r  u  s.       Verkleinert.      Nach 
G  0  e  b  e  1. 


Fig.  22.     Blatt  von  Chelidonium  majus  mit 

asymmetrischen  Blattfiedern.  Verkleinert.  Nach 

Goebel. 


Man  kann  auch  in  der  Umrißform  der  Blätter 
nicht  selten  eine  Sicherung  gegen  die  Be- 
schattung erblicken.  Die  einzelnen  Blätter 
oder  die  einzelnen  Flächenstücke  eines  zu- 
sammengesetzten Blattes  greifen  oft  derart 
ineinander,     daß    jedes    Flächenstück    sieh 


Blatt 


21 


unbeschattet  in  dein  vom  Licht  getroffenen 
Areal  ausbreiten  kann.  Man  hat  in  solchen 
Fällen  geradezu  von  einem  Blattmosaik  ge- 
sprochen. An  dem  Blatt  von  Chelidonium 
majus  (s.  Fig.  22)  ist  an  den  Seitenfiedern 
jedesmal  der  Flächenraum  ausgespart,  der 
durch  den  großen  Unterlappen  der  nächst- 
folgenden Seitenfieder  beschattet  werden 
würde.  Bei  dem  gefiederten  Blatt  von 
Mimosa   sensitiva"(s.  Fig.  23)  verhindert 


Fig.  23.     Blatt  von  Mimosa  sensitiva  mit 

unsymmetrischen  und  ungleich   großen  Fiedern 

zweiter  Ordnung.     ]\ach  G  o  e  b  e  1. 

die  Asymmetrie  der  Endfiederchen  und  die 
ungleiche  Größe  der  Seitenfiederchen,  daß 
die  Flächenteile  des  Blattes  sich  überdecken. 
Die  asymmetrischen  Blätter  der  Begonien 
sind  stets  in  der  Blatthälfte  zurückgeblieben, 
die  bei  gleichmäßiger  Ausbildung  in  den 
Schatten  des  Nachbarblattes  geraten  würde. 
An  der  Spindel  des  Kartoffelblattes  sind  un- 
gleich große  Blättchen,  an  den  horizontal- 
gestellten Zweigen  der  Tollkirsche  ungleich- 
große Blätter  derart  geordnet,  daß  die  kleinen 
Blätter  oder  Blättchen  die  Lücken  zwischen 
den  größeren  ausfüllen.  So  ist  überall  die 
vom  Licht  bestrahlte  Fläche  vorteilhaft  aus- 
genützt, ohne  daß  für  ungünstig  situierte 
Flächenstücke  ein  Materialaufwand  erfolgt 
wäre.  Zahlreiche  andere  Fälle  von  ungleicher 
Gestalt  und  Größe  der  Blatteile  oder  ganzer 
Blätter,  Asymmetrie  und  Anisophyllie, 
finden  in  gleicher  Weise  ihre  biologische 
Deutung. 

Den  Formverhältnissen,  welche  die  Licht- 
einwirkung auf  das  Laubblatt  begünstigen, 
stehen  andere  gegenüber,  die  empfindlichere 
Pflanzenarten  vor  einer  zu  intensiven  Be- 
strahlung bewahren.  Wir  müssen  die  Steil- 
stelliing  der  Assimilationsflächen  bei  den 
Phyllodien  der  neuholländischen  Akazien,  den 
Blättern  der  Schwertlihen  und  der  Kompaß- 
pflanzen u.  a.  m.  dahin  zählen,  deren  Vorteile 
für  die  Herabsetzung  der  Transpiration  bereits 
früher  erwähnt  worden  ist.  Die  meisten  nicht 
auf  intensives  Freilicht  abgestimmten  Ge- 
wächse finden  ihren   Standort   im  Schatten 


anderer  lichtbedürftigerer  Pflanzen  oder  sonst- 
wie an  schattigen  Standorten.  In  sehr  eigen- 
tümlicher Weise  schützt  ein  zu  den  Nycta- 
ginaceen  gehörender  Tropenbaum,  Pisonia 
seine  assimilierenden  Laubflächen  gegen  die 
direkten  Sonnenstrahlen.  Die  in  der  Krone 
zu  äußerst  stehenden  Blätter  enthalten  kein 
Chlorophyll,  sie  sind  demnach  weißgelb  ge- 
färbt und  verleihen  dem  Baum  ein  sehr 
seltsames  Aussehen.  Im  lichten  Halbschatten 
dieser  weißen  Blätter  aber  entwickeln  sich 
im  Innern  der  Baumkrone  hellgrüne  Blätter, 
die  vor  der  direkten  Bestrahlung  geschützt 
die  Assimilation  betätigen. 

Es  mag  hier  noch  kurz  auf  einige  Form- 
verhältnisse hingewiesen  sein,  die  geeignet 
erscheinen  eine  Beeinträchtigung  des  Licht- 
genusses durch  äußere  Umstände  hiiitan- 
zuhalten.  Die  günstigste  Lichtlage  ist  für 
sehr  lichtbedürftige  Blätter  offenbar  die 
Stellung  der  Fläche  senkrecht  zur  Ein- 
fallrichtung des  intensivsten  Lichtes.  Sie 
erreichen  diese  fixe  Lichtlage  durch 
Wachstumsvorgänge  und  werden  durch  die 
Elastizität  des  Blattstiels  in  sie  zurückge- 
führt, wenn  etwa  Wind  oder  Regenfall  eine 
zeitweilige  Verschiebung  verursacht  hatten. 
Eine  Verstärkung  und  seithche  Abplattung 
des  Blattstieles  führt  bei  manchen  Blättern 
dazu,  daß  die  Spreite  bei  bewegter  Luft  nur 
in  der  gleichen  Ebene  senkrecht  zum  Licht- 
einfall hin  und  her  pendeln  kann  und  also 
auch  durch  den  Wind  nicht  aus  der  günstigen 
Lage  zum  Licht  verdrängt  wird.  Eine  be- 
sondere Stellung  nehmen  die  sogenannten 
Bogenblätter  und  Schraubenblätter 
mancher  Gräser  und  anderer  Monokotylen 
ein,  lange,  schmale,  bandförmige  Spreiten 
ohne  Blattstiel,  die,  vom  Sproß  an  schwach 
aufsteigend,  in  einem  nach  oben  konvexen 
Bogen  herüber  gekrümmt  bezw.  in  einer 
oder  mehreren  Windungen  korkzieherartig 
eingedreht  sind.  In  der  Ruhelage  sind  sie 
günstig  beleuchtet,  dem  Winde  und  Regen 
aber  weicht  das  elastische  Band  sehr  leicht 
aus,  um  alsbald  in  die  günstige  Lichtlage 
zurückzukehren.  Andere  Blätter  haben  eine 
variable  Lichtlage.  Die  Ausbildung  von 
Gelenkpolstern  an  den  Blatt-  und  Blättchen- 
stielen sowie  eine  hohe  Empfindlichkeit  gegen 
die  Schwankungen  der  Lichtintensität  setzen 
sie  in  den  Stand,  durchVerlagerung  der  Blatt- 
fläche einer  zu  intensiven  Beleuchtung  aus- 
zuweichen und  bei  jedem  Wechsel  in  der 
Beleuchtung  die  günstigste  Lichtlage  auf- 
zusuchen. Blätter,  welche  durch  Wachstum 
oder  durch  Gelenkbewegung  eine  bestimmte 
Lichtlage  erreichen,  werden  als  photo- 
metrische  Blätter  bezeichnet.  Ihr  Ver- 
halten beruht  offenbar  auf  einer  Reizemp- 
findlichkeit der  lebenden  'Blatt Substanz  für 
die  Strahlenrichtung  und  den  Stärkegrad  des 
Lichtes.   Man  hat  in  neuerer  Zeit  im  Blattbau 


Blatt 


nach  Strukturen  gesucht,  die  der  Perzeption 
des  Lichtreizes  dienen  und  Haberlandt 
glaubt  in  denEpidermiszellen  mancher  photo- 
metrischer Blätter  diese  Lichtsinnesorgane 
gefunden  zu  haben.  Durch  Vorwölbung  der 
Außenwand,  durch  konkave  Ausbildung  der 
Innenwand,  durch  x\uftreten  bestimmt  orien- 
tierter linsenartiger  Verdickungsknoten  in  der 
Außenw^and  und  ähnliches  wird  der  Strahlen- 
gang des  senkrecht  auf  die  Blattfläche  fal- 
lenden Lichtes  derart  beeinflußt,  daß  ein 
bestimmtes  Areal  des  wandständigen  Proto- 
plasmas der  Epidermiszellen  intensiver  be- 
leuchtet wird  als  das  übrige  Protoplasma. 
Wird  das  Blatt  dagegen  aus  der  Lage  senk- 
recht zum  einfallenden  Licht  gerückt,  so 
fällt  der  helle  Lichtschein  in  den  Epidermis- 
zellen auf  einen  anderen  Teil  des  wand- 
ständigen Plasmas  und  ruft  dort  nach  der 
Ansicht  Haberlandts  Veränderungen  her- 
vor, die  im  weiteren  Verlauf  des  A-^organges 
eine  Zurückführung  der  Blattfläche  durch 
Wachstum  oder  durch  Gelenkbewegung  in 
die  ursprüngliche  Lage  zum  Licht  bewirken. 
Der  exakte  Nach^veis  dieses  Zusammenhanges 
ist  sehr  schwer  zu  führen  und  Insher  noch 
nicht  als  einwandfrei  gelungen  zu  bezeichnen. 
In  regenreichen  Gegenden  droht  den  Laub- 
blättern die  Gefahr,  daß  andauernde  Be- 
netzung der  Blattoberseite  die  für  die  Assi- 
milation erforderliche  Lichteinwirkung  be- 
einträchtigt. Für  langlebige  Blätter  be- 
sonders tropischer  Urwaldpflanzen  kommt 
noch  hinzu,  daß  sich  auf  einer  immerfeuchten 
Oberfläche  frühzeitig  epiphytische  Moose 
und  Flechten  ansiedeln  könnten,  die  die 
Lichtzufuhr  abschneiden  würden.  Aeltere 
Blätter  sind  im  tropischen  Regenwalde  nicht 
selten  mit  einer  dichten  Schicht  solcher 
Epiphyten  bedeckt.  Wir  dürfen  demnach 
die  Einrichtungen,  welche  einer  schnellen 
Trockenlegung  der  Blattspreite  nach  dem 
Regen  dienen,  als  vorteilhafte  Anpassungen 
betrachten.  Von  Blättern  mit  langen  ela- 
stischen Stielen  oder  Spreiten  schüttelt  der 
Wind  leicht  die  anhaftenden  Tropfen  herab. 
An  manchen  Blättern  ist  die  glatte  l)isweilen 
mit  einem  Wachsüberzng  versehene  Ober- 
fläche schwer  benetzbar,  die  Regentropfen 
rinnen  über  das  Blatt  ohne  Spuren  zu  hinter- 
lassen. Andere  Blätter  besitzen  in  der  vor- 
gezogenen nach  abwärts  gerichteten  Blatt- 
spitze eine  vorzüglich  wnrkende  Abtropf- 
vorrichtung, eine  sogenannte  Träufel- 
spitze (s.  Fig.  24),  die  das  Wasser  schnell 
von  der  Assimilationsfläche  ableitet.  Im 
immerfeuchten  Urwald  der  Tropen  werden 
bei  einigen  krautartigen  Gewächsen  soge- 
nannte Sammetblätter  angetroffen,  deren 
Epidermiszellen  alle  papillenartig  über  die 
Oberfläche  emporgewölbt  sind  und  dadurch 
einen  sammetaitigen  Flaum  erzeugen.  Die 
Papillen  sind  leicht  benetzbar,  ein  auffallen- 


der Wassertropfen  verteilt  sich  sofort 
zwischen  den  Papillen  über  eine  weite  Fläche 
und  wird  dadurch  schneller  zur  Verdun- 
stung gebracht.  Die  über  die  benetzte  Fläche 
hinausragenden  Papillen  ermöglichen  schon 
vor  Beendigung  dieses  Prozesses  eine  ge- 
nügende Lichtzufuhr.  Man  bezeichnet  die 
Blätter  der  Bewohner  regenreicher  Khmate, 
wenn  sie  bestimmte  Anpassungen  zur  Trocken- 
legung der  Blattspreite  und  zur  Fördenmg 
der  Transpiration  erkennen  lassen,  als 
Regenblätter. 

Die  Rohstoffe,  welche  das  assimilierende 
Blatt  zu  organischer  Substanz  verarbeitet, 
stammen  aus  dem  Wasser  und  aus  der  Luft, 


Fig.    24.      Blatt    von    Ficiis    religiosa    mit 
langer  Träufelspitze. 

die  der  Pflanze  im  Boden  und  in  der  At- 
mosphäre zur  Verfügung  stehen.  Die  Zu- 
leitungswege des  Wassers  und  der  Luft,  die 
vorteilhafte  Ausbildung  und  Anordnung  der 
Leitbündel  und  des  Durchlüftungssystems 
besitzen  demnach  auch  für  die  Funktion 
des  Laubblattes  als  eines  Organs  der  Nah- 
rungsbereitung ihre  Bedeutung. 

Bisweilen  beteiligen  sich  unter  besonders 
schwierigen  Lebensverhältnissen  auch  die 
Blätter  an  der  Sicherung  desjenigen  Mate- 
rials, aus  dem  die  Wurzel  der  Pflanze  das 
Wasser  mit  den  darin  gelösten  Rohstoffen 
entnehmen  kann.      Wir  lernten  bereits   bei 


Blatt 


23 


den  epiphytischen  Bromeliaceen  Beispiele 
dafür  kennen,  daß  sich  in  der  Blattrosette 
"Wasserreservoire  bilden,  aus  denen  sich  das 
Blatt  zur  Zeit  der  Trockenheit  direkt  ver- 
sorgen kann.  Aehnlich  wirken  auch  die 
Schlauchblätter,  die  bei  Dischidia 
Rafflesiana,  einer  tropischen  Kletterpflanze 
neben  normalen  breitflächigen  Laubblättern 
auftreten.  In  diese  Schläuche  wachsen  vom 
Sproß  aus  Adventivwurzeln  hinein,  welche 
das  in  dem  Schlauch  aufgesammelte  Wasser 
für  die  Versorgung  der  Pflanze  ausnutzen. 


Fig.  25.     Platycerium  grande   mit  Nischen- 
blättern an  einem  Baumstamm  wachsend.    Ver- 
kleinert.    Nach  Goebel. 

Bei  gewissen  epiphytischen  Farnen  aus  der 
Familie  der  Polypodiaceen,  die,  auf  Baum- 
ästen wachsend,  von  dem  im  Erdboden  ge- 
gebenen Vorrat  von  Wasser  und  Rohnahrung 
abgeschnitten  sind,  finden  sich  Einrichtungen 
zum  Humussammeln.  So  wird  z.  B.  bei 
A  s  p  1  e  n  i  u  m  n  i  d  u  s  von  den  kräftigen  ein- 
fachen breit  zungenförmigen  oft  über  2  m 
langen  Blättern  ein  vogelnestartiger  Behälter 
gebildet,  in  dem  sich  herabfallendes  Baum- 
laub, Moos  und  allerlei  Detritus  nebst  vom 
Winde  herbeigeführtem  Staub  ansammelt  und 
das    Substrat  für  die  Wurzeln  der  Pflanze 


bildet.  Bei  Polypodium  Heracleum 
ist  der  Grund  der  riesigen  fiederteiligen 
Blätter  herzförmig  verbreitert  und  bildet, 
gegen  den  Baumstamm  gelehnt,  eine  humus- 
sammelnde Nische.  Bei  Polypodium 
q  u  e  r  c  i  f  0  1  i  u  m  sind  neben  den  eigent- 
lichen Laubblättern,  die  zugleich  die 
Sporangien  tragen,  noch  eigene  kräftige 
Nischen blätter  von  muschelförmiger  Ge- 
stalt vorhanden,  die  den  gleichen  Erfolg 
haben.  Auch  bei  Platycerium-Arten  (s.  Fig. 
25)  sind  Blätter  mit  nischenförmiger  Basis 
und  eigene  Nischenblätter  zu  beobachten. 
Die  Größe  der  Blätter  und  das  Gewicht  von 
mehreren  Zentnern,  das  diese  Gewächse  er- 
reichen können,  zeigt  am  besten,  wie  wirk- 
sam sie  durch  ihre  Einrichtungen  zum 
Humussammeln  mit  Wasser  und  Nahrung 
versorgt  sind. 

Die  durch  den  Assimilationsprozeß  in 
den  chlorophyllhaltigen  Zellen  entstehenden 
organischen  Produkte,  Stärke  oder  wasser- 
lösliche Kohlenhydrate  finden  ihre  Ver- 
wendung nur  zum  Teil  im  Blattgewebe,  zum 
Teil  werden  sie  an  den, 
Sproß  abgefiihrt.  Sie 
wandern  dabei  auf  os- 
motischem Wege,  die 
Stärke  nach  vorgängiger 
Umwandlung  in  Zucker, 
von  Zelle  zu  Zelle  bis  in 
die  Parenchymscheiden 
der  Leitbündel  und 
durch      diese     zu     dem 

Rindengewebe  des 
Sprosses.  Als  eine  Er- 
leichterung dieser  Ab- 
leitung der  Stoffe  er- 
scheint es,  wenn  in  Fig.  26.  Partie  aus 
vielen  Blättern  die  Pali-  dem  Assimilations- 
sadenzellen  durch  söge-  parenchym  von  Fi- 
nannte  Sammelzellen  cus  elastica.  Die 
auf  kürzestem  Wege  Palisaden  sind 
die       Parenchym- 


büschelweise  an  eine 
Sammelzelle     ange- 
schlossen.    Nach 
H  a  b  e  r  1  a  n  d  t. 


an 

scheiden  der  Bündel  an- 
geschlossen sind  (s.  Fig. 
26).  Da  die  Ausbildung 
und  die  Ableitung  der 
organischen  Substanzen  nicht  gleichen 
Schritt  miteinander  halten,  so  ist  die 
Menge  der  im  Blatt  vorhandenen  Assi- 
milationsprodukte in  den  verschiedenen  Peri- 
oden der  Vegetationszeit  eine  wechselnde. 
Ein  vorhandener  Vorrat  wird  vorübergehend 
in  der  Parenchymscheide  deponiert.  Viele 
Blätter  besitzen  ein  ausgedehnteres  Speicher- 
gewebe, das  im  Anschluß  an  die  Parenchym- 
scheiden zwischen  den  peripherischen  Lagen 
des  x\ssimilationsgewebes  eingeschoben  ist. 
Bei  manchen  Blättern  ist  die  Ausbildung 
reichlichen  Speichergewebes  auf  den  Blatt- 
gnmd  beschränkt;  so  zeigen  sich  die  Laub- 
blätter  der   weißen  Lilie   (Lilium    candi- 


24 


Blatt 


dum)  an  dem  scheidenförmig  verbreiterten 
Basalteil  fleischig  verdickt  und  mit  orga- 
nischem Material  erfüllt.  Diese  unteren  Blatt- 
teile bleiben  auch  erhalten,  wenn  die  Laub- 
blätter am  Ende  der  Vegetationsperiode  zu- 
grunde gehen;  sie  bilden  den  einen  Teil  der 
Zwiebelschuppen,  die  während  der  Vege- 
tationsruhe die  Nährstoffe  speichern  und 
für  die  im  nächsten  Frühling  austreibende 
Knospe  bereit  halten  (s.  Fig.  27),  Neben 
ihnen  aber  stehen  in  der  Zwiebel  zahlreiche 
Schuppen,  die  überhaupt  keine  Laubblatt- 
spreite  entwickelt  haben.  Sie  sind  ihrer 
Natur  nach  Blätter, 
die  zu  Reservestoff- 
behältern umgewan- 
delt worden  sind. 
Das  gleiche  gilt  von 
den  Zwiebelschuppen 

der  zahlreichen 
Zwiebelgewächse,  die 
nur      stengelständige 

Laubblätter  ent- 
wickeln.     Auch    die 
fleischig       schuppen- 

förmigen  Nieder- 
blätter  vieler  unter- 
irdischen Rhizome 
sind  als  Reservestoff- 
behälter anzusehen, 
also  als  metamorpho- 
sierte  Blätter,  die  die 
Funktion  der  Nah- 
rungsbereitung mit 
der  Funktion  der 
Nahningsspeichemng 
Blätter,  c  als  Zwiebel-  vertauscht  haben, 
schuppen  entwickelte  Aehnlich  sind  auch 
Blätter  ohne  Spreite,  die  fleischigen  Kotvle- 
d  diesjährige  Laub-  donen  zahlreicher 
bl'\\ter,  deren  nich  Keimpflanzen  aus- 
sichtbarer  Basalten       ii-  oi-  i       ,       ,     i 

gleichfalls  verdickt  ist.    schließhch  oder  doch 
m    erster    Linie    als 
Reservestoffbehälter 
für  die  Pflanze  von  Bedeutung. 

ß)  Aufnahme  organischer  Nahrung. 
Eine  Aufnahme  organischer  Nahrung  durch 
das  Blatt  erfolgt  nur  bei  einer  geringen  An- 
zahl von  Arten,  deren  grüne  Blätter  neben- 
bei die  Befähigung  zur  Assimilation  behalten 
haben.  Es  handelt  sich  um  die  biologische 
Gruppe  der  fleisch-  oder  insektenfres- 
senden Pflanzen  (Insekti  voren),  die  ihre 
Vertreter  in  verschiedenen  Pflanzenfamilien 
findet  und  ebenso  in  der  Flora  der  gemäßigten 
wie  in  derjenigen  der  warmen  Zonen  zu 
finden  ist.  Die  Funktion,  die  bei  diesen 
Pflanzen  von  dem  Laubblatt  neben  der  Assi- 
milationsarbeit übernommen  wird,  besteht 
in  Fang  und  Tötung  kleiner  Tiere  und  Re- 
sorption von  organischer  Substanz  ans  dem 
Material  ihres  Körpers.  Entsprechend  der 
Kompliziertheit  der  Aufgabe  sehen  wir  bei 


Fig.  27.  Zwiebel  von 
Lilium  candidum. 
a  Rest  des  vorjährigen 
Blütentriebes,  b  die  ver- 
dickten Basalteile  seiner 


den  Insektivoren  das  Laubblatt  sehr  mannig- 
faltige, von  dem  normalen  Bau  abweichende 
Gestalten  annehmen.  Man  kann  mit  Rück- 
sicht auf  die  Einrichtungen  zum  Tierfang 
drei  Bautypen  des  Lisektivorenblattes  unter- 
scheiden, die  Klebeflächen,  die  Fallgruben 
und  die  Klappfallen.  Die  Klebeflächen  wer- 
den in  der  einheimischen  Flora  im  ein- 
fachsten Falle  von  den  breiten  rosettig  an- 
geordneten Blättern  des  Fettkrautes  (Pin- 
guicula)  repräsentiert.  Die  Blattoberseite 
ist  dicht  mit  Drüsenhaaren  besetzt,  deren 
oft  scheibenartig  verbreitertes  Köpfchen 
einen  zähen  klebrigen  Schleim  absondert. 
Die  in  glitzernden  Tröpfchen  über  die  ganze 
Blattfläche  verbreitete  Substanz  lockt  Ideine 
Fliegen  an,  welche  kleben  bleiben  und  wohl 
durch  Verstopfung  ihrer  Luftwege  schnell 
getötet  werden.  Durch  den  von  dem  lu- 
sektenkörper  ausgehenden  Reiz  wird  eine 
vermehrte  Schleimabsonderung  bewirkt. 
Dem  Sekret  sind  dann  kleine  Mengen  eines 
Verdauuiigsfermentes  beigemengt ;  diese  lösen 
das  Eiweiß  des  Tierkörpers,  so  daß  es  durch 
die  Drüsenzellen  aufgenommen  werden  kann. 
Aehnliche  Einrichtungen  für  Fang  und  Aus- 
nutzung von  Lisekten  zeigen  auch  zahlreiche 
ausländische  Arten  der  Gattung  P ingu  i  cu  1  a. 
Bei  der  Gattung  Drosophyllum  sind  die 
spannenlangen  stabförmigen  Blätter  mit 
ähnlichen    Drüsen   versehen    (s.    Fig.    28  iV). 


1^*^ 


Fig.  28.      A    Teil    eines    Blattes    von    Droso- 
phyllum.    B  Blatt   von  Drosera,   beide  mit 
gefangenen  Insekten.     Nach  Goebel. 

Die  Drüsenköpfchen  sind  aber  hier  viel 
größer  und  durch  einen  von  Leitungsgewebe 
durchzogenen  stielartigen  Auswuchs  des 
Blattgewebes  über  die  Blattoberfläche  empor- 
gehoben. Man  bezeichnet  die  Drüsen  samt 
ihrem  dem  Blattgewebe  angehörigen  Stielteil 
als  Tentakeln.  Ein  feiner  Geruch  des  Se- 
kretes erhöht  bei  Drosophyllum  die  Wirk- 
samkeit der  Fangeinrichtung.  Aehnliche 
Tentakeln  besitzen  auch  die  meist  mit  Stiel 
und  flächenförmiger  Spreite  versehenen  Blät- 
ter der  Drosera-Arten  (s.  Fig.  28  B).  Bei 
ihnen  kommt  aber  für  den  Insektenfang  noch 
ferner  in  Betracht,  daß  die  Tentakeln  und 


Blatt 


auch  die  Spreite  des  Blattes  infolge  der 
Reizung  durch  das  von  dem  klebenden 
Schleim  festgehaltene  Insekt  langsame  Be- 
wegungen ausführen,  durch  die  das  gefangene 
Tier  mit  möglichst  vielen  Drüsenköpfen  in 
Berührung  gebracht  wird. 

Für  die  Bauart  der  Fallgruben  bei  In- 
sektivoren  mag  zunächst  das  Kannenblatt 
einer  Sarracenia  als  Beispiel  dienen.  Das 
ganze  Blatt  ist  hier  von  seinem  Grunde  an 
in  einen  nach  oben  erweiterten  Schlauch  um- 
gebildet. Der  Rand  der  Schlauchmündung 
ist  an  der  von  der  Sproßachse  abgewendeten 
Seite  in  einen  Lappen  emporgezogen,  der  sich 
wie  ein  feststehender  Deckel  über  die  Mündung 
herüberneigt  (s.  Fig.  29).     Der  nicht  in  die 


.^^.y^ 


Fig.  29.     Oberer  Teil  eines 

ängs  aufgeschnittenen 

Schlauchblattes  von 

Sarracenia  psittacina. 

m]\Iündung,  g  Gleitschicht. 

Nach  Goeb'el. 


Deckelbildung  eingegangene  Teil  des  Kan- 
nenrandes und  die  Innenseite  des  Deckels 
sind  mit  Drüsen  besetzt,  welche  süßen  Saft 
absondern.  Darunter  folgt  im  Kanneninnern 
eine  sogenannte  Gleitschicht,  deren  glatt- 
wandige,  dachziegelartig  übereinander  ge- 
fügte Zellen  einem  Insektenfuß  keinen  Halt 
gewähren.  Der  engere  untere  Teil  des  Hohl- 
raumes ist  an  seiner  Wand  mit  abwärts- 
gerichteten Haaren  besetzt,  die  einem  in  den 
Schlauch  geratenen  Tier  das  Aufwärts- 
kriechen verwehren.  Im  allgemeinen  kehrt 
ein  gleicher  Bau  bei  allen  Sarracenia-  und 
Darlingtonia- Arten  wieder,  nur  wechselt 
mit  der  Größe,  die  im  Maximum  bei  Dar- 
lingtonia Californica  einen  Meter  er- 
reichen kann,  auch  die  äußere  Form  und 
Ausstattung  der  Kannenblätter  in  unwesent- 
lichen Zügen. 

Die    Deckelbildung    führt    in    manchen 


Fällen  zur  heim  artigen  Ueberdachung  der 
auf  einen  schmalen  Schlitz  verengerten 
Schlauchmündung,  bei  Darlingtonia  treten 
noch  flächenförmige  Anhängsel  hinzu,  die 
vor  der  Mündung  herabhängen;  andererseits 
tritt  bei  einigen  Formen  der  Deckel  in  seiner 
Ausbildung  so  stark  zurück,  daß  die  Schlauch- 
mündung unbedeckt  bleibt.  Auch  die  Fär- 
bung der  Schläuche  ist  bei  den  einzelnen 
Arten  auffallend  verschieden.  Manche 
Schlauchblätter  sind  ganz  grün,  andere  Arten 
zeigen  auf  dem  grünen  Grunde  bestimmt  um- 
schriebene rote  Flecke,  die  oft  zu  zierlichen 
Zeichnungen  zusammentreten,  oder  es  sind  be- 
sonders in  der  Nähe  der  Kannenmündung  am 
helmförmigen  Deckel  gelbe,  weiße,  oder 
fensterartig  durchscheinende  Stellen  vor- 
handen. Man  hat  die  auffällige  Färbung  zu- 
sammen mit  der  Nektarabsonderung  und 
dem  in  einzelnen  Fällen  wahrgenommenen 
Duft  als  Anlockungsmittel  für  die  Insekten 
anzusehen,  welche  die  Kannen  in  großer  Zahl 
aufsuchen  und  über  den  glatten  Rand  un- 
rettbar in  die  Tiefe  stürzen.  In  der  von  Tau 
oder  Regen  oder  auch  durch  Ausscheidung 
der  Schlauchwand  gelieferten  Flüssigkeit  im 
Gninde  des  Schlauches  gehen  die  gefangenen 
Insekten  zugrunde.  Ihre  Zersetzungspro- 
dukte werden  mit  dem  Wasser  von  der 
Schlauchwand  resorbiert.  Bei  dem  nahe  ver- 
wandten australischen  Cephalotus,  sind 
die  Tierfallen  gleichfalls  Hohlformen,  sie 
sind  aber  gestielt  und  besitzen  mehr  die  Ge- 
stalt einer  gedeckelten  Kanne.  Aeußerlich 
ähnlich  sind  die  Kannen  der  Nepenthes- 
Arten,  nur  liegt  bei  ihnen  die  Ansatzstelle  des 
Stiels  am  Kannengnmde,  während  die  Ce- 
phalotuskanne  am  Rücken  befestigt  ist. 
Der  Stiel  der  Nepentheskannen  ist  häufig 
stark  verlängert  und  mit  einer  laubblatt- 
artigen  Verbreiterung  versehen.  An  der 
gegen  den  Sproß  gekehrten  Seite  der  Kanne 
verlaufen  vom  Grund  bis  zum  Rande  zwei 
lau  bblatt  artige  Flügelsäume,  deren  Rand 
bisweilen  in  Wimperhaare  ausgezogen  ist. 
Die  Gestalt  der  Kannen  ist  je  nach  der  Art 
einfach  tonnenförmig  oder  lang  zylindrisch, 
bisweilen  unter  der  erweiterten  Mündung 
trichterförmig  zusammengezogen  und  am 
Gninde  wieder  bauchig  erweitert.  Die 
Größe  schwankt  zwischen  5  und  40  cm.  Ein 
Deckel  ist  immer  angelegt  und  meist  als  ein 
die  Mündung  überdachender  flacher  Schirm 
ausgebildet.  Die  FärlDung  der  Kannen  ist 
ähnlich  mannigfaltig  wie  bei  den  Schläuchen 
der  Sarracenien,  wenn  auch  einfache  grüne 
und  rote  Farbentöne  hier  überwiegen.  Der 
Kannenrand  ist  nach  innen  eingebogen  und 
häufig  durch  Rippen  verstärkt,  und  oft  zu- 
gleich nach  außen  in  einen  kragenförmigen 
Saum  vorgezogen.  An  der  Unterseite  des 
Deckels  und  innen  am  Kannenrand  stehen 
Nektardrüsen,    deren    Sekret    kleine    Tiere 


26 


Blatt 


anlockt.  Die  Oberfläche  des  Kannenrandes 
ist  sehr  glatt,  an  der  Innenwand  der  Kanne 
ist  oben  meist  eine  Gleitschicht  ansgebildet, 
deren  glatte  Zellen  noch  mit  einer  Wachs- 
schicht überzogen  sind.  Im  Grunde  der 
Kanne  trägt  die  Innenwand  zahlreiche  eigen- 


Fig.   30.     Längshalbierte    Blase    von   Utricu- 
laria.     \'ergrößert.     Nach  Goebel. 

tümliche  Drüsen,  die  in  einer  Vertiefung 
stehen  und  von  dem  vorspringenden  oberen 
Rand  der  Grube  teilweise  überdeckt  sind. 
Diese  Drüsen  scheiden  eine  Flüssigkeit  aus, 
welche  den  unteren  Teil  der  Kannen  erfüllt. 
In  diese  Flüssigkeit  geraten  die  am  Kannen- 
rande abgleitenden  Insekten.  Ihre  Körper- 
substanz wird  durch  ein  der  Flüssigkeit  bei- 
gemischtes Verdauungsferment  bis  auf  un- 
verdauüche  Reste  zersetzt  und  durch  die 
Drüsen  aufgesaugt. 

Blätter,  welche  Klappfallen  für  Tiere 
bilden,  finden  sich  bei  den  Insektivoren  in 
zweierlei  Ausbildung.  Entweder  wird  der 
Fang  rein  mechanisch  durch  die  Bauein- 
richtungen des  Blattes  bewirkt,  oder  die 
Blattfläche  führt  infolge  einer  eigentümlichen 
Reizbarkeit  Greifbewegungen  aus.  Den 
ersten  Typus  re]3räsentieren  in  der  einhei- 
mischen Flora  die  Utrikularien.  An  ihren 
untergetaucht  schwimmenden  Blättern  sind 
einzelne  Abschnitte  in  mohnkorn-  bis  fast 
linsengroße  Blasen  umgewandelt,  deren  enge 
Mündung  durch  eine  nur  nach  innen  ver- 
schiebbare Platte  verschlossen  ist  (s.  Fig.  30). 
Um  die  Mündung,  die  bei  exotischen  Utriku- 
larien bisweilen  trichterförmig  gebildet  und 
mit  lappigen  Anhängseln  versehen  ist,  stehen 
kurze  schleimabsondernde  Haare;  diese 
locken  kleine  Wassertiere  an  und  leiten  sie 
zu  der  Verschlußplatte,  die  ihnen  wohl  das 
Eindringen,  nicht  aber  das  Entweichen  ge- 
stattet. Die  Innenwand  der  Blase  ist  mit 
Drüsenhaaren  ausgestattet,  welche  die  Ver- 
dauung und  die  Resorption  der  Substanz 
des    Tierkörpers    vermitteln.        Wesentlich 


komplizierter  sind  die  tierfangenden  Schläuche 
der  mit  Utrikularia  verwandten  Genlisea 
ornata  gebaut  (s.  Fig.  31).  Hier  ist  das  ganze 
Blatt  in  die  Schlauchbildung  eingezogen. 
Ueber  dem  als  Verdauungsraum  dienenden 
Schlauchgrand,  ist  die  Mündung  in  einen 
langen  Hals  ausgezogen,  der  sich  vorn  in 
zwei    korkzieherartig    gedrehte    Arme    auf- 


Fig.  31.  Insektenfangendes 
Schlauchblatt  von  Gen- 
lisea. A  von  außen,  B 
Längsschnitt  durch  den 
mit  Reusenhaaren  ausge- 
kleideten Halsteil.  Ver- 
größert.     Nach    Goebel. 


in;  I  ,  •■   ■■-.  ■  i 


xf'wm 


lost.  In  den  Windungen  der  Arme  sind 
Eingangsöffnungen,  die  von  starren  nach 
innen  gerichteten  Reusenhaaren  umstellt 
sind.  Aehnliche  Reusenhaare  kleiden  in  ring- 
förmiger Anordnung  auch  den  Hohlkanal 
der  Arme  und  des  Halses  aus.  Die  durch 
sekretabsondernde  Drüsen  angelockten  Tiere 
können  deshalb  im  Innern  nur  in  der  Rieh- 


Blatt 


tung  nach  abwärts  fortrücken  und  gelangen 
so  sicher  in  den  Verdauungssack. 

Die  Einrichtung  zur  iVusführung  von 
Greif bewegungen  zum  Fange  von  Tieren 
ist  nur  von  den  Blättern  zweier  Pflanzen 
bekannt,  Aldrovanda  vesiculosa  und 
Dionaea    muscipula   (s.    Fig.    32).      Bei 


Fig.  32.     Blatt    von    Dionaea   muscipula 
im  uiigereizten  Zustande. 

beiden  ist  die  Mittelrippe  des  Blattes  gelenk- 
artig gebaut,  so  daß  die  beiden  Hälften  der 
Spreite  nach  oben  zusammenklappen  können. 
Einige  auf  der  Blattfläche  stehende  starre 
Borsten  dienen  als  Perzeptionsorgan  für  den 
Berührungsreiz,  außerdem  sind  zahlreiche 
Drüsen,  die  im  Bau  den  Digestionsdrüsen 
anderer  Insektivoren  ähnlich  sind,  über  die 
Blattfläche  verteilt.  Sobald  ein  angelocktes 
Tier  eine  der  Fühlborsten  berührt,  klappen 
die  beiden  Spreitenhälften  im  Ruck  zu- 
sammen, und  schließen  das  Tier  zwischen  sich 
ein.  Lange  ineinander  greifende  Borsten  am 
Blattrande  von  Dionaea,  ein  breiter  vorne 
umgeschlagener  mit  kurzen  Zähnen  be- 
setzter Randsaum  am  Blatt  von  xVldrovan- 
da  hindern  die  Tiere  am  Entweichen  schon 
bevor  die  Schließbewegung  ganz  zu  Ende 
geführt  worden  ist.  Bei  Dionaea  führt 
dann  der  reichlich  von  den  Digestionsdrüsen 
abgesonderte  Saft  zur  Verdauung  der  or- 
ganischen Substanz,  deren  Derivate  durch 
die  Drüsen  aufgenommen  werden.  Auch  bei 
Aldrovanda  dürfte  der  Vorgang  sich  in 
ähnlicher  Weise  abspielen. 

3c)  Mechanische  Funktionen  des 
Blattes.  a)Das  Blatt  als  Schutzorgan. 
Junge,  noch  im  "Wachstum  begriffene  Teile 
des  Pflanzenkörpers,  deren  Gewebe  noch  der 
inneren  Festigkeit  entbehren,  bedürfen  eines 
Schutzes  gegen  mechanische  Angriffe  von 
außen  und  gegen  die  Austrocknung  und,  wenn 
sie  mit  Wasser  in  Berührung  kommen,  auch 
gegen  die  Auslaugung  ihrer  Zellen.  Dieser 
Schutz  wird  für  den  Sproß  durch  die  Blätter 
gewährleistet.  Der  den  Vegetationspunkt 
bergende  Sproßgipfel  ist  in  allen  Fällen  von 
Blättern  umhüllt,  die  dicht  zusammen- 
schließend das  jugendliche  Gewebe  in  eine 
Gipfelknospe      bergen.         Bei      einjährigen 


Kräutern  und  bei  den  krautartigen  Trieben 
der  Stauden  wird  die  Gipfelknospe  stets 
aus  normalen  in  Entwickelung  begriffenen 
Laubblättern  gebildet,  die  sich  später  ent- 
falten, während  durch  Zuwachs  vom  Vege- 
tationspunkt aus  neue  Blätter  zu  der  Knos- 
penbildung herangezogen  werden.  Nicht 
immer  ist  in  diesen  Fällen  die  ganze  Blatt- 
anlage an  dem  Knospenschutz  beteiligt. 

Bisweilen  bildet  nur  die  in  der  Ent- 
wickelung vorauseilende  Blattspitze  als  so- 
genannte Vorlauf  er  spitze  den  Knospen- 
schutz. Bei  Monokotylen  bildet  sich  be- 
sonders häufig  der  scheidenförmige  Blatt- 
grund als  schützende  Hülle  aus,  die  bei  den 
Gräsern  oben  durch  die  zusammengerollte 
Ligula  abgeschlossen  wird;  in  anderen  Fällen 
schließt  die  Vorläuferspitze  des  nächst- 
jüngeren Blattes,  wie  ein  Pfropf  die  Scheiden- 
röhre oben  ab.  Die  Scheidenbildung  gewinnt 
bei  den  Monokotylen,  deren  Stengelinter- 
nodien  am  unteren  Ende  lange  wachstums- 
fähig bleiben,  noch  eine  besondere  Bedeu- 
tung, indem  sie  den  über  den  Knoten  noch 
nicht  ausgewachsenen  und  noch  nicht  ge- 
nügend gefestigten  Stengel  oder  Halm 
schützt  und  aufrecht  erhält.  Auch  bei  Diko- 
tylen kommen  gelegentlich  solche  Scheiden- 
bildungen für  den  Knospenschutz  in  Be- 
tracht, besonders  bei  vielen  Umbelliferen. 
Häufiger  aber  sind  hier  in  der  Entwickelung 
vorauseilende  Nebenblattbildungen  als  Schutz- 
hülle der  Gipfelknospe  ausgebildet. 

Die  scheidenartige  Ausbildung  des  Blatt- 
grundes oder  die  frühzeitige  Entwickelung 
anschließender  oder  gar  miteinander  ver- 
wachsener Nebenblätter  gewährleisten  hier 
zugleich  einen  Schutz  für  die  in  der  x\chsel- 
höhle  des  Blattes  geborgene  Anlage  eines 
Seitensprosses,  solange  diese  noch  nicht  zur 
Entwickelung  einer  eigenen  genügend  wider- 
standsfähigen Gipfelknospe  gelangt  ist.  Als 
eine  besonders  dem  Schutz  der  Achselknospe 
dienende  Baueinrichtung  des  Blattes  dürfen 
neben  den  Blattscheiden  der  monokotylen 
Umbelliferen,  Rosaceen  usw.  die  Ochrea 
der  Polygonaceen  und  die  sogenannten 
Axillarstipeln,  tutenförmig  um  die  Achsel- 
knospe herumgreifende  Nebenblattbildungen 
betrachtet  werden.  In  der  Blattachsel  mancher 
Wasserpflanzen  entspringen  häutige  zum 
Blatt  gehörende  Schuppen,  sogenannte  In- 
travaginal schuppen,  die  durch  Schleim- 
absonderung die  Knospe  schützen.  Auch 
sonst  sind  bei  den  Blättern  der  Wasserpflanzen 
vielfach  schleimabsondernde  Organe  anzu- 
treffen, welche  die  jungen  Anlagen  in  einen 
Schleimmantel  hüllen  und  dadurch  vor 
Auslaugung  und  Tierfraß  bewahren. 

Bei  den  Holzgewächsen  mit  periodischer 
Laubentwickelung  kommen  gelegentlich  auch 
Endknospen  vor,  die  aus  jugendlichen  Laub- 
blättern  gebildet    sind,    sogenannte    nackte 


28 


Blatt 


Fig.     33.       Ivnospen- 

schuppen  an  der  sich 

öffnenden  Knospe  der 

Roßkastanie. 


Knospen;  in  der  Mehrzahl  der  Fälle  aber 
sind  hier  besondere  metamorphosierte  Blätter, 
die  Knospen  sc  huppen,  mit  der  Funktion 
der  Knospenbildung  betraut  (s.  Fig.  33). 
Die  Knospenschuppen  sind  Niederblätter 
von  fester  lederartiger  Beschaffenheit,  oft 
braun  gefärbt,  die  nor- 
malerweise im  regel- 
mäßigen Wechsel  mit 
Laubblättern  derart 
von  der  Sproßachse 
gebildet  werden,  daß 
die  Sproßspitze  wäh- 
rend der  Vegetations- 
ruhe von  einem  dichten 
Schuppenmantel  fest 
umhüllt  ist.  Beim 
Laubausbruch  werden 
die  Knospenschuppen 
meist  abgeworfen  (De- 
perulation),  während 
der  Vegetationspunkt 
noch  im  Schutze  der 
jungen  sich  entfalten- 
den Laubblätter  neue 
Knospenschuppen  für 
die  nächste  Ruheperi- 
ode anlegt. 

ß)  Das  Blatt  als 
Klimmorgan.  Bei 
Kletterpflanzen  haben  die  Blätter  bisweilen 
noch  eine  andere  Funktion  zu  übernehmen, 
indem  sie  als  Klimmorgane  dienen.  Das  kann 
in  sehr  verschiedener  Weise  geschehen. 
Schon  dadurch,  daß  das  Blatt  sich  sparrig 
von  der  Sproßachse  abspreizt ,  kann  ein 
Zurückgleiten  des  im  Gestrüpp  oder  Geäst 
aufwärts  dringenden  Sproßgipfels  verhindert 
werden.  An  dem  großen  gefiederten  Blatt 
der  Kletterpalmen  setzt  sich  die  Blatt- 
spindel an  der  Spitze  in  ein  langes  peitschen- 
schnurartiges  Anhängsel  fort,  das  mit  rück- 
wärts gerichteten  scharfen  Haken  besetzt 
ist,  die  sich  im  Dickicht  verankern.  Die 
Blätter  fungiern  in  beiden  Fällen  noch  als 
Assimilationsorgane,  obwohl  bei  den  Kletter- 
palmen ein  Teil  des  Blattes,  der  neuen  Auf- 
gabe angepaßt,  die  Spreitenbildung  einge- 
büßt hat.  Derselbe  Fall  kann  eintreten,  wenn 
der  Blattstiel  oder  die  Blattspindel  die  Natur 
einer  reizbaren  Ranke  annimmt,  und  eine 
Stütze  umwindet.  So  wird  die  schildförmige 
Spreite  des  Blattes  von  Tropaeolum  in 
ihrer  Assimilationstätigkeit  nicht  im  ge- 
ringsten gestört,  wenn  der  lange  Blattstiel 
infolge  des  Berührungsreizes  eine  Stütze  er- 
griffen hat,  die  Blättchen  des  Clematis- 
blattes,  dessen  Spindel  sich  um  einen  benach- 
barten Zweig  gewickelt  hat,  stehen  ebenso  im 
unbeschränkten  Lichtgenuß;  auch  der  Stiel- 
teil mancher  N  e  p  e  n  t  h  e  s  -  Kannen  fungiert 
als  Ranke,  ohne  die  übrigen  Blattfunktionen 
zu   beeinträchtigen.      Dagegen  bedeutet  die 


Umwandlung  der  Blattspitze  und  ihrer 
Endfiedern  in  Ranken  bei  den  Blättern  der 
Leguminosen  offenbar  schon  eine  Be- 
schränkung der  assimilierenden  Blattfläche; 
sie  geht  bei  einzelnen,  z.  B.  Lathyrus 
Aphaca  (s.  Fig.  34)  soweit,  daß  nur  die  breiten 
Nebenblattflächen  für  die  Assimilation  übrig 
bleiben,  w^ährend  das  eigentliche  Blatt  eine 
fadenförmige  Ranke  bildet.  Bei  Smilax  und 
anderen  führt  umgekehrt  die  Spreite  die  Blatt- 
funktion fort,  w^ährend  Teile  des  Blattgnmdes 
zu  beiden  Seiten  des  Stieles  in  fädliche 
Ranken  verwandelt  sind.  Besonders  weit 
ist  die  Metamorphose  bei  den  Blattranken 
der  Cucurbitaceen  fortgeschritten.  Dort  ist 
eine  Arbeitsteilung  eingetreten  Während 
zahlreiche  Blätter  ihre  Laubblattnatur  un- 
verändert behalten,  sind  andere  ganz  der 
Kletterfunktion   dienstbar  gemacht  und  zu 


Fig.  34.     Sproßspitze  von  Lathyrus  Aphaca 
mit  Blattranken.     R  Die  Nebenblätter.    N  fun- 
gieren als  Assimilationsapparat. 

reizbaren  Ranken  geworden,  die  sich  l)ei 
Berührung  einer  Stütze  um  dieselbe  henim- 
legen  und  auch  den  freien  Abschnitt  zwischen 
Sproß  und  Stütze  spiralig  einrollen. 

4.  Entwickelungsgeschichte  des  Blattes, 
Wenn  war  von  den  Keimblättern,  die  in  sehr 
frühem  Stadien  an  dem  noch  ungegliederten 
Embryo  angelegt  werden,  und  von  einigen 
vereinzelten  Ausnahmen  absehen,  so  ent- 
stehen alle  Blattanlagen  als  seitliche  Aus- 
wüchse an  Vegetationspunkten  von  Sprossen; 
Adventivblätter  sind  nicht  bekannt.  Für 
die  Laubblätter  kommt  noch  hinzu,  daß 
die  Anlage  stets  akropetal  erfolgt,  die  jüngste 
Anlage  also  dem  Vegetationsscheitel  am 
nächsten  liegt.  Die  an  einem  Vegetations- 
punkt vorhandenen  Blattanlagen  und  Blätter 
repräsentieren  demnach  in  ihrer  Reihenfolge 
die  aufeinanderfolgenden  Entwickelungs- 
stadien  des  Blattes.  Aus  ihrer  vergleichenden 


Blatt 


29 


Betrachtung  läßt  sich  der  Werdegang  der 
Blätter  auch  in  den  Entwickelungsphasen,  die 
der  direkten  Beobachtung  im  Leben  nicht 
zugänglich  sind,  mit  Sicherheit  konstru- 
ieren. Infolge  der  Vererbung,  d.  h.  infolge 
der  Organisation  der  lebenden  Substanz,  aus 
der  die  Blattanlage  besteht,  strebt  der  Ent- 
wickelungsgang  einer  bestimmten  für  die 
Pflanzenart  charakteristischen  Endgestalt  zu, 
wobei  eine  Reihe  voneinander  abhängiger 
Entwickelungsphasen  in  regelmäßigem  Gange 
durchlaufen  werden  muß.  Der  Entwicke- 
lungsgang  vollzieht  sich  aber  außerdem  in 
steter  Abhängigkeit  von  äußeren  und  in- 
neren nicht  durch  die  Natur  der  Erbmasse 
bedingten  Faktoren,  deren  wechselnde  Kon- 
stellation in  irgendeiner  Phase  den  nor- 
malen Entwickelungsgang  fördern  oder  hem- 
men und  in  andere  Bahnen  lenken  kann. 
Wir  werden  demnach  zunächst  den  Ablauf 
des  Entwickelungsganges  unter  normalen 
Verhältnissen  zu  verfolgen  haben  und  dann 
den  Blick  auf  das  Wesen  und  die  Wirkungs- 
weise der  den  Entwickelungsgang  beein- 
flussenden äußeren  und  inneren  Faktoren 
richten. 

4a)  Verlauf  der  Blattentwickelung, 
a)  Jugendstadien.  Die  Blattanlage 
(Blatt  primordium,  Primordialblatt) 
am  Vegetationspunkte  einer  Gefäßpflanze 
stellt  im  ersten  Jugendstadium  ein  aus  einer 
Zellgruppe  gebildetes  Höckerchen  dar,  das 
sich  zunächst  nur  wenig  über  die  Oberfläche 
des  Sproßscheitels  erhebt.  Bei  den  Farnen 
kann  man  die  Entstehung  dieses  Zellhöckers 
auf  eine  einzige  Initialzelle  zurückführen, 
die  durch  Wachstum  und  Teilung  zur  Zell- 
gruppe wird,  im  übrigen  aber  nehmen  stets 
von  Anfang  an  mehrere  Zellen  der  Sproß- 
oberfläche an  der  Bildung  der  jungen  Blatt- 
anlage teil.  Das  Primordialhöckerchen  nimmt 
im  weiteren  Verlaufe  der  Entwickelung  noch 
an  Umfang  zu,  indem  benachbarte  Ober- 
flächenteile des  Vegetationskegels  in  die 
Blattbildung  mit  einbezogen  werden.  Häufig 
behält  dabei  die  ganze  Anlage  den  ursprüng- 
lich kreisrunden  oder  ovalen  Umriß.  Nicht 
selten  aber  nimmt  die  Blattanlage  die  Ge- 
stalt eines  quergestellten  mondsichelförmigen 
Wulstes  an,  dessen  Hörner  mehr  oder  minder 
weit  um  die  Sproßachse  herumgreifen;  bis- 
weilen wie  z.  B.  bei  den  Gräsern  vereinigen 
sich  sogar  die  Hörner  des  Wulstes  schließlich 
an  der  entgegengesetzten  Flanke  der  Sproß- 
achse, so  daß  also  der  Wulst  nunmehr  einen 
geschlossenen  Ring  bildet.  Immer  bleibt 
dabei  die  zuerst  als  Höcker  angelegte  Stelle 
des  Wulstes  im  Wachstum  gefördert,  so  daß 
also  die  Mitte  des  kreis-  oder  eirunden  oder 
mondsichelförmigen  Wulstes,  respektive  die  I 
ihr  entsprechende  Stelle  des  Ringwulstes  in 
Form  eines  Zapfens  oder  einer  niederen 
Schuppe  ausgebildet  wird,  die  sich  gegen  den  ' 


Sproßscheitel  hingewendet  mehr  oder  min- 
der eng  an  die  nächst] üngeren  Anlagen  an- 
schmiegt (s.  Fig.  .35).  Dieser  vorgezogene 
Teil  der  Blattanlage  bildet  den  Anfang'  des 
Oberblattes,  das  heißt  der  Blattspreite  und 
eventuell  des  Blattstiels,  der  Sockelteil  dagegen 


Fig.  35.  Blattentwicklung  ,  bei  der  Eüster, 
U  1  m  u  s  c  a  m  p  e  s  t  r  i  s.  A.  Am  Vegetations- 
punkt V  steht  als  jüngste  Anlage  das  noch  un- 
gegliederte Primordialblatt  b.  Die  nächst 
ältere  Blattanlage  ist  in  Oberblatt  0  und  Blatt- 
grund g  gegliedert.  B.  Das  ältere  Blatt  schräg 
von  außen  gesehen.  Vergrößert.  Nach  Stras- 
burg e  r. 


stellt  den  Blattgrund  dar,  der  entweder 
nur  als  mehr  oder  minder  deutliches  Blatt- 
kissen noch  am  erwachsenen  Blatt  erkennbar 
bleibt,  oder  zur  Blattscheide  oder  zu  Neben- 
blättern auswächst. 

Der  Wachstumsvorgang,  durch  den  das 
Primordialblatt  in  den  Zustand  des  Ausge- 
wachsenseins und  in  die  definitive  Blatt- 
gestalt übergeführt  wird,  verläuft  nicht  gleich- 
mäßig in  den  einzelnen  Abschnitten  der 
Anlage.  Gewisse  Teile  eilen  in  der  Ent- 
wickelung voraus  und  gehen  in  den  Endzu- 
stand über,  während  andere  noch  längere 
Zeit  im  wachstumfähigen  Zustande  ver- 
harren und  erst  später  das  Endstadium  er- 
reichen. Bei  den  Farnen  beginnt  die  Ent- 
wickelung an  der  Blattbasis  und  schreitet 
allmählich  gegen  die  Blattspitze  fort,  die 
zuletzt  in  den  Dauerzustand  übergeht.  Man 
spricht  in  diesem  Falle  von  akrop etaler 
Entwickelung  des  Blattes.  Bei  den  Blättern 
der  Blütenpflanzen  kommt  in  einzelnen 
Fällen  gleichfalls  Spitzenwachstum  vor, 
meistens  aber  ist  die  Spitze  zuerst  fertig 
ausgebildet  und  die  Streckung  und  Gewebe- 
differenzierung schreitet  basipetal  d.  h. 
gegen  die  Spreitenbasis  hin  fort  (basi- 
plaster  Entwickelungsgang).  Wenn 
dabei  nach  der  Ausbildung  der  Blattspitze 
ein  zeitweiliger  Entwickelungsstillstand  er- 
folgt, so  kommt  eine  Vorläuferspitze  zu- 
stande, deren  biologische  Bedeutung  bereits 
in  einigen  Fällen  oeschildert  wurde;  sehr  . 
häufig  bildet  sich  ein  vorläufiges  Assimila- 
tionsorgan, besonders  an  den  nachwachsen- 
den freien  Sproßenden  von  Kletterpflanzen, 
die  das  Gewicht  ausgewachsener  Laubflächen 
noch  nicht  zu  tragen  vermögen. 


30 


Blatt 


Theben  der  basiplasteii  kommt  auch 
pleuroplaste  Eiitwickelung  vor,  d.  h. 
die  Blattspreite  geht  von  der  Spitze  ange- 
fangen zuerst  in  ihrem  mittleren  Flächenteil 
in  Dauergewebe  über,  während  die  beider- 
seitigen Blattränder  zunächst  noch  länger 
wachstumsfähig  bleiben. 

Unabhängig  von  dem  in  der  Blattspreite 
eingeschlagenen  Entwickelungsgang  findet 
sich  häufig  eine  vorausschreitende  Ent- 
wickelung  des  Blattgnindes,  indem  Neben- 
blätter oder  Scheide'nteil  des  Blattes  zuerst 
sich  bilden  meist  um  als  Knospenschutz  oder 
zugleich  als  vorläufiges  Assimilationsorgan 
zu  fungieren.  Wo  bei  den  Blütenpflanzen  ein 
Blattstiel  gebildet  wird,  tritt  er  regelmäßig 
als  letzter  Teil  des  werdenden  Blattes  in  die 
Erscheinung.  Er  stellt  im  Grunde  genommen 
nur  einen  verschmälerten  Teil  der  Spreite 
dar,  was  ja  oft  genug  durch  die  ihn  beglei- 
tenden Flügelsäume  auch  äußerlich  erkenn- 
bar bleibt. 

Zusammengesetzte  Blattspreiten  werden 
durch  Verzweigung  der  Anlage  des  Ober- 
blattes gebildet.  Nur  ausnahmsweise  ist 
diese  Verzweigung  eine  echte  Gabelung. 
Bisweilen  erfolgt  die  Anlage  der  seitlichen 
Auszweigungen  schon  in  einem  frühen  Ent- 
wickeln ngssta- 
dium,  während 
noch     das     ganze 

Primordialblatt 
aus    embryonalem 
Gewebe       besteht ' 
(eoclade       Ent- 
wickeln ng).      i 
Meist     liegt    eine  \ 
Fig.  36.    Entstehung  seit-   monopodiale    Ver- 
licher   Glieder   an  der  ur-    zweigung   vor,    in- 
sprünglich  einfachen  Blatt-    dem  unterhalb  der 
anläge  von  Rubus  durch    Spitze  des  Prinior- 
Verzweigung.  st  die  Neben-    dialblattes  an  den 
blattanlagen     des     Blatt-        Flanken  sich 
grundes    a    Blattspitze,   b    ^^^^^^        j^^^^^j.. 
und  c   die  sukzessive  auf-       ..,,         ,•     ,•     . 
getretenen  Seitenglieder,     wölben,  die  die  An- 
lage von  seitlichen 
Blattteilen,        j 
Fiedern    oder    Lappen    darstellen    (s.    Fig.  I 
36)    und   sich    in    einzelnen    Fällen    weiter 
verzweigen    können,    wobei    aber    alle    Ver- 
zweigungen regelmäßig  in  die  gleiche  Ebene 
fallen.    Die  Reihenfolge  der  Anlage  der  Aus- ; 
zweigungen    erster  Ordnung     schreitet     bei 
basiplaster    Entwickelung    der    Spreite    von  [ 
der  Spitze  gegen  die  Basis  fort.    Bei  pleuro- 
plaster  Entwickelung  ist  sie  entweder  acro- 
petal,  indem  zwischen  den  zuerst  entstan- i 
denen  seitlichen  Anlagen  und  der  Blattspitze  | 
weitere    seitliche    Anlagen    auftreten,    oder 
divergent,  indem  die  Neuanlage  von  den 
zuerst  gebildeten  Seitengliedern  aus  zugleich 
gegen  die   Spitze  und  gegen  die  Basis  hin 
fortschreitet.     Die  Anlage  von  Randlappen 


und  Zähnen  an  den  Spreitenflächen  unge- 
teilter Blätter  erfolgt  in  der  gleichen  Weise. 

Zusammengesetzte  Blattspreiten  können 
übrigens  auch  noch  in  anderer  Weise  zu- 
stande kommen.  Das  gilt  besonders  für  die 
Blätter  der  Palmen,  deren  in  der  Knospen- 
anlage einfache  längsfaltige  Blätter  erst 
nachträglich  dadurch  zu  fächer-  oder  fieder- 
förmig  zusammengesetzten  Blättern  werden, 
daß  Gewebestreif  eil  längs  der  Faltenkanten 
frühzeitig  absterben  oder  durch  Verschlei- 
mung ihrer  Zellwände  den  Zusammenhang 
verlieren.  Bei  der  Entfaltung  lösen  sich  dann 
die  einzelnen  Teile  der  Spreite  durch  die 
Wachstumsverschiebungen  voneinander  und 
erscheinen  als  Fiedern  an  der  Mittelrippe  der 
Fiederpalmen  oder  als  lange  Randlappen  der 
an  der  Basis  noch  zusammenhängenden 
Spreite  der  Fächerpalmen. 

In  ähnlicher  aber  etwas  primitiverer 
Weise  wird  aus  dem  großen  bei  der  Ent- 
faltung einfachen  Blatt  von  Musa,  Rave- 
nala  u.  a.  ein  fiederig  geteiltes,  dadurch  daß 
der  Wind  die  eines  Randnerven  entbehrenden 
Spreitenflächen  bis  an  die  kräftige  Mittel- 
rippe in  einzelne  schmale  Streifen  zerreißt. 
Bei  Cyclanthus  bipartitus,  dem  ty- 
pischen Vertreter  einer  kleinen  den  Palmen 
nahestehenden  Familie  zerreißt  die  in  der 
Knospe  einfache  Spreite  infolge  von  Span- 
nungen, die  durch  ungleichmäßiges  Wachs- 
tum hervorgernfen  werden.  Aehiiliches  wird 
von  der  Musacee  Heliconia  berichtet, 
deren  Blattfläche  al)er  erst  unter  der  Mit- 
wirkung fallender  Regentropfen  zerschlitzt 
wird. 

Im  Anschluß  an  die  Entwickelungsge- 
schichte  der  einfachen  und  zusammenge- 
setzten Blätter,  deren  Glieder  in  einer  Fläche 
ausgebreitet  sind,  ist  zunächst  noch  kurz  die 
Entwickelung  einiger  abweichender  Blatt- 
gestalten zu  erörtern.  In  verschiedenen 
Familien  der  Monokotylen  und  Dikotylen, 
auch  bei  Farnen  treten  schildförmige 
Blätter  auf,  bei  denen  die  Ansatzstelle  des 
Stiels  nicht  am  basalen  Rande  der  Spreite 
liegt  sondern  gewissermaßen  auf  die  Blatt- 
unterseite hinauf  gerückt  ist.  Abgesehen 
von  den  wenig  zahlreichen  schildförmigen 
Farnblättern,  deren  Spreite  sich  rings  um 
den  Stielansatz  durch  Randwachstum  ver- 
größert, wachsen  alle  schildförmigen  Blatt- 
spreiten basipetal.  Die  zuletzt  entstehenden 
Randauszweigungen  des  ursprünglich  nor- 
malen Blattprimordiums  sind  auf  die  Ober- 
seite der  Oberblattes  hinaufgerückt  (s.  Fig.  37) 
und  wachsen  mit  der  zwischen  ihnen 
liegenden  meristematischen  Gewebezone  zu 
dem  über  den  Stielansatz  hinübergreifenden 
Spreitenteil  aus. 

Einen  besonderen  Typus  bildet  auch  das 
reitende  mit  der  schwertförmigen  Spreiten- 
fläche steilaufgerichtete  Blatt  der  Irisarten, 


Blatt 


31 


das  übrigens  auch  in  anderen  monokotylen 
Familien  wiederkehrt.  Das  Blattprimordinm 
ist  hier  kapuzenförmig  gestaltet.  Der  der 
Blattspitze  entsprechende  Höcker  des  Ober- 
blattes bleibt  unentwickelt,  es  bildet  sich 
nur  der  Blattgrand  in  Gestalt  einer  den 
Sproß  umfassenden  Scheide  aus.  Auf  der 
Mitte  des  Scheidenrückes  aber  entsteht  ein 
kammförmiger  Auswuchs  der  zu  der  senk- 
recht gestellten  Spreitenfläche  heranwächst 
(s.  Fig.  38). 

Die  Schlauchblätter,  die  wir  bei  den 
Insektivoren  kennen  gelernt  haben,  ent- 
stehen dadurch,  daß  die  S])reitenanlage  sehr 
frühzeitig  das  Wachstum  ihres  Randes  ein- 
stellt, während  die  Fläche  sich  weiter  ent- 
wickelt.     Dadurch   entsteht   zunächst   eine 


Fig.  37.   A,  B,  C  aufeinandeifolgendeJEntwicke- 
lungsstadien  eines  schildförmigen  Blattes. 


Schlauch  auswachsenden  Spreitenteile  gehen 
wie  bei  dem  schildförmigen  Blatt  zum  Teil 
aus  der  Oberseite  des  Blattprimordiums  her- 
vor, so  bei  dem  Kannenteil  von  Nepenthes, 
den  Utriculariablasen  und  den  Schläuchen 
der  Sarraceniaceen.  Die  eigentümlichen 
als  Reservestoffbehälter  und  als  wasserab- 
scheidende  Organe  fungierenden   Rhizom- 


Fig.  38.  Blattentwickelung  bei  I  r  i  s.  A.  Vege- 
tationspunkt V  mit  den  jüngsten  Blattanlagen  b. 
Bei  ba  und  b4  bildet  a  die  Spitze  des  Primor- 
diums.  An  b4  ist  bei  S  die  Anlage  des  kamm- 
förmigen  Auswuchses  aufgetreten,  aus  dem  die 
Spreite  hervorgeht.  B.  Eine  ältere  Blattanlage 
zeigt  die  fortgeschrittene  Entwickeiung  des 
Auswuchses  S,  während  die  Blattspitze  a  stehen 
bleibt.     Vergrößert.     Nach  G  o  e  b  e  1. 

sackartige  Ausstülpung  gegen  die  Blatt- 
unterseite hin,  aus  der  sich  allmählich  die 
Kanne  oder  der  Schlauch  formt  (s.  Fig.  39). 
Nicht  selten  treten  noch  akzessorische  Aus- 
wüchse der  Blattfläche  hinzu  —  der  Deckel 
der  Kannen  von  Cephalotus  und  Nepenthes 
ist  als  ein  so  eher  anzusehen  —  oder  die  zum 


Fig.  39.     1  bis  4  aufeinanderfolgende  Entwick^; 

lungsstadien    der     Kanne     von     Cephalotus- 

d  der  Deckel. 


schuppen  von  Lathraea  haben  eine  ähn- 
liche Entstehungsweise,  nur  findet  hier  die 
Einstülpung  am  Primordialblatt  von  der 
Unterseite  her  statt. 

Der  Entwickelungsgang  der  Phyllodien, 
die  wir  oben  bei  den  neuholländischen  Aka- 
zien kennen  gelernt  haben,  gleicht  in  den 
ersten  Stadien  demjenigen  normaler  Blätter 
mit  doppelt  gefiederter  Spreite.  Die  ange- 
legte Spreite  verharrt  aber  in  dem  jüngsten 
Entwickelungsstadium,  während  der  Basal- 
teil der  Spreite  kräftig  heranwachsend  zur 
Assimilationsfläche  wird.  Für  die  Knospen- 
schuppen gilt  insofern  das  gleiche,  als  auch 
bei  ihnen  noch  die  Anlage  der  Blatt  spreite 
in  den  jüngsten  Entwickelungsstadien  nach- 
weisbar ist.  Im  weiteren  Verlauf  der  Ent- 
wickeiung bildet  sich  dann  entweder  die 
ganze  Blattanlage  zur  Schuppe  um  oder  die 
Spreite  wird  vollständig  unterdrückt,  wäh- 
rend die  Scheide  oder  auch  die  Nebenblätter 
zu  Schuppen  werden.  Bei  einigen  Holz- 
pflanzen, bei  denen  die  Nebenblätter  die 
Knospenschuppen  liefern,  nimmt  das  in  der 
Entwickeiung  gehemmte  Oberblatt  zu  Be- 
ginn der  nächsten  Vegetationsperiode  das 
Wachstum  wieder  auf  und  wird  nachträglich 
zum  gestielten  Laubblatt, 

Blattranken  gehen  in  vielen  Fällen  aus 
dem  Stielteil  der  Blattanlage  hervor,  oder 
aus  dem   Stielchen  eines  Teilblättchens  bei 


82 


Blatt 


zusammengesetzten  Blättern.  Die  Spreiten- 
anlage  ist  dann  in  jüngeren  Entwickelungs- 
stadien  nachdrücklieh  erkennbar.  In  anderen 
Fällen  aber  streckt  sich  die  Anlage  des 
ganzen  Blattes  oder  Teilblättchens  früh- 
zeitig zur  fadenförmigen  Eanke,  so  daß  auch 
der  Spreitenanteil.  ohne  als  solcher  deutlich 
hervorzutreten  mit  in  die  Umbildung  ein- 
bezogen wird. 

ß)  Knospenanlage  und  Entfaltung. 
Die  Formgestaltung,  die  das'  Blatt  nach 
Anlage  aller  Teile  gewonnen  hat,  bevor  es 
durch  die  Entfaltung  in  den  Dauerzustand 
übergeführt  ist,  wird  als  die  Knospenanlage 
des  Blattes  bezeichnet.  Sie  ist  abhängig  von 
der  Entwickelungsfolge  der  Blatteile  und 
wenn  das  junge  Blatt  in  einer  Knospe  ein- 
geschlossen ist,  auch  von  den  Kaumverhält- 
nissen in  der  Knospe.  Blätter  mit  Spitzen- 
wachstum, wie  die  der  Farne,  sind  meist 
schneckenförmig  eingerollt  oder  an  der  fort- 
wachsenden Spitze  übergebogen.  Die  jüng- 
sten empfindlichsten  Teile  des  Blattes  sind 
damit  in  den  Schutz  der  älteren  widerstands- 
fähigeren gebracht,  ähnlich  sind  Blätter,  die 
ein  längerdauerndes  Randwachstum  besitzen 
in  der  Knospenlage  am  Rande  eingerollt. 
Die  beschränkten  Raumverhältnisse  inner- 
halb der  ruhenden  Knospen  der  Holzge- 
wächse führen  zu  mancherlei  Faltungen  und 
Drehungen  der  Blattspreite. 

Der  Vorgang  der  Entfaltung,  der  Ueber- 
gang  von  der  Knospenanlage  in  die  endgültige 
Form  und  Stellung  vollzieht  sich  bei  den 
einjährigen  Kräutern  und  krautartigen  Jah- 
restrieben der  Stauden  gleichmäßig  schritt- 
weise ohne  Unterbrechung.  Die  einzelnen 
Teile  gewinnen  durch  Streckung  ihre  defi- 
nitive Größe  und  Gestalt,  die  fortschreitende 
innere  Ausbildung  führt  zum  Ergrünen  des 
Assimilationsparenchyms  und  zum  Ausreifen 
der  Gewebe.  Bei  den  mit  ruhenden  Knospen 
versehenen  Holzgewächsen  erfolgt  die  Ent- 
faltung zu  Beginn  einer  neuen  Vegetations- 
periode oder  auch  unabhängig  von  den  perio- 
dischen Klimaschwankungen  durch  den  Laub- 
ausbruch. Dabei  werden  die  Knospendecken 
zurückgeschoben  und  abgestoßen  und  die 
ergrünenden  und  ausreifenden  Blätter  rücken 
im  Lauf  einiger  Tage  oder  Wochen  allmäh- 
lich unter  Streckung  ihrer  Teile  in  die  Licht- 
lage ein.  Bei  Tropenpflanzen  erfolgt  das 
Hervorbrechen  des  Laubes  aus  der  Knospe 
oft  in  der  kurzen  Zeit  von  wenigen  Stunden. 
Einige  großblättrige  Leguminosen  wie  Am- 
herstia  nobilis,  Brownea  erecta 
lassen  dabei  die  aus  den  Knospendecken  her- 
vortretenden Laubflächen  zunächst  schlaff 
herunterhängen ;  erst  wenn  die  fortschreitende 
innere  Ausbildung  des  Blattgewebes  zu 
größerer  Widerstandsfähigkeit  geführt  hat, 
werden  die  Spreitenflächen  durch  Bewegungen 
der  Stiele  und  Stielchen  in  die  exponiertere 


Lage  senkrecht  zum  Licht  und  zum  Tropfen- 
fali  übergeführt. 

y)  Blattfall.  Ist  das  Blatt  durch  die 
Entfaltung  in  seine  endgültige  Form  und 
Stellung  gebracht  und  zugleich  die  Gewebe- 
differenzierung und  innere  Ausbildung  be- 
endet worden,  so  ist  ein  stationärer  Zustand 
des  Ausgewachsenseins  erreicht,  der  für  die 
Blätter  der  einzelnen  Pflanzenarten  von 
sehr  verschiedener  Dauer  sein  kann.  Bei 
einjährigen  Ivräutern  und  Staudensprossen 
gehen  die  Blätter  nach  Ablauf  der  Vege- 
tationszeit mit  den  Sproßachsen  zugrunde. 
Zahlreiche  Laubholzgewächse  und  auch  ein- 
zelne iVadelhölzer  der  Klimate  mit  perio- 
dischem Wechsel  von  Vegetations-  und  Ruhe- 
zeiten, Sommer  und  Winter,  Regenzeit  und 
Trockenzeit,  werfen  das  Laub  nach  einigen 
Monaten  am  Ende  der  günstigen  Jahreszeit 
ab,  bei  anderen  haben  die  Blätter  längere  oft 
mehrjährige  Lebensdauer  und  der  Laubfall 
ist  ebenso  wie  der  Laubausbruch  weniger 
streng  oder  überhaupt  nicht  an  eine  be- 
stimmte Jahreszeit  gebunden.  Den  ex- 
tremsten Fall  bildet  die  seltsame  Wüsten- 
pflanzung Welwitschia  mirabilis  (Tum- 
boa  Bainesii)  deren  beide  einzige  Laubblätter 
überhaupt  nicht  in  den  stationären  Zustand 
übergehen  sondern  am  Grunde  beständig 
nachwachsend  jahrzehntelang  an  dem  knol- 
ligen Holzstamm  der  Pflanze  als  Assimila- 
tionsorgane in  Tätigkeit  bleiben. 

Der  Ablösung  der  fallenden  Laubblätter 
gehen  gewisse  Verändenmgen  vorauf,  die 
durch  eine  Verminderung  des  Trockenge- 
wichtes bemerkbar  werden.  Es  werden  aus 
dem  alternden  Blatt  Substanzen  in  den  Sproß 
abgeführt.  Dabei  erleidet  das  Blatt  häufig 
eine  Verfärbung,  die  als  Herbstfärbung 
bezeichnet  wird.  Statt  des  Blattgrüns  treten 
unter  dem  Einfluß  nächtlicher  Abkühlung 
und  intensiver  Tagesbeleuchtung  gelbe  und 
rote  Farbstoffe  im  Blatt  auf.  Daß  dabei  eine 
Stoffableitung  aus  dem  Blatt  eine  Rolle  spielt, 
zeigt  sich,  wenn  man,  die  Hauptnerven  eines 
noch  grünen  Herbstblattes  durchschneidet. 
In  dem  Blatteil,  dessen  Ableitungsbahn 
durchgetrennt  wurde,  bleibt  das  Blattgrün 
länger  erhalten.  An  dem  Gnmde  des  Blatt- 
stiels, und  wo  sonst  eine  Abtrennung  des 
funktionslos  werdenden  Organs  erfolgen  soll, 
bildet  sich  vorher  eine  cpier  das  Stielgewebe 
durchsetzende  Ablösungsschicht  von  leicht 
sich  trennenden  korkartigen  Zellen.  Die 
Stelle,  an  der  die  Ablösung  erfolgt  ist,  die  so- 
genannte Blattnarbe  weist  dadurch  von 
Anfang  an  eine  abschließende  Periderm- 
schicht  auf,  die  einen  sicheren  Wundverschluß 
bildet. 

Mit  der  Loslösung  des  Blattes  vom  Sproß 
ist  das  Lebensschicksal  der  allermeisten  Laub- 
blätter abgeschlossen.  Nur  in  wenigen  Aus- 
nahmsfällen sind  die  abgelösten  Blätter  einer 


Blatt 


33 


weiteren  Entwickelung  fähig.  Es  bilden  sich 
an  ihnen  normalerweise  an  vorgebildeten 
Stellen  oder  infolge  von  zufälliger  Verwundung 
aus  dem  Wundgewebe  Vegetationspunkte, 
welche  junge  sich  bewurzelnde  Sprosse, 
also  neue  Pflanzenindividuen  bilden  können. 
Das  Blatt  tritt  hier  in  den  Dienst  der  vegeta- 
tiven Vermehrung.  Adventive  Vegetations- 
punkte, sogenannte  blattbürtige  Knos- 
pen sind  von  einer  Reihe  von  Farnen  be- 
kannt. Sie  treten  ferner  regelmäßig  in  den 
Randkerben  des  fleischigen  Blattes  von 
B  r  y  0  p  h  y  1 1  u  m  c  a  1  y  c  i  n  u  m  auf. 
Auch  an  den  Gmndblättern  von  C  a  r  d  a  - 
mine  pratensis  trifft  man  häufig 
Brutknospen  an.  Die  Fähigkeit  solche 
blattbürtige  Knospen  aus  Wundstellen  zu 
bilden,  kommt  im  hohen  Grade  den  Blät- 
tern von  Begonia  und  Peperomia  zu, 
die  von  den  Gärtnern  zur  Vermehrung  be- 
nutzt werden.  Auch  an  den  abgefallenen 
Fiederblättchen  der  Aroidee  Zamioculcas 
und  den  abgelösten  Blättern  von  Sedumarten 
(s.  Fig.  40),  N  a  s  t  u  r  t  i  u  m  l  a  c  u  s  t  r  e 
u.  a.  m.  treten  oft  Adventivsprosse  auf. 


Fig.  40.    Abgelöstes  Blatt  von  Sedum  Stahlii , 
das    einen    Adventivsproß    gebildet    hat.      Ver- 
größert.    Nach  Goebel. 

4b)  Die  formbestimmenden  Fak- 
toren, a)  Innere  Faktoren.  Die  Gestalt 
und  der  innere  Bau,  die  ein  Blatt  durch  seinen 
Entwickelungsgang  erreicht,  sind  von  ver- 
schiedenen inneren  und  äußeren  Faktoren 
abhängig.  Unter  den  inneren  Faktoren  ist 
die  Vererbung  der  elterlichen  Eigenschaften 
von  hervorragender  Bedeutung.  Durch  die 
Vererbung  wird  der  Grundplan  des  werden- 
den Organes  in  seinen  wesentlichen  Zügen 
bestimmt;  sie  repräsentiert  gewissermaßen 
den  Einfluß,  den  die  Beschaffenheit  des 
Baumaterials  auf  die  Gestalt  des  fertigen 
Gebäudes  hat.  Diese  Beschaffenheit  des 
Materials  ist  in  der  nicht  direkt  wahrnehm- 
baren Organisation  des  Zellplasmas  und  be- 
sonders seines  Zellkerns  gegeben,  sie  liegt 
bereits  in  dem   jüngsten   Stadium   des  Pri- 

Handworterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  I 


mordialblattes  fest  vor  und  bleibt  während 
des  Entwickelungsganges  unverändert.  Durch 
die  gleichbleibende  Wirkung  der  Vererbung 
auf  die  Gestaltbildung  ist  aber  das  End- 
resultat des  Entwickelungsganges  keines- 
wegs in  Form  und  Bau  vollkommen  deter- 
miniert, vielmehr  beeinflussen  andere  innere 
und  äußere  in  ihrem  Wirkungsgrade  wech- 
selnde Faktoren  den  Entwickelungsverlauf 
und  damit  die  Gestalt  und  den  Bau  des  aus- 
gewachsenen Blattes.  Wir  können  demnach 
sagen,  die  Vererbung  bestimmt  den  Umfang 
des  Entwickelungsfeldes;  welche  von  den 
innerhalb  desselben  gelegenen  Entwickeln ngs- 
möglichkeiten  realisiert  werden,  ist  von  der 
Konstellation  der  übrigen  nicht  im  Wesen 
des  Materials  gelegenen  Faktoren  abhängig. 
Oder  wir  können  die  Vererlning  ansehen  als 
die  in  der  spezifischen  Organisation  des 
Materials  gelegene  Befähigung  auf  die  Kon- 
stellation der  wechselnden  Faktoren  in  ganz 
bestimmter  spezifisch  konstanter  Weise  zu 
reagieren. 

Als  ein  Ergebnis  des  wechselnden  Ein- 
flusses innerer  Faktoren  müssen  wir  es  be- 
zeichnen, daß  zahlreiche  Pflanzen,  wenn  sie 
aus  dem  Keim  erzogen  werden,  auch  unter 
gleichbleibenden  äußeren  Umständen  zu- 
nächst Jugendblätter  von  besonderer 
Fonn  (Primärblätter,  Erstlingsblätter) 
und  erst  nachträglich  die  normalen  Laub- 
blätter (Folgeblätter)  bilden,  daß  unab- 
hängig von  dem  Wechsel  der  äußeren 
Lebensverhältnisse  an  den  Sprossen  vieler 
Pflanzen  neben  den  Laubblättern  abweichend 
geformte  Niederblätter  oder  Hochblätter  auf- 
treten. Die  Erscheinungen  der  habituellen 
Anisophyllie,  Heterophyllie,  Asymmetrie  der 
Blattspreiten,  die  unter  konstanten  Außen- 
bedingungen auftreten,  bieten  weitere  Bei- 
spiele. Es  liegt  nahe  die  ursächliche  Erklä- 
rung für  diese  Erscheinungen  in  den  Wechsel- 
beziehungen der  verschiedenen  Organe  des 
Pflanzenkörpers  zu  suchen,  sie  als  Korre- 
lationserscheinungen zu  deuten.  Für 
einige  derartige  Fälle  hat  das  Experiment 
diese  Erklärungsweise  bestätigt.  Wenn  bei 
Keimpflanzen,  die  nach  Durchlaufung  des 
Jugendstadiums  bereits  zur  Ausbildung  von 
Folgeblättern  übergegangen  waren  durch 
Verschlechterung  der  Ernähmngsbedingungen 
die  Wiederhervorrufung  von  Jugendblättern 
gelang,  so  kann  daraus  der  Schluß  gezogen 
werden,  daß  die  geringe  Leistungsfähigkeit 
der  Wurzel  und  der  Assimilationsflächen  an 
der  jungen  Keimpflanze  die  innere  Ursache 
für  das  Auftreten  der  Jugendblattform  dar- 
stellt. Bei  verschiedenen  Holzgewächsen 
mit  ruhenden  Winterknospen  ist  das  Vor- 
handensein der  Laubblätter  die  Bedingung 
für  die  Umwandlung  der  am  Vegetations- 
punkt zunächst  stehenden  Blattanlagen  in 
'  Knospenschuppen.  Entfernt  man  recht- 
r.  3 


34 


Blatt 


zeitig  die  Laiibblattanlagen  am  Jahres- 
trieb, so  werden  die  normalerweise  zu 
Knospenscliuppen  bestimmten  Blattanlagen 
zu  Laubblättern.  Die  Größe  der  einzelnen 
Blätter  und  Blatteile  ist  in  gewissem  Grade 
von  der  Menge  der  während  der  Entwickelung 
vom  Sproß  zugeführten  Nahrung  abhängig, 
das  zeigte  die  Riesengröße  der  reichhch  mit 
Nahrung  versorgten  Blätter  an  den  Stock- 
ausschlägen mancher  Holzgewächse  z.  B. 
Populus,  Paulownia  u.a.'Man  kann  auch, 
wenn  man  einzelne  Zuleitungsbahnen,  welche 
die  Nahrung  aus  dem  Sproß  ins  Blatt  führen, 
durchschneidet,  eine  ungleichmäßige  Ent- 
wickelung der  verschieden  versorgten  Blatt- 
areale erzielen.  Diese  experimentellen  Er- 
fahrungen können  zur  ursächlichen  Erklänmg 
gewisser  Fälle  von  Anisophyllie  und  Asym- 
metrie der  Blätter  führen.  Es  zeigt  sich 
nämlich,  daß  den  ungleich  groß  werdenden 
Blättern  oder  Blatteilen  bereits  am  Vege- 
tationspunkt des  Sprosses  ungleichgroße 
Areale  zugewiesen  sind  und  daß  die  relative 
Entwickelung  der  Zuleitungsbahnen  dieser 
Arealgröße  entspricht.  Demnach  ist  in 
solchen  Fällen  als  nächstwirkende  innere 
Ursache  für  die  Erscheinungen  der  Aniso- 
phyllie und  Asymmetrie  der  ungleiche  An- 
schluß an  den  Nahrungsstrom  des  Sprosses 
anzusehen. 

ß)  Aeußere  Faktoren.  Die  äußeren 
Umstände  kommen  zum  Teil  für  die  Mecha- 
nik des  Entwickelungsganges  einer  Blattan- 
lage in  doppelter  Weise  in  Betracht:  sie  bilden 
einmal  die  äußeren  Vorbedingungen  für  den 
Stoff-  und  Energiewechsel  und  wirken  ferner 
auch  als  morphogene  Reize,  d.  h.  Ent- 
wickelungsimpulse,  die  die  Form  und  den 
Bau  des  werdenden  Organes  innerhalb  der 
von  der  Vererbung  bedingten  Grenzen  be- 
stimmen. Zum  anderen  Teil  aber  können 
auch  morphogene  Reize  von  solchen  äußeren 
Umständen  ausgehen,  die  nicht  zu  den 
Lebensbedingungen  der  Pflanze  zählen. 

Der  morphogene  Einfluß  äußerer  Fak- 
toren macht  sich  in  der  Natur  bisweilen  auf- 
fällig bemerkbar:  Nachkommen  der  gleichen 
Pflanzenindividuen  bilden  im  Höhenklima  der 
Gebirge,  auf  salzreichem  Boden  des  Meeres- 
strandes anders  geformte  und  innerlich  anders 
gebaute  Blätter,  als  wenn  sie  im  Tal  und 
auf  salzarmem  Boden  wachsen.  Das  Er- 
grünen der  sich  entfaltenden  Blätter  erfolgt 
meistens  unter  dem  Einfluß  des  Lichtes. 
Bei  zahlreichen  Pflanzen  wird  die  definitive 
Stellung  des  Blattes  bestimmt  durch  die 
Richtung  des  Lichtes,  das  während  des  Ent- 
wickelungsganges die  Blattanlage  traf.  Größe 
und  innerer  Bau  sind  bei  den  Blättern  des 
gleichen  Baumes  in  vielen  Fällen  wesentlich 
verschieden,  je  nachdem  das  Blatt  im  Schat- 
ten der  Krone  oder  im  freien  Licht  zur  Aus- 


bildung kam.  Bei  gewissen  amphibischen 
Pflanzen  gewinnt  die  gleiche  Blattanlage 
verschiedene  Ausbildung,  je  nachdem  sie  in 
der  Luft  oder  im  Wasser  zur  Entfaltung  ge- 
langt, bei  anderen  Gewächsen  kann  der  Ein- 
fluß trockener  oder  feuchter  Luft  ähnliche 
Differenzen  bewirken.  Die  Länge  des  Blatt- 
stiels bei  den  Schwimm  blättern  wurzelnder 
Wasserpflanzen  wird  durch  die  Wassertiefe 
reguliert,.  Extreme  Wärme  oder  Kälte,  jäher 
Wechsel  der  Temperaturen,  Ueberfluß  oder 
Mangel  an  Nahrungsstoffen  können  fördernd 
oder  hemmend  und  damit  auch  formbe- 
stimmend auf  die  einzelnen  Entwickelungs- 
vorgänge  im  Werdegang  des  Blattes  ein- 
wirken. Als  morphogene  Reizwirkungen,  die 
nicht  zu  den  äußeren  Lebensbedingungen  der 
Pflanzen  in  Beziehung  stehen,  mögen  erwähnt 
sein  die  Abhängigkeit  der  Formgestaltung 
und  des  Entwickelungsverlaufes  gewisser 
Blattranken  von  dem  Umstand,  ob  die  An- 
lage mit  einer  Stütze  in  Berührung  tritt 
oder  nicht,  und  ferner  die  lokalen  oder  all- 
gemeinen Gestaltveränderungen,  welche  die 
Blätter  infolge  der  Einwirkung  eines  Gallen- 
tieres oder  unter  dem  Einfluß  eines  einge- 
drungenen Pilzparasiten  erleiden  können. 

In  keinem  Falle  wirken  die  morphogenen 
Agentien  der  Außenwelt  direkt  modellierend 
auf  die  wachsende  Blattanlage  ein,  vielmehr 
bilden  sie  nur  den  Anstoß  für  eine  Aenderung 
der  inneren  Bedingungen,  so  daß  die  Kette 
der  Kausalitäten  zeitweilig  unserer  direkten 
Wahrnehmung  sich  entzieht  und  erst  in  der 
am  werdenden  Blatt  hervortretenden  Form- 
abweichung wieder  sichtbar  wird.  Indem 
dabei  die  innere  Disposition  der  Anlage,  der 
bei  dem  Eintritt  der  Reizung  vorhandene 
innere  Zustand,  wesentlich  mitbestimmend 
wird,  köimen  unter  Umständen  verschiedene 
äußere  Reize  die  gleiche  äußerlich  sichtbare 
Folge  hervorrufen  oder  gleiche  Reizursachen 
am  gleichen  Organ  zu  verschiedenen  Zeiten 
verschiedenen  Erfolg  haben.  Die  daraus  sich 
ergebenden  Schwierigkeiten  der  Deutung 
stellen  der  experimentellen  Morphologie  eine 
nahezu  unübersehbare  Reihe  von  Aufgaben, 
die  zum  größten  Teil  noch  der  befriedigenden 
Lösung  harren  und  deren  Bearbeitung  erst 
in  neuerer  Zeit  mit  geeigneten  Mitteln  in  An- 
griff genommen  worden  ist. 

Literatur.  K.  Goebel ,  PflamenbioLogische 
Schilderungen.  Marbturj  T.  I,  1889,  T.  II, 
1S91.  —  K.  Goebel,  Oryanographie  der 
Pflanzen.  Jena  1898  bis  1901.  —  K.  Goebel, 
Einleitung  in  die  experimentelle  3Iorpholoyic 
der  Pflanzen.  Leipzig  und  Berlin  1908.  —  G. 
Haberlandt,  Physiologische  Pflanzenanatomie. 
Leipzig  VJO4.  —  G.  Haberlandt,  Die  Licht- 
sinnesorgane der  Laubblätter.  Leipzig  1905.  — 
A.  Hansgii'if,  Phyllobiologie.  Leipzig  1908.  — 
G.  Klebs,  WilU:ürUche  Entivicklungsänderung 
bei  Pfianzfn.     Jena  1903.  —    G.   Klebs,     Ueber 


Blatt  —  Blitz  (Physikalische  Erscheinung) 


35 


Rhythmik  in  der  Entirickinng  der  Pflanzen. 
Heidelberg  1911.  —  W.  Pfeffer,  Pflanzen- 
Physiologie.  Leipzig  1S97  bis  I904.  —  A,  F. 
W,  Schitnper,  Pflanzengeographie.  Jena  1908. 
—  E.  Stahl,  Regenfall  und  Plattgestalt.  Leiden 
1893.  —  Derselbe,  Ueber  bunte  Laubblätter. 
Anncd.  du  Jardin  Pot.  de  Pidtenzorg  XIIL,  2, 
S.  1S7.  —  Derselbe,  Zur  Piulogie  des  Chloro- 
phylls. Jena  1909.  —  Wiesner,  Der  Lieht- 
gemiß  der  Pflanzen.     Leipzig  1007. 

K.   Giesenhagen. 


Blenden. 


Alte  bergmännische,  aber  noch  heute  ge- 
bräuchliche Bezeichnung  für  durchsichtige 
geschwefelte  Erze  (siehe  den  Artikel  „Erz- 
lagerstätten"). 


Blitz. 

A.  Der  Blitz  als  physikalische  Erscheinung: 

1.  Tecluük    photographischer    Blitzaufnahmen. 

2.  Die     örtliche     Aiisbreitmig     der     Blitzbahn. 

3.  Die  Entstehungsweise  der  Blitzbahn  und  die 
weiteren  Vorgänge  in  ihr.  4.  Kugelblitze. 
B.  Blitzgefahr  und  Blitzstatistik.  C.  Blitz- 
ableiter und  Blitzschutzvorrichtungen:  1.  Histo- 
risches. 2.  Aufgabe  und  Theorie.  3.  Gebäude- 
blitzableiter. 4.  Schutz  elektrischer  Leitungen: 
a)  Schwachstrom,     b)  Starkstrom. 

A.  Der  Blitz  als  physikalische 
Erscheinung. 
I.  Technik  photographischer  Blitzauf- 
nahmen. Da  wir  unsere  Kenntnis  über  die 
Gestalt  der  Blitzbahn  und  die  Vorgänge  in 
ihr  fast  ausschließlich  photographischen  Auf- 
nahmen verdanken,  so  sei  hier  zunächst 
einiges  über  die  Technik  der  letzteren  gesagt. 
Sie  lassen  sich  nur  bei  genügender  Dunkel- 
heit machen,  und  es  wird  dazu  die  vorher 
auf  Ujiendhch  eingestellte  Kamera  etwas 
nach  hinten  übergeneigt  und  auf  diejenige 
Gegend  des  Himmels  gerichtet,  wo  die  Blitze 
erscheinen.  Erst  dann  wird  das  Objektiv 
geöffnet  und  nun  so  lange  offen  gelassen, 
bis  in  seinem  Gesichtskreise  eine  Entladung 
aufgetreten  ist.  Natürlich  darf  man  nicht 
durch  eine  Fensterscheibe  hindurchphoto- 
graphieren,  da  sonst  die  Bilder  verzerrt 
werden.  Auch  darf  man,  wenn  brennende 
Straßenlaternen  oder  dgl.  im  Gesichtsfelde 
sind,  nicht  mit  geöffnetem  Objektiv  herum- 
hantieren, da  man  sonst  Lichtlinien  auf  der 
Platte  erhält,  welche  gewisse  Aehnhchkeit 
mit  Bhtzlinien  haben  und  auch  schon  oft 
dafür  gehalten  worden  sind. 


Bei  fest  aufgestellter  Kamera  erhält  man 
nur  eine  Darstellung  der  örtlichen  Ver- 
hältnisse der  Blitzbahn;  will  man  auch  den 
zeitlichen  Verlauf  der  elektrischen  Vor- 
gänge in  ihr  kenneu  lernen,  so  muß  man  der 
Kamera  während  der  Aufnahme  eine  Dreh- 
bewegung erteilen,  da  dann  die  in  der  Blitz- 
bahn zeitlich  aufeinander  folgenden  Vor- 
gänge sich  auf  der  photographischen  Platte 
räumlich  nebeneinander  abbilden.  Die  Dreh- 
bewegung muß  ganz  langsam,  möglichst 
gleichmäßig  und  stets  in  einem  Sinne,  also 
z.  B.  von  links  nach  rechts,  ausgeführt  wer- 
den. Ist  man  dabei  aus  dem  Gesichtskreis 
des  Gewitters  herausgekommen,  so  dreht 
man  die  Kamera  möglichst  schnell  in  ent- 
entgegengesetzter Richtung  wieder  zurück. 
Will  man  ferner  die  Zeitabstände  zwischen 
den  einzelneu  Vorgängen  in  der  Blitzbahn 
genauer  messen,  so  muß  man  das  Brett,  auf 
welchem  die  Kamera  steht,  durch  ein  Uhr- 
werk oder  einen  Motor  drehen  lassen. 

Noch  empfehlenswerter  ist  es,  zur  Auf- 
nahme von  Blitzerscheinungen  gleichzeitig 
zwei  Apparate  zu  verwenden,  von  denen 
der  eine  still  steht  und  der  andere,  wie  so- 
eben beschrieben  wurde,  durch  ein  Uhrwerk 
gedreht  wird.  Die  beiden  so  erhaltenen  Auf- 
nahmen ergänzen  sich  nämlich  in  vielfacher 
Hinsicht,  und  vor  allem  ist  es  auch  nur  so 
möglich,  deu  zeitlichen  Zusammenhang  sol- 
cher Blitze  zu  ermitteln,  welche  zwar  in 
ganz  verschiedenen  Bahnen  verlaufen  aber 
doch  nahezu  gleichzeitig  auftreten  und  daher 
auch  in  elektrischer  Beziehung  meistens  zu- 
sammengehören. 

2.  Die  örtliche  Ausbreitung  der  Blitz- 
bahn. Schon  die  ersten  photographischen 
Blitzaufnahmen  zeigten,  daß  die  Blitzbahn 
nicht,  wie  man  früher  vielfach  annahm, 
eine  aus  wenigen  geraden  und  scharf  umge 
bogenen  Teilen  bestehende  Zickzackhnie  dar- 
stellt, sondern  daß  sie,  wie  auch  die  inFigur  1 
wiedergegebene  Aufnahme  des  Verfassers 
zeigt,  vielmehr  dem  Verlauf  eines  Flusses 
auf  einer  Landkarte  ähnelt,  um  so  mehr 
als  sich  daran  gewöhnhch  auch  noch  zahl- 
reiche seitliche  Verästelungen  nach  Art 
der  Nebenflüsse  ansetzen.  iVllerdings  kommt 
es  vor,  daß  ein  solcher  Seitenzweig  des 
Blitzes  im  Bilde  quer  über  einen  oder  auch 
mehrere  andere  seiner  Art  hinweggeht;  in- 
dessen ist  dies  natürlich  so  zu  erklären, 
daß  diese  Verzweigungen  dann  —  vom  Be- 
obachter aus  gesehen  —  räumhch  hinter- 
einander liegen.  Es  ist  nämlich  von  allen 
diesen  Linien  keine  einzige  auf  eine  Ebene 
beschränkt,  und  man  sieht  daher  häufig,  daß 
dieselben  sich  an  einigen  Stellen  sogar  selbst 
zu  überqueren  scheinen,  was  offenbar  be- 
deutet, daß  die  Entladung  an  der  be- 
treffenden Stelle  eine  Art  Schraubenhnie  ce- 


36 


Blitz  (Physikalische  Erschemimg) 


bildet  hat,  deren  Achse  auf  den  Beobachter 
zu  oerichtet  war. 

Von  den  Seitenentladungen  eines  zur 
Erde  gehenden  Blitzes  pflegen  ferner  die 
meisten  sich  allmählich  in  der  Luft  zu  ver- 
lieren; gelegentlich  kommt  es  aber  auch 
vor,  daß  der  eine  oder  andere  von  ihnen  sich 
einer  benachbarten  Wolke  zuwendet,  und  es 


Wolke  in  die  Luft  hinein  darstellen.  Im  näch- 
sten Abschnitt  werden  wir  sehen,  daß  es  sich 
dann  sozusagen  um  einen  nicht  fertig  gewor- 
denen Blitz  handelt. 

3.  Die  Entstehungsweise  der  Blitzbahn 
und  die  weiteren  Vorgänge  in  ihr.  Durch 
Abbildung  künstlicher  elektrischer  Funken 
auf  schnell  bewegten  photographischen  Plat- 


Fig.  L 


handelt  sich  dann  also  um  einen  Blitz  mit 
zwei  Einschlagstellen,  von  denen  die  eine 
auf  der  Erde  und  die  andere  in  einer  benach- 
barten Wolke  liegt.  In  anderen  Fällen  kann 
man  wieder  beobachten,  daß  bei  einem  Erd- 
blitz nicht  bloß  die  Hauptentladung,  sondern 
aucli  einer  ihrer  Seitenzweige  bis  zur  Erde 
hinabreicht,  und  es  kann  demnach  auch  ein 
und  derselbe  Blitzschlag  an  mehreren  Stellen 
der  Erdoberfläche  einschlagen.  Andererseits 
existieren  aber  auch,  wie  z.  B.  die  mittlere 
Entladung  der  Figur  1  zeigt.  Blitze,  welche 
gar  nicht  bis  zur  Erde  hinabreichen  und  also 
nur  eine  mächtige  Büschelentladung  von  der 


ten  hat  B.  Walter  zuerst  1898  den  Nach- 
weis geliefert,  daß  ein  solcher  Funke  in  der 
Regel  nicht  mit  einem  Schlage  entsteht, 
sondern  daß  ihm  sein  Weg  zuvor  durch 
mehrere  stoßweise  aufeinander  folgende  und 
von  Stoß  zu  Stoß  immer  weiter  von  den  Polen 
aus  vordringende  büschelartige  ,, Vorent- 
ladungen" gebahnt  wird.  Eine  besonders  cha- 
rakteristische Fuukenaufnahme  dieser  Art  ist 
in  Figur  2  wiedergegeben.  Dabei  hat  man  sich 
oben  den  positiven  und  unten  den  negativen 
Pol  vorzustellen  und  ferner  den  Verlauf  der 
Zeit  von  links  nach  rechts  zu  denken.  Man 
sieht     dann,     daß     hier    dem    eigentlichen 


Blitz  (Physikalische  Erscheinung) 


37 


Funken  oben  und  unten  fünf  getrennte 
Büschelentladungen  voraufgegangen  sind, 
daß  ferner  von  diesen  die  zeitlich  später 
auftretende  stets  die  längere  war  und  daß 
auch  eine  jede  davon  stets,  soweit  sie  es 
vermochte,  den  ihr  von  ihren  Vorgängerinnen 
schon  gebahnten  Teil  des  Weges  benutzte. 
Von  den  Büscheln  sind  ferner  die  positiven 
viel  länger  als  die  negativen  und  auch  viel 
stärker  verästelt,  so  daß  demnach  den 
ersteren  das  Hauptverdienst  an  der  Vor- 
bereitung der  Funkenbahn  zukommt. 

In  ähnlicher  Weise  entsteht  nun  anch 
der  Blitz  selbst,  wie  von  B.  Walter  zuerst 
1902  durch  mehrere,  mit  bewegter  Kamera 
gemachte  Blitzaufnahmen  bewiesen  wurde, 
von  denen  auch  die  Figur  1  eine  darstellt. 
Zunächst  sieht  man  nämlich  in  dieser  Abbil- 
dung, daß  der  Hauptblitz  derselben  in  seinen 
oberen  Teilen  links  von  einem  leuchtenden 

Bande  beglei- 
tet ist,  das 
dieser  seiner 
Laoe  wegen 
zeitlich  vor  der 

eigenthcheu 
Entladung  die- 
ses Blitzes  auf- 
getreten sein 
muß  und  daher 
nichts  anderes 
darstellt  als  die 
Summe  der  ein- 
zelnen sich  hier 
unmittelbar  an- 
einander legen- 
den Stiele  der 
die  Blitzbahn 
vorbereitenden 

Büschelent- 
ladungen. Da 
ferner  das  leuch- 
tende Band  von 
oben  nach  un- 
ten zu  immer 
schmäler  wird, 
so  müssen  also 
die  obersten 
Teile  der  Blitz- 
bahn zuerst  ent- 
standen und 
mithin  die  ganze 
Entladung  von 
der  Wolke  aus 
eingeleitet  sein. 

Allerdings 
scheint  es  zu- 
nächst, als  ob 
die  seitlichen 
Verästelungen  dieses  Blitzes,  da  sie  sämtlich 
bis  an  die  Hauptentladung  heranreichen, 
erst  gleichzeitig  mit  ihr  entstanden  sind; 
bei   genauerem    Hinsehen    sieht   man   aber. 


Fi-.  2. 


daß  die  stärksten  dieser  Aeste  von  zarten, 
parallel  laufenden  Linien  begleitet  sind,  die 
wieder  sämthch  links  von  diesen  Aesten 
hegen  und  daher  zeithch  vor  ihnen  auf- 
getreten sind,  so  daß  sie  also  die  Seitenäste 
der  betreffenden  Vorentladungen  des  BHtzes 
darstellen. 

Zwischen  der  Funkenentladung  der  Figur  2 
und  dem  Blitze  der  Figur  1  findet  also  immer- 
hin insofern  ein  Unterschied  statt  als  bei 
letzterem  die  Seitenäste  der  Vorentladungen 
in  dem  Augenblick,  wo  die  eigentliche  Ent- 
ladung erfolgt,  sogar  stärker  sichtbar  werden 
als  in  dem  ihres  Entstehens,  während  beim 
Funken  gerade  das  Umgekehrte  der  Fall 
ist.  So  ist  es  auch  zu  erklären,  daß  man 
diese  dem  Blitzschlag  voraufgehenden  Vor- 
entladungen nur  sehr  schwer  mit  bloßem 
Auge  beobachten  kann,  um  so  mehr  als  sie 
ihm  zumeist  in  weniger  als  Yioo  Sekunde 
voraufgehen.  Bei  dem  Blitz  der  Figur  1  z.  B. 
sind  von  den  nach  links  zeigenden  Vorent- 
ladungen die  drei  obersten  —  von  oben 
nach  unten  gerechnet  —  0,0089,  0,0080  und 
0,0057  Sekunden  vor  der  Hauptentladung 
aufgetreten. 

Es  sei  noch  erwähnt,  daß  auch  der  links 
neben  dem  Haupt  blitz  der  Figur  1  liegende 
schwächere  Blitz,  der  ja  eine  frei  in  der  Luft 
endigende  selbständige  Büschelentladung  dar- 
stellt, auf  seiner  linken  Seite  von  einer 
schwächeren  parallelen  Linie  begleitet  ist,  die 
ebenfalls  eine  Vorentladung  desselben  dar- 
stellt. 

Wenn  nun  die  Blitzbahn  in  der  beschrie- 
benen Weise  fertig  geworden  ist,  so  entladet 
sich  die  betreffende  Wolke  entweder,  wie  bei 
dem  Hauptblitz  der  Figur  1  in  einem  einzigen 
Schlage,  oder  es  erfolgt  im  Anschluß  an 
diese  ,, Anfangsentladung"  auch  noch  eine 
mehr  oder  weniger  andauernde  „Nachent- 
ladung". Die  letztere  kann  dann  wieder 
sehr  verschiedene  Formen  annehmen.  Häufig 
nämlich  besteht  sie  nur  aus  einem  fast 
gleichmäßigen  Fließen  der  Elektrizität  in  der 
durch  die  Anfangsentladung  gebildeten  Bahn- 
hnie.  Ein  solches  zeigt  sich  z.  B.  bei  dem 
ganz  links  in  Figur  1  noch  sichtbaren  Blitze. 
Dieses  Fließen  hält  dann  manchmal  bis  zu  14 
Sekunde  lang  an.  Häufig  treten  hierbei 
aber  auch  mehrere,  mckweise  einsetzende 
,,Partialentladungen"  auf,  die  dann  ebenfalls 
sämtlich  den  von  der  Anfangsentladung  ge- 
bahnten Weg  einschlagen.  Ein  solcher 
Blitz  wird  z.  B.  durch  die  in  Figur  3  wieder- 
gegebene Aufnahme  des  Verfassers  dargestellt. 
In  anderen  Fällen  wieder  kommt  ein  Gemisch 
beider  Entladuntisarten  zustande.  Der 
Zeitabstand  zwischen  den  5  Entladungen 
des  Blitzes  der  Figur  3  beträgt  von  vorne 
nach  hinten  0,0360,  0,0364,^0,0283  und 
0,1440  Sekunden,  so  daß  also  das  ganze 
Phänomen  rund  ^j^  Sekunde  gedauert  hat. 


38 


Blitz  (Physikalische  Erscheinung] 


Da  hier  ferner  die  Zeitabstäiide  zwischen  den  |  kommt,  und  daß  ferner  die  eigentliche  Ent- 
ersten  drei  Teilentladungen  dieses  Blitzes  |  ladung  nach  den  einzelnen  Einschlagstellen 
nahezu  gleich  sind,  so  könnte  man  vielleicht  hin  auch  niemals  genau  gleichzeitig,  sondern 
meinen,  daß  es  sich  um  einen  regelmäßigen  j  vielmehr  stets  in  verschiedenen,    aber  frei- 


Fig.  3. 


Schwingungsvorgang    der    Elektrizität    mit  | 
abwechselnd     umgekehrter     Polarität     von  | 
Wolke  und  Erde  handelt.     Indessen  spricht : 
dagegen  schon  der  scharf  abgesetzte  Charak- ' 
ter  dieser  Entladungen,  so  daß  man  es  hier 
doch  wohl  nur  mit  einer  einseitig  gerichteten 
elektrischen   Strömung    zu    tun   hat.     Auch 
theoretische  Gründe  sprechen  hierfür. 

Schließlich  sei  noch  erwähnt,  daß  bei 
denjenigen  Blitzen,  welche  mehrere  Einschlag- 
stellen zeigen,  die  entsprechende  Veräste- 
lung der  Bahnlinie  gewöhnlich  schon  bei 
den     Vorentladungen     derselben     zustande- 


lich  in  sehr  kurzer  Zeit  aufeinander  folgenden 
Partialentladungeu  erfolgt. 

A4.  Kugelblitze.  Bei  den  Kugelblitzen 
handelt  es  sich  um  kugelartige  Lichtgebilde 
von  Ei-  bis  Kopfgröße,  die  oft  viele  Sekunden 
lang  sichtbar  sind,  meistens  langsam  dahin 
schweben  und  auch  keinen  nennenswerten 
Schaden  anrichten.  Nach  Plante  soll  es 
sich  dabei  um  verdünnte  Gase  handeln,  die 
nach  Art  eines  elektrischen  Lichtbogens 
zwischen  einer  von  der  Gewitterwolke  aus- 
gehenden elektrisch  leitenden  Luftsäule  und 
der  Erde  als  Elektroden  entstehen.      Nach 


Blitz  (Physikalische  Erscheinung  —  Blitzgefalu^  und  Blitzstatistik) 


39 


Ansicht  des  Referenten  jedoch  haben  wir  es 
hier  mit  Wasserblasen  zu  tun,  die  sich  aus 
Wasserdämpfen  oder  aufspritzendem  Wasser 
bilden,  während  gleichzeitig  das  umgebende 
Erdreich  durch  Influenz  von  seiten  der 
darüber  stehenden  Gewitterwolke  äußerst 
stark  elektrisch  geladen  ist.  Die  Blasen 
besitzen  dann  eine  elektrische  Ladung  glei- 
chen Vorzeichens  wie  die  Umgebung,  werden 
deshalb  von  ihr  abgestoßen  und  bewegen 
sich  daher  wie  eine  elektrisch  geladene  Seifen- 
blase in  gleichnamigem  Felde. 

Zu  diesen  Ausführungen  ist  auch  der 
Artikel  „Atmosphärische  Elektrizität" 
Abschnitt  i8  zu  vergleichen. 

Literatur.  H.  Kayser,  Ber.  d.  Königl.  Akad. 
Berlin  ISS4.  —  L.  Weber,  Ebenda  1889.  — 
B.  Walter,  Wiedemanns  Annalen,  Bd.  66, 
S.  636,  1898.  —  Derselbe,  Annalen  der  Phys., 
Bd.  10,  S.  393,  1908.  —  Derselbe,  Jahrbuch 
Hamb.  Wiss.  Anst.,  Bd.  20,  1903  und  Bd.  27, 
1909.  —  Derselbe,  Meteorolog.  Zeitschr.,  Bd.  26, 
S.  217,  1909.  —  G.  Plante,  Die  elektrischen 
Erscheinu7igen  der  Atmosphäre.  Deutsch  von 
G.   Wall  entin.     Halle  1889. 

B.   Walter. 


B.  Blitzgefahr  und  Blitzstatistik. 

Von  1  MiUion  Menschen  werden  jährlich 
durch  den  Bhtz  setötet  in 


Eng- 
land 

Belgien 

- -'■— H 

etwal 

2,1 

3 

3,1     4,4 

10,6 

(Nachmittags)  als  an  der  Meeresküste  (9  Uhr 
abends  bis  3  Uhr  nachts). 

Die  Bhtzgefahr  im  Freien  ist  erhebhch 
größer  als  an  jedem  anderen  Platz. 

Die  Zahl  der  Bhtzschadenmeldungen  bei 
den  Versicherungsgesellschaften  befindet  sich 
jährlich  im  Wachsen.  Eine  Zunahme  der 
Bhtzgefahr  läßt  sich  hieraus  aber  nicht 
folgern. 

Verschiedene  Baumarten  sollen  den  Blitz 
verschieden  stark  anziehen.  Der  germanische 
Volksglaube  weihte  die  Eiche  dem  ,, Donar", 
und  noch  heute  rät  der  Volksmund  bei  Ge- 
witter: Von  den  Eichen  mußt  du  weichen, 
aber  Buchen  sollst  du  suchen.  Die  Zählung 
der  geschädigten  Bäume  ergab: 


Die  Blitzgefahr  wächst  nach  dieser  Tabelle 
um  so  mehr,  je  weiter  wir  uns  von  der  Meeres- 
küste entfernen,  der  Häufigkeit  der  sommer- 
lichen Gewitter  entsprechend.  Nehmen  wir 
an,  daß  jeder  Bhtzschlag  1  Menschen  getötet 
hätte,  so  würden  wir,  wenn  wir  die  Volkszahl 
nun  wachsen  ließen,  während  die  Zahl  der 
Blitzschläge  auf  die  gleiche  Bodenfläche 
konstant  bliebe,  eine  Abnahme  der  Zahl  der 
Blitzschläge  pro  Million  Einwohner  erhalten. 
Dieser  Einfluß  der  Bevölkerungsdichte  ist 
in  den  Statistiken  nicht  berücksichtigt,  und 
macht  sich  vielleicht  auch  in  der  obigen 
Tabelle  bemerkbar. 

Gewitter  an  der  Küste  sind  meist  Rand- 
wirbel der  Tiefdruckgebiete  und  treten  zu 
allen  Jahreszeiten  auf;  während  die  Gewitter 
Inland  auf  der  Erhitzung  der  Luft  am 
Boden  beruhen,  und  sich  wesenthch  auf  die 
3  warmen  Monate  Juni,  Jnli,  August,  be- 
schränken. 

Dem  jahreszeithchen  Unterschiede  ent- 
sprechend bevorzugen  die  Bhtzschläge  im 
Linern  der  Kontinente  andere  Tagesstunden 


Pappel 
Eiche  . 
Weide 
Birne  . 
Nadel  , 
Buche 


Niederlande 
1882  bis  1906 


öteiermark- 
Kärnten 
1902  bis  1903 


266 

109 

85 

36 

33 

6 


18 
41 

2 

1^ 
60 

2 


In  dieser  Tabelle  fehlt  leider  die  Gesamt- 
zahl der  Bäume.  Auch  sind  wieder  die  Zahlen 
dadurch  entstellt,  daß  Pappel  und  Weide 
z.  B.  in  den  Niederlanden,  Nadelhölzer 
in  Steiermark  und  Kärnten  häufiger  sind; 
doch  läßt  sich  ein  gewisser  Gang  in  den 
Zahlen  nicht  verkennen.  Die  Annahme  eines 
Einflusses  des  Bodens,  auf  dem  der  Baum 
steht,  ist  widerlegt  worden.  Wahrscheinhch 
ist  ledighch  die  Wirkung  des  Bhtzes  auf 
die  verschiedenen  Holzarten  je  nach  dem 
Bau  des  Stammes  und  der  Rinde  verschieden. 
In  Hann.  Münden  legte  man  Zinkstreifen 
um  Buchen  (die  nach  der  Statistik  vom  Bhtz 
nicht  getroffen  werden)  und  fand  diese 
häufig  vom  Bhtz  zerschmolzen,  ohne  daß 
der  Baum  selbst  eine  Spur  aufwies. 

Die  Blitzgefahr  für  den  Menschen  scheint 
in  den  Tropen  deshalb  geringer,  weil  die 
meisten  Pflanzungskulturen  dort  Waldkul- 
turen sind  (Kokos,  Kakao,  Gummi),  die  den 
darunter  befindlichen  Arbeiter  wie  ein  Haus 
schützen.  Nach  den  bisherigen  Vorstellungen 
soU  in  den  Tropen  die  Zahl  der  Blitzschläge 
trotz  der  größeren  Heftigkeit  und  Zahl  der 
Gewitter  geringer  sein  als  bei  uns,  doch 
kommt  nach  einer  Untersuchung  des  Ver- 
fassers in  einer  Kokospflanzung  in  Samoa 
durchschnittlich  auf  je  500  Palmen  pro  Jahr 
1  Bhtzschlag,  der  2  bis  3  Palmen  zugleich 
köpft,  während  nach  Hellmann  in  Deutsch- 
land auf  50  ha  Waldland  erst  1  Baum 
jährhch  vom  Blitz  getroffen  wird.  Wahr- 
scheinhch beruhen  die  bisher  angenommenen 
Unterschiede  auf  den  Mängeln  des  sta- 
tistischen Materials  in  den  Tropen. 


40  Blitz  (Blitzgefalir  imd  Blitzstatistik  —  Blitzableiter  Tuid  BlitzsehutzvoiTiclitimgen) 


Literatur.  Hann,  Lehrbnch  d.  ßfeleoi-ol.  S.  4Slfl. 
—  Derselbe,  Kliynatologie  (Einige  Stellen).  — 
Me tcorolo (fische  Zeitschr ift.  Viele  Hin- 
weise und  Referate  auch  über  ansländische  Ar- 
beiten. —  Hellmann,  Beiträge  z.  Etat.  d.  Blitz- 
gefahr. Zeitschr.  d.  Kgl.  Prevß.  Statist.  Bnreavs, 
Berlin  1886.  —  R.  Hartig,  Forsil.  nat.  wiss. 
Zeitschr.  1897,  S.  97 fl.  —  Jahrbücher  d. 
K.  K.  Centr. -Anstalt.  Zahlreiche  Beiträge 
besonders  von  Pt'oJtaska  über  Steiermark  und 
Kärnten.  —  Report  of  the  Chief  Weather 
Bureau,  Washington.  Mehrere  Berichte.  ■ — 
O.  Steffens,  Ueber  die  Blitzgefahr  in  Deutsch- 
land. Dissertation  1901.  —  Van  der  Linden, 
La  fondre  et  les  arhres.  Bruxelles  1907.  Än- 
nales  meteorol.  d.  l'ohs.  d.  Belgique.  —  Feye, 
Blitzschläge  i.  d.  Waldbezirk  Lippe-Detmold.  — 
Das  Wetter,  Wochenschrift,  herausgegeben 
V.  R.  Aßmann.  Viele  Einzelbeobachtungen. 
S.  auch  Heft  7,  1910.  —  E.Stahl,  Die  Blitz- 
gefährdutig  der  verschiedenen  Baumarten, 
Jena  1912. 

K.   Wegener. 


C, Blitzableiter  und  Blitzschutz- 
vorrichtungen. 

1.  Historisches.  Der  Gedanke,  daß  der 
Blitz  eine  Erscheinung  gleicher  Natur  sei  wie 
der  Funke  der  Leidener  Flasche,  wurde  un- 
mittelbar nach  deren  Erfindung  ausge- 
sprochen, und  zwar  zuerst  vonWinkler  (1746; 
vgl.  Kosenb erger  Gesch.  d.  Phys.).  Vor- 
schläge zum  Blitzschutz,  die  sich  auf  jene  Er- 
kenntnis stützten,  machte  Franklin  (1750). 
Die  gelegentliche  frühere  Errichtung  metallbe- 
schlagener Schutzmasten  bei  Aegyptern  und 
Juden  (vgl.  Munk  Wied.  Ann.  "d.  Phys.  I, 
320)  entbehrte  der  wissenschafthchen  Grund- 
lage. Auf  Franklins  Vorschläge  folgten 
Versuche  mit  atmosphärischer  Elektri- 
zität durch  d'Alibard  (1752),  der  vor- 
nehnüich  mit  hohen  isolierten  Stangen, 
und  durch  Franklin,  der  mit  Drachen  arbei- 
tete. Die  von  Franklin  veröffentlichte 
Theorie  (1753)  führte  zu  schneller  Verbreitung 
des  Blitzableiters,  von  1769  an  auch  in 
Deutschland. 

2.  Aufgabe  und  Theorie.  Die  Aufgabe 
des  Blitzableiters  kann  als  eine  doppelte 
aufgefaßt  werden : 

a)  Verhütung  des  Blitzschlages  durch 
Ausgleich  der  bestehenden  elektrischen  Span- 
nung in  ■  Form  der  (stillen)  Büschelent- 
ladung; 

b)  Unschädliche  Ableitung  der  trotzdem 
in  Form  des  BMtzes  übergehenden  Elektrizi- 
tät zur  Erde. 

Daß  die  Wirkung  a,  die  bereits  Franklin 
dem  Blitzableiter  zuschrieb,  eine  wesent- 
liche Rolle  spielen  könnte,  nimmt  man  heute 
nicht  mehr  an  (vgl.  z.  B.  Keesen  El.  techn. 
Ztschr.  1907  S.  461).  Die  Verfolgung  des 
Zweckes  b  gestaltet  sich  verschieden,  je 
nachdem  man  den  Blitzschlag  von  dem  zu 


schützenden  Gegenstand  abwenden  oder  nur 
seine  schädigenden  Folgen  verhüten  will. 
Ersteres  ist  der  Fall  bei  Gebäuden,  letzteres 
vorzugsweise  bei  elektrischen  Freileitungen. 
Der  Blitz,  wie  überhaupt  die  elektrische 
Entladung  in  Form  eines  Funkens  findet 
zwischen  solchen  Stellen  eines  schlechten 
Leiters  statt,  an  denen  der  elektrische  Zustand 
(vgl.  die  Artikel  ,, Potential"  und  „Elek- 
trisches Feld")  hinlänghch  große  Unter- 
schiede zeigt.  Eine  gute  Anschauung  von 
diesen  Verhältnissen  geben  die  Aequipotential- 
oder  Niveauflächen,  deren  jede  aUe  Punkte 
gleichen  elektrischen  Zustandes  verbindet. 
Unter  ihnen  hat  den  Zustand  null  Volt  die 
leitende  Erdoberfläche  selbst  nebst  den  auf 
ihr  befindlichen  Gegenständen,  sofern  diese 
als  leitend  angesehen  werden  können.  Dies 
ist  bei  den  meisten  Körpern  statthaft,  wenn 


Fig.  1. 

sich  nicht  schnelle  elektrische  Veränderungen 
in  der  Atmosphäre  abspielen.  Befindet  sich 
in  größerer  Höhe  über  dem  Erdboden  eine 
ausgedehnte,  angenähert  wagerechte  Schicht 
(Gewitterwolke)  von  ebenfalls  gleichem  aber 
hohem  Potential,  so  können  wir  zwischen  sie 
und  die  Erdoberfläche  andere  Aequipoten- 
tialflächen  legen,  etwa  so,  daß  sich  von  einer 
zur  nächsten  das  Potential  um  einen  be- 
stimmten Betrag,  z.  B.  um  je  2000  Volt 
ändert.  Beträgt  hierbei  die  durchschnittliche 
Entfernung  zweier  Flächen  1  m,  so  ergibt 
sich  eine  Zusammendrängung,  also  ein  höheres 
Potentialgefälle  als  2000  ^'olt  i)ro  Meter 
oberhalb  aller  Erhebungen  der  Erdoberfläche 
(s.  Fig.  1).  Dort  ist  die  AVahrscheinlichkeit 
einer  Durchbrechung  der  Luft  durch  einen 
Funken  am  größten.  Zu  bemerken  ist  jedoch, 
daß  die  Voraussetzung  jener  w^it  ausgedehn- 
ten Ebene  gleichen  Potentials  häufig  unzu- 
treffend sein  wird.  Unregelmäßigkeiten  kom- 
men vor  a)  räumlich;  z.  B.  zeigen  bei  einem 
Gewitter  die  Niveauflächen  oft  mulden- 
förmige Einbuchtungen  nach  unten.  Dadurch 
kann  auch  über  geringeren  Bodenerhebungen 
das  Potentialcefälle  stärker  werden  als  über 


Blitz  (Blitzableiter  und  Blitzschutzvorrichtungen) 


41 


beiiaclibarten  größeren;  b)  zeitlich  treten 
Abweiehnngen  auf  bei  schnellen  Schwan- 
kungen des  elektrischen  Zustandes  in  der 
Atmosphäre,  z.  B.  wenn  ein  Blitz  zwischen 
zwei  Wolken  überging.  Die  stärkste  Zu- 
sammendrängung  der  Niveaui'lächen  findet 
dann  über  den  höchsten  Gegenständen  nur 
statt,  falls  diese  so  gute  oder  bessere  Leiter 
sind  als  die  Umgebung ;  cj  schließlich  kommt 
es  auch  darauf  an,  auf  welche  Entfernung 
sich  ein  starkes  Potentialgefälle  empor- 
streckt. Diese  Entfernung  ist  bedeutend 
über  größeren  ]\Ietallmassen,  z.  B.  Metall- 
dächern, und  deshalb  kann  hier  die  Wahr- 
scheinlichkeit eines  Einschlags  größer  werden 
als  auf  benachbarten  höheren  Hervorragungen 
von  geringerer  Ausdehnung  (vgl.  Weber 
„Literatur"  5  S.  3). 

Obwohl  eine  Berechnung  dieser  Ver- 
hältnisse nicht  möglich  ist,  lassen  sich  doch 
erfahrungsmäßige  ,, Schutzräume"  an- 
geben, die  durch  die  überragenden  Teile 
mit  einer  für  die  Praxis  genügenden  Wahr- 
scheinlichkeit als  gesichert  gelten  können. 

Als  einfachen  Sclnitzranm  bezeichnet  man 
einen  Kegel,  dessen  Spitze  mit  dem  betrachteten 
Pimkte  des  Blitzableiters  zusammenfällt,  und 
dessen  Grundkreis  einen  Radius  gleich  der 
Höhe  des  Kegels  hat  (vgl.  Linie  I  in  Fig.  1). 
Ist  der  Radius  doppelt  so  groß,  so  heißt  der 
Schntzraum  zweifach  nsw.  (vgl.  II).  Als  Regel 
pflegt  man  aufzustellen,  daß  die  höchsten  Ecken 
im  einfachen,  die  Kanten  im  zweifachen,  die 
Flächen  im  dreifachen  Schntzraum  liegen  sollen. 
Will  man  darauf  Rücksicht  nehmen,  daß  die 
einer  Blitzableiterspitze  näher  liegenden  Teile 
erfahrnngsmäßig  stärker  geschützt  sind,  als  es 
einem  kegelförmigen  Räume  entsprechen  würde, 
so  legt  man  einen  parabolischen  Schntzraum 
zugrunde.  Man  bestimmt  ihn  z.  B.  nach  der 
Gleichung  y^  =  8x  (kleiner  par.  Seh.),  wobei  y 
die  seitliche  Entfenuing,  x  die  Tiefe  unter  einem 
beliebigen  Punkte  der  Auffangvorrichtung  be- 
deutet. 

3.  Gebäudeblitzableiter.  3A.  Gewöhn- 
liche Form  (vgl.  hierzu  ,, Literatur"  6 
„Leitsätze").  Der  Blitzableiter  besteht  aus 
a)  den  Auffangvorrichtungen,  b)  den  Ge- 
bäudeleitungen, c)  den  Erdleitungen. 

a)  Die  A  u  f  f  a  n  g  v  0  r  r  i  c  h  t  u  n  g  e  n  sind  teils 
besondere  an  den  höchsten  Stellen,  vornehm- 
lich den  Ecken,  angebrachte  Metallstangen, 
die  besonderer  Spitzen  (etwa  ans  Platin)  nicht 
bedürfen  (vgl.  die  Bemerkung  zu  2  x\ufgabe 
a);  teils  werden  die  hervorragenden  Metallteile 
des  Gebäudes  (Firstverkleidungen  u.  dgl.) 
benutzt.  Daß  solche  Teile  hierfür,  sowie  für 
die  Ableitungen  ausreichend  sein  können, 
hat  im  Literesse  der  Verbilligung  und  weiteren 
Verbreitung  des  BUtzableiters  besonders  Bau- 
rat Findeisen  betont  („Literatur"  5)  betont. 

b)  Die  Gebäudeleitungen  bestehen 
am  besten  aus  Eisen,  dessen  Querschnitt 
bei  unverzweigten  Leitungen  nicht  weniger 
als   1    qcm,   bei   verzweigten   nicht   weniger 


als  0,5  qcm  beträgt.  Kupfer  muß  wegen 
seiner  geringeren  Festigkeit  und  leichteren 
Schmelzbarkeit  die  Hälfte  dieses  Quer- 
schnitts haben,  obwohl  es  mehr  als  doppelt 
so  gut  leitet.  Die  Leitungen  führen  von  den 
Auffangevorrichtungen  auf  den  zulässig  kür- 
zesten Wegen  und  unter  tunlichster  Ver- 
meidung schärferer  Krümmungen  zur  Erde. 
Sie  sollen  hierbei  das  Gebäude,  namentlich 
das  Dach,  allseitig  umspannen.  Den  letzteren 
Gedanken  hat  besonders  Melsens  durch- 
geführt (,, Literatur"  3),  der  zahlreiche  Ablei- 
tungen und  zahlreiche  kurze  Auffangstangen 
anwendet.  Sein  System  kann  als  Uebergang 
vom  Franklinsciien  Blitzableiter  zu  dem 
Faradayschen  Käfig  (Abschnitt  3B)  ange- 
sehen werden. 

Die  Vermeidung  von  scharfen  Krümmun- 
gen ist  nötig  wegen  der  Selbstinduktion. 
Daß  der  Blitz  einen  elektrischen  Schwingungs- 
vorgang darstelle,  wird  nicht  allseitig  zuge- 
geben. Sicher  aber  handelt  es  sich  um  einen 
Strom,  der  in  sehr  kurzer  Zeit  seine  Stärke 
ändert,  etwa  von  0  auf  50  000  Ampere 
wächst  und  wieder  auf  Null  sinkt.  Deshalb 
muß  sich,  wie  bei  Schwingungen,  eine 
starke  Impedanz  zeigen,  sobald  die  Leitung 
Krümmungen  oder  gar  Windungen  zeigt. 
Die  Entladung  springt  dann  leicht  in  Form 
eines  Funkens  auf  benachbarte  Leiter  und 
bleibt  nur  zum  Teil  in  der  Leitung.  Für 
Gleichstrom  oder  langsamen  Wechselstrom  ist 
umgekehrt  der  Widerstand  einer  Luftstrecke 
von  beispielsweise  1  cm  Länge  fast  unendlich 
mal  so  groß  wie  der  eines  Drahtseils.  Alle 
größeren  Metallteile,  besonders  das  Gas-  und 
Wasserleitungsnetz,  sind  demnach  mit  dem 
Blitzableiter  leitend  zu  verbinden,  da  sonst 
Seitenentladungen  nach  diesen  Körpern  ein- 
treten. 

c)  Die  Erdleitungen  werden  vorzugs- 
weise an  ,,Entladungsstellen"  angelegt.  Da- 
runter versteht  man  die  Stellen,  die  dem 
Bhtz  einen  gut  leitenden  Weg  zum  Grund- 
wasser bieten  und  deshalb  von  ihm  bevorzugt 
werden.  Es  sind  dies  die  Gas-  und  Wasser- 
leitungen, ferner  Brunnen,  fließende  Ge- 
wässer, aber  auch  Sammelstellen  für  Abfall- 
wasser aller  Art.  An  solchen  Orten,  falls 
sie  in  der  Nähe  (z.  B.  innerhalb  10  m)  er- 
reichbar sind,  läßt  man  die  Leitungen  in 
vielfachen  Verzweigungen  endigen.  Oft  werden 
besondere  Erdplatten  (etwa  1  qm)  ange- 
schlossen, oder  man  läßt  die  Leitungen  in 
einer  Koksschüttung  (1  cbm)  endigen. 

3B.  Besonders  gefährdete  Gebäude 
müssen  erheblich  sorgfältiger  geschützt  wer- 
den. In  Preußen  bestehen  hierfür  besondere 
Vorschriften  („Literatur"  7  und  8),  in  denen 
unterschieden  werden  a)  Anlagen  zur  Her- 
stellung von  nitroglyzerinhaltigen  Spreng- 
stoffen und  b)  Pulverfabriken  und  weniger 
gefährdete    Gebäude   in    Sprengstoffabriken, 


42 


Blitz  (Blitzableiter  und  BlitzseliutzvoiTichtungen) 


Im  Falle  a  sind  die  Gebäude  von  einem  Schutz- 
wall umgeben.  Auf  ihm  stehen  eiserne 
Stangen,  die  2  m  oberhalb  der  höchsten 
Gebäudeteile  durch  ein  wagerechtes  Netz  aus 
Drahtseilen  verbunden  und  zur  Erde  abgeleitet 
sind.  Unter  diesem  Netz  liegt  ein  zweites  auf 
dem  Dach  oder  dicht  darüber;  es  erhält 
eine  besondere  Erdleitung.  Das  erste 
Netz  soll  eine  etwaige  Blitzentladung  zur 
Erde  leiten,  das  zweite  Seitenentladungen 
und  induktive  Wirkungen  abfangen.  Ein 
solcher  Netzblitzableiter  übertrifft  den  ge- 
wöhnlichen an  Wirksamkeit,  gewährt  ahei 
keinen  absoluten  Schutz.  Der  Schutz 
eines  Innenraums  durch  eine  Metallhülle 
(Faraday)  besteht  gegenüber  elektrostati- 
schen, aber  nur  bedingt  gegenüber  elektro- 
dynamischen Vorgängen.  Im  besonderen 
kann  wegen  des  Leitungswiderstandes  der 
Anordnung  der  Ausgleich  sehr  großer  Span- 
nungen nicht  momentan  erfolgen.  Unfälle, 
die  vorgekommen  sind,  führt  Kinkel  (,, Lite- 
ratur" 9)  darauf  zurück,  daß  eine  Erdung 
der  Metallkörper  im  Gebäude  (Bottiche  aus 
Blei  usw.)  nicht  vorgeschrieben  ist. 

Für  die  unter  b  genannten  Gebäude  sind 
Bhtzableiter  vorgeschrieben,  die  den  ge- 
wöhnlichen Gebäudeblitzableitern  ähnhch 
sind,  aber  mehr  Auffangvorrichtungen  und 
Ableitungen  besitzen. 

3C.  Prüfung  von  Blitzableitern.  Sie 
erfolgt  vorwiegend  durch  genaue  Besichtigung 
aller  Teile  und  Untersuchung  ihres  mecha- 
nischen Zusammenhangs.  Ergänzend  tritt 
hinzu  eine  Messung  des  Leitungswiderstandes, 
speziell  für  die  Erdleitung. 

Man  benutzt  hierzu  besondere  Apparate, 
meistens  transportable  Ausführungsformen  der 
Wheatstoneschen  Brücke.  Da  es  sich  bei  der 
Erdleitung  um  einen  Elektrolyten  handelt, 
werden  diese  Apparate  mit  Wechselstrom  ge- 
speist, z.  B.  mittels  eines  kleinen  Induktions- 
apparates; als  Stromanzeiger  dient  ein  Telephon. 
Da  die  Messung  nur  erfolgen  kann,  indem  man 
den  Strom  in  das  Erdreich  hinein  und  wieder 
heraus  leitet,  sind  mindestens  zwei  Erdleitungen 
nötig.  Besitzt  der  Blitzableiter  nur  eine  solche, 
so  benutzt  man  eine  sogenannte  Hilfserde, 
z.  B.  ein  in  einen  benachbarten  Brunnen  ver- 
legtes Stahlband.  Näheres  in  technischen 
Werken. 

Die  Widerstandsmessung  allein  besagt  nicht 
viel;  denn  a)  ein  zu  hoher  Widerstand  kann  auf 
eine  winzige  Unterbrechungsstelle  zurückzuführen 
sein,  die  der  Blitz  leicht  überspringen  würde. 
Immerhin  beseitigt  man  auch  solche  Fehler; 
b)  es  kann  auch  bei  relativ  geringem  Wider- 
stände die  Leitung  stark  beschädigt,  z.  B.  fast 
ganz  durchrostet  sein,  so  daß  selbst  eine  schwache 
Entladung  den  verbliebenen  Rest  unter  Feuer- 
erscheinnng  zerstören   würde. 

4.  Schutz  elektrischer  Leitungen.  Die 
langen  oberirdischen  Leitungen  sind  Störun- 
gen durch  atmosphärische  Elektrizität  in 
hohem  Grade  ausgesetzt.     An  einen  Ersatz 


durch  unterirdische  Leitungen  kann  man  nicht 
in  allen  Fällen  denken,  da  die  Kosten  hierfür 
zu  hoch  und  bei  Fernsprechkabeln  auch  die 
Reichweite  geringer  sein  würden  (vgl.  den 
Artikel  „K  abel  und  Kabelerschei- 
n  u  n  g  e  n").  Wird  eine  Freileitung  von 
einem  direkten  Blitzschlag  getroffen,  so  ist 
ein  Schutz  kaum  möghch.  Es  können  dann 
Isolatoren  und  Masten  zertrümmert  und 
Drähte  geschmolzen  werden.  Auch  in  diesem 
Falle  ist  es  möglich,  durch  geeignete  Schutz- 
vorrichtungen wenigstens  den  Schaden  in  den 
angeschlossenen  Stationen  zu  verringern. 
Und  in  noch  höherem  Grade  schützen  diese 
Vorrichtungen  gegen  schwächere  Seitenent- 
ladungen (Abzweigungen),  sowie  gegen  in- 
duktive und  elektrostatische  Einflüsse. 

4a)  Schutz  von  Schwachstromlei- 
tungen. Das  Prinzip  aller  hierzu  dienenden 
Vorrichtungen  ist,  einen  Nebenschluß  von 
der  Leitung  zur  Erde  zu  führen,  diesen  aber 
durch  eine  Funkenstrecke  zu  unterbrechen; 
die  Unterbrechung  bietet  für  den  Blitz  so  gut 
wie  keinen  Widerstand,  für  den  schwachge- 
spannten Strom  der  Telegraphen-  und  Fern- 
sprechapparate hingegen  einen  fast  unend- 
lich hohen.  SchwachstrombHtzableiter  sind 
also  nichts  als  Vorrichtungen,  in  denen  zwei 
Elektroden  in  sehr  geringem,  aber  festem 
Abstände  einander  gegenüberstehen. 

1.  Der  Platten blitzableiter  gehört  zu  den 
älteren  Vorrichtungen  dieser  Art,  und  ist  noch 
heute  sehr  verbreitet.  Seine  Vorläufer,  in  denen 
die  beiden  Elektroden  durch  einfache  Spitzen 
oder  durch  Spitzenkämme  gebildet  wurden, 
hatten  in  geringerem  Grade  die  Fähigkeit,  starke 
Entladungen  abzuleiten,  ohne  daß  Schmelz- 
wirkungen auftraten.  Bei  dem  Siemensschen 
Plattenblitzableiter  liegen  auf  einer  metallenen 
Grundplatte  K  zwei  geriefelte  Platten,  deren 
Längsschnitt  AB  in  Figur  2  andeutet.     Sie  sind 

D 
A 


K 
Fig.  2. 

von  der  Grundplatte  und  dem  metallenen  Deckel 
D  isoliert  und  werden  mittels  der  an  den  Enden 
angebrachten  Schrauben  in  je  eine  Leitung  ein- 
geschaltet, während  das  (^iehäuse  nach  der 
Erde  abgeleitet  ist.  Der  Deckel  ist  auf  der  Unter- 
seite ebenfalls  mit  scharfkantigen  Rippen  ver- 
sehen, die  quer  zu  denjenigen  der  Leitungs- 
platten laufen  und  ihnen  sehr  dicht  (auf  etwa 
0,25  mm)  gegenüberstehen.  Senkrechte  Bohrungen 
laufen  durch  das  Ganze,  so  daß  man  durch  ein- 
gesteckte ]\Ietallstöpsel  die  Leitungsplatten  mit- 
einander verbinden  (kiu'zschließen)  oder  zur 
Erde  ableiten  kann.  Dies  geschieht,  falls  die 
Annäherung  eines  Gewitters  bemerkbar  wird. 
Unerwartete  Entladungen  finden  in  Funken- 
form zwischen  den  Riefelungen  ihren  Weg  zur 
Erde. 


Blitz  (Blitzal)leiter  und  BlitzschutzvoiTichtimgen) 


43 


Dieser  Plattenblitzableiter  ist  in  mannig- 
fachen Formen  ausgeführt  worden,  die  z.  B. 
dadurch  bedingt  sind,  daß  zahlreiche  Leitungen 
durch  denselben  Apparat  gesichert  werden 
sollen  (Vielfachblitzableiter).  Oder  es  wird  für 
,,Ueberführungssäulen",  an  denen  Kabel  mit 
oberirdischen  Leitungen  verbunden  sind,  der 
Apparat  in  dem  Kopf  einer  Ebonitglocke  an- 
gebracht, die  die  bei  den  Porzellanglocken  übliche 
Form  hat  und  an  der  Telegraphenstange  befestigt 
wird. 

2.  Kohlenblitzableiter  und  Spindel- 
blitzableiter sind  empfindlicher  als  Platten- 
und  Spitzenblitzableiter.  Der  Kohlenblitz- 
ableiter besteht  aus  zwei  Kohlenplatten,  die 
durch  elastische  Federn  gegeneinander  gepreßt 
werden.  Ein  zwischengelegtes  Papierblättchen, 
das  aber  kleiner  ist  als  die  einander  zugewendeten 
Kohlenflächen,  bewirkt,  daß  diese  in  0,15  mm 
Abstand  voneinander  stehen.  Noch  dünner 
(bis  zu  0,03  mm  herunter)  ist  ein  Ueberzug  aus 
Schellack  auf  den  Innenseiten  der  Kohlen- 
flächen. 

Die  Kohlenplatten  haben  den  Vorteil,  bei 
etwaigen  Entladungen  nicht  miteinander  zu  ver- 
schmelzen. 

Der  Spindelblitzableiter  ist  nur  noch 
wenig  im  Gebrauch.  Er  besteht  aus  einem  mit 
der  Erdleitung  verbundenen  ]\letallstift  (der 
Spindel),  der  mit  dünn  umsponnenem  Draht 
umwickelt  ist;  letzterer  wird  in  die  Leitung  ein- 
geschaltet. Atmosphärische  Entladungen  durch- 
schlagen die  Isolation. 

3.  Die  Luftleerblitzableiter  (Fig.  3) 
verdrängen  —  wenigstens  im  Gebiete  der 
Eeichspostverwaltung  —  zurzeit  alle  anderen 
Systeme.     Bei  ihnen  befinden  sich  zwei  ge- 

K        K 


r 


Fig.  3. 

riefelte  Kohlenblöcke  in  sehr  geringem  Ab- 
stände voneinander  in  einem  luftverdünnten, 
an  den  Enden  mit  Metallkappen  K  ver- 
sehenen Glasrohr  G.  Infolgedessen  setzt  die 
Entladung  bereits  bei  etwa  300  Volt  ein.  Der 
genaue  Abstand  wird  durch  isoherende 
Zwischenstücke  gewährleistet.  Die  Schaltung 
ist  dieselbe  wie  oben. 

Vielfach  werden  die  Leitungsblitzableiter 
mit  Ab  Schmelzsicherungen  gegen  ein- 
dringenden Starkstrom  zusammengebaut. 
Hierbei  benutzt  man  in  der  Regel  eine 
Grobsicherung,  die  ähnhch  eingerichtet  ist 
wie  die  in  der  Starkstromtechnik  üblichen, 
und  daneben  eine  Feinsicherung.  Letztere 
hat  den  Zweck,  bei  einem  nur  wenig  mehr  als 
normalen  Strom,  nämlich  bereits  bei  0,22 
Amp.  binnen  einiger  Zeit  (15  Sekunden)  eine 
Unterbrechung  herbeizuführen.  Dies  wird 
durch  einen  in  die  Leitung  eingeschalteten 
Widerstandsdraht  bewirkt,  der  durch  jenen 


Strom  erhitzt  wird;  infolgedessen  schmilzt 
eine  mit  Woodschem  MetaU  hergestellte 
Lötung  eines  Metallstifts,  der  dann  durch 
eine  Feder  herausgerissen  wird.  Dadurch 
wird  die  Leitung  unterbrochen. 

4b)  Der  Schutz  von  Starkstrom- 
leitungen bereitet  wegen  der  indirekten 
Schäden  erheblich  größere  Schwierigkeiten. 
Sobald  nämlich  die  atmosphärische  Ent- 
ladung die  Isolation  durchschlägt,  findet  der 
Maschinenstrom  in  den  glühenden  Metall- 
dämpfen einen  Ausweg;  es  tritt  also  ein 
Kurzschluß  auf,  sei  es  zwischen  zwei  Leitun- 
gen, sei  es  zwischen  Leitung  und  Erde. 
Außer  den  nächstliegenden  Folgen,  also 
Zerstörung  von  Maschinen,  Schadenfeuer 
usw.  können  sich  auch  gefährhche  Span- 
nungserhöhungen ergeben;  wenn  z.  B.  der 
Außenleiter  eines  Dreileitersystems  Kurz- 
schluß zur  Erde  erhält,  so  können  die  in  der 
anderen  Netzhälfte  liegenden  Lampen  der 
plötzhchen  Spannungserhöhung  zum  Opfer 
fallen. 

Eine  andere,  wesenthch  verschiedene 
Ursache  kann  zu  den  gleichen  Folgen  führen, 
nämlich  eine  „Ueberspannung",  die  in  der 
Anlage  selbst  ihren  Ursprung  hat.  Die 
Schutzvorrichtungen  erstreben  deshalb  gleich- 
zeitig ,, Schutz  gegen  atmosphärische  Ent- 
ladungen und  Ueberspannungen". 

Die  Ueberspannungen  können  in  der  Anlage 
entstehen  a)  durch  Resonanz  des  Kabelnetzes 
auf  die  Periode  der  es  speisenden  Wechselstrom- 
maschine oder,  häufiger,  auf  die  höheren  har- 
monischen Schwingungen,  b)  durch  Schalt- 
fehler, also  plötzliche  Be-  und  Entlastung  des 
Netzes.  Es  treten  hierbei  —  ebenso  wie  bei 
atmosphärischen  Entladungen,  die  die  Leitung 
treffen  —  Wanderwellen  auf  (,, Literatur"  11 
und  13) ;  diese  können  zu  Spannungssteigerungen 
führen,  sobald  sie  eine  Ungleichmäßigkeitsstelle 
der  Leitung  erreichen,  z.  B.  den  Uebergang  aus 
einem  Kabel  in  eine  Freileitung.  Vorbeugende 
Maßregel  hiergegen:  Anwendung  von  Stufen- 
schaltern ähnlich  wie  beim  Anlassen  eines  Motors. 

Wir  können  drei  Hauptarten  der  hierher- 
gehörigen Schutzvorrichtungen  unterscheiden. 

a)  Vorrichtungen  zur  Ableitung  lang- 
sam entstehender  Ladungen,  wie  sie 
etwa  durch  Lifluenz  beim  Heranziehen  einer 
Wolke  oder  auch  aus  Betriebsgründen  auf- 
treten kann.  Man  verbindet  einen  Leitungs- 
punkt dauernd  mit  der  Erde,  wobei 
jedoch  der  Uebergang  größerer  Mengen  von 
Betriebsstrom  in  das  Erdreich  verhindert 
werden  muß.  Bis  zu  Spannungen  von  sechs- 
bis  zehntausend  Volt  kann  lüerzu  ein  ge- 
wöhnlicher Widerstand  dienen,  so  bei 
Siemens-Schuckert  ein  in  Email  eingebetteter 
Widerstandsdraht,  bei  der  Allgemeinen 
Elektrizitäts- Gesellschaft  ein  Stab  aus  Kar- 
borundum.  Die  hierbei  vorliegende  Gefahr 
einer  Erhitzung  des  Widerstandes  vermeidet 
man  bei   dem    Wasserstrahlerde  r. 


44 


Blitz  (Blitzalileitor  und  Blitzsehntzvorric-htimjien) 


Dieser  ist  in  der  Kegel  wie  ein  kleiner 
Springbrunnen  ausgeführt  (10  bis  40  cm  hoch), 
dessen  Behälter  geerdet  ist,  während  ein 
Metallstück,  gegen  das  der  Strahl  springt, 
mit  der  Leitung  in  Verbindung  steht.  Die 
Schwierigkeiten  der  Wasserversorgung,  Be- 
aufsichtigung usw.  fallen  fort  bei  den  Er- 
dungsdrosselspulen. Ihr  sehr  hoher 
Widerstand  beruht  nur  auf  Selbstinduktion; 
sie  sind  also  nur  in  Wechselstromnetzen 
anwendbar.  Gegenüber  den  statischen 
Ladungen,  deren  Ableitung  sie  dienen  sollen, 
ist  ihr  Widerstand  sehr  gering,  ihre  Wirkung 
also  sicher. 

b)  Blitzableiter  zum  Auffangen  des 
Blitzes,  ohne  daß  dieser  die  Leitung  trifft. 
Hierher  gehört  in  erster  Linie  der  Schutz- 
draht, der  oberhalb  der  Leitungen  parallel 
zu  ihnen  ausgespannt  und  an  zahlreichen 
Stellen  geerdet  wird;  Einrichtung  und  Wir- 
kungsweise entsprechen  also  dem  Gebäude- 
blitzableiter. Diese  Schutzvorrichtung  ist 
recht  teuer,  scheint  aber  nach  den  bisherigen 
Erfahrungen  sehr  gut  zu  wirken.  Aehnlich 
dürfte  ein  Schutzring  wirken,  den  man 
oberhalb  jedes  einzelnen  Isolators  in  geeig- 
netem Abstände  anbringt  und  mit  der  Erde 
verbindet  (,, Literatur"  14). 

c)  Vorrichtungen  zur  Unschädlich- 
machung der  Entladung  und  ihrer  Folgen. 
Hierbei  sind  wiederum  folgende  Einzelfunk- 
tionen zu  unterscheiden: 

a)  Erschwerung  des  Eindringens  der  Ent- 
ladung von  der  getroffenen  Leitung  in  die 
angeschlossenen  Maschinen,  Transformatoren 
usw.,  bezw.  Erschwerung  eines  Durchschlags 
ihrer  Isolation.  Da  es  sich  beim  Bhtz  um 
schnell  veränderlichen  Strom  handelt,  läßt 
sich  jener  Zweck  erreichen  durch  eine  vorge- 
legte Drosselspule,  die  jedoch,  da  sie  auch 
vom  Nutzstrom  durchflössen  wird,  nicht  einen 
so  hohen  (ohmischen  und  induktiven)  Wider- 
stand haben  darf  wie  die  unter  a  erwähnte 
Spule.  Oft  begnügt  man  sich  mit  einer  Ver- 
stärkung der  Isolation  der  ersten  Windungen 
an  den  Maschinen,  benu.tzt  also  diese  Win- 
dungen selbst  als  Drosselspule. 

Das  Eindringen  der  Entladung  suchen 
einige  Konstrukteure  durch  Schutzkon- 
densatoren  zu  verhindern.  Es  sind  dies 
große  Leidener  Flaschen,  deren  eine  Be- 
legung mit  der  Leitung  in  Verbindung  steht, 
während  die  andere  geerdet  wird.  Diese 
Einrichtung  beruht  auf  der  Vorstellung,  daß 
der  Blitz  in  einer  Aufeinanderfolge  ziemlich 
regelmäßiger  Schwingungen  bestehe,  die  auch 
von  der  Leitung  mitgemacht  werden.  Durch 
die  am  Eingang  der  Leitung  in  den  ]\Iaschinen- 
raura  angeschaltete  Kapazität  soll  hier  ein 
Knotenpunkt,  also  ein  Nullpunkt  der  Span- 
nung geschaffen  werden.  Man  kann  sich 
die  —  übrigens  stark  bestrittene  —  Wirkung 
der    Kondensatoren    auch    anders    erklären, 


nämlich  durch  eine  einfache  Spannungser- 
niedrigung der  ankommenden  Wanderwelle. 

ß)  Ableitung  der  Entladung  zur  Erde 
und  Beseitigung  des  hierbei  auftretenden 
Kurzschlusses.  Hierzu  dienen,  wie  beim 
Schwachstrom,  Funkenstrecken.  Für  ihre 
besondere  Ausgestaltung  zum  Zwecke  der 
Kurzschlußbeseitigung  gibt  es  zahlreiche 
erprobte  Vorschläge.  Elektromagnetische 
Vorrichtungen  kann  man  so  in  die  Erdleitung 
einschalten,  daß  sie  die  Funkenstrecke  auto- 
matisch vergrößern,  sobald  eine  Entladung 
stattgefunden  und  ein  Lichtbogen  sich  ge- 
bildet hat;  dieser  reißt  dann  ab. 

Vorzuziehen  sind  wegen  ihrer  größeren 
Unveränderlichkeit  und  wegen  der  unver- 
änderten Betriebsbereitschaft  auch  nach 
einer  Entladung  Vorrichtungen  ohne  beweg- 
hche  Teile.  Unter  ihnen  sind  die  älteren  die 
Vielfachfunkenstrecken.  Sie  beruhen 
auf  der  Tatsache,  daß  zur  Aufrechterhaltung 
des  Lichtbogens  eine  bestimmte  Spannung 
nötig  ist.  Sie  beträgt  beim  Wechselstrom 
über  100  Volt,  wenn  man  Metallelektroden 
anwendet,  vornehmlich  bei  gewissen  Me- 
tallen (z.  B.  Zink,  Zinn  und  ihren  Legie- 
rungen). Die  Elektroden  werden  gewöhnlich 
als  massive  Rollen  ausgebildet  (Rollenblitz- 
ableiter), und  man  schaltet  je  nach  der 
Spannung  zahlreiche  Funkenstrecken  von 
je  0,8  mm  Länge  hintereinander,  oft  20  und 
mehr.  Damit  der  Lichtbogen  wirklich  er- 
lischt, ist  die  Einschaltung  eines  verhältnis- 
mäßig hohen  AViderstandes,  z.  B,  eines 
Karborundumstabes,  nötig.  Dadurch  wird 
die  Vorrichtung  zur  schnellen  Ableitung 
größerer  Elektrizitätsmengen  ungeeignet, 
kann  also  nur  als  ,, Feinschutz"  dienen. 
Zu  den  Vielfachfunkenableitern  gehört  auch 
eine  Vorrichtung  der  Westinghouse-Gesell- 
schaft,  bestehend  aus  einem  Kohlenblock,  der 
infolge  besonderer  Herstellungsweise  von  zahl- 
reichen feinen  Spalten  durchbrochen  ist.  Auch 
hierbei  bleibt  eine  Lichtbogenbildung  aus, 
da  die  Wärmewirkung  an  den  einzelnen 
Unterbrechungsstellen  nur  gering  ist. 

Eine  weitgehende  Verwendung  als  Grob- 
schutz findet  der  Hörnerblitzableiter 
(Fig.  4)  von  Schrottke  und  Oehlschläger. 
Er  hat  den  großen  Vorzug,  den  Lichtbogen 
nicht  plötzlich  abzureißen;  die  Ueberspannung 
durch  Ausschalten  wird  also  vermieden.  Der 
Lichtbogen  wird  vielmehr,  nachdem  er  unten 
an  der  engsten  Stelle  zwischen  den  Kupfer- 
hörnern durch  den  Funkenübergang  ent- 
stand, durch  gegenseitige  elektrodynamische 
Abstoßung  der  Teile  der  Strombahn  empor- 
getrieben; auch  das  Aufsteigen  der  erhitzten 
Luft  trägt  hierzu  bei.  Schließlich  vergrößert 
sich  die  Länge  des  Lichtbogens  und  damit 
der  Widerstand  erheblich,  und  der  Bogen 
reißt  ab. 

In  die  von  dem  einen  Hörn  aus  zur  Erde 


Blitz  (Blitzableiter  und  Blitzsc-liutzvorrichtiing'en) 


45 


führende  Ableitung  wird  zur  Vermeidung ' 
von  Kurzschluß  ein  Widerstand  gelegt. 
Dieser  darf  nicht  zu  groß  sein,  damit  wirklich 
eine  gute  Ableitung  der  Entladung  statt- 
findet; aber  auch  nicht  zu  klein,  damit 
nicht  eine  plötzliche  starke  Belastungs- 
schwankung des  Netzes  erfolgt.  Verwendet 
werden  u.  a.  von  der  Allgemeinen  Elek- 
trizitäts-Gesellschaft Wasserwiderstände, 
z.  B.  in  Gestalt  eines  U-förmigen  Tonrohres 
(vgl.  Fig.  4).    Um  die  hiermit  verbundenen 


zur  Leitung 


Fig.  4. 

Unzuträglichkeiten  durch  Frost,  Verdamp- 
fung usw.  zu  vermeiden,  benutzen  Siemens- 
Schuckert  und  andere  Firmen  Metalldraht- 
widerstände, die  zur  Ableitung  der  Wärme 
in  ein  Oelbad  versenkt  sind.  Voraussetzung 
ist,  daß  eine  länger  dauernde  Beanspruchung 
dieser  Widerstände  durch  die  Tätigkeit  der 
Hörnerblitzableiter  verhindert  w^erde,  da 
sonst  das  Oel  unzulässig  warm  werden  würde. 
Zur  größeren  Sicherheit  setzt  die  genannte 
Firma  in  die  Ableitung  noch  eine  Temperatur- 
sicherung, die  abschmilzt,  sobald  das  Oel 
180«  erreicht  hat. 

Der  Hörnerblitzableiter  kann  zusammen- 
gebaut werden  mit  der  oben  erwähnten 
Drosselspule  (Golabhtzableiter)  oder  mit 
einem  ,,  Blasmagnet",  der  das  Aufwärts- 
wandern des  Lichtbogens  noch  beschleunigt. 
Der  Relais-Hörnerblitzableiter,  ange- 
geben von  D  i  n  a ,  fabriziert  von  den  Siemens- 
S c hu ckert- Werken,  vermeidet  den  Uebel- 
stand,  daß  bei  eng  gestellter  Funkenstrecke 
zwischen  den  Hörnern  Staub,  Insekten  u.  dgl. 
leicht  einen  Stromübergang  herbeiführen. 
Man  stellt  diese  Haujitfunkenstrecke  ziemlich 
weit  ein,  benutzt  aber  eine  Hilfsfunken- 
strecke,  die  durch  eine  GlashüUe  gegen  Staub 
geschützt  ist,  und  deshalb  sehr  eng  eingestellt 
werden  darf.  Sobald  sie  anspricht,  tritt  infolge 
der  Erregung  elektrischer  Schwingungen 
vorübergehend      eine      Spannungserhöhung 


zwischen    den  Haupthörnern    auf,   und   nun 
setzt  hier  der  Funke  ein. 

Die  Elektrolytblitzableiter  beruhen 
auf  der  Eigenschaft  des  Aluminiums,  sich  als 
Elektroden  in  einer  geeigneten  leitenden 
Flüssigkeit,  z.  B.  einer  Lösung  von  Kalium- 
bichromat,  mit  einer  nichtleitenden  Schicht 
zu  überziehen  (vgl.  auch  den  Artikel  ,, Elek- 
trische Ventile").  Diese  Schicht  hält  nicht 
nur  Spannungen  bis  zu  etwa  dreihundert 
Volt  aus,  sondern  sie  stellt  sich  auch,  wenn 
sie  durch  höhere  Spannungen  durchbrochen 
ist,  sofort  wieder  her,  sobald  die  Spannung 
unter  jenen  kritischen  Wert  gesunken  ist. 
Demnach  gibt  ein  solcher  Abieiter  der  Ueber- 
spannung,  im  besonderen  der  atmosphärischen 
Spannungssteigerung,  nach,  setzt  dann  aber 
der  nachfolgenden  Energie,  die  nur  die 
Netzspannung  hat,  einen  rasch  wachsenden 
Widerstand  entgegen  und  hemmt  ihren 
weiteren  Abfluß.  Liegt  die  Betriebs- 
spannung über  300  Volt,  so  schaltet  man 
mehrere  derartige  Zellen  hintereinander,  am 
einfachsten,  indem  man  den  Platten  die 
Form  von  Kegeln  mit  abgerundeter  Spitze 
gibt,  die  man  zwischen  isolierenden  Stützen 
aufbaut.  Der  Elektrolyt  wird  dann  einfach 
in  die  Zwischenräume  gegossen  (vgl.  Fig.  5). 

zur  Leitung 


zur  Erde 


Fig.  5. 


Zu  bemerken  ist  noch,  daß  bei  Wechselstrom 
diese  Apparate  der  Vorschaltung  eines  Fun- 
kenableiters bedürfen.  Die  Isolierschicht  auf 
den  Platten  bildet  zusammen  mit  Elektrolyt 
und  Metall  einen  Kondensator,  in  dem  beim 
W^echselstrombetrieb  Erwärmung,  also  Ener- 
gieverlust auftritt.  Andererseits  darf  aber 
die  Trennung  von  der  Leitung  nicht  eine 
dauernde  sein,  da  bei  längerer  Stromlosigkeit 
die  IsoHerschicht  sich  auflöst.  Die  Zellen 
werden  deshalb  täglich  „formiert",  indem 
man  sie  kurze  Zeit  mit  der  Leitung  in  Ver- 
bindung setzt.  Man  hat  hierzu  den  Hörner- 
blitzabieiter,  der  ohnedies  vorgelegt  werden 
muß,  so  ausgebildet,  daß  er  durch  Anein- 
anderbringen  der  Hörner  zugleich  als  Ein- 
schalter  dient. 

Literatur,  i.  Von  histoHnchem  Interesse  Franklins 
Werke,    z.    B.    i.    d.    Ausgabe    von    Bigeloiv 


46 


Blitz  (Blitzableiter  und  Blitzseliutzvorrichtungen)  —  Blitzröhren 


(1887  bis  1889).  —  2.  Bericht  der  Pariser  Akad.  d. 
AC.j  vorgelegt  1784  ^on  FranUlin,  Coulomb  u.  a. 
Abgedruckt  ETZ.  1907  S.  816.  —  8.  Melsens,  Svr 
les  paratonnerres,  Brüssel  1881.  —  Zahlreiche 
Bücher  für  die  Praxis ,  darunter  viele  mit 
physikal.  Einleitung,  z.  B.  4-  Meidinger,  Die 
Anlage  d.  Bl.  abl.,  Karlsruhe  1899.  —  5.  Find- 
eisen, Praktische  Anleitg.  zier  Herstellung  ein/. 
Gebäudeblitzal/leiter  mit  Einleitung  von  L. 
Weber,  Berlin  1907.  —  Ferner  „Ratschläge" 
iisw.  von  Feuersozietüten  und  anderen  Korpora- 
tionen, darunter  6.  Leitsätze  über  den  Schutz 
der  Gebäude  gegen  den  BL,  aufgest.  vom  Ei. 
techn.  Verein  u.  d.  Verbände  Deutscher  Elektro- 
teckniker.  ETZ.  1901,  S.  890.  Atcch  separat 
erschienen,  Berlin.  —  7.  Blitzschutzvorr.  an  An- 
lagen zur  Herstellung  von  nitroglyzerinhaltigen 
Sprengstoffen .  El.  techn.  Verein  i.  A.  d.  Minist, 
f.  Handel  u.  Gew.  ETZ.  1904,  S.  985.  —  8.  Dsgl. 
J.  Pulverfabriken.  ETZ.  1906,  S.576.  —  9.  Rinhel, 
Blitzschutz  von  Sprengstoff  fahr.  ETZ. 1911, S. 672. 
—  10.  F.  Neesen,  Die  Sicherung  von  Schwach- 
u.  Starkstromanl.  geg.  d.  Gefahren  d.  atm.  El., 
Braunschweig  1899.  —  11.  K.  W.  Wagner, 
Elektromagn.  Ausgleichsvorgänge  in  Freileit.  u. 
Kabeln.  Leipzig  1908.  —  12.  G,  Benischke,  Die 
Schutzvorr.  d.  Starkstromtechn.  geg.  atm.  Ent- 
ladqn.  u.  üeberspg.  Braunschweig  1911.  — 
13.  W.  Petersen,  HochspannungstecJmik.  Stutty. 
1911.  —  14.  Zahlreiche  Aufs.  i.  d.  Etz.  tmter  „atm. 
Elektr." ;  oben  zitiert  u.  a.  Nicholson.  Etz.  1911, 

S.  400. 

P,  Sjiies. 


Blitzröhren. 

Fulgurite. 

1.  Die  mechanischen  Wirkungen  des  Blitz- 
schlages auf  Gesteme.  2.  Schmelzwirkimgen  des 
Blitzes.     3.  Blitzröhren  oder  Fulgurite. 

1.  Die  mechanischen  Wirkungen  des 
Blitzschlages  auf  Gesteine.  Nach  Arago 
wurde  um  die  Mitte  des  18.  Jahrhunderts 
auf  der  Shetlandsinsel  Fetlar  durch  den  Blitz 
ein  etwa  90  Kubikmeter  großer  Block  von 
Glimmerschiefer  losgerissen  und  zertrüm- 
mert. In  den  80er  Jahren  des  vergangenen 
Jahrhunderts  wurde  am  Hochstein  in  den 
Radstätter  Tauern  ein  Felsblock  vom  Blitz 
gespalten.  Aehnhche  Fälle  sind  auch  aus 
dem  Riesengebirge  und  von  anderen  Orten 
bekannt  geworden.  Da  solche  Wirkungen 
hauptsächlich  auf  Gipfeln  in  Erscheinung 
treten,  so  kann  man  wohl  sagen,  daß  auch 
dem  Blitzschlag  eine  erhebhche  Rolle  bei 
der  Zerstörung  der  Gebirge  zukommt,  wie  es 
von  Heim  ausgesprochen  wurde. 

2.  Schmelzwirkungen  des  Blitzes  sind 
in  großer  Anzahl  ebenfalls  nur  von  Gipfeln 
und  exponierten  Felsen  bekannt  geworden.  Die 
ältesten  Beobachtungen  stammen  wohl  von 
Saussure,  der  im  Jahre  1787  auf  dem  Amphi- 
bolit  eines  Montblancgipfels  zahlreiche  hanf- 
korngroße    Schmelztröpfchen   und   Schmelz- 


bläschen fand.  Humboldt  und  Bon  plan  d 
haben  auf  dem  Gipfel  des  Toluca  in  Mexiko 
eine  ein  viertel  Quadratmeter  große  Fläche 
mit  einer  miUimeterdicken  Glasrinde  bedeckt 
gefunden.  Analoge  Erscheinungen  beobach- 
tete Ramond  am  Pic  du  Midi  in  den  Pyre- 
näen, am  Mont  Perdu  und  am  Phonolith'des 
Sanadoire  im  Departement  Puy  de  Dome. 
Auch  von  einer  Anzahl  anderer  Orte  sind 
solche  Blitzwirkungen  bekannt  geworden. 
Das  entstehende  Glas  ist  von  grünUcher 
oder  bräunlicher  Färbung,  meist  voller 
Schlieren,  enthält  öfters  Reste  des  einge- 
schmolzenen Materials,  äußerst  selten  win- 
zige kristaüitische  Neubildungen  (Rutley) 
und  ist  gewöhnlich  reichhch  von  Gasblä's- 
chen  durchsetzt. 

3.  Blitzröhren  oder  Fulgurite  sind 
Löcher,  welche  der  Blitz  unter  gleichzei- 
tiger Schmelzung  des  umgebenden  Gesteins 
in  ein  solches  geschlagen  hat.  Sie  kommen 
sowohl  im  festen  als  auch  im  lockeren  Ge- 
stein (Sand)  vor,  sind  gewöhnhch  sehr 
dünn,  können  aber  eine  Dicke  von  meh- 
reren Zentimetern  erreichen.  Ihie  Länge 
überschreitet  iju  festen  Gestein  10  Zenti- 
meter kaum,  kann  aber  im  Sande  mehrere 
Meter  erlangen.  Im  festen  Gestein  sind 
zumeist  zahlreiche  Röhren  nebeneinander, 
während  sie  im  Sande  mehr  vereinzelt  vor- 
kommen. Im  Sande  sind  die  Röhren  oft 
wurzelartig  verzweigt  und  nehmen  nach 
unten  allmählich  an  Dicke  ab,  so  ein  ge- 
treues Abbild  eines  sich  in  der  Luft  zertrü- 
mernden  Blitzstrahles  hefernd.  Die  innere 
Wand  der  Blitzröhren  ist  mit  dem  oben 
erwähnten  Gesteinsglas  ausgekleidet,  wel- 
ches im  Sande  die  umgebenden  Sandkörn- 
chen miteinander  verkittet.  Weitere  Röh- 
ren sind  nicht  selten  nachträgüch,  aber 
wä Irrend  sie  noch  in  geschmolzenem  Zu- 
stande waren,  infolge  des  äußeren  Luft- 
druckes zusammengefallen.  Hin  und  wieder 
kommen  auch  spiralig  gewundene  Röhren 
vor. 

Blitzröhren  aus  dem  Sande  sind  wohl 
zuerst  beschrieben  worden  von  D.  L.  Her- 
mann im  Jahre  1711  vom  Töppelberg  bei 
Massel  in  Schlesien.  Später  hat  man  sie 
aus  der  Lüneburger,  der  Senner  Heide, 
aus  Holland  und  vielen  anderen,  auch  außer- 
europäischen Ländern  kennen  gelernt.  An 
festem  Gestein  haben  sie  Humboldt  und 
Bon  plan  d  am  Andesit  des  Tohicagipfels, 
Ab  ich  vom  Gipfel  des  kleinen  Ararat  (Ful- 
guritandesit),  Dill  er  vom  Mount  Thielson 
(Oregon)  im  Hypersthenbasalt,  Rutley  im 
Glaukophanschiefer  des  Monte  Viso.  Aston 
und  Bonney  im  Serpentin  des  Riffelhorns 
und  andere  von  anderen  Orten  und  Gestei- 
nen beschrieben. 

Beobachtet  wurde  die  Entstehung  einer 
Blitzröhre    auf    dem    mit    Sand   bestreuten 


Blitzröhren  —  Blut 


47 


Boden  eines  Bauernhauses  am  24.  Juni  1867 
zu  Forchheim  in  Bayern  (Th.  Höh). 

Sowohl  die  Schmelzung  der  Gesteine 
als  die  Bhtzröhren  hat  man  mehrfach  mit 
Erfolg  nachzuahmen  versucht,  indem  man 
starke  elektrische  Entladungen  auf  die  ent- 
sprechenden Materiahen  einwirken  heß  (v.  ür- 
banitzky,  Wood  s.  Hobbs). 

Literatur,  A.  v.  Urbanitzky,  Die  Elektrizität 
des  Himmels  und  der  Erde.  Wien,  Fest,  Leip- 
zig 188S,  576,  599.  —  S.  Günther,  Handbuch 
der  Geophysik.  Stuttgart  1899,  II  152.  —  A. 
Wichniann,  Ueber  Fulgurite.  Zeitschr.  d.  d. 
geol.  Ges.  33,  1883,  849.  —  A.  Heim,  Ueber 
die  Verwitterung  der  Gebirge.  Basel  1879.  — 
Derselbe,  Notizen  über  die  Wirkung  des  Blitz- 
schlages auf  Gesteine.  Jahrb.  d.  Schweiz.  Alpen 
cl.  21,  1886,  S43.  —  I.  S.-  Viller,  Fulgurite 
from  Mt.  Thielson.  Am.  journ.  of  Sei.  28, 
1884,  ^52.  —  F.  Rutley,  On  fidgurite  from 
ßlont  Blanc.  Quart.  Journ.  of  the  geol.  Soc. 
■il,  152.  —  Derselbe,  On  fulgurites  from  ßlonte 
Viso,  Ebenda  43,  1889,  60.  —  E.  Geinitz, 
Ueber  eine  Blitzröhre  aus  der  Ribnitzer  Heide. 
Arch.  d.  Ver.  d.  Fr.  d.  Naturgesch.  in  3Iecklen- 
burg  47,  1893,  60.  —  E.  Aston  und  T.  G. 
Bonney,  On  an  alp.  Nickel-bearing  Serp.  icith 
Fulgurites.  Quart.  Journ.  geol.  Soc.  32,  1896, 
452.  —  W.  H.  Hobbs,  A  spiral  Ftdg^irite  from 
Wisconsin.  Am.  journ.  Sei.  8,  1899,  17.  —  T. 
G.  Bonney,  Fulgurites  from  Tupungato  and 
the  Summit  of  Aconcagua.  Geol.  Magaz.  (4)  6, 
1900,  1.  —  G.  Andersson  und  Fredhoitn, 
Geolog.  Foren,  i  Stockholm  Förhandl.  23, 
521  und  24,  283. 

G.  Llnck. 


Blomstrand 

Christian  Wilhelm. 

Geboren  am  20.  Oktober  1826  in  Vexiö, 
Schweden,  gestorben  am  5.  November  1897  als 
Professor  der  Chemie  und  Mineralogie  an  der 
Universität  Lund,  wo  er  35  Jahre  lang  erfolg- 
reich tätig  war.  Seine  chemische  Erziehung 
und  Stellung  brachte  es  mit  sich,  daß  er  fast 
ausschließlich  die  anorganische  und  mineralo- 
gische Chemie  experimentell  behandelte.  Durch 
originelle  Untersuchungen  über  Verbindungen 
des  Wolfram,  Moh'bdän,  Tantals,  Niobs,  sowie  über 
zahlreiche  Mineralien  hat  er  diese  Teile  der  Wissen- 
schaft wesentlich  bereichert.  Von  großem  Ein- 
fluß waren  seine  theoretisch  spekulativen  Arbeiten, 
gipfelnd  in  dem  wertvollen  Buche  Chemie  der 
Jetztzeit  (Leipzig  1869).  Seine  hier  geäußerten 
Anschauungen  über  die  Bedeutung  des  elektro- 
chemischen Gegensatzes,  über  Valenzverhältnisse 
haben  unmittelbare  starke  Wirkungen  ausgeübt. 

E.  von  Meyer. 


versität  1776  Professor  der  Medizin  und  hielt 
fast  60  Jahre  hindurch  seine  von  Zuhörern  aller 
Nationalitäten  besuchten  Vorlesungen  über  Natur- 
geschichte, vergleichende  Anatomie,  Physiologie 
und  Geschichte  der  Medizin.  An  seinen  Namen 
knüpft  sich  die  Begründung  der  Anthropologie 
im  modernen  Simie,  daneben  war  er  einer  der 
bedeutendsten  Naturforscher  seiner  Zeit.  Dabei 
war  seine  Naturforschung  eine  philosophische,  er 
begnügte  sich  nicht  mit  Beschreiben  und  Auf- 
zählen, sondern  suchte  die  Ursache  der  Dinge 
zu  begründen.  Er  nahm  dann  auch  schon  früh 
Stellung  zu  den  philosophischen  Streitfragenseiner 
Zeit.  Er  war  eifriger  Vitalist,  aber  auch  ein  ebenso 
entschiedener  Epigenes-ist. 

Eine  andere  wichtige  von  ihm  vertretene 
\  Grundanschauung  schöpfte  er  aus  seinen  ver- 
gleichenden Studien,  nämlich  die  Verwerfung 
der  Konstanz  der  Ai't  im  Sinne  Liirnes;  Ideen, 
die  er  auch  bei  seinen  anthropologischen 
Studien  mehrfach  in  den  Vordergrund  stellte. 
Nicht  zum  wenigsten  aber  ruhte  sein  Ruf  auf 
seiner  Wirksamkeit  als  Professor  der  Naturge- 
schichte. Neben  Mineralogie  und  Botanik  war 
sein  Hauptgebiet  die  Tierkiuide,  die  dann  aucli 
den  Hauptraum  in  seinem  Handbuch  der  Natur- 
geschichte emnimmt.  Die  Schwäche  dieses 
Werkes  liegt  in  ihrer  zu  großen  Vielseitigkeit; 
so  daß  der  Plan  des  ganzen  Werkes  nicht  konse- 
quent durchgeführt  werden  konnte.  Blume n- 
bach  strebte  allerdings  schon  danach,  das  Linne- 
sche  System  durch  das  natürliche  zu  ersetzen,  aber 
auch  er  blieb  bei  der  Durchf  ülirung  der  speziellen 
Systematik  durchaus  an  der  Oberfläche  haften. 
Sein  Verdienst  ist  es  jedoch,  die  Zoologie  durch 
Verbindung  mit  der  vergleichenden  Anatomie, 
zuerst  schon  vor  C  uvier  (1785),  zu  wissenschaft- 
licher Bedeutung  zu  bringen. 

Auch  in  seinen  später  erschienenen  „Hand- 
b'uch  der  vergleichenden  Anatomie",  war 
er  nicht  imstande  die  Systematik  auf  die  gleiche 
Höhe  mit  seinen  ausgedehnten  vergleichend- 
anatomischen Kenntnissen  zu  bringen,  ja,  was 
die  Wirbellosen  betrifft,  so  waren  seine  Studien 
schon  von  Cuvier   überflügelt  worden. 

Die  wichtigsten  seiner  Werke  sind:  De 
generis  humani  varietate  nativa,  Göttingen  1775, 
4.  Aufl.  Deutsch  Leipzig  1795;  Ueber  den  Bildungs- 
trieb und  das  Zeugungsgeschäft,  Göttingen  1781, 
2.  Aufl.  1791;  Handbuch  der  Naturgeschichte, 
Göttingen  1780;  Geschichte  und  Beschreibung 
der  Knochen  des  menschlichen  Körpers,  Ebenda 
1786,  2.  Aufl.  1807;  Institutiones  physiologicae, 
Ebenda  1787,  4.  Aufl.  1821.  Deutsch 'Wien  1789 
bis  1795;  Handbuch  der  vergleichenden  Anatomie 
und  Physiologie,  Ebenda  1804,  3.  Aufl.  1824. 

Literatur.    Marx,  Zum  Andenken  an  Blumenbach, 
Göttingen  I84O. 

W.  Harms. 


Blut. 

1.   Begriff   und   physiologische    Aufgabe   des 
Blutes.      2.  Das    Gesamtblut  und  seine   Eigen- 
Blumeilbach  schaften.     3.  Die  wesentlichen  Bestandteile  des 

Johann  Friedrich  Blutes   und  ihre   Eigenschaften:  a)  Die  körper- 

^,  1       -,-,    ,r  •  '  '  liehen  Bestandteile :«)  Die  roten  Blutkörperchen. 

Geboren  den  11.  Mai  1752  zu  Gotha;  gestorben  ß)  Die  weißen  Blutkörperchen.  7)  Die  Blut- 
den  22.  Januar  1840  m  Göttingen.  Er  studierte  plättchen,  b)  Die  flüssigen  Bestandteile:  u)  Die 
m  Jena  und  Gottmgen,  wurde  an  letzterer  Uni-  ■  Eiweißkörper,     ß)  Die  Kohlenhydrate.     7)  Die 


48 


Blut 


Fette  und  fettähnlichen  Stoffe,  d)  Die  Farbstoffe 
und  andere  organische  Stoffe,  e)  Die  anorganischen 
Stoffe.  4.  Die  Gerinnung  des  Blutes.  5.  Die 
Vorgänge  im  Blute  bei  Erfüllung  seiner  physio- 
logischen Aufgabe.  6.  Die  Abnutzung  und  Wieder- 
erneuerung des  Blutes. 

1.  Begriff  und  physiologische  Aufgabe 
des  Blutes.  Das  Blut  des  Menschen  und 
der  höheren  Tiere,  ein  physiologisch  ganz 
besonderer,  roter  Saft  des  Körpers,  besteht 
aus  der  Blutflüssigkeit  und  den  in  ihr  suspen- 
dierten körperlichen  Bestandteilen.  Diese 
Bestandteile,  entweder  Zellen  oder  doch  Zell- 
derivate, sind  die  roten  Blutkörperchen,  die 
weißen  Blutkörperchen  und  die  Blutplättchen. 
Die  Blutflüssigkeit,  zum  größten  Teile  Wasser, 
enthält  in  sich  Eiweißkörper,  Kohlenhydrate, 
Fette  undfettähnliche  Stoffe,  Farb-undandere 
organische  Stoffe,  anorganische  Salze  und 
Gase  gelöst  oder  in  feiner  Suspension.  Man 
hat  bei  dieser  Zusammensetzung  das  Blut 
vom  histologischen  Standpunkte  aus  als  ein 
Gewebe  mit  flüssiger  Interzellularsubstanz 
bezeichnet. 

Diesem  Blute  fällt  die  physiologische  Auf- 
gabe zu,  dem  Stoffverkehr  im  Körper  zu 
dienen;  zu  diesem  Zwecke  wird  es  von  einer 
Pumpe,  dem  Herzen,  getrieben,  in  einem 
besonderen,  in  sich  geschlossenen  Kanal- 
system, dem  Blutgefäßsystem,  nach  allen 
Teilen  des  Körpers  hin  und  wieder  von  ihnen 
wegbewegt.  Dabei  nimmt  das  Blut  durch 
besonders  dünnwandige  Teile  des  Gefäß- 
systems, die  Kapillaren,  hindurch  die  von 
außen  in  den  Körper  eingeführten  und  die  im 
Körper  selbst  gebildeten  Stoffe  auf,  trägt  sie 
nach  den  Orten  des  Ansatzes  und  Verbrauchs 
und  befördert  zugleich  die  beim  Lebens- 
prozeß gebildeten  Schlacken  dorthin,  wo  sie 
ausgeschieden  werden  sollen.  Diese  umfas- 
sende, mit  unzähligen  Teilfunktionen  ver- 
knüpfte Aufgabe  wird  in  einer  so  spielenden 
Weise  gelöst,  daß  selbst  bei  beträchtlicher 
Verkehrssteigerung  der  Wagen  nie  überladen 
erscheint,  was  eine  Keihe  jener  feinsten 
chemischen  und  physikalischen  Regulationen 
voraussetzt,  mit  welchen  die  Natur  den  Körper 
in  so  wunderbarer  Weise  ausgestattet  hat. 

Auch  bei  den  niederen  Tieren,  den  Wirbel- 
losen, hat  Blut  oder  ein  blutähnlicher  roter, 
gelber,  grüner  oder  blauer  Saft  in  einem 
Lakunen-  oder  mehr  oder  weniger  ent- 
wickelten Gefäßsystem  eine  analoge  Funktion 
zu  erfüllen. 

2.  Das  Gesamtblut  und  seine  Eigen- 
schaften. Die  Eigenschaften  des  Gesamt- 
blutes sind  wesentlich  davon  abhängig,  ob 
sich  das  Blut  noch  in  den  Blutgefäßen  be- 
findet oder  nicht.  In  den  Blutgefäßen  bleibt 
das  Blut  flüssig,  verläßt  es  diese,  so  wandelt 
es  sich  ohne  weiteres  nach  kurzer  Zeit  in  eine 
gallertige  Masse  um,  es  gerinnt.  Soll  also  das 
Blut  außerhalb  des   Körpers  möglichst  un- 


verändert zur  Untersuchung  gelangen,  so 
muß  die  Gerinnung  verhindert  werden,  wozu 
eine  Reihe  später  (S.  66)  zu  beschreibender 
Mittel  zur  Verfügung  steht. 

Derartiges,  dem  Körper  entnommenes 
Blut  zeigt  bei  ausgiebiger  Berührung  mit  Luft 
oder  mit  Sauerstoff  allein  eine  hellrote  Farbe, 
bedingt  durch  einen  Farbstoff,  der  in  den 
roten  Blutkörperchen  enthalten  ist  und  der 
mit  Sauerstoff  eine  lockere  chemische  Ver- 
bindung eingeht.  Bleibt  das  Blut  einige  Zeit 
stehen,  dann  geht  die  hellrote  Farbe  in  eine 
dunkelrote  über;  diese  Wandlung  in  der  Farbe 
beruht  auf  einer  Sauerstoffzehrung  des  Blutes, 
das,  wie  jedes  Gewebe,  dieses  lebenswichtigen 
Stoffes  bedarf. 

Dieser  Farbwechsel  ist  auch  in  dem  noch 
zirkulierenden  Blute  zu  beobachten,  was  daher 
rührt,  daß  in  den  Lungen  sich  das  Blut  mit 
Sauerstoff  beladet,  auf  dem  Wege  durch  den 
Körper  den  Sauerstoff  aber  wieder  abgibt, 
nur  daß  in  diesem  Falle  die  KörperzeUen  die 
hauptsächlichsten  Konsumenten  des  Sauer- 
stoffs darstellen. 

Die  Farbe  des  Blutes  ist  eine  sogenannte 
Deckfarbe,  auf  bedrucktes  Papier  aufge- 
tropft, kann  durch  das  Blut  hindurch  die 
Schrift  nicht  erkannt  werden,  weil  die  roten 
Blutkörperchen  in  mehrfacher  Schicht  un- 
durchsichtig sind.  Löst  man  aber  diese  Blut- 
körperchen im  Blute  auf,  was  möglich  ist 
(S.  54),  so  wird  das  Blut  durchsichtig,  laek- 
farben,  zugleich  aber  dunkler  im  Farbenton, 
weil  jetzt  mehr  Licht  absorbiert  und  weniger 
reflektiert  wird. 

Charakteristisch  ist  der  Blutgeruch. 
Befreit  man  das  riechende  Prinzip  —  wahr- 
scheinlich flüchtige  Fettsäuren  —  durch  Zu- 
satz von  konzentrierter  Schwefelsäure  ans 
dem  Blute,  so  wird  derGeruch  noch  deutlicher: 
man  kann  auf  diese  Weise  das  Blut  mancher 
Tierarten  voneinander  unterscheiden,  da 
auch  das  Blut  den  dem  Tiere  eigentümlichen 
Geruch  annimmt. 

Die  Temperatur  des  mensch- 
lichen Blutes  liegt  etwas  über  Körper- 
temperatur, also  über  36,5  bis  37,5"  C. 
Im  zirkulierenden  Blute  schwankt  die  Tem- 
peratur je  nach  den  Gefäßprovinzen,  am 
wärmsten  wird  das  Blut  beim  Durchströmen 
der  Leber,  bis  zu  40"  C  und  mehr,  um 
sich  in  der  Lunge  und  in  der  Haut  wie- 
der etwas  abzukühlen.  Bei  wechselwarmen 
Tieren  (Poikilothermen),  wie  niederen  Tieren, 
Fischen,  Amphibien  und  Reptilien,  erhebt 
sich  die  Bluttemperatur  nur  wenig  über  die 
der  Umgebung  und  schwankt  mit  dieser,  bei 
gleichwarmen  (Homoiothermen),  wie  Vögeln 
und  Säugetieren,  wird  eine  bestimmte  höhere 
Temperatur  zäh  festgehalten,  falls  sich  die 
Tiere  nicht  gerade  im  Winterschlafe  befinden. 
Die  höchste  Bluttemperatur  mit  42  bis  44"  C 
weisen  die  Vögel  auf.     Im  allgemeinen  gilt, 


Blut 


49 


daß,  je  intensiver  die  Lebensflamme  brennt, 
je  mehr  das  Blut  die  Oxydationsprozesse 
im  Körper  unterhalten  muß,  es  auch  um  so 
wärmer  ist. 

Die  Dichte  des  Blutes  beträgt  beim 
Menschen  1,050  bis  1,060,  sie  liegt  beim  weib- 
lichen Geschlechte  mehr  nach  1,050,  beim 
männlichen  mehr  nach  1,060  zu  und  wird 
hauptsächlich  durch  den  Gehalt  des  Blutes 
an  Blutfarbstoff  bedingt. 

Zur  Bestimmung  der  Dichte  kann  man, 
wenn  genügend  Blut  zur  Verfügimg  steht, 
physikalische  Apparate,  wie  das  Pyknometer 
oder  die  Mohrsche  Wage,  verwenden.  Soll  die 
Dichte  in  einzelnen  Blutstropfen  ermittelt  werden, 
so  sucht  man  nach  Hammerschlag  durch 
Mischung  des  leichteren  Benzols  und  des  schwere- 
ren Chloroforms  eine  Flüssigkeit  solcher  Dichte 
herzustellen,  in  welcher  ein  Blutstropfen,  hinein- 
gebracht, weder  untersinkt  noch  in  die  Höhe 
steigt,  sondern  schwebend  erhalten  bleibt.  Die 
leicht  zu  ermittelnde  Dichte  des  Gemisches  ist 
dann  auch  die  Dichte  des  Blutes. 

,,Blut  ist  dicker  als  Wasser",  diese  dick- 
liche Beschaffenheit  oder  Viskosität  wird 
insbesondere  durch  die  körperlichen  Elemente 
und  die  in  der  Blutflüssigkeit  enthaltenen 
kolloidalen  Stoffe  veranlaßt. 

Die  Bestimmung  der  Viskosität  oder 
inneren  Reibung  hat  in  den  letzten  Jahren  eine 
größere  Bedeutung  erlangt.  Der  Wert  der 
absoluten  Reibung  kann  aus  dem  Poiseuille- 
schen  Gesetz  über  die  Strömung  von  Flüssig- 
keiten in  Kapillaren  abgeleitet  werden,  die 
Ermittelung  des  Wertes  ist  aber,  zumal  in  Blut- 
gefäßen, für  welche  dieser  Wert  Bedeutung  hätte, 
mit  großen  Schwierigkeiten  verknüpft.  Für 
physiologische  Betrachtungen  genügt  meistens 
die  Kenntnis    des  Wertes  der  relativen  Reibung. 

Man  verfährt  zur  Ermittelung  nach  Ostwald 
am  einfachsten  so,  daß  man  durch  eine  vertikal 
gestellte  Glas  kapillare  eine  bestimmte  Menge 
Wasser  unter  dem  Einflüsse  der  Schwere  fließen 
läßt  und  die  Zeit  notiert,  welche  das  Wasser 
zum  Durchtritt  braucht.  In  derselben  Weise 
stellt  man  die  Beobachtung  unter  Benutzung 
derselben  Kapillare  mit  einem  gleichen  Volumen 
Blut  an,  wobei  man  aber  darauf  zu  achten  hat, 
daß  auch  die  Temperatur  die  gleiche  bleibt, 
denn  für  jeden  Grad  Temperaturänderung 
ändert  sich  auch  der  Wert  um  etwa  2  %.  Sei  nun 
i]w  der  Koeffizient  der  inneren  Reibung  für 
Wasser,  tw  die  Durchflußzeit  und  dw  die 
Dichte  desWassers,  ?]b,  tb  und  db  die  entsprechen- 
den Werte  für  das  zu  untersuchende  Blut,  dann 
besteht  die  Beziehung 

r]b        tb .  db         TT,  tb .  db 

—  =  T — i —  und  daher  ^jb  =  "»iw  t — t — 

Tjw  tw.Uw  tw.Clw 

W^ird   die    innere    Reibung  des    Wassers    t]w 
bei  einer  bestimmten  Temperatur  gleich  1  gesetzt, 
so  folgt,  da  auch  dw  =  1  ist, 
tb.db 

?]b    =    —7 

tw 

Die  Bestimmungen  sind  mit  einem  Fehler 
von  etwa  2  bis  5%  behaftet. 

Der  Wert  der  inneren  Reibung  wurde  für 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


menschliches  Blut  bei  38"  C  zu  4,73  bis  5,89 
bestimmt.  Anilin  hat  einen  ähnlichen  Wert 
wie  Blut  (Isoviskosität)  und  wird  daher  auch 
bei  vergleichenden  Versuchen  benutzt. 

Alles,  was  die  Zahl  und  Beschaffenheit 
der  körperlichen  Elemente  im  Blute  ändert, 
hat  auch  einen  Einfluß  auf  die  Viskosität.  So 
führt  ganz  allgemein  Sauerstoffmangel  und 
Kohlensäureanhäufung  im  Blute  zu  einer 
Vermehrung  der  roten  Blutkörperchen  und 
damit  zu  einer  Erhöhung  der  Viskosität  um 
so  mehr,  als  bei  Gegenwart  von  Kohlensäure 
auch  das  Volumen  der  Blutkörperchen  größer 
wird;  letzterer  Vorgang  ist  reversibel,  treibt 
man  die  Kohlensäure  durch  Sauerstoff  aus, 
so  geht  die  Viskosität  wieder  herab.  Auch 
Aenderung  der  Menge  und  des  kolloidalen  Zu- 
standes  der  Eiweibkörper  und  Wechsel  in 
der  molekularen  Konzentration  der  Blut- 
flüssigkeit müssen  sich  geltend  machen,  wenn 
auch  nur  vorübergehend,  da  das  Blut  seine 
einmal  gegebene  Zusammensetzung  mit  Zähig- 
keit aufrecht  erhält.  Auch  die  Art  der  Er- 
nährung ist  voi  Einfluß,  fleischfressende 
Tiere  weisen  eine  höhere  Viskosität  auf  als 
pflanzenfressende,  auch  bei  vegetarisch  leben- 
den Menschen  hat  man  eine  geringere  Visko- 
sität beobachtet. 

Die  Reaktion  des  Blutes  ist  im  physika- 
lisch-chemischen Sinne  fast  völlig  neu- 
tral, d.  h.  es  sind  nicht  mehr  freie  Wasser- 
stoffionen (H+),  welche  die  saure  Reaktion 
bedingen,  und  nicht  mehr  freie  Hydroxylionen 
(OH--),  welche  die  alkalische  Reaktion  be- 
dingen, im  Blute  enthalten  als  in  reinem 
Wasser,  wo  die  Konzentration  (C)  der  Ionen 
Ch+ =  CoH—=  0,8.10— 7  Gramm-Ion  in 
1  Liter  beträgt,  was  besagen  soll,  daß  in  etwa 
12  Millionen  Liter  Wasser  oder  auch  Blut  nur 
1  g  Wasserstoff  in  lonenform  enthalten  ist. 

Zur  Bestimmung  der  Reaktion  darf 
Lackmus  als  Indikator  nicht  verwendet  werden, 
denn  dieses  treibt  als  mittelstarke  Säure  die 
Kohlensäure  aus  denim  Blute  enthaltenen  kohlen- 
sauren Salzen  aus  und  veranlaßt  so  alkalische 
Reaktion.  Gegen  kohlensäureempfindliche  Indi- 
katoren, wie  Phenolphthalein,  erweist  sich  Blut 
als  neutral. 

Um  den  H-Ionengehalt  ermitteln  zu  können, 
hat  Friedenthal  einen  Satz  geeichter  Indi- 
katoren angegeben,  bei  welchen  der  Farben- 
umschlag auf  Einwirkimg  einer  bestimmten 
H-Ionenmenge  hin  erfolgt;  aus  dem  Umschlag 
eines  der  Indikatoren  schließt  man  auf  die 
H-Ionenmenge.  Höber  hat  eine  elektrische 
Methode  angewendet  und  auf  Grund  von  Mes- 
sungen des  Potentials  einer  Wasserstoffelektrode 
gegen  Blut  den  H-Ionengehalt  berechnet. 

Immerhin  ist  der  H-Ionengehalt  einigen 
Schwankungen  unterworfen,  so  soll  das  venöse, 
kohlensäurereiche,  Blut  etwa  doppelt  soviel 
H-Ionen  enthalten  als  das  arterielle,  auch 
bei  Säuglingen  soll  der  Gehalt  größer  sein 
als  bei  Erwachsenen.     Luftverdünnung  soll 


50 


Blut 


gleichfalls  zu  einer  Steigerung  des  Gehaltes 
führen.  Wird  der  H-Ionengehalt  zu  groß,  so 
wird  Ammoniak,  das  aus  dem  Eiweißstoff- 
wechsel stammt,  zur  Neutralisation  der  sauren 
Stoffe  herangezogen;  auch  dadurch,  daß  die 
zirkulierenden  Säuren  Kohlensäure  aus  den 
Karbonaten  des  Blutes  freimachen,  wird  der 
Säuerung  entgegengearbeitet. 

Wenn  demnach  auch  normalerweise  keine 
merkliche  lonenalkaleszenz  durch  vorhandene 
aktuelle  OH-Ionen  im  Blute  nachweisbar  ist, 
so  doch  eine  Titrationsalkaleszenz  durch  vor- 
handene potentielle  OH-Ionen,  denn  es  sind 
Stoffe  im  Blute  enthalten,  wie  Eiweiß  und 
Mononatriumkarbonat,  welche  Säure  zu  bin- 
den vermögen. 

Um  den  Gehalt  an  dem  so  titrierbaren  Alkali 
kennen  zu  lernen,  fügt  man  gemessene  Mengen 
dünner  Weinsäure  unter  Benutzung  von  Lack- 
moidpapier  bis  zum  Farbenumschlag  zu. 

Menschliches  Blut,  und  zwar  100  ccni, 
zeigt  unter  diesen  Umständen  eine  Alkales- 
zenz  entsprechend 0,2  bis  0,3gKatriumhydro- 
xyd,  bei  lackfarbenem  Blut  ist  der  Alkales- 
zenzgrad  größer,  entsprechend  0,6  g.  Diese 
Alkaleszenz  nimmt  bei  Blutkrankheiten  (Anä- 
mien), bei  Zuckerkrankheit  (Diabetes  melli- 
tus), bei  Zirkulation  größerer  Mengen  von 
Harnbestandteilen  (Urämie)  und  im  Fieber  ab. 

Von  Bedeutung  ist  noch  die  molekulare 
Konzentration  und  der  damit  zusammen- 
hängende osmotische  Druck  des  Blutes. 
Beide  Werte  sind  im  wesentlichen  von  dem 
Gehalt  des  Blutes  an  anorganischen  Salzen 
abhängig.  Zwar  sind  dem  Gewichte  nach 
relativ  viel  Eiweißkörper  im  Blute  vorhanden, 
aber  bei  der  außerordentlichen  Größe  der 
Eiweißmoleküle  ist  die  molekulare  Konzen- 
tration des  Eiweißes  im  Blute  doch  nur 
gering. 

Der  Wert  der  molekularen  Konzentration 
ergibt  sich  aus  der  Gefrierpunktserniedrigung 
des  Blutes,  welche  0,56''  C  im  Mittel  beträgt 
und  mit  den  bekannten  physikalisch-chemi- 
schen Methoden  der  Kryoskopie  bestimmt 
wird.  Da  1  Mol  irgendeines  Stoffes,  in  1  Liter 
Wasser  gelöst,  eine  Gefrierpnnktserniedrigung 
von  1,85*'  bedingt,  so  kann  es  sich  bei  der 
Gefrierpunktserniedrigung  (_/)  des  Blutes 
von  J  —  0,56°  nur  um  einen  Molgehalt  von 

-r^  =  0,3  handeln.  Da  ferner  bei  dem  Mol- 
gehalt 1  und  bei  0"  ein  osmotisclier  Druck  von 
22,4  Atmosphären  erzeugt  wird,  so  muß  der 
Druck  bai  dem  Molgehalt  0,3  des  Blutes  und 

bei  37,5«  C  22,4  (1  +  ^^  .37,5). 0,3  =  7,7 

Atmosphären  groß  sein,  worin  ^^  den  Tem- 
peraturkoeffizienten bedeutet. 

Diese  Werte  sind  beim  Menschen  und  den 
höheren   Tieren  nur  sehr  geringen  Schwan- 


kungen unterworfen,  ein  weiterer  Beweis 
dafür,  wie  zäh  an  der  Konstanz  der  Zusam- 
mensetzung des  Blutes  festgehalten  wird.  Nur 
bei  Kohlensäureüberladung  des  Blutes  soll  J 
größer  werden,  weniger  wegen  der  Anwesen- 
heit der  Kohlensäure  an  sich,  als  wegen  ihrer 
Einwirkung  auf  die  Alkaliverbindungen  des 

!  Bluteiweißes.    Während  der  Schwangerschaft 

1  soll  J  etwas  abnehmen. 

I  Es  hat  sich  ferner  gezeigt,  daß  _/  bei  ver- 
schiedenen Säugetieren  nur  wenig  verschieden 
von  dem  J  des  Menschen  ist,  daß  also  annä- 
hernd „Homoiosmie"  besteht.  Auch  bei  den 
übrigen  Wirbeltieren  weicht  dieser  Wert 
wenig  von  dem  angegebenen  ab,  nur  bei  den 
im  Meere  lebenden  Selachiern  und  bei  gleich- 
falls marinen  Wirbellosen  beträgt  J  etwa 
2,3«  und  stimmt  damit  mit  dem  J  des  Meer- 
wassers überein.  Je  höher  aber  der  im  Meere 
lebende  Organismus  steht,  um  so  mehr  macht 
er  sich  von  dem  J  des  Meerwassers  frei  und 
nähert  sein  J  dem  der  höher  entwickelten 
Tiere 

Für  die  Beurteilung  des  Blutes  vom  physi- 
kalisch-chemischen Standpunkte  aus  ist  noch 
wichtig  zu  wissen,  wieweit  die  im  Blute  ent- 
halteneu, die  molekulare  Konzentration  und 
den  osmotischen  Druck  bedingenden,  chemi- 
schen Stoffe  in  ihre  Ionen  dissoziiert  sind, 
was  durch  Messung  der  elektrischen  Leit- 
fähigkeit zu  ermitteln  ist,  denn  nur  die 
dissoziierten  Moleküle  (die  Elektrolyte)  leiten 
den  elektrischen  Strom. 

Die  Leitfähigkeit  kann  als  reziproker  Wert 
des  Widerstandes  aufgefaßt  werden,  dami  ist 
zur  Ermittelung  derselben  eine  Widerstands- 
messung, am  besten  mit  Hilfe  der  Wheatstone- 
schen  Brücke,  erforderhch.  Bei  dieser  Messung 
darf  der  konstante  Stroni  nicht  zur  Anwendung 
kommen,  weil  er  störende  Polarisation  in  der  zu 
messenden  Flüssigkeit  veranlaßt.  Es  muß  daher 
nach  Kohlrausch  Wechselstrom  der  Brücke 
zugeführt  und  als  Nullinstrument  ein  auf  Wechsel- 
ströme reagierendes  Instrument,  ein  Telephon, 
benutzt  werden. 

Die  spezifische  Leitfähigkeit ^i,  ausgedrückt 
in  reziinoken  Ohm,  wurde  für  Hundeblut 
bei  18«  C  zu  A  =  36,9.10-^  bestimmt,  wobei 
Aenderungen  der  Temperatur  diesen  Wert  um 
2,2%  pro  Grad  beeinflussen.  Diese  Leit- 
fähigkeit wird  fast  nur  durch  die  anorgani- 
schen Salze,  hauptsächlich  Kochsalz  und 
Karbonate,  bestritten  und  wäre  etwa  dreimal 
so  groß,  wenn  nicht  die  im  Blute  enthaltenen 
Nichtleiter  (Bhitkörj)erchen,  Kolloide)  den 
Wert  so  stark  herabdrücken  würden.  Unter 
Ausschluß  dieser  störenden  Momente  läßt  sich 
berechnen,  daß  die  in  der  Blutflüssigkeit  nach- 
weisbare Dissoziation  der  Elektrolyte  zu  der 
überhaupt  möglichen  sich  wie  0,65  bis  0,82 
zu  1  verhält,  eine  vollständige  Dissoziation 
ist  also  nicht  eingetreten. 

Nicht  weniger  konstant  als  die  molekulare 


Blut 


51 


Konzentration  und  der  osmotische  Druck  ist 
die  Leitfähigkeit  des  Blutes  auch  unter  ver- 
schiedenen Umständen. 

Nach  Besprechung  der  Beschaffenheit  des 
Gesamtblutes  müssen  noch  einige  Angaben 
über  die  Menge  des  Gesamtblutes  ge- 
macht werden. 

Im  Anschluß  an  ältere  Bestimmungen  von 
Welcker  kann  man  zur  Ermittelung  der 
Blutmenge  so  vorgehen,  daß  man  dem  zu 
untersuchenden  Tiere  etwas  Blut,  es  seien  b  g, 
entzieht.  Dann  läßt  man  das  Tier  verbluten, 
sammelt  alles  austretende  Blut  auf,  spült  das 
Gefäßsystem  mit  gemessenen  Mengen  Wasser 
aus,  zerhackt  dann  das  Tier  nach  Beseitigung  der 
Galle,  des  Darminhaltes  und  des  Harns  und  laugt 
schließlich  den  Körperbrei  mit  Wasser  von  be- 
kannter Menge  aus.  Darauf  vereinigt  man  alle 
Lösungen  und  erhält  so  ein  verdünntes  Blut, 
das  in  einem  Glaströgehen  bei  1  cm  Schichten- 
dicke eine  bestimmte  Farbstärke  aufweist.  Es 
betrage  die  gesamte  Menge  des  verwendeten 
und  wiedergewonnenen  Wassers  w^  g. 

Jetzt  fügt  man  zu  den  zuerst  entzogenen  b  g 
Blut  so  lange  gemessene  Mengen  Wassers  w, 
hinzu,  bis  bei  1  cm  Schichtendicke  dieselbe 
Farbstärke  zu  beobachten  ist  wie  bei  dem  aus  dem 
ganzen  Körper  gewonnenen  verdünnten  Blut. 
Angenommen,  es  betrage  die  gesamte  Blut- 
menge X,  die  nach  der  Entnahme  von  b  g  Blut 
im  Körper  zurückgebliebene  Blutmenge  y,  dann 
berechnet  sich  die  letztere  nach  der  Beziehung 

y  b  bw, 

-^^~   =   zu  y  =    — ~ 

Wi  Wo  w.. 


und  daher  die  Gesamtmenge  zu 

,  ,         bw,      ,  (^       w 

X  =  b  +  y  =  b  H ^  =  b   IH 

w,  \        w. 

Es  ist  klar,  daß  bei  dieser  Ai-t  der  Bestimmung 
nicht  nur  das  zirkulierende,  sondern  auch  das 
in  den  blutbereitenden  Organen  deponierte  Blut 
mitbestimmt  wird.  Dazu  kommt  noch,  daß 
auch  die  Muskeln  außerhalb  ihrer  Blutgefäße 
Blutfarbstoff  enthalten,  wodurch  der  Wert  der 
Blutmenge  höher  ausfallen  muß,  als  er  es  in 
Wirklichkeit  ist.  , 

Derartige  Bestimmungen,  auch  an  Hin- 
gerichteten vorgenommen,  ergaben  für  den 
Menschen  eine  Gesamtblutmenge  von  6,8  bis 
8,1%  oder  im  Mittel  Vis  des  Körpergewichts, 
also  bei  65  kg  gerade  5  kg  Blut.  Bei  den  ver- 
schiedenen Wirbeltierklassen  fand  Welcker 
im  Mittel  folgende  Werte:  bei  Fischen  V49,  bei 
Amphibien  V2H  bei  Reptilien  \/i7,  bei  Vögeln 
V12  und  bei  Säugetieren  Vis  c^es  Körperge- 
wichts Blut.  Es  würden  also  die  Vögel  die 
relativ  blutreichsten  Geschöpfe  sein.  Da  sich 
ein  Parallelismus  zwischen  Blutmenge  und 
Oxydationsgröße  im  Körper  zeigt,  die  Vögel 
aber,  wie  (S.  48)  erwähnt,  die  höchste  Körper- 
temperatur aufweisen,  so  ist  diese  Konstatie- 
rnng  nicht  ohne  Interesse. 

Bei  neueren  Blutmengenbestimmungen  an 
Tieren  ersetzt  man  das  aus  einem  Gefäße  aus- 
tretende Blut  allmählich  durch  eine  Flüssigkeit, 
welche  die  Tätigkeit  des  Herzens  unterhält ;  eine 


solche  Flüssigkeit  haben  Ringer  und  Locke 
angegeben,  sie  besteht  aus  den  Blutsalzen  und 
zwar  aus  0,7  bis  0,9%  Kochsalz,  0,01  bis  0,02% 
Chlorkalium,  0,01  bis  0,02%  doppeltkohlensaurem 
Natrium,  0,02%  Chlorkalzium  und  aus  er- 
nährendem Material,  0,1%  Traubenzucker,  alles 
in  AVasser  gelöst.  Die  Lösung  wird  auf  Körper- 
temperatur erwärmt  und  mit  Sauerstoff  ge- 
sättigt. Man  bedient  sich  so  der  natürhchen 
Pumpe  des  Herzens  zum  Ausspülen  des  Blutes. 
Um  auch  am  lebenden  Menschen  und  unver- 
letzten Tiere  solche  Bestimmungen  vornehmen 
zu  können,  führt  man  ganz  allgemein  in  das  Blut 
eine  bekannte  Menge  Sg  eines  Stoffes  ein,  der 
als  solcher  möglichst  lange  im  Blutgefäßsystem 
verweilt.  Nach  eingetretener  Mischung  entzieht 
man  etwas  Blut,  es  seien  bg,  und  bestimmt  darin 
die  Menge  des  eingeführten  Stoffes,  sie  betrage 

sg;   dann   ist   die  Gesamtblutmenge   — '—.    Als 

solcher  Stoff  hat  sich  Kohlenoxyd,  falls  es  in 
nicht  zu  großer  Menge  eingeführt  wird,  als 
brauchbar  erwiesen,  da  dieser  Stoff  fest  an  den 
roten  Blutfarbstoff  gekettet  wird. 

Derartige  Bestimmungen  am  Menschen, 
bei  denen  das  deponierte  Blut  und  der  Farb- 
stoff der  Muskeln  unberücksichtigt  bleibt, 
ergaben  nur  5  %  oder  ^/^o  des  Körpergewichts 
Blut,  bei  65  kg  also  nur  3,3  kg  Blut.  Die 
relative  Blutmenge  ist  vermehrt  bei  eiweiß- 
reicher Nahrung  und  unter  dem  Einflüsse  des 
Höhenklimas,  sie  ist  vermindert  bei  unge- 
nügender Ernährung  und  bei  Eisenmangel, 
bei  Gegenwart  von  Eingeweidewürmern,  bei 
vielen  Infektionskrankheiten  und  bei  malig- 
nen Tumoren,  bei  chemischen  Intoxikationen, 
besonders  bei  der  Bleivergiftung,  und  nach 
Blutverlusten.  Der  Zustand  von  Blutreich- 
tum wird  mit  Plethora  vera  bezeichnet, 
bei  Blutarmut  spricht  man  von  Oligämie 
oder  übertrieben  Anämie. 

Was  noch  die  Verteilung  des  Blutes  im 
Körper  anlangt,  so  fand  Ranke  ein  Viertel 
der  Gesamtmenge  im  Herzen  und  in  den 
großen  Gefäßen,  ein  weiteres  Viertel  in  der 
Leber,  ein  drittes  in  den  ruhenden  Muskeln 
und  ein  viertes  in  allen  übrigen  Organen.  Das 
tätige  Organ  ist  stets  blutreicher  (Hyper- 
ämie) als  das  untätige  (Ischämie),  und 
zwar  auf  Kosten  des  letzteren. 

3.  Die  wesentlichen  Bestandteile  des  Blu- 
tes und  ihre  Eigenschaften.  Die  Haupt- 
bestandteile des  Blutes  sind  die  körperlichen 
Elemente,  wie  rote  Blutkörperchen,  weiße 
Blutkörperchen  und  Blutplättchen  einerseits, 
und  die  Blutflüssigkeit  andererseits. 

Man  kamr  diese  Hauptbestandteile  dadurch 
voneinander  trennen,  daß  man  die  Blutgerinnung 
verhindert  und  das  Blut  in  hohen  Glaszylindern 
an  einem  kühlen  Orte  stehen  läßt.  Da  die 
köri^erlichen  Elemente  spezifisch  schwerer  als 
die  Blutflüssigkeit  sind,  so  senken  sie  sich  und 
trennen  sich  so  von  der  Flüssigkeit.  Bei  dieser 
Trennung  geht  auch  noch  eine  Scheidung  der 
körperlichen    Elemente    voneinander    vor    sich, 

4* 


52 


Blut 


indem  die  rotenBlutkörperchen,  als  die  schwersten, 
sich  am  raschesten  und  tiefsten  senken,  die 
weißen  in  mittlere  Höhen,  während  sich  die  Blut- 
plättchen, als  die  leichtesten  Elemente,  darüber 
ansammeln.  Alan  kann  diesen  Vorgang  noch 
dadurch  beträchtlich  beschleunigen,  daß  man 
ungerinnbar  gemachtes  Blut  zentrifugiert. 

Auch  in  ganz  kleinen  Mengen  Blut  läßt  sich 
diese  Trennung  durchführen,  wenn  man  das 
Blut  nach  He  diu  in  graduierte  Kapillaren 
(Hämatokriten)  aufnimmt,  an  einem  Ende 
verschließt  und  zentrifugiert;  dabei  muß  man 
die  Gerinnung  verhindern  oder  bei  solch  hoher 
Tourenzahl  (über  5000  Umdrehunge^n  pro  Minute) 
zentrifugieren,  daß  die  Trennung  erfolgt  ist, 
bevor  die  Gerinnung  beginnt. 

Man  findet  so  im  menschlichen  Blute 
40  bis  50  °o  körperliche  Bestandteile  und 
50  bis  60%  Blutflüssigkeit.  Die  Menge  der 
körperlichen  Bestandteile  ist  hauptsächlich 
von  dem  Gehalte  an  roten  Blutkörperchen 
abhängig. 

Sind  die  körperlichen  Elemente  gegenüber 
der  Norm  vermehrt,  so  spricht  man  von 
Polycythämie  oder  Hyperglobulie,  im 
entgegengesetzten  Falle  von  Oligocythä- 
mie  oderHypcglobulie,  bei  Flüssigkeitsreich- 
tum von  Hydrämie;  bei  Armut  von  An- 
hydrämie;  der  letztgenannte  Zustand  tritt 
z.  B.  bei  Cholera  ein. 

3a)  Die  körperlichen  Bestandteile. 
Von  den  körperlichen  Bestandteilen  des 
Blutes  seien  zunächst 

a)  Die  roten  Blutkörperchen  (Ery- 
thro cyten)  besprochen.  Diese  winzigen 
Gebilde,  welche  dem  Blute  die  rote  Farbe 
verleihen,  aber  nur  in  Masse  rot,  einzeln  gelb- 
grün, aussehen,  stellen  beim  Menschen 
bikonkave  Scheiben  von  0,008  mm  =  8  jii 
Durchmesser  und  2,5  //  größter  Dicke  dar 
(Fig.  1  Nr.  7).  Die  Größe  wechselt  bei  ein 
und  demselben  Individuum  etwas,  abnorm 
kleine  Körperchen  nennt  man  Mikrocyten, 
abnorm  große  Mcgalocyten  oder  Giganto- 
cyten.  Bei  manchen  Blutkrankheiten 
können  sehr  wechselnde  Formen  im  Blute 
auftreten,  die  dann  Poikilocyten  heißen. 

Die  Erythrocyten  stammen  von  Zellen, 
den  Erytliroblasten  (S.  69).  ab,  sind  aber 
selbst  keine  Zellen  mehr,  da  ihnen  ein  wich- 
tiges Kriterium  der  Zelle,  der  Kern,  fehlt. 

Aelmlich  in  der  Form,  nur  etwas  verschie- 
den in  der  Größe,  sind  die  Erythrocyten 
der  Säugetiere  (Fig.  1),  die  kleinsten,  vom 
Moschustier  (Nr.  10),  haben  einen  Durch- 
messer von  2,5  u,  die  größten,  vom  Elefantei, 
einen  solchen  von  9,4  /(.  Nur  eine  Gruppe 
der  Säugetiere,  die  Tylopoden,  zu  denen  das 
Kamel  und  Lama  gehört,  besitzt  merkwür- 
digerweise elliptische  und  bikonvexe  rote 
Blutkörperchen,  gleichfalls  aber  ohne  Kern 
(Nr.  6).  Alle  übrigen  Wirbeltiere  haben 
elliptische,  bikonvexe,  kernhaltige  und  viel 
größere  rote  Blutkörperchen  (Nr.  1  bis  5),  bei 


einem  Lurche,  Amphi  u  m  a,  sollen  die  Durch- 
messer der  Ellipse  sogar  77  und  47  w  betragen. 
Alle  diese  Erythrocyten  sind  biegsame 
elastische,  Gebilde,  welche  außerhalb  der 
Gefäße  leicht  ihre  Gestalt  ändern  und  dann 


Fig.  1.  Photographie  der  Welcker sehen  Blut- 
körperchen-]\lodelle,  die  Blutkörperchen  1500:1 
darstellend.  Die  Zahlen  hinter  den  Namen  geben 
die  wirkliche  Größe  der  Körperchen  an. 

1  =  Proteus  58  :  35  ;i 

2  =  Frosch  22,3  :  15,7  ;/ 

3  =  Eidechse  15.79 :  9,9  ^ 

4  =-  Schleie  12,8  :  10,2  ft 

5  =  Buchfink  12,4:7,5  ;< 

6  =  Lama  8  :  4  ju 

7  =  Mensch  7,2  :  7,8  ft 

8  =  Siebenschläfer       6,2  (i 

9  =-  Ziege  5,4  (i 
10  =  Moschustier  2,5  ft 

Nach  Sobotta. 

glockenförmig  oder  auch  wie  mit  feinen 
Stacheln  besetzt  (stechaj^felförmig)  aussehen 
können;  sie  besitzen  ferner  eine  gewisse 
Klebrigkeit  und  haben  die  Neigung,  sich  m 
GeMrollenform  zusammenzulegen. 

Zur  Konservierung  dieser  empfindlichen 
Gebilde  eignet  sich  recht  gut  Hayemsche 
Lösung,  welche  aus  5  g  Glaubersalz,  1  g  Kochsalz, 
0,5  g  Sublimat  und  200  g  destilliertem  Wasser 
besteht. 

Sollen  die  roten  Blutkörperchen  genauer 
histologisch  untersucht  werden,  so  breitet 
man  Blut  in  ganz  dünner  Schichte  auf  einen 
Objektträger  aus,  läßt  lufttrocken  werden, 
fixiert  durch  Hitze  oder  mit  Alkohol  und  färbt 
mit  einem  Eosin-Methylenblaugemisch.  Zur 
mikroskopischen  Untersuchung  muß  ein  Im- 
mersionssj'stem  verwendet  werden. 

Die  genauere  Untersuchung  ergibt,  daß 
das  rote  Blutkörperchen  im  wesentlichen  aus 
einer  Hülle  samt  Gerütswerk,  dem  sogenann- 
ten Stroma,  besteht  und  daß  in  die  Lücken 
desselben  der  rote  Blutfarbstoff,  das  Hämo- 
globin, eingelagert  ist. 

Die  Hülle  samt  Gerüstwerk  ist  zu 
-/a    aus    Eiweiß,    zu    Vs    ^'"S    lettähnlichen 


Elut 


53 


Stoffen,  sogenaniiton  Lipoiden,  wie  Chole- 
sterinen (C27H43.  OH)  nnd  Lezitliinen  (Stearin- 
sänrelezithin  C44H90O9NP),  aufgebaut.  Durch 
die  Hülle  hindurch  können  bestimmte  Stoffe 
aus  der  Blutflüssigkeit  in  die  Blutkörperchen 
einwandern  und  umgekehrt  auswandern,  aber 
nur  bestimmte  Stoffe,  nicht  alle,  die  Hülle  ist 
nur  halbdurchlässig,  semi permeabel,  wie 
man  es  etwas  ungenau  ausdrückt.  So  können 
z.  B.  von  den  in  der  Blutflüssigkeit  enthal- 
tenen Salzen  die  undissoziierten  Moleküle 
nicht  durchtreten,  sondern  nur  ihre  disso- 
ziierten Ionen,  von  diesen  aber  auch  nur  die 
elektronegativenAnionen  wie  CP,  COg",  S04~, 
während  die  Hülle  für  die  elektropositiven 
Kationen,  wie  Na+,  K+,  undurchgängig  ist. 
Unter  dem  Einfluß  von  Kohlensäure  wandern 
besonders  Cl-Ionen  in  die  Blutkörperchen 
hinein,  COa-Ionen  heraus,  was  eine  alkalische 
Reaktion  der  umgebenden  Flüssigkeit  im 
Gefolge  hat;  auf  Durchleiten  von  Sauerstoff 
hin  kann  der  ursprüngliche  Zustand  nach  ent- 
sprechender Verschiebung  der  Ionen  wieder 
hergestellt  werden,  der  Vorgang  ist  also 
reversibel. 

Wegen  dieser  Bevorzugung  bestimmter 
Ionen  nimmt  das  Blutkörperchen  unter  Um- 
ständen eine  elektrische  Ladung  an,  was 
sich  auch  darin  äußert,  daß  es  sich  im  elek- 
trischen Strome  in  bestimmter  Weise  nach 
den  Elektroden  hin  orientiert. 

Die  halbdurchlässige  Membran  bedingt 
es  auch,  daß  sich  im  gegebenen  Falle  die  Er- 
scheinungen des  osmotischen  Druckes 
geltend  machen.  Bringt  man  rote  Blut- 
körperchen in  Wasser,  so  haben  die  in  den 
Körperchen  eingeschlossenen  Moleküle  das 
Bestreben,  sich  über  das  ganze  Wasser  aus- 
zubreiten, ähnlich  wie  Gase,  welche  den 
ihnen  angebotenen  Raum  ganz  zu  erfüllen 
suchen.  Diesem  Bestreben  setzt  aber  die 
halbdurchlässige  Hülle  ein  Hindernis  entgegen, 
es  äußert  sich  daher  die  Ausbreitungstendenz 
der  Moleküle  durch  Druck  auf  die  Wand. 
Unter  dem  Einflüsse  dieses  Druckes  nehmen 
die  Körperchen,  unterstützt  durch  einwan- 
derndes Wasser,  immer  mehr  Kugelgestalt 
an  und  platzen  schließlich.  Bei  Blutkörper- 
chen dagegen,  welche  sich  in  einer  stärker 
molekularen  Lösung  befinden,  als  ihrem 
Inhalt  entspricht,  also  z.  B.  in  konzentrierter 
Kochsalzlösung,  wirkt  der  Druck  in  umge- 
kehrter Richtung,  von  den  überwiegenden 
Kochsalzmolekülen  her,  welche  die  Tendenz 
haben,  in  die  Blutkörperchen  einzudringen. 
Da  aber  die  Wand  für  Neutralsalze  nicht 
durchlässig  ist,  so  werden  die  Blutkörperchen 
zusammengedrückt,  sie  schrumpfen,  indem 
zugleich  Wasser  aus  den  Körperchen  in  die 
Salzlösung  übertritt.  Das  Wasser  ist  daher 
hypotonisch,  die  konzentrierte  Koch- 
salzlösung hypertonisch. 

In    der   Blutflüssigkeit   dagegen    und   in 


einer  0,9proz.  Kochsalzlösung  behalten- 
die  Blutkörperchen  ihre  normale  Gestalt  bei, 
weil  der  von  innen  und  von  außen  her  auf  die 
Hülle  wirkende  Druck  gleich  groß  isr,  diese 
Lösungen  sind  daher  isotonisch;  man 
nennt  die  isotonische  0,9proz.  Lösung  auch 
physiologische  Kochsalzlösung.  Eine 
solche  Kochsalzlösung  weist  also  denselben 
osmotischen  Druck  von  7,7  Atmosphären, 
wie  Blut  auf,  sie  ist  aber  keine  0,3  molare 
Lösung,  wie  man  dem  früher  Gesagten  ent- 
sprechend (S.  50)  erwarten  sollte,  eine  solche 
müßte  vielmehr  58,5.0,3=  17,6  g  Kochsalz 
in  1  Liter  Wasser  enthalten  oder  l,8prozen- 
tig  sein,  wobei  58,5  das  Molekulargewicht 
des  Kochsalzes  bedeutet.  Daß  die  physio- 
logische Kochsalzlösung  nur  0,15  molar  oder 
0,9proz.  ist,  rührt  daher,  daß  die  Koch- 
salzmoleküle in  dieser  Lösung  in  ihre  beiden, 
mit  Elektrizität  beladenen,  Ionen  Na"^  und 
Cn  aufgespalten  sind  (elektrolytische  Disso- 
ziation), die  wie  selbständige  Moleküle  wirken, 
so  daß  die  Lösung,  um  isoosmotisch  zu  sein, 
nicht  1,8  prozentig,  sondern  nur  halb  so  stark, 
0,9prozentig,  zu  sein  braucht. 

Man  kann  die  Reaktionsfähigkeit  der  roten 
Blutkörperchen  dem  osmotischen  Druck  gegen- 
über dazu  benutzen,  um  mit  dem  Blut  isotonische 
Salzlösungen  herzustellen,  man  braucht  nur 
diejenige  Konzentration  aufzusuchen,  bei  welcher 
die  Blutkörperchen  ihr  Volumen  nicht  ändern, 
was  mit  Hilfe  des  erwähnten  Hämatokriten  (S.  52) 
zu  ermitteln  ist.  In  dieser  Weise  wird  man  finden, 
daß  eine  l,5proz.  Bromnatrium-  und  eine 
2,2proz.  Jodnatriumlösung  isotonisch  mit  einer 
0,9proz.  Kochsalzlösung  ist;  eine  Rohrzucker- 
lösung muß  schon  10,3%  des  Zuckers  enthalten, 
um  isotonisch  zu  sein. 

Da  die  molekulare  Konzentration  im 
Blute  der  verschiedenen  Tiere  etwas  ver- 
schieden ist,  so  muß  auch  die  für  das  be- 
treffende Blut  physiologische  Kochsalzlö- 
sung verschieden  sein,  für  das  menschliche 
Blut  muß  sie,  wie  erwähnt,  0,9  proz  ,  für 
Froschblut  braucht  sie  nur  0,6proz.  zu  sein. 

Für  eine  andere  Reihe  von  Stoffen 
ist  die  Hülle  der  roten  Blutkörperchen  nicht 
nur  halbdurchlässig  sondern  sogar  ganz- 
durchlässig, wiezuerstGryns  gefundenhat; 
es  sind  das  Stoffe  wie  Alkohole,  Aldehyde, 
Ketone,  Aether,  Ester,  Aniide,  wie  Harnstoff, 
und  viele  andere  Stoffe.  Später  hat  Meyer 
und  0 verton  darauf  hingewiesen,  daß  alle 
diese  Stoffe  lipoidlöslich  sind  und  daß  sie 
gerade  deshalb  leicht  durch  lipoidhaitige 
Membranen,  wie  sie  die  roten  Blutkörperchen 
aufweisen,  durchdringen;  die  Autoren  haben 
den  Satz  aufgestellt,  daß  die  Permeabilität 
für  einen  Stoff  um  so  größer  ist,  je  größer  sein 
Teilungskoeffizient  Lipoidsubstanz  zu  Wasser 
ist.  Unter  Teilungsko  ffizient  eines  Stoffes 
zwischen  zwei  Lösungsmitteln  wird  nach 
Nernst  das  konstante  Verhältnis  der  räum- 
lichen Konzentrationen  verstanden,  mit  wel- 


54 


Blut 


chen  jener  Stoff  in  diesen  beiden  Lösungs- 
mitteln (im  gegebenen  Falle  Lipoidsubstanz 
und  Plasma)  nach  Eintritt  des  Gleichgewichts- 
zustandes unabhängig  von  den  angewandten 
Mengen  des  Stoffes  vorhanden  ist.  Da  also 
für  solche  lipoidlöslichen  Stoffe  die  Membran 
kein  Hindernis  darstellt,  so  dringen  sie  so 
lange  in  die  Blutkörperchen  ein,  bis  ihre 
Konzentration  innen  und  außen  gleich  groß 
ist.  Auf  die  osmotischen  Erscheinungen 
haben  diese  Stoffe  keinen  Einfluß,  so  lösen 
sich  z.  B.  die  roten  Blutkörperchen  in  einer 
0,3  molaren  Harnstofflösung  auf,  als  ob  sie 
sich  in  reinem  Wasser  befänden. 

Manche  dieser  Stoffe  können  aber  insofern 
den  roten  Blutkörperchen  gefährlich  werden, 
als  sie  sich  nicht  nur  in  den  Lipoiden  der 
Hülle  lösen,  sondern  auch  die  Lipoide  sich 
in  ihnen  lösen,  wodurch  die  Hülle  geschädigt 
wird  und  ihren  Inhalt  austreten  läßt,  was 
man  mit  Hämolyse  bezeichnet.  Außer 
diesen  lipoidlösenden  Stoffen  wirken  noch 
Säuren  und  Laugen,  von  den  Körperbestand- 
teilen Galle,  ferner  artfremdes  Blut,  tierische 
Gifte,  wie  Schlangen-  und  Krötengift,  und  die 
in  den  Pflanzen  vorkommenden  Stoffe,  wie 
Saponinsubstanzen  und  das  Gift  der  Speise- 
morchel (Helvella  esculenta),  dieHelvella- 
säure,  stark  hämolytisch.  Schließlich  kann 
auch  durch  physikalische  Einwirkungen,  wie 
durch  den  erwähnten  osmotischen  Druck, 
durch  Zerreiben  der  Blutkörperchen  mit 
Sand,  durch  Wärme,  Gefrierenlassen  und 
Wiederauftauen,  durch  elektrische  Entladun- 
gen die  Hülle  zerstört  und  der  Lihalt  frei- 
gemacht werden. 

Die  Resistenz  der  roten  Blutkör- 
perchen gegen  diese  Einwirkungen  ist  bei 
den  verschiedenen  Blutarten  recht  verschie- 
den. So  kann  man  im  Meerschweinchenblut 
die  roten  Blutkörperchen  durch  Zusatz  von 
Wasser  oder  Äther,  durch  Einwirken  von 
Wärme  und  Kälte,  leicht  auflösen  und  das 
Blut  lackfarben  machen,  während  dies  bei 
Menschenblut  unter  denselben  Umständen 
viel  schwerer  gelingt.  Bei  vielen  Blutkrank- 
heiten, besonders  bei  der  perniziösen  Anämie, 
ist  die  Resistenz  der  Blutkörperchen  be- 
sonders gering. 

Haben  die  Blutkörperchen  ihren  Inhalt 
an  das  Blut  abgegeben,  so  wird  dieses  lack- 
farben, man  spricht  dann  von  H  ä  m  o  - 
globin ämie.  Die  Hüllen  der  Blutkörper- 
chen, selbst  farblos,  erscheinen  dann  wie 
Schatten  im  Blute;  man  kann  diese  durch 
Zusatz  von  Methylviolett  färben  und  dadurch 
stärker  hervorheben. 

Noch  bedeutsamer  als  die  Hülle  ist  der 
Inhalt  der  roten  Blutkörperchen,  der 
zum  größten  Teile  aus  dem  roten  Blutfarb- 
stoffe, dem  Hämoglobin,  besteht,  sind 
doch  30  bis  tö%  der  feuchten  und  96%  der 
trockenen  Körperchen  Hämoglobin. 


Es  ist  nicht  schwer,  diesen  besonderen 
Stoff  in  dem  besonderen  Safte  in  ziemlich 
reinem  Zustande  zu  g  e  w  i  n  neu,  weil  er, 
wenigstens  bei  manchen  Tieren,  leicht  kristal- 
lisiert. 

Das  allgemeine  Verfahren  dabei  ist 
folgendes.  Alan  zentrifugiert  die  roten  Blut- 
körperchen ab,  wäscht  sie  mit  physiologischer 
Kochsalzlösung,  stellt  eine  möglichst  konzen- 
trierte Lösung  in  destilliertem  Wasser  her,  be- 
seitigt die  Blutkörperchenreste  durch  Schütteln 
mit  Aether,  kühlt  die  Hämoglobinverbindung 
stark  ab  und  setzt  unter  Umständen  noch  wasser- 
entziehende Mittel,  wie  Alkohol,  zu.  Aus  Pferde- 
blut kann  man  auf  diese  Aii  in  kurzer  Zeit 
pfundweise  Hämoglobinki-istalle  erhalten. 

Zur  D  a  r  s  t  e  11  u  n  g  im  kleinen  bringt  man 
einen  Tropfen  Rattenblut  auf  einen  Objekt- 
träger, setzt  so  viel  destilliertes  Wasser  zu,  daß 
das  Blut  gerade  lackfarben  wird,  läßt  verdunsten, 
bis  am  Rande  des  verdünnten  Blutes  ein  Ein- 
trocknungsring entsteht  und  deckt  dann  mit 
einem  Deckglas  zu.  Besonders  am  Eintrock- 
nungsringschießen reichlich  prismatische  Ivristalle 
an.  Außerordentlich  schöne  und  länger  haltbare 
Kristalle  kann  man  erzielen,  wenn  man  aus 
natürlicliem  Kanadabalsam  einen  Ideinen  lüater 
bildet,  ein  Tröpfchen  Meerschweinchenblut  hinein- 
bringt, wartet,  bis  der  Balsam  sich  über  dem 
Blute  zusammengezogen  hat  und  dann  ein  Deck- 
glas auflegt.  Nach  einigen  Stunden  beginnt 
die  Kristallisation,  am  näclisten  Tage  sind  große 
prächtige  Kristalle,  scheinbare  Tetraeder  oder 
davon  ableitbare  Formen,  vorhanden. 

Das  Hämoglobin  (abgekürzt  Hb) 
kristallisiert  im  rhombischen  System, 
meist  in  Form  von  Prismen  und  prisma- 
tischen Nadeln  (Fig.  3  und  2);  die  scheinbaren 
Tetraeder  des  Meerschweinchen-Hb  (Fig.  4) 


Fig.  2.     Kristalle  von  j\Ienschenhämoglobin. 
Nach  F rieb 0 es. 


sind  in  Wahrheit  rhombische  Sphenoide. 
Nur  eine  Ausnahme  von  dieser  Regel  hat  man 
bis  jetzt  konstatieren  können,  die  sechs- 
eckigen Platten  des  Eichhörnchen-Hb  (Fig.  3) 


Blut 


sollen  dem  liexagonalen  System  angehören. 
Die  Kristallform  kann  ancli  bei  ein  nnd  der- 
selben Hb-Art  nnter  offenbar  unmerklich 
wechselnden  äußeren  Bedingungen  etwas 
verschieden  sein.  Alle  Kristalle  sind  doppel- 
brechend und  mehr  oder  weniger  pleochroi- 
tisch. 

Die  Analyse  des  kristallisierten 
Hb  hat  ergeben,  daß  es  außer  Kristallwasser 
von  chemischen  Bausteinen  54,G%  Kohlen- 


Fig.  3.    Kristalle  von  Eichliörnchenhämoglobin. 
Nach  Funke. 


Fig.  4.  Ivristalle  von  Meerschweinchenhämoglobin. 
Nach  Funke. 

Stoff,  7,2%  Wasserstoff,  20,9%  Sauerstoff, 
16,4%  Stickstoff,  0,6%  Schwefel  und  0,3% 
Eisen  enthält.  Unter  der  Annahme,  daß  in 
1  Molekül  Hb  zum  mindesten  1  Atom  Eisen 
vom  Atomgewicht  55,85  vorhanden  ist,  und 
daß  auf  100  g  Hb  genauer  0,336%  Eisen 
kommt,  berechnet  sich  das  Molekular- 
gewicht  M   des    Hb    nach   der   Beziehung 

M  100         ^^       ,^^^^ 

55X5=0336^^^^^  =  1^022. 


Daß  das  Molekül  in  der  Tat  von  dieser 
Größenordnung  ist,  haben  Molekulargewichts- 
bestimmungen mit  Hilfe  des  osmotischen 
Druckes,  welche  von  Hüfner  und  Ganßer 
durchgeführt  wurden,  ergeben.  Als  vorläufige 
Formel  kann  die  von  Jaquet  angegebene 
gelten,  nach  welcher  Hunde-Hb  CtssHijos 
OaisNiosSsFe  zu  schreiben  wäre,  es  liegt  also 
ein  Riesenmolekül  vom  Molekulargewichte 
16669  vor.  Die  Chemie  kennt  zurzeit  keinen 
Stoff,  der  komplizierter  wäre. 

Seiner  chemischen  Natur  nach  ist  Hb  ein 
Proteid,  als  solches  besteht  es  aus  einem 
Protein  (einem  Eiweißkörper),  dem  Globin, 
und  einer  mit  diesem  verbundenen  (pros- 
thetischen) Gruppe,  dem  H ämo ehr o mö- 
gen, einem  eisenhaltigen  Farbstoffe;  letztere 
Gruppe  ist  es,  welche  dem  Hb  die  Farbe  ver- 
leiht. Als  Proteid  gibt  Hb,  freilich  unter 
Zersetzung,  die  gewöhnlichen  Eiweißreak- 
tionen, ist  löslich  in  Wasser,  noch  besser  in 
schwachen  Alkalien,  unlöslich  in  Alkohol  oder 
Aether  oder  Chloroform.  Mit  dem  Alkali  bildet 
das  Hb,  wahrscheinlich  eine  schwache  Säure, 
Salze. 

Das  Hb  der  verschiedenen  Tiere 
stimmt  nicht  völlig  ttberein,  was  sich  auch 
durch  verschiedene  Kristallform,  Löslich- 
keit und  Resistenz  chemischen  Angriffen 
gegenüber  äußert,  aber  diese  Verschiedenheit 
ist  nicht  durch  die  Farbstoffgruppe  bedingt, 
welche  bei  allen  Tieren  dieselbe  ist,  sondern 
durch  die  andere  Komponente,  den  Eiweiß- 
körper, was  bei  der  Spezifität  der  Eiweiß- 
körper einer  Tierart  fjegreiflich  erscheint. 
Diese  Spezifität  beeinflußt  aber  die  Art 
der  im  Globin  enthaltenen  Atome  gar  nicht, 
auch  nicht  wesentlich  ihre  Zahl,  wohl  aber 
wahrscheinlich  ihre  Gruppierung. 

Eine  physiologisch  sehr  wichtige  Eigen- 
schaft des  Hb  ist  sein  Gasbindungsver- 
mögen,  vor  allem  für  Sauerstoff.  Nach  den 
Untersuchungen  Hüfner s  bindet  1  Molekül 
Hb  bei  mittlerer  Temperatur  und  Luftdruck 
ein  Molekül  Sauerstoff,  das  sind  2  Atome, 
oder  1  g  Hb  1,34  ccni  O2,  reduziert  auf  O"  C 
und  760  mm  Quecksilberdruck.  Diese 
Sauerstoffverbindung,  das  Oxyhämoglobin 
(Hb-0,),  mit  dem  Sitz  des  Sauerstoffs  wahr- 
scheinlich an  dem  zur  Farbstoffgruppe 
gehörigen  Eisenatom,  ist  eine  lockere  Ver- 
bindung, mit  abnehmendem  Sauerstoff  druck 
tritt  immer  mehr  Dissoziation  ein  und 
schließlich  löst  sich  der  Sauerstoff  ganz  vom 
Hb  los.  Die  folgende  Kurve  (Fig.  5)  zeigt 
die  Abhängigkeit  des  Sauerstoffbindungs- 
vermögens vom  Sauerstoffdrucke.  Gerade 
diese  Eigenschaft  des  Hb-Oa  ist  aber  wichtig 
für  den  Lebensprozeß,  das  Hb  ist  ein  respira- 
torischer Farbstoff,  der  in  den  Lungen  sich 
mit  O2  beladen,  an  die  Körperzellen  aber 
wieder  O2  abgeben  soll,  im  wesentlichen 
soll  es  dabei  nur  Wagen,  nicht  Konsument 


56 


Blut 


sein.  AVarum  sich  freilich  der  Körper  dazu  gegenüber.  Ein  Molekül  Hb  bindet  gerade 
eines  so  komplizierten  Wagens  bedient,  ist  1  Molekül  CO  oder  1  g  Hb  das  gleiche  Volumen 
eine  ungelöste  Frage,  CO  wie  O2,  also  1,34  ccm.     Noch  leichter 

In  Form  des  Hb-Og  Hegt  das  Hb  vor,  als  Hb-Oa  kann  Hb-CO  kristallinisch  dar- 
wenn  es  mit  Luft  oder  mit  Sauerstoff  allein  gestellt  werden,  die  Kristalle  sind  denen 
in  Berührung  kommt,  was  man  nach  den  des  Hb-Og  sehr  ähnlich, 
beschriebenen  Methoden  kristallinisch  dar-  Diese  Verbindung  kommt  auch  im  Körper 
stellt,  ist  gewöhnlich  Hb-Og.  In  Wasser  |  zustande,  wenn  Leuchtgas  oder  Ofengase 
oder  noch  besser  in  O,lprozentiger  Soda-  eingeatmet  werden.  Allein  auf  dem  Uni- 
lösung  gelöst,  zeigt  Hb-Oa  eine  schöne  rote  stände,  daß  Hb  eine  größere  Affinität  zu 
Farbe  mit  einem  Stich  ins  Gelbliche.  I  CO  als  zu  O2  hat,  beruht  dann  der  Tod  des 

Das     rein     dargestellte    HbOa    ist    in  Menschen,' Hb-CO  ist  eben  für  die  Sauerstoff- 
übertragung unbrauchbar. 
"2,  ^oo  Die  Leichen  der  an  Kohlen- 

""■  ~  Oxydvergiftung    Gestorbe- 

nen sehen,  der  Farbe  des 
Hb-CO  wegen,  eigentüm- 
lich rosigrot  aus. 

Außer  den  genannten 
Stoffen  gehen  auch  noch 
Stickoxyd  und  Cyan  Ver- 
bindungen mit  Hb  ein,  es 
entsteht  Stickoxvd- 

hämoglobin  (Hb-NO) 
und  Cyanhämoglobin 
(Hb-CN),  die  noch  fester 
sind  als  die  bisher  be- 
schriebenen. Auch  Kohlen- 
säure soll  von  Hb  ge- 
bunden werden,  aber  nicht 
von  der  Farbstoffgruppe 
sondern  von  dem  Eiweiß- 
körper. 

Die  genannten  Ver- 
bindungen können 
mehr  oder  weniger 
feuchtem  oder  trockenem  Zustande  nur  1  leicht  wieder  gelöst  werden,  wenn  man 
beschränkt  haltbar,  nach  einigen  Tagen  sie  mit  reduzierenden  Stoffen  zusammenbringt, 
nimmt  es  eine  mehr  bräunliche  Farbe  an,  ,  welche  eine  größere  Affinität  zu  dem  ge- 
es  entsteht  das  sogenannte  Methämoglobin  bundenen  Stoff  haben  als  Hb,  oder  wenn  man 
(Met-Hb)  von  stärker  saurem  Charakter, !  sie  dem  Vakuum  aussetzt  oder  indifferente 
Rasch  kann  man  eine  Hb-Oa-Lösung  in  eine  Gase  durch  ihre  Lösungen  hindurchleitet. 
Met-Hb-Lösung  verwandeln,  wenn  man  eine  ''\  Chemisch  leicht  reduzierbar  ist  Hb-Oj, 
Spur  Ferricyankalium  zusetzt.  Auch  viele  |  sehr  gut  eignet  sich  hydroschwefligsaures 
andere  chemische  Stoffe  wirken  als  Met-Hb- 1  Natrium  zur  Reduktion.  Setzt  man  eine 
bildner.  lieber  die  chemische  Natur  des  Spur  dieses  Salzes  zu,  so  färbt  sich  die  Lö- 
Met-Hb,  das  sich  gleichfalls  kristallinisch  j  sung  schön  purpurrot,  es  ist  reduziertes 
in  prismatischen  Nadeln  oder  sechseckigen  i  Hb  entstanden,  das  auch  der  Kristallisation 
Platten  darstellen  läßt,  ist  noch  wenig  1  fähig  ist.  Diese  Reduktion  besorgen  im 
Sicheres  bekannt,  es  ist  aber  jedenfalls  Körper  die  Körperzellen,  die  blaurote  Fär- 
für  die  Sauerstoff  Übertragung  untauglich.  I  bung  des  Gesichtes  bei  Sauerstoffmangel 
Leitet  man  Kohlenoxyd  (CO)  oder  Leucht-   beruht    auf    Zirkulation    größerer    Mengen 


uu 

90 

80 

B^ 



■ — 

/ 

H^ 

-^ 

/ 

/ 

70 
60 
50 

/ 

A 

/ 

V 

/ 

/ 

/> 

/ 

40 

30 
20 
10 

// 

// 

// 

\ 

/ 

/ 

5" 


o<   0   10  20  30  40  50  60  70  80  90  100  110  120  130  140  150 

Sauerstoff  druck  in  mm  Hg. 

Fig.  5.  Die  Abhängigkeit  der  Dissoziation  des  im  Blute  befindlichen 
Oxyhämoglobms  (B)  und  des  rein  dargestellten  Oxyhämoglobins 
(H,  Gprozentige  Lösung)  vom  Sauerstoff  druck  bei  38"  C  nach  Bohr. 


gas,  das  etwa  10%  Kohlenoxyd  enthält, 
in  Blut  oder  Hb-Oa-Lösung  ein,  so  wird  der 
bewegliche  Sauerstoff  des  Hb-Oa  von  dem 
CO  verdrängt,  worauf  sich  dieses  an  die 
Stelle  des  Oa  setzt,  es  entsteht  Kohlen- 
oxydhäinoglobin  (Hb-CO)  von  roter  Farbe 
mit  einem  Stich  ins  Bläuliche.  Die  Affinität 
des  Hb  zu  CO  ist  etwa  154  mal  größer  als 
die  zu  Oa.  Die  größere  Festigkeit  der  Ver- 
bindung äußert  sich  auch  durch  eine  viel 


reduzierten  Hb. 

Die  chemischen  Reduktionsmittel  ver- 
sagen bei  Met-Hb  zum  Teil,  bei  den  anderen 
Verbindungen  ganz,  aber  im  Vakuum  und 
beim  Durchleiten  indifferenter  Gase  trennen 
sich  schließlich  auch  Hb-CO  und  Hb-NO, 
Met-Hb  und  Hb-CN  dagegen  nicht. 

Läßt  man  schwache  Säuren  oder  stärkere 
Laugen  auf  Hb-Oa  wirken  oder  erwärmt 
auf  64  bis  68,5°,  so  trennt  sich  die  Farbstoff- 


größere    Resistenz     chemischen     Angriffen  gruppe  von  dem  Eiweißkörper  und  es  ent- 


Blut 


stehen  als  Spaltungsprodukte  Globin 
und  Hämatin,  letzteres  ist  sauerstoffhaltiges 
Hämochromogen.  Globin  geht  dabei  mit  den 
zersetzenden  Säuren  oder  Laugen  Verbin- 
dungen ein. 

Möglichst  rein  dargestelltes  Gl  o  b  i  n  besteht 
aus  55,0  "o  C,  7,2%  H,  20,5%  0,  16,9%  N 
und  0,4  °o  S,  das  Eisen  ist  also  bei  der  zweiten 
Komponente,  dem  Humatin,  geblieben.  Als 
charakteristisch  für  Globin  liebt  Schulz 
hervor,  daß  es  aus  salzsaurer  Lösung  durch 
Ammoniak  gefällt,  aber  nicht  im  Ueber- 
schusse  von  Ammoniak  wieder  gelöst  wird. 

Wichtiger  ist  die  zweite  Komponente, 
das  Hämatin,  von  dem  man  aus  Hb  etwa 4% 
erhält;  es  ist  ein  bisher  noch  nicht  kristalli- 
nisch sondern  nur  amorph  dargestellter 
blauschwarzer  Körper  von  sehr  großer  Re- 
sistenz, dem  die  Zusammensetzung  C34H34- 
05N4Fe  (Molekulargewicht  634)  zukommt. 
Hämatin  ist  in  Wasser,  Alkohol  oder  Aether 
unlöslich,  wenig  löslich  in  kochendem  Eis- 
essig und  säurehaltigem  Alkohol  oder  Aether 
als  saures  Hämatin  von  brauner  Farbe,  leicht 
löslich  in  Alkalien  als  alkalisches  Hämatin 
mit  braungrüner  Farbe. 

Eine  sehr  wichtige  Verbindung  der  Farb- 
stoffgruppe mit  Chlor  ist  das  leicht  kristalli- 
sierende Hämin,  C34H3304N4FeCl,  für  eine 
Hydroxylgruppe  des  Hämatins  ist  ein  Chlor- 
atoni  eingetreten. 

Man  kann  Hämin  in  größerer  Menge 
kristallinisch  darstellen,  wenn  man  in 
kochsalzh altigen  Eisessig  Blut  einträgt,  einige 
Zeit  kocht  und  noch  heiß  rasch  filtriert,  beim 
Abkühlen  scheiden  sich  die  lülstalle  aus. 

Die  Darstellung  der  Kristalle  im 
kleinen  ist  deshalb  von  großer  Bedeutung, 
weil  sie,  besonders  in  forensischen  Fällen,  bei 
der  großen  Resistenz  der  Farbstoff gruppe ;  zum 
Nachweis  von  Blut  dienen  können.  Man  ver- 
fährt so,  daß  man  auf  einem  Objektträger 
zu  einem  Körnchen  von  trockenem  Blut  eine 
Spur  Kochsalz  zufügt  und  beides  mit  dem 
abgerundeten  Ende  eines  Glasstabes  zerreibt 
und  mischt.  Dann  gibt  man  einen  Tropfen 
Eisessig  hinzu,  bedeckt  mit  einem  Deckglase, 
füllt  vollends  mit  Eisessig  unter  dein  Deckglase 
auf  und  erwärmt  über  einer  t  kleinen  Flamme, 
bis  der  Eisessig  Blasen  wiiit.  Darauf  ersetzt 
man  den  verdunsteten  Eisessig  durch  neuen  und 
sucht  unter  dem  Mikroskope  bei  starker  Ver- 
größerung nach  den  Kriställchen. 

Die  von  Teichmann  entdeckten,  einzeln 
braun,  in  Masse  blauschwarz  aussehendei, 
doppeltbreehenden  rhombischen  Kriställchen 
weisen  Winkel  von  60  und  120"  auf  und  legen 
sich  oft  zu  schiefen  Kreuzen  oder  Sechs- 
strahlern zusammen  (Fig.  6).  Sogar  aus 
Jahrhunderte  altem  Blute  hat  man  noch 
Häminkristalle  darstellen  können,  ein  Beweis 
von  der  großen  Resistenz  der  Farbstoff- 
gruppe: aus  ägyptischem  Mumienmaterial 
gelang  die  Darstellung  nicht  mehr. 


Die  Löslichkcitsverhältnisse  des  Häniins 
sind  etwa  dieselben  wie  die  des  Hämatins, 
von  Hämin,  das  sich  in  chininhaltigem 
Alkohol  oder  Chloroform  löst,  geht  man  aus, 
wenn  man  Hämatin  chemisch  rein  darstellen 
will. 

Wird  dem  Hämatin  in  alkalischer  Lösung 
durch  reduzierende  Stoffe  der  Sauerstoff 
entzogen  —  im  Vakuum  und  beim  Durch- 


Fig.  6.     Häminlalstalle. 

leiten  indifferenter  Gase  gelingt 'die  Ent- 
ziehung nicht  — ■  so  verwandelt  sich  die 
braungrüne  Lösung  in  eine  gelbrote,  es  ent- 
steht reduziertes  Hämatin,  auch  Hämo- 
chromogen genannt,  das  gleichfalls  leicht 
kristallisiert. 

Setzt  man  auf  einem  Objektträger  zu  1  Tropfen 
Blut  1  Tropfen  Pyridin  und  1  Tropfen  Schwefel- 
ammonium und  bedeckt  mit  einem  Deckglas, 
so   bilden   sich   massenhaft   Iviistalle. 

Die  Kristalle  des  Hämochromogens  sind 
rotgelbe,  meist  in  Büscheln  angeordnete, 
gerade  gestreckte  oder  auch  gebogene  und 


Fig.  7.     Hämochromogenkiistalle. 


58 


Blut 


an  den  Enden  gespaltene  Nadeln  (Fig.  7); 
auch  diese,  das  Licht  gleichfalls  doppelt- 
brechenden Kristalle  eignen  sich  zum  Nach- 
weise von  Blut  und  Blutfarbstoff. 

Wie  Hb  geht  auch  Hämochromogen  mit 
O2,  CO,  NO  und  CN  Verbindungen  ein, 
das  Bindungsvermögen  des  Hb  für  diese 
Stoffe  ist  demnach  durch  die  Farbstoff- 
gruppe bedingt  _ 

Wird  dem  Hämatin  durch  konzentrierte 
Schwefelsäure  das  Eisen,  das  es  zu  8,8 °o 
enthält,  entzogen,  so  entsteht  eine  schöne 
rotgrünliche  Lösung  von  Hämato  por- 
phyrin, C34H38O6N4,  das,  kristallinisch  dar- 
gestellt, dunkelblauviolett  aussieht  und  Ver- 
wandtschaft zum  Gallen-  und  merkwürdiger- 
weise auch  zum  Blattfarbstoff,  dem  Chloro- 
phyll, hat;  die  Hauptpigmente  des  Pflanzen- 
und  Tierreichs  stehen  also  einander  chemisch 
nahe.  Bei  Einwirkung  von  Röntgenstrahlen 
und  bei  Sulfonalvergiftung  entsteht  Hämato- 
porjdiyrin  im  Körper  und  wird  von  der  Niere 
im  Harn  ausgeschieden. 

Als  weitere  wichtige  Spaltungsprodukte, 
welche  für  die  Aufklärung  der  Konstitution 
des  Hämatins  von  Bedeutung  sind,  hat 
W.  Küster  die  Hämatinsäuren,  CgHgNOj 
und  CgHgOs,  und  M.  Nencki  und  J.  Zaleski 
das  Hämopyrrol,  CgHigN,  gefunden. 

Das  Hb  und  seine  Derivate  haben,  solange 
sie  noch  Eisen  im  Molekül  enthalten,  die 
peroxydasenähnliche  Eigenschaft, 
Sauerstoff  von  ozonhaltigem  Terpentinöl 
oder  von  Wasserstoffsuperoxyd  aus  auf 
andere  Stoffe,  wie  die  Guajakonsäure  im 
Guajakharz,  Benzidin  und  andere  zu  über- 
tragen, wobei  es  im  ersten  Falle  zur  Blau-, 
im  zweiten  zur  Grün-  bis  Blaufärbung 
kommt.     Man  kann  so    Spuren  von    Blut- 


B  C    D       E  b     F 

700  ;      600:  I  :  500   i 

IIIMI;nill  lilil  !  iil    I 


G 


H 


Spektrum  des  Oxyhäraoglobins  und  des 
neutralen  Methämoglobius. 


Hilfe  des  Spektroskops,  des  Spektrographen 
und  des  Spektrophotometers  beobachtet 
und  zur  qualitativen  Bestimmung  be- 
nutzt werden  können.  In  Figur  8  bis  12  sind 
die  Spektren  des  Hb-O,  und  vergleichsweise 
die  des  Met-Hb,  de;  HbCO,  des  reduzierten 
Hb,  des  Hämochromogens  und  des  sauren 
Hämatoporphyrins,   wie  sie  sich   dem  Auge 


BC     D 


Fig.  9.    Spektrum  des  O.xyhämoglobins  und  des 
KohlenoxvdhämoEflobins. 


BC      D 


BC      D 


Fig.  10.     Spektrum  des  Oxyhämoglobins  und  des 
reduzierten  Hämoglobins. 


BC      D        Eb 


Fig.  11.    Spektrum  des  Oxyluämoglobins  und  des 
Hämochromoffens. 


farbstoff  nachweisen,  200000fach  verdünntes ' 
Blut  gibt  nocli  positive  Reaktion. 

Das  Hb  und  die  meisten  seiner  Derivate  bei  Benutzung  eines  Vergleichsspektroskops 
zeigen  sehr  charakteristische  Licht-  darbieten,  abgebildet;  alle  Spektren  sind  bei 
absorptionscrscheinungen,    welche   mit  gleicher     Schichtendicke    und    bei    gleicher 


Blut 


Ö9 


Konzentration  der  Farbstoffgruppe,  ent- 
sprechend lOOfaeli  verdünntem  niensclilichem 
Blute,  aufgenommen  und  mit  einer  Wellen- 
längenskala versehen. 

Die  meisten  Spektren  des  Hb  und  seiner 
Derivate  weisen  charakteristische  Absorp- 
tionsstreifen bei  den  Fr  aunhof  ersehen 
Linien  D  und  E  auf;  noch  stärker  —  da- 


BC     D 


Eb 


G 


70!)  '■         600;  ;    1    500     i  ;  :        llOO 

PlIillllllliLLlll  liM  I   lll    I.  I     I L_ij \ L 


ll!!|':|il  I  i  lilll  j  |:m    I     \     I     p      T 


BC     D 


Eb 


Fig.  12.    Spektrum  des  Oxyhämoglobins  und  des 
sauren  Hämatoporphyrins.  i 

gegen  weniger  gut  zu  sehen  und  deshalb 
in  den  Figuren  nicht  berücksichtigt,  aber 
photographisch  leicht  nachweisbar  —  ist 
die  Absorption  im  violetten  Teile  des  Spek- 
trums zwischen  G  und  H. 

Auch  mit  Hilfe  der  Spektrophotometrie  kann 
man  die  qualitative  Bestimmung  ermöglichen  und 
zwar  dadurch,  daß  man  nach  Hüf  ner  die  Extink- 
tionskoeffizienten als  Maß  für  die  I  äclitschwächung 
in  zwei  charakteristischen  Teilen  des  Spektrums 
bestimmt  und  dann  den  Quotienten  beider,  das 
Extinktions  Verhältnis  ,  bildet.  Sei  der  Ex- 
tinktionskoeffizient für  Hb-Oa  im  Wellenlängen- 
gebiet 534  bis  542  ftii,  bezeichnet  mit  f^,  1,213, 
im  WeUenlängengebiet  557  bis  565  j/h,  bezeichnet 
mit  Eq)  0,768,   so  ist  das  Extinktionsverhältnis 

s'         1 213 

— ?  ==  -^-— =  158  für  Hb-Oo  charakteristisch, 
Eo        Ü,7b8 

bei  den  anderen  Hb-Derivaten,  in  denselben 
Spektralregionen  untersucht,  mehr  oder  weniger 

verschieden. 

Das  Blut  aller  Wirbeitiere  enthält  Hämo- 
globin, mit  Ausnahme  des  niedersten,  des 
Amphioxus  lanceolatus.  Auch  bei  den 
Wirbellosen,  von  den  Echinodermen  an, 
kommt  es  vielfach  vor,  so  z.  B.  beim  Regen- 
wurm, dessen  Hb  aber  in  der  Körperflüssigkeit 
gelöst  ist.  Hämatoporphyrin  hat  man  auch 
bei  Würmern  beobachtet.  An  Stelle  des  Hb 
findet  sich  bei  den  Mollusken  und  Krustaceen 
ein  kupferhaltiger  Farbstoff  vor,  das  Hämo- 
cyanin,  das  mit  Sauerstoff  verbunden  blau, 
ohne  Sauerstoff  farblos  aussieht.  Bei  anderen 
Mollusken  übernimmt  ein  farbloses  mangan- 
haltiges  Globulin  die  Rolle  des  Hb.  Bei  den 
übrigen  Wirbellosen  kommen  außer  roten 
und  blauen  auch  noch  gelbe  und  grüne 
respiratorische  Farbstoffe  vor. 


Zur  quantitativen  Bestimmung  des 
Hb  bedient  man  sich  gewöhnlich  der  kolori- 
metrischen  Methoden,  wobei  man  zur  Farben- 
gleichung am  besten  haltbare  Hb-Derivate 
benutzt;  man  hat  dann  vor  der  Bestimmung 
das  Hb-Oa  in  das  betreffende  Derivat  ohne 
Aenderung  der  Konzentration  der  Farbstoff- 
gruppe überzuführen.  Noch  geeigneter  ist 
die  spektrophotometrische  Methode,  welche 
zugleich  eine  qualitative  und  quantitative 
Bestimmung  erlaubt. 

Die  quantitative  spektrophotometrische  Be- 
stimmung ist  nach  K.  Vierordt  dadurch  ermög- 
licht, daß  in  einer  Lösung  des  Blutfarbstoffs  das 
Verhältnis  Konzentration:  Extinktions koeffizient 
konstant  ist,  es  wird  als  Abs  orptions  Verhält- 
nis bezeichnet.  Sind  Cj,  Cj,  Cg  verschiedene 
Konzentrationen  des  Blutfarbstoffes  und  ?,,  s,)  ^3 
die  zugehörigen  Extinktionskoeffizienten,  so 
besteht  die  Beziehung 

c^  ^  C2  ^  C3  ^  ^ 

El  ^2  £3  * 

worin  A  das  Absorptionsverhältnis  bedeutet. 
Hat  man  einmal  bei  einer  bestimmten  Konzen- 
tration c  mit  einem  bestimmten  Spektrophoto- 
meter  den  zugehörigen  Extinktionskoeffizienten 
genau  ermittelt,  so  ergibt  sich  die    Konstante 

A  zu  — .    Da  mm  c  =  e.A  ist,  so  ist  für  künftige 

Konzentrations bestimmungen  nur  die  Ermitte- 
lung von  £  in  derselben  Spektralregion  mit  dem- 
selben Spektrophotometer  erforderlich.  Mit 
Hilfe  der  Spektrophotometrie  kann  man  auch 
zwei  unzersetzt  nebeneinander  in  Lösung  be- 
findliche Hb-Derivate  gleichzeitig  quantitativ 
Ijestimmen. 

Der  mittlere  Gehalt  des  mensch- 
lichen Blutes  an  Hb  beträgt  nach  Leich- 
te nst  er  n  etwa  15  g  in  100  ccm  Blut,  er 
ist  beim  Manne  etwas  größer,  bei  der  Frau 
etwas  kleiner  und  wechselt  je  nach  dem 
Alter.  Am  Hb-reichsten  ist  das  Blut  un- 
mittelbar nach  der  Geburt  (21  g),  der  Ge- 
halt sinkt  dann,  in  den  ersten  Lebens- 
wochen ziemlich  rasch  später  langsamer, 
auf  etwa  14  g  und  erreicht  sein  Minimum 
von  11  g  in  den  ersten  Lebensjahren.  Dann 
steigt  er  zu  einem  zweiten  Maximum  von 
\  15  g  in  mittleren  Jahren  an,  sinkt  in  höherem 
Alter  wieder  etwas  ab,  auf  13  g,  um  im 
Greisenalter  wieder  etwas  zuzunehmen.  Bei 
65  kg  Körpergewicht  und  3,3  kg  zirkulieren- 
dem Blute  beträgt  das  Gesamt-Hb  etwa  467  g. 
Bei  Hb-Reichtum  des  Blutes  spricht  man 
von  Polychromämie,  bei  Hb-Armut  von 
Oligochromämie,  letztere  besteht  z.  B. 
bei  der  Bleichsucht  (Chlorose). 

Tritt  Sauerstoffmangel  ein,  dann  geht 
der  Hb-Gehalt  des  Blutes  in  die  Höhe;  dieses 
Moment  spielt  auch  bei  der  Vermehrung  des 
zirkulierenden  Hb  unter  dem  Einflüsse  des 
Höhenklimas  eine  Rolle. 

Bei  Fischen,  Amphibien,  Reptilien, 
Vögeln    und   Säugetieren    fand    Korniloff, 


GO 


Blut 


daß  sich  der  Hb-Gelialt  ihres  Bhites  durch- 
schnittlich wie  38:42:46:83:100  verhält; 
ganz  allgemein  gilt,  daß  er  mit  dem  Umfang 
der  Oxydationen  im  Körper  steigt. 

Außer  dem  Stroma  und  dem  Hb 
enthalten  die  roten  Blutkörperchen  noch 
geringe  Mengen  von  Traubenzucker, 
Harnstoff  und  anorganischen  Salzen, 
der  Rest  ist  Wasser.  Von  den  Salzen  sind 
etwa  5  mal  mehr  Kaliumsalze  als  Natrium- 
salze vorhanden,  besonders  Kaliumphosphat 
und  Kaliumchlorid. 

Diese  so  beschaffenen  roten  Blutkörper- 
chen sind  in  außerordenthch  großer  Zahl 
im  Blute  enthalten. 

Man  ermittelt  ihre  Zahl,  indem  man  Blut 
mit  Hilfe  besonderer  Pipetten  200fach  mit 
Hayemscher  Lösung  (S.  52)  verdünnt  mid  die 
Blutmischung  in  einen  kapillaren  Raum  von 
0,1  mm  Höhe  bringt.  Der  Boden  des  Raiimes 
ist  in  Quadrate  von  ^/4oo  qmm  geteilt,  über 
jedem  Quadrate  befindet  sich  also  ein  Raum  von 
^/looo  cmm.  Man  zählt  die  roten  Blutkörperchen 
in  einigen  hundert  dieser  Räume,  dividiert 
durch  die  Anzahl  der  gezählten  Räume  und  hat 
jetzt  noch  mit  4000,  dann  mit  200  zu  multipli- 
zieren, um  die  Zahl  der  in  1  cmm  Blut  vorhandenen 
roten  Blutkörperchen  zu  erhalten. 

Die  Zahl  beträgt  beim  weiblichen  Ge- 
schlechte im  Mittel  4,5,  beim  männlichen 
5,0  Millionen  im  cmm,  das  macht  bei  3,3  kg 
zirkulierendem  Blute  etwa  16  Billionen.  Bei 
großem  Gehalt  des  Blutes  an  roten  Blut- 
körperchen spricht  man  von  E  r  y  t  h  r  o  c  y  t  o  s  e, 
bei  kleinem  von  Erythropenie. 

Die  Zahl  ist  von  ähnlichen  Umständen 
abhängig,  wie  der  Hb-Gehalt  des  Blutes 
(S.  59),  nur  ist  erstere  labiler  als  letzterer. 

Wie  sehr  der  Einfluß  der  Oxydations- 
prozesse eine  Rolle  spielt,  geht  aus  Unter- 
suchungen von  K.  Vierordt  hervor,  der  beim 
Murmeltier  im  wachen  Zustande  7,  im  Winter- 
schlafe nur  2  Millionen  rote  Blutkörperchen 
in  1  cmm  Blut  fand. 

Dividiert  man  die  in  1  cmm  Blut  enthal- 
tene Hb-Menge  durch  die  Anzahl  der  in  dem 
gleichen  Volumen  enthaltenen  roten  Blut- 
körperchen, so  ergibt  sich  daraus  der  Gehalt 
eines  Erythrocyten  an  Hb,  der  in  mensch- 
lichem Blute  im  Mittel  30.10^^- g  beträgt. 

Die  Oberfläche  eines  mensch- 
lichen roten  Blutkörperchens  hat  mau 
im  ]\Iittel  zu  0,000128  rpnm  angenommen, 
die  5  Millionen  in  1  cmm  Blut  bieten  daher 
dem  Sauerstoff  eine  Fläche  von  6,4  qcm  und 
die  16  Billionen  im  zirkulierenden  Blut  eine 
solche  von  2048  (pn  dar,  das  ist  ein  Quadrat 
von  etwa  45  m  Seite.  Der  Sinn  dieser  Ein- 
richtung ist  offenbar  der,  die  Sauerstoff- 
jiufnahme  und  Sauerstöffabgabe  möglichst 
zu  erleichtern. 

Die  physiologische  Funktion  dieser 
Gebilde  besteht  im  wesentlichen  im  Sauer- 


stoff- und  wahrscheinlich  auch  im  Kohlen- 
säuretransport. 

ß)  Die  weißen  Blutkörperchen  (Leu- 
kocyten).  Neben  den  roten  Blutkörperchen 
sind  im  Blute  die  weißen  Blutkörperchen 
enthalten,  so  genannt,  weil  sie  im  Gegensatz 
zu  den  roten  die  weißliche  Farbe  gewöhn- 
licher lebender  Substanz  zeigen.  Diese  Form- 
bestandteile, typische  Zellen  mit  Kern, 
treten  zwar  normalerweise  an  Menge  gegen- 
über den  roten  zurück,  sind  aber  in  einer 
Reihe  verschiedener  Arten  vorhanden. 

Man  unterscheidet  kleine  mononukleäre 
Leukocyten  oder  Lyniphocyten,  große  mono- 
nukleäre Leukocyten  und  Üebergangsformen, 
neutrophile,  acido-  oder  eosinophile  uncl 
basophile  polymorphkernige  Leukocyten. 

Zur  Erkennung  der  verschiedenen  Formen 
setzt  man  Vs  pi'ozentigen  Eisessig  mit  etwas 
Gentianaviolett  dem  Blute  zu,  wodurch  die 
roten  Blutkörperchen  aufgelöst  und  die  Kerne 
der  weißen  hervorgehoben  werden,  oder  noch 
besser  färbt  man  diese  Gebilde  im  Blutausstrich- 
präparat nach  Fixation  durch  Hitze  oder  Methyl- 
alkohol mit  einem  Eosin-Methylenblaugemisch, 
aus  welchem  Körnchen  (Granula)  im  Zelleib 
der  einen  Leukocyten  den  neutralen  Farbstoff, 
im  Zelleib  der  anderen  die  saure  (Eosiu)  oder 
basische  Komponente  (Methylenblau)  au  sich 
ziehen  und  so  die  Zelle  charakterisieren. 

Die  Lyniphocyten  (Fig.  13  oben) 
haben  etwa  die  Größe  von  roten  Blutkörper- 
chen, sind  sie  etwas  kleiner,  so  werden  sie 


Fig.  13.  Die  verschiedenen  Formen  der  Leuko- 
cyten: oben  drei  Lyniphocyten,  in  der  Mitte 
ein  großer  monomikleärer  Leukocyt  und  zwei 
üebergangsformen,  unten  vier  polymorphkernige 
Leukocyten  und  zwar  links  ein  acidophiler,  in 
der  ]\Iitte  zwei  neutrophile,  rechts  ein  basophiler, 

kleine,  sind  sie  größer,  so  werden  sie  große 
Lyraphocyten  genannt.  Bei  den  kleinen 
Lyniphocyten  ist  fast  die  ganze  Zelle  von 
einem  kugeligen,  oft  auch  leicht  eingekerbten, 
kompakten  Kern  erfüllt,  so  daß  nur  ein  ganz 


Blut 


Gl 


schmaler  Protoplasmasaum  übrig  bleibt.  Der 
Kern  der  großen  Lyniplioi-yten  ist  weniger 
kompakt,  der  Protoplasmaleib  breiter  und 
l)ei  Färbung  mit  Eosin-Metliylenblau  mit 
spärlichen  Azurgranula  versehen.  Kleine  und 
große  Lymphocyten  machen  20 bis  25%  aller 
Leukocyten  aus. 

Die  großen  mononukleären  Leuko- 
cyten (Fig.  13  unter  den  vorigen)  von  12  bis 
2(3  fi  Durchmesser  sind  durch  einen  großen, 
weniger  distinkten,  meist  exzentrisch  ge- 
legenen Kern  ausgezeichnet,  der  mit  Ein- 
kerbungen versehen  ist.  Das  Protoplasma 
enthält  feine  neutrophile  Granula.  Die  etwas 
kleineren  Uebergangsformen  mit  stärker 
gelapptem  Kern  sind  wahrscheinlich  ältere 
Individuen  der  großen  Mononukleären.  Auf 
die  erstere  Form  fallen  etwa  1%,  auf  die 
letztere  2  bis  4%  der  Leukocyten. 

Für  die  9  bis  12  //.  großen  neutrophilen 
polymorphkernigen  Leukocyten  (Fig. 
13  von  den  vier  unteren  Zellen  die  beiden 
mittleren)  ist  der  schlanke  gewundene  Kern, 
der  in  einzelne  Fragmente  zerlegt  zu  sein 
scheint,  charakteristisch;  man  hat  daher 
auch  diese  Leukozyten  polynukleäre  ge- 
nannt. Bei  genauerer  Untersuchung  zeigt 
sich  aber,  daß  die  scheinbaren  Fragmente 
doch  alle  durch  Kernsubstanz  miteinander 
verbunden  sind,  daher  der  richtigere  Name 
,, polymorphkernig".  Im  Protoplasma  ist 
eine  feine,  mattglänzende  Körnelung  in 
reichlicher  Menge  nachweisbar,  die  sich  mit 
neutralen  Farbstoffen  färbt;  diese  neutro- 
phile Granulation  hat  den  Gebilden  den 
Namen  verschafft.  An  Zahl  dominieren  sie 
bei  weitem  unter  den  Leukocyten,  60  bis  70% 
derselben    gehören    zu    den    neutrophilen. 

Durch  ihren  weniger  polymorphen 
gröberen  Kern  und  durch  eine  sehr  reichliche 
grobe,  stark  lichtbrechende  und  sich  mit 
sauren  Farbstoffen  (Eosin)  tingierende,  Granu- 
lation unterscheiden  sich  die  meist  etwas 
größeren  acidophilen  oder  eosino- 
philen polymorphkernigen  Leuko- 
cyten (Fig.  13  unten  links)  von  den  neutro- 
philen. Schon  im  ungefärbten  Blute  fallen 
diese  Gebilde,  welche  2b:s4%  der  Leukocyten 
ausmachen,  durch  ihre  groben  Granula  vor 
allen  anderen  Leukocyten  auf. 

Etwas  kleiner  als  die  beiden  zuletzt 
genannten  Formen,  nur  ca.  10  /i  groß,  ist 
die  dritte  Form,  die  basophilen  poly- 
morphkernigen Leukocyten  (Fig.  13 
unten  rechts),  die  auch  Mas tz eilen  ge- 
nannt werden.  Diesen  ist  neben  dem  grob 
polymorphen  eigenartigen  Kern  eine  nicht 
sehr  zahlreiche  grobe  basophile  Granulation 
eigentümlich,  die  aber  im  Gegensatz  zu  der 
der  neutrophilen  und  eosinophilen  Leukocyten 
wa:;serlöslich  ist.  Die  Granula  können  aus 
diesem    Grunde    sanz     verschwommen    zur 


Beobachtung  kommen;  unter  Umständen 
sieht  es  aus,  als  ob  Hohlräume  im  Proto- 
plasma wären,  die  eben  von  der  ursprünglichen 
Granulation  herrühren  (negative  Granu- 
lation). Ihrer  Zahl  nach,  es  sind  nur  0,5%, 
treten  die  Mastzellen  gegenüber  allen  anderen 
Leukocyten  zurück. 

Die  absolute  Zahl  all  dieser  Leukocyten 
bestimmt  man  in  ähnlicher  Weise  in  der 
Zählkammer  wie  die  der  Erythrocyten  (S.60). 

Das  Blut  wird  aber  nur  lOfach,  und  zwar  mit 
Vs  prozentige  Eisessiglösung,  verdünnt,  um  die 
Erythrocyten  aufzulösen  und  die  Leukocyten 
besser  sichtbar  zu  machen.  Setzt  man  der 
Eisessiglösung  noch  etwas  Gentianaviolett  zu, 
so  kann  man  auch  fast  alle  verschiedenen  Ai'ten 
unterscheiden  und  zählen.  Meist  ermittelt 
man  aber  die  relative  Zahl  der  Ai-ten  im  Blut- 
ausstrichpräparat, die  absolute  Zahl  ohne  Rück- 
sicht auf  die  Ai-t  in  der  Zählkammer  und  erliält 
dann  durch  eine  einfache  Rechnung  auch  die 
absolute  Zahl  der  Arten. 

Man  findet  so  etwa  6  bis  8000  Leukocyten 
in  1  cmm  Blut  und  von  den  verschiedenen 
Arten  1500  bis  2000  Lymphocyten,  200  bis  400 
große  mononukleäre  Leukocyten  und  Ueber- 
gangsformen, 4500  bis  5000  neutrophile,  100 
bis  200  eosinophile  und  nur  etwa  50  baso- 
phile polymorphkernige  Leukocyten.  Im 
Gesamtblut  sind  etwa  22  Millionen  enthalten. 
Auf  700  Erythrocyten  kommt  durchschnitt- 
lich 1  Leukocyt.  Bei  abnorm  hoher  Zahl 
spricht  man  von  Leukocyt  ose,  bei  abnorm 
niederer  von  Leukopenie. 

Schon  unter  physiologischen  Bedingungen 
kann  die  Zahl  und  Art  der  zirkulierenden 
Leukocyten  schwanken,  so  machen  im  kind- 
lichen Blute  die  Lymphocyten  70%  gegen- 
über 20  bis  25  °o  in  höherem  Alter  aus  und  es 
besteht  Leukocytose.  Auch  nach  der  Mahl- 
zeit, nach  Bädern  und  Anstrengungen  und 
in  der  Schwangerschaft  sind  die  Leukocyten 
im  Blute  vermehrt.  Unter  Umständen  kann 
das  Blut  auch  an  Leukozyten  verarmen, 
es  tritt  Leukopenie  ein,  und  das  ist  merk- 
würdigerweise bei  Einwirkung  von  Röntgen- 
strahlen der  Fall. 

Was  diese  Zellen  vor  den  roten  Blut- 
körperchen auszeichnet,  ist  ihre  Eigen- 
bewegung, die  sie  dadurch  ermöglichen, 
daß  sie  Fortsätze  ausschicken,  in  diese  das 
übrige  Protoplasma  einfließen  lassen  und 
so  den  Rest  des  Zelleibs  nach  sich  ziehen. 
Diese  Bewegung  wird  amöboide  Be- 
wegung genannt,  weil  sie  ähnlich  der  von 
Amöben,  von  freilebenden  einzelligen  Lebe- 
wesen ohne  feste  Gestalt  erfolgt.  Von  den 
verschiedenen  Leukocytenarten  zeigen  ins- 
besondere die  neutrophilen  polymorphkernige  i 
diese  amöboide  Bewegung,  aber  auch  die 
anderen  Arten.  Durch  Wärme  wird  die 
Bewegung  beschleunigt,  durch  Kälte  ge- 
hemmt,  chemische   Stoffe  können   die  eine 


62 


Blut 


oder    andere    Wirkung    hervorrufen.        Im 
Kuhezustande  sind  alle  diese  Gebilde  kugelig. 

Um  diese  Bewegung  im  Blutpräparate  be- 
obachten zu  können,  muß  das  Präparat,  wenn 
das  Blut  vom  Warmblüter  stammt,  auf  Körper- 
temperatur erwärmt  werden,  wozu  ein  heizbarer 
Objekttisch  am  Mikroskop  anzubringen  ist.  Im 
Blute  von  Kaltblütern  sieht  man  die  Bewegung 
auch  bei  Zimmertemperatur.  Die  Leukocyten 
können  außerhalb  des  Körpers  mehrere  Tage 
lang  beweglich  bleiben. 

Ihrer  physiologischen  Funktion  nach 
sind  die  Leukocyten  als  eine  Transport-  und 
Polizeitruppe  aufzufassen,  indem  sie  die 
Beförderung  unlösliclier  Stoffe  übernehmen 
und  als  Wächter  für  den  Organismus  dienen. 
Zu  diesem  Zwecke  werden  sie  vom  Blute 
passiv  nach  den  Orten  ihrer  Verwendung 
hintransportiert,  wo  sie  die  Blutgefäße  aktiv 
verlassen,  indem  sie  sich  an  der  inneren  Wand 
festsetzen,  die  Wand  vermöge  ihrer  amöboiden 
Beweglichkeit  durchdringen  (Diapedese)  und 
sich  dann  im  umgebenden  Gewebe  ver- 
breiten. Dort  angelangt  können  sie  chemische 
AVirkungen  entfalten,  indem  sie  Gewebsteile 
zum  Einschmelzen  bringen  (Osteoklasten, 
Ghondroklasten),  ja  sie  können  sogar  ganze 
Gewebspartikel  oder  eingedrungene  Bak- 
terien ihrem  Protoplasma  einverleiben  und 
unschädlich  machen,  weshalb  sie  Metchni- 
koff  auch  Phagocyten  oder  Freßzellen 
genannt  hat.  Zu  diesen  Funktionen  sind 
sie,  abgesehen  von  ihrer  Beweglichkeit, 
auch  noch  mit  peptischen,  diastatischen, 
autolytischen  und  oxydierenden  Fermenten 
versehen,  auch  sollen  sie  Träger  von  Anti- 
toxinen sein. 

Wie  ernst  es  diesen  Gebilden  mit  ihrer 
Polizeifunktion  zu  tun  ist,  kann  man  durch 
folgenden  Versuch  zeigen.  Man  bringt  in  ein 
feines  Glasröhrchen  etwas  Eiterbakterien, 
schiebt  das  Röhrchen  nach  einem  Schnitt 
durch  die  Haut  in  das  Unterhautzellgewebe 
und  verschließt  provisorisch  die  Wunde. 
Die  Bakterienprodukte  wirken  chemotaktisch, 
die  Leukocyten  setzen  sich  auf  ihre  Spur 
und  dringen  in  das  Röhrchen  ein.  Holt 
man  nach  einiger  Zeit  das  Röhrchen  wieder 
hervor,  so  kann  man  es  mit  Leukozyten 
erfüllt  sehen.  Der  Eiter  besteht  zum  größten 
Teile  aus  solchen  angelockten   Leukocyten. 

Dabei  ist  die  Truppe  zu  dieser  Transport- 
und  Polizeifunktion  iiocli  in  ganz  bestimmter 
Weise  organisiert,  es  kommt  auf  die  Art  der 
zu  beseitigenden  Stoffe  an,  welcher  Teil  der 
Truppe  mobilisiert  werden  soll.  So  sieht 
man  bei  eitrigen  Infektionen  hauptsächlich 
die  neutrophilen  Leukozyten,  welche  das 
beweglichste  Element  der  Leukocyten  dar- 
stellen, die  Abwehr  besorgen,  während  es 
bei  Scharlach,  Heufieber,  bei  allen  AVurm- 
krankheiten,  bei  ^Neurasthenie,  bei  einigen 
Hautkrankheiten  und  in  der  Rekonvaleszenz 


[  von  Infektionskrankheiten  hauptsächlich  die 
j  eosinophilen    Leukocyten    sind,    w^elche    ins 
i  Feld  geschickt  werden.    In  ganz  ungeheuren 
I  Mengen    können    in  Fällen,    in   welchen   es 
im   Polizeiquartier  selbst  nicht  in  Ordnung 
ist,  die  Leukocyten  im  Blut  erscheinen,  so  daß 
'  dieses  rahmfarben  weißlich  aussieht,  weshalb 
mau    von    Leukämie    spricht;    bei    dieser 
Krankheit   wird   in    so    überhasteter    Weise 
mobilisiert,    daß    sogar    unreife    und    unge- 
nügend ausgebildete  Leukocyten  in  Zirku- 
lation geraten. 

Auch  bei  den  Wirbellosen  sind  den  Leuko- 
cyten analoge  amöboide  Zellen  im  Blute 
enthalten. 

y)  Die  Blutplättchen  (Thrombo- 
cyten).  Der  dritte  Formbestandteil  des 
Blutes,  das  Blutplättchen,  ist  ohne  weiteres 
ein  nur  etwa  3  fi  großes,  morphologisch  sehr 
wenig  charakteristisches,  Gebilde  vonScheiben- 
oder  Spindelform,  häufig  mit  einem  oder 
mehreren  Fortsätzen  versehen  (Fig.  14  oben). 
Es    ist   Jedenfalls    der   am    leichtesten    ver- 


Fig.    14.       Thrombocyten.       Oben    kontrahiert; 
unten  ausgebreitet. 


änderliche  körperliche  Bestandteil  des  Blutes 
und  vor  allen  anderen  durch  seine  große 
Klebrigkeit  und  Neigung  zum  Zusammen- 
ballen, zur  Agglutination,  ausgezeichnet. 
Wenn  man  sich  diese  Gebilde  möglichst 
unverändert  zur  Anschauung  bringen  will, 
muß  man  sie  im  zirkulierenden  Blute  trans- 
parenter Gewebe,  wie  im  Mesenterium  von 
Tieren,  im  Fledermausflügel,  in  der  Schwimm- 
haut des  Frosches,  zu  beobachten  suchen. 
Sollen  sie  außerhalb  der  Gefäße  einigermaßen 
in  ihrer  ursprünglichen  Gestalt  erhalten 
bleiben,  so  muß  vor  allem  die  Blutgerinnung 
verhindert  werden;  ist  einmal  die  Gerinnung 
erfolgt  und  das  Gerinnsel  aus  dem  Blut 
entfernt,  dann  ist  kein  Blutplättchen  mehr 
im  Blute  enthalten. 


Blut 


63 


Um  die  Blutplättclien  anzureichern  und 
sie  von  den  übrigen  Formbestandteilen  des 
Blutes  zu  isolieren,  verfährt  man  folgendermaßen. 

Man  läßt  aus  einer  gut  blutenden  Wunde 
einige  Tropfen  Blut  auf  ein  Stück  festes,  sorg- 
fältig geglättetes  Paraffin  fallen  und  bringt 
Paraffin  samt  Blutstropfen  in  eine  feuchte 
Kammer.  Auf  dem  Paraffin  stellen  sich  die 
Tropfen,  der  besonderen  Adhäsionsverhältnisse 
wegen,  hoch  ein  und  gerinnen  nicht,  wenn  Ein- 
trocknung und  Berührung  mit  anderen  Fremd- 
körpern vermieden  wird. 

In  den  Tropfen  geht  nun  eine  natürliche 
Trennung  der  Formbestandteile  vor  sich,  die 
roten  und  weißen  Blutkörperchen,  als  die 
schwereren  Elemente,  senken  sich  zu  Boden, 
die  Blutplättchen,  als  die  leichtesten,  steigen 
in  die  Höhe.  Berührt  man  nach  etwa  20  Minuten 
die  Kuppe  eines  Blutstropfens  mit  einem  sehr 
sorgfältig  gereinigten  Deckglas  und  hebt 
dieses  wieder  ab,  so  haftet  an  ihm  ein  Tröpfchen 
Blutflüssigkeit,  das  eine  Unmenge  von  Blut- 
plättchen, aber  keine  roten  und  weißen  Blut- 
körperchen enthält.  Legt  man  das  Deckglas 
mit  dem  Tröpfchen  nacli  abwärts  auf  einen 
Objektträger  in  ein  Tröpfchen  mit  gerinnungs- 
hemmender Flüssigkeit  ein,  so  kann  man  die 
Plättchen  längere  Zeit  relativ  unverändert 
beobachten. 

Auch  durch  Zentrifugieren  von  Blut  nach 
Zusatz  gerinnungshemmender  Stoffe  kann  man 
die  Blutplättchen  von  den  übrigen  Formbestand- 
teilen gesondert  und  zugleich  in  größerer  Menge 
erhalten. 

Verhindert  man  im  Bhitpräparate  die 
Gerinnung  nicht,  so  ballen  sich  die  Bkit- 
plättchen  nach  kurzer  Zeit  zusammen,  kleben 
fest,  quellen  auf  und  zeigen  scholligen  Zerfall, 
worauf  man  feinste  Fäden  eines  sich  aus- 
scheidenden Eiweißkörpers,  des  Fibrins,  von 
ihnen  ausgehen  sieht,  die  Blutplättchen 
stellen  geradezu  die  Gerinnungszentren  dar 
(siehe  auch  S.  67).  All  dies  geht  bei  Körper- 
temjjeratur  fast  momentan,  bei  Zimmer- 
temperatur nach  einigen  Minuten,  in  der 
Kälte  gar  nicht  vor  sich. 

Unter  besonderen  Umständen  kann  man 
zeigen,  daß  diese  scheinbar  so  unbestimmten 
und  leicht  verletzlichen  Gebilde  schöne 
sternförmige  Zellen  mit  einem  sehr  deutlichen 
Kerne  darstellen  (Fig.  14  unten),  man  braucht 
sie  nur  nach  Deetjen  in  eine  peroxyd- 
haltige  Lösung  zu  bringen,  ii'  der  sie  ihr 
Protoplasma  ausbreiten,  worauf  man  sie  mit 
Osmiumsäure  fixiert  und  mit  einem  Eosin- 
Methylenblaugemisch  färbt. 

Bei  den  übrigen  Wirbeltieren  außer  den 
Säugern  sollen  die  sogenannten  Spindel- 
zellen des  Blutes  die  Eolle  der  Blutplättchen 
übernehmen.  Bei  den  Crustaceen  hat 
Hardy  Zellen  beobachtet,  welche  durch 
ungewöhnliche  Empfindlichkeit  ausgezeichnet 
sind  und  in  Berührung  mit  Fremdkörpern 
platzen,  weshalb  sie  explosiv  corpuscIes| 
genannt  wurden;  es  liegt  nahe,  diese  Gebilde 


in  Beziehung  zu  den  Blutplättchen  der  Wirbel- 
tiere zu  bringen. 

Die  nur  schwer  zu  ermittelnde  Zahl  der 
Blutplättchen  im  Blute  ist  auf  200000  bis 
300000  in  1  cmm  geschätzt  worden,  es  ver- 
hält sich  also  die  Zahl  der  roten  Blutkörper- 
chen zu  der  der  Blutplättchen  wie  20: 1, 
und  die  der  Blutplättchen  zu  der  der  weißen 
Blutkörperchen  wie  36:  1.  Im  Gesamtblute 
von  3,3  kg  sind  demnach  gegen  800  Milliarden 
Blutplättchen  enthalten,  diese  Zahl  dürfte 
aber  eher  zu  klein  als  zu  groß  sein. 

Ueber  die  physiologische  Funktion 
der  Blutplättchen  läßt  sich  zurzeit  soviel 
sagen,  daß  sie  es  hauptsächlich  sind,  welche 
blutende  Wunden  verschließen.  Vermöge 
ihrer  außerordentlichen  Klebrigkeit  setzen 
sie  sich  in  den  Wundrändern  fest,  aggluti- 
nieren  und  verstopfen  so,  unterstützt  von 
der  eintretenden  Gerinnung,  die  Wunde, 
sie  bilden  geradezu  einen  Pfropf,  was  ihnen 
auch  den  Namen  Thrombocyt  einge- 
tragen hat.  Daß  sie  auch  zu  dem  Gerinnungs- 
vorgang in  naher  Beziehung  stehen,  ist 
zweifellos  (siehe  S.  67),  denn  im  Blute 
tritt  die  Gerinnung  nur  ein,  wenn  die  Blut- 
plättchen zerfallen,  die  Gerinnung  bleibt 
aber  aus,  wenn  der  Zerfall  ausbleibt.  Wie 
die  Leukocyten  sind  auch  die  Thrombocyten 
Träger  von  Fermenten. 

Außer  den  genannten  typischen  Form- 
bestandteilen kommen  im  Blute  auch  noch 
feine  atypische  Körnchen,  Blutstäubchen  oder 
Hämokonien  genannt,  vor,  sie  zeigen 
Molekularbewegung  und  sind  mit  Hilfe  des 
Ultramikroskops  besonders  deutlieh  zu  sehen. 
Die  Körnchen  sind  zum  Teil  Fetttröpfchen, 
zum  Teil  sollen  es  losgelöste  Granula  der 
Blutzellen  sein,  eine  besondere  Bedeutung 
scheint  ihnen  nicht  zuzukommen. 

3b)  Die  flüssigen  Bestandteile. 
Die  Blutflüssigkeit,  das  Plasma,  kann  man 
unverändert  außerhalb  der  Gefäße  nur  er- 
halten, wenn  man  die  Blutgerinnung  ver- 
hindert (S.  66).  Hat  sich  der  gerinnende 
Stoff,  das  Fibrin,  einmal  ausgeschieden, 
dann  wird  die  übrigbleibende  Flüssigkeit 
Serum  genannt. 

Das  Plasma  ist  eine  klare,  schwach  gelb 
gefärbte,  leicht  opaleszierende,  viskose 
Flüssigkeit.  Seine  Dichte  beträgt  1,027  bis 
1,030,  seine  Viskosität  ist  3  bis  5  mal  kleiner 
als  die  des  Gesamtblutes,  seine  Reaktion 
ist  gleich  der  des  Blutes,  also  im  physikalisch- 
chemischen Sinne  neutral,  seine  Gefrier- 
punktserniedrigung 0,53  bis  0,54"  gegen  0,56 
des  Gesamtblutes  und  damit  seine  molekulare 
Konzentration  und  sein  osmotischer  Druck 
kaum  verschieden  von  dem  des  Gesamtblutes ; 
seine  elektrische  Leitfähigkeit  ist  etwa  doppelt 
so  groß  als  die  des  Blutes.  Der  Gehalt  an 
gelösten  Bestandteilen  beträgt  etwa  10  %, 
der  Rest  ist  Lösungsmittel,  Wasser. 


64 


Blut 


Die  wesentlichen  Bestandteile  des  Plasmas 
sind  Eiweißkörper,  Kohlenhydrate,  Fette  und 
fettähnliche  Stoffe,  Färb-  und  andere  orga- 
nisclie  Stoffe,  anorganische  Salze,  Gase  und 
Wasser. 

a)  Die  Eiweißkörper.  Die  Eiweiß- 
körper machen  7  l)is  8%  des  Plasmas  aus, 
sie  können  durch  fraktionierte  Salzfällung 
getrennt  voneinander  erhalten  werden,  es 
ist  das  Serumalbumin  (3  bis  5  %),  das  Serum- 
globulin (3  bis  4'^'o)  und  das  Fibrinogen 
(0,2%). 

Das  Serumalbumin  hat  Gürber  kri- 
stallinisch darstellen  können,  es  besteht  aus 
03,1%  C,  7,1%  H,  22,0%  0,  15,9%  N  und 
1,9%  S  und  ist  in  Wasser  löslich.  Seine 
spezifische  Drehung  beträgt  [ajo  =  ^ — 61°, 
beim  Erwärmen  seiner  Lösung  tritt  bei  etwa 
50°  Trübung  ein,  im  Blute  koaguliert  es  erst 
bei  etwa  60".  Das  Serumglobulin,  im 
Mittel  52,7%  C,  7,0°;  H,  23,3%  0, 15,9%  N 
und  1,1 '5'{,  S  enthaltend,  ist  in  verdünnten 
Salzlösungen  löslich,  und  zeigt  darin  eine 
spezifische  Drehung  von  [ajo  =  —  47,8°. 
In  10  proz.  Kochsalzlösung  koaguliert  es 
bei  69  bis 76°.  Zu  den  Globulinen  gehört  auch 
das  Fibrinogen  von  der  Zusammensetzung 
C  56,9%,  H  6,9%,  0  18,2%,  N  16,7%  und 
S  1,3%,  das  in  salzhaltigen  Lösungen  eine 
spezifische  Drehung  von  [aJo  =  —  52,5° 
aufweist  und  bei  52  bis  56°  koaguliert.  Von 
diesen  Eiweißkörpern  sollen  bei  guter  Er- 
nährung die  Albumine,  im  Hunger  die 
Globuline  überwiegen. 

Auf  einen  dieser  Eiweißkörper,  das  Fibrino- 
gen, muß  später  (S.  66)  bei  Besprechung  der 
Blutgerinnung  noch  genauer  eingegangen 
werden,  denn  es  stellt  die  Vorstufe  desjenigen 
Stoffes  dar,  der  sich  bei  der  Gerinnung  in 
feinsten  Fäden  ausscheidet,  des  Faserstoffs 
oder  Fibrins. 

Zu  den  Eiweißkörpern  gehören  auch  wahr- 
scheinlich die  im  Plasma  gelösten  Schutz- 
stoffe, Antitoxine,  welche  bei  der  chemi- 
schen Abwehr  körperfremder  Stoffe  eine 
Kolle  spielen  und  auch  die  Immunität  gegen 
gewisse  Krankheiten  bedingen.  Diese  Stoffe 
sind  meist  schon  in  geringer  Menge  im  Plasma 
enthalten,  werden  aber  zu  Zeiten  der  Abwehr 
ganz  besonders  angereichert. 

Die  Art  der  Abwehr  durch  diese  Stoffe 
besteht  darin,  daß  sie  die  als  schädliche 
Fremdkörper  wirkenden  Bakterien  oder 
sonstige  artfremde  Zellen,  speziell  Blut- 
körperchen, auflösen,  dann  heißen  die  Stoffe 
Bakteriolysine,  Zytolysine,  Hämo- 
lysine, oder  sie  kleben  die  Fremdkörper 
zusammen  und  suchen  sie  unschädlich  zu 
machen,  dann  bezeichnet  man  die  Stoffe 
als  Agglutinine,  oder  endlich  sie  fällen 
die  artfremde  Substanz  aus  und  werden  dann 
Präzipitine  genannt. 

Merkwürdigerweise   ist  nun   die   Abwehr 


insofern  spezifisch,  als  einem  bestimmten 
toxischen  Moment  ein  nur  für  dieses  anti- 
toxisches entgegengestellt  wird,  welchen  um- 
stand man  zur  Diagnose  artfremden 
Materials,  speziell  zur  Erkennung 
der   Blutart,  benutzen  kann. 

Soll  z.  B.  unterschieden  werden,  ob  ein 
Blutfleck  aus  menschlichem  Blute  besteht  oder 
nicht,  so  verfährt  man  folgendermaßen.  Man 
injiziert  einem  Kaninchen  mehrere  Male  mensch- 
liches Blut  oder  auch  nur  menschliches  Serum, 
dann  bilden  sich  im  Blute  des  Tieres  immer  mehr 
Abwehrstoffe  gerade  gegen  das  artfremde  mensch- 
liche Blut.  Nach  einiger  Zeit  entzieht  man  dem 
Kaninchen  etwas  Blut,  läßt  es  gerinnen  und 
hebt  das  Serum  ab.  Jetzt  löst  man  den  Blut- 
fleck, der  untersucht  werden  soll,  in  physiologi- 
scher Kochsalzlösung  auf  und  setzt  zu  dieser 
Lösung  etwas  Kaninchenserum  zu.  Entsteht 
ein  Niederschlag,  dann  liegt  menschliches  Blut 
vor,  die  im  Blute  des  Kaninchens,  speziell  in 
seinem  Serum,  gegen  Menschenblut  gebildeten 
Präzipitine  haben  in  diesem  Falle  die  Ausfällung 
bewirkt.  Bleibt  ein  Niederschlag  aus,  dann 
bestand  der  Blutfleck  nicht  aus  Älenschenblut. 

Man  nennt  diese  Keaktion  biologische 
Reaktion.  Interessant  ist,  daß  das  Blut 
eines  biologisch  nahestehenden  Geschöpfes 
gleichfalls  clie  Reaktion,  wenn  auch  weniger 
stark,  geben  kann;  auf  diese  Weise  hat  man 
die  biologische  Verwandtschaft  zwischen 
Mensch  und  anthropoidem  Affen  nachweisen 
können. 

Nach  mancher  Abwehr  bleiben  die  im 
Blute  angereicherten  Schutzstoffe  lange  Zeit 
mobil,  es  tritt  damit  Immunität  gegen  das 
betreffende  körperfremde  Gift  ein. 

Eine  andere  Art  von  Abwehr  können  auch 
die  in  den  Verdauungsorganen  des  Körpers  stets 
enthaltenen  eiweißähnlichen  Fermente  be- 
sorgen, wenn  nänüich  Nahrungsstoffe,  statt 
in  den  Magendarmkanal  zu  gelangen  und 
dort  verdaut  zu  werden,  ins  Blut  eingeführt 
werden.  In  diesem  Falle  wird  die  Verdauung 
ins  Blut  verlegt,  es  erscheinen  dort  die 
entsprechenden  Fermente  und  besorgen  den 
chemischen  Abbau  der  eingeführten  Stoffe. 
Außer  diesen  im  Blute  nur  vorübergehend 
enthaltenen  Fermenten  kommen  in  ihm 
dauernd  oxydierende  Fermente,  wie  Oxydasen 
und  Peroxydasen,  vor,  ferner  sogenannte 
Katalasen,  welche  Wasserstoffsuperoxyd  in 
Wasser  und  Sauerstoff  zerlegen.  Daß  auch 
Hämoglobin  eine  peroxydasenähnliche  Wir- 
kung entfaltet,  wurde  schon  früher  (S.  58) 
erwähnt. 

Außer  den  Eiweißkörpern  hat  man  im 
Plasma  auch  geringe  Mengen  ihrer  nächsten 
Abbauprodukte  nachweisen  können. 

Zur  quantitativen  Bestimmung  des 
Eiweißes  im  Plasma  kann  man  sich,  ab- 
gesehen von  den  Fällungsmethoden,  des 
Refraktometers  bedienen,  da  der  Brechungs- 
exponent des  Plasmas  im  wesentlichen  durch 


Blut 


65 


Eiweiß  bedingt  ist.    Der  Breehungsexponent  sind  nachgewiesen.  Alle  diese  Salze  sind  aber 
beträgt  für  menschliches  Plasma  1,349  bis   mehr  oder  weniger  elektrolytisch  dissoziiert, 
1,352,  1%  Eiweiß  mehr  erhöht  den  Wert  um   so  daß  man  zum  Teil  nur  von  ihren  Ionen  im 
0,002.       Mit    dem    Kohlensäuregehalt    des   Plasma  sprechen  kann. 
Plasmas  nimmt  der  Brechungsexponent  zu.         Im  Plasma  sind  auch  noch  Gase  gelöst 

Eine  weniger  bedeutsame  Rolle  als  die  und  gebunden  und  zwar  Sauerstoff,  Kohlen- 
Eiweißkörper  spielen  j  säure    und    Stickstoff.       Der    Sauerstoff, 

ß)  Die  Kohlenhydrate  des  Plasmas, ;  0,65  Vol.-Proz.,  ist  physikalisch  absorbiert. 
Als  regelmäßiger  Bestandteil  findet  sich  Von  den  44 Vol.-Proz.  Kohlensäure,  welche 
von  dieser  Stoff gruppe  T  r  a  u  b  e  n  z  u  c  k  e  r  im  Blute  im  Mittel  enthalten  sind,  fallen  nach 
vor  und  zwar  0,1  *)o.  Bei  Zuckerkrankheit,  Abzug  von  ^/g  für  die  körperlichen  Bestand- 
Diabetes  mellitus,  kann  der  Gehalt  bis  auf  teile  ^3  ^^^  tlas  Plasma.  Der  größte  Teil 
1%  steigen,  es  besteht  dann  Hyperglyk-  dieser  Kohlensäure  ist  dissoziabel  an  Eiweiß 
ämie.  Nach  stärkereicher  Nahrung  sollen  und  Natriumbikarbonat  gebunden,  nur  ein 
auch  dextrinähnliche  Stoffe  im  Plasma  er-  sehr  kleiner  Teil,  etwas  über  1  Vol.-Proz.,  ist 
scheinen.  physikalisch   absorbiert.      Der    Stickstoff 

y)  Die  Fette  und  fettähnlichen  ist  nur  absorbiert  und  zwar  zu  1,2  Vol.-Proz. 
Stoffe.  Von  diesen  Stoffen  hat  man  Neu-  Dieses  so  zusammengesetzte  Blut 
tralfette,  Cholesterinfettsäureester  :  hält  seine  einmal  gegebene  Zusammen- 
und  Lezithin  in  einer  Menge  von  etwa  Setzung  in  qualitativer  und  quantita- 
0,5 %  im  Plasma  gefunden.  Nach  fettreichen  tiver  Beziehung  auch  bei  verschie- 
Mahlzeiten  kann  der  Gehalt  um  das  lOfache  denen  Tätigkeitszuständen  des  Orga- 
steigen,  so  daß  das  Plasma  durch  Fett-  nismus  zäh  aufrecht,  jedenfalls  in  mitt- 
tröpfchen  geradezu  getrübt  ist.  Auch  bei  leren  Jahren,  eine  abweichende  Beschaffen- 
Schwangeren  und  Wöchnerinnen  und  im  heit  zeigt  das  Blut  nur  gleich  nach  der  Geburt, 
Hunger  hat  man  das  Fett  im  Blute  vermehrt  in  welcher  Zeit  es  auffallend  reich  an  körper- 
gefunden. In  pathologischen  Fällen  kann  der  liehen  Bestandteilen,  besonders  an  roten 
Fettgehalt  so  groß  werden,  daß  man  von  Blutkörperchen  und  Hämoglobin,  ist.  Jede 
Li p ämie  spricht.  Verdünnung   des   Blutes   wird   sofort  damit 

ö)  Farbstoffe  und  andere  orga-  beantwortet,  daß  die  Nieren  und  Schweiß- 
nische Stoffe.  Der  gelbe  Farbstoff  des  drüsen  das  überschüssige  Wasser  aus  dem 
Plasmas  ist  noch  nicht  genauer  bekannt,  es  Blute beseitigen(Diurese und Diaphorese), 
soll  sich  um  mehrere  Farbstoffe  handeln,  jede  Eindickung  durch  Abgabe  von  Gewebs- 
von  denen  einer  zu  den  Lipoehromen  gehört,  flüssigkeit  an  das  Blut  (Transsudation). 
Auch  etwas  Gallenfarbstoff,  Bilirubin,  soll  Empfindlich  ist  das  Blut  eigentlich 
normal  in  sehr  geringen  Mengen  vorhanden  nur  gegen  Sauerstoffmangel,  in  welchem 
sein,  bei  Gelbsucht  (Icterus)  ist  dieser  Falle  es  die  sauerstoffaufnehmende  Ober- 
Farbstoff  beträchtlich  vermehrt.  fläche  durch  Vermehrung  der  Zahl  der  roten 

Von  anderen  organischen  Stoffen  kommen  Blutkörperchen  und  ihres  Hämoglobin- 
im  Plasma  Produkte  der  inneren  Sekretion  gehaltes  zu  vergrößern  sucht;  aus  diesen 
(S.  68),  wie  Adrenalin  vor,  ferner  Harn-  Gründen  ist  die  Zusammensetzung  des 
säure  und  Xanthinkörper  in  allerdings  kaum  Blutes  abhängig  von  der  Erhebung  über  den 
nachweisbaren  Mengen,  Kreatin,  Harnstoff  Meeresspiegel,  in  größeren  Höhen  ist  das  Blut 
0,05%  und  Milchsäure  0,01  bis  0,02%.  Bei  an  roten  Blutkörperchen  und  Hämoglobin 
Gicht  ist  die  Harnsäure  im  Blute  beträchtlich  reicher.  Im  Hunger  müssen  schließlich 
vermehrt,  bei  mangelhafter  Oxydation  im  auch  Bestandteile  des  Blutes  die  mangelnde 
Körper  treten  Aceton,  Acetessigsäure  und  Nahrung  ersetzen,  aber  es  ist  sehr  bemerkens- 
jö-Oxybuttersäure  im  Plasma  auf.  wert,     daß    gerade    das    Hämoglobin    am 

£)  Die  anorganischen  Stoffe.  Zu  längsten  dem  Verbrauche  widersteht. 
90%  besteht  das  Plasma  aus  Wasser,  in  Im  allgemeinen  gilt,  daß,  je  höher  der 
dem  die  organischen  und  anorganischen  Organismus  steht,  je  intensiver  insbesondere 
Stoffe  gelöst  oder  suspendiert  enthalten  sind,  seine  Oxydationsprozesse  verlaufen,  er 
Von  anorganischen  Salzen  überwiegen  um  so  blutreicher  und  sein  Blut  um  so 
die  Natriumsalze  über  die  Kaliumsalze,  konzentrierter  vor  allem  an  roten  Blut- 
während sich  die  Blutkörperchen  in  dieser  körperchen  und  Hämoglobin  ist. 
Beziehung  umgekehrt  verhalten.  Das  meiste  Wesentliche  Aenderungen  zeigt  aber  das 
Natrium  ist  mit  Chlor  zu  Kochsalz  verbunden,  Blut  in  pathologischen  Fällen,  be- 
von  dem  0,6%  im  Blute  vorkommt,  der  sonders  bei  Erkrankung  seiner  Bildungs- 
Rest  ist  in  neutralem  und  saurem  Karbonat  statten,  wie  schon  bei  Besprechung  der 
und  in  saurem  Phosphat  enthalten.  Auch  einzelnen  Bestandteile  des  Blutes  erwähnt 
Kalk-  und  Magnesiumsalze  (saures  Calcium-   wurde. 

karbonat  und  Magnesiumsulfat)  und  geringe         Geht    Blut     zu     Verlust,    so    findet 
Mengen  Ammoniak  (0,4  mg  in  100  g  Blut)  sofort  eine  Anpassung  an  die  verminderte 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschalten.    Band  II.  O 


66 


Blut 


Blutmenge  und  eine  Neubildung  von  Blut 
statt;  das  Blutgefäßsystem  wird  zur  Kon- 
traktion veranlaßt,  um  wieder  geeignete 
Kreislaufverhältnisse  zu  schaffen,  die  blut- 
bildenden Apparate  arbeiten  in  verstärktem 
Maße,  Gewebsflüssigkeit  tritt  in  das  Blut- 
gefäßsystem über.  Immer  wird  die  Zahl 
der  roten  Blutkörperchen  rascher  ersetzt 
als  der  Hämoglobingehalt.  Verluste  bis  zur 
Hälfte  der  Gesamtblutmenge  können  so 
ertragen  werden,  besonders  wenn  bei  akuten 
Verlusten  das  Gefäßsystem  vorläufig  mit 
physiologischer  Kochsalzlösung  wieder  gefüllt 
wird.  Verloren  gegangenes  menschliches 
Blut  durch  Tierblut  zu  ersetzen  (Trans- 
fusion), hat  sich  als  ein  bedenklicher  Ein- 
griff erwiesen,  da  artfremdes  Blut  wegen 
seiner  hämolytischen,  agglutinierenden  und 
präzipitierenden  Eigenschaften  giftig  wirkt; 
zum  Ersatz  kann  nur  arteigenes  Blut  in 
Betracht  kommen. 

4.  Die  Gerinnung  des  Blutes.  Eine 
wesentliche  Aenderung  geht  im  Blute  vor 
sich,  wenn  es  die  Gefäße  verlassen  hat,  es 
gerinnt  dann  zu  einer  gelatinösen  Masse 
und  zwar  durch  Abscheidung  eines  Eiweiß- 
körpers in  feinen  Fäden,  die  ein  Maschen- 
netz bilden  und  die  körperlichen  Elemente 
des  Blutes  darin  einschließen.  Dieser  fädige 
Eiweißkörper  ist  der  Faserstoff,  das  Fibrin, 
dessen  Muttersubstanz,  das .  Fibrinogen, 
schon  bei  den  Eiweißkörpern  des  Plasmas 
besprochen  wurde  (S.  64).  Das  entstandene 
Gerinnsel,  der  Blutkuchen  (Placenta 
sanguinis),  zieht  sich  immer  mehr  und 
mehr  zusammen  und  preßt  dabei  eine  klare, 
schwach  gelblich  gefärbte,  Flüssigkeit  aus, 
das  Serum. 

Das  Fibrin  läßt  sich  aber  auch  getrennt 
von  den  körperlichen  Elementen  erhalten, 
wenn  man  das  frisch  ausgetretene  Blut 
mit  einem  Holzstäbchen  schlägt,  an  welchem 
sich  das  Fibrin  absetzt.  Durch  Auswaschen 
mit  Wasser  und  durch  Extraktion  mit 
siedendem  Alkohol  und  Aether  sucht  man 
es  möglichst  zu  reinigen,  es  sieht  dann  weiß 
aus.  Man  erhält  so  etwa  0,2%  Fibrin  aus 
Blut. 

Was  von  dem  Blute  nach  Entfernung 
des  Fibrins  übrig  bleibt,  wird  d ef  i  b ri n i e r t  es 
Blut  genannt,  es  enthält  noch  einen  Eiweiß- 
körper, der  bei  der  Gerinnung  entstanden 
aber  gelöst  geblieben  ist,  das  Fibrin- 
globulin. 

Die  Zeit,  welche  vom  Austritt  des 
Blutes  aus  den  Gefäßen  bis  zum  Eintritt  der 
Gerinnung  verstreicht,  ist  in  bestimmter 
Weise  abhängig  von  der  Temperatur,  bei 
37,50  gerinnt  menschliches  Blut  schon  nach 
2,5  Minuten,  bei  25"  nach  5,5,  bei  15»  erst 
nach  15  Minuten  und  in  der  Kälte  überhaupt 
nicht.  Für  den  Eintritt  der  Gerinnung  ist 
auch    noch    von    Bedeutung,    mit    welchen 


Körpern  das  ausgetretene  Blut  in  Berührung 
kommt.  In  Oel,  auf  festem  Paraffin  oder 
überhaupt  in  Kontakt  mit  Flächen,  welche 
Blut  nicht  benetzt,  bleibt  die  Gerinnung  aus; 
auch  in  den  Blutgefäßen  ist  dies  der  Fall, 
man  hat  der  lebenden  Gefäßwand  einen 
gerinnungshemmenden  Einfluß  zugeschrie- 
ben. Blut,  das  bei  seiner  Zirkulation  vom 
Darm  und  von  der  Leber  abgehalten  wurde, 
soll  gleiclifalls  nicht  gerinnen. 

Es  gibt  ferner  eine  ganze  Keihe  von 
chemischen  Stoffen,  welche  die  Ge- 
rinnung des  Blutes  aufheben.  Da- 
hin gehören  alle  Stoffe,  welche  Kalk 
ausfällen,  also  insbesondere  Oxalate,  auch 
Alkalien  und  Säuren  wirken  hemmend. 
Ein  sehr  interessanter  gerinnungshemmender 
Stoff  ist  das  Hirudin,  das  in  den  Mund- 
drüsen des  Blutegels  enthalten  ist  und  das 
dieses  Tier  beim  Blutsaugen  an  das  Blut 
des  Wirtes  abgibt,  um  sich  die  Nahrungs- 
quelle offen  zu  halten;  dieser  Stoff  kann 
aus  den  Munddrüsen  dargestellt  werden. 
Auch  Schlangengift  (Kobragift)  wirkt  ge- 
rinnungshemmend, ebenso  Pepton,  ein  Ver- 
dauungsprodukt der  Eiweißkörper,  wenn 
es  in  das  Blutgefäßsystem  injiziert  wird, 
außerhalb  des  Körpers  dem  Blute  zugesetzt, 
hat  Pepton  keinen  Einfluß  auf  die  Gerinnung. 

Die  Gerinnung  wird  beschleunigt 
durch  Injektion  von  Gelatine  ins  Blut,  wobei 
der  Kalkgehalt  der  Gelatine  eine  Rolle  spielen 
soll,  und.  durch  Einnahme  von  Kochsalz, 
ferner  durch  Gewebsextrakte,  bei  Berührung 
des  Blutes  mit  rauhen  Flächen  und  besonders 
durch  Wärme.  Auch  in  pathologischen 
Fällen  kann  die  Gerinnungsfähigkeit  sehr 
wesentlich  verändert  sein,  bei  erhöhter  Ge- 
rinnungsfähigkeit spricht  man  von  üy- 
perinose,  bei  herabgesetzter  von  Hypi- 
nose.  Bei  Alteration  der  Blutgefäßwand 
kann  die  Gerinnung  sogar  innerhalb  der 
Gefäße  erfolgen  (Thrombose).  Sehr  auf- 
fallend ist  der  Zustand  herabgesetzter  Ge- 
rinnungsfähigkeit des  Blutes  bei  manchen 
Menschen,  welche  sich  im  Anschluß  an 
ganz  geringe  Verletzungen  verbluten  können ; 
der  Zustand  wird  Hämophilie  genannt. 
Diese  Blutanomalie  ist  erblich,  es  gibt  ganze 
Bluterfamilien  (z.  B.  in  Tano  im  Kanton 
Graubünden),  in  welchen  die  Krankheit 
von  den  Frauen  übertragen  wird,  ohne  daß 
diese  selbst  von  ihr  betroffen  werden. 

Außer  beim  Menschen  gerinnt  das  Blut 
bei  allen  Wirbeltieren,  besonders  intensiv 
bei  den  Vögeln;  auch  bei  den  Wirbellosen 
wurde,  sofern  sie  Blut  besitzen,  Blutgerinnung 
beobachtet. 

Der  feinere  Vorgang  der  Gerinnung 
wird  zurzeit  folgendermaßen  erklärt.  Vor 
allem  ist  nötig  das  Fibrinogen,  das  Gerin- 
nungsferment, Thrombin  genannt,  und 
Kalksalz.      Solauge  das  Blut  sich  noch  in 


Blut 


67 


den    Gefcäßen   befindet,    zirkuliert   nur   eine 
Vorstufe  des  Thrombins,  das  Thrombogen 
oder  Prothrombin.     Sowie  aber  das  Blut! 
die   Gefäße  verläßt,  und  die   Blutplättchen  i 
zerfallen,    wird   ein    Stoff,    die    Thronibo-j 
kinase,  frei,  welche  unter  Mitwirkung  von! 
Kalksalzen    das     unwirksame    Thrombogen 
in  das  wirksame  Thrombin  überführt,  worauf  i 
dieses  die  Ausscheidung  des  Fibrinogens  ver-  j 
anlaßt;    bei    dieser    Ausscheidung    entsteht 
der    unlösliche    Eiweißkörper,    das    Fibrin, 
und  der  lösliche,  das  Fibringlobulin. 

Jedenfalls  spielen  bei  diesem  Gerinnungs- 
vorgange die  Blutplättchen  eine  große  Rolle, 
denn  alle  Momente,  welche  die  Blutgerinnung 
hemmen,  verhindern  auch  den  Zerfall  der 
Plättchen  und  umgekehrt.  Es  ist  ferner  in 
dieser  Beziehung  bedeutungsvoll,  daß  gerade 
die  Plättchen  es  sind,  von  welchen  die  Fibrin- 
fäden ausstrahlen,  sie  stellen  die  Gerinnungs- 
zentren dar,  während  dies  von  den  übrigen 
körperlichen  Bestandteilen  des  Blutes  nicht 
gilt. 

Der  biologische  Sinn  der  Blutgerinnung 
ist  offenbar  der,  den  Körper  vor  dem  Ver- 
luste dieses  lebenswichtigen  Saftest  zu  be- 
wahren.'? 

5.  Die  Vorgänge  im  Blute  bei  Er- 
füllung seiner  physiologischen  Aufgabe. 
Da  das  Blut  die  Bahn  darstellt,  auf  welcher 
alle  Organe  des  Körpers  in  chemische  Wechsel- 
beziehungen zueinander  treten,  so  muß  ihm 
eine  weitverzweigte  Tätigkeit  im  Lebens- 
prozeß  zukommen.  Dieser  besteht  einer- 
seits in  Vorgängen,  welche  zur  Erhaltung 
des  normalen  Körperbestandes  dienen,  es 
sind  die  vegetativen  Funktionen,  anderer- 
seits in  Vorgängen,  welche  den  Körper 
in  Beziehung  zur  Außenwelt  und  zu  sich 
selbst  setzen,  es  sind  die  animalen  Funktionen ; 
dazu  kommt  noch  das  Wachsen  über  das 
eigene  Individuum  hinaus,  die  Zeugung  und 
Entwickelung  neuer  Individuen. 

Das  Blut  hat  nun  die  physiologische 
Aufgabe  zu  erfüllen,  die  vielen  bei  diesem 
Lebensprozeß  beteiligten  Organe  mit  dem 
zu  verarbeitenden  Material  zu  versehen,  sie 
von  den  Abfallprodukten  zu  reinigen  und 
zugleich  auch  die  Zellen  der  Organe  zu  er- 
nähren, damit  sie  ihre  Funktion  ausüben 
können;  schließlich  hat  das  Blut  auch  noch 
dafür  zu  sorgen,  daß  es  selbst  nicht  zu  kurz 
kommt,  denn  wenn  das  Blut  Not  leidet, 
müssen  bei  der  genannten  Wechselbeziehung 
notwendig  auch  die  Organe  leiden. 

Damit  nun  das  Blut  dieser  umfassenden 
Aufgabe  gerecht  werden  kann,  muß  es 
nach  den  einzelnen  Organen  hin  und 
wieder  von  ihnen  wegbewegt  werden. 
Es  geschieht  dies  in  einem  geschlossenen 
Röhrensystem,  dem  Blutgefäßsystem,  durch 
rhythmisches  Pumpen  des  Herzens.    Das  zu 


jedem  Organe  hinführende  Gefäß,  die  Ar- 
terie, teilt  sich  in  immer  feinere  Gefäße, 
die  Kapillaren,  die  schließlich  wieder  in 
ein  oder  zwei  große  abführende  Gefäße, 
Venen,  übergehen.  Bei  manchen  Organen, 
wie  bei  der  Leber,  welche  eine  große  chemische 
Fabrik  darstellt,  strömt  das  Blut  auf  zwei 
Wegen  zur  Fabrik,  auf  dem  einen  Wege, 
der  Pfortader,  gelangt  Blut  hinein,  welches 
verarbeitet  werden  soll  (funktionelles 
Blut),  auf  dem  anderen  Wege,  der  Leber- 
arterie, wird  Blut  zugeführt,  welches  die 
Arbeiter  der  Fabrik,  die  Leberzellen,  er- 
nähren soll  (nutritives  Blut).  Da  der 
Gesamtquerschnitt  der  Kapillaren  mehrere 
hundertmal  größer  ist  als  der  der  zuführenden 
und  abführenden  Gefäße,  so  muß  im  Ka- 
pilla  System  die  Stromgeschwindigkeit  meh- 
rere hundertmal  kleiner  sein  als  in  diesen 
Gefäßen,  wodurch  ein  Austausch  mit  den 
umgebenden  Körperzellen  leichter  möglich 
ist,  um  so  mehr,  als  die  Wand  der  Kapillaren 
zu  diesem  Zwecke  besonders  dünn  ge- 
halten ist. 

In  den  größeren  Blutgefäßen  erfolgt 
dabei  das  Strömen  in  einem  rascheren 
Achsen-  und  in  einem  langsameren  Rand- 
strom,  in  ersterem  werden  die  spezifisch 
schwereren  Elemente,  die  roten  Blutkörper- 
chen, bewegt,  in  letzterem  die  leichteren, 
die  weißen  Blutkörperchen  und  Blutplättchen. 
Da  die  Blutkapillaren  kaum  weiter  sind 
als  der  Durchmesser  der  roten  Blutkörperchen 
groß  ist,  so  kann  in  diesem  Teile  des  Gefäß- 
systems ein  ausgeprägter  Achsen-  und  Rand- 
strom nicht  mehr  bestehen,  er  ist  aber  auch 
offenbar  nicht  mehr  erwünscht,  um  eben 
die  Blutkörperchen,  insbesondere  die  roten, 
in  nahe  Berührung  mit  der  Wand  zu  bringen. 
Die  Blutgefäße  können  ferner  aktiv 
verengert  und  erweitert  werden,  und 
dadurch  Blut  nach  den  Teilen  des  Körpers 
in  größerer  Menge  hinverschoben  werden, 
wo  es  gerade  besonders  notwendig  ist.  Ganz 
allgemein  gilt,  daß  das  tätige  Organ  blut- 
reicher als  das  ruhende  ist:  ubi  irritatio,  ibi 
affin  XUS. 

Bei  den  vegetativen  Prozessen  ge- 
langt nun  die  feste  und  flüssige  Nahrung  (im 
wesentlichen  Eiweißkörper,  Kohlenhydrate, 
Fette,  Wasser  und  Salze)  in  den  Magendarm- 
kanal und  unterliegt  dort  der  Verdauung, 
um  für  die  Aufnahmeins  Blut  geeignet  gemacht 
und  vom  Blute  nach  den  Orten  des  Ansatzes 
und  Verbrauches  befördert  zu  werden.  Trotz- 
dem die  Stoffe  in  großer  Menge  das  Blut 
passieren,  ist  doch  von  einer  Ueberladung 
desselben  nichts  zu  sehen,  weil  die  Stoffe 
in  dem  Maße,  wie  sie  ins  Blut  eintreten, 
auch  wieder  an  die  Bedarfsstellen  abgegeben 
werden.  Freilich  hat  das  Blut  vom  Magen- 
darmkanal her  zunächst  die  mächtige  Leber 
zu    passieren    und    läßt  dort  viele   Stoffe 


68 


Blut 


zurück,  aber  auch  das  Blut  des  zur  Leber 
hinführenden  funktionellen  Gefäßes,  der  Pfort- 
ader, zeigt  keine  besondere  Ueberladung. 
Kur  bei  reichlicher  Fettnahrung  finden  sich 
Fetttröpfchen  in  größerer  Menge  im  Blute 
vor. 

Anders  verhält  es  sich  mit  der  gas- 
förmigen Nahrung,  dem  Sauerstoff,  den  die 
Lunge  bei  der  Atmung  ins  Blut  schickt, 
wo  er  vom  Hämoglobin  der  roten  Blut- 
körperchen locker  gebunden  wird;  das  ar- 
terielle Blut  ist  damit  gesättigt.  Dies  wird 
dadurch  ermöglicht,  daß  das  Herz  etwa 
jede  Sekunde  mit  jedem  Herzschlag  eine 
Menge  von  etwa  70  ccm  Blut  in  die  Lungen 
treibt,  wobei  die  in  den  70  ccm  enthaltenen 
roten  Blutkörperchen  dem  Sauerstoff  eine 
Oberfläche  von  etwa  50  qm  darbieten. 
Der  Gehalt  des  arteriellen  Blutes  an  Sauer- 
stoff beträgt  20  Vol.-Proz.,  beim  Passieren 
der  Kapillaren  streifen  die  roten  Blut- 
körperchen den  Sauerstoff  geradezu  ab,  der 
durch  die  Wand  der  Kapillaren  zu  flen 
Körperzellen  gelangt,  um  dort  die  Oxyda- 
tionsprozesse zu  unterhalten.  Ganz  sauer- 
stofffrei wird  dabei  das  venöse  Blut  nicht, 
es   enthält  immer  noch   etwa  12  Vol.-Proz. 

Ins  Blut  gelangen  ferner  durch  sogenannte 
innere  Sekretion  lebenswichtige  Stoffe, 
wie  sie  die  Blutgefäßdrüsen  (Schilddrüse, 
Nebenniere  und  andere)  produzieren;  diese 
Stoffe  dienen  chemischen  Korrelationen  im 
Organismus.  In  die  abführenden  Gefäße 
dieser  Organe  werden  die  Stoffe  von  den 
Drüsen  sezerniert  und  mit  dem  Blute  zur 
Entfaltung  ihrer  Wirkung  verteilt.  Von 
diesen  Organen  ist,  auf  die  Einheit  der 
Organsubstanz  bezogen,  die  Schilddrüse 
das  bei  weitem  blutreichste  Organ  des 
Körpers. 

Das  Blut  sorgt  auch  dafür,  daß  die  Körper- 
zellen die  aufgenommenen,  zunächst  toten, 
Substanzen  der  lebenden  Substanz  einver- 
leiben können,  ein  Vorgang,  der  Assimi- 
lation genannt  wird. 

Der  Lebensprozeß  ist  aber  auch  stets 
mit  Zersetzungsprozessen  verknüpft,  es  wer- 
den dabei  die  der  lebenden  Substanz  ähn- 
lich gemachten  Stoffe  ihr  wieder  unähnlich 
gemacht,  weshalb  man  diesen  Vorgang  mit 
Dissimilation  bezeichnet.  Die  Dissimi- 
lationsprodukte stellen  alle  mehr  oder  weniger 
Gifte  dar,  sie  müssen  beseitigt  werden  und 
diese  Beseitigung  leitet  das  Blut  dadurch 
ein,  daß  es  die  Dissimilationsprodukte  nach 
den  Ausscheidungsorganen  hinbefördert, 
welche  die  Exkretion  besorgen. 

Die  festen  unlöslichen,  Dissimilations- 
stoffe gelangen  so  nach  den  unteren  Ab- 
schnitten des  Darmes,  wobei  zum  Teil 
die  Leukocyten  den  Transport  übernehmen. 

Die  löslichen  Dissimilationsprodukte  führt 


das  Blut  der  Niere  und  den  Schweißdrüsen 
der  Haut  zu,  die  eine  ganz  verdünnte  Lösung 
der  Stoffe  erhalten  und  eine  konzentrierte 
abscheiden;  es  wird  also  von  diesen  Organen 
eine  nicht  unbeträchtliche  Konzentrations- 
arbeit geleistet. 

Die  gasförmigen  Dissimilationsprodukte, 
hauptsächlich  Kohlensäure,  übernimmt  das 
venöse  Blut  und  gibt  sie  an  die  Lunge  ab, 
die  sie  mit  der  Ausatmungsluft  aus  dem 
Körper  befördert.  An  diesem  Ausscheidungs- 
prozesse ist  auch  die  Haut  beteiligt. 

Niere,  Lunge  und  Haut  sind  es  auch, 
welche  vereint,  die  molekulare  Konzentration 
des  Blutes  so  außerordentlich  konstant  er- 
halten. 

Das  Blut  spielt  aber  nicht  nur  bei  den 
vegetativen,  sondern  auch  bei  den  ani- 
malen  Prozessen,  wie  Empfindung,  Be- 
wegung, Leitung  von  Empfindungs-  und 
Bewegungsimpulsen  und  seelischen  Vor- 
gängen, eine  große  Rolle. 

Den  Sinnesorganen,  als  den  Organen  der 
Empfindung,  muß  Blut  zugeführt  werden, 
wenn  sie  funktionieren  sollen.  Man  kann 
die  Bewegung  der  Blutkörperchen  in  den 
Gefäßen  des  eigenen  Auges  sehen,  wenn 
man  den  Blick  gegen  eine  weiße  Wolke 
richtet,  als  glänzende  Pünktchen  schießen 
die  Gebilde  in  rhythmischer  Bewegung 
durch  das  Gesichtsfeld  hindurch  (Mouches 
volantes). 

Besonders  reich  müssen  die  Organe  der 
Bewegung,  die  Muskeln,  bei  ihrer  Tätig- 
keit mit  Blut  versehen  werden,  das  ihnen 
das  Heizmaterial,  Zucker,  zutragen,  und  die 
Schlacken,  besonders  Milchsäure  und  Kohlen- 
säure, entfernen  muß. 

Das  periphere  und  zentrale  Nerven- 
system, das  der  Leitung  der  Empfin- 
dungs- und  Bewegungsimpulse  und 
den  seelischen  Vorgängen  dient,  ist 
ganz  besonders  sauerstoffgierig.  Wird  auch 
nur  ganz  kurze  Zeit  das  den  Sauerstoff  zu- 
tragende Blut  vom  Zentralnervensystem  ab- 
geschnitten, so  tritt  Bewußtlosigkeit  ein.  Das 
Zentralnervensystem  regelt  auch  immer  vom 
sogenannten  Atemzentrum  aus  die  Lüftung 
des  Blutes,  vom  Gefäßzentruni  aus  die  pas- 
sende Verteilung  des  Blutes  im  Körper. 

Bei  alledem  bedient  sich  der  Körper  auch 
noch  des  Blutes  zur  Teniperaturregulie- 
rung,  das  Blut  sorgt  bei  seiner  Zirkulation 
für  eine  möglichst  gleichmäßige  Verteilung 
der  Wärme.  Bei  zu  starker  Erwärmung  wird 
das  Blut  nach  der  Haut  getrieben,  um  die 
überschüssige  Wärme  abzugeben,  bei  Ab- 
kühlung steigert  es  die  Verbrennungspro- 
zesse und  wird  nach  den  inneren  Teilen  des 
Körpers  verschoben,  um  Wärmeverluste  mög- 
lichst zu  vermeiden. 

Auch    bei    der    Entwickelung    eines 


Blut 


69 


neuen  Individuums  hat  das  mütterliche 
Blut  die  Zufuhr  des  Ernährungs-  und  Bil- 
dungsmaterials zum  kindlichen  Organismus 
hin  und  für  die  Wegführung  der  Stoffwechsel- 
produkte vom  Kinde  weg  Sorge  zu  tragen. 
Im  Mutterkuchen,  der  Placenta,  findet  dabei 
der  Austausch  der  Stoffe  durch  Membranen 
hindurch  statt,  das  mütterliche  Blut  geht 
nicht  direkt  in  den  kindlichen  Organismus 
über.  Gelangt  bei  der  Abnabelung  zuviel 
Blut  in  das  Kind,  so  wird  aus  dem  über- 
schüssigen Blutfarbstoff  Gallenfarbstoff  ge- 
bildet, der  zu  der  Gelbsucht  der  Neu- 
geborenen (Icterus  neonatorum)  Veran- 
lassung gibt. 

Wie  das  Blut  schließlich  auch  noch  selbst 
dafür  sorgt,  daß  es  nicht  so  leicht  zu  Ver- 
lust gehen  kann,  wurde  bei  •  der  Gerinnung 
(S.  66)  besprochen. 

So  ist  also  in  der  Tat  die  physiologische ' 
Aufgabe  des  Blutes  eine  außerordentlich  um- 1 
fassende. 

6,  Die  Abnutzung  und  Wiedererneue- 
rung des  Blutes.  Wie  jeder  Teil  des  Kör- 
pers, so  ist  auch  das  Blut  der  Abnutzung 
unterworfen,  um  so  mehr,  je  mehr  es  physio- 
logisch tätig  ist. 

Die  Abnutzung  der  roten  Blutkör- 
perchen äußert  sich  durch  das  Auftreten 
basophiler  Körnchen  in  ihnen  und  durch 
ihre  Neigung,  sich  in  Eosin-Methylenblau- 
gemischen polychromatisch  zu  färben 
(Polychromatophilie)  statt  rot,  im  Tone 
des  Eosins,  wie  normal.  Diese  abgenutzten 
Blutkörperchen  und  ihren  wesentlichen  Be- 
standteil, das  Hämoglobin,  nimmt  die  Milz, 
aber  auch  die  Leber,  aus  dem  Blute  heraus, 
man  hat  die  Milz  geradezu  als  den  Kirchhof 
der  roten  Blutkörperchen  bezeichnet.  Die 
Leber  beseitigt  auch  noch  das  Eisen  aus  der 
Farbstoffgruppe  des  Hämoglobins,  aus  dem 
Hämatin,  und  bildet  so  Gallenfarbstoff. 
Milz  und  Leber  sind  aus  diesen  Gründen 
neben  dem  Blute  die  eisenreichsten  Organe 
des  Körpers. 

Von  den  weißen  Blutkörperchen 
werden  viele  im  Polizeidienst  geopfert  oder 
verlassen  durch  Mund  und  Darm  den  Körper. 
Im  Munde  findet  man  stets  weiße  Blut- 
körperchen, die  sogenannten  Speichelkör- 
perchen,  welche  durch  die  Mandeln  hindurch 
in  die  Mundhöhle  gelangt  und  dort  abge- 
storben sind.  In  der  Darmschleimhaut  sind 
Brutstätten  von  Leukocyten  enthalten,  dem 
Darminhalt  beigemischt,  werden  die  Leuko- 
cyten mit  diesem  beseitigt.  Werden  eiterige 
Geschwüre  geöffnet,  so  fließen  mit  dem  Eiter 
unzählige  Leukocyten  ab. 

Die  Blutplättchen  gehen  besonders 
bei  der  Blutstillung  und  Thrombenbildung 
zugrunde. 

Die     vielen     chemischen     Umsetzungen, 


welche  das  Blut  ermöglicht,  können  auch 
auf  die  im  Plasma  gelösten  Stoffe  und 
auf  das  Lösungsmittel  nicht  ohne  Einfluß 
bleiben. 

Bei  Blutkrankheiten,  wie  perniziöse  An- 
ämie und  Leukämie,  und  bei  Einwirkung 
von  Blutgiften,  vor  allem  von  hämolytischen, 
ist  die  Abnutzung  des  Blutes  eine  besonders 
intensive  und  extensive. 

Mit  der  Abnutzung  geht  bei  der  Lebens- 
wichtigkeit des  Blutes  immer  die  Wieder- 
erneuerung Hand  in  Hand.  An  dieser 
Wiedererneuerung  ist  das  Knochenmark,  die 
Leber,  die  Milz  und  die  lymphatischen  Ap- 
parate, wie  Lymphdrüsen  und  Follikel,  be- 
teiligt, das  Blut  selbst  ist  einer  Regeneration 
aus  sich  heraus  nicht  fähig. 

Die  roten  Blutkörperchen  werden 
im  Knochenmark  gebildet,  und  zwar  im 
roten,  nicht  im  gelben,  dem  Fettmark;  in 
Zeiten  der  Not  wandelt  sich  aber  das  gelbe 
in  rotes  Mark  um  und  nimmt  an  der  Ery  thro- 
poese  teil.  Im  roten  Knochenmark  ent- 
stehen die  Erythrocyten  aus  Erythro- 
blasten  (Fig.  15  oben),  und  zwar  aus  den 
Nor  moblasten  und  den  selten  auftretenden 
Megaloblasten.  Die  Normoblasten  und 
Megaloblasten  sind  kernhaltige  rote  Blut- 
körperchen,   welche    allmählich    den    Kern 


Fig.  15.  Erythroblasten,  Myeloblasten  und  :\Iye- 
locyten.  Oben  ein  Megaloblast  und.  zwei^Normo- 
blasten,  in  der  Mitte  ein  .Myeloblast,  unten  die 
Myelocyten  und  zwar  links  ein  acidophiler,  in 
der  Mitte  ein  neutrophiler,  rechts  ein  basophiler. 

verlieren  (Karyolyse,  Fig.  15  oben  rechts) 
und  dann  zu  Erythrocyten,  speziell  Normo- 
cyten  und  Megalocyten,  werden.  Eisen- 
präparate befördern  diesen  Neubildungs- 
prozeß. Bei  starker  Inanspruchnahme  des 
Knochenmarks,  wie  nach  Blutverlusten  und 
in  Krankheiten,  kommen  leicht  Erythro- 
blasten oder  jedenfalls  unreife  Erythro- 
cyten in  Zirkulation.    Die  unreifen  Formen 


70 


Blut 


werden,  wie  die  Altersfonnen,  daran  erkannt, 
daß  sie  Polycliromatophilie  zeigen.  In 
embryonalen  Zeiten  zirkulieren  überhaupt 
nur  Erythrobksten,  die  erst  gegen  das  Ende 
der  Fötalperiode  durch  Erytbrocyten  er- 
setzt werden;  in  diesen  embryonalen  Zeiten 
beteiligt  sich  auch  die  Leber  und  Milz  an  der 
Erythropoese. 

Von  den  Leukocyten  stammen  die 
kleinen  mononukleären,  die  Lymphocyteu, 
aus  den  lymphatischen  Apparaten  und  aus 
der  Milz,  sie  gehen  dort  aus  großen  Lympho- 
cyteu hervor.  Die  Herkunft  der  großen  mono- 
nukleären Leukocyten  und  Uebergangsformen 
ist  noch  umstritten,  wahrscheinlich  ist  aber 
das  Knochenmark  ihre  Bildungsstätte.  Vom 
Knochenmark  werden  auch  die  polymorph- 
kernigen neutrophilen,  acidophilen  und 
basophilen  Leukocyten  erzeugt,  ihre  Vor- 
stufen sind  dort  die  großkernigen  Myelo- 
cyten  (Fig.  15  unten),  die  gleichfalls  mit 
verschieden  färbbareu  Granula  versehen  sind, 
so  daß  man  auch  neutrophile,  acido- 
phile  und  basophile  Myelocyten  unter- 
scheidet. Als  Mutterzelle  all  dieser  granu- 
lierten Myelocyten  gilt  eine  ungranulierte 
Form,  der  Myeloblast  (Fig.  15  in  der 
Mitte).  Bei  abnormer  Reizung  des  Knochen- 
marks können  alle  diese  Gebilde,  mit  reiferen 
Formen  zusammen,  in  Zirkulation  geraten, 
so  daß  das  Blutbild  ein  äußerst  vielfältiges 
wird,  um  so  mehr,  als  unter  Umständen  auch 
noch  eine  weitere  Art  von  Zellen,  die 
sogenannten  Plasmazellen  und  die  Türk- 
schen  Reizungsformen  im  Blute  er- 
scheinen können. 

Ueber  die  Herkunft  der  Blutplättchen 
ist  noch  nichts  Sicheres  bekannt,  sie  sollen 
sich  im  Knochenmark  aus  Knochenmarks- 
riesenzellen abschnüren. 

Zur  Wiedererneuerung  des  Plasmas 
werden  hauptsächlich  Bestandteile  der  Nah- 
rung verwendet,  aber  auch  im  Hunger  kann 
durch  Abgabe  von  Gewebsflüssigkeit  mit 
gelösten  Stoffen  ein  Ersatz  geschaffen  werden. 

So  ist  dafür  gesorgt,  daß  sich  das  Blut, 
trotz  beständiger  Abnutzung,  immer  wieder 
erneuern  und  seiner  physiologischen  Auf- 
gabe gerecht  werden  kann. 

Literatur.  Ueber  das  Gatavitblut:  A.  lioUett, 
Physiologie  des  Blutes,  Hermanns  Handbuch 
der  Physiologie,  Bd.  IV,  Teil  1,  S.  S,  Leipzig  1880. 
—  H.  Bornttau,  Blut  und  Lymphe,  Nagels 
Handbuch  der  Physiologie  des  Menschen,  Er- 
gänzungsband S.  1,  Braunschweig  1910.  — 
Methodisches  bei:  H.  Let»che,  3Iethoden 
zur  Aufarbeitung  des  Blutes  in  seine  einzelnen 
UcKlaiiditilc,  Abderhaldens  Handbuch  der 
hiochciiiiüchcn  Arbeitsmethoden,  Bd.  V,  S.  139, 
Berlin  und  Wien  1911.  —  Weitere  ßlethoden  in 
den  Lehrbüchern  der  jihysiologischen  Chemie.  — 
Ueber  physikalische  Chemie  des  Blutes: 
H.  J,  Hauthurger,  Osmotischer  Druck  tmd 
lonenlehre  in  den  medizinischen  Wissenschaften, 


zugleich    Lehrbuch    jjhysikalisch-chemischer    Me- 
thoden,   Bd.  I,  S.  161,  Bd.  II,  S.  1,   Wiesbaden 
1902    und    1904-    —   JR.    Höber,    Physikalische 
Chemie    des  Blutes    und    der  Ly)nphe,    Oppen- 
heimers Handbuch  der  Biochemie  des  Menschen 
und  der  Tiere,  Bd.  II,  Hälfte  2,  S.  1,  Jena  1909, 
—    Deterniann,    Die    Viskosität    des    mensch- 
lichen   Blutes,     Wiesbaden     1910.    —    Metho- 
disches hei:  H.  J.  Hamburger  in  dem  oben 
genannten    Buche  iind  bei  L.    Aslier,    Die  An- 
wendung  der  physikalisch-chemischen  Methoden 
in     der   Physiologie,    Tiger  stedfs    Handbuch 
der  physiologischen    Methodik,  Bd.  I,   Abteil.  2, 
S.    HS,    Leij}zig    1908.    —     Ueber     3Iorpho- 
logie  des  Blutes:  P.  Ehrlicli  tmd  A.  Laza- 
rus,  Die  Anämie,    I.  Abteilung.     Normale   und 
pathologische    Histologie     des    Blutes,     N o  t  h  - 
n  a g  eis    Spezielle    Pathologie     und,    Therapie, 
Bd.    VIII,    S.  1,    Wien   1898.   —    O.    Naegeli, 
Blutkrankheiten     tmd     Blutdiagnostik,     Leipzig 
1912.  —  Ferner    die    Lehrbücher    der    klinischen 
Hämatologie.    —  A.  Pappenlieini,    Atlas    der 
menschlichen    Blutzellen,    Jena    1905.    —    Me- 
thodisches in  den  genannten  Werken,  in  den 
Lehrbüchern      der     klinischen       Untersuchungs- 
methoden   und   bei  R.    Reinert,    Die   Zählung 
der   Blutkörperchen    U7id    deren    Bedeutung  für 
Diagnose  und  Therapie,  Leipzig  1891.  —  Uebe  r 
Hämoglobin  :   W.  Preyer,  Die  Blutkristalle, 
Jena  1871.  —  O.  Cohnheim,  Das  Hämoglobin, 
M  o  s  CO  e  -  S  chorl  emm  er  s      Lehrbuch      der 
organischen    Chemie,   Bd.  IX,    S.    216   und.   191, 
Braunschweig   1901.   —    F.    Müller,    Tierische 
Farbstoffe.     I.    Vorkommen  und   optische   Unter- 
suchung.    II.    Die     resjyiratorischen    Farbstoße, 
Opp enheimers  Handbuch  der  Biochemie  des 
3Ienschen   und   der    Tiere,    Bd.    I,    S.    654   '^''^'^ 
662,    Jena   1909.    —    Methodisches   bei:    K. 
Bürker,  Geioinnung,  qualitative  iind quantitative 
Bestimmung    des    Hämoglobins,     Tig erstedts 
Handbuch  der  physiologischen  Methodik,  Bd.  II, 
Abteil.  1,  S.  68,    Leipzig  1910.  —    W.   Küster, 
Das Hämatin  tmd  seine  Abbauprodukte.  Abder- 
haldens Handbuch   der  biochemisclien  Arbeits- 
methoden,   Bd.    II,    S.    617,    Berlin    und    Wien 
1910.  —  Ueber  Blutgase:   C.  Bohr,  Blutgase 
und  respiratorischer  Gaswechsel.  Nagels  Hand- 
buch   der    Physiologie    des    Menschen,     Bd.    I, 
Hälfte    1,    S.    54,    Braunschweig    1905.    —    A. 
Loetvy,    Die  Gase    des  Körj)ers    und   der  Gas- 
wcc/tsrl.      Oppenheim  er s  Handbuch    der  Bio- 
chemie   des    ßlenschen    und    der    Tiere,    Bd.  IV, 
Hälfte  1,  S.  10,  Jena  1908. — Methodisches  bei: 
C.  Bohr,    Die    Gasarten    des   Blutes.     Tig  er- 
stedts Handbuch  der  physiologischen  ßlethodik, 
Bd.    n,    Abteil.    1,    S.    1,'  Leipzig    1910.    —    F. 
Müller,     Biologische     Gasanalyse.       Die     Ge- 
tvinnung   und  Analyse    der  Blutgase.     Abder- 
haldens Hemdbuch    der  biochemischen  Arbeits- 
methoden,   Bd.    III,    S.    664,    Berlin    und    Wien 
1010.  —   Ueber  Blutflüssigkeit:  P.  Mora- 
xvitz,     Blutplasma     tmd    Blutserum.       Oppen- 
heimers Handbuch  der  Biochemie  des  Menschen 
tmd    der    Tiere,   Bd.  II,   Hälfte  2,   S.  70,   Jena 
1909.    —     Ueber    Antikörper    und     biolo- 
gischen Blutnachweis:    C.    Oppenheimer, 
Elemente    der  Immunitätslehre,   Nagels  Hand- 
buch    der    Physiologie     des    Menschen,    Bd.    I, 
Hälfte  2,    S.    609,    Braunschweig   1909.    —    Ver- 
schiedene Beiträge  von  H.   Sachs,    C.    Oppen- 
heimer,   L.    Michaelis,    K.    Landsteiner, 


Blut  —  Blüte 


71 


JP.  Th.  Müller  in  Oppenheimers  Hand- 
buch der  Biochemie  des  Menschen  und  der  Tiere, 
Bd.  2,  Hälfte  1,  S.  275fg.,  Jena  1910.  —  3Ie- 
thodisches  hei  L.  Michaelis,  Die  Methodik  der 
Antikörper-Forschung  für  physiologische  Zwecke, 
Tiger stedts  Handbuch  der  physiologischen 
Methodik,  Bd.  II,  Abteil.  1,  S.  48,  Leipzig  1910.  — 
Znilenhiith,  Das  biologische  Verfahren  zur  Er- 
kennung und  Unterscheidung  von  Menschen-  und 
Tierblut,  Jena  1905.  —  O.  Leers,  3Iethoden  ^ind 
Technik  der  Gewinnung,  Prüfung  7(iid  Konser- 
-vierung  des  zur  forensischen  Blut-  bzw.  Eiweiß- 
differenzierung dienenden  Antiserums,  Berlin 
190S.  —  Ueber  Blutgerinnung :  P,  Mora- 
ivitz ,  Die  Gerinnung  des  Blutes,  Oppen- 
heimers Handbuch  der  Biochemie  des  3Ienschen 
und  der  Tiere,  Bd.  II,  Hälfte  2,  S.  40,  Jena  1909. 

—  Me thodisches  bei  P.  3Iorawits ,  Die 
Blutgerinnung,  Abderhaldens  Handbuch  der 
biochemischen  Arbeitsmethoden,  Bd.  V,  S.  223, 
Berlin  und  Wien  1911. —  Vergleichende 
Biochemie  des  Blutes:  O.  v.  Fürth,  Verglei- 
chende chemische  Physiologie  der  'niederen  Tiere, 
S.  48,  Jena  1903.  —  Z ahlenang ab en  über 
Blut  und  seine  Bestandteile :  H.  Vier- 
ordt,  Anatomische,  physiologische  und'  physi- 
kalische Daten  iind  Tabellen,  3.  Aufl.,  Jena  1906. 

—  Internationales  Zentralorgan  für 
Blut-  und  Serumforschung :  Folia  hävia- 
tologica  (seit  1904)  und  Folia  serologica  (seit 
1908).  Herausgegeben  und  redigiert  von  A. 
Pappenheim ,  Jena. 

K.  BiirTcer. 


Blüte. 

1.  Begriffsbestimmung.  2.  Blüten  der  Pteri- 
dophyten.  3.  Blüten  der  Gymnospermen. 
5.  Blüten  der  Angiospermen:  a)  Allgemeines, 
b)  Phylogenie  der  Angiospermenblüte,  c)  Onto- 
genie  der  Angiospermen  blute,  d)  Blütenachse. 
e)  Periantliium.    f  J  Androeceum.    g)  Gjiioeceum. 

I.  Begriffsbestimmung.  Wie  alle  ter- 
minologischen Begriffe,  welche  dem  Sprach- 
gebrauche des  Volkes  entlehnt  sind,  hat 
auch  der  Begriff  „Blüte"  im  Laufe  der 
Zeit  sehr  verschiedene  Definitionen  erhalten. 
In  Anlehnung  an  den  volkstümlichen  Ge- 
brauch hat  man  zunächst  die  der  sexuellen 
Fortpflanzung  dienenden  Organe  der  Angio- 
spermen als  Blüten  bezeichnet  und  in  dem 
Besitze  solcher  den  Gegensatz  zwischen 
„Phanerogamen"  und  „Kryptogamen"  (Gle- 
ditsch  1764,  Ventenat  1799)  gesehen. 
Die  Aufdeckung  des  entwickelungsgeschicht- 
lichen  Zusammenhanges  dieser  beiden  Grup- 
pen des  Pflanzenreiches  hat  naturgemäß  zu 
dem  Bedürfnis  geführt,  den  Begriff  zu  er- 
weitern. Auf  der  einen  Seite  sah  man  das 
Charakteristische  der  Blüte  in  der  Produktion 
von  Geschlechtsorganen  überhaupt  (so 
Goebel  1884),  in  diesem  Sinne  spricht  man 
beispielsweise  heute  noch  von  „blühenden 
Moosen"  u.  dgl. ;  auf  der  anderen  Seite  führte 
die  Homologisierung  der  Staub-  und  Frucht- 
blätter der  Blütenpflanzen  mit  den  Sporo- 
phyllen  (sporentragenden  Blättern)  der  Pteri- 


dophyten  zu  der  Definition  der  Blüte  als 
eines  mit  sporangientragenden  Blättern  be- 
setzten Sprosses  (Goebel  1882  und  1898, 
Coulter  und  Chamberlain,  Karsten 
u.  a.).  Es  kann  kaum  zweifelhaft  sein,  daß 
beide  Definitionen  wieder  zu  weit  gehen. 
Im  ersterwähnten  Falle  fällt  jede  morpho- 
logische Präzisierung  der  Blüte  weg  und  der 
Ausdruck  ,, Blüte"  wird  eine  rein  biologische 
Bezeichnung,  die  morphologisch  ganz  hetero- 
genes zusammengefaßt.  Im  zweiten  Fall 
wird  ein  wesentliches  Merkmal  ganz  fallen 
gelassen  und  das  ist  die  Sexualität.  Unter 
Festhaltung  der  Homologie  der  Staub-  und 
Fruchtblätter  mit  den  Sporophyllen  der 
Pteridophyten  werden  wir  doch  die  Bezeich- 
nung Blüte  erst  dann  anwenden  können, 
wenn  der  sexuelle  Dimorphismus  in  den 
Sporophyllen  zum  Ausdruck  kommt  und 
demgemäß  die  Blüte  definieren  als  einen 
Sproß  oder  Sproßteil,  dessen  Blätter 
Fortpflanzungs  Organe  tragen,  welche 
einen  mit  der  geschlechtlichen  Fort- 
pflanzung im  Zusammenhange  stehen- 
den Dimorphismus  aufweisen  (dem 
Sinne  nach  Sachs  1874,  Eichler  1875, 
Engler,  Pax,  Velenovsky  u.  a.).  Bei 
dieser  Art  der  Definition  sind  Blüten  charak- 
teristische Organe  der  Blütenpflanzen 
(Anthophyta)  und  finden  sich  überdies 
unter  den  rezenten  Pflanzen  bei  den  Sela- 
gine Haies.  Daß  die  Sporophyllstände  der 
isosporen  Pteridophyten,  also  der  lebenden 
Lycopodiales  und  Equisetales,  m  An- 
betracht der  schon  erwähnten  Homologie  Vor- 
stuf en  der  Blütenbilclung  darstellen,  ist  klar. 

In  der  Regel  ist  der  Sproßteil,  welcher  als 
Blüte  bezeichnet  wird,  ganz  in  den  Dienst 
der  Fortpflanzung  getreten  und  entwickelt 
außer  Organen,  welche  direkt  oder  indirekt 
mit  der  sexuellen  Fortpflanzung  zusammen- 
hängen, keine  weiteren;  er  zeigt  infolgedessen 
begrenztes  Wachstum,  was  die  morpho- 
logische Abgrenzung  der  Blüte  gegen  andere 
Teile  der  Pflanze  wesentlich  erleichtert. 
Daß  diese  starke  Herausdifferenzierung  des 
zur  Blüte  gewordenen  Sprosses  erst  relativ 
spät  erfolgte,  ist  natürlich,  daher  findet 
sich  bei  phylogenetisch  tiefstehenden  Blüten- 
pflanzen noch  gelegentlich  (z.  B.  Selaginella 
helvetica  Abb.  2,  Fig.  2)  oder  regelmäßig 
(z.  B.  Cycas)  unbegrenztes  Wachstum  der 
Blütensprosse;  wir  können  in  solchen  Fällen 
noch  nicht  von  Blüten  als  morphologischen 
Gebilden,  sondern  nur  von  blühenden 
Stadien  vegetativer  Sprosse  sprechen. 

Einer  kurzen  Erörterung  bedarf  der 
Ausdruck  „blühen".  Bei  den  meisten 
Angiospermen  erscheint  der  Ausdruck  einer 
weiteren  Erklärung  nicht  bedürftig;  man 
spricht  von  einem  Aufblühen  in  dem  Mo- 
mente, in  welchem  die  Blütenorgane,  wenig- 
stens   zum  Teile,    zur    vollkommenen  Aus- 


Blüte 


bildimg  gekommen  sind  und  betrachtet  das  druck  des  „Blühens"  bei  uns  im  Mai  erhalten; 
Stadium  des  Blühens  (Anthese)  als  abge-  bei  Picea  erfolgt  die  Befruchtung  im  Som- 
schlossen  in  dem  Momente,  in  welchem  die  mer,  in  einer  Zeit,  in  welcher  die  Zapfen  schon 
Befruchtung  wenigstens  eingeleitet  ist,  was  ,  nahezu  die  definitive  Fruchtgröße  erlangt 
zumeist  in  dem  Abfallen  oder  Absterben  haben  usw.).  In  solchen  Fällen  —  und  noch 
nicht  mehr  nötiger  Organe  zum  Ausdruck  mehr  bei  Selaginella  —  bezeichnet  daher 
kommt,  laicht  immer  ist  aber  die  zeitliche  nicht  der  Befruchtungsvorgang,  sondern  die 
Begrenzung  des  Blühens  so  leicht  vorzu-  Eeife  der  Sporen  und  der  diesen  homologen 
nehmen.  Bei  vielen  Gymnospermen  bei-  ■  Organe  (z.  B.  Pollenkörner),  den  Abschluß 
spielsweise  erfolgt  die  Einleitung  der  Be-  jenes  Stadiums,  das  man  gewöhnlich  als 
fruchtung    erst    zu    einer  Zeit,    in    der  wir :  Blühen  bezeichnet. 

bei  oberflächlicher  Betrachtung  schon  den  Es  kann  durch  eine  Vereinigung  mehrerer 
Eindruck   der   Fruchtbildung   erhalten    (bei    Blüten    zu    einer  Bildung   kommen,  welche 


Ginkgo  beispielsweise  beginnt  die  Befruch- 
tung erst  im  Herbste,  während  wir  den  Ein- 


Abb.  1.     Blütenähnliche  Infloreszenzen 


im  fertigen  Zustande  vollkommen  den  Ein- 
druck einer  Einzelblüte  macht  (zusammen- 
gesetzte Blüten,  Pseudanthium-Bil- 
dung  im  Sinne  Delpinos).  Es  ist  dabei 
nicht  an  die  monströse  Verwachsung 
von  Blüten  zu  denken,  wie  sie  nicht  selten, 
insbesondere  bei  manchen  Zierpflanzen 
(Myosotis,  Digitalis  u.  a.)  vorkommt, 
sondern  an  die  Umwandlung  dichter  Blüten- 
stände zu  Bildungen,  die  Einzelblüten  ähneln 
und  wie  solche  funktionieren.  Diese  Um- 
wandlung ist  mit  einer  Vereinfachung  der 
einzelnen  Blüte  und  mit  Arbeitsteilung 
zwischen  den  Blüten  der  Infloreszenz 
verbunden.  Die  ,, Blüten"  von  Lemna 
(Abb.  1,  Fig.  1)  sind  ein  Beispiel  solcher  zu- 
sammengesetzter Blüten;  die  Infloreszenzen 
mancher  Gymnospermen,  Compositen, 
Hamamelidaceae  (Rhodoleia  Abb.  1, 
Fig.  4),  Cornaceae  (Cornus  florida  und 
suecica),  Myrtaceae  (Darwinia)  und 
Umbelliferen,  die  Cyathien  der  Euphorbia- 
ceen  (Abb.  1,  Fig.  2  u.  3)  sind  mehr  minder 
weitgehende  Annäherungen  an  solche.  Es 
ist  wahrscheinlich,  daß  dieser  Umbildungs- 
prozeß mehrfach  vor  sich  gegangen  ist  und 
eine  Rolle  bei  der  phylogenetischen  Entwicke- 
lung  von  Blüten  gespielt  hat,  die  uns  heute 
den  Eindruck  des  Einheitlichen  machen. 

2.  Blüten  der  Pteridophyten.  Nach  der 
oben  gegebenen  Definition  finden  sich  schon 
bei  den  Pteridophyten  Bildungen,  die  wir 
als  Blüten  bezeichnen  müssen.  Unter  den 
lebenden  Formen  zeigen  solche  die  Sela- 
ginellaceae.  Hier  haben  wir  —  soweit  rezente 
Pflanzen  in  Betracht  gezogen  werden  — 
demnach  den  u  r  s  p  r  ü  n  g  1  i  c  h  s  t  e  n  B 1  ü  t  e  n  - 
typus  vor  uns.  Diese  Blüten  (Abb.  2,  Fig.  1) 
sind  ährenähnliche  Bildungen  von  zumeist 
begrenztem  Wachstume,  welche  nur  aus 
feitilen  Sporophyllen  oder  daneben  an  der 
Basis  aus  einigen  vegetativen  Blättern  (sterile 
Sporophylle)  bestehen.  Von  den  Sporophyll- 
ständen     anderer     lebender     Pteridophyten 


Lemna    trisulca.    Fig.  2.    Euphorbia   glo-   (LypQpotJiaceae,  Equisetaceae)  sind  sie 
Dalechampia    Roezliana.    ^^^j,   graduell   verschieden    durch   einen   Di- 


3. 


boSa.  Fig.  ,  ^^^^        -ICI^ALICII        ytlOWl„.«Vll       .^«i^.x       ^>..w.       ^^ 

Fig.  4    Rhodaleia  Championi    a  männl^^^^^^^^^  der    Sporangien,    der    insofern 

k^r  Fig^'f  und'  2^tÄ  t  ^t.  I  ein  s^exueller  ist,  als  Lus  del  Makrosporangien 

natürliche    Größe.    Fig.    1   nich  Hegelmaier,    nur   Sporen   hervorgehen,   welche  weibliche 

2  bis  4  Ori-^inale.  Prothallien  liefern,  während  die  m  den  Mikro- 


Blüte 


sporaiigien  erzeugten  Sporen  männliche  Pro- 
thallien  ausbilden.  Von  den  Blüten  der 
Gymnospermen  und  Angiospermen,  also  der 
Blütenpflanzen  im  engeren  Sinne  des  Wortes, 
sind  die  Selaginellaceae-Blüten  ver- 
schieden dadurch,  daß  die  Sporen,  welche 
die  Prothallien  mit  den  weiblichen  Ge- 
schlechtsorganen liefern,  nicht  in  dauerndem 
Gewebeverbande  mit  den  Sporangien  bleiben, 
sondern  sich  aus  ihnen  loslösen. 


Abb.  2.  Blüten  imd  Blütenteile  von  Sela- 
ginella.  Fig.  1.  Blüte  von  Selaginella  hel- 
vetica.  Fig.  2.  Blühender  Sproß  derselben 
mit  weiterwachsenden  Vegetationsspitzen.  Fig.  3. 
Makro  sporophyll  mit  Makrosporangium  von 
Selaginella  helvetica.  Fig.  4.  Makro- 
sporangium von  Selaginella  inaequalifolia 
im  Durchschnitt.  Fig.  5.  Stück  einer  Blüte  von 
Selaginella  rupestris  im  Längsschnitte. 
M  Maki'o sporangien,  m  Mikro sporangien.  Fig. 
1  u.  2  etwas,  die  ,übrigeir  stark  vergrößert. 
Fig. Ibis 3 Originale,  4nach  Sachs,  önacliLyon. 

Die  Sporophylle,  welche  je  1  Mikro- 
sporangium  tragen,  heißen  Mikrosporo- 
phylle  und  sind  homolog  den  Staubblättern; 
die  je  1  Makrosporangium  (Abb.  2,  Fig.  4) 
erzeugenden  Sporophylle  heißen  Makro- 
sporophylle  (Abb.  2,"  Fig.  3)  und  sind  ver- 
gleichbar den  Fruchtblättern.  Zumeist  enthält 
jede  Blüte  Makro-  und  Mikrosporophylle, 
und  zwar  in  der  Regel  in  der  Anordnung,  daß 
die  dem  Boden  zugewendeten  Sporophylle 
Makrosporophylle  sind.  Eingeschlechtige 
Blüten  kommen  gelegentlich  (z.  B.  bei  Sela- 
ginella Martensii,  Selaginella  pecti- 
nata  (Goebel),     Selaginella  helvetica 


(Wettstein)  u.  a.  vor.  Eine  sehr  bemerkens- 
werte Annäherung  an  die  Blüten  der  Antho- 
phyten  zeigen  einzelne  Selaginella-Arten 
insofern,  als  die  Makrosporen  infolge  spezieller 
mechanischer  Einrichtungen  die  Sporangien 
nicht  verlassen,  sondern  die  Befruchtung  der 
in  ihnen  entstehenden  Archegonien  zu  einer 
Zeit  erfolgt,  in  welcher  die  Sporen  noch  im 
Sporangium  eingeschlossen  sind  (Selagi- 
nella Apus  und  Selaginella  rupestris 
Abb.  2,  Fig.  5). 

Bei  fossilen  Pteridophyten  sind  Blüten 
von  ähnlichem  Bau,  wie  bei  Selaginella, 
mehrfach  zu  konstatieren,  so  bei  den  Lepi- 
dodendraceae,  Sigillariaceae,  Cala- 
mariaceae;  bei  den  letzteren  waren  die 
Quirle  fertiler  Sporophylle  oft  mit  solchen 
steriler  Blätter  abwechselnd. 

3,  Blüten  der  Gymnospermen  (Abb.  3 
bis  6).  Die  Blüten  der  Gymnospermen  sind 
denen  der  Pteridophyten  vollkommen  homo- 
log. Die  Pollen-  oder  Staubblätter  entsprechen 
den  Mikrosporophyllen,  die  Fruchtblätter  den 
Makrosporophyllen.  Der  Unterschied  liegt 
vor  allem  darin,  daß  die  Makrosporen  und 
die  aus  ihnen  hervorgehenden,  der  Geschlechts- 
generation, dem  Ganietophyten  (vgl.  den  Ar- 
tikel „F  0  r  t  p  f  1  a  n  z  u  n  g''  der  Pterido- 
phyten entsprechenden  Teile  in  innigstem 
histologischem  Verbände  mit  den  Makrospo- 
rangien  bleiben  und  dadurch  das  entsteht,  was 
man  eine  Samenanlage  nennt.  Die  phylo- 
genetische Ableitung  der  Gymnospermen- 
blüte von  der  der  Pteridophyten  bereitet  daher 
keine  prinzipiellen  Schwierigkeiten,  nur  ist 
zu  beachten,  daß  als  Vorläufer  der  Gymno- 
spermen nicht  die  Selaginellaceae  in 
Betracht  kommen,  sondern  die  fossile  Gruppe 
der  Cycadofilicinae,  welche  den  rezenten 
Farnen  (Filicinae)  am  iiächsten  stehen 
(vgl.  den  Artikel  „Fossile  Zwischen- 
formen zwischen  Farnen  und  Gymno- 
spermen"). 

Von  den  Blüten  der  Angiospermen  unter- 
scheiden sich  die  der  Gymnospermen  dadurch, 
daß  die  Fruchtblätter  niemals  ganz  geschlos- 
sene Fruchtknoten  bilden,  den  Zutritt  zu 
den  Samenanlagen  offen  lassen,  ja  häufig 
ganz  oder  nahezu  ganz  zur  Bildung  der  Samen- 
anlagen aufgebraucht  sind.  Narben  fehlen 
dementsprechend.  Die  Samenanlagen  ent- 
halten noch  ein  deutliches,  vielzelliges  Ge- 
webe, welches  den  Prothallien  der  Pterido- 
phyten homolog  ist,  als  „primäres  Endo- 
sperm"  bezeichnet  wird  und  in  der  Regel 
typische,  wenn  auch  reduzierte  Arche- 
gonien ausbildet. 

Die  Gymnospermenblüten  sind  meist 
wenig  auffallende  Bildungen,  was  mit  dem 
Mangel  jeglichen  Schauapparates  in  Zu- 
sammenhang steht:  die  meisten  Gymno- 
spermen sind  windblütig  (anemophil),  bei 
den     wenigen     insektenblütigen     (entomo- 


74 


Blüte 


philen)  Formen  (Gnetinae)  ist  der  Schau- 
apparat noch  wenig  ausgebildet.  Alle  Gymno- 
spermeiTblüten  sind  eingesclüechtig;  ebenso 
in  der  Regel  die  ganzen  Infloreszenzen. 
Andeutungen  einer  Zwitterigkeit  der  In- 
floreszenz finden  sich  —  abgesehen  von 
monströsen  Bildungen  —  bei  den  Gnetinae. 
Von  relativ  einfachem,  d.  h.  leicht  auf- 
klärbarem Baue  sind  die  männlichen  Blüten 
(Abb.  3);  je  nach  der  Beschaffenheit  der 
Achse  und  der  Pollenblätter  sind  sie  von 
kätzchenähnlichem  oder  zapfenähnlichem 
Aussehen.      Sie    bestehen    nur    aus    Pollen- 


blättern, die  schraubig  oder  quirlig  angeordnet 
sind,  oder  (häufiger)  überdies  am  Grunde  aus 
einigen  sterilen  Blättern,  welche  im  Knospen- 
zustande  schützend  die  Blüte  einhüllen  und 
als  Perianthblätter  (S.  89)  bezeichnet 
werden  können.  Bei  den  großen  männlichen 
Blüten  der  Cycadinae  (Abb.  3  Fig.  1)  finden 
sich  häufig  am  Grunde  und  am  Ende  sterile 
Pollenblätter,  die  den  Eindruck  von  Hem- 
mungsbildungen machen,  jedoch  auch  mecha- 
nische Funktionen  haben  dürften.  Die  Zahl 
der  Pollenblätter  in  einer  Blüte  ist  sehr 
verschieden;  am  größten  ist  sie  bei  den 
Cycadinae,  wo  sie  mehrere  Hundert  be- 
tragen kann  (Aehnlichkeit  mit  den  Sporo- 
phyllen  der  Farne);  am  kleinsten  bei  den 
Gnetinae,  wo  sie  bis  auf  1  sinkt  (Abb.  3 
Fig.  5  und  10);  die  beiden  Extreme  sind  durch 
eine  nahezu  lückenlose  Reihe  von  Zwischen- 
formen verbunden.  Die  Pollenblätter  sind 
entweder    schuppenförmig    und    tragen    die 


'^i|£'^^>- 


Abb.  3.  Männliche  Blüten  von  Gymno- 
spermen. Fig.  1.  Macrozamia.  Fig.  2.  Äbies 
alba.  Fig.  3.  Cupressus  sempervirens. 
Fig.  4.  Ephedra  fragilis.  Fig.  5.  Gnetum 
latifolium.  Fig.  6.  Welwitschia  Bainesii. 
Fig.  7  bis  10.  Einzelne  Staubblätter  und  zwar 
Fig.  7  Macrozamia,  Fig.  8  Cryptomeria, 
Fig.  9  Picea  excelsa,  Fig.  10  Gnetum  Gne- 
mon.  p  Perianthblätter.  Fig.  1  verkleinert,  alle 
anderen  vergrößert.  Fig.  1  bis  3,  7  bis  9  Origi- 
nale, 4  nach  Stapf,  5  nach  Blume,  6  nach 
Hookcr,  10  nach  Karsten. 


Abb.  4.  Pollenkorn  mid  Teihmgsvorgänge  in 
demselben  bis  zum  Austreiben  des  Pollen - 
Schlauches  von  Pinus  Laricio.  p  sterile 
Prothalliumzellen,  k  Körperzelle,  v  PoUen- 
schlauchkeni,  \v  Wandzelle,  g  Spermakeme.  Stark 
vergrößert.   Nach'Goulter  rmd  Chamberlain. 


Blüte 


75 


Pollensäcke  (Homologa  der  Sporangien  der 
Farne)  auf  der  Unterseite  (viele  Cycadinae, 
Abb.  3,  Fig.  7),  oder  sie  sind  schildiorraig(Za- 
mia,  Taxus)  oder  sie  nähern  sich  in  der  Form 
mehr  oder  minder  den  Pollenblättern  (Staub- 
gefäßen) der  Angiospermen  durch  Reduktion 
der  Pollensäcke  bis  auf  2,  durch  stielartige 
Ausbildung  des  basalen  Teiles  (Filament) 
und  durch  Rückbildung  des  sterilen  Blatt- 
endes. 

Die  Pollensäcke  öffnen  sich  durch  Längs- 
oder Querrisse,  wobei  die  äußerste  Zell- 
schicht der  Wand  mechanisch  wirksam  ist. 
Die  Verbreitung  der  Pollenkörner  erfolgt 
durch  den  Wind,  nur  bei  einigen  Gnetinae 
dnreh  Insekten.  Geringe  Größe  der  PoJlen- 
körner  und  trockene  Oberfläche  der  Mem- 
bran begünstigen  die  Verbreitung  durch  den 
Wind;  ob  gewisse  blasige,  lufterfüllte  An- 
hängsel, wie  sie  an  den  Pollenkörnern  zahl- 
reicher Coniferen  sich  finden,  als  Anpassungen 
an  den  Lufttransport  zu  deuten  sind,  ist 
durchaus  unsicher.  Die  Pollenkörner  (Abb. 4) 
sind  anfangs  einzellig;  vor  der  Befruchtung 
entstehen  in  ihnen  zunächst  in  der  Regel 
1  bis  2  bald  verkümmernde  Zellen,  welche 
(p)  mit  den  sterilen  Zellen  der  männlichen 
Prothallien^der  Pteridophyten  homolog  sind, 
ferner  entsteht  ein  Zellkern,  welcher  in  den 
bei  der  Befruchtung  austreibenden  Pollen- 
schlauch eintritt,  der  ,, vegetative"  oder 
„Pollenschlauchkern"  (v),  endlich  die 
„antheridiale"  oder  ,, Körperzelle"  (k), 
welche  nach  Abgabe  einer  sich  nicht  weiter 
entwickelnden  Zelle,  der  „Wand-"  oder 
„Stielzelle"  (w)  sich  in  zwei  Zellen  teilt, 
die  als  Spermatozoiden  oder  Sperma- 
kerne (g)  bei  der  Befruchtung  eine  Rolle 
spielen.  Viele,  z.  T.  phylogenetisch  sehr  be- 
merkenswerte, z.  T.  allerdings  noch  nicht 
geklärte,  Abweichungen  von  diesem  Ver- 
halten sind  schon  bekannt  geworden,  z.  B. 
eine  große  Zahl  von  Körperzellen  und  Sper- 
matozoiden bei  Microcycas.  Von  den 
im  Pollenkorn  entstehenden  Zellen  sind  meist 
nur  die  sterilen  Prothalüumzellen  von  Mem- 
branen umgeben. 

Viel  mannigfaltiger  sind  die  morpho- 
logischen Verhältnisse  der  weiblichen 
Blüte  (Abb.  5).  Am  einfachsten  ist  der 
Sachverhalt  bei  den  Cycadinae.  Bei 
Cycas  entwickelt  der  Stamm  zeitweise 
Fruchtblätter;  er  wächst  dann  weiter  und 
kann  wieder  vegetative  Blätter  treiben;  die 
Blüte  ist  hier  nicht  einmal  etwas  scharf  um- 
grenztes. Die  Homologie  der  Fruchtblätter 
mit  den  vegetativen  Blättern  und  demnach 
mit  Sporophyllen  ist  evident;  sie  besitzen 
einen  gefiederten  oder  gezähnten  sterilen 
Endabschnitt  und  tragen  die  Samenanlagen 
im  basalen  Teile  an  den  Flanken.  Bei  den 
anderen  Cycadinae  sind  die  weiblichen 
Blüten  zapfenähnliche  Gebilde  mit  begrenz- 


Abb.  5.  Weibliche  Blüten  von  Gymno- 
spermen. Fig.  1.  Weibliche  Blüte  von  Zamia 
muricata.  Fig.  2.  Weiblicher  Blütenstand 
von  Abies  alba.  Fig.  3  bis  9.  Weibliche  Blüten 
und  zwar  Fig.  3  von  Ginkgo,  Fig.  4  von  Ce- 
phalotaxus,  Fig.  5  von  Cryptomeria,  Fig.  6 
von  Larix,  Fig.  7  von  Ephedra,  Fig.  8 
von  Gnetum,  Fig.  9  von  Welwitschia. 
Fig.  10  bis  13.  Schematische  Längsschnitte  der 
weiblichen  Blüten  imd  zwar  Fig.  10  von 
Ginkgo,  Fig.  11  von  Cephalotaxus,  Fig.  12 
von  Cryptomeria,  Fig.  13  von  Larix. 
d  Deckblätter  oder  Deckschuppen,  s  Samen- 
anlagen, a  Achsenbildmigen  (in  Fig.  10  bis  13 
schraffiert),  f  Fruchtschuppen.  Fig.  1  verldeinert, 
Fig.  2  natürliche  Größe,  alle  anderen  vergrößert. 
Nach  Wett stein. 

tem  Achsenwachstume  (Abb.  5,  Fig.  1);  sie 
bestehen  aus  zahlreichen  Fruchtblättern, 
welche  von  den  sterilen  Blättern  stärker  ab- 


76 


Blfite 


weichen  und  je  2  Samenanlagen,  rechts  und 
links  am  Grunde  des  schuppen-  oder  schild- 
förmigen Endteiles,  der  manchmal  noch 
Kudimente  von  Fiederchen  zeigt,  tragen. 
Bei  den  übrigen  Gymnospermen  stehen  die 
weiblichen  Blüten  in  den  Achseln  von  Deck- 
blättern (Deckschuppen,  Abb.  5  d  in  Fig. 
3  bis  6,  10  bis  13),  nur  selten  vereinzelt,  meist 
zu  Infloreszenzen  vereint.  Sie  bestehen  bei 
den  lebenden  Gymnospermen  ■ —  mit  Aus- 
nahme der  Gnetinae  • —  nur  aus  Frucht- 
blättern, deren  Zahl  sehr  verschieden  ist; 
sie  beträgt  1  bei  vielen  Taxaceae,  Cupres- 
saceae,  bei  den  Araucarieae,  Gnetinae, 
2  bei  den  Ginkgoinae,  den  meisten  Abi  et a- 
ceae,  bei  einem  Teile  der  Taxaceae  und 
Cupressaceae,  sie  ist  größer  als  2  bei  den 
Taxodioideae,  oft  sehr  groß  bei  den 
Cupressaceae  (Cupressus).  Das  Frucht- 
blatt ist  ganz  oder  nahezu  ganz  zur  Bildung 
der  Samenanlage  verbraucht  oder  es  er- 
scheint als  schuppen-  oder  wallartiges  Ge- 
bilde am  Grunde  der  Samenanlage  oder 
endlich,  es  umgibt  als  Hülle  einen  Teil  der 
Samenanlage  (Gnetinae),  ohne  dieselbe 
ganz  einzuschließen.  Bei  den  Coniferen  kommt 
es  vielfach  zur  Entstehung  von  schuppen- 
förmigen  oder  wulstförmigen  Achsenbil- 
dungen zwischen  Deckblatt  und  Samenan- 
lage (Fruchtschuppen,  Fruchtwülste, 
Abb.  5  f  in  Fig.  5  und  6,  11  bis  13),  die  ins- 
besondere während  der  Samenreife  auffallend 
hervortreten. 

Beiden  Gnetinae,  speziell  bei  Ephedra 
finden  sich  an  der  Basis  der  weiblichen  Blüte 
1  bis  2  Paare  steriler  Blätter,  welche  als 
Perianthblätter  bezeichnet  werden  können. 
Sonst  finden  sich  außer  den  Fruchtblättern 
sterile  Blätter  im  Innern  der  Blüte  mir  bei 
der  fossilen  Gruppe  der  Bennettitinae 
(Abb.  10).  Die  Blüten  derselben  weichen 
auch  durch  den  Besitz  eines  deutlichen 
Perianthiums  und  durch  eine,  wenigstens 
angedeutete,  Zwitterigkeit  von  den  übrigen 
Gymnospermen  ab.  Die  männlichen  Blüten 
von  Welwitschia  (Abb.  3  Fig.  6)  ent- 
halten im  Zentrum  eine  reduzierte  Samen- 
anlage. Es  ist  noch  ungeklärt,  ob  dies 
die  Andeutung  einer  Zwitterigkeit  der  Blüte 
ist ,  oder  ob  dies  darauf  zurückzuführen 
ist,  daß  der  männlichen  Blüte  der  morpho- 
logische Wert   einer   Infloreszenz   zukommt. 

Die  ganzen  weiblichen  Blütenstände  (vgl. 
Abb.  5,  Fig.  2)  vieler  Coniferen  haben  eine 
äußerliche  Aehnlichkeit  mit  den  Sporophyll- 
ständen  der  Pteridophyten  und  den  weib- 
lichen Blüten  vieler  Cycadinae,  was  zu 
dem  häufig  hervortretenden  Bestreben  führte, 
diese  Infloreszenzen  als  Einzelblüten  auf- 
zufassen. Diese  Auffassung  führte  nicht 
bloß  zu  recht  gekünstelten  Hilfsauffassungen, 
sondern  widersprach  auch  einem  objektiven 
Vergleiche  aller  Gymnospermenblüten. 


Die  Samenanlagen  der  Gymnospermen 
(Abb.  6)  stehen  aufrecht  oder  werden  durch 
nachträgliche  Wachstumsvorgänge  nach  ab- 
wärts (d.  h.  gegen  die  Achse)  gewendet.  Sie 
bestehen  zunächst  aus  einem  zentralen  Ge- 
webe, dem  Nucellus  und  aus  1  bis  2  den- 
selben umhüllenden  Integumenten,  welche 
eine,  meist  relativ  weite  Mikropyle  frei- 
lassen. 

Diese  Mikropyle,  sowie  eine  bei  mehreren 
Gruppen  (Cycadinae,  Ginkgoinae,  Gne- 
tinae) im  oberen  Teile  des  Nucellus  auf- 
tretende Aushöhlung  (Pollenkammer)  dient 
der  Aufnahme  der  Pollenkörner.  Bei  dem  Auf- 
fangen der  Pollenkörner,  sowie  bei  dem  Be- 
fruchtungsvorgang spielt  die  Ausscheidung 
eines  Flüssigkeitstropfens  (Pollinations- 
tropfen),  sowie  nicht  selten  eine  narben- 
artige Erweiterung  des  Integumentes  eine 
Kolle;  nach  dem  Eintritte  des  Pollenkornes 
wird  sehr  häufig  die  Mikropyle  durch  ver- 
schiedenartige Verschlußeinrichtungen  ver- 
schlossen. 

Im  Innern  des  Nucellus  erfährt  eine  Zelle 
eine  Vierteilung  und  eine  dieser  Tochter- 
zellen wächst  bedeutend  heran;  lebhafte 
freie  Kernteilung  führt  in  ihr  schließlich  zu 
einem parenchymatischen  Gewebe-,  dem  „pri- 
mären Endosperm"(Abb.6,  einFig.  lu. 3). 
Die  beiden  erwähnten  Teile  der  Samenanlage 
lassen  eine  Homologisierung  derselben  mit 
dem  Makrosporangium  der  Pteridophyten 
leicht  zu.  Der  Nucellus  entspricht  dem 
Sporangium,  die  Zelle  im  Innern  desselben, 
welche  die  erwähnte  Vierteilung  erfährt,  der 
Makrosporenmutterzelle,  die  vier  sich  bilden- 
den Tochterzellen  den  Makrosporen,  das 
primäre  Endosperm  dem  Prothallium.  Die 
vollkommene  Homologie  ermöglicht  nicht 
bloß  die  phylogenetische  Ableitung  der  Blüte 
der  Gymnospermen  von  der  der  Pterido- 
phyten, sondern  sie  rechtfertigt  es  auch, 
wenn  sehr  häufig  die  Ausdrücke  Makrospore, 
Prothallium  usw.  für  die  Teile  der  Blüte  der 
Gymnospermen  gebraucht  werden. 

Die  Homologie  mit  den  Pteridophyten 
tritt  auch  im  weiteren  Verlaufe  der  JEnt- 
wickelung  der  Samenanlage  hervor.  Bei  den 
meisten  Grymnospermen  entstehen  im  oberen 
Teile  des  primären  Endosperms  typische  Ar- 
chegonien  (Abb.  6  a  in  Fig.  1  bis  3);  nur  bei 
den  Gnetinae  wird  das  Bild  ein  weniger 
klares,  da  hier  bei  mehreren  Formen  der 
feste  Zusammenschluß  der  Endosperm- 
zellen  im  oberen  Teile  (Welwitschia, 
Gnetum-Arten)  oder  überhaupt  fehlt  (Gne- 
tum- Arten)  und  die  Eizellen  frei  zwischen 
den  Endospermzellen  sich  befinden. 

Die  Archegonien  (früher  „Corpuscula" 
genannt)  besitzen  je  eine  große  Eizelle  (die 
größte  bekannte  pflanzliche  Eizelle  ist  die 
der  Cycadee  Dioon,  welche  6  mm  lang  ist 
und  einen  Kern  von  500  bis  600  jn  Durch- 


Blüte 


77 


messer  hat),  je  eine  Bauchkanalzelle  und  können,  bestehenden  Halsteil.  Die  Zahl  der 
einen  aus  2  bis  4  Zellen,  die  durch  Quer-  Archego nien  beträgt  zumeist  2  bis  8,  nur 
wände  in  ebensoviel  Zellreihen  zerlegt  werden   1    Archegonium   findet    sich    bei    Torreya 


Abb.  6.  Samenanlagenbau  und  Befruchtung;  von  Gymnospermen.  Fig.  1.  Samenanlage  von 
Dioon  edule,  längs  durchschnitten,  vergrößert.  Fig.  2.  Oberster  Teil  davon,  stcärker  vergrößert. 
Fig.  3.  Samenanlage  von  Pinus  Laricio,  längs  durchschnitten,  vergrößert.  Fig.  4.  Oberster  Teil 
der  Samenanlage  von  Pinus  silvestris,  längs  durchscluiitten,  stärker  vergrößert,  i  Integument, 
n  Nucellus,  e  Endosperm,  a  Archegonien,  m  Mikiopyle,  pc  Pollenkammer,  p  und  ps  Pollen- 
schläuche, h  Halsteil  des  Archegoniums,  o  Eizelle,  bc  Bauchkanalzelle,  sp  Spermatozoid.  Fig.  1 
bis  3  nach  Coulter   und   Chamberlain,   4  nach    Strasburger. 


78 


Blüte 


taxifolia,   eine  große  Zahl  (200  und  mehr) 
bei  Microcycas. 

In  phylogenetischer  Hinsicht  sehr  be- 
achtenswert ist  das  Verhalten  der  Pollen- 
körner vor  der  Befruchtung.  Bei  den  Cyca- 
dinae  und  Ginkgo! nae  treibt  das  Pollen- 
korn eine  sclilauchartige  Verlängerung  (Abb. 
6  Fig.  2  p)  welche  haustorinniartig  in  das 
Gewebe  des  Nucellus  eindringt  und  der  Be- 
festigung, sowie  der  Ernährung  des  Pollen- 
kornes dient;  die  Befruchtung  selbst  erfolgt 
durch  Spermatozoiden,  welche  frei  werden 
und  schwimmend  zu  den  Archegonien  ge- 
langen. Bei  den  übrigen  Gymnospermen 
dient  dieser  Pollenschlauch  direkt  als  Be- 
fruchtungsvermittler, da  er  —  unter  Bei- 
behaltung des  Wachstums  durch  den  Nu- 
cellus  —  zu  den  Archegonien  hinwächst. 
Dieser  Funktionswechsel  des  Pollenschlauches 
ermöglichte  den  Uebergang  von  dem  Be- 
fruchtungsmodus  der  Pteridophyten  zu  dem 
der  Angiospermen. 

4.  Blüten  der  Angiospermen.  4a)  All- 
gemeines. Die  Blüten  der  Angiospermen 
zeigen  eine  außerordentliche  Mannigfaltig- 
keit, die  nicht  bloß  mit  der  verschiedenen 
Organisationshöhe  der  betreffenden  Pflanzen, 
sondern  auch  mit  zahlreichen  Anpassungen 
im  Zusammenhange  steht.  Bei  keinem  ancler- 
ren  Pflanzenteile  haben  sich  so  spezialisierte 
Anpassungen  herausgebildet.  Nicht  nur 
Anpassungen  an  verschiedene  Arten  der 
Pollenübertragung  und  Befruchtung,  sondern 
auch  mannigfache  Schutzeinrichtungen,  Vor- 
bereitung von  Schutz-  und  Verbreitungs- 
mitteln der  Samen  und  Früchte  kommen 
hier  in  Betracht.  Die  Besprechung  der  ein- 
zelnen Teile  der  Blüte  speziellen  Kapiteln 
vorbehaltend,  seien  hier  nur  einige  Be- 1 
merkungen  über  den  Bau  der  Blüten  im  i 
allgemeinen  vorausgeschickt. 

Jede  Blüte  besteht,  ihrer  Natur  als  Sproß 
entsprechend,  aus  einem  Achsenteile  (Blüten- 
boden, Torus,  Receptaculum)  und  1 
Blattgebilden.  Letztere  tragen  entweder 
die  sexuellen  Fortpflanzungsorgane  (Staub- 
blätter, Pollenblätter  oder  ,, Staub- 
gefäße" einerseits,  Fruchtblätter  ander- 
rerseits)  oder  sie  umgeben  die  Sexualblätter 
und  bilden  die  B 1  ü  t  e n  h ül  1  e  (P e r i  a n  t  h i  u  m). 
Es  muß  schon  hier  hervorgehoben  werden,  | 
daß,  wenn  auch  alle  diese  Teile  sich  auf  1 
Achsen-,  oder  Blattbildungen  zurückführen 
lassen,  sie  doch  im  Laufe  der  Entwickelung 
zu  so  eigenartigen  Organen  geworden  sind, 
daß  die  spezifischen  Eigenschaften  von 
sonstigen  Achsen  und  Blättern  vielfach  ver- 
loren gegangen  sind,  so  daß  Versuche,  ihre 
Teile  mit  Teilen  jener  zu  homologisieren, 
fehlschlagen  müssen. 

Blüten,  welche  sowohl  Pollen-  wie  Frucht- 
blätter enthalten,  heißen  zwitterig,  mono- 
klin,      hermaphroditisch     oder     Zwei- 


ges chlechtig;  Blüten,  welche  nur  männ- 
liche oder  weibliche  Sexualorgane  enthalten 
diklin  oder  eingeschlechtig.  Einge- 
schlechtigkeit  kann  ursprünglich  sein  oder 
durch  Reduktion  entstehen.  Ueber  die  ver- 
schiedenen Spezialfälle  der  Geschlechterver- 
teilung vgl.  den  Artikel  „Bestäubung", 
ferner  P.  Knuth,  Handb.  d.  Blütenbiologie 
I.  1898. 

Das  Perianthium  kann  fehlen  (nackte 
oder  achlamydeische  Blüten),  was  auch 
wieder  ein  ursprüngliches  oder  abgeleitetes 
Merkmal  darstellen  kann.  Die  manchmal 
gebrauchte  Unterscheidung  von  ,, wesent- 
lichen" Blütenorganen  (Pollen-  und  Frucht- 
blätter) und  „unwesentlichen",  von  „voll- 
ständigen" Blüten  (mit  Perianth)  und 
„unvollständigen"  ist  wenig  glücklich 
und  ein  Relikt  aus  einer  Zeit  rein  formaler 
Betrachtungsweisen. 

Die  Blattgebilde  der  Blüte  stehen  ent- 
weder in  schraubiger  oder  zyklischer  Anord- 
nung. Erstere  Art  der  Anordnung  in  typischer 
Ausprägung  ist  seltener  (a  z  y  k  1  i  s  c  h  e 
Blüten).  Als  heinizyklisch  bezeichnet 
man  Blüten,  deren  Blattgebilde  zum  Teil 
zyklisch,  zum  Teil  azyklisch  stehen.  Auch 
bei  zyklischer  Anordnung  stehen  zumeist 
die  Teile  eines  \¥irtels  nicht  ganz  in  gleicher 
Höhe,  sondern  lassen  die  bei  schraubig  ge- 
stellten Laubblättern  herrschenden  Stel- 
lungsverhältnisse erkennen,  weshalb  viele 
Wirtel  als  stark  verkürzte  Schraubengänge 
aufgefaßt  werden  können. 

Bei  azyklischen  Blüten  ist  die  Zahl  der 
Blütenorgane  häufig  eine  sehr  wenig  be- 
stimmte. 

Die  Zahl  der  Wirtel  einer  Blüte  ist  sehr 
verschieden  (1  bis  16),  dabei  aber  für  die 
meisten  systematischen  Gruppen  sehr  kon- 
stant. Am  häufigsten  sind  4  bis  öwirtelige 
Blüten  (tetra-  und  pentazyklisch),  bei 
denen  1  Wirtel  auf  die  Fruchtblätter,  1  bis  2 
Wirtel  auf  die  Pollenblätter,  1  Wirtel  auf 
die  Blumenkrone  und  1  Wirtel  auf  den  Kelch 
entfällt.  ,, Füllung"  der  Blüten  beruht 
nicht  selten  auf  abnormer  Vermehrung  der 
Wirtelzahl  (über  andere  Ursachen  vgl. 
unten).  Die  Zahl  der  Glieder  eines  Wirteis 
ist  ebenfalls  außerordentlich  verschieden 
(1  bis  30)  und  wird  mit  Recht  bei  Charak- 
teristik der  Familien  stark  verwendet  (penta- 
mere  Blüten  der  Primulaceen,  tetramere 
bei  vielen  Rubiaceen,  trimere  der  Lilia- 
ceen,  dimere  der  Fumariaceen  usw.).  Iso- 
zyklische oder  euzyklische  Blüten  heißen 
solche,  in  denen  die  Zahl  der  Glieder  in  allen 
Wirtein  dieselbe  ist,  andernfalls  wird  die  Be- 
zeichnung heterozyklisch  angewendet;  im 
letzteren  Falle  kann  die  abweichende  Zahl 
auf  Vermehrung  oder  Verminderung  der 
Gliederzahl  beruhen  (Pleiomerie  oder  Oli- 
gomerie).      Während  bei   manchen  Angio- 


Blütf 


79 


Spermen  die  Gliederzahl  eines  Wirtels  sehr 
konstant  ist,  unterliesjt  sie  bei  anderen  oft 
sehr  großen  Schwankungen  und  wird  auch 
von  äußeren  Einwirkungen  beeinfhißt  (z.  B. 
Semp  ervivum);  im  allgemeinen  variieren 
Blüten  mit  großer  Gliederzahl  leichter  als 
solche  mit  kleiner.  Auffallend  ist  die  regel- 
mäßige Verschiedenheit  der  Gliederzahl  bei 
Blüten  derselben  Art,  so  bei  Ruta  graveo- 
lens  und  Monotropa  Hypopitys,  bei 
denen  die  Terminalblüten  pentamer,  die 
Seitenblüten  tetramer  sind,  bei  Begonia, 
deren  männliche  Blüten  im  Perianth  häufig 
dimer,  deren  weibliche  Blüten  dagegen  pen- 
tamer sind;  auffallend  ist  auch  das  Schwan- 
ken der  Gliederzahl  bei  manchen  Familien, 
so  bei  Rubiaceen,  Gentianaceen  (Tetra-  und 
Pentamerie). 

Die  Stellung  der  Organe  einer  Blüte  zu- 
einander ist  am  häufigsten  derart,  daß  die 
Glieder  eines  Wirteis  sich  zwischen  die  des 
nächstfolgenden  einfügen,  mit  ihnen  ,, al- 
ternieren"; seltener  sind  sie  super- 
poniert  oder  opponiert.  Diese  Stellungs- 
verhältnisse sind  nicht  bloß  durch  die  Phylo- 
genie  der  betreffenden  Pflanze,  sondern  auch 
durch  mechanische  Faktoren,  so  durch 
Raumverhältnisse  in  der  Blütenknospe  be- 
dingt. 

Die  Blüten  weisen  in  bezug  auf  Stellung 
und  Verteilung  ihrer  Organe  sehr  ver- 
schiedene Symmetrieverhältnisse  auf:  Blüten, 
welche  sich  durch  mindestens  2  Ebenen  in 
spiegelbildlich  nahezu  gleiche  Hälften  teilen 
lassen,  werden  aktinomorph,  radiär 
oder  strahlig  genannt,  solche,  welche  nur 
eine  Symmetrieebene  zulassen,  als  zygo- 
morph  oder  bilateral  symmetrisch  be- 
zeichnet, wobei  sich  je  nach  der  Lage  dieser 
möglichen  Symmetrieebene  median-, 
transversal-  und  schräg  zygomorphe 
Blüten  unterscheiden  lassen.  Bei  der  Bezeich- 
nung einer  Blüte  als  aktinomorph  werden 
zumeist  kleine  Unregelmäßigkeiten,  wie  sie 
durch  die  Deckungsverhältnisse,  verschie- 
denes Alter  u.  dgl.  der  Blütenorgane  bedingt 
werden,  vernachlässigt.  Streng  aktinomorph 
angelegte  Blüten  können  durch  nachträg- 
liche Verschiebung  und  ungleiche  Ausbildung 
der  Blütenorgane  zygomorph  werden.  Bei 
der  deskriptiven  Behandlung  der  Angio- 
spermen werden  zumeist  die  Begriffe  aktino- 
morph und  zygomorph  nicht  streng  im  geo- 
metrischen Sinne  gebraucht,  sondern  zur 
Bezeichnung  des  Gesamtbildes  der  Blüte 
verwendet,  so  werden  häufig  Blüten  als 
aktinomorph  bezeichnet,  deren  Perianth  als 
auffallendster  Teil  allein  dieser  Bezeichnung 
entspricht,  als  zygomorph  werden  auch 
Blüten  benannt,  deren  Teile  ursprünglich 
ganz  aktinomorph  angelegt  werden  usw. 
Blüten,  die  gar  keine  Symmetrieebene  zu- 
lassen,  nennt   man    asymmetrisch.      Die 


nicht  selten  gebrauchten  Bezeichnungen 
„regelmäßig"  für  aktinomorph  und  ,, un- 
regelmäßig" für  zygomorph  sind  recht  un- 
glücklich, da  in  gewissem  Sinne  die  zygo- 
morphe Blüte  einen  viel  höheren  Grad  der 
Regelmäßigkeit  darstellt  als  die  aktino- 
morphe.  Eine  schärfere  Präzisierung  der 
für  die  Symmetrieverhältnisse  der  Blüte 
gebräuchlichen  Ausdrücke  versuchte  Frey- 
hold (Symmetrieverh.  u.  Zygomorph.  d. 
Blüten.  Progr.  Eupen  1874).  Bei  zygomor- 
phen  Blüten  kommt  manchmal  durch  Torsion 
des  Blütenstieles  oder  der  Blütenachse  eine 
Umkehrung  der  Blüte  zustande  (resupinate 
oder  invers    dorsi ventrale  Blüte). 

Terminalblüten  von  Infloreszenzen  sind 
verhältnismäßig  selten  zygomorph,  im  Gegen- 
teile kommt  es  häufig  vor,  daß  wirklich  oder 
scheinbar  endständige  Blüten  von  Pflanzen, 
für  die  zygomorphe  Blüten  charakteristisch 
sind,  aktinomorphen  Bau  annehmen  (Pelo- 
rien,  Abb.  7).  Gelegentlich  kommt  es  vor, 
daß  auch  Seitenblüten  zygomorphblühender 
Arten  aktinomorph  werden;  auch  dann 
wendet  man  den  Ausdruck  Pelorien  an  (pelo- 
rische  Rassen  von  Antirrhinum,  Linaria 
u.  a.). 

Das  gelegentliche  Auftreten  deutlich  zy- 
gomorpher  Blüten  bei  Pflanzen  mit  normal 
aktinomorphen  Blüten  nennt  Velenovsky 
Geomorphie;  Pelorien,  welche  in  den 
Zahlen  Verhältnissen  vom  Typus  abweichen, 
bezeichnete  Penzig  als  Hemipelorien. 


Abb.    7.       Pelorien.        Fig.    1     von    Linaria 

vulgaris.     Fig.  2  von  Antirrhinum  raajus. 

Etwas    vergrößert.    Fig.  1  nach  Velenovsky, 

Fig.  2  Original. 

Die  Umwandlung  zygomorpher  Blüten 
bei  terminaler  Stellung  in  Pelorien  erweckt 
den  Eindruck,  daß  die  Zygomorphie  durch 
mechanische  Faktoren  bedingt  ist.  Nur  bis 
zu  einer  gewissen  Grenze  ist  dies  tatsächlich 
der  Fall.  Andererseits  ist  Zygomorphie  in 
vielen  Fällen  zu  einem  mechanisch  schwer 


80 


Blüte 


beeinflußbaren,  ganze  Gruppen  von  Angio- 
spermen charakterisierenden  und  sehr  funk- 
tionsgemäßen Merkmale  geworden. 

Die  ganz  unerschöpfliche  Mannigfaltig- 
keit der  Angiospermenblüte  hängt  damit  zu- 
sammen, daß  im  Laufe  der  Entwickelung 
die  verschiedensten  Veränderungen  im  Blüten- 
bau vor  sich  gegangen  sind.  Jeder  einmal 
erreichte  Blütentypus  konnte  zum  Aus- 
gangspunkte zahlreicher  neuer  Typen  werden. 
Von  diesen  Veränderungen  sind  die  wich- 
tigsten: Vermehrung  oder  Verminderung 
der  Zahl  der  Organe,  Verbindung  getrennter 
oder  Trennung  vereinigter  Teile,  Rückbildung 
oder  Umwandlung  von  Organen. 

Was  die  Vermehrung  der  Zahl  der 
Organe  anbelangt,  so  kann  dieselbe  in  recht 
verschiedener  Weise  zustande  kommen. 
Es  sei  zunächst  dabei  ganz  abgesehen  von 
jenen  Fällen,  in  welchen  eine  Vermehrung 
einer  Organkategorie  durch  entsprechende 
Umwandlung  von  Gliedern  einer  anderen 
erfolgt  (z.  B.  Vermehrung  der  Fetalen  durch 
Korollinischwerden  der  Staubblätter  bei 
„gefüllten"  Blüten).  Es  kann  zu  einer  Spal- 
tung (Chorise)  oder  Verzweigung  der 
Frimordien  von  Organen  kommen,  die  zu- 
nächst dazu  führt,  daß  das  Spaltungsprodukt 
noch  unvollständig  ist,  während  es  allmählich 
den  Bau  des  ganzen  Organes  annimmt. 

Fälle  einer  solchen  Vermehrung  von  Or- 
ganen sind  mit  Sicherheit  nachgewiesen 
(Staubblätter  von  Adoxa,  Fruchtblätter  von 
Kitaibelia  u.  a.).  Häufig  will  man  aber 
mit  dem  Ausdrucke  Spaltung  oder  Ver- 
zweigung nichts  anderes  sagen,  als  daß  man 
diesen  Vorgang  als  Erklärung  für  die  Tat- 
sache annimmt,  daß  in  einer  Blüte  eine 
größere  Anzahl  von  Organen  dort  steht,  wo 
bei  verwandten  Formen  eine  geringere  Zahl 
sich  findet.  Ueber  die  Ursache  dieser  Er- 
scheinung wissen  wir  in  der  Regel  so  gut 
wie  nichts;  es  kann  sich  um  eine  Spaltung 
oder  Verzweigung  der  Frimordien  handeln, 
es  kann  sich  aber  auch  darum  handeln,  daß 
die  Zahl  der  aus  einem  Gewebe  hervorgehen- 
den Organe  einer  Kategorie  überhaupt  nicht 
bestimmt  ist,  sondern  die  Zahl  und  Anord- 
nung durch  Gestalts-  und  Raumverhält- 
nisse  in  der  Knospe  bedingt  werden  (Goebel); 
es  kann  sich  auch  um  einen  jener  anderen 
Vorgänge  handeln,  die  jetzt  allgemein  als 
Mutation  zusammengefaßt  werden.  Es  ist 
darum  zweckmäßig,  die  Bezeichnungen  Spal- 
tung oder  Verzweigung  nur  für  jene  Fälle 
zu  verwenden,  in  welchen  eine  verschieden 
weitgehende  Teilung  der  Frimordien  tat- 
sächlich nachgewiesen  wurde  und  für  alle 
anderen  in  ihren  Ursachen  noch  unklaren 
Fälle  einen  indifferenten  Ausdruck  zu  ge- 
brauchen. In  diesem  Sinne  kann  das  Wort 
Dedoublenient  oder  Multiplikation  Ver- 
wendung finden. 


Die  hier  gegebene  Präzisierung  des  Wortes 
Dedoublement  deckt  sich  nicht  ganz  mit  der 
üblichen  Auffassung,  welche  in  allen  Fällen 
Spaltung  der  Anlagen  annimmt  und  für  jene 
Fälle,  in  welchen  sich  eine  solche  Spaltung 
absolut  nicht  nachweisen  läßt,  dieselbe  in 
ein  früheres,  der  Beobachtung  unzugäng- 
liches Stadium  verlegt  (kongenitales  De- 
doublement  Payers). 

Eine  Verminderung  der  Zahl  der  Organe 
kann  —  abgesehen  von  dem  noch  zu  be- 
sprechenden Ausfalle  —  auch  durch  mehr 
minder  weitgehende  „Verwachsung"  ein- 
treten. Auch  hier  sind  die  Vorgänge  nicht 
immer  gleicher  Art;  es  gibt  eine  wirkliche  Ver- 
wachsung von  Organen,  wobei  eine  Verschmel- 
zung getrennt  angelegter  Frimordien  erwiesen 
werden  kann  (z.  B.  Blätter  der  Oberlippe  von 
Lamium),  es  kommt  andererseits  vor,  daß 
getrennt  bleibende  Frimordien  durch  Wachs- 
tum der  unter  ihnen  gelegenen  Gewebe  ge- 
meinsam emporgehoben  werden,  wie  es  bei 
zahlreichen  Sympetalen  CoroUen  der  Fall 
sein  dürfte  (,,"kongenitale"  Verwachsung). 
Celakovsky  hat  für  diese  verschiedenen 
Fälle  der  Verringerung  der  Gliederzahl  den 
Terminus  „negatives  Dedoublement" 
geschaffen,  womit  er  andeuten  wollte,  daß 
es  ohne  genaue  Untersuchung  nicht  immer 
zu  entscheiden  ist,  ob  eine  mehr  minder 
weitgehende  Verbindung  von  Gliedern  eine 
beginnende  Trennung  oder  eine  Vereinigung 
ist.  ~-  Auch  weitgehende  „Verwachsung"  von 
Gliedern  verschiedener  Wirtel  kommt  vor. 

Ein  vollständiger  Ausfall  von  Gliedern 
ist  nicht  selten,  ja,  in  ganzen  großen  Ent- 
wickelungsreihen  läßt  sich  eine  fortschreitende 
Vereinfachung  der  Blüte  durch  Ausfall  von 
Gliedern  konstatieren  (Celakovskys  „Re- 
duktionsgesetz der  Blüte");  dies  betrifft 
insbesondere  häufig  das  Gynoeceum  und 
Androeceum  und  dürfte  mit  der  fortschreiten- 
den Sicherstellung  der  Fortpflanzung  infolge 
Spezialisierung  des  Bestäubungsvorganges 
zusammenhängen.  Der  Ausfall  geht  ent- 
weder schrittweise  vor  sich  und  führt  zu- 
nächst zur  Reduktion  (Verkümmerung 
oder  Abortus),  dann  erst  zum  vollständigen 
Ausfalle  oder  Ablast  des  Organes  oder  der 
letztere  tritt  sprungweise  sofort  ein. 

Umwandlungen  von  Organen,  verbunden 
mit  Funktionsw'  chsel  sind  sehr  häufig;  Staub- 
blätter können  zum  Teile  (z.  B.  Cannaceae) 
oder  ganz  petaloid  (korollinisch)  werden 
(Blütenfüllung,  Entstehung  der  Korolle  aus 
Staubblättern  im  Lauf  der  Fhylogenie), 
Kelchblätter  die  Beschaffenheit  von  Kronen- 
blättern annehmen  (Kalykanthemie)  usw. 
Seltener  ist  ein  solcher  Funktionswechsel  bei 
den  Geschlechtsblättern;  Samenanlagen  tra- 
gende Pollenblätter  finden  sich  regelmäßig 
bei  Sempervivum  tectorum,  Pollensäcke 


Blüte 


81 


tragende  Fruchtblätter  sehr  häufig  bei  Paeo- 
nia  Montan;  Umwandlung  von  Staub- 
blättern in  Fruchtblätter  oder  umgekehrt 
im  Laufe  der  Ontogenie  wurde  bei  Salix, 
Humulus  u.  a.  beobachtet. 

Umbildung  irgend  eines  Blüteiiteiles  in 
eine  blumenkronartige  Bildung  nennt  man  all- 
gemein Petaloidie,  in  eine  kelchartige  Bil- 
dung Sepaloidie.  Monströse  Veränderungen 
von  Blüten,  die  mit  Vermehrung  von  Organen, 
Auflösung  von  Vereinigungen,  häufig  auch 
mit  Vergrünungen  verbunden  sind,  nennt 
man  Antholvsen  (häufig  in  gefüllten 
Blüten). 

D  i  -  beziehungsweise  Polymorphis- 
mus der  Blüten  ist  zumeist  der  Ausdruck 
einer  Arbeitsteilung.  Sehr  häufig  ist 
dieser  Dimorphismus  ein  sexueller;  die  in 
dieser  Hinsicht  herrschende  Mannigfaltigkeit 
ist  in  dem  Artikel  ,,Bestäubung"  erörtert 
worden.  Manchmal  ist  der  sexuelle  Dimorphis- 
mus mit  einer  so  starken  Veränderung  des 
ganzen  Blütenbaues  verbunden,  daß  sogar 
die  Sicherstellung  der  systematischen  Zu- 
sammengehörigkeit Schwierigkeiten  bereitet, 
so  hat  man  lange  Zeit  die  geschlechtlich  ver- 
schiedenen Formen  der  Gattung  Catasetum 
(Orchideae)  auf  verschiedene  Gattungen 
verteilt,  denen  die  Namen  Catasetum, 
Myanthus  und  Monachanthus  beigelegt 
wurden. 

In  vielen  reichblütigen  Infloreszenzen  über- 
nehmen einzelne  Blüten  die  Funktionen  des 
Schauapparates  oder  erhöhen  die  Wirksamkeit 
desselben  und  werden  infolgedessen  von  den 
anderen  Blüten  verschieden  (Randblüten  der 
Compositen,  „Mohrenblüten"  von  Daucus, 
Endblüten  von  Muscari -Arten,  Basalblüten 
der  Orchidee  Renanthera  Lowii,  periphere 
Blüten  bei  Umbelliferen,  Dipsacaceen,  Capri- 
foliaceen  u.  a.);  nicht  selten  ist  mit  dieser 
morphologischen  Änderung  Sterilwerden  ver- 
bunden. 

Ein  Polymorphismus  der  Blüten  steht 
nicht  selten  mit  dem  Entwickelungszustande 
der  Pflanze,  beziehungsweise  mit  derÄnderung 
der  Lebensbedingungen  während  der  Onto- 
genese im  Zusammenhange,  so  sind  manchmal 
die  Erstlingsblüten  in  Form,  Farbe  und 
Größe  von  den  später  zur  Entwiekelung 
kommenden  verschieden  (Viola-,  Strepto- 
carpus-Arten);  Viola-,  Oxalis-,  Lami- 
um- Arten  entwickeln  häufig  auf  demselben 
Individuum  zu  verschiedenen  Zeiten  ver- 
schiedene Blüten,  so  außer  chasmogamen 
(Perianthium  voll  entwickelt  und  sich 
öffnend)  kleistogame  Blüten  (Perianthium 
reduziert  und  sich  nicht  öffnend).  Dieser 
Dimorphismus  kann  auch  zur  Bildung  von 
Rassen  führen,  die-  nur  durch  die  Blütenbil- 
dung verschieden  sind,  so  gibt  es  bei  Lamium 
amplexicaule  neben  einer  Form  mit  dimor- 
phen (chasmogamen und  kleistogamen)  Blüten 
eine  konstant  kleistogame  Rasse;  Pflanzen, 

Handwörterouch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Abb.  8.  Dimophismus  der  Blüten  von  Tri- 
folium sub  tc  rane  um.  Fig.  1.  Ganze 
Infloreszenz,  blühend.  Fig.  2  und  3.  Nach 
abwärts  gekrümmte  Infloreszenzen  mit|£  jungen 
Früchten  oder  Fruchtknoten  (f)  und  dem  Be- 
ginn der  Entwicklung  der  sterilen  Blüten  (st). 
Fig.  4.  Vollkommen  ausgebildeter  Fruchtstand 
von  der  Seite;  Fig.  5  von  oben  gesehen.  Etwas 
vergrößertes  Original. 
6 


82 


Blüte 


welche  in  einem  Gebiete  mit  sehr  wechselnden 
Blütenfarben  vorkommen,  zeigen  in  einem 
anderen  eine  bestimmte  Färbnng  u.  dgl.  m. 

Ein  sehr  bemerkenswerter,  mit  der  Ver- 
ankerung der  Früchte  im  Boden  im  Zu- 
sammenhang stehender  Blütendimorphismus 
findet  sich  bei  Trifolium  s  u  b  t  e  e  r  a  - 
neum  (Abb.  8).  Jede  Infloreszenz  ent- 
wickelt nur  wenige  fertile  Blüten  (Fig.  1). 
Nach  dem  Abblühen  krümmen  sich  die  In- 
floreszenzstiele dem  Boden  zu  und  zu  gleicher 
Zeit  entstehen  an  dem  Vegetationsscheitel 
zahlreiche  sterile  Blüten  (Fig.  2  und  3  st), 
welche  schließlich  zu  ankerähnlichen  Bil- 
dungen werden,  die  die  Fruchtkelche  rings 
umgeben. 

Zu  dem  Zwecke  einer  präzisen  Charakte- 
ristik der  wichtigsten  morphologischenVerhält- 
nisse  der  Blüte,  wie  eine  solche  insbesondere  bei 
vergleichenden  Betrachtungen  unentbehrlich 
ist,  bedient  man  sich  der  Blütendiagramme 
und  Blütenformeln.  Daß  beide  zugleich 
ein  vorzügliches  Mittel  für  die  pädagogische 
Behandlung  der  Blütenmorphologie  und  der 
Systematik  darstellen,  liegt  auf  der  Hand. 
Als  Diagramme  (Abb.  9)  bezeichnet  man 
Projektionen  der  Blüte  auf  eine  zu  ihrer 
Längsachse  senkrechte  Ebene,  in  welche  die 
einzelnen  Teile  durch  konventionelle  einfache 
Figuren  eingezeichnet  werden.  Zahl  und  An- 
ordnung der  Blütenteile,  gegenseitige  Ver- 
bindung derselben,  Symmetrieverhältnisse 
u.  dgl.  lassen  sich  in  einem  Diagramme  gut 
ersichtlich  machen.  Man  unterscheidet  em- 
pirische Diagramme,  die  einfach  den  Tat- 
bestand darstellen  und  theoretische  Dia- 
gramme, in  welchen  die  vom  Autor  gegebene 
Deutung  des  Tatbestandes  zum  Ausdrucke 
kommt  (Abb.  9).   Die  umfassendste  Behand- 


Abb.   9.       Empirisches    (Fig.    1)    und    theore- 
tisches   (Fig.    2)     Diagramm     der    Blüte     von 
Adoxa  Moschatellina  nach  Eichler. 

lung  hat  die  blütenmorphologische  Diagram- 
matik durch  Eichler  erfahren  (Blütendia- 
gramme, 2Bde.,  Leipzig  1875 und  1878).  Blü- 
tenformeln, wie  solche  von  Grisebach 
(1854)  eingeführt  wurden,  bringen  viel  weni- 
ger zum  Ausdrucke  als  Diagramme,  haben 
aber  diesen  gegenüber  den  Vorzug  leichteren 
typographischen  Herstell ens.  In  diesen  For- 


meln wird  jedeOrgankategorie  der  Blüte  durch 
einen  Buchstaben  bezeichnet  (K  =  Kelch, 
C  —  Korolle,  P  =  Perigon,  A  =  Androeceum, 
G  =  Gynoeceum).  Beigesetzte  Indices  deuten 
die  Zahl  der  Glieder  eines  Wirteis  an;  eigene 
Zeichen  (*  und  i)  geben  die  Symmetrie- 
verhältnisse,  andere  die  Ober-  oder  Unter- 
ständigkeit  des  Fruchtknotens,  Klammern 
die  ,, Verwachsung"  von, Gliedern  an  u.  dgl. 
mehr.  So  lautet  beispielsweise  die  Blüten- 
forniel  für  eine  Umbellifere:  *  K5C5A5G(^j, 
für  eine  Primula:  *  K(5)  10(5)  A5]  G(5),  für 
eine  Viola:  |  KgCsAgGcs)  usw. 

4b)  Phylogenie  der  Angiospermen- 
Blüte.  Eine  Frage  von  größter  Tragweite  für 
das  Verständnis  des  ganzen  Pflanzenreiches 
überhaupt  und  für  die  Klarstellung  der 
Morphologie  der  Angiospermenblüte  ist  die 
Aufklärung  der  phylogenetischen  Herkunft 
derselben.  Man  hat  sich  bis  in  die  jüngste 
Zeit  verhältnismäßig  wenig  mit  dieser  Frage 
beschäftigt,  was  zum  Teile  damit  zusammen- 
hängt, daß  man  die  zapfenähnlichen  Inflores- 
zenzen der  Coniferen  für  einzelne  Blüten  hielt 
und  darum  die  morphologischen  Unterschiede 
zwischen  der  Angiospermen-  und  der  Gymno- 
spermenblüte unterschätzte,  zum  Teile  darin 
seine  Erklärung  findet,  daß  erst  in  jüngster 
Zeit  die  Kenntnisse  von  dem  Baue  der  Sexual- 
organe der  Blütenpflanzen  so  umfassende 
wurden,  daß  sie  bei  dem  Vergleiche  eine  ent- 
scheidende Kolle  spielen  können. 

Nur  die  Frage  nach  der  Herkunft  der 
Korolle  wurde  mehrfach  diskutiert,  da  diese 
allen  Gymnospermen  fehlt,  und  ihr  Besitz 
dasjenige  ist,  was  zunächst  bei  Betrachtung 
der  Angiospermenblüte  auffällt.  Vielfach  hat 
man  angenommen,    das   Perianthium   über- 

j  haupt,  mithin  auch  die  Korolle,  sei  aus  Hoch- 

1  blättern,  die  im  Zusammenhange  mit  der 
Übernahme  neuer  Funktionen  eine  ent- 
sprechende Umgestaltung  erfuhren,  hervor- 
gegangen; nach  A.  P.  de  Candolle,  Nae- 
geli  und  Drude  sind  die  Perianthblätter 
verschiedenen  Ursprungs,  die  Kelchblätter 
auf  Hochblätter,  die  Korollblätter  dagegen 
auf  Staubblätter  zurückzuführen;  nur  Kela- 
kovsky  (1900)  hat  das  ganze  Perianthium 
auf  umgebildete  Pollenblätter  zurückgeführt. 
Es  soll  auf  diese  Teilfrage  noch  bei  Be- 
sprechung der  Phylogenie  der  ganzen  Blüte 

j  zurückgekommen  werden. 

I  Daß  der  Typus  der  Angiospermen  vom 
Typus  der  Gymnospermen  abzuleiten  ist, 
kann  kaum  bezweifelt  werden;  selbstver- 
ständlich kann  es  sich  dabei  nicht  um  eine 
Ableitung  der  heutigen  Angiospermen  von 
den  rezenten  Gymnospermen  handeln.  Tat- 
sächlich kennen  wir  im  ganzen  Pflanzenreiche 
außer  dem  Typus  der  Gymnospermen  keinen, 
an  den  wir  den  der  Angiospermen  irgendwie 
anknüpfen  könnten. 


Blüte 


83 


Abb.  10.  Hypothetische  Zwischenform  (Fig.  2) 
zwischen  der  Blüte  der  Bennettitin  ae  (Fig.  1) 
und  den  Blüten  der  Angiospermen  (Fig.  3)  nach 
Arber  und  Parkin.  Die  Blüte  der  Bennetti- 
tin eae  zeigt  einen  zentralen  Zapfen  (c)  mit 
Fruchtblättern,  die  je  eine  endständige  Samen- 
anlage tragen ,  faniblattähnliche  Mikrosporo- 
phylle  (msp)  und  Perianthblätter.  Die  hypo- 
thetische Zwischenform  (Fig.  2)  zeigt  die  Um- 
wandlung der  Fruchtblätter  (Msp)  in  apokarpe 
einblätterige  Fruchtknoten  (F)  mid  die  Umwand- 
lung der  Mikrosporophylle  (msp)  in  die  Staub- 
blätter (A). 


In  bezug  auf  die  Art' der  Ableitung  gehen 
aber  die  ■  Meinungen  weit  auseinander.  Ins- 
besondere stehen  sich  heute  zwei  Anschau- 
ungen gegenüber.  Die  eine,  gegenwärtig 
hauptsächlich  durch  E.  Hallier,  Bessey, 
Wieland,  Arber  und  Parkin  vertreten, 
sieht  die  relativ  ursprünglichsten  Angio- 
spermen in  den  Polycarpicae;  die  andere 
knüpft  entweder  praktisch  in  der  Gestalt  des 
Systems  oder  auf  Grund  bestimmterDeutungs- 
versuche  an  die  Gymnospermen  die  Mono- 
chlamydeae  an;  als  Vertreter  dieser  Rich- 
tung seien  u.  a.  Warming,  Drude,  Na- 
waschin,  Engler,  Coulter undChamber- 
lain,  Wettstein  genannt.  Es  sollen  zu- 
nächst die  beiden  Anschauungen  kurz  dar- 
gelegt werden- 

Die  eine  Auffassung,  welche  die  Poly- 
carpicae (d.  i.  jene  Reihe  der  Angiospermen, 
welche  von  bekannteren  Familien  die  Mag- 
noliaceae,  Lauraceae,  Ranunculaceae 
u.  a.  umfaßt)  als  die  relativ  ursprünglichsten 
Angiospermen  ansieht  (sie  sei  hier  kurz 
„Euanthienlehre"  genannt,  weil  sie  die 
Angiospermenblüte  als  ein  auch  ursprünglich 
einachsiges  Gebilde  deutet),  stützt  sich  zu- 
nächst auf  mehrere  ursprüngliche  Merkmale 
der  Polycarpicae,  so  auf  das  häufige  Vor- 
kommen von  Holzpflanzen,  auf  das  Fehlen 
von  Holzgefäßen  bei  Magnoliaceen und  Trocho- 
dendraceen,  auf  die  nicht  seltene  azyklische 
Anordnung  der  Blütenteile ,  auf  die  Un- 
bestimmtheit in  der  Zahl  der  Organe,  auf 
die  häufige  Apokarpie  und  die  an  die  Cycadeen 
erinnernde  marginale  Plazentation.  Sie  bringt 
die  Polycarpicae  in  Beziehungen  zu  einem 
Gymnospermen-Typus  etwa  vom  Baue  der 
fossilen  Bennettitinae,  der  durch  um- 
fassende neuere  Untersuchungen  von  Wie- 
land  klargestellt  wurde.  Diese  Bennetti- 
tinae waren  von  cycadeenähnlichem  Habitus, 
besaßen  zwitterige  (ob  immer?)  Blüten  mit 
gefiederten  Staubblättern  und  zahlreichen 
Pollensäcken  und  zahlreiche  Fruchtblätter 
mit  je  einer  endständigen  Samenanlage.  Den 
Uebergang  von  diesen  Bennettitinaeblüten 
zu  den  Blüten  der  Polycarpicae  sollen 
Uebergangsformen  gebildet  haben,  welche 
Arber  und  Parkin  in  der  in  Abbildung  10 
dargestellten  Weise,  Wieland  in  der  in  Ab- 
bildung 11  wiedergegebenen  Art  rekonstru- 
ierten 

Für  die  ursprüngliche  Stellung  der  Mono- 
chlamydeae  (hierher  gehören  z.  B.  die 
Casuafinaceae,  Betulaceae,  Fagaceae, 
Juglandaceae,  Urticaceae  u.  a.)  spricht: 
das  Vorherrschen  von  Holzpflanzen,  von  ein- 
geschlechtigen, anemophilen  Blüten,  das  ein- 
fache Perianth,  das  endotrope  Wachstum  des 
Pollenschlauches,  die  langdauernde  Ent- 
wickelung  der  dem  Gametophyten  entspre- 
chenden Teile,  das  Vorkommen  von  Leit- 
bündeln in  den  Inteeumenten  („intrase- 
minale    Leitbündel"),    durchwegs  Merk- 

6* 


84 


Blüte 


male,  welche   direkt   an  solche  der  Gymno- 
spermen anknüpfen. 

Die  Ableitung  der  zwitterigen,  ein 
doppeltes  Perianth  aufweisenden  Angio- 
spermenblüte vom  Typus  der  Gymnospermen- 
blüte hat  Wettstein  in  der  durch  die  bei- 
stehende Abbildung  angedeuteten  Weise 
versucht.  Es  sei  seine  Auffassung  hier  kurz 
als    Pseudanthienlehre    bezeichnet,    weil 


wirtel,  also  aus  der  Infloreszenz  einer 
Gymnosperme  (Fig.  1^))  entstanden  sein 
kann.  ^  Gerade  die  erwähnten  Kennzeichen 
der  Monoclilamydeenblüte  lassen  sich  auf 
diese  Weise  und  nur  auf  diese  Weise  unge- 
zwungen erklären.    Eine  Weiterentwickelung 

er 


Abb.  11.  Schematische  Darstellung  der  Ab- 
leitimg der  Blüteiiteile  der  Angiospermen  von 
denen  der  Bennetti tinae  nach  Wieland. 
Fig.  1  stellt  den  ]\Iikrosporophyllkreis  von 
Cycadevidea  aufgerollt  dar,  Fig.  2  eine  hypo- 
thetische Form,  aus  Fig.  1  hervorgegangen  durch 
Reduktion  der  Sporophylle  und  Ausbikhn^g 
eines  Perianths.  Fig.  3  bis  7  stellten  die  Ent- 
stehung von  Perianthblatt,  Staubblatt  und 
Frnchtl)latt  der  Angiospermen  (Fig.  7)  aus  dem 
Sporophyll  der  Bennettitinae  (Fig.  3)  dar. 

das  Wesentlichste  an  ihr  die  Zurückführung 
der  Angiospermenblüte  auf  den  Blütenstand 
des  Gymnospermentypus  ist  (Abb.  12). 

Zur  Erläuterung  der  Abijildung  diene 
folgendes.  Für  die  Gymnospermen  ist,  wie 
S.  74  erwähnt  wurde,  das  Vorkommen  ein- 
geschlechtiger Blüten  typisch.  Wir  dürfen 
annehmen,  daß  auch  die  ursprünglichsten 
Angiospermenblüten  eingeschlechtig  waren, 
und  darum  zunächst  die  Entwickelung  der 
weiblichen  und  der  männlichen  Angiosper- 
menblüte getrennt  behandeln.  Die  männ- 
lichen Blüten  vieler  Monochlamydeen  zeigen 
den  in  Figur  3  dargestellten  Bau:  ein  ein- 
faches Perianthium,  den  Periaiithblättern 
superponierte  Staubblätter  mit  je  4  Pollen- 
säcken. Figur  2  zeigt,  wie  die  Blüte  durch 
Vermittelung  einer  Pflanze  wie  die  rezente 
Casuarina   aus    dem   männlichen    Blüten- 


*^  ^((I)f(D)^' 


^(®) 


Abb.  12.  Schematische  Darstelhmg  der  Ent- 
wickelung der  zwitterigen  dichlamydeischen 
Angin  Spermenblüte  (Fig.  5  und  6)  aus  dem  Blüten- 
stande des  Gymnospermen-Typus  (Fig.  1  und  7) 
nach  Wett stein.     Erklärung  im  Texte. 

hat  die  Monochlamydeenblüte  von  dem  in 
Figur  3  dargestellten  Bau  zunächst  durch 
Vermehrung  der  Staubblätter  erfahren 
(Fig.  4),  wie  sich  dies  bei  zahlreichen  Mono- 


^)  In  Fig.  1  wurde  als  Beispiel  ein  Stück  einer 
Infloreszenz  von  Ephedra  eingezeicluiet;  es 
soll  damit  nur  gesagt  sein,  daß  bei  den  lebenden 
Gymnospermen  dieser  Bau  vorkommt,  an  eine 
Ableitung  der  Angiospermen  von  der  rezenten 
Ephedra  ist  natürlich  nicht  zu  denken. 


Blüte 


85 


chlamydeenfamilien  noch  heute  verfolgen 
läßt. 

Die  weibliche  Moiiochlamydeeiiblüte  hat 
eine  ganz  analoge  Entwickelung  durchgemacht 
(Fig.  7  bis  10,  11  und  12).  Bedeutete  die 
Umwandlung  einer  einfachen  Gymnospermen- 
Infloreszenz  in  ein  Gebilde  vom  Baue  einer 
Blüte  den  ersten  wesentlichen  Schritt  zur 
Bildung  der  Angiospermenblüte,  so  kam  nun 
als  zweiter  Schritt  das  Zwitterigwerden  und 
die  Ausbildung  der  Korolle  hinzu.  Bei  einer 
Keihe  von  rezenten,  an  der  Grenze  zwischen 
den  Monochlamydeen  und  den  Dialypetaleen 
stehenden  Familien  (Caryophyllaceae, 
Rauunculaceae  u.  a.)  läßt  sich  heute  noch 
dieser  Schritt  verfolgen.  Die  Korolle  entstand 
aus  einem  Teile  der  Staubblätter,  das  ur- 
sprüngliche Perianth  wurde  zum  Kelche 
(Fig.  5).  Daß  die  Ausbildung  einer  Korolle  als 
Anlockungsmittel  für  Tiere  mit  dem  Zwitterig- 
werden der  Blüte  nahezu  zusammenfällt,  ist 
ökologisch  leicht  verständlich.  Zunächst 
muß  darauf  hingewiesen  werden,  daß  das 
Zwitterigwerden,  d.  h.  die  Hineinverlegung 
einer  stark  vereinfachten  weihlichen  Blüte 
(Fig.  11  und  12)  in  das  Zentrum  einer 
männlichen  Blüte  in  Anbetracht  der  In- 
floreszenznatur der  letzteren  morphologisch 
leicht  vorstellbar  ist.  Der  durch  die 
Korolle  geförderte  Insektenbesuch  war  aber 
für  die  Pflanze  nur  dann  wertvoll,  wenn  die 
Tiere  nicht  nur  mit  den  Staubblättern, 
sondern  auch  mit  den  Narben  in  Berührung 
kamen;  da  den  weiblichen  Blüten  die  primären 
Anlockungsmittel  (Pollen  und  aus  den  Pollen- 
blättern hervorgegangene  Fetalen)  fehlten, 
so  mußten  jene  Fälle  durch  Selektion  außer- 
ordentlich gefördert  werden,  in  denen  zufällig 
eine  Vereinigung  der  männlichen  und  weib- 
lichen Organe  eingetreten,  also  Zwitterig- 
keit  erlangt  worden  war.  Der  Eintritt  der 
Pollenübertragung  durch  Tiere  —  und  diese 
charakterisiert  die  Angiospermen  gegenüber 
den  meisten  Gymnospermen  —  mußte  somit 
das  Zwitterigwerden  der  Blüte  zur  notwendi- 
gen Folge  haben.  ^) 

Vergleicht  man  die  beiden  im  vorstehenden 
kurz  skizzierten  Anschauungen,  so  ergibt  sich 
folgendes:  für  die  Euanthienlehre  spricht 
deren  große  Einfachheit  und  scheinbare  Klar- 
heit. Gegen  sie  sprechen  vor  allem  2  ge- 
wichtige Umstände:  1.  Der  morphologische 


1)  Diese  Darstellung  schließt  natürlich  nicht 
aus,  daß  in  einzelnen  Fällen  die  Blüten bildung 
frühzeitig  Seitenwege  einschlug  oder  daß  im 
einzelnen  Modifikationen  auftraten;  so  dürfte 
bei  den  Proteales  und  Santalales  die  Aus- 
bildimg der  Korolle  ganz  imterblieben  und  der 
Schauapparat  durch  entsprechende  Aendenmg 
des  primären  Perianth  gebildet  worden  sein;  bei 
einzelnen  Polycarpicae  entspricht  die  Korolle 
dem  primären  Perianth  und  der  Kelch  trat  als 
neues  Organ  aus  der  Hochblattsphäre  hinzu  usw. 


Abstand  zwischen  dem  Typus  der  Bennet- 
titinae  und  den  Polycarpicae  ist  trotz 
äußerlicher  Ähnlichkeit  ein  sehr  großer  (die 
B.  haben  weibliehe  Blüten  mit  einzelnen  auf- 
recht stehenden  Samenanlagen,  gefiederte 
Staubblätter  mit  zahlreichen  Pollensäcken, 
gefiederte  farnähnliche  Laubblätter  usw.) ;  von 
intermediären  Formen  ist  bisher  nichts  be- 
kannt geworden,  alle  zur  Erklärung  heran- 
gezogenen sind  theoretisch  konstruiert  (vgl. 
auch  den  Artikel  ,,Fossile  Zwischen- 
formen zwischen  Farnen  und 
G  y  m  n  0  s  p  e  r  m  e  n").  2.  Die  Richtig- 
keit der  Theorie  setzt  voraus,  daß  die 
Monochlamydeen  abgeleitete  Formen  sind, 
es  wurde  bisher  in  keiner  Weise  versucht,  die 
zweifellos  primitiven  Eigentümlichkeiten  der- 
selben (Pollenschlauchverlauf,  intraseminale 
Leitbündel,  lange  Entwickelungsdauer  des 
Gametophyten,  superponierte  Stellung  der 
Staubblätter  usw.)  als  abgeleitet  zu  erklären; 
es  lassen  sich  auch  keine  Anhaltspunkte  für 
eine  solche  Erklärung  finden. 

Für  die  Berechtigung  der  Pseudan- 
thienlehre  spricht  der  Umstand,  daß  alle 
wichtigen  Uebergangsstadien  nicht  theoretisch 
konstruiert,  sondern  unter  den  heute  lebenden 
Pflanzen  vorhanden  sind,  daß  die  Gesamtzahl 
der  Eigentümlichkeiten  der  Monochlamydeen 
morphologisch  und  auch  ökologisch  voll- 
kommen ungezwungen  erklärt  wird.  Speziell 
der  wichtige  Vorgang  der  Umbildung  von 
Infloreszenzen  in  Organe  vom  Baue  und  von 
der  Funktion  von  Einzelblüten  zeigt  Analoga 
an  zahlreichen  Stellen  des  Systemes  (vgl. 
S.  72).  Der  zweifellos  relativ  ursprünglichen 
Stellung  der  Polycarpicae,  welche  für  die 
Euanthienlehre  einnimmt,  wird  vollkommen 
befriedigend  Rechnung  getragen  durch  die 
Stellung  dieser  Reihe  am  Beginne  der  Dialy- 
petaleen. 

Es  sei  nun  zu  einer  Besprechung  der  ein- 
zelnen Blütenteile  übergegangen.  Bei  der 
ganz  unendlichen  Mannigfaltigkeit  kann  hier 
eine  Vollständigkeit  in  der  Aufführung  der 
gebräuchlichsten  Termini  nicht  gedacht  wer- 
den ;  eine  große  Menge  solcher  findet  sich  in 
dem  Werke  Bischoff  G.  W.,  Handbuch  der 
botanischen  Terminologie  I.  1833,  auf  das 
hier  verwiesen  werden  soll  mit  dem  Be- 
merken, daß  naturgemäß  manche  der  dort 
angeführten  Termini  heute  nicht  mehr  oder 
in   modifiziertem    Sinne   gebraucht   werden. 

4c)  Ontogenie  der  Angiospermen- 
blüte (Abb.  13).  Die  ersten  Anlagen  der 
Blüten  finden  sich  häufig  schon  sehr  früh. 
Vielfach  beginnt  bei  ausdauernden  Pflanzen 
die  Blütenbildung  für  die  kommende  Vegeta- 
tionsperiode schon  zu  einer  Zeit,  in  welcher  das 
Blühen  der  betreffenden  Vegetationsperiode 
kaum  noch  abgeschlossen  ist,  so  lassen  sich 
bei  Syringa  vulgaris  und  Betula 
verrucosa  in  Mitteleuropa  schon  im  Mai, 


86 


Blüte 


bei  Populus,  Salix,  Alnus  u.  a.  schon 
im  Juni  die  ersten  Blütenanlagen  für  das 
nächste  Jahr  nachweisen.  Im  allgemeinen 
kann  man  sagen,  daß  bei  Pflanzen  extra- 
tropischer Gebiete,  welche  zu  Beginn  der 
Vegetationsperiode  blühen,  schon  im  voraus- 
gehenden Herbste  die  Blütenanlagen  sich  in 
einem  sehr  weit  vorgeschrittenen  Stadium 
befinden.  Darauf  ist  die  rasche  Blütenent- 
faltung im  Frühjahre,  zum  Teile  die  Möglich- 
keit des  Treibens  und  endlich  die  unter  ge- 
wissen äußeren  Bedingungen  so  häufige 
zweite  Blüte  mancher  Pflanzen  im  Herbste 
zurückzuführen. 

Mit  dem  Umstände ,  daß  die  Achse 
fast  aller  Angiospermenblüten  begrenztes 
Wachstum  hat  und  ihr  Wachstum  oft 
schon  sehr  früh  einstellt,    hängt    die  Form 


Abb.  13.  Entwickehmg  der  Angiospermen- 
blüte. Fig.  2  bis  6.  Aufeinanderfolgende  Ent- 
wickehmg sstadien  der  Blüte  von  Androsae- 
mum  hircinum.  Fig.  7.  Blütenanlage  von 
Reseda  odor ata  nach  Entfernung  der  vorderen 
Kelchblätter.  Fig.  8  und  9.  Zwei  Entwickelungs- 
stadien  von  Rosa  alpina.  K  Kelch-, 
c  Blumenkron-,  a  Staubblatt-,  f  Fruchtblatt- 
anlagen.   Alle  Figuren  vergrößert.    Nach  Payer. 


der  jungen  Blütenanlagen  zusammen,  die 
meist  eine  abgerundete  oder  stumpf  kegel- 
förmige Vegetationspitze  darstellt;  nicht 
selten  erscheint  schon  frühzeitig  der  Achsen- 
teil der  Bltitenanlage  abgeflacht  oder  sogar 
ausgehöhlt.  Die  geringe  Verlängerung  der 
Blütenachse  bedingt  auch  die  in  der  Regel 
dicht  gedrängte  Stellung  der  Blattanlagen. 
Die  Blütenorgane  treten  an  der  Vegetations- 
spitze in  Form  von  abgerundeten  Höckern 
auf  und  zwar  in  der  Regel  in  akropetaler  oder 
zentripetaler  Reihenfolge,  also  (bei  dichlamy- 
deischen  Perianthien)  zunächst  die  Kelch- 
blätter, dann  die  Korollen-,  die  Staub-  und 
die  Fruchtblätter  (Fig.  2  bis  6).  Eine  Ausnahme 
von  dieser  Regel  bilden  die  Fälle,  in  welchen 
einzelne  Blütenorgane  rückgebildet  sind, 
diese  erfahren  zumeist  in  der  Anlage  eine 
Verspätung,  so  treten  bei  manchen  Korb- 
blütlern die  rückgebildeten  Kelchblätter  erst 
spät  auf.  Eine  Modifikation  der  akropetalen 
Entstehungsfolge  tritt  dann  häufig  auf, 
wenn  die  Zahl  eines  Organes,  z.  B.  der  Stavxb- 
blätter  stark  vermehrt  wird.  Dann  bilden 
sich,  während  die  Anlage  am  Scheitel  fort- 
schreitet, meristematische  Zonen,  aus  denen 
sekundär  neue  Organe  hervortreten;  eine 
derartige  Zone  findet  sich  bei  vielen  Rosaceen 
oberhalb,  beziehungsweise  innerhalb  der  Blu- 
menkronblätter  und  produziert  zentripetal 
Staubblätter(Fig.  8  und9),  bei  den  Cactaceen, 
Cistaceen  u.  a.  gehen  die  Staubblätter  zentri- 
fugal aus  einer  Meristemzone  zwischen  den 
ersten  Staubblättern  und  den  Blumenkron- 
blättern  hervor  (Fig.  5  und  6).  Die  akropetale 
Entwickelungsfolge  erscheint  auch  gestört  bei 
vielen  zygomorphen  Blüten;  hier  eilt  die  eine 
Seite  der  anderen  in  der  Entwickelung  voraus, 
z.  B.  bei  Reseda  die  der  Abstammungsachse 
zugewendete  Seite  (Abb.  13  Fig.  7),  bei 
vielen  Papilionaceen  die  abgewendete. 

In  solchen  Fällen  kommt  es  häufig  vor, 
daß  beispielsweise  an  der  geförderten  Seite 
schon  Staubblatt-  und  Fruchtblattanlagen 
sich  finden,  während  zur  selben  Zeit  an  der 
anderen  Seite  der  Blüte  noch  nicht  einmal 
die  Anfänge  der  Korollenbildung  zu  sehen 
sind. 

Von  allgemeinen  Regeln  läßt  sich  ferner 
sagen,  daß  der  Kelch,  bezw.  der  äußerste 
Wirtel  des  Perianthiums,  sich  ziemlich  rasch 
entwickelt,  was  wohl  mit  seiner  Funktion 
als  Schutzorgan  zusammenhängt,  daß  die 
Korolle  (abgesehen  von  jenen  Fällen,  in  wel- 
chen sie  ganz  oder  zum  Teile  die  Aufgabe 
des  Kelches  übernimmt),  sehr  lange  in  der 
Entwickelung  zurückbleibt,  um  erst  kurze 
Zeit  vor  der  Anthese  rasch  heranzuwachsen, 
daß  von  den  Staubblättern  die  Filamente 
erst  sehr  spät  zur  Entwickelung  kommen. 

Ueber  die  Ontogenie  der  einzelnen  Blüten- 
teile wäre  hier  kurz  folgendes  zu  sagen. 

Der   Endteil   der   Blütenachse,   also   das 


Rlütf 


87 


Ende  des  Vegetationske2:els,  wächst  nur  selten 
nach  Anlage  der  Fruchtblätter  weiter  und 
nimmt  dann  an  der  Ausbildung  des  Frucht- 
knotens, speziell  von  Plazentarbildungen 
teil;  meist  ist  er  bald  abgeflacht  oder  sogar 
konkav.  Durch  das  Weiterwachsen  einer 
ringförmigen  Zone  um  diesen  Vegetations- 
punkt herum  kann  entweder  die  Blüten- 
achse Schüssel-  oder  becherförmige  Gestalt 
annehmen  oder  es  entsteht  ein  unterständiger 
Fruchtknoten  dadurch,  daß  eine  solche 
Achsenzone  gemeinsam  mit  den  seine  Innen- 
seite einnehmenden  Fruchtblatteilen  heran- 
wächst. 

Durch  derartige  sekundäre  Wachstums- 
vorgänge können  bei  unterständigen  Frucht- 
knoten auch  während  der  Ontogenie  auf- 
fallende Aenderuugen  der  Plazentation  herbei- 
geführt werden,  so  ist  bei  den  Valeriana- 
ceae  die  Samenanlage  anfangs  nahezu 
grundständig,  sie  wird  dann  nach  oben  ver- 
schoben und  hängend,  bei  Mesembryan- 
themum  ist  die  Plazentation  ursprünglich 
zentral,  sie  wird  schließlich  parietal;  ähn- 
liches vollzieht  sich  bei  Punica  u.  a.  Auf- 
fallende Diskusbildungen  in  der  Blüte  treten 
zumeist  erst  ziemlich  spät  auf. 

Die  Kelchblätter  entstehen  bei  penta- 
meren  Kelchen  niemals  simultan,  die  ver- 
schiedene Entstehungszeit  drückt  sich  zu- 
meist auch  am  fertigen  Kelche  in  der  Stel- 
lung und  in  den  Größenverhältnissen  der 
Kelchblätter  aus.  Bei  Zusammensetzung  des 
Kelches  aus  2-  bis  3 gliederigen  Wirtein  oder 
bei  di-trimeren  Kelchen  ist  simultanes  Auf- 
treten der  demselben  Wirtel  angehörenden 
oder  aller  Kelchblätter  häufiger. 

Dagegen  ist  simultanes  Auftreten  der 
Korollent»lätter  häufiger  und  steht  mit  der 
geringen  Größe  der  Primordien  und  den 
Raumverhältnissen  an  dem  indessen  heran- 
gewachsenen Vegetationskegel  im  Zusammen- 
hange. Doch  gibt  es  auch  da  Ausnahmen, 
insbesondere  bei  azyklischen  Blüten. 

Besteht  das  Androezeum  aus  zwei  Wir- 
tein, so  entstehen  gewöhnlich  die  den  Kelch- 
blättern superponierten  Staubblätter,  die 
,,Kelchstamina"  zuerst,  ihnen  folgen  die 
,,Kronstamina".  In  Fällen  von  Obdi- 
p  1 0  s  t  e  m  0  n  i  e  ist  das  Verhalten  variabler, 
entweder  entstehen  die  Kelchstamina  zuerst 
und  ihnen  folgen  die  Kronstamina  in  zen- 
trifugaler Richtung  oder  es  werden  zuerst 
die  Kronstamina  angelegt  und  dann  erst  die 
Kelchstamina  oder  endlich  es  werden  die 
sekundären  Staubblätter  zwischen  die  schon 
vorhandenen  Kelchstamina  eingeschaltet 
(Acer). 

Die  Fruchtblätter  entstehen  stets  im 
Zentrum  der  Blüte.  Nicht  nur  bei  einblätte- 
rigen und  apokarpen  Gynoeceen  werden  die 
Fruchtblätter  getrennt  angelegt,  sondern 
sehr  häufig  auch  bei  synkarpen  Gynaeceen; 
im  letzteren  Falle  erfolgt  erst  nachträglich 
die  Vereinigung  der  Fruchtblätter  zu  einem 


Abb.  14.  Ausbildung  der  Blütenachse;  die 
Achsenteile  sind  in  allen  Figuren  punktiert  und 
mit  a  resp.  d  bezeichnet.  Fig.  1  bis  3.  Blüten 
von  Dichapetalum-Arten  mit  oberständigem 
(Fig.  1),  mittelständigem  (Fig.  2)  und  unter- 
ständigem (Fig.  3)  Fruchtknoten.  Fig.  4. 
Myosurus;  Achse  verlängert.  Fig.  5.  Rosa; 
Achse  ausgehöhlt,  Receptaculum.  Fig.  6. 
Fuchsia;  Achsenrölue  über  den  Fruchtlmoten 
hinaus  verlängert.  Fig.  7.  Acioa.  Fig.  8. 
Nelumbo.  Fig.  9.  Trichilia.  Fig.  10.  Cos- 
signia.  Fig.  11.  Coleonema.  Fig.  9  bis  11 
mit  Diskusbildungen,  in  allen  drei  Fällen  sind  nur 
die  innersten  Teile  der  Blüte  gezeichnet.  Etwas 
vergrößert.    Größtenteils  nach  Baillon. 


88 


Blüte 


einheitlichen  Fruchtknoten.    Den  extremsten   Der  Natur  der  Blüte  als  eines  Sprosses  ent- 
Fall  der  Synkarpie  stellen  jene  mehrblätterigen   sprechend,  werden  wir  in  jeder  Blüte  einen 
Fruchtknoten  dar,    die  als   Ringwülste  an-   Teil  'als   homolog   der  Sproßachse  auffassen 
gelegt  werden  und  an  denen  selbst  im  jugend-   dürfen.      Diese  Blütenachse  ist  die  direkte 
liehen    Stadium   die   Zusammensetzung   aus   Fortsetzung,  bezw.  der  Endteil  des  B lüte n- 
mehreren Blättern  oft  schwer  nachweisbar  ist.    Stieles  (Pedunculus).      In  Blüten,   deren 
Nach  der  Anlage  lassen  sich  zwei  Typen  \  Achsenteil  stark  gestreckt  ist  und  dadurch 
von   Fruchtblättern   unterscheiden,    die   für  1  morphologisch    der  Achse  eines  vegetativen 
große    Gruppen    des    Pflanzenreiches    sehr !  Sprosses    gleicht    (Magnolia,    Myosurus) 
charakteristisch  sind,  jedoch  durch  Zwischen- 1  ist  es  meist  leicht,  zu  entscheiden,   was  als 
formen  sich  in  einen  genetischen  Zusammen-   Achse  zu  bezeichnen  ist;  schwieriger  wird  es, 
hang   bringen   lassen.      Den   ersten    Typus   wenn  die  Achse  stark  verkürzt  ist  und  ihre 
(längsgefaltetes     Fruchtblatt)     stellen:  Gewebe  an  der  Ausbildung  der  verschieden- 
jene    Fruchtblätter    dar,    welche    als    halb-  j  sten  Blütenteile  beteihgt  sind.     Da  die  Ge- 
mondförniige   Wülste   angelegt  werden,   die   webe  der  Achse  ein  bestimmtes  histologisches 
entlang  der" Mittellinie  des  Rückens  am  stärk-   Kennzeichen  nicht  besitzen,  ist  es  vielfach 
sten  wachsen,  zugleich  aber  auch  am  Rande   Deutungssache,  ob  man  ein  Organ  der  Achse 
sich  vergrößern,  so  daß  es  bald  zu  einer  Be-   zuschreibt  oder  nicht  und  insofern,  als  mit 
rührung  und  Verwachsung  der  Ränder  kommt  fortschreitender  Entwickelung  der  Blüte  die 
(Cruciferae,  Rosaceae,  Papilionaceae,  j  entwickelungsgeschichthch    auf    die    Achse 
Ranunculaceae  u.  V.  a.).   Bei  dem  zweiten   zurückzuführenden      Teile     ihren     Achsen- 
Typus  (kapuzenf  örmiges  Fru  chtblatt)    Charakter  verlieren,  ist  es  mehr  konventionell, 
nimmt     das    junge    Fruchtblatt    bald    eine   als  morphologisch  begründet,  wenn  alle  die 
kapuzenförmige   Gestalt  an ;   der  Endzipfel   Teile  einer  Blüte  als  Achsenteile  bezeichnet 
der  Kapuze  wächst  am  stärksten  in  die  Länge ;   werden,   die   sich  nicht  auf  Blattgebilde  zu- 
der   basale    Teil    des    Fruchtblattes    wächst  \  rückführen   lassen.      Die    Blütenachse   wird 
mehr  oder  minder  nischenförmig  oder  becher-   auch    häufig    als    Blütenboden,     Torus 
förmig  heran  und  bildet  die  sogenannte  Sohle,   oder  Receptaculum   bezeichnet,  wozu  zu 
die  zumeist  mit  der  Samenanlagen-Bildung  bemerken  ist,  daß  der  letzterwähnte  Name 
insofern  im  Zusammenhang    steht,    als   die   besser  für   eine    bestimmte,    noch    zu    be- 
letztere auf  die  Sohle  besclminkt  ist  oder  von   sprechende  Form  der  Achse  zu  reservieren  ist. 
ihr  ausgeht.      Bei  den  Fruchtblättern  vom  l       Die  Ausbildung  der  Blütenachse  bedingt 
Typus  I  ist  insbesondere  der  Fruchblattrand   wesenthch  die  Stellung  der  übrigen  Blüten- 
die    Stelle,    an   welcher   die    Samenanlagen-   teile  oder  wird  durch  diese  bedingt.    Ist  die 
bildung  erfolgt.   Fruchtblätter  vom  Typus  II   Blütenachse    derart    verlängert,      daß     die 
finden    sich    beispielsweise     bei     den    E  u  -   Blätter  des  Perianths  und  des  Androeceums 
phorbiaceen,Malvaceen,Gerania-   tiefer  (wenn  auch  nur  unbedeutend)  inseriert 
c  e  e  n  u.  v.  a.  und  als  die  des  Gynoeceums,  so  nennt  man 

Die  Feststellung   der  Entwickelung    der   diese  Insertion   hypogyn   und  das   Gynoe- 
Blüte  und  ihrer  Teile  ist  für  die  Beurteilung  ceum  oberständig  (Fig.  1),  ist  die  Achse 
des    morphologischen    Baues    derselben    von   scheibenförmig  oder  becherförmig  verbreitert, 
großer  Wichtigkeit;  zahlreiche  Fragen,  wie   so  daß  die  Insertionsstelle  der  Fruchtblätter 
die,  ob  die  Vereinigung  fertiger  Organe  auf   in  gleicher  Höhe  oder  tiefer  zu  hegen  kom- 
beginnende  Trennung  oder  auf  Verschmelzung   men  als  die  der  anderen  Blütenblätter,  so 
zurückzuführen  ist,  ob  Vermehrung  der  Glied-  nennt  man  die  Insertion  derselben  perigyn, 
zahl  mit  Teilungsvorgängen  zusammenhängt,  j  das  Gynoeceum  selbst  mittelständig  (Fig. 
die     Ursachen     der     OJsdiplostemonie,     das   2);   tritt   in  diesem  Falle  eine  Verwachsung 
Wesen   abnormer    Stellungsverhältnisse,    die  j  des  Gynaeceums  mit  der  Achse  ein,  so  ent- 
Deutung   der  Plazentationsverhältnisse,   die   steht  eine    epigyne    Insertion  der  übrigen 
Sicherstellung     von    Diskusbildungen    und   Blattgebilde     und     ein      unter  ständiger 
Staminodien  lassen  sich  in  erster  Linie  durch   Fruchtknoten  (Fig.  3).    Bei  perigyner  und 
Studium  der  Ontogenie  klarstellen.    Anderer-   epigyner     Insertion     wird     die     Scheiben-, 
seits  darf  wieder  die  Bedeutung  des   onto-    becher-  oder  röhrenförmige  Blütenachse  als 
genetischen  Befundes  nicht  übertrieben  und    Hypanthium    oder    Receptaculum    im 
derselbe  nicht  rein  mechanisch  angewendet   engeren   Sinne  bezeichnet.      Dieses  Hypan- 
werden.    Man  muß  immer  im  Auge  behalten,   thium   kann   auch   über   den   Fruchtknoten 
daß  jede   Anlage  eines   Organes    schon  aus   als  röhrenförmige  Bildung  hinausragen  und 
räumlichen  Gründen  eine  Vereinfachung  des-   nimmt  dann  häufig  korolhnische  Beschaffen- 
seiben  darstellen   muß,   daß   überhaupt   die   heit   an   (Oenotheraceae    u.    a.,    Fig.    6). 
räumlichen    Verhältnisse   in   der   stark   ver-   Das    Hypanthium    oder    das    Recepta- 
kürzten  und  umschlossenen  Knospe  die  Ent-   culum  wird  oft  auch  als  Cupula  bezeichnet, 
Wickelung  stark  beeinflussen.  doch  ist  es  zweckmäßiger,  diesen  Namen  für 

4d)     Die     Blütenachse     (Abb.    14).   Hüllen    zu    reservieren,    welche  die  ganzen 


Blüte 


89 


Blüten  oder  Blütenstände  umgeben  (Cupuli- 
ferae,  Juglandaceae  u.  a.)  und  entweder 
Achsenbildungen  (Aclisencupula)  oder 
Blattbildungen  (Blatt cupula)  sind.  Auch 
für  die  Hypanthien  der  Blüten  hat  Vele- 
novsky  in  neuerer  Zeit  verschiedenen  Ur- 
sprung angenommen,  nur  einen  Teil  der- 
selben faßt  er  als  Achsenbildungen  auf  (Lau- 
raceae,  Monimiaceae)  und  nennt  sie 
„Cupula",  während  er  für  die  meisten  anderen 
Blattnatur  annimmt  (Rosaceae,  Myrta- 
ceae  u.  a.),  und  sie  als  ,,Receptacula"  be- 
zeichnet. 

Bei  verlängerten  Blütenachsen  schieben 
sich  oft  internodienähnhche  Stücke  unter 
die  Fruchtblätter  ein:  Gynophor;  oder 
(bei  männlichen  Blüten)  unter  die  Staub- 
blätter: Androphor.  Androgynophor 
wird  ein  solches  trägerförmiges  Achsen- 
stück genannt,  das  sowohl  Staub-  wie  Frucht- 
blätter trägt  (schöne  Beispiele  zeigt  die  Fa- 
mihe  der  Capparidaceae). 

Nicht  immer  sind  jedoch  derartige  stiel- 
artige Träger  Achsenbildungen ;  es  kann  sich 
auch  um  sterile,  stielartige  Teile  des  Gynoe- 
ceums  oder  Androeceums  handeln,  solche 
finden  sich  beispielsweise  nach  Vele- 
novsky  bei  Lebeckia  (Papilionaceae) 
und  einzelnen  Gentiana- Arten.  Einen 
eigentümlichen  Gynophor  mit  eingesenkten 
Fruchtknoten  besitzt  Nelumbo  (Fig.  8). 

Mannigfache  Gewebebildungen,  welche 
analog  wie  Emergenzen  auf  die  Achse  sich 
zurückführen  lassen  und  zwischen  den  Wir- 
tein der  Blüten  zur  Ausbildung  kommen, 
werden  als  Achseneffigurationen  zusam- 
mengefaßt. Stellen  diese  eine  scheibenför- 
mige oder  polsterförmige  Verbreiterung  außer- 
halb (extrastaminal)  oder  innerhalb 
(intrastaminal)  der  Staubblätter  dar,  so 
gebraucht  man  den  Ausdruck  Diskus  und 
spricht  je  nach  Funktion  und  Ausbildung 
dieses  Diskus  von  Diskusschuppen,  Dis- 
kusstrahlen, Diskusdrüsen  (meist  Nek- 
tarien)  u.  dgl.  m.  (vgl.  Fig.  9  bis  11). 

Mit  den  erwähnten  Bildungen  ist  die 
Mannigfaltigkeit  der  Blütenachse  noch  nicht 
erschöpft.  Spornartige,  zumeist  mit  der 
Nektarproduktion  im  Zusammenhange 
stehende  Bildungen  (Achsensporne)  er- 
zeugt die  Blütenachse  bei  Geraniaceen,  Tro- 
paeolaceen,  manchen  Orchideen;  eine  Achsen- 
bildung ist  die  Columna  in  den  Orchideen- 
blüten, die  Fruchtknotenhülle  bei  Paeonia 
Montan  u.  v.  a. 

4e)  Das  Perianthium  (Abb.  15  bis  18). 
Als  Blütenhülle  oder  Perianthium  wird 
die  Gesamtheit  der  an  der  Peripherie  der 
Blüte  stehenden,  keine  Sexualorgane  pro- 
duzierenden Blätter  bezeichnet.  Perianthlose, 
nackte  oder  achlamydeische  Blüten 
sind  selten;  der  Mangel  einer  Blütenhülle 
steht  mit  tiefer  entwickelungsgeschichtlicher 


Stellung  im  Zusammenhang  oder  ist  eine 
Reduktionserscheinung.  Das  Perianthium 
besteht  entweder  aus  lauter  gleichartigen 
Blättern:  homochlamydeische  Blüten, 
oder  aus  ungleichartigen  Blättern:  hetero- 
chlamydeische  Blüten.  Die  homo- 
chlamydeischen  Perianthien  werden  zumeist 
als  Perigone,  ihre  Blätter  als  Tepalen 
bezeichnet,  doch  ist  diese  Bezeichnungs- 
weise morphologisch  nicht  einwandfrei.  Es 
ist  morphologisch  nicht  gleichwertig,  ob 
solche  Perianthien  aus  eine  m  Blattwirtel 
bestehen  (monochlamydeisch)  oder  aus 
zwei  bis  mehreren  (dichlamydeisch);  im 
ersteren  Falle  ist  die  Gleichartigkeit  ein 
Resultat  der  morphologischen  Gleichwertig- 
keit, im  letzteren  Falle  handelt  es  sich  in 
der  Regel  darum,  daß  die  Blätter  verschie- 
dener Wirtel  infolge  gleicher  Funktionen 
gleichartig  geworden  sind.  Es  würde  sich 
daher  empfehlen,  den  Ausdruck  Perigon  im 
engeren  Sinne  auf  homochlamydeische 
Perianthien  mit  einem  Blattwirtel  zu  be- 
schränken (z.  B.  Urticaceae,  Proteaceae 
u.  a.)  und  die  mit  2  bis  mehreren  Wirtein 
als  Pseudoperigone  (Liliaceae,  Iri- 
daceae  u.  a.)  zu  bezeichnen.  Die  Blätter 
der  homochlamydeischen  Perianthien  sind 
entweder  durchwegs  korollinisch  (d.  h. 
lebhaft  gefärbt  —  Anlockungsmittel)  oder 
schuppenförmig  oder  von  wenig  auffallender, 
oft  grüner  Färbung,  kalyzinisch  (Schutz- 
mittel, Assimilationsorgane),  dabei  vonein- 
ander getrennt  (eleuterophyll,  chori- 
tepal  oder  eleuterotepal)  oder  mehr 
minder  miteinander  verbunden  (gamophyll, 
syntepal  oder  gamotepal).  Spezielle 
Anpassungsformen  stellen  die  haarförmigen 
Tepalen  mancher  Cyperaceae  (Erio- 
phorum)  dar,  die  als  Schwellkörper  fungie- 
renden Lodiculae  der  Gräsern,  a. 

Die  Perianthien  der  heterochlamydeischen 
Blüten  umfassen  2  bis  mehrere  Wirtel,  von 
denen  der  oder  die  äußeren  als  Kelch  (Ca- 
lyx)  bezeichnet  werden  und  aus  Kelch- 
blättern (Sepalen)  bestehen,  während 
der  oder  die  inneren  die  Blumenkrone 
(Korolle)  bilden,  welche  aus  den  Blumen- 
kronblättern  (Fetalen)  zusammengesetzt 
sind.  Sepalen  und  Fetalen  können  frei 
(chorisepal,  eleutherosepal  —  chori- 
petal,  eleutheropetal,  dialypetal)  oder 
mehr  minder  miteinander  verbunden  (gamo- 
sepal,  synsepal  —  gamopetal,  sympe- 
tal)  sein. 

Die  Perianthblätter  sind  durchaus  nicht 
immer  entwickelungsgeschichtlich  gleichwer- 
tig; sie  können  phylogenetisch  auf  Staub- 
blätter oder  Teile  solcher  zurückgehen  oder 
auf  vegetative  Blätter;  in  heterochlamy- 
deischen Blüten  können  die  Verschieden- 
heiten der  beiden  Blattkategorien  ebenso  auf 
einen    Dimorphismus     ursprünglich    gleich- 


90 


Blüto 


wertiger  Blätter,  wie  auf  eine  verschiedene 
Herkunft  zurückzuführen  sein  (vgl.  auch 
S._85). 

Die  Stellungs  Verhältnisse  der  Blätter 
eines  Perianthwirtels  zueinander  sind  in 
vielen  Fällen  von  großer  Konstanz  und 
Kegelmäßigkeit  und  stehen  dann  in  der 
Kegel  mit  der  entwickelungsgeschichtlichen 
Aufeinanderfolge  im  Zusammenhange.  Sie 
sind  insbesondere  im  Knospenzustande  und 
an^der  gegenseitigen  Deckung  der  Blätter, 


Abb.  15.  Uebersicht  einiger  häufiger  Fälle 
der  Aestivation  der  Perianthblätter ;  a  Abstam- 
mungsachse  der  Blüte,  k  Kelch-,  c  Blumenkron- 
blätter,  vb  Vorblätter,  br  Deckblätter.  Fig.  1. 
Kelch  ,, aufsteigend".  Fig.  2.  Blumenkrone 
„aufsteigend".  Fig.  3.  Krone  „links  gedreht". 
Fig.  4.  Krone  ,, rechts  gedreht".  Fig.  5.  Krone 
„induplicat-valvat".  Fig.  6.  Kelch  ,,valvat", 
Krone  „involut".  Fig.  7.  lü-one  „valvat". 
Fig.  8.  Kelch  ,, valvat",  Krone  links  gedreht. 
Nach  Pax. 


(Aestivation,  Knospendeckung)  zu  er- 
kennen. Eine  Keihe  der  häufigsten  und 
auffallendsten  solcher  Stellungsverhältnisse 
zeigt  Abb.  15,  deren  Erklärung  einige  der 
üblichen  Bezeichnungen  enthält  und  auch 
einige  Fälle  von  Knospenlage  (Ver- 
natio)  illustriert.  Gleiches  Interesse  kommt 
der  Stellung  der  äußersten  Perianthblätter 
zu  den  Vorblättern  (Blütenanschluß), 
bezw.  bei  dem  Fehlen  derselben  zu  den 
Achsen  und  Tragblättern  (Blüteneins atz) 
zu.  Die  häufigsten  Fälle  sind  in  Abb.  16 
schematisch  dargestellt.  Entspricht  die 
Stellung  der  Perianthblätter  den-* für  die 
Blattstellung  im  allgemeinen  eruierten  Kegeln, 
so  nennt  man  sie  eutopisch,  sonst 
metatopisch. 


o« 


Abb.  16.  Uebersicht  einiger  der  häufigsten 
Formen  des  Blütenanschlusses  imd  Blüten- 
einsatzes, a  Abstammung sachse  der  Blüte, 
br  Deckblätter,  v  oder  a  nnd  ß  Vorblätter; 
die  den  Kelchblättern  beigesetzten  Ziffern  deuten 
deren  Entstelumgsfolge  an,  die  Pfeile  den  An- 
schluß derselben  an  die  Vorblätter.     Nach  Pax. 


Die  Verschiedenheit  von  Kelch  und 
Korolle  beruht  auf  ganz  verschiedenen  Funk- 
tionen, der  Kelch  ist  in  der  Kegel  Schutz- 
und  Assimilationsorgan,  die  Korolle  ist  Schau- 
apparat und  regelt  durch  ihre  Form  den 
Tierbesuch.  Doch  können  beide  Teile  sich 
in  den  Funktionen  vertreten  und  weitere 
Aufgaben    übernehmen,    womit    ihre    ganz 


Blüte 


91 


außerordentliche    Mannigfaltigkeit     im   ,^Zu- 
samnienhang  steht. 

Die  Blätter  der  Kelcnes  (Abb.  17)  sind, 
entsprechend  der  erwähnten  Funktion  am 
häufigsten  schuppen-  oder  zahnförmig,  dabei 
grün  gefärbt.  Die  Funktion  als  Schutz-  und 
Assimilationsorgan  kommt  insbesondere  im 
Knospenzustande  der  Blüte  zur  Geltung, 
weshalb  nicht  selten  die  Kelche  nach  dem 
Aufblühen  welken,  schrumpfen  oder  sogar 
abfallen  (Calyx  deciduus,  z.B.  Papaver, 
Eucalyptus  u.  a.,  Fig.  3).  Von  anderen, 
die  Beschaffenheit  des  Kelches  stark  be- 
einflussenden Funktionen  seien  kurz  er- 
wähnt: Ersatz,  bezw.  Verstärkung  des  Schau- 
apparates (korollinische  oder  petaloide 
Kelche,  z.  B.  Comarum,  Salvia  splen- 
dens,  Polygala,  Mussaenda,  Calyco- 
phyllum  u.  v.  a.,  Fig.  6),  Schutz  für  die 
Frucht  (persistierender,  dabei  verhär- 
tender Kelch),  Ausbildung  von  Verbreitungs- 
mitteln der  Frucht  (z.  B.  Flugorgane  bei 
Dipterocarpus  Fig.  9,  Statice,  Pappus 
der  Compositen  Fig.  4  u.  v  a.,  Klett- 
einrichtungen bei  My 0 so tis- Arten,  Salvia 
glutinosa  u.  v.  a.),  mechanische  Stütze  der 
Blumenkronblätter  (Dianthus),  Nektarien- 
bildung  (Malpighiaceae)  u.  a.  In  eigen- 
tümlicher Weise  werden  zarte  Korollen  im 
Knospenzustande  durch  Kelche  geschützt, 
welche  im  Innern  wässerige  Flüssigkeit 
sezernieren  (Wasserkelche  von  Spatho- 
dea,  Nicandra,  Datura  arborea,  Passi- 
flora-Arten  u.  a.).  Weitgehende  Rück- 
bildung des  Kelches  findet  besonders  häufig 
statt  bei  Pflanzen  mit  reichblütigen  Inflores- 
zenzen, bei  denen  die  Funktionen  des  Kelches 
zum  Teil  durch  Hochblätter  übernommen 
werden  (Compositen,  Fig.  7,  C  o r n a - 
ceen,  Umbelliferen  u.  a.). 

Als  Außenkelche  (Abb.  17,  Fig.  1  u.  2) 
werden  Ansammlungen  kelchblattartiger 
Blattgebilde  an  der  Basis  des  Kelches  be- 
zeichnet, welche  entweder  aus  Hochblättern 
(sterile  Tragblätter  und  Vorblätter)  gebildet 
werden  (Malvaceae,  Dianthus,  Mira- 
bilis,  Thunbergia  u.  a.)  oder  aus  Stipular- 
anhängseln  der  Kelchblätter  (Rosaceae); 
den  letzterwähnten  Bildungen  sehen  mit- 
unter Kelchrandlappen  ähnlich,  wie  sie 
sich  bei  Campanula-iVrten,  Lythraceen 
u.  a.  finden. 

Hochblätter,  insbesondere  Vorblätter, 
können  so  nahe  an  den  Kelch  herantreten, 
daß  sie  geradezu  an  dem  Aufbau  des  Kelches 
teilnehmen;  man  spricht  dann  von  hetero- 
genen Kelchen. 

Noch  größer  ist  die  Mannigfaltigkeit  der 
Blätter  der  Blumenkrone.  Am  häufigsten 
steht  die  Blumenkrone,  wie  schon  erwähnt, 
im  Zusammenhange  mit  dem  Bestäubungs- 
vorgange, d.  h.  mit  dem  Besuche  der  Blüte 
durch  Tiere.     Ihre  Blätter  sind    demgemäß 


Abb.  17.  Kelchformen.  Fig.  1  und  2.  Geum 
urbanum  mit  Kelch  (k)  und  Außenkelch  (ak). 
Fig*  3.  Abfälliger  Kelch  von  Pternandra. 
Fig.  4.  Pappus  (p)  von  Doronicum.  Fig.  5. 
Bleibender  Kelch  von  Nicandra.  Fig.  6. 
Kelch  mit  2  koroUinischen  Blättern  (k)  von 
Cruckshanksia.  Fig.  7.  Reduzierter  Kelch 
(k)  von  Tanacetum.  Fig.  8.  Assimilierender 
Kelch  (k)  von  Molucella.  Fig.  9.  Als  Flug- 
organ fmigierender  Fruchtkelch  von  Diptero- 
carpus. Fig.  10.  Bleibender  Kelch  von 
Physalis.  Fig.  9  und  10  in  natürlicher  Größe, 
sonst  vergrößert.  Fig._3,_6,  7  nach  Ba'illon, 
sonst  Original. 


92 


Blüte 


relativ  groß  und  von  lebhafter  Färbung 
(Schauapparat).  Form  und  Stellung  der 
Blumenkronblätter  hängen  nebenbei  häufig 
mit  dem  Schutze  der  Geschlechtsblätter  und 
vor  allem  mit  der  Regelung  des  Tierbesuches 
insofern  zusammen,  als  sie  den  Besuch  von 
Tieren  von  bestimmter  Größe  und  Gestalt 
zulassen  und  diesen  einen  bestimmten  Weg 
weisen.  Auch  dadurch  spielen  Blumenkron- 
blätter in  manchen  Fällen  eine  Rolle  bei  dem 
Bestäubungsvorgange,  daß  sie  Nahrungs- 
mittel den  Tieren  darbieten,  so  zuckerhaltige 
Flüssigkeiten  (Nektar),  Futtergewebe,  Fut- 
terhaare, Wachs  u.  dgl.  m.  Wenn  auch  die 
lebhafte  Färbung  der  Blumenkronblätter  in 
den  meisten  Fällen  wohl  zweifellos  mit  dem 
Tierbesuche  im  Zusammenhang  steht,  so 
darf  dies  doch  nicht  ohne  weiteres  verallge- 
meinert werden ;  es  ist  wohl  kaum  daran  zu 
zweifeln,  daß  manche  Farben  mit  physio- 
logischen Vorgängen  zusammenhängen;  wie 
denn  überhaupt  Färbungen  der  letzteren 
Art  den  Ausgangspunkt  für  die  Farben- 
produktion gebildet  haben  dürften,  die 
dann  durch  die  selektive  Kraft  des  Tier- 
besuches gesteigert  und  weiter  ausgebildet 
wurden. 

Mit  der  Funktion  der  Blumenkrone  hängt 
es  zusammen,  daß  sie  meist  hinfälliger  ist, 
als  der  Kelch  und  bald  nach  Einleitung  des 
Befruchtungsvorganges  abgeworfen  wird  oder 
wenigstens  abstirbt.  Beteiligung  der  Korolle 
an  der  Fruchtbildung  und  infolgedessen 
Persistenz  derselben  ist  relativ  selten,  findet 
sich  beispielsweise  bei  Swinstonia  (x\na- 
cardiaceae)  und  Homalium  (Fla- 
courtiaceae),  wo  die  Korolie  einen 
Schwebeapparat  liefert. 

Auf  die  zahlreichen  Formen  der  Blumen- 
kronblätter kann  hier  nicht  eingegangen 
werden,  es  sei  nur  erwähnt,  daß  häufig  an 
dem  Blumenkronblatte  sich  ein  stielförmiger 
Basalteil,  der  Nagel  (Unguis)  und  eine 
flächig  verbreiterte  Platte  (Lami na)  unter- 
scheiden läßt,  daß  bei  Sympetalen  Korollen, 
geradeso  wie  beim  synsepalen  Kelche  die 
Röhre  (Tubus),  der  Schlund  (Faux)  und 
der  Saum  (Limbus)  unterschieden  werden. 
Im  Laufe  der  Entwickelung  haben  sich  be- 
stimmte Korollentypen  herausgebildet,  die 
für  ganze  Gruppen  des  Systems  charak- 
teristisch sind,  so  die  Schmetterlings- 
blüte der  Papilionaceen ,  die  Lippen- 
blüte der  Labiaten  und  vieler  Scrophu- 
lariaceen,  Acanthaceen  u.  a.,  die  Zungen- 
blüte der  Compositen  u.  a.  m.  Relativ 
selten  sind  die  Blumenkronblätter  an  ihrem 
oberen  Ende  miteinander  verwachsen  (Cero- 
pegia). 

Die  Blumenkrone  zeigt  nicht  selten  im 
Innern  Bildungen,  die  wulstartig,  schuppen- 
förmig  oder  becherförmig  vorspringen  und 
im  allgemeinen  als  Nebenkronen  (Para- 


corolle),  auch  als  Corona,  Coronula, 
Nebenperigon,  Schlundschuppen  usw. 
bezeichnet  werden  (Abb.  18).  Diese  Bildungen 
sind  von  sehr  verschiedener  morphologischer 
Wertigkeit,  sie  können  Trichombildungen 
oder  Emergenzen  sein  oder  in  verschiedener 
Weise  mit  dem  Androeceum  zusammen- 
hängen (Staminodien  bei  Sapotaceen, 
Myrsinaceen,  petaloide  Bildungen  der  Staub- 
blätter bei  Amaryllidaceen).  Sehr  ähnlich 
solchen  Nebenkronen  sind  manche  Diskus- 
bildungen (so  die  Strahlenkränze  in  den 
Blüten  von  Passiflora).  Nebenkronen- 
artige  Bildungen,  die  an  der  Außenseite  der 
Blumenkronen  auftreten,  werden  als  Kata- 
cor ollen  bezeichnet. 

Blüten  ohne  Blumenkrone  heißen  all- 
gemein apetal,  solche  mit  rückgebildeter 
und  ganz  ausgefallener  Corolle  apopetal. 
Apetalie  und  Apopetalie  hängt  häufig  mit 
der  Anpassung  der  Blüte  an  die  Windbe- 
stäubung,  an  die  Uebertragung  des  Pollens 
durch  das  Wasser  oder  an  Selbstbestäubung 
(z.  B.  bei  kleistogamen  Blüten)  zusammen. 

Viele   Blüten   sind  gegen   den   Blattstiel 


Abb.  18.  Nebenkionenbildimgen  in  der  Blüte 
von  Stapelia  variegata.  Fig.  1.  Blüte  in 
der  Draufsicht.  Fig.  2.  Teil  der  Blüte  im 
Durchschnitte;  c  Blumenkrone,  K  Kelch,  nc, 
s  Nebenki-onenbildungen.  Etwas  vergrößert. 
Üriginal. 


Blüte 


93 


scharf  abgegliedert  und  endigen  nach  unten 
in  einen  stielartigen  Teil,  das  Pericladium 
(Asparagus,  Anthericum,  Pavia  u.  v. 
a.).  Velenovsky  faßt  dieses  Pericladium 
als  ein  Produkt  der  Verwachsung  der  basalen 
Teile  der  Perianthblätter  mit  einem  Teile  der 
Blütenachse  auf. 

Die  Funktionen  der  Perianthblätter  kön- 
nen auch  ganz  oder  zum  Teil  von  Hochblättern 
übernommen  werden,  die  dann  auch  in  ihrem 
Baue  den  Perianthblättern  ähneln.  So  gibt  es 
korollinische  Deck-  und  Vorblätter  (Cor nus, 
Bougainvillea,  Euphorbia-,  Salvia-, 
Melampyr um- Arten  usw.),  den  Kelch  als 
Schutzorgane  ersetzende  Deckblätter,  Was- 
ser oder  Schleim  absondernde  Deckblätter 
(Bromeliaceen)  u.  dgl.  m.  Die  großen 
Spathen  der  Aroideen  und  Palmen 
vereinigen  vielfach  die  Funktionen  des  Kelches 
und  der  Korolle  in  sich;  auch  Achsen 
bildungen  (Achseneu pula)  können  sich  an 
dem  Schutze  der  Blüten  beteiligen. 

4f)  Das  Androeceum  (Abb.  19  bis  21). 
Die  Gesamtheit  der  Pollen-  oder  Staub- 
blätter („Staubgefäße",  Stamina)  einer 
Blüte  heißt  Androeceum.  Daß  diese 
Blätter  auf  Sporophylle,  speziell  Mikro- 
sporophylle  zurückzuführen  sind,  ist  zweifel- 
los, trotzdem  wird  es  stets  ein  aussichtsloses 
Beginnen  sein,  Teile  derselben  mit  Teilen 
vegetativer  Blätter  homologisieren  zu  wollen, 
da  die  Pollenblätter  von  vegetativen  Blät- 
tern schon  längst  grundverschieden  geworden 
sind.  Aus  demselben  Grunde  ist  es  nicht  zu- 
lässig, Erfahrungen,  welche  von  dem  Ver- 
halten vegetativer  Blätter  abgeleitet  wurden, 
ohne  weiteres  auf  Staubblätter  zu  übertragen. 
So  hat  man  mehrfach  das  Vorkommen  ter- 
minal stehender  Staubblätter  als  unvereinbar 
mit  ihrer  Blattnatur  bezeichnet,  was  durchaus 
unzutreffend  ist;  es  gibt  zweifellos  terminal 
stehende  Staubblätter  (Euphorbia  und 
verwandte  Gattungen,  Callitriche,  Najas, 
Pycoroanthus  u.  a. ;  Uebergangsformen 
dazu  bei  Mangifera  indica,  Anacar- 
dium  u.  a.);  für  die  Annahme,  daß  es  „Staub- 
gefäße" gibt,  welche  als  Achsenorgane  auf- 

Abb.  19.  Staubblattformen  von  Angiospermen. 
Fig.  1.  Staubblatt  von  Iris,  a  Anthere, 
f  Filament.  Fig.  2.  GeA\'unclene  Anthere  von 
Erythraea.  Fig.  3.  Monadelphisehes  An- 
droeceum von  Abutilon.  Fig.  4.  Anthere 
von  U  V  a  r  i  a  ,  c  Konnectiv.  Fig.  5.  Staub- 
blatt V.  T  e  t  r  a  c  e  r  a.  Fig.  6.  Polyadelphisches 
Androeceum  von  Vismia.  Fig.  7.  Staubblatt 
V.  H  u  m  i  r  i ,  c  Konnektiv.  Fig.  8.  Teil  des 
Androeceums  von  B  r  y  o  n  i  a  ,  2  Staubblatt  mit- 
einander verbunden.  Fig.  9.  Synandrium  in 
der  Blüte  von  Phyllanthus.  Fig.  10.  Ver- 
zweigtes Androeceum  von  Ricinus.  Fig.  11. 
Staubblatt  von  A  c  a  1  y  p  h  a.  Fig.  12.  Staub- 
blatt von  Doryphora.  Fig.  13.  Staubblatt 
von  Arctostaphylos.  Fig.  14.  Staubblatt 
von  Dissochaeta.     Fig.  15.    Staubbktt  von 


x\bb.  19. 

Pirola.  Fig.  16.  Staubblatt  von  Athero- 
sperma.  Fig.  17.  Staubblatt  einer  Mela- 
stomacea.  Alle  Figuren  vergrößert.  Fig.  4 
bis  12,  14  und  17  nach  Bai  Hon,  2  und  18 
nach  K  e  r  n  e  r ,  sonst  Original.  / 


94 


Blüte 


zufassen  sind,  gibt  es  keinerlei  sichere  An- 
haltspunkte. Die  Uebertragung  der  die 
vegetativen  Blätter  betreffenden  Anschau- 
ungen auf  die  Staubblätter  wird  besonders 
dann  unzulässig,  wenn  aus  der  früher  dar- 
gelegten Pseudanthienlehre  abgeleitet  wird, 
daß  die  Staubblätter  der  Angiospermen  ent- 
wickelungsgeschichtlich  auf  die  Vereinigung 
von  je  2  einfachen  Staubblättern  zurück- 
zuführen, also  phylogenetisch  gleichwertig 
mit  Synandrien  (s.  unten)  sind. 

Der  wesentlichste  Teil  jedes  Staubblattes 
ist  die  Anthere  (Staubbeutel),  welche 
in  den  die  Homologa  der  Sporangien  dar- 
stellenden Pollensäcken  (Loculi,  Lo- 
kulamente),  Pollenkörner  (den  Blüten- 
staub) ent^vickelt. 

Da  bei  den  Staubblättern  die  Aufgabe 
der  Produktion  der  Pollenkörner  in  den  Vor- 
dergrund tritt,  ist  begreifhcherweise  die 
Mannigfaltigkeit  nicht  so  groß,  wie  bei  ande- 
ren Blütenteilen,  Die  vorhandene  Mannig- 
faltigkeit hängt  seltener  mit  Nebenfunktionen 
zusammen,  als  damit,  daß  das  Staubblatt 
nicht  nur  die  Aufgabe  hat,  die  Pollenkörner 
zu  produzieren,  sondern  auch  die,  an  der 
entsprechenden  Verbreitung  oder  Ueber- 
tragung derselben  auf  die  Narbe  mitzuwirken. 
Viele  Eigentümlichkeiten  der  Staubblätter 
(Stellung  der  Anthere,  Oeffnungsmechanis- 
men  u.  dgl.)  stehen  damit  im  Zusammenhange. 

Die  Anthere  (der  Staubbeutel,  Abb. 
19,  Fig.  la)  besteht  in  der  Regel  aus  zwei 
durch  das  Konnektiv  (Mittelband)  ver- 
bundenen Antherenhälften  (Theca), 
deren  jede  2  Pollensäcke  (Lokulamente) 
enthält.  Der  basale  Teil  der  Staubblätter 
ist  häufig  als  steriler,  faden-  oder  band- 
förmiger Träger  (Filament,  Staubfaden) 
(Fig.  If)  ausgebildet. 

Das  Filament  kann  bis  zum  Schwinden 
reduziert  sein  (,, sitzende  Antheren"), 
es  kann  andererseits  eine  sehr  bedeutende 
Verlängerung  erfahren.  Steifheit  oder  Bieg- 
samkeit des  Filamentes  hängt  zumeist  mit 
dem  Bestäubungsvorgang  zusammen  (zarte, 
sehr  biegsame  Filamente  bei  anemophilen 
Blüten,  elastische  Filamente  bei  Blüten  mit 
Schleudermechanismen,  steife  Filamente  bei 
entomophilen  Blüten  mit  streng  geregeltem 
Bestäubungsvorgange).  Das  Filament  kann 
petaloid  sein  und  dadurch  zur  Auffälhgkeit 
der  Blüte  beitragen  (Callistemon,  Mela- 
leuca,  Zingiberaceac,  Sauvagesiausw.), 
es  kann  petaloide  Anhangsgebilde  tragen 
(Ornithogalum,  Deutzia  u.  a.)  oder  mit 
benachbarten  Staubblättern  durch  petaloide 
Bildungen  verbunden  sein  (Amaranta- 
ceae).  Das  Konnektiv  ist  oft  morpholo^ 
gisch  wenig  differenziert  und  auf  das  die 
Theken  verbindende  Gewebestück  reduziert; 
es  kann  aber  bedeutende  Verbreiterung  oder 
Verlängerung  erfahren  und  die  Theken  tren- 


nen (Salvia),  es  kann  durch  Wachstums- 
vorgänge bewirken,  daß  alle  vier  Pollensäcke 
der  Blütenmitte  zugewendet  sind  (introrse 
Antheren)  oder  nach  außen  sehen  (ex- 
trorse  Antheren),  es  kann  zu  blattartigen, 
blasenförmigen  oder  fadenförmigen  Fort- 
sätzen mit  verschiedenen  ökologischen  Funk- 
tionen heranwachsen  (vgl.  Abb.  19  c). 

Die  Antheren  sind  von  überaus  verschie- 
dener Form  und  Länge;  die  mannigfachen 
Arten  des  Oeffnens  (Längsrisse,  Löcher, 
Klappen  u.  dgl.)  hängen  ebenso,  wie  ver- 
schiedene x\uhangsgebilde  (Zähne,  Hörner 
u.  dgl.)  wesenthch  mit  der  Art  der  Verbrei- 
tung des  Pollens  zusammen  (Abb.  19). 
Häufig  sind  die  Antheren  am  Filament  nur 
an  einer  kleinen  Stelle  befestigt  und  beweg- 
lich (versatil);  sie  können  aber  auch  dem 
Endteile  des  Staubfadens  ,, angewachsen" 
sein.  Die  beiden  PoUensäcke  einer  Theca  ver 
schmelzen  sehr  häufig  bei  der  PoUenreife  zu 
einem  Hohlräume,  manchmal  erfolgt  diese 
Vereinigung  so  früh,  daß  man  den  Eindruck 
eines  einzigen  Pollensackes  erhält.  Wirk- 
hche  Einfächerigkeit  der  AntherenhäKte  kann 
durch  Verkümmerung  eines  Pollensackes 
entstehen.  Antheren,  welche  nur  eine  An- 
therenhälfte  (daher  in  der  Regel  nur  2  Pollen- 
säcke) haben,  heißen  monothecisch  (Mal- 
vaceae)  im  Gegensatz  zu  den  typischen 
(dithecischen  Antheren).  Monothezische 
Antheren  können  durch  Verkümmerung  einer 
Antherenhälfte  oder  durch  Spaltung  der  Staub- 
blätter entstehen.  Andererseits  kann  eine  Ver- 
mehrung der  PoUensäcke  durch  Einsclüebung 
steriler  Gewebeplatten  herbeigeführt  wer- 
den: gefächerte  Antheren  (Rhizophora, 
M  i  m  0  s  a  c  e  e  n  -  Gattungen,  A  egi  ceras, 
Vis  cum,  0  e  n  0  t  h  e  r  a  c  e  e  n  -  Gattungen 
u.  a.).  Wie  bei  allen  anderen  Blütenteilen 
können  Gebilde,  welche  den  Eindruck  zu- 
sammengesetzter Staubblätter  machen,  durch 
,, Verzweigungen"  und  ,, Verwachsungen"  ent- 
stehen, es  gilt  diesbezüghch  das  früher  üb"fer 
Vermehrung  und  Verminderung  der  Glieder- 
zahlen überhaupt  Gesagte.  Es  ist  in  manchen 
FäUen  durchaus  nicht  leicht,  zu  entscheiden, 
ob  Verzweigungen  oder  Verwachsungen  vor- 
hegen. Unter  Festhaltung  dieser  entwicke- 
lungsgeschichthchen  Verschiedenheiten  lassen 
sich  solche  „Vereinigungen"  von  Staubblättern 
als  Adelphien  bezeichnen  und  man  spricht 
je  nach  der  Zahl  solcher  Adelphien,  welche 
eine  Blüte  enthält,  von  polyadelphischen, 
diadelphischen,  monadelphischen  An- 
droeceen  (Fig.  3  und  6).  Eine  Vereinigung 
sämthcher  Staubblätter  einer  Blüte  zu  einem 
einheithchen  Organe  nennt  man  ein  Synan- 
drium  (Fig.  9);  Synandrienbildung  ist  sehr 
häufig  mit  weitgehender  Umgestaltung  und 
Vereinfachung  der  einzelnen  Staubblätter, 
insbesondere  der  Antheren,  verbunden,  so 
daß  es  manchmal  schwer  fällt,  die  Zugehörig- 


Blüte 


95 


keit  einzelner  Teile  festzustellen.  Von  bloßer 
Verklebung  der  Antheren  (Co rapo sitae) 
bis  zur  vollständigen  Synandrienbildung  fin- 
den sich  alle  Uebergänge;  einen  solchen 
Ueb ergang  stellt  das  synanthere  Androe- 
ceum  dar,  bei  dem  die  Vereinigung  sich  bloß 
auf  die  Antheren  bezieht. 

Zahl  und  Stellung  der  Staubblätter  einer 
Blüte  sind  sehr  mannigfaltig.  Abgesehen  von 
dem  für  alle  Blütenteile  Geltenden,  das  schon 
früher  erörtert  wurde,  wäre  hier  noch  folgen- 
des zu  bemerken.  Am  häufigsten  finden 
sich  in  der  Blüte  zwei  Wirtel  von  Staub- 
blättern (diplostemones  Androeceum) 
und  zwar  in  der  Anordnung,  daß  der  äußere 
Wirtel  episepal,  der  innere  epipetal  steht. 
Liegt  der  umgekehrte  Fall  vor,  so  nennt  man 
das  Androeceum  obdiplostemon.  Androe- 
ceen  mit  mehr  als  2  Wirtein  heißen  poly- 
stemon,  solche  mit  nur  einem  Wirtel 
haplostemon.  Haplostemon  erscheinende 
Androeceen  können  ursprünghch  diplostemon 
sein,  indem  die  Gheder  der  beiden  Wirtel 
sich  in  einen  Kreis  stellen  (Papilionaceen), 
polystemone  Androeceen  können  von  diplo- 
stemonen  abzuleiten  sein,  obdiplostemone 
von  diplostemonen  usw.  Nimmt  man  nicht 
bloß  auf  die  definitive  Stellung,  sondern 
auch  auf  die  entwicklungsgeschichtliche 
Entstehungsfolge  Rücksicht,  so  kann  man 
(nach  Schumann)  unter  den  obdiploste- 
monen  Androeceen  2  Typen  unterscheiden, 
nämlich  das  proterosepale  und  das  pro- 
teropetale.  Bei  dem  ersteren  entstehen 
die  episepalen  Staubblätter  früher,  sie  werden 
aber  zum  inneren  Staminalkreis  dadurch, 
daß  mehr  nach  außen  und  tiefer  hierauf  die 
epipetalen  Staubblätter  entspringen ;  bei  dem 
zweiten  Typus  entstehen  die  epipetalen 
Staubblätter  zuerst  und  erst  nach  ihnen 
weiter  nach  innen  die  episepalen. 

Staubblätter,  welche  keine  Pollenkörner 
produzieren,  heißen  allgemein  Staminodien 
(Abb.  20).  Unter  diesem  Namen  werden  zwei 
grundverschiedene  Dinge  zusammengefaßt, 
nämlich  funktionslos  gewordene,  dement- 
sprechend mehr  minder  zurückgebildete 
Staubblätter  (z.  B.  die  Staminodien  vieler 
Scrophulariaceen,  Gesneriaceen,  die 
Rudimente  der  Staubblätter  in  den  weiblichen 
Blüten  sekundär  eingeschlechtiger  Pflanzen 
u.  a.)  und  Staubblätter,  welche  andere  Funk- 
tionen übernommen  haben.  Der  verschiede- 
nen morphologischen  Bedeutung  könnte  durch 
Einführung  der  Bezeichnungen  Apostami- 
nodien  (für  rückgebildete  Staubblätter)  und 
Metastaminodien  (für  metamorphe  Staub- 
blätter) Rechnung  getragen  werden.  Meta- 
staminodien können  Nektarien  (viele  Ra- 
nunculaceae,  Parnassia  u.  a.),  korol- 
hnische  Bildungen  (die  vermehrten  Blume  q- 
kronblätter  zahlreicher  „gelullter"  Blüten,  die 
Blumenkronblätter  überhaupt  nach  der  Pseud- 


anthienlehre),  Hilfsorgane  bei  dem  BestJui- 
bungsvorgange  (Pentstemon  u.  a.)  sein. 
Zwischen  fertilen  Staubblättern  und  Stami- 
nodien gibt  es  schöne  Uebergangsformen, 
so  findet  sich  z.  B.  in  einer  Can na- Blüte 
ein   Staubblatt,    das    zur    Hälfte    fertil    ist, 


Abb.  20.  Staminodienbildimg  bei  Aiigio- 
spermen,  s  bedeutet  in  allen  Fällen  Staniiuodium. 
Fig.  1.  Blüte  von  Caiophora  lateritia. 
Fig.  2.  SjTiandrodium  davon.  Fig.  3.  Durch- 
schnitt durch  die  Blüte  von  Parnassia 
palustris  mit  1  ganzen  fertilen  Staubblatt, 
3  antherenlosen  Filamenten  und  4  Stami- 
nodien. Fig.  4.  Blüte  von  Tilia  americana 
in  einem  sehr  jungen  Entwickelungsstadium 
mit  Hinweglassung  des  Kelchs;  Staminodien 
(s)  petaloid.  Fig.  5.  Blüte  von  Lopezia, 
Staminodium  petaloid.  Fig.  6.  Androeceum 
von  Linaria  Hendersonii  mit  reduziertem 
Staminodium  s.  Fig.  7.  Staminodium  von 
Sparmannia  africana.  Fig.  8.  Stamino- 
dium von  Pentstemon  Hartwegii.  Alle 
Figuren  vergrößert.  Fig.  3  nach  Kern  er,  4 
nach  Payer,  5  nach  Baillon,    sonst  Original. 


96 


Bliitp 


während  die  andere  Hälfte  korollinisch  ist. 
Reduzierte  Svnandrien  heißen  Synandro- 
dien  (Fig.  2). 

Als  ein  Beispiel  dafür,  wieweit  die  Dif- 
ferenzierung der  Staubblätter  einer?  Blüte 
im  Zusammenhange  mit  bestimmten  Bestäu- 
bungsvorgängen gehen  kann,  seien  hier  die 
Staubblätter  einiger  Cassia- Arten  erwähnt, 
bei  denen  sich  in  einer  Blüte  4  Kategorien 


Abb.  21.  Pollenbildung  der  Angiospermen. 
Fig.  Ibis  8.  Pollenkörner  und  zwar  von:  Fig.  1 
Üenotliera  mnricata,  P'ig.  2  Dombeya 
Wallichii,  Fig.  3  und  4  Anisacanthus  vir- 
gularis,  Fig.  5  Cobaea  scandens,  Fig.  6 
und  7.  Lamiacanthns  viscosns,  Fig.  8. 
Mimulus  moschatus.  Fig.  9  und  10.  Pollen- 
tetraden von  Jussieua  erecta.  Fig.  11.  Massnla 
von  Calliandra  laxa.  Fig.  12.  Pollinien 
von  Orchis.  Fig.  13.  Pollenkorn  von  Liliuni 
Martagon  vor  dem  Austreiben  des  Pollen- 
schlauches, g  generativer,  v  vegetativer  Kern. 
Fig.  14.  Ende  des  Pollen  Schlauches  von  Lilium, 
V  vegetativer  Kern,  sp  Spermakerne.  Alle 
Figuren  vergrößert.  Fig.  1,  2,  5  nach  Schacht, 
3,  4,  6,  7  nach  Lindau,  8  bis  11  nach  Mo  hl. 
12  nach  Baillon,  13  und  14  nach  Guignard. 


von  (auch  morphologisch  verschiedenen) 
Staubblättern  unterscheiden  lassen:  sterile 
,,Anklamnierungs-"  und  ,, Beköstigungsstaub- 
blätter", dann  fertile  der  Selbstbestäubung 
und  der  Fremdbestäubung  dienende  ,, Be- 
fruchtungs-Staubblätter". 

Die  Pollen  Säcke  sind  den  Sporangien, 
bezw.  den  Mikrosporangien  der  Pterido- 
phyten  vollkommen  homolog,  weshalb  auch 
für  ihre  Teile  vielfach  dieselben  Bezeichnungen 
verwendet  werden,  die  für  die  Teile  jener 
zur  Anwendung  kommen.  Die  Anlage  der 
Pollensäcke  erfolgt  in  der  Regel  in  folgender 
Weise.  In  der  unter  der  Epidermis  der 
jungen  Anthere  hegenden  Zellschichte  treten 
tangentiale  Teilungen  auf;  von  den  da- 
durch gebildeten  Zellagen  werden  die  in- 
nersten in  sehr  verschiedener  Zahl  zum 
Archesporium,  welches  aus  den  Urmutter- 
zellen  der  PoUenkörper  besteht.  Von  den 
peripheren  Zellschichten  wird  die  unmittelbar 
unter  der  Epidermis  (dem  Exotheciura) 
hegende  zum  Endothecium,  seine  Zellen 
sind  im  reifen  Zustande  häufig  durch  radial 
verlaufende  Verdickungsleisten  ausgezeichnet 
(Faser  sc  hiebt)  und  spielen  eine  mecha- 
nische Rolle  bei  dem  Oeffnen  der  Antheren- 
wand.  Zwischen  dem  Archesporium  und 
dem  Endotliecium  schaltet  sich  das  Tape- 
tum  ein,  das  aus  inhaltsreichen  Zellen  be- 
steht, die  entweder  bei  der  Ausbildung  der 
Pollenkörner  aufgebraucht  werden  oder  (viel- 
leicht immer)  nach  Auflösung  der  Mem- 
branen lebhafte  Kernteilungen  erfahren  und 
(als  Periplasmodium)  nicht  bloß  eine 
nutritive,  sondern  auch  eine  formative  Tätig- 
keit bei  Ausbildung  der  Pollenkörner  ent- 
falten. 

Bei  einzelnen  Gruppen  der  Angiospermen 
finden  sich  Abweichungen  von  diesem  Ver- 
halten, insofern  das  Endothecium  aus  mehre- 
ren Zellagen  besteht,  die  Funktionen  und 
der  Bau  derselben  auf  das  Exothecium  über- 
gehen kann  u.  dgl.  m. 

Die  Zellen  des  Archespors  hefern  früher 
oder  später  (d.  h.  unmittelbar  oder  nach 
mehrfachen  Teilungen)  die  Pollenmutter- 
zellen. Aus  jeder  derselben  gehen  in  der 
Regel  4  Zellen  hervor,  deren  jede  ein  PoUen- 
korn  ausbildet.  Die  Pollenkörner  (Abb.  21) 
sind  in  der  Regel  abgerundet  (kugehg,  el- 
hpsoidisch,  walzenförmig,  tetraedrisch),  sel- 
tener fadenförmig;  ihre  Exine  (äußere 
kutinisierte  Schicht  der  Wand,  welche  die  aus 
pektinreicher  Zehulose  bestehende  Int  ine 
umgibt)  weist  mannigfache  Skulpturen  und 
nicht  selten  präformierte  Austrittstellen  für 
den  Pollenschlauch  auf.  Auch  im  Baue  des 
Pollenkornes  kommen  Anpassungen  an  den 
Bestäubungsvorgang  zum  Ausdrucke;  der 
Pollen  von  Blüten,  deren  Bestäubung  durch 
Vermittelung  von   Tieren  erfolgt,  ist  meist 


Blüte 


97 


kohärent,  jener  von  wmdblütigen  Pflanzen 
staubartig. 

Dimorphismus  der  Pollenkörner  findet 
sich  bei  heterostylen  Blüten,  z.  B.  bei  Pri- 
mula. 

Manchmal  bleiben  die  vier  in  einer  Pollen- 
mutterzelle entstandenen  Pollenkörner  dau- 
ernd in  Verband  und  bilden  Pollentetraden 
(Rhododendron  u.  a.  Ericaceen,  Typha, 
Anona,  Fourcroya,  Drosera,  manche 
Orchideen,  wie  Neottia,  Listera  u.  a., 
Fig.  9  und  10),  in  anderen  Fällen  bilden  zahl- 
reiche PoUenkörner  kleine  Gewebekörper 
(Massulae,  Pollenmassen,  z.  B.  bei 
Mimoseae,  manchen  Orchideae,  Fig.  11); 
ab  und  zu  bleiben  die  gesamten  PoUen- 
körner eines  Faches  in  Verband  (Pollinien- 
bildung bei  Orchideen,  Asclepiada- 
c  e  e  n ,  Fig.  12).  Im  letzteren  Falle  kann 
durch  Sterilwerden  eines  Teiles  der  Arche- 
sporzellen ein  stielartiger  Träger  der  Polhnien 
sich  ausbilden,  der  als  Caudicula  bezeich- 
net wird,  und  wenn  durch  diese  Stielchen 
und  andere  Gewebestücke  die  Polhnien  be- 
nachbarter AntherenhäKten  (derselben  An- 
there  angehörig  bei  Orchideen,  ver- 
schiedenen Antheren  entspringend  bei  A  s  - 
c  1  e  p  i  a  d  a  c  e  e  n)  verbunden  sind,  so  spricht 
man  von  PoUinarien. 

Das  ursprünglich  einzeUige  Pollenkorn 
wird  schon  in  der  reifen  Anthere  oder  auf 
der  Narbe  des  Gynoeceums  zweizeUig  (Fig.  13) ; 
von  diesen  beiden,  in  der  Regel  membran- 
losen Zellen,  ist  die  eine  die  vegetative 
(die  Schlauchzelle  oder  der  Schlauch- 
kern, Fig.  13 v),  die  zweite  die  generative 
(generativer  Kern,  Fig.  13g);  letztere 
teilt  sich  vor  der  Befruchtung  in  zwei  Sexual- 
zellen, oder  Sexualkerne  (Spermakerne, 
Fig.  13  sp). 

Das  reife  Pollenkorn  ist  den  IVIikrosporen 
der  Pteridophyten  homolog;  die  in  ihm  vor 
der  Befruchtung  entstehenden  Zellen  reprä- 
sentieren den  Rest  des  aus  der  Spore  der 
Pteridophyten  entstehenden  Gametophyten, 
welche  auf  eine  ProthaUiumzelle  (die  vege- 
tative Zelle)  und  auf  den  Inhalt  eines  Anthe- 
ridiums  (die  beiden  Sexualzellen)  reduziert  ist. 

4g)  Das  Gynoeceum  (Abb.  22  bis  24). 
Die  Blattorgane  der  Blüte,  welche  die  Samen- 
anlagen erzeugen,  werden  Fruchtblätter 
(Karpelle,  Karpid e)  genannt;  die  Gesamt- 
heit der  aus  Fruchtblättern  entstandenen 
Teile  einer  Blüte  faßt  man  mit  dem  Namen 
Gynoeceum  zusammen. 

In  bezug  auf  die  Anwendung  der  bei 
Betrachtung  der  vegetativen  Blätter  gewon- 
nenen Anschauungen  auf  die  Fruchtblätter 
gilt  das  S.  78  Gesagte.  Es  muß  dies  hier 
um  so  mehr  betont  werden,  als  die  mit  dem 
Schutze  der  Samenanlagen  zusammenhän-  j 
gende     flächige      Entwickelung     und      die 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


häufig  grüne  Färbung  der  Fruchtblätter  in 
erhöhtem  Maße  zu  jener  Anwendung  ver- 
leiten. 

Die  aus  den  Fruchtblättern  gebildeten 
Organe  der  Blüte  werden  als  Stempel  oder 
Pistille  bezeichnet;  vereinigen  sich  die 
Fruchtblätter  zu  einem  solchen  Organe  oder 
ist  nur  ein  Fruchtblatt  vorhanden,  so  fällt 
der  Begriff  Pistill  mit  dem  des  Gynoeceums 
zusammen. 

Charakteristisch  für  aUe  Angiospermen 
ist  die  Tatsache,  daß  die  Fruchtblätter  nicht 
nur  die  Samenanlagen  hervorbringen,  son- 
dern dieselben  auch  mit  einer  schützenden 
geschlossenen  Hülle  umgeben;  diese  Hülle 
ist  der  Fruchtknoten  oder  das  Ova- 
rium.   Da  durch  die  Ausbildung  des  Frucht- 


Abb.  22.  Form  iincl  Stellung  der  Samen- 
anlagen der  Angiospermen.  Fig.  1.  Atropa 
Samenanlage.  Fig.  2.  Dieselbe  längs  durch- 
schnitten. Fig.  3.  Campylotrope  Samen- 
anlage. Fig.  4.  Anatrope  Samenanlage.  Fig. 
5  bis  12.  Fruchtknotenquerschnitte  und  zwar: 
Fig.  5.  Einblätteriger,  einfächeriger  Fruchtkn. 
mit  parietaler,  margmaler  Plazentation ;  Fig.  6 
ebensolcher  Fruchtlmoten  mit  parietaler, laminaler 
Plazentation;  Fig.  7  ebensolche  Fruchtknoten 
mit  axiler  Plazentation;  Fig.  8  dreiblätteriger 
einfächeriger  Fruchtknoten  mit  zentraler  axiler 
Plazentation ;  Fig.  9  und  10  dreiblätteriger  drei- 
fächeriger Fruchtknoten  mit  Zentralwinkel- 
ständiger  marginaler  (Fig.  9)  mid  mit  laminaler 
Plazentation  (Fig.  10);  Fig.  11  und  12  dreiblätte- 
riger einfächeriger  Fruchtknoten  mit  parietaler 
marginaler  (Fig.  11)  imd  mit  laminaler  (Fig.  12) 
Plazentation,  Fig.  1  bis  4  nach  Baillon, 
5  bis  12  Original. 

7 


98 


Blüte 


knotens  den  Pollenkörneru  der  Zutritt  zu 
der  Samenanlage  verwehrt  ist,  hat  sich  parallel 
mit  der  Ausbildung  des  Fruchtknotens  die 
Entwickelung  der  Narbe  (Stigma)  heraus- 
gestellt, jener  Stelle  am  Fruchtblatte,  welche 
der  Aufnahme  des  Pollenkornes  und  der  An- 
regung zur  Bildung  des  die  Befruchtung  ver- 
mittelnden Pollenschlauches  dient.  Da  der  Ver- 
lauf des  Bestäubungsvorganges  vielfach  die 
Exponierung  der  Narbe  an  bestimmte  Stellen 
fordert,  hat  sich  in  zalih'eichen  FäUen  eine 
meist  stielartige  Verjüngung  der  Frucht- 
knoten herausgebildet,  die  am  Ende  die 
Narbe  trägt,  der  Griffel  (Stylus). 

Die  Zahl  der  Fruchtblätter  in  einer 
Blüte  ist  außerordentUch  verschieden;  im 
allgemeinen  läßt  sich  parallel  mit  der  fort- 
schreitenden SichersteUung  des  Befruchtungs- 
vorganges bei  stärker  abgeleiteten  Formen 
eine  Reduktion  in  der  Zahl  der  Blätter  fest- 
stehen. Die  Fruchtblätter  gehören  bei 
wirtehger  Stellung  einem  Wirtel,  seltener 
mehreren  Wirtein  an.  Ist  die  Zahl  der  Frucht- 
blätter einer  Blüte  größer  als  1,  so  kann  jedes 
Fruchtblatt  für  sich  einen  Fruchtknoten 
bilden  (apokarpes  Gynoeceum)  oder  es 
vereinigen  sich  mehrere  zu  einem  solchen 
(synkarpes  Gynoeceum),  Die  Vereinigung 
geht  dabei  verschieden  weit:  es  gibt  syukarpe 
Gynoeceen  mit  freien  Griffeln,  solche  mit 
einem  Griffel,  aber  freien  Narben,  bis  schheß- 
lich  ein  durchaus  einheithches  Gebilde  ent- 
steht. Viel  seltener  und  sekundär  ent- 
standen ist  der  Fall,  daß  freie  Fruchtknoten 
einen  gemeinsamen  Griffel  besitzen  (As- 
clepiadaceae).  Einblätterige  Fruchtknoten 
sind  meist  einfächerig  (Abb.  22,  Fig.  5  bis 
7),  bei  mehrblätterigen  synkarpen  kommt  es 
auf  die  Art  der  Vereinigung  der  Frucht- 
blätter an,  ob  der  Fruchtknoten  einfächerig 
oder  mehrfächerig  ist  (Abb.  22,  Fig.  8  bis 
12).  Der  Spezialfall,  in  welchem  die  Ver- 
einigung der  Fruchtblätter  nur  an  den  Rän- 
dern vor  sich  geht,  und  dadurch  ein  mehr- 
blätteriger, aber  einfächeriger  Fruchtknoten 
entsteht  (Fig.  8, 11, 12),  wird  als  Parakarpie 
bezeichnet.  Erfolgt  die  Vereimgung  der 
Fruchtblätter  derart,  daß  der  Fruchtknoten 
mehrfächerig  wird,  so  nennt  man  die  aus 
den  Fruchtblattabschnitten  hervorgehenden 
Scheidewände  Dissepimente  oder  Septa. 
Mehrfächerigkeit  kann  auch  durch  sekun- 
däres Heranwachsen  irgendeines  Teiles  des 
Fruchtknotens  in  das  Innere  der  Frucht- 
knotenhöhlung entstehen;  man  nennt  solche 
Scheidewände  zum  Unterschiede  von  jenen 
,, falsche  Scheidewände"  oder  ,, falsche 
Dissepimente". 

Ueber  die  Stellungsverhältnisse  der  Frucht- 
knoten zur  Blütenachse  und  die  damit  ver- 
bundenen Bezeichnungen  „ober ständiger" 
,,  mittels  tändiger",  ,,  unters  tändiger" 
Fruchtknoten  vgl.  das  S.  88  Gesagte. 


Sehr  häufig  werden  die  einzelnen  Frucht- 
blätter als  flache  Gebilde  augelegt  und  bilden 
I  erst  später  durch  Vereinigung  des  Ränder 
den  Fruchtknoten;  diese  Vereinigungshnie 
i  der  Ränder  wird  als  Bauchnaht,  Sutura 
ventralis  bezeichnet;  „Rückennaht", 
Sutura  dorsalis,  nennt  2nan  in  nichts 
weniger  als  glücldicher  Weise  die  der  Bauch- 
naht gegenüberhegende  Mediane  des  Blattes. 
Nebenfunktionen  des  Fruchtknotens  sind 
verhältnis2näßig  selten;  er  trägt  hier  und 
da  durch  seine  Färbung  zum  AuffäUigwerdeu 
der  Blüte  bei,  an  ihm  entstehen  in  manchen 
Fällen  Nektarien  (z.  B.  die  Septalnekta- 
rien  vieler  Monocotyledonen);  manche  Eigen- 
tümhchkeiten  hängen  mit  der  Vorbereitung 
der  späteren  Fruchtbildung  zusammen. 

Der  Griffel  ist  in  der  Regel  faden-  oder 
stielEörmig,  er  besitzt  im  Innern  ein  der 
Leitung  der  Pollenschläuche  dienendes  Leit- 
gewebe oder  einen  mit  einem  solchen  Leit- 
gewebe ausgekleideten  Griffelkanal.  Er 
entspringt  am  häufigsten  am  oberen  Ende 
des  Fruchtknotens;  in  manchen  Fällen  wird 
er  durch  sekundäre  Wachstumsvorgänge  im 
Fruchtknoten  an  die  Seite  oder  an  den  Grund 
verschoben  (Alchemilla  u.  a.  Rosaceae, 
Ficus,  Xanthorrhiza,  Labiatae  u.  a.). 
Auffallende  Formen  nimmt  der  Griffel  in 
FäUen  an,  in  welchen  er  an  der  Ausbildung 
von  besonderen  Bestäubungs-  oder  Schutz- 
einrichtungen teilnimmt,  so  ist  er  korolhnisch 
gefärbt  und  petaloid  verbreitert  bei  Iris, 
schirmförmig  und  korolhnisch  bei  Sarra- 
cenia  usw. 

Die  Ausgestaltungen  der  Narben  sind 
ungemein  mannigfaltig.  Abgesehen  von 
morphologischen  Eigentümhchkeiten,  die  mit 
dem  Bau  des  Fruchtknotens  und  des  Griffels 
zusammenhängen  (Teilungen,  Zahl  der  Aeste 
u.  dgl.),  sind  es  insbesondere  Anpassungen 
an  den  Bestäubungsvorgang,  welche  die  Aus- 
gestaltung der  Narbe  bedingen.  Sie  ist  groß 
und  zum  Auffangen  der  PoUenkörner  sehr 
geeignet  (flächig  verbreitert,  behaart  usw.) 
meist  bei  Windblütlern,  sie  ist  relativ  klein, 
dabei  aber  zum  Festhalten  der  Pollenkörner 
geeignet  (klebrig,  papiUös  usw)  bei  entomo- 
philen  Pflanzen.  Reizbare,  d.  h.  auf  Be- 
rührung Bewegungen  ausführende  Narben 
bei  Mimulus,  Torenia  u.  v.  a. 

Als  sitzend  wird  die  Narbe  bezeichnet, 
wenn  der  Griffel  fehlt,  als  kommissural, 
wenn  sie  örtlich  der  VereinigungssteUe  der 
Fruchtblattränder,  als  karinal,  wenn  sie 
der  Rückenlinie  des  Fruchtblattes  entspricht. 

Die  wesenthchsten  Organe  des  Gynoe- 
ceums  sind  die  Samenanlagen,  Ovula, 
auch  Samenknospen  oder  Eichen  ge- 
nannt (Abb.  22  u.  23).  Sie  sind  homolog 
den  Makrosporangien  der  Pteridophyten. 
Daß  sie  phylogenetisch  wie  diese  Erzeugnisse 
von  Blättern  sind,  kann  kaum  einem  Zweifel 


Blüte 


99 


unterliegen,  es  gelingt  auch  bei  den  Angio- 
spermen, die  Beziehungen  der  Samen- 
anlage zu  den  Fruchtblättern  in  allen  Fällen 
klarzustellen.  Es  liegt  nach  dem  derzeitigen 
Stande  unserer  Kenntnisse  kein  Anlaß  vor, 
an  die  mehrfach  behauptete  Existenz  achsen- 
bürtiger  Ovula  zu  glauben.  Andererseits  ist 
es  wieder  viel  zu  weit  gegangen,  die  Samen- 
anlagen mit  bestimmten  Teilen  von  Blät- 
tern homologisieren  zu  woUen.  So  hat  die 
von  Brongniart  begründete,  von  Gramer 
und  Celakovsky  ausgebildete  Foliolar- 
theorie  den  Versuch  gemacht,  die  Samen- 
anlagen durchwegs  auf  Fiederblättchen 
oder  wenigstens  wandständige  Blattabschnitte 
(ähnlieh  den  Samenanlagen  der  Cycadeen) 
zurückzuführen.  Der  Versuch  kann  nicht 
als  gelungen  bezeichnet  werden;  selbst  in 
jenen  Fällen,  in  denen  die  Samenanlagen  am 
Eande  des  Fruchtblattes  stehen,  kann  dies 
ebensogut  durch  Gleichwertigkeit  der  Samen- 
anlagen mit  Randausgliederungen  des  Blattes, 
wie  dadurch  erklärt  werden,  daß  am  Rande 
des  Fruchtblattes  sich  am  längsten  Meri- 
steme erhalten,  so  daß  dort  die  günstigste 
Stelle  für  die  Entwickelung  der  ontogenetisch 
spät  auftretenden  Ovula  vorhanden  ist.  Es 
muß  eben  bedacht  werden,  daß  die  Aus- 
bildung der  Samenanlagen  schon  längst  im 
allgemeinen  unabhängig  von  bestimmten 
Stellen  geworden  ist,  was  am  besten  bewiesen 
wird  durch  das  Verhalten  in  einzelnen  Fällen, 
wie  bei  den  Rafflesiaceen,  bei  denen  die 
Ovula  in  Spalten  des  Gynoeceums  auftreten, 
die  nicht  den  primären  Fruchtblatthöhlungen 
entsprechen. 

Damit  soll  natürhch  nicht  gesagt  werden, 
daß  die  Anordnung  und  der  Ursprung  der 
Samenanlagen  in  den  Fruchtknoten  nicht 
etwa  ganz  gesetzmäßig  wäre,  im  Gegenteil 
sind  die  äußeren  Anpassungen  entzogenen 
Merkmale  der  Samenanlage  zur  Charakte- 
ristik von  Angiospermen  sehr  geeignet. 

Die  Zahl  der  Ovula  in  einem  Fruchtknoten 
oder  Fruchtknotenfache  ist  überaus  verschie- 
den; sehr  häufig  finden  sich  in  einsamigen  oder 
wenigsamigen  Fruchtknotenhöhlungen  rück- 
gebildete Ovula,  die  als  Beweise  für  die  Her- 
kunft von  Formen  mit  mehreiigen  Frucht- 
knotenfächern verwertet  werden  können. 

Das  Gewebestück  des  Fruchtknoten- 
innern,  von  dem  die  Samenanlage  entspringt, 
das  daher  auch  die  Ernährung  der  Samen- 
anlage vermittelt,  heißt  Plazenta  oder 
,  Samenleiste,  die  Anordnung  der  Ovula 
im  Fruchtknoten  wird  Plazentation  ge- 
nannt (Abb.  22,  Fig.  5  bis  12).  Die  Bezeich- 
nungen für  diese  werden  verschieden  sein, 
je  nachdem  man  die  Lage  im  Fruchtknoten 
oder  die  Beziehungen  zum  einzelnen  Frucht-, 
blatte  charakterisieren  will.  Im  ersteren 
Falle  spricht  man  von  parietaler  (Fig.  5, 


6,  10  bis  12)  Plazentation,  wenn  die  Samen- 
anlage der  Wand  des  Fruchtknotens 
ansitzt,  von  zentraler  (Fig.  7  bis  9) 
Plazentation,  wenn  sie  von  einem  in  der 
Längsachse  des  Fruchtknotens  befindhchen 
Gewebe  ausgeht;  je  nachdem  sie  im  letz- 
teren Falle  vom  oberen  oder  unteren  Ende 
in  das  Innere  der  Fruchtknotenhöhlung 
lüneinragt,  wird  sie  als  apikal  oder 
basilär  bezeichnet.  Bei  zentraler  Plazen- 
tation können  die  Samenanlagen  in  den 
Innenwinkeln  der  Fruchtknotenfächer  stehen, 
zentralwinkelständig  (Fig.  9)  oder  einer 
freien  Zentralplazenta  (Fig.  7  u.  8)  auf- 
sitzen. Insbesondere  das  letzterwähnte  Vor- 
kommen hat  vieKach  zur  Annahme  achsen- 
bürtiger  Ovula  geführt. 

Soll  das  Verhältnis  der  Samenanlage 
zum  Fruchtblatte  charakterisiert  werden, 
so  gebraucht  man  die  Ausdrücke  marginal 
(die  Samenanlagen  entspringen  den  Rand- 
partien des  Fruchtblattes,  Fig.  5,  9,  11), 
laminal  (die  Samenanlagen  sitzen  den  Innen- 
flächen der  Fruchtblätter  auf,  Fig.  6,  10,  12) 
und  axil  (die  Samenanlagen  stehen  zentral 
(Fig.  7,  8)  in  nicht  klaren  Beziehungen  zum 
Fruchtblatte).  Es  gibt  demnach  beispiels- 
weise parietale  und  zugleich  marginale  Pla- 
zentation, marginale  und  zentralwinkelstän- 
dige  Plazentation,  laminale  und  parietale 
Plazentation  usw; 

Das  Plazentargewebe  kann  auch  an  der 
sekundären  Fächerung  der  Fruchtknoten,  also 
an  der  Ausbildung  ,, falscher  Scheidewände" 
Anteil  nehmen ;  so  kann  die  Scheidewand, 
das  Replum,  des  Cruciferenfruchtknotens 
als  eine  solche  Plazentarwucherung  aufgefaßt 
werden. 

Die  mecham'sche  und  ernährungsphysio- 
logische Verbindung  der  Plazenta  mit  der 
einzelnen  Samenanlage  stellt  der  Funi- 
culus  (Nabelstrang)  her.  Er  ist  von 
verschiedener  Länge  (besonders  lang  bei 
vielen  Centrospermen  und  P 1  u  m  b  a  - 
g  i  n  a  c  e  e  n)  und  ist  häufig  mehr  oder 
minder  weit  der  Samenanlage  seithch  an- 
gewachsen. An  dem  Funiculus  und  nahe 
seiner  Basis  ah  der  Plazenta  auftretende 
Trichombildungen  oder  Gewebewucherungen 
(Obturator-Bildungen)  stehen  häufig  mit 
der  Leitung  des  Pollenschlauches  im  Zu- 
sammenhange. Ab  und  zu  vorkommende 
Vereinigung  von  Nabelsträngen  zu  Bündeln 
(Cactaceae)  machen  den  Eindruck  von 
Verzweigungen. 

Die  Samenanlage  (Abb.  23)  besteht  aus 
dem  Nucellus  (Knospenkern  n),  einem 
Gewebe,  das  im  Innern  den  Embryosack  e 
enthält  und  von  1  oder  2  Integumenten 
(mono-  bezw.  dichlamydeische  Samen- 
anlagen, J  und  i)  umgeben  wird.  Die  Integu- 
mente    lassen    zumeist    einen    kanalartigen 

7* 


100 


Blüte 


Zugang  zum  Nucellus,  die  Mikropyle,  frei. 
Die  Steile,  an  welcher  die  Samenanlage  mit 
dem  Funiculus  in  Verbindung  steht,  heißt 
Nabel  oder  Hilum,  der  benachbarte 
Teil  der  Samenanlage  Chalaza  (ch),  die 
Verwachsungsstelle  zwischen  Integument  und 
Funiculus  (bei  angewachsenem  Funiculus) 
Eaphe. 

Die  Formen  und  Stellungen  der  Samen- 
anlagen lassen  meist  deuthche  Beziehungen 
zum  Befruchtungsvorgange  insofern  erken- 
nen, als  die  IVIikropjde  dadurch  in  eine  für 
das  Eindringen  des  PoUenschlauches  günstige 
Lage  gebracht  wird.  Dabei  sind  die  For- 
men und  Stellungsverhältnisse  vielfach  inner- 
halb bestimmter  Formenkreise  von  großer 
Konstanz,  daher  von  systematischer  Wichtig- 
keit. In  bezug  auf  die  Form  der  Samen- 
anlagen unterscheidet  man  3  Typen  (Abb.  22, 
Fig. Ibis 4) :  1. die  atrope  (auch  orthotrop 
oder  geradläufig  genannt)  Samenanlage, 
deren  Nucellus  nicht  gekrümmt  ist,  und  deren 
Mikropyle  an  dem  dem  Hilum  entgegenge- 
setzten Ende  liegt  (Fig.  1  und  2);  2.  die  ana- 
trope    (auch    gegenläufig    oder    umge- 


Abb.  23.  Bau  einer  anatropen  Samenanlage 
einer  Angiosperme.  f  Fmiiculus,  ch  Chalaza, 
n  Nucellus,  J  »äußeres,  i  inneres  Integument, 
e  Embryosack,  o  Eizelle,  s  Synergiden,  p  Pol- 
kerne,  a  Antipoden.  Vergrößert.  Modifiziert 
nach  Dodel  Port. 


wendet  genannt)  Samenanlage,  die  derart 
der  Länge  nach  mit  dem  Funiculus  verwach- 
sen ist,  daß  die  llikropyle  neben  das  Hilum 
zu  liegen  kommt  (Fig.  4);  3.  die  kam- 
pylotrope  (krummläufige  oderkampto- 
trope)  Samenanlage,  deren  Nucellus  so  ge- 
krümmt ist,  daß  die  Älikropyle  mehr  oder 
weniger  dem  Hilum  genähert  erscheint  (Fig.  3). 
Der  Stellung  nach  unterscheidet  man  aufrechte 
hängende,  horizontale,  aufsteigende  und  ab- 
steigende Samenanlagen;  außerdem  gibt  die 
Lage  der  Kaphe  (ob  ventral  oder  dorsal) 
Anhaltspunkte  zur  Unterscheidung  ab. 

Die  Entwicklung  der  Samenanlage 
(Abb.  23)  zeigt  viel  Uebereinstimmung;  sie 
erleichtert  auch  die  Homologisierung  mit 
den  Makrosporangien  der  Pteridophyten. 
Im  jungen  Nucellus,  der  dem  ganzen  "Spo- 
rangium  entspricht,  wird  das  zentrale  Ge- 
webe zum  Archesporium,  die  an  der  Peri- 
pherie desselben  gelegenen  Zellen  werden 
nach  Goebel  als  Schichtzellen  bezeichnet. 
Eine  Zelle  des  Archesporiums  erfährt  in  der 
Regel  eine  Vierteilung  (Tetrad enteilung), 
vergleichbar  mit  der  Vierteilung  in  den  Makro- 
sporenmutterzellen,  und  eine  der  4  Tochter- 
zellen wird  zum  Embryo  sack,  der  mithin 
einer  Makrospore  entspricht.  Bei  einzelneu 
Gruppen  finden  sich  Abweichungen  von 
diesem  Verhalten,  so  Teilung  der  Embryo- 
sackmutterzeUe  in  nur  2  bis  3  Zellen,  direkte 
Umwandlung  der  der  Mutterzelle  entsprechen- 
den Zelle  in  den  Embryosack  (Peperomia, 
Gunnera,  Elatostemma  u.  a.),  Aus- 
bildung mehrerer  Embryosäcke  (Casuarina, 
Betulaceae,  Rosaceae  u.  a.),  von  denen 
allerdings  in  der  Regel  nur  einer  zur  Weiter- 
entwickelung kommt. 

Der  junge  Embyrosack  besitzt  einen 
Zellkern  (primärer  Embryosackkern), 
derselbe  teilt  sich  bald  und  die  beiden  T(  ch- 
terkerne  wandern  in  der  Regel  gegen  je  einen 
der  Pole  des  Embryosackes;  es  folgt  eine 
zweite  Teilung,  dieser  eine  dritte.  Von  den 
so  entstandenen  acht  Kernen  rücken  2  (die 
P  0  ]  k  e  r  n  e ,  Abb.  23  p)  mehr  oder  weniger  gegen 
die  Mitte  des  Embryosackes,  um  dort  vor  oder 
nach  der  Befruchtung  zu  dem  sekundären 
Embryo  sackkerne  zu  verschmelzen.  Die 
übrigen  6  Kerne  umgeben  sich  mit  Plasma- 
hüUen  und  meist  auch  mit  Membranen.  Von 
den  so  entstandenen  Zellen  hegen  3  am 
Mikropylarende  und  bildenden  Eiapparat, 
der  aus  der  Eizelle  (o)  und  den  beiden 
Synergiden  (,,GehiUinneu"  s)  besteht,  die  3 
anderen  Zellen  hegen  zumeist  am  anderen 
Pole  des  Embryosackes  und  heißen  die 
Antipoden  (,,Gegenfüßlerinnen"  a).  Was 
die  Funktionen  dieser  Zellen  anbelangt,  so 
spielen  die  Synergiden  insofern  eine  Rolle, 
als  sie  chemotropisch  das  Wachstums  des 
PoUenschlauches   beeinflussen  und  den  Zu- 


Blüte 


101 


tritt  desselben  zu  der  Eizelle  vermitteln;  die 
Antipoden  stellen  einen  ernährungsphysio- 
logischen Apparat  dar.  Die  phylogenetische 
Deutung  des  Inhaltes  des  Embryosackes  hat 
zu  vielfachen  Diskussionen  Anlaß  gegeben. 
Unzweifelhaft  ist,  daß  der  ganze  Embryo- 
sack der  Makrospore  der  Pteridophyten 
homolog  ist  und  sein  Inhalt  dem  Prothalliura 
entspricht,  das  bei  der  Keimung  der  Makro- 
spore entsteht,  also  dem  weibh'chen  Gameto- 
phyten.  Diskutabel  erscheint,  ob  man  ein- 
zelne der  Zellen  des  Embryosackes  mit  vege- 
tativen Prothalliumzellen  homologisieren 
kann.  Am  natürlichsten  erscheint  die  Deu- 
tung von  Porsch,  nach  der  der  Gesamt- 
inhalt des  Embryosackes  zwei  Archegonien 
entspricht.  Eizelle,  die  2  Synergiden  und 
1  Polkern  gehören  dem  einen  Archegonium 
an  mit  Eizelle,  2  Halswandzellen  und  Bauch- 
kanalzelle, die  3  Antipoden  und  der  2  Pol- 
kern repräsentieren  das  zweite  Archegonium, 
dessen  Eizelle  als  solche  funktionslos  ge- 
worden] ist. 

Abweichungen"!]  (Abb.  24)  von  diesem 
„typischen"  Baue  sind  schon  in  größerer 
Zahl  bekannt  geworden;  ihnen  kommt  zum 
Teil  großes  phylogenetisches  Interesse  zu, 
zum  Teil  sind  es  Erscheinungen,  deren  Be- 
deutung noch  vollständig  unklar  ist.  So 
finden  sich  16  kernige  Embryosäcke  bei 
Peperomia  (Fig.  1),  Gunnera,  Penaea- 
ceae  und  Euphorbia-Arten  (Fig.  2);  die 
Antipoden  fehlen  bei  L  i  m  n  o  c  h  a  r  i  s , 
Cypripedium  (Fig.  3),  Oenotheraceen, 
Podostemonaceen,  Balanophora 
ce  e n;  mehr  als  3  Antipoden  charakterisieren 
die  Embryosäcke  der  Gramineen,  vieler 
A r a c e e n ,  der  Sparganiaceen,  Com- 
p  ositen,  vonGentiana,  Triglochin  u.a.; 
der  Embryosack  wächst  aus  dem  Nuzellus, 
resp.  aus  der  Mikropyle  heraus  bei  S  a  n  - 
talaceen,  Loranthaceen  u.  a. 

Von  Eigentümlichkeiten  im  Innern  der 
Samenanlage  wären  noch  zu  erwähnen 
Haustorialbildungen,  welche  aus  dem  Em- 
bryosack entspringen  und  in  das  benach- 
barte Gewebe  des  Nucellus  und  der  Integu- 
mente  eindringen.  Sie  stehen  zweifellos  mit 
ernährungsphysiologischen  Vorgängen  im  Zu- 
sammenhange und  entstehen  auf  sehr  ver- 
schiedene Weise,  manchmal  erst  nacli  der 
Befruchtung.  Der  Lage  nach  unterscheidet 
man  Mikropylar-  und  Antipodial-  bezw. 
Chalaza-Haustorien.  Analog  funktionieren 
die  aus  Nucellus-Zellen  hervorgegangenen 
Pseudoembryosäcke  der  Podostemo- 
naceae.  Die  dem  Embryosack  anhegenden 
Nucelluszellen  bilden  oft  ein  durch  den  Plas- 
mareichtum und  parallele  Stellung  der  Radial- 
wände ausgezeichnetes  Epithel  (Nu cell ar- 
epithel).  ' 

Der  Befruchtungsvorgang  wird   in  allen  ! 


Fällen  eingeleitet  durch  Uebertragung  der 
Pollenkörner  aus  den  Antheren  auf  die  Narbe, 
Darstellung  des  verschiedenen  Verlaufes  dieses 
Vorganges  und  der  mannigfaltigen  hiermit 
im  Zusammenhange  stehenden  Einrichtungen 
ist  Aufgabe  der  Blütenökologie  oder 
Blütenbiologie  (vgl,  den  Artikel  „Be- 
stäubung"). 

Das  Pollenkorn  treibt  einen  Pollenschlauch, 
der  durch  die  Gewebe  der  Narbe  und  des 
Griffels  oder  durch  den  Griffelkanal  zu  der 


Abb.  24.  Vom  „Typus"  abweichende  Em- 
bryosackbildungen der  Angiospermen.  Fig.  1. 
16keniiger  Embryosack  (e)  von  Peperomia 
pellucida,  n  Nucellus,  Fig.  2.  16kemiger 
Embryosack  von  Euphorbia  procera^  Fig.  3. 
4keniiger  Embryosack  von  Cypripedium 
parviflorum,  o  Eizelle,  s  Synergiden, 
p  Polkeni.  Stark  vergrößert,  Fig.  1  nach 
Johnson,  2  nach  Modilewski,  3  nach  Face. 


102 


Blüte  —  Bock 


Samenanlage  wächst.  Er  dringt  in  die 
Samenanlage  durch  die  Mikropyle  (Poro- 
gamie)  oder  im  Gewebe  weiterwachsend 
an  einer  anderen  Stelle  (Aporogamie). 
Ein  spezieller  Fall  der  Aporogamie  ist  die 
phylogenetisch  sehr  bemerkenswerte  Cha- 
lazogamie,  bei  der  der  PoUenschlauch 
durch  die  Chalaza  in  das  Innere  der  Samen- 
anlage gelangt.  lieber  den  Befruchtungs- 
vorgang und  die  sich  an  denselben  anschhes- 
senden  Vorgänge  vgl.  den  Artikel  „Fort- 
pflanzung". 

Literatur.  J.  S.  Payer,  Traue  d'organog. 
comp.  d.  l.  fleur.,  Paris  1857.  —  W.  Hof- 
meister,  Allg.  ilorphol.  d.  Gew.  1S68.  — 
A.  Eichler,  Blütendiagramme  1875  bis  1878.  — 
Ch,  Luersscn,  Hand.  d.  syst.  Bot.  IL  Bd., 
1882.  —  Ph.  van  Tiegheni,  Traite  de  Botan. 
I884.  —  O.  Drude,  Morphologie  d.  Phanerog. 
SchenTcs  Handb.  IS84.  —  F.  Pax,  Allgem. 
Morphol.  d.  Pfl.  1890.  —  K.  Schumann,  Neue 

Unters,  üb.  d.  Bliltenanschl.  1890.  —  L.  Cela- 
kovsky,  Das  Reduktionsges.  d.  BL,  das  De- 
doublem.  u.  d.  Obdiplostemonie,  Sitzb.  b.  böhm. 
Ges.  d.  Wissensch.  1894;  Ueb.  d.  phylog.  Ent- 
wickelungsgang  d.  Bl.  A.  a.  0.  1896  u.  1900. 
—  jK.  Goebel,  OrganograjyJiie  d.  Pfl.  1898  bis 
1901.  —  J^.  M.  Coulter  and  Ch.  J.  Cham- 
berlain,  Ilorphol.  of  Angiosj).  1908.  —  R.  v. 
Wettstein,  Handb.  d.  syst.  Bot.  IL  Bd.,  1903 
bis  1908;  2.  Aufl.,  1911.  —  O.  Kirchner, 
E.  Loeiv,  C.  Schröter,  Lebensgeschichte  der 
Blütenpfl.  Mitteleur.  Seit  1905  im  Erscheinen. 
■ — •  tT.  Velenovsky,  Vgl.  3Iorphol.  d.  Pfl.  I, 
1905;  LI,  1907;  III,  WIO.  —  J.  O.  Arthur, 
C.  W.  Barnes  and  J.  31.  Coulter,  Handb. 
of  Plant.  3Iorphol.  1905.  —  It.  Chodat,  Princ. 
d.  Botanique  1907 ;  2.  Aufl.  1911.  —  G.  Kar- 
sten, E.  Strashurger,  L.  JTost  usw.,  Lehrb. 
d.  Bot.,  10.  Aufl.,  1910.  —  E.  Warniing  und 
W.  Johannsen,  Lehrb.  d.  allg.  Bot.  Dexdsch. 
V.  Mein  ecke  1909. 

H.  V.    Wettstein. 


Blutkreislauf. 

Siehe    den    Artikel    „Kreislauf    des 
Blute  s". 


burtsort  Professor  der  Botanik  und  starb  am 
18.  Juli  1898.  Seine  Haupttätigkeit  war  pf lanzen- 
geographischen  Arbeiten  gewidmet.  Auf  diesem 
Gebiete  hat  er  mit  Glück  den  Standpunkt  von 
der  Bedeutung  physikalischer  Faktoren  für  die 
Pflanzenverteilung  vertreten  und  nach  ihnen  Nor- 
wegen in  6  Formationen  eingeteilt;  ferner  aber 
hat  er  hauptsächlich  die  geschichtlich-geologischen 
Momente  für  die  Zusammensetzung  der  Skandi- 
navischen Flora  u.  a.  nachzuweisen  versucht, 
wobei  er,  Geikies'  Theorie  über  die  Eiszeit  folgend, 
den  Nachdruck  auf  das  Abwechseln  von  Zeit- 
räumen mit  feuchtem  und  mildem  Klima  mit 
anderen  Zeiträumen  legte,  in  denen  dasselbe  mehr 
trockenen  und  kontinentalen  Charakter  hatte. 
Die  Spuren  solcher  Veränderungen  suchte  er 
u.  a.  im  Bau  der  Torflager,  besonders  im  süd- 
östlichen Norwegen,  wieder  zu  finden  (Essay 
on  the  Immigration  of  the  Norwegian  Flora  during 
alternating  rainy  and  drv  periods.  Christiana 
1876). 

W.  Ruhland. 


Blutregen. 

Durch  den  Regen  niedergeschlagener  roter 
aus  der  Sahara  oder  von  Vulkanen  stammen- 
der Staub  (vgl, den  Artikel, .Atmosphäre"). 


Blytt 

Axel. 
Botaniker.  Geboren  am  19.  Mai  1843  in 
Christiania  als  Sohn  des  Botanikers  ;M.  N. 
Blytt,  dessen  Arbeiten  über  die  norwegische 
Flora  er  später  fortsetzte  (Norges  Flora,  Cluistia- 
nia  1867  bis  1874).   1880  wurde  er  in  seinem  Ge- 


Bock 

Hieronymus. 

Botaniker.  Geboren  1498  zu  Heiderbach 
im  Zweibrückischen,  war  ursprünglich  für 
das  Ivloster  bestimmt,  studierte  Philologie, 
Theologie  und  besonders  Medizin,  wurde  1523 
in  Zweibrücken  Schullehrer  und  Aufseher  des 
dortigen  Fürstlichen  Gartens,  den  er  mit  vielen 
Pflanzen  bereicherte.  1532  wurde  er  (offenbar 
protestantischer)  Prediger  zu  Hornbach  in  den 
Vogesen,  war  aber  auch  ärztlich  tätig  und  durch- 
forschte in  seinen  freien  Stunden  die  dortige 
Gegend  botanisch.  Infolge  konfessioneller  Streitig- 
keiten vertrieben  und  in  Not  geraten,  wurde  er 
von  Philipp  von  Nassau,  der  zu  seinen  Patienten 
gehörte,  nach  Saarbrücken  berufen  und  gastlich 
aufgenommen.  Später  trat  er  sein  Predigeramt 
in  Hornbach  wieder  an  und  wirkte  dort  als 
solcher  bis  zu  seinem  am  21.  Februar  1554  daselbst 
erfolgten  Tode.  Bock  wird  durch  sein  Haupt- 
werk, das  New  Kreutterbuch,  wie  es  in  der  ersten 
(1539)  oder  bloß  Kreutterbuch,  wie  es  in  der 
zweiten  (1546)  und  dritten  (1551)  Ausgabe  heißt, 
zu  den  „Vätern  der  Botanik"  gezählt.  Nur  die 
beiden  letzten  Ausgaben  sind  mit  Abbildungen 
versehen,  die  nicht  so  gut  sind  wie  bei  seinen 
Zeitgenossen  Brunfels  und  Fuchs.  Sehr 
anschaulich  sind  dagegen  die  Beschreibimgen, 
namentlich  des  Habitus  der  Pflanzen,  und  die 
Angaben  über  Standort  und  Vorkommen  sehr 
sorgfältig.  Auch  ist  das  Bestreben,  die  Pflanzen 
nach  ihrer  Verwandtschaft  zu  ordnen,  deutlich 
erkennbar,  speziell  bei  den  Labiaten,  Cruciferen, 
Compositen  usw. 

Literatur.  Melchior  Adam,  Vitae  germani- 
corum  medicorum,  Heidelberg  1630.  —  E, 
Meyer,    Geschichte    der  Botanik  Bd.  4,  S.  303. 

W.  Ruhland, 


Bodländer  —  Boltzmann 


103 


Bodländer 

Guido. 
Geboren  am  31.  Juli  1855  in  Breslau;  gestorben 
am  25.  Dezember  1904  in  Braunschweig.  Er 
studierte  in  Breslau,  war  in  den  verschiedensten 
teils  wissenschaftlichen,  teils  praktischen  Stel- 
lungen tätig,  bis  er  1899  zum  Professor  an  der 
technischen  Hochschule  in  Braunschweig  ernannt 
wurde.  Dort  rief  er  das  Institut  für  physikalische 
Chemie  ins  Leben.  Seine  Ai-beiten  bewegen  sich 
zum  größten  Teil  auf  dem  Gebiet  der  physi- 
kalischen Chemie. 

Literatur.     A.    Coehn,    Guido    Bodländer.     Ber. 
d.  deutsch,  ehem.   Gesellschaft  88,  Heft  18. 

E.   Drude. 


Boerhaye 

Hermann. 

.1668  bis  1738,  der  große  „Systematiker"  des 
18.  Jahrhunderts.  Er  wurde  geboren  in  Voorhut 
unweit  von  Leyden,  studierte  hier  Philosophie, 
Matliematik,  Theologie  und  Medizin.  Anfangs 
beabsichtigte  er,  sich  der  Theologie  zu  widmen, 
geriet  jedoch  wegen  einer  freisinnigen  Aeußerung 
über  Spinoza  in  den  Verdacht  des  Atheismus  und 
mußte  sich  so  notgedrungen  der  Medizin  aus- 
schließlich zuwenden.  Er  promovierte  1693  in 
Harderwyk  und  ließ  sich  in  Leiden  als  praktischer 
Arzt  nieder,  wo  er  in  seinen  Mußestunden  Unter- 
richtskurse an  Studenten  erteilte.  Infolgedessen 
wurde  er  1701  zum  Lektor  der  theoretischen 
Medizin  ernannt  und,  da  seine  Lehrtätigkeit  große 
Anerkennung  fand,  1709  zum  Ordinarius  der 
Medizin.  In  dieser  Stellung  wirkte  er  bis  zu 
seinem  Tod ,  nachdem  ihm  auch  noch  die 
Professuren  der  Botanik  und  Chemie  übertragen 
worden  waren.  B  o  e  r  h  a  v  e  war  ein  ausge- 
zeichneter Lehrer  und  verhalf  der  Universität 
Leyden  zu  großem  Glanz.  U.  a.  hat  er  den  ersten 
künischen  Unterricht  systematisch  durcligeführt. 
In  seinen  beiden  Hauptschriften,  den  Institutiones 
medicae  inusum  annuaeexercitationisdomesticae 
(Leyden  1708)  und  den  Aphorismi  de  cognoscendis 
et  curandis  morbis  in  usum  doctrinae  medicae 
(Ebd.  1709)  stellte  er  ein  abgeschlossenes  System 
der  Medizin  auf,  wobei  hauptsächlich  für  die 
Physiologie  die  exakte  physikalische  Richtung 
betont  wird.  B  o  e  r  h  a  v  e  ist  das  Haupt  einer 
großen  Schule  gewesen,  der  „communis  totius 
Europae  praeceptor",  wie  ihn  einer  seiner  Schüler, 
der  größere  A  1  b  r  e  c  h  t  von  H  a  1 1  e  r  ,  nemit. 
Literatur.     Biogr.  Lex  ed.  Hirsch. 

J.  Fagel. 


in  den  beiden,  1839  und  1845  erschienenen  Bän- 
den seiner  Voyage  en  Espagne  veröffentlicht, 
inzwischen  begann  er  sich  mit  der  Flora  der  öst- 
lichen Mittehneerländer  und  des  Orients  zu  be- 
schäftigen, eines  Gebietes,  das  er  in  mehreren 
größeren  Reisen  (1842  Griechenland  und  Klein- 
asien, 1846  Aegypten,  Sinai-Halbinsel,  Palästina 
und  Syiien)  selbst  besuchte  oder  bereisen  ließ. 
Als  Ergebnis  dieser  Studien  gab  er,  unterstützt 
von  seinem  Freund  G.  Reuter  auf  Grund  umfang- 
reicher Sammlungen  in  mehreren  Bänden  1867 
bis_  1883  seine  großartig  angelegte  Flora  orien- 
talis  heraus,  welche  das  Lebenswerk  Boissiers 
darstellt.  Als  eine  Vorarbeit  hierzu  können  die 
1842  bis  1859  eischienenen  19  Faszikel  der 
Diagnoses  plantarum  orientalium  gelten.  Zu 
erwähnen  sind  noch  seine  monographischen  Bear- 
beitungen der  Plumbaginaceen  und  der  Euphor- 
biaceen  für  de  C  and  olles  Prodromus,  sowie  der 
von  ihm  angelegte  berühmte  Botanische  Garten 
zu  Valleyi-es  bei  Genf  mit  Kulturen  alpiner  Pflan- 
zen. Er  starb  zu  Valleyres  am  25.  September  1885. 

W.  Rnhland, 


Boissier 

Edmond. 
Botaniker.  Geboren  am  25.  Mai  1810  in 
Genf,  studierte  Naturwissenschaften,  besonders 
Botanik  unter  Alphonse  de  Candolle,  der 
ihn  zu  einer  im  Jahre  1837  ausgefülirten  Reise 
in  das  Hochgebirge  des  südlichen  Spaniens 
anregte.   Die  reiche  Ausbeute  dieser  Reise  wurde 


Bojanus 

Ludwig  Heinrich. 
Geboren  am  16.  Juli  1776  zu  Buchsweiler  im  Elsaß; 
gestorben  am  2.  April  1827  in  Darmstadt.  Er 
studierte  in  Jena  Medizin  und  promovierte  auch 
daselbst  1797.  Darauf  ließ  er  sich  nach  einer 
einjährigen  wissenschaftlichen  Reise  in  Darmstadt 
nieder  und  mirde  1801  Mitglied  des  Collegium 
medicum  dortselbst.  1806  erhielt  er  einen  Ruf 
als  Professor  der  Tierarzneischule  nach  Wilna, 
woselbst  er  von  1816  an  auch  die  vergleichende 
Anatomie  vertrat.  Er  war  entsprechend  seiner 
beruflichen  Tätigkeit  zimächst  veterinär-medi- 
zinisch  tätig,  wovon  seine  1803  und  1810  er- 
schienenen Schriften  Ueber  Zweck  und  Organisa- 
tion der  Tierarzneischulen  und  Ueber  die  Seuchen 
der  Haustiere  Zeugnis  ablegen.  Sein  bekanntestes 
Werk  ist  wohl  seine  meisterhafte  Anatomie  der 
Schüdki-öte,  die  lange  Zeit  ein  Muster  zoologischer 
Monographien  blieb  .  Eine  Reihe  von  sehr  scharf- 
sinnigen Artikeln  sind  in  der  Isis  erschienen,  die 
teils  die  Wirbeltheorie  des  Schädels,  teils  die  Ent- 
wickelung  und  die  BUdung  der  Eihüllen  zum 
Gegenstand  haben.  Auch  das  Gebiet  der  Zootomie 
und  vergleichenden  Anatomie  suchte  er  mit  Tat- 
sachen und  gesunder  Kritik  zu  bereichern.  Für 
immer  ist  sein  Name  wphl  an  die  Entdeckung  des 
Bojanusschen  Organs  der  Niere  der  Lamelli- 
branchiaten  geknüpft. 

Literatur.      Allgem.   Deutsche   Biographie   —   J. 
V.    Carus,    Geschichte    der   Zoologie,   Ilünchen 


1873. 


W.  Harms. 


Boltzmann 

Ludwig. 
Geboren  am  20.  Februar  1844  in  Wien;^storben: 
am    16.    September   1906   in   Duino   bei    Görz.' 
Er  studierte   in   Wien,   Heidelberg  und   Berlin, 


^ 


4 


104 


Boltzmann  —  Borelli 


habilitierte  sich  1867  in  Wien,  ging  1869  als 
R-ofessor  der  theoretischen  Physik  nach^  Graz, 
1873  als  Professor  der  Mathematik  nach  Wien, 
1876  als  Ordinarius  für  Physik  wiederum  nach 
Graz,  1889  als  Professor  der  theoretischen  Physik 
nach  München,  1894  nach  Wien,  1900  nach 
Leipzig,  1902  nach  Wien  zurück.  Boltzmanns 
Arbeitsgebiete  sind  in  der  Hauptsache  die  kine- 
tische Gastheorie  und  die  Maxwellsche  Theorie 
der  elektrischen  Erscheinungen.  Er  hat  Unter- 
suchungen über  die  Bestimmung  der  Dielektrizi- 
tätskonstanten, die  Elektronentlieorie,  den  HaU- 
effekt,  über  Thermoelektrizität  und  Hertzsche 
Schwingungen  unternommen.  In  einem  großen 
Werke  hat  er  seine  Untersuchungen  auf  dem 
Gebiete  der  kinetischen  Gastheorie  zusammen- 
gefaßt. In  seinen  Prinzipien  der  Mechanik 
wie  auch  in  seinen  populären  Schriften  bekennt 
er  sich  lebhaft  als  Anhänger  der  Atomistik.  Da 
sein  Interesse  sich  späterhin  mehr  und  mehr 
philosophischen  Fragen  zuwandte,  folgte  er  gern 
dem  Antrag  nach  E.  Machs  Abgang  über  Natur- 

EhUosophie  zu  lesen.  Boltzmanns  ursprüng- 
che  Persönhchkeit  in  Verbindung  mit  einer 
anschaulichen  und  begeisterten  Ai-t  der  Dar- 
stellung hat  ihm  auch  als  Lehrer  eine  besondere 
Wirksamkeit  gesichert. 

Literatur.  rz>es  Voudres,  'Leipziger  Berichte 
5S,  IS.  615  hü  629,  1906.  —  H.  A.  Lorentz, 
Berichte  der  detitschen  2)hysikalischen  Gesell- 
schaft 5,  S.  S06  bis  288,  1907.  —  Voigt, 
Göttinger  Nachrichten  1907,  8.  69  bis  82. 

E,  Drude. 


Boniiet 

Charles. 
Geborenaml3.Märzl720zuGenf  ;gestorbenam20. 
Juni  1793  auf  seinem  Gute  Genthod  am  Genfersee, 
Er  studierte  zuerst  Jura  und  promovierte  1743 
zum  Doctor  juris,  wandte  sich  dann  aber  angeregt 
dm-ch  die  „Bibel  der  Natur"  von  Swammerdam 
imd  den  Schriften  Reaumurs  den  Naturwissen- 
schaften zu.  Schon  seine  erste  Arbeit,  die  beweist, 
daß  die  Blattläuse  sich  auf  parthenogenetischem 
Wege  vermehren  köimen,  erregte  die  Aufmerk- 
samkeit Reaumurs,  der  ihn  zum  korrespon- 
dierenden Mitglied  der  Akademie  in  Paris  vor- 
schlug. Bonnet  wandte  sich  dann  den  Tremb- 
leyschen  Versuchen  über  die  Regenerations- 
fähigkeit der  Polypen  zu  und  bestätigte  nicht 
nur  dessen  Resultate,  sondern  fand  dieselben  Er- 
scheinimgen  auch  noch  •  bei  einer  Reihe  von 
Würmern  und  Insekten.  Auch  über  die  Atmung 
der  Insekten  vermittels  der  Stigmen  und  über  den 
Bandwurm  stellte  er  Untersuchungen  an.  Im 
Alter  von  erst  30  Jahren,  in  dem  er  sich  schon 
einen  berühmten  Namen  errungen  hatte,  ereUte 
ihn  das  Geschick,  sein  Augenlicht  teilweise  ein- 
zubüßen, so  daß  ihm  mikroskopische  Studien 
fortan  versagt  blieben. 

Seine  Hauptwerke  sind:  Traited'insectologie, 
Paris  1745,  2  Bde.  Deutsch  von  Götze  1773. 
Recherches  sur  l'usage  des  feuüles  dans  les  plantes, 
Leiden  1754.  Deutsch  von  Böckh  und  v.  Gatte- 
rer, Ulm  1803.  Considerations  sur  les  corps  orga- 
nis^s,  Genf  1762.  Deutsch  v.  Götze,  Lemgo 
1773.   Contemplation  de  la  nature,   Amsterdam 


1764  bis  1765,  2  Bde.  Deutsch  v.  Titus,  Leip- 
zig 1766.  Idees  sur  l'etat  futur  des  etres  vivants, 
ou  palingenesie  philosophique.  Oeuvres  d'his- 
toire  naturelle  et  de  phüosophie,  Neuchätel  1779 
bis  1783,  9  Bde.  und  1779  bis  1788,  18  Bde. 

Literatur.  Trembley,  Memoire  pour  servir  ä 
l'histoire  de  la  vie  et  des  ouvrages  de  Bonnet, 
Bern  1794,  Deutsch,  Halle  1795.  —  Letnoine, 
Charles  Bonnet  philosophe  et  naturaliste, 
Paris  1850.  —  Herzog  V.  Caraman,  Charles 
Bonnet  sa  vie  et  ses  oeuvres.  Ebenda  1859. 
—  Hnnibert,  Charles  Bonnet  disdple  de 
Jlontesguieu.  In  der  BihUothl'que  uni- 
verselle 1858. 

W.  Harms. 


Borden 


Theophile. 
1722  bis  1776,  Begründer  des  VitaMsmus.  Er 
wui-de  geboren  und  ausgebildet  in  MontpeUier, 
üeß  sich  in  Paris  nieder  und  erhielt  hier  eine 
Stellung  als  Ai'zt  in  der  Charit^,  mußte  diese  je- 
doch aufgeben,  da  er  sich  durch  eine  heftige  Pole- 
mik gegen  die  älteren  Lehrer,  die  besonders  gegen 
B  0  e  r  h  a  V  e  gerichtet  war,  mißhebig  gemacht 
hatte.  Da  Borde  u  die  Lücken  der  Jatro- 
physik  und  Jatrochemie  und  des  Stahlseilen 
Animismus  gut  erkannt  hatte,  so  entschied  er 
sich  für  den  Hippolaatismus  und  suchte  diesen 
zu  modernisieren.  Nach  ihm  fühlt  und  bewegt 
sich  jeder  Teil  des  Körpers  auf  eine  seiner  Organi- 
sation eigentüniMchen  Weise.  Aus  der  Haimonie 
in  der  Tätigkeit  aller  dieser  Teüe  resultiert  das 
Leben.  Er  führte  den  Begriff  „La  nature"  hier- 
für ein.  Diese  hat  ihren  Sitz  in  jedem  Teil  oder 
Organ  und  gibt  ihnen  die  Fähigkeit  mit,  nach  der 
ihnen  eigenen  Organisation  zu  existieren.  Damit 
war  schon  durch  Borden  gleichzeitig  auf  die 
Notwendigkeit  hingewiesen,  die  einzelnen  Teüe 
zu  untersuchen,  sowie  ihre  Funktionen  und  deren 
Abhängigkeit  von  der  Organisation  eines  Kemies 
festzustehen.  Borden  war  damit  der  Vorläufer 
der  später  weiter  ausgebauten  Anschauung,  wo- 
nach eine  Harmonie  und  Sympathie  der  einzelnen 
Teile  mittels  gewisser  Zentren  erweisHch  ist, 
wodurch  die  Wichtigkeit  der  anatomischen 
Forschung  und  die  Notwendigkeit,  den  Zusam- 
meiiliang  der  einzelnen  Teile  keimen  zu  lernen, 
bereits  deutlich  hervortrat. 
Literatur.     Biogr.  Lex  ed.  Hirsch. 

J.  Paget. 


Borelli 


Alfonso. 
1608  bis  1679,  einer  der  Hauptvertreter  und 
Begründer  der  Jatromechanik  im  Zeitalter 
Harveys.  Er  wurde  in  Neapel  geboren, 
studierte  daselbst  und  in  Rom,  war  folgeweise 
Professor  in  Messina  und  Pisa,  seit  1667  wieder 
in  Messina,  von  wo  er  jedoch  pohtisch  geniaß- 
regelt  nach  Rom  flüchten  mußte,  um  dort  im 
Patristenkloster  sein  Leben  zu  beenden.  Hier 
verfaßte  er  sein  berülimtes  Werk  De  motu  ani- 
mahum,  dessen  2.   Teil  erst  posthum  erschien. 


Borelli  —  Borgruppe  (Bor) 


105 


Es  behandelt  die  Gesetze  der  lebendigen  Bewegung 
der  Tiere,  ihre  Beeinflussung  diuxh  Nerven 
und  Muskelkontraktion,  die  Hebehvirknng  bei 
Beugung  und  Streckung  der  Extremitäten,  Ana- 
tomie und  Mechanik  der  willkürlichen  und  ge- 
mischten Bewegungen,  Kreislauf,  Atmung,  Er- 
nährung, Fortpflanzung  usw.  Der  Versuch 
Borellis,  die  Erscheinungen  des  gesunden  und 
ki-anken  Lebens  auf  die  Gesetze  des  Physik  zurück- 
zuführen, verdient  volle  Anerkennung,  trotzdem 
er  mißlang  und  wegen  der  damaligen  Lücken  in 
der  physikalischen  Erkeimtnis  mißlingen  mußte. 
Literatur.     Biogr.  Lex.  ed.  Hirsch. 

J.  Pagel. 


Borgruppe. 

a)  Bor.  b)  Aluminium,  c)  Gallium,  d)  In- 
dium, e)  Thallium,  f)  Seltene  Erdmetalle, 
g)  Aktinium. 

a)  Bor. 

B.  Atomgewicht  ii,o. 
1.  Atomgewicht.  2.  Vorkommen.  3.  Histo- 
risches. 4.  Darstellung  des  Elementes.  5.  Ver- 
wendung. 6.  Charakteristik.  7.  Eigenschaften 
des  Elementes.  8.  Kolloidales  Bor.  9.  Bor- 
wasserstoff und  Boralkyle.  10.  Borhalogenver- 
bindungen. 11.  Borsauerstoffverbindungen  und 
Borsäuren.  12.  Borsulfid  und  Borselenid.  13. 
Borstickstoff.  14.  Borcarbide  und  Borsilicide. 
15.  Boride. 

1.  Atomgewicht.  Die  internationale 
Atomgewichtskommission  für  1912  gibt  für 
Bor  das  Atomgewicht  11,0  an.  Die  Genauig- 
keit dieser  Zahl  ist  nicht  sehr  groß,  da  die 
Unsicherheit  bereits  in  der  ersten  Dezimalen 
auftritt,  was  einem  Fehler  von  etwa  1  % 
des  ganzen  Wertes  entspricht.  Das  Atom- 
gewicht steht  im  Einklang  mit  der  Stellung 
des  Bors  im  periodischen  System  und  der 
Avogadro  sehen  Hypothese,  stimmt  aber 
nicht  mit  dem  Gesetz  von  D  u  1  o  n  g  und 
P  e  t  i  I ,  da  die  Atomwärme  weit  unter  dem 
normalen  Werte  von  ca.  6,4  liegt. 

2.  Vorkommen.  Bor  kommt  nicht  im 
freien  Zustande,  sondern  nur  in  Form  von 
Sauerstoffverbindungen  in  der  Natur  vor. 
Borsäure  findet  sich  in  vulkanischen  Gegen- 
den, wo  sie  mit  Wasserdämpfen  aus  dem  Erd- 
innern  entweicht  und  dann  auskristallisiert, 
so  hauptsächlich  in  den  Lagunen  der  Ma- 
remmen  von  Toscana.  Von  wichtigen  natür- 
lichen Boraten  seien  besonders  der  B  o  r  a  c  i  t 
und  der  Borax  genannt.  Spurenweise 
kommt  Bor  in  verschiedenen  Früchten,  im 
Meerwasser  und  in  Mineralwässern  vor. 

3.  Historisches.  Als  erste  Borverbindung 
wurde  bereits  von  Geber  der  Borax  an- 
geführt. Die  Darstellung  der  Borsäure  ge- 
lang 1702  H  0  m  b  e  r  g.  Das  Bor  wurde  1808 
von  Gay-Lussac  und  T  h  e  n  a  r  d  dar- 
gestellt; wenige  Jahre  später  gewannen  es 
auch  H.  D  a  V  y  und  Berzelius.  Rein 
erhielt  es  wohl  erst  M  0  i  s  s  a  n  1895. 


4.  Darstellung  des  Elementes.  Die 
Darstellung  des  Bors  beruht  auf  der  Reduk- 
tion der  Borsänre,  des  Borax  oder  anderer 
Borverbindungen.  Als  Reduktionsmittel 
ist  früher  Natrium,  in  letzter  Zeit  besonders 
Magnesium  empfohlen  worden.  Durch 
Wiederholung  des  Reduktionsprozesses  mit 
Magnesium  und  Arbeiten  in  einer  Wasser- 
stoffatmosphäre gehngt  es,  Bor  von  99,6  % 
zu  gewinnen.  Auch  nach  dem  G  0  1  d  - 
Schmidt  sehen  Thermitverfahren  unter 
Zusatz  von  Chloraten  und  Perchloraten  ent- 
steht Bor. 

Die  verschiedenen  Formen  des  sogenann- 
ten „kristallisierten  Bors", 
die  Wühler  und  St.  Ciaire  De- 
V  i  1 1  e  1856  zuerst  durch  Reduktion  von 
Borsäure  mit  Aluminium  darstellten,  sind 
nach  älteren  Angaben  von  H  a  m  p  e  und 
neueren  von  H.  B  i  1 1  z  Aluminiumboride, 
von  denen  die  Verbindung  AlB^g  besonders 
sichergestellt  ist;  teilweise  enthalten  diese 
kristallisierten  Verbindungen  auch  noch 
Kohlenstoff. 

5.  Verwendung.  Borsäure  und  Borax 
I  wirken  desinfizierend,  ohne  merkliche  ätzende 
i  Eigenschaften  zu  äußern  und  finden  daher 

medizinische  Anwendung.  Borsäure  ist  auch 
als  Konservierungsmittel  für  Lebensmittel 
empfohlen  worden,  da  sie  ohne  schädhche 
Wirkungen  auf  den  Menschen  sein  sollte, 
was  aber  nicht  unwidersprochen  blieb,  so 
daß  sie  heute  in  Deutschland  zu  diesem 
Zwecke  verboten  ist.  Borsäure  hat  als  Kon- 
densationsmittel bei  organischen  Synthesen, 
Borax  in  der  analytischen  Chemie,  beim 
Löten  von  Metallen,  zur  Darstellung  gewisser 
Glassorten,  Glasuren,  Emaillen  und  zum 
Steifen  von  Wäsche  Verwendung  gefunden. 
Perborate  dienen  als  Bleichmittel. 

6.  Charakteristik.  Das  Bor  ist  rein  nur 
im  amorphen  Zustande  bekannt  und  fungiert 
fast  ausschließlich  als  dreiwertiges  Element; 
nur  einige  ^  hauptsäclüich  organische  — 
Verbindungen  sind  beschrieben  worden,  in 
denen  das  Bor  fünfwertig  ist.  Das  Bor  selbst 
ist  zur  lonenbildung  kaum  befähigt,  doch 
liefert  es  zahlreiche  komplexe  Anionen  durch 
Anlagerung  an  andere  Ionen  oder  Molekeln. 
Im  periodischen  System  steht  es  in  der  ersten 
Horizontalreihe  der  dritten  Gruppe  zwischen 
Beryllium  und  Kohlenstoff  und  zeigt  Aehn- 
lichkeiten  sowohl  mit  dem  Aluminium  als 
auch  mit  dem  Silicium  in  der  nächsten  Gruppe. 
Es  hat  eine  große  Verwandtschaft  zum 
Sauerstoff  und  bildet  das  beständige  Oxyd 
B2O3.  In  jüngster  Zeit  hat  man  Andeutungen 
für  die  Existenz  eines  Suboxydes  BgO 
gefunden.  In  seinen  Halogenverbindungen 
steht  es  zwischen  den  typisch  salzartigen 
Berylhumhaloiden  und  den  indifferenten 
Halogenkohlenstoffverbindungen.  Seine 
Stickstoffverbindung  ähnelt  dem  Cyan. 


106 


Borgruppe  (Bor) 


7.  Eigenschaften  des  Elementes.     7  a) 

Physikalische  Eigenschaften. 
Amorphes  Bor  ist  ein  braunschwarzes,  ge- 
riich-  und  geschmackloses  Pulver.  Es  ist 
hart  und  bei  gewöhnlicher  Temperatur  ein 
sehr  schlechter  Leiter  der  Elektrizität; 
die  Leitfähigkeit  steigt  aber  rasch  mit  der 
Erwärmung.  Der  Siedepunkt  liegt  nicht  viel 
unter  25000;  schon  bei  1200"  ist  seine  Dampf- 
tension merklich.  Das  Bor  scheint  zwei 
Banden-  und  ein  Linienspektrum  zu  be- 
sitzen. Die  spezifische  Wärme  bei  100°  ist 
0,3066,  woraus  die  Atomwärme  3,4  folgt, 
d.  h.  nach  dem  Gesetz  von  D  u  1  0  n  g  und 
Petit  zu  niedrig  ist.  Dagegen  steigt  die 
spezifische  Wärme  mit  der  Temperatur,  so 
daß  bei  400"  die  Atomwärme  6,4  sein  würde, 
also  dem  Gesetze  von  D  u  1  0  n  g  und  Petit 
entsprechend. 

7  b)  Chemische  Eigenschaften. 
Keines  Bor  entzündet  sich  erst  bei  700"  an 
der  Luft,  während  unreines  schon  bei  ge- 
ringer Temperaturerhöhung  verbrennt.  Beim 
Erhitzen  im  Wasserstoff  scheint  sich  ein 
Borwasserstoff  zu  bilden,  was  man  daran 
erkennt,  daß  das  erkaltete  Produkt  selbst- 
entzündlich ist  und  Wasser  und  Borsäure 
liefert.  Auch  mit  Stickstoff  verbindet  sich 
das  Bor,  und  zwar  bei  900"  langsam,  bei 
1200"  recht  schnell.  Mit  Chlor,  Brom,  Schwe- 
fel und  Selen  kann  das  Bor  sich  direkt  ver- 
einigen; Wasserdampf  wird  durch  Bor  bei 
Kotglühhitze  zerlegt. 

8.  Kolloidales  Bor.  Bor  bildet  kolloidale 
Lösungen.  Erhitzt  man  Boroxyd  mit  Mag- 
nesium auf  Rotglut  und  kocht  die  erkaltete, 
gepulverte  Masse  mit  konzentrierter  Salz- 
säure, so  geht  beim  Dekantieren  des  Rück- 
standes mit  Wasser  das  Bor  in  kolloidale 
Lösung.  Diese  ist  monatelang  haltbar  und 
sieht  rötlichbraun  aus.  Der  T  y  n  d  a  1 1  - 
effekt  ist  vorhanden.  Das  gelöste  Bor  ist 
negativ  elektrisch  und  fällt  durch  geringe 
Elektrolytzusätze  aus. 

9.  Borwasserstoff  und  Boralkyle.  B  0  r  - 
Wasserstoff.  Er  entsteht  durch  Ver- 
mittelung  von  Bormagnesium,  das  durch 
Zusammenschmelzen  von  Borsäure  oder  Bor 
mit  Magnesium  darstellbar  ist.  Durch  Zer- 
setzen von  MggBg  mit  Wasser  entstellt  ein 
Gemenge  verschiedener  Gase,  aus  dem  durch 
Abkühlung  mit  flüssiger  Luft  weiße  Kristalle 
entstehen,  die  beim  Erwärmen  flüssig  und 
schließlich  gasförmig  werden  und  der  Zu- 
sammensetzung B3H3  entsprechen;  der  nicht 
durch  flüssige  Luft  kondensierte  Anteil  ent- 
hält BH3  neben  Wasserstoffgas.  Außerdem 
sind  noch  verschiedene  andere  Borwasser- 
stoffverbindungen beschrieben  worden,  so 
daß  man  die  folgende  Keihe  annehmen  kann: 
BH3;  HgB  —  BH2;  HB  =  BH;  HgB  —  HB 
—  BH2;  HgB  —  B  =  BH;  B3H3.  —  Ferro- 
und  Manganbor  liefern  durch  Schwefelsäure 


gasförmigen  Borwasserstoff,  während  der 
Zersetzungsrückstand  festen  enthält.  Auch 
bei  der  Reduktion  von  Bornitrid  durch  Alkali- 
formiat  oder  durch  Einwirkung  des  elektri- 
schen Lichtbogens  auf  ein  Gemisch  von  Bor 
und  Natriumformiat  entsteht  Borwasserstoff. 
Boralkyle  sind  je  nach  dem  Molekular- 
gewicht des  Alkyls  Gase  oder  flüchtige 
Flüssigkeiten,  die  selbstentzündhch  sind  und 
zu  Borsäure  verbrennen.  Sie  sind  nach  dem 
Typus  BR3  (R  =  CH3,  C2H5  usw)  gebaut. 

IG.  Borhalogenverbindungen.  B  0  r  - 
f  1  u  0  r  i  d  wird  erhalten  durch  Zusammen- 
schmelzen von  wasserfreier  Borsäure  mit  der 
doppelten  Menge  kieselsäurefreien  Flußspats 
oder  durch  Erhitzen  von  Borfluorkalium 
mit  Borsäure  und  konzentrierter  Schwefel- 
säure. Es  ist  ein  farbloses  Gas  von  stechen- 
dem, erstickendem  Geruch,  das  bei  —  110" 
unter  starkem  Druck  verflüssigt  werden  kann. 
Spez.  Gew.  2,37.  Von  Wasser  wird  es  stark 
absorbiert;  es  bildet  mit  NH3,  PH3  und  zahl- 
reichen organischen  Stoffen  komplexe  Ver- 
bindungen. Borfluorwasserstoff 
entsteht  beim  Einleiten  von  Borfluorid  in 
Wasser  oder  beim  Auflösen  von  Borsäure  in 
Flußsäure  (hierbei  entstehen  wahrscheinlich 
auch  Fluorborsäuren).  Der  Borfluorwasser- 
stoff oder  die  Borfluorwasserstoffsäure  ist 
vor  allem  in  wässeriger  Lösung  bekannt, 
worin  die  Ionen  H*  und  BF4'  vorhanden 
sind.  Die  Säure  bildet  zahlreiche  — 
meist  kristallisierfällige  —  Salze,  die  mit 
Ausnahme  des  Kaliumsalzes  leicht  in 
Wasser  löslich  sind  und  hydrolytisch  ge- 
spalten werden ;  beim  Glühen  entweicht  BF3, 
während  Metallfluoride  zurückbleiben. 
Fluorborsäuren.  Säuren,  welche 
im  Anion  Bor,  Sauerstoff  und  Fluor  ent- 
halten, sind  verschiedentlich  beschrieben 
worden.  In  den  Lösungen  dieser  Verbin- 
dungen liegen  komplizierte  Gleichgewichte 
vor.  Die  Fluorborsäuren  entstehen  beim 
Auflösen  von  Borsäure  in  konzentrierter 
Flußsäure,  beim  Einleiten  von  Borfluorid  in 
Wasser,  beim  Zusammenschmelzen  von  Fluor- 
kalium mit  Borsäureanhydrid.  Die  Säuren 
bilden  Salze,  aus  denen  mit  Wasserstoff- 
superoxyd fluorüberborsaure  Salze 
entstehen.  Es  erscheint  fraglich,  ob  die  be- 
schriebenen Säuren  und  Salze  wirklich 
chemische  Individuen  sind.  Borchlorid 
wird  aus  Bor  durch  Erhitzen  im  Chlorstrome 
oder  durch  Ueberleiten  von  Chlor  über  ein 
Gemenge  von  Borsäure  mit  Kohle  erhalten. 
Farblose  leicht  bewegliche,  stark  licht- 
brechende Flüssigkeit,  die  an  der  Luft 
raucht  (Entwickelung  von  Salzsäure).  Bei 
Gegenwart  von  Kohle  wird  das  Chlorid 
durch  Wasserstoff  bei  1500"  oder  durch  den 
elektrischen  Funken  zu  Bor  reduziert.  Es 
bildet  viele  Additionsprodukte,  z.  B.  mit 
NH3,  PH3  usw.     Auch    Oxychloride 


Borgruppe  (Bor) 


107 


siud  beschrieben  worden.  Borbromid. 
Darstellung  analog  wie  beim  Chlorid.  Farb- 
lose, dicke,  stark  rauchende  Flüssigkeit,  die 
bei  höherer  Temperatur  als  das  Chlorid  siedet 
und  ähnliche  Komplexverbindungen  liefert. 
B  0  r  j  0  d  i  d.  Darstellung  analog  wie  beim 
Chlorid.  Farblose,  sehr  hygroskopische 
ristalle.  Auch  B  o  r  b  r  o  m  j  o  d  i  d  e 
sind  bekannt. 

II.        Borsauerstoffverbindungen    und 
Borsäuren.     Mit  Sauerstoff  bildet  das  Bor 
die  Verbindung  BoOg,    die  als  B  o  r  o  x  y  d 
oder   Borsäureanhydrid   bezeichnet 
wird.     Es  entsteht  durch  Verbrennung  vor 
Bor,  durch  Behandlung  von  Bor  mit   Sal- 
petersäure   oder   durch   Erhitzen   von   Bor- 
säure.     Spröde,   glasartige   Masse,   die   bei 
dunkler  Rotglut  (577**)   schmilzt.      Borox}^! 
beeinflußt  den  Brechungsindex  von  Alkäli- 
silikatgläsern,  indem   mit  wachsendem   Ge- 
halt von  BgOg  das  Lichtbrechungsvermögen 
anfangs   zunimmt,   dann   ein   Maximum   er- 
reicht und  schließlich  bis   unter  den   AVert 
für  das  BgOg-freie  Glas  sinkt.     Boroxyd  ist 
sehr   feuerbeständig    und    ist    daher   neuer- 
dings zum  Aufschließen  von  Silikaten  emp- 
fohlen worden.    Beim  Lösen  in  Wasser  ent- 
steht eine  beträchtliche  Erwärmung.      Das 
Molekulargewicht   entspricht   der   doppelten 
Formel  B40e.  Mit  vielen  Metalloxyden  liefert 
es  charakteristisch  gefärbte  Gläser;  Kalium, 
Natrium,  Magnesium,  Aluminium  reduzieren 
es  in  der  Hitze,  Kohle  dagegen  nicht.    Bor- 
säuren.   Die  normale  Borsäure  (Ortho- 
b  0  r  s  ä  u  r  e)   H3BO3  ist  im  freien  Zustande 
bekannt.     Außerdem  existieren   noch  ,, kon- 
densierte   Säuren",   deren  Formeln   sich  aus 
H3BO3      durch     Wasserabgabe      herleiten; 
so     entsteht    bei     107    bis    108«     Meta-' 
borsäure  HBO2    und   bei    138    bis  140« 
Pyrol3orsäure  H2B4O7.    Bei  stärkstem 
Erhitzen  entsteht  schließlich  Boroxyd.     Die 
Orthoborsäure  wird  dargestellt,   indem  man 
eine    Boraxlösung    in    heißem    Wasser    mit 
Salz-    oder    Schwefelsäure    bis    zur    stark 
sauren    Reaktion    versetzt;    beim    Erkalten 
kristallisiert  die  Borsäure  aus.    Die  in  Europa 
verwendete  Borsäure  stammt  aus   Toscana 
(vgl,unter2 ,, Vorkommen"),  oder  wirdausBor- 
aten,  z.B.  dem  Borocalcit  CaB407  gewonnen. 
Weiße    schuppige,    schwach    perlglänzende, 
durchscheinende,  fettig  anzufühlende  Blätt- 
chen. Spez.  Gew.  bei  O»  1,5463,  bei  80»  1,3828. 
Normalität  der  gesättigten  Lösung  bei  13" 
0,620,  bei  20"  0,7915,  bei  25»  0,8999.     Die 
Lösungswärme  der  Orthoborsäure  ist  negativ. 
Auch  in  organischen  Lösungsmitteln  ist  die 
Borsäure  etwas  löslich.   Die  Borsäure  ist  eine 
sehr  schwache  Säure:  Dissoziationskonstante 
bei  25"  6,5.10  ".  Bei  der  Dissoziation  handelt 
es  sich  so  gut  wie  aussclüießhch  um  Bildung 
der  Ionen  H'  und  H.^BOg'.  Trotz  ihrer  großen 
Schwäche    zerlet    die    Borsäure   Salze  stär- 


kerer Säuren,  die  flüchtiger  sind  (Sulfide,  Kar- 
bonate). Die  Salze  der  Borsäuren  (Borate) 
sind  hydrolytisch  gespalten.  Die  angegebenen 
Formeln  der  Borate  sind  z.  T.  sehr  kompli- 
ziert, und  es  ist  fraglich,  wie  weit  die  beschrie- 
benen Salze  wirkhch  chemische  Individuen 
sind.  Die  Borsäure  bildet  zahlreiche  kom- 
plexe Verbindungen.  Von  solchen  mit  anorga- 
nischen Stoffen  sind  besonders  die  Bor- 
wolframsäuren bekannt.  Von  organischen 
Komplexverbindungen  haben  hauptsächlich 

1  die  mit  Alkoholen  Bedeutung,  da  die  Glycerin- 
und  Mannitborsäuren  so  stark  sind,  daß  sie 
direkt    titriert    werden    können,    wozu    die 

■  reine  Borsäure  zu  schwach  ist.  Als  Reak- 
tion für  Borsäure  wichtig  ist  die 
grüngesäumte  Flamme,  mit  welcher  eine 
alkoholische  Borsäurelösung  verbrennt,  in- 
dem sich  Borsäureester  verflüchtigt.  Bekannt 
ist  weiterhin,  daß  Borsäure  und  ihre  Salze 
nach  dem  Befeuchten  mit  Salzsäure  Cur- 
cumapapier  rotbraun  färben.  P  e  r  b  0  r  - 
säure    und    Perborate    entstehen  bei 

I  der  Einwirkung  von  Wasserstoffsuperoxyd 
und  Alkaliperoxyden  auf  Borsäure  oder 
Borate  oder  bei  der  Elektrolyse  von  Bor- 
säure an  der  Anode.  Die  Brauchbarkeit  der 
zweiten  Methode  ist  zweifelhaft.  Die  Per- 
borate wirken  stark  oxydierend  und  finden 
daher  als  Zusätze  bei  Bleich-  und  Wasch- 
mitteln Verwendung.  Die  Molekularformel 
der  Perborsäure  ist  HBO3.  Bei  längerem 
Stehen  werden  die  Perborate  merklich  zer- 
setzt. Es  sind  auch  noch  die  Natriumsalze 
von  Ueberborsäuren  anderer  Zusammenset- 
zung beschrieben  worden. 

12.  Borsulfid  und  Borselenid.  Beim 
Glühen  von  Bor  in  Schwefeldampf  oder 
Schwefelwasserstoff,  beim  Erhitzen  von  Ferro- 
oder  Manganbor  mit  Schwefelwasserstoff 
oder  bei  der  Einwirkung  von  Borsäure  und 
Boraten  auf  Schwefelverbindungen  entsteht 
das  dem  Boroxyd  analoge  Sulfid  B2S3,  Es 
bildet  feine  weiße  Nadeln,  deren  spez.  Gew. 
nahe  bei  1,55  liegt  und  die  bei  310"  zu  schmel- 
zen beginnen.  Mit  Wasser  zerfällt  es  in 
Schwefelwasserstoff  und  Boroxyd.  Durch 
Auflösen  von  Borjodid  und  Schwefel  in 
Schwefelkohlenstoff  soll  sich  auch  ein  un- 
beständiges Pentasulfid  BgS^  bilden.  Beim 
Einleiten  von  Schwefelwasserstoff  in  Bor- 
bromid bildet  sich  die  Sulfometaborsäure, 
deren  Formel  nach  der  Molekulargewichts- 
bestimmung in  benzolischer  Lösung  H2B2S4 
ist.  Borselenid,  Be2Se3  entsteht  und 
verhält  sich  ähnlich  wie  das  Sulfid. 

13.  Borstickstoff.  Beim  Glühen  von 
Bor  in  Stickstoff,  Luft  oder  verschiedenen 
Stickstoffverbindungen  (NH3,  NO,  CN)  oder 
beim  Glühen  von  Borsäure  und  Boraten 
mit  Stickstoffverbindungen  entsteht  der  Bor- 
stickstoff NB  als  weißes,  talgartig  anzufüh- 
lendes, ziemlich  indifferentes  Pulver.     Hält 


108 


Borgruppe  (Bor  —  Aluminium) 


man  bei  der  Darstellung  die  Temperatur  \ 
mögliehst  niedrig,  so  bildet  der  Borstickstoff 
eine  farblose  Gallerte,  die  erheblich  reaktions- 
fähiger ist.  Aus  BortrisuKid  und  Ammoniak 
oder  Borchloridammoniak  resp.  aus  Bor- 
bromid  und  Ammoniak  entsteht  B  o  r  i  m  i  d 
B2(NH)3,  das  beim  Erhitzen  ebenfalls  Bor- 
stickstoff liefert.  Boramid  B(NH.J3 1 
bildet  sich  durch  Zusammenbringen  von 
Ammoniak  und  Borchlorid  resp.  -bromid. 
Durch  Erhitzen  der  komplexen  Verbin- 
dung BBrg.PHg  auf  300°  oder  aus  Borphos- 
phorjodid  und  Wasserstoff  entstellt  B  o  r  - 
p  h  0  s  p  h  0  r  als  selbstentzündlicher  gelber 
Körper.  Aus  Borsäure  und  Phosphorsäure 
entsteht  weißes  B  o  r  p  h  o  s  p  h  a  t  BPO4, 
das  zur  cjuantitativen  Borsäurebestimmung 
empfohlen  worden  ist. 

14.  Borcarbide  und  Borsilicide.  Durch 
Elektrolyse  von  schwach  geglühter  Borsäure 
mit  Kohlepulver  entsteht  B2C2  als  eine 
glänzende,  dem  Graphit  ähnliche  schwarze 
Substanz.  Im  elektrischen  Ofen  aus  den 
Elementen  oder  durch  Auflösen  von  Bor 
und  Kohlenstoff  in  Metallen  und  Erhitzen 
im  elektrischen  Ofen  bildet  sich  BgC  in  schwar- 
zen glänzenden  Kristallen,  die  so  hart  sind, 
daß  sie  Diamanten  poheren.  Borcarbid  ent- 
steht auch  aus  Borchlorid  durch  Wasserstoff 
bei  Gegenwart  von  Kohle  von  1450'^  an. 
Borcarbid  wird  als  Zusatz  zu  Metallfäden 
in  Glühlampen  oder  zu  Bogenlichtkohlen 
empfohlen. 

Borsilicide.  Aus  den  Elementen 
im  elektrischen  Ofen  wurden  die  beiden 
Verbindungen  SiBg  und  SiBg  erhalten.  Sie 
sind  sehr  hart  und  leiten  die  Elektrizität. 

15.  Boride.  Bei  hohen  Temperaturen  ver- 
einigt sich  Bor  mit  Metallen  zu  Boriden,  die 
z.  T.  sehr  hart,  und  z.  T.  im  Gegensatz  zu 
den  Carbiden  gegen  Wasser  widerstandsfähig 
sind. 

Literatur.     Abeggs  Handbuch  der  anorganischen 
C/ieviie,   Bd.  S  1906. 

TT.  Herz. 


b)  Aluminium. 
AI.  Atomgewicht  27,1. 
1.  Atomgewicht.  2.  Vorkommen.  3.  Histo- 
risches. 4.  Darstellung.  5.  Verwendung.  6. 
Charakteristik  des  Elementes.  7.  Eigenschaften 
des  Elementes.  8.  Analytisches  Verhalten.  9. 
Legienmgen.  10.  Aluminiumalkyle.  11.  AIu- 
miniumhaloide.  12.  Alumhiiumoxyd  und  Alu- 
miniumhydroxyd. 13.  Alumüiate.  14.  Alu- 
miniumschwefelverbindungen. 15.  Alumiaium- 
stickstoffverbindungen.  16.  Aluminiumphosphor- 
verbindungen.  17.  Aluminiumkohlenstoft'verbin- 
dungen.     18.  Aluminiumsilikate. 

I.  Atomgewicht.  Das  von  der  inter- 
nationalen Atomgewichtskommission  1912  an- 
gegebene Atomgewicht  27,1  steht  in  Ueberein- 


stimmung  mit  dem  Gesetz  von  D  u  1  o  n  g 
und  Petit,  der  Regel  von  Avogadro 
(Aluminiumchloriddampf),  der  Isomorphie 
der  Alaune  und  dem  periodischen  System. 
Trotz  zahlreicher  Versuche  zur  genauen  Be- 
stimmung des  Atomgewichtes  ist  bereits 
die  erste  Dezimale  unsicher. 

2.  Vorkommen.  Das  Aluminium  ist  in 
seinen  Verbindungen  das  verbreitetste  Metall. 
Ein  Zwölftel  der  Erdoberfläche  soll  daraus 
bestehen.  Sein  Oxyd  ist  der  Korund,  dessen 
Varietäten  der  Rubin,  Saphir  und  der 
Smirgel  sind.  Auch  kristallisierte  Hydroxyde 
kommen  vor,  von  denen  neben  dem  reinen 
Diaspor  und  Hydrargillit  der  stets  eisenhaltige 
Bauxit  das  technisch  wichtigste  ist.  Zu  den 
Aluminaten  gehören  die  verschiedenen  Spi- 
nelle. Erwähnenswert  ist  sodann  der  Kryolith 
ein  Natriumaluminiumfluorid,  und  der  Tür- 
kis, Aluminiumphosphat.  Außerordentlich 
häufig  ist  das  Vorkommen  der  Aluminium- 
silikate, wozu  die  Porzellanerde  und  die 
verschiedenen  Formen  des  Tons  gehören. 
Doppelsihkate  sind  unter  anderen  die  Feld- 
spate, Glimmer,  Granaten,  Chlorite  usw. 
Im  Gegensatz  zu  dieser  großen  Verbreitung 
in  der  anorganischen  Welt  ist  Aluminium 
in  der  organisierten  nur  wenig  und  nur  in 
vereinzelten  Fällen  nachgewiesen  worden. 

3.  Historisches.  Der  Alaun  ist  schon 
den  Alten  bekannt  gewesen,  die  unter  dem 
Namen  alumen  eine  ganze  Zahl  von  styptisch 
schmeckenden  Verbindungen  zusammen- 
faßten. Paracelsus  unterschied  den 
Alaun  von  den  Vitriolen  und  M  a  r  g  g  r  a  f 
die  Tonerde  vom  Kalk.  Die  ersten  —  wenn 
auch  erfolglosen  —  Versuche  zur  Darstellung 
des  in  der  Tonerde  vorhandenen  Metalles 
wurden  1808  von  D  a  v  y  und  dann  von 
B  e  r  z  e  1  i  u  s  gemacht.  Durch  Reduktion 
von  Aluminiumchlorid  mit  Natrium  resp. 
Kalium  erhielt  1828  W  ö  h  1  e  r  zum  ersten 
Male  das  Aluminium ;  nach  einer  entsprechen- 
den Methode  wurde  dann  durch  Saint 
Claire-Deville  das  Metall  fabrik- 
mäßig dargestellt.  1854  erhielt  es  B  u  n  s  e  n 
auf  elektrolytischem  Wege  aus  Natriumalu- 
miniumchlorid. 

4.  Darstellung.  Die  wichtigste  Methode 
zur  Darstellung  des  Aluminiums  (H  a  1 1  - 
H  e  r  0  u  1 1  -  Prozeß)  beruht  auf  der  Elektro- 
lyse von  Tonerde  in  einer  Lösung  von  Kryo- 
lith. An  der  Kathode  scheidet  sich  das  Metall 
ab,  während  die  aus  Kohle  bestehende 
Anode  zu  Kohlenoxyd  verbrennt.  Für  die 
Reindarstellung  des  Metalls  besonders  wichtig 
ist  die  Reinheit  der  Ausgangsmaterialien. 
Die  Gewinnung  der  reinen  (besonders  sehr 
kieselsäurearmen)  Tonerde  erfolgt  haupt- 
sächhch  aus  Bauxit,  der  durch  Glühen  mit 
Soda  oder  Aufschließen  mit  Natronlauge 
und  Zersetzung  des  so  gebildeten  Natrium- 
aluminats  verarbeitet  wird. 


Borgruppe  (Aluminium) 


109 


5.  Verwendung.  Der  größte  Teil  des  Alu- 
miniums wird  in  der  Eisen-  und  Stahlindu- 
strie verbraucht,  indem  ein  geringer  Zusatz 
das  Eisen  von  Oxydul  befreit,  es  dünnflüssiger 
macht  und  Blasenbildung  verhindert.  Weiter- 
hin wird  das  Aluminium  in  großen  Mengen 
bei  dem  G  0  1  d  s  c  h  m  i  d  t  sehen  Thermit- 
verfahren zur  Darstellung  von  Metallen  und 
Erzeugung  von  hohen  Temperaturen  ver- 
wendet. Die  Benutzung  von  Aluminiumge- 
fäßeu  zu  Kochgeschirr  usw.  ist  von  sanitärem 
Gesichtspunkte  aus  unbedenklich.  Auch 
zahlreiche  Legierungen  des  Aluminiums  sind 
im  Gebrauch.  Aluminiumsalze  finden  in 
der  Medizin,  in  der  Papierfabrikation  zum 
„Leimen"  (das  Papier  verliert  die  Eigenschaft 
des  Fließens),  als  Beizmittel  in  der  Färberei, 
beim  Gerben  und  in  der  Porzellan-  und 
Ultramarinfabrikation  Verwendung. 

6.  Charakteristik.  Das  Aluminium  bildet 
fast  ausschließlich  dreiwertige  Verbindungen. 
Andeutungen  der  Bildung  eines  Suboxyds 
sind  bei  der  Elektrolyse  an  Aluminiumanoden, 
beim  Erhitzen  des  Metalls  an  der  Luft  auf 
bestimmte  Temperaturen  oder  bei  der  Be- 
handlung des  geschmolzenen  Metalles  mit 
Sauerstoff  bei  6000  Atmosphären  gefunden 
worden;  auch  ein  Aluminiumsulfür  wurde 
beschrieben;  doch  stehen  genauere  Unter- 
suchungen über  zweiwertiges  Aluminium 
noch  aus.  Die  farblosen,  positiven  drei- 
wertigen Aluminium-Ionen  sind  schwach,  wes- 
halb die  Aluminiumsalze,  besonders  die  von 
schwachen  Säuren,  hydrolytisch  gespalten 
werden ;  ihre  Lösungen  reagieren  daher  sauer. 
Mit  organischen  Verbindungen,  die  Hydroxyl- 
gruppen enthalten,  bildet  Aluminium  kom- 
plexe Verbindungen,  weshalb  bei  Gegenwart 
von  Zucker,  Glyzerin  usw  die  üblichen 
Fällungen  als  Aluminiumhydroxyd  verhindert 
werden.  Im  periodischen  System  steht  es 
in  der  dritten  Gruppe  als  höheres  (metalli- 
scheres) Homologes  des  Bors. 

7.  Eigenschaften  des  Metalles.  a) 
Physikalische  Eigenschaften. 
Aluminium  ist  weiß,  mit  einem  Stich  ins 
bläuliche.  Spezifisches  Gewicht  bei  20*^ 
2,70.  Schmelzpunkt  658°.  Schmelzwärme 
pro  Grammatom  6,5  Cal.  Siedepunkt  1800"^; 
verflüchtigt  sich  im  Vakuum  bei  1100*'. 
Spezifische  Wärme  bei  0°  0,2079,  zwischen 
15  und  4350  0,2356.  Brechungskoeffizient 
für  Rot  1,48,  für  Blau  1,01.  Guter  Leiter 
von  Wärme  und  Elektrizität.  Das  elektro- 
lytische Potential  ist  noch  nicht  mit  Sicher- 
heit bestimmt.;  in  der  Spannuugsreihe  steht 
es  wahrscheinlich  zwischen  Magnesium  und 
Mangan. 

b)  Chemische  Eigenschaften. 
Das  Aluminium  reagiert  mit  Sauerstoff  nur 
wenig,  da  sich  eine  schützende  Oxydhaut 
bildet.  Hierauf  und  auf  seiner  Widerstands- 
fähigkeit gegen  Wasser  beruht  seine  technische 


Verwendbarkeit.  Von  verdünnter  Schwefel- 
säure wird  es  nur  langsam  angegriffen;  kon- 
zentrierte löst  es  schneller  unter  Entwicke- 
lung  von  Schwefeldioxyd.  Salpetersäure 
greift  Aluminium  in  der  Kälte  nur  langsam 
an  (passives  Aluminium),  während  Salzsäure 
normal  lösend  wirkt.  Kali-  und  Natronlauge 
lösen  das  Metall  unter  Aluminatbildung  und 
Wasserstoffentwickelung;  Ammoniak  greift 
es  nur  in  konzentrierter  Form  an.  Salz- 
lösungen, Chloride,  Karbonate,  Phosphate, 
Borate  greifen  das  Metall  an  und  rufen  eine 
stärkere  Einwirkung  von  Säuren  hervor, 
was  vielleicht  auf  elektrochemischen  Vor- 
gängen beruht.  Kolloidales  Alu- 
m  i  n  i  u  m  ist  als  Produkt  elektrischer 
Zerstäubung  erhalten  worden. 

8.  Analytisches  Verhalten.  Die  wich- 
tigste Reaktion  zum  Nachweis  und  zur 
quantitativen  Bestimmung  des  Aluminiums 
beruht  auf  der  Bildung  des  Hydroxyds,  das 
ein  sehr  kleines  Löslichkeitsprodukt  besitzt. 
Lim  die  Bildung  einer  kolloidalen  Aluminium- 
hydroxydlösung zu  verhindern,  setzt  man 
Ammoniumsalze  hinzu.  Die  starken  Basen 
Kali-  und  Natronlauge  lösen  das  zuerst  ge- 
fällte Hydroxyd  als  Alkalialumiuat  wieder 
auf.  Dagegen  ist  die  Fällung  durch  Ammoniak 
quantitativ.  Das  Hydroxyd  wird  als  AI2O3 
zur  Wägung  gebracht.  Infolge  Hydrolyse 
fällen  auch  Alkalikarbonate  und  -sulfide  das 
Aluminium  als  Hydroxyd. 

9.  Legierungen.  Einige  Legierungen  des 
Aluminiums  haben  eine  praktische  Be- 
deutung, so  die  Aluminiumbronze,  welche 
5  bis  12  %  Aluminium  enthält  und  gold- 
ähnlich aussieht.  Wegen  ihrer  großen 
Festigkeit  und  Elastizität  wird  diese  Legie- 
rung für  physikalische  Apparate  verwendet. 
Eine  Legierung  mit  Magnesium  ist  unter 
dem  Namen  Magnalium  bekannt.  Bei  der 
Einwirkung  von  Aluminiumfeilspänen  auf 
verdünnte  Sublimatlösung  entsteht  ein  Amal- 
gam, das  schon  bei  gewöhnlicher  Temperatur 
das  Wasser  zersetzt  und  an  feuchter  Luft 
weiße,  watteartige  Tonerde  liefert.  Legie- 
rungen von  Mangan  mit  Aluminium  sind 
stark  magnetisch.  Die  Verbindungsfähigkeit 
und  Mischbarkeit  des  Aluminiums  mit  an- 
deren Metallen  ist  nach  den  Methoden  der 
thermischen  Analyse  bereits  in  vielen  Fällen 
genau  studiert  worden.  So  hat  man  u.  a. 
die  Verbindungen  AlSb,  FeAlg,  CogAljg, 
CoAl,  C0.3AI3,  NiAlg,  NiAU,  NiAl,  CuAlg, 
AlAga,  AlAgg,  AU4AI,  AU5AI2,  AugAl,  CaAlg, 
Mg4Al3  feststellen  können.  Wie  sonst  zeigt 
sich  auch  hier,  daß  bei  den  gegenseitigen 
Metallverbindungen  die  übliche  Wertigkeit 
nicht  zum  Ausdruck  kommt.  Aluminium 
bildet  mit  Thallium,  Blei,  Wismut,  Cad- 
mium,  Calcium,  Kalium  und  Natrium  zwei 
flüssige  Schichten.  Aluminium  und  Zinn 
zeigen  ein  einfaches  Eutektikum,  ohne  Misch- 


110 


Borgruppe  (Aliiininium) 


kristalle  oder  Verbindungen  zu  liefern.  Mit 
Eisen,  Cobalt,  Nickel,  Silber  und  Kupfer 
bildet  das  Akuninium  unter  Umständen 
außer  den  erwähnten  Verbindungen  noch 
Mischkristalle;  mit  Zink  entstehen  nur 
Mischkristalle.  Wie  kompliziert  die  Ver- 
hältnisse sein  können,  zeigt  die  Untersuchung 
der  Aluminiumbronzen, ;  die  Schmelzkurve 
Aluminium-Kupfer  zeigt  7  Teile,  denen  6 
Reihen  fester  Lösungen  und  eine  Verbindung 
(CuAla)  entsprechen. 

10.  Aluminiumalkyle.  Ein  Aluminium- 
wasserstoff  ist  nicht  bekannt;  dagegen  sind 
Aluminiumalkyle  durch  Einwirkung  von 
Aluminium  auf  Quecksilberalkyle  bei  100" 
hergestellt  worden.  Sie  entzünden  sich  an 
der  Luft  und  werden  von  Wasser  zersetzt. 
Ihre  Zusammensetzung  ist  AIR3  (R  =  Orga- 
nisches Radikal);  ihre  Molekeln  sind  vielfach 
assoziiert. 

11.  Aluminiumhaloide.  A  1  u  m  i  n  i  u  m  - 
f  1  u  0  r  i  d.  AlFg  wird  durch  Einwirkung 
von  Flußsäure  auf  Aluminium  oder  Alu- 
miniumoxyd bei  Rotglut  oder  aus  Kryolith 
durch  Zusammenschmelzen  mit  Aluminium- 
sulfat gewonnen.  Das  wasserfreie  Salz  ist 
so  gut  wie  unlöslich  in  Wasser,  Säuren  und 
Basen.  Von  Hydraten  ist  das  beständigste 
AIF3.3H2O.  Aluminiumfluorid  kann  wie  das 
Borfluorid  komplexe  Säuren  bilden,  denen 
Salze  entsprechen;  am  bekanntesten  davon 
ist  der  Kryolith  NagAlFg,  doch  ist  die  ihm 
zugehörige  Säure  nicht  bekannt.  A 1  u  - 
m  i  n  i  u  m  c  h  1  0  r  i  d.  Das  wasserfreie  Salz 
wird  aus  dem  Oxyd  durch  Glühen  mit  Kohle 
und  Chlor  oder  durch  Erwärmen  von  Alu- 
minium im  Chlor-  oder  Chlorwasserstoff- 
strome dargestellt.  Das  wasserhaltige  Salz 
entsteht  durch  Auflösen  des  Metalles  oder 
Oxydes  in  Salzsäure,  Eindampfen  und  Aus- 
kristalhsation.  Das  wasserfreie  Salz  ist  eine 
farblose,  kristaUinische  Masse,  die  bereits 
bei  gewöhnlicher  Temperatur  einen  meßbaren 
Dampfdruck  besitzt  und  bei  183"  unter  Atnio- 
sphärendruck  sublimiert.  Der  Schmelzpunkt 
liegt  bei  193"  und  ist  nur  unter  erhöhtem 
Druck  zu  beobachten.  Es  ist  stark  hygro- 
skopisch und  bildet  an  feuchter  Luft  Nebel. 
Seine  Lösung  ist  hydrolytisch  gespalten: 
Hydrolysenkonstante  K.IO^  =  0,51.  Das 
Salz  ist  in  fast  allen  organischen  Solventien 
löslich.  Seine  Dampfdichte  zeigt,  daß  bei 
niederer  Temperatur  Doppelmolekeln 
AlgClfi  bestehen,  die  beim  Steigen  der  Tem- 
peratur in  einfache  AICI3  dissoziieren.  Auch 
in  wässeriger  Lösung  ist  das  Salz  polymeri- 
siert.  Die  Lösungswärme  von  1  Grammatom 
AI  in  der  gerade  nötigen  Menge  Salzsäure 
beträgt  127  Cal.  Das  Alumuiiumchlorid 
wirkt  bei  zahlreichen  Reaktionen  (z.  B.  den 
Friedel-Crafts  sehen  Synthesen)  als 
Katalysator,  was  vielleicht  durch  Zwischen- 
reaktionen bedingt  ist.     Demnach  hat  man 


zahlreiche  Doppelverbindungen  des  Chlorids 
mit  organischen  Verbindungen  isolieren  kön 
nen.  Auch  mit  anorganischen  Verbindungen, 
besonders  Chloriden,  sind  Komplexverbin- 
dungen bekannt.  A 1  u  m  i  n  i  u  m  b  r  0  m  i  d. 
Entstehung  und  Verhalten  sind  dem  Chlorid 
analog.  Schmelzpunkt  93".  Siedepunkt  260". 
Das  wasserfreie  Salz  liefert  mit  wenig  Wasser 
explosionsartige  Zersetzung.  A  1  u  m  i  - 
n  i  u  m  j  0  d  i  d  ist  dem  Bromid  sehr  ähn- 
lich. Schmelzpunkt  125".  Siedepunkt  350". 
12.  Aluminiumoxyd  und  Aluminium- 
hydroxyd. A  1  u  m  i  n  i  u  m  0  X  y  d ,  Ton- 
erde AI2O3.  Das  Aluminiumoxyd  kommt 
in  der  Natur  in  verschiedenen  Varietäten  vor, 
die  je  nach  ihren  Verunreinigungen  ein  ver- 
schiedenes Aussehen  haben  und  in  kristalli- 
sierter Form  hauptsächlich  als  Korund 
(farblos),  Rubin  (rot)  und  Saphir 
(grün)  und  in  kristallinischer  als  S  m  i  r  g  e  1 
unterschieden  werden.  Synthetisch  entsteht 
das  Aluminiumoxyd  auf  pyrochemischem 
Wege  aus  den  Elementen  beim  Erhitzen,  durch 
Glühen  der  Hydrate  und  mancher  Salze 
(mit  flüchtigen  Säuren)  an  feuchter  Luft. 
Der  Rubin  ist  synthetisch  durch  Zusammen- 
schmelzen von  Chromoxyd  mit  Ammoniak- 
alaun  bei  2700"  und  nach  dem  G  0  1  d  - 
seh  m  i  d  t  sehen  Verfahren  gewonnen  wor- 
den. Letzteres  benutzt  die  sehr  große  Affinität 
des  Aluminiums  zum  Sauerstoff,  die  sich  schon 
aus  der  sehr  beträchtlichen  Bildungswärme 
des  Oxyds  (V3  AI  +  Vs  0  =  66  Cal)  erkennen 
läßt.  Beim  G  0  1  d  s  c  h  m  i  d  t  sehen  (T  h  e  r  - 
mit-)  Verfahren  werden  Schwermetalloxyde 
mit  Aluminium  gemischt,  worauf  die  Reaktion 
Schwermetalloxyd  +  2A1  =  Schwermetall  + 
AI2O3  dadurch  eingeleitet  wird,  daß  man  an 
einer  Stelle  des  Gemisches  durch  Abbrennen 
des  Magnesiumdrahtes  einer  Zündkirsche  (fein- 
gepulvertes Aluminium  mit  einem  Oxy- 
dationsmittel) die  Temperatur  erhöht.  An 
dieser  Stelle  beginnt  die  erwähnte  Reaktion, 
die  sich  dann  infolge  der  Reaktionswärme 
durch  die  ganze  Masse  fortsetzt.  In  dieser 
Art  lassen  sich  zahlreiche  Metalle,  z.  B. 
Chrom  und  Mangan,  rein  darstellen  und  Tem- 
peratirren  bis  3000"  erzielen.  —  Spezifisches 
Gewicht  der  Tonerde  3,725  bis  4,11.  Die 
Dichte  ist  von  der  Modifikation  abhäirgig  in 
dem  Sirme,  daß  die  bei  höherer  Temperatur 
gebildete  schwerer  ist.  Aluminiumoxyd  ver- 
dampft bei  5  mm  Druck  über  1900"  sehr  leb- 
haft; unter  Stickstoff  war  es  bei  2065"  zu 
einer  dünnen  Flüssigkeit  geschmolzen.  Die 
Härte  ist  sehr  bedeutend,  worauf  die  Ver- 
wendung des  Oxyds  als  Schleif-  und  Polier- 
mittel berirht.  In  Wasser  ist  das  Oxyd  un- 
löslich. In  amorphem  Zustande  löst  es  sich 
leicht  in  Säuren;  durch  Glühen  oder  beim 
Altern  wird  die  Löslichkeit  vermindert. 
Die  kristalhsierten  Modifikationen  lösen  sich 
kaum.    In  Laugen  löst  sich  das  Oxyd  unter 


Borgruppe  (Aluminium) 


111 


Aluminatbildung.  Durch  Kohle  wird  das 
Oxyd  bei  hoher  Temperatur  in  Metall  und 
Carbi  d  verwandelt.    A 1  u  m  i  n  i  u  m  h  y  d  r  - 

0  X  y  d  e.  In  der  Natur  kommen  drei  kristalli- 
sierte Hydroxyde  vor:  der  D  i  a  s  p  o  r  AlOOH 
der  Hydrargillit  A1(0H)3  und  der 
Bauxit  AL,0(0H)4.  Aus  Aluminium- 
salzen fällt  durch  hydroxylhaltige  Fällungs- 
mittel das  Hydroxyd  als  gallertiger  Nieder- 
schlag aus;  beim  Trocknen  wird  dasselbe 
allmählich  ein  weißes  Pulver.  In  AVasser  ist 
das  Hydroxyd  kaum  löslich,  dagegen  leicht 
in  Säuren.  Das  frisch  gefällte  Hydroxyd 
ist  leicht  in  Alkalilaugen  löslich,  und  zwar 
braucht  dazu  1A1(0H)3  gerade  INaOH;  das 
trockene  „gealterte"  Hydroxyd  beansprucht 
größere  Natronmengen.  Die  Löslichkeit 
beruht  auf  der  Bildung  eines  Alkali- 
aluminates.  Seinem  chemischen  Verhalten 
nach  ist  also  das  Aluminiumhydroxyd  ein 
amphoteier  Stoff,  indem  es  sowohl  als  Säure 
wie  als  Base  fungieren  kann.  Durch  anhalten- 
des Kochen  geht  das  Aluminiumhydroxyd 
schließlich  in  eine  alkali-  und  säureunlösliche 
Modifikation  über.  Wichtig  ist  die  Eigenschaft 
des  Aluminiumhydroxyds  mit  Farbstoffen, 
unlösliche  gefärbte  Verbindungen  (Farb- 
lacke) zu  geben,  so  daß  es  die  Farbe  auf  der 
Gewebefaser  fixiert.  Aluminiumhydroxyd 
hat  auch  noch  für  andere  Stoffe  ein  starkes 
Adsorptionsvermögen.  Bei  der  Hydrolyse 
der  Aluminiumsalze  entsteht  kolloidales 
A 1  u  m  i  n  i  u  m  h  y  d  r  0  x  y  d  ,  das  sehr 
unbeständig  ist  und  leicht  koaguliert.  Die 
kolloidale  Form  ist  auch  durch  vorsichtigen 
Zusatz  von  verdünnter  Ammoniaklösung  zu 
Aluminiumsalzlösungen  oder  durch  Auf- 
lösung von  reinem  Aluminiumhydroxyd  in 
Aluminiumchloridlösung  und  darauf  folgende 
Dialyse  zu  gewinnen.  Das  Aluminium- 
hydroxydhydrosol  ist  positiv  elektrisch  ge- 
laden. 

13.  Aluminate.  Vom  Diaspor  HAlOg 
leiten  sich  verschiedene  unlösliche  Salze 
ab,  wie  Mg(A102)2,  Fe(A102)2,  Zn(A102)2. 
Sie  kommen  in  der  Natur  regulär  kristalli- 
sierend (Oktaeder)  vor  und  werden  Spinelle 
genannt.  Sie  sind  synthetisch  nach  dem 
G  0  1  d  s  c  h  m  i  d  t  sehen  Verfahren  herstell- 
bar. Aluminate  entstehen  auch  durch  Auf- 
lösen von  Aluminium  oder  frisch  gefälltem 
Aluminiumhydroxyd  in  Kali-  und  Natron- 
lauge, wobei  das   Verhältnis  stets  1  AI  auf 

1  Alkali  ist.  Auch  elektrische  Leitfähigkeit 
und  Gefrierpunktserniedrigung  zeigen,  daß 
die  Lösungen  Aluminate  von  der  Formel 
NaAlOg  enthalten,  die  allmählich  zerfallen. 
Gealtertes  A1(0H)3  braucht  zur  Auflösung 
unter  Umständen  3NaOH,  woraus  man 
vielleicht  schließen  kann,  daß  sich  hier  ein 
Aluminat  Al(0Na)3  bildet,  das  dann  aller- 
dings sehr  bald  der  Hydrolyse  unterliegen 
wird.    Durch  Zusammenschmelzen  von  Ton- 


erde mit  den  Hydroxyden  von  Kalium, 
Natrium,  Baryum  und  Calcium  entstehen 
ebenfalls  Aluminate,  deren  Formeln  z.  T. 
aber  als  noch  nicht  sicher  festgestellt  gelten 
müssen.  Das  Calciumaluminat  spielt  vielleicht 
bei  dem  Hydratations-  und  Erhärtungsvor- 
gang der  hydraulischen  Mörtel  eine  Rolle. 
14.  Aluminiumschwefelverbindungen. 
A 1  u  m  i  n  i  u  m  s  u  1  f  i  d  entsteht  beim  Zu- 
sammenschmelzen der  beiden  Elemente  und 
hat  die  Zusammensetzung  AI2S3.  Es  wird 
durch  Wasser  zersetzt.  Bei  der  Darstellung 
in  sehr  hoher  Temperatur  oder  bei  Gegen- 
wart von  reduzierenden  Mitteln  bildet  sich 
auch  ein  Sulf  ür  AIS.  A 1  u  m  i  n  i  u  m  s  u  1  - 
f  a  t.  Zur  Darstellung  wird  entweder  Ton- 
erde in  Schwefelsäure  gelöst  und  die  Lösung 
durch  Eindampfen  zur  Kristallisation  ge- 
bracht, oder  man  wandelt  bei  höherer 
Temperatur  das  Silikat  in  Sulfat  um.  Es 
sind  eine  ganze  Zahl  von  Hydraten  beschrie- 
ben worden.  Bei  tiefen  Temperaturen  bildet 
sich  Al2(S04)3.27H20;  aus  verdünnten  Lö- 
sungen fällt  durch  Alkohol  Al2(SO4)3.10H2O, 
das  an  feuchter  Luft  in  Al2(S04)3.18H20 
übergeht.  Die  genaueren  Existenzgrenzen 
dieser  und  anderer  Hydrate  sind  noch  nicht 
untersucht.  Das  Sulfat  mit  ISHgO  findet 
sich  bei  Vulkanen  als  Federalaun  vor.  Auch 
verschiedene  basische  Sulfate  sind  beschrie- 
ben; am  besten  bekannt  ist  der  Aluminian 
AI2O3.2SO3.I2H2O  und  der  Aluminit 
AI2O3.SO3.9H2O.  Ein  saures  Salz  Al2(S04)3 
.H2SO4.3H2O  ist  durch  Behandeln  des 
Sulfates  mit  Schwefelsäure  hergestellt  worden. 
Die  Lösung  des  Aluminiumsulfats  in  Wasser 
ist  hydrolysiert  und  reagiert  sauer;  die 
Hydrolyse  beträgt  bei  100°  in  0,08  normaler 
Lösung  ca.  11  %.  In  100  Teilen  Wasser  sind 
bei  0°  31,3,  bei  20"  30,1  und  bei  50"  52,1  g 
wasserfreies  Sulfat  gelöst.  Die  Hydrate 
verwittern  bei  gewöhnlicher  Temperatur 
nicht,  halten  also  das  Kristallwasser  sehr 
fest;  diesem  Verhalten  entspricht  ihre  hohe 
Hydratations-  und  Lösungswärrae.  Bei  770° 
geht  das  Sulfat  in  Oxyd  über.  Alaune. 
Unter  Alaunen  versteht  mau  in  Oktaedern 
kristallisierende  Doppelsulfate,  welche  ein 
einwertiges  und  ein  dreiwertiges  Metall  und 
24  Molekeln  Kristallwasser  enthalten,  also 
z.  B.  K,S04.Al2(S04)3.24H20.  An  Stelle 
des  Kaliums  können  die  anderen  Alkali- 
metalle, Silber  und  Thallium  eintreten,  an 
Stelle  des  Aluminiums  hauptsäclilich  drei- 
wertiges Eisen,  Mangan  und  Chrom.  Die 
Formel  der  Alaune  kann  in  halbierter  Ge- 
stalt KAl(S04)2l2H20  geschrieben  werden. 
Der  wichtigste  Vertreter  ist  der  Kali- 
alaun oder  kurzweg  Alaun  genannt. 
Dieser  Alaun  kann  durch  Rösten  des 
natürhchen  Alaunsteins  (Alunit)  K2SO4 
.3(A10)2S04.6HoO  und  Lösen  des  Röst- 
produktes   in    Wasser    hergestellt    werden. 


112 


BorgTuppe  (Aluminium) 


Weiterhin  kann  man  pyrithaltigen  Alaun- 
schiefer (Gemenge  von  Aluminiumsilikaten) 
zur  Gewinnung  benutzen,  der  langsam  ver- 
wittert, wobei  Schwefelsäure  entsteht,  die 
das  Silikat  zersetzt.  Nach  dem  Auslaugen 
des  so  gebildeten  Aluminiumsulfats  und  Zu- 
satz von  Kaliumsulfat  zur  Lösung  kristalli- 
siert der  Alaun  aus.  Natürlich  kann  man 
nach  dieser  Methode  Alaun  auch  aus  anders 
gewonnenem  Aluminiumsulfat  bereiten.  Der 
Alaun  kristallisiert  normal  in  Oktaedern, 
doch  bilden  sich  unter  gewissen  Bedingungen 
auch  Würfel.  Der  Alaun  ist  in  Wasser 
schwerer  löslich  als  seine  Komponenten 
(100  Teile  Wasser  lösen  bei  0»  3,9,  bei  20" 
25,1  und  bei  40"  30,0  g  Alaun  auf);  in  Alkohol 
ist  er  unlöslich.  Der  Geschmack  seiner 
Lösung  ist  zusammenziehend.  Setzt  man 
zu  einer  Alaunlösung  Aluminiumhydroxyd, 
Natriumkarbonat  oder  Natriumhydroxyd,  so 
scheidet  sich  ein  basisches  Salz  K2SO4 
.Al2(S04)3.2Al(OH)3  ab,  das  sich  bald  wieder 
auflöst  und  eine  neutral  reagierende  Lösung 
gibt  (neutraler  Alaun).  Diese  findet  wegen 
ihres  holten  A1(0H)3-Gehaltes  in  der  Färberei 
Verwendung.  Beim  Erhitzen  gibt  der  Alaun 
sein  Kristallwasser  ab  und  geht  schließlich 
in  die  wasserfreie  Verbindung,  den  ,. gebrann- 
ten Alaun",  über.  Der  Umwandlungspunkt 
in  das  wasserfreie  Salz  hegt  etwas  über 
seinem  Schmelzpunkt  92,5".  Die  Lösung  des 
Alauns  enthält  die  Ionen  K",  AI"",  SO4";  nur 
in  konzentrierten  Lösungen  läßt  sich  durch 
Leitfähigkeitsbestimmungen  und  Gefrier- 
punktsmessungen nachweisen,  daß  etwas 
von  dem  Doppelsalz  in  komplexer  Form  ge- 
löst ist.  Die  elektrische  Leitfähigkeit  nimmt 
allmählich  zu,  was  auf  eine  langsam  fortschrei- 
tende Hydrolyse  hinweist.  Die  Löslichkeit 
der  anderen  AJkalialuminiumalaune  sinkt  mit 
steigendem  Atomgewicht   des  Alkali metalls. 

15.  Aluminiumstickstoffverbindungen. 
A  1  u  m  i  n  i  u  m  n  i  t  r  i  d  entsteht  aus  den 
Elementen  bei  hoher  Temperatur,  aus  Alu- 
minium und  Stickstoffwasserstoffverbindun- 
gen oder  Cyan  und  schließlich  durch  Ein- 
wirkung von  Stickstoff  auf  Aluminium- 
carbid  oder  -bronce.  Als  Verunreinigung 
findet  es  sich  in  fast  allen  Aluminium- 
sorten vor.  Beim  Verbrennen  liefert  es 
Aluminiumoxyd ;  durch  Wasser  wird 
es  unter  Ammoniakentwickelung  zersetzt. 
Mit  Säuren  entsteht  Tonerde  und  Ammonium- 
salz. A 1  u  m  i  n  i  u  m  n  i  t  r  a  t  wird  durch 
Einwirkung  von  Salpetersäure  auf  Tonerde 
oder  Aluminium  bei  100"  gewomien.  Farblose, 
hygroskopische  Kristalle  vom  Schmelzpunkt 
70",  die  bei  höherer  Temperatur  unter  Bildung 
basischer  Salze  und  zuletzt  von  Aluminium- 
hydroxyd zersetzt  werden.  Die  Lösung  ist 
hydrolytisch  gespalten  und  löst  Aluminium- 
hydroxyd auf. 

16.  Aluminiumphosphorverbindungen. 


Aluminiumphosphate  von  wechselnder  Zu- 
sammensetzung sind  durch  Fällung  oder 
Zusammenschmelzen  darstellbar.  Das  nor- 
male Salz  hat  die  Formel  AIPO4.  Der  T  ü  r  k  i  s 
besitzt  die  Zusammensetzung  2AI2O3.P2O5 
.5H2O  und  verdankt  seine  blaue  Farbe 
einem  geringen  Kupfergehalt. 

17.  Aluminiumkohlenstoffverbindun- 
gen. A  1  u  m  i  n  i  u  m  c  a  r  b  i  d  entsteht 
aus  den  Elementen  (bei  650"  langsam,  bei 
1400"  schnell)  oder  aus  Aluminiumoxyd  und 
Kohle  im  elektrischen  Ofen.  Das  Aluminium- 
carbid  AI4C3  zerfällt  durch  Wasser  in  Methan 
und  Aluminiumhydroxyd.  Aluminium- 
c  a  r  b  0  n  a  t  ist  in  reinem  Zustande  nicht 
beständig.  Dagegen  entstehen  bei  der  Ein- 
wirkung von  Kohlendioxyd  auf  Alkalialumi- 
nate  bei  niedriger  Temperatur  basische  Kar- 
bonate. Durch  Zusammenbringen  von  Alu- 
miniumsalzen mit  Alkalikarbonaten  fällt  wohl 
wesentlich  Aluminiumhydroxyd  aus ,  das 
Alkalikarbonat  oder  basische  Salze  mit- 
reißt. Aluminiumacetat  wird  durch 
Umsetzung  des   Sulfats  mit  Baryum-  oder 

i  Bleiacetat  oder  durch  Lösen  von  Aluminium- 
hydroxyd in  Essigsäure  dargestellt.  Das  Salz 
ist  stark  hydrolytisch  gespalten,  wobei  ba- 
sische Salze  entstehen. 

18.  Aluminiumsilikate.  Doppelsilikate, 
von  denen  einige  beim  Vorkommen  des 
Aluminiums  namentlich  aufgeführt  worden 
sind,  kommen  in  der  Natur  sehr  häufig  und 
in  großen  Mengen  vor.  Durch  die  Verwitte- 
rung der  Gneise  und  Porphyre,  vor  allem 
aber  der  Feldspate,  d.  h.  ihre  Zersetzung 
durch  Wasser  und  Kohlendioxyd  und  Aus- 
lösung der  gebildeten  Alkalihydroxyde  und 
-karbonate  entsteht  das  Aluminiumsilikat, 
dessen  reinstes  Vorkommen  Kaolin  odi  r 
Porzellanerde  heißt  und  die  Zu- 
sammensetzung Al2Si207.2H20  aufweist. 
Verunreinigte  Modifikationen  sind  der 
Mergel,  Lehm  und  Ton  (s.  den  Ar- 
tikel ,, Mi  ner  allen.  Gestein  bilden  de 
Mineralien").  Die  bedeutendsten  Eigen- 
schaften des  Tons  sindPlastizität  und  Biegsam- 
keit in  feuchtem  Zustande,  während  er  durch 
Glühen  (Brennen)  unter  regelmäßiger  Zu- 
sammenziehung (Schwindung)  fest  und  wider- 
standsfähig gegen  Wasser  und  Feuer  wird. 
Das  reine  Aluminiumsilikat  ist  sehr  schwer 

[schmelzbar;  Verunreinigungen  an  Kalk  und 
j  Eisen  setzen  den  Schmelzpunkt  herab.    Die 
unreinsten   Tone,   der  Lehm,  welcher  stark 
eisenhaltig  ist,  worauf  seine  rote  Farbe  be- 
ruht, werden  zur  Herstellung  von  Ziegeln 
:  oder  minderwertigen  Tonwaren  benutzt.  Sie 
werden  bei  gewöhnlicher  Temperatur  geformt, 
,  getrocknet    und    bei    geringer    (1000"   nicht 
i  übersteigender)  Hitze  gebrannt.    Dieser  Ton 
'  ist  porös,  was  für  die  Benutzung  der  Ziegeln 
von    Wichtigkdt   ist.       Um    die    Ton  waren 
wasserdicht  zu  machen,  überzieht  man  sie 


Borgruppe  (Alummiuni  —  Gallium) 


113 


mit  einer  Glasur,  indem  man  ein  Gemisch 
von  Bleiglanz  und  Lehm  auf  die  gebrannten 
Stücke  aufträgt  und  durch  nochmaliges  Er- 
hitzen dieses  zum  Schmelzen  bringt,  wobei 
ein  gleichmäßiger  glatter  Ueberzug  entsteht. 
Auch  Steingut  (feine  Fayence)  und 
Majolika  (gewöhnliche  Fayence),  deren 
Kohmaterialien  Ton  mit  fein  gemahlenem 
Quarz  sind,  gehören  zu  den  porösen  Ton- 
waren. Zur  Herstellung  des  Porzellans 
dient  ein  Gemenge  von  Kaolin  und  Feld- 
spat, der  als  Flußmittel  wirkt;  nach 
dem  ersten  Glühen  wird  die  aus  Quarz, 
Kaolin,  Gips  und  Kalk  bestehende  Glasur- 
masse aufgetragen  und  nochmals  auf  1400 
bis  1500*^  erhitzt.  Die  leichter  schmelzbaren 
Bestandteile  kommen  dabei  zum  Schmelzen 
und  geben  dem  Porzellan  seine  durchschei- 
nende Beschaffenheit.  Zum  Färben  dienen 
Metallfarben,  die  vor  der  Glasierung  auf  die 
Stücke  gebracht  oder  nachher  durch  noch- 
maliges Glühen  eingebrannt  werden.  Por- 
zellan besitzt  elektrolytisches  Leitvermögen, 
das  von  300*^  an  deutlich  merklich  ist;  von 
300  bis  900"  verhält  sich  das  die  Hauptmasse 
ausmachende  Aluminiumsilikat  wie  ein  nicht 
leitendes  Lösungsmittel,  in  dem  Alkalisili- 
kate als  leitende  Stoffe  in  fester  Lösung  vor- 
handen sind;  beim  Stromdurchgange  gilt 
das  F  a  r  a  d  a  y  sehe  Gesetz.  Das  Stein- 
z  e  u  g  wird  aus  einem  feldspatreicheren 
Rohmaterial  gewonnen,  so  daß  zum  Brennen 
niedrigere  Temperaturen  ausreichen.  Zur 
Glasierung  wird  Kochsalz  in  den  Brennraum 
gebracht,  das  zur  Bildung  von  Natriumsilikat 
Veranlassung  gibt,  das  stetig  in  die  Masse 
eindringt  und  sie  sehr  widerstandsfähig 
macht.  Für  die  Haltbarkeit  der  aufgetragenen 
Glasuren  ist  es  von  Wichtigkeit,  daß  ihre 
"Wärmeausdehnung  mit  der  der  Unterlage 
möglichst  übereinstimmt,  da  sonst  leicht 
Risse  und  Undichtigkeiten  auftreten.  Por- 
zellan und  Steingut  sind  nicht  poröse  Ton- 
waren. Aus  Kalk,  Tonerde  und  Kieselsäure 
entsteht  der  Zement  oder  hydraulische 
Mörtel,  der  gegen  Wasser  widerstands- 
fähig ist  und,  weil  er  unter  Wasser  erhärtet, 
zu  Wasserbauten  Verwendung  findet.  Durch 
Brennen  von  Calciumkarbonat  mit  Ton  er- 
hält man  den  P  o  r  1 1  a  n  d  z  e  m  e  n  t ,  der 
mit  Wasser  angerührt  unter  geringer  Er- 
wärmung sehr  schnell  erhärtet.  Der  Härtungs- 
prozeß beruht  wahrscheinlich  auf  der  Bildung 
von  Calcium-  und  Aluminiumhydrosilikaten 
und  Calciumaluminat.  Eine  Mischung  von 
Portlandzement  mit  Schotter  heißt  Beton. 
Von  praktischer  Bedeutung  ist  die  Tatsache, 
daß  Aluminiumdoppelsilikate,  besonders 
künstlich  hergestellte  (künstliche  Z  e  o- 
1  i  t  h  e ,  P  e  r  m  u  t  i  t),  die  Fähigkeit  haben, 
bei  Berührung  mit  Salzlösungen  deren  Kat- 
ionen gegen  die  in  ihnen  enthaltenen  Metalle 
auszutauschen  und  dadurch  Gebrauchs-  und 
Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


Abwässer  zu  reinigen.  Ultramarin  ist 
ein  blaues  schwefelhaltiges  Natriumalumi- 
niumsilikat von  unbekannter  Formel,  das 
auch  natürlich  vorkommt  und  Lasur- 
stein genannt  wird.  Ultramarin  ist  wegen 
seiner  Beständigkeit  gegen  Luft  und  Licht 
eine  geschätzte  Malerfarbe  und  findet  auch 
zum  Verdecken  der  gelben  Farbe  des  Zuckers 
und  als  Waschblau  Verwendung.  Durch 
verdünnte  Säuren  wird  es  unter  Entwickelung 
von  Schwefelwasserstoff  zersetzt.  Technisch 
wird  es  hergestellt,  indem  Kaolin  mit  Glauber- 
salz oder  Soda,  Kolile  und  Schwefel  zuerst 
unter  Luftabschluß  erhitzt  wird,  worauf  die 
mattgrüne  Reaktionsmasse  mit  Schwefel 
unter  Luftzutritt  geröstet  wird,  wobei  die 
blaue  Farbe  erscheint.  Indem  man  die  Ge- 
wichtsmengen der  AusgangsmateriaUen  und 
die  Behandlungsart  verändert,  gelangt  man 
zu  den  verschiedensten  Färbungen  von  rot- 
violett bis  blaugrün. 

Literatur.  Abeggs  Handbuch  der  anorganischen 
Chemie,    Bd.  S  1906. 

W.  Herz. 

Gallium. 

Ga.  Atomgewicht  69.9. 

1.  Atomgewicht.  2.  Historisches,  3.  Vor- 
kommen. 4.  Charakteristik  des  Elementes.  5. 
Eigenschaften  des  Elementes.  6,  Galloverbin- 
dungen.     7.  GalJiverbindungen. 

1.  Atomgewicht.  Das  von  der  inter- 
nationalen Atomgewichtskonimission  1912  an- 
gegebene Atomgewicht  69,9  ist  in  Ueberein- 
stimmung  mit  der  Avogadro  sehen  Regel 
(Dampfdichte  von  GaClg),  dem  Du  long - 
Petit  sehen  Gesetz,  dem  Isomorphismus 
des  Galliumalauns  mit  den  anderen  Alaunen, 
und  dem  periodischen  System. 

2.  Historisches.  Bei  der  Aufstellung  des 
periodischen  Systems  sagte  Mendeleieff 
u.  a.  die  Existenz  eines  höheren  Homologen 
des  Aluminiums  (Eka- Aluminium)  voraus, 
das  nur  wenige  Jahre  später  1875  von  L  e  c  0  q 
de  B  0  i  s  b  a  u  d  r  a  n  spektralanalytisch 
in  der  Zinkblende  von  Pierrefitte  aufgefunden 
wurde. 

3.  Vorkommen.  Das  GaUium  ist  haupt- 
sächlich in  geringer  Menge  in  vielen  Zink- 
blendenenthalten. Spurenweise  scheint  es  sich 
auch  in  vielen  anderen  Mineralien  zu  finden. 

4.  Charakteristik  des  Elementes.  Das 
Gallium  fungiert  hauptsächhch  als  drei- 
wertiges Metall,  doch  sind  auch  einige  zwei- 
wertige Verbindungen  bekannt.  Die  Gallo- 
ionen  scheinen  nur  in  konzentrierten  sauren 
Lösungen  existenzfähig  zu  sein.  Die  GalH- 
ionen  sind  noch  schwächer  als  die  Aluminium- 
ionen, so  daß  die  GalMsalzlösungen  stark 
sauer  reagieren  und  beim  Erhitzen  basische 
Salze  abscheiden.  Ob  das  Gallium  auch  ein- 
wertig auftreten  kann,  ist  noch  nicht  mit 
Sicherheit  erwiesen. 


114 


Borgruppe  (Gallium  —  Indiiun) 


5.  Eigenschaften  des  Elementes.  a)P  h  y- 
s  i  k  a  ]  i  s  c  h  e  Eigenschaften.  Glän- 
zend weißes,  in  Octaedern  oder  Tafeln  kristal- 
lisierendes Metall.  Es  ist  weich  und  dehnbar. 
Sein  Schmelzpunkt  hegt  bei  30,15";  doch  zeigt 
es  sehr  leicht  Unterkühlungserscheinungen 
und  bleibt  monatelang  bei  Zimmertemperatur 
flüssig.  Es  ist  also  neljen  Quecksilber  das  ein- 
zige Metall,  das  unter  gewöhnhchen  Um- 
ständen flüssig  sein  kann.  Spezifisches  Ge- 
wicht 5,95.  Das  geschmolzene  Metall  ist 
schwerer  als  das  feste,  so  daß  dieses  auf  der 
Schmelze  wie  Eis  auf  Wasser  schwimmt. 

b)  Chemische  Eigenschaften. 
An  trockener  Luft  ist  das  Gallium  beständig, 
an  feuchter  wird  es  matt.  Beim  Erhitzen  an 
der  Luft  wird  es  nur  oberflächhch  (haupt- 
sächMch  zu  Gallooxj^d)  oxydiert.  Von  Chlor 
wird  es  energiscli  unter  Feuererscheinung  an- 
gegriffen. Mit  Aluminium,  Lidium  und  Queck- 
silber legiert  es  sich  leicht.  Wasser  und  ver- 
dünnte kalte  Salpetersäure  greifen  es  nicht 
an,  während  konzentrierte  oder  heiße  ver- 
dünnte Säure  es  lösen.  Salzsäure  und  Kali- 
lauge lösen  es  leicht  unter  Wasserstoffent- 
wickelung. 

6.  Galloverbindungen.  Beim  Erhitzen 
von  Cxallium  in  einem  nicht  zu  starken  Chlor- 
strome entsteht  G  a  1 1  0  c  h  1  0  r  i  d  GaCl., 
in  weißen,  durchsichtigen  Kristallen,  die 
bei  164*'  schmelzen  und  bei  555**  sieden.  Die 
Kristalle  sind  hygroskopisch  und  werden 
durch  Wasser  oxydiert;  dabei  entweicht 
hauptsächlich  Wasserstoff,  daneben  vielleicht 
auch  Galliumwassorstoff.  Ein  Gallo- 
0  X  y  d  GaO  entsteht  durch  Erhitzen  von 
Gallioxyd  im  Wasserstoff  ström. 

7.  Galliverbindungen.  Gallichlo- 
r  i  d  GaCls  entsteht  durch  Erhitzen  von 
Gallium  in  einem  starken  Chlorstrome. 
Lange,  weiße  Kristalle,  die  bei  75,5"  schmel- 
zen und  bei  215—220"  sieden.  Schon  bei  60" 
reicht  der  Dampfdruck  des  Salzes  zu  seiner 
Verflüchtigung  aus.  Es  zerfließt  an  der  Luft 
und  bildet  basische  Salze.  Die  Lösung  rea- 
giert stark  sauer  und  scheidet  leicht  Hydr- 
oxyd ab.  Aus  den  Salzlösungen  erhält  man 
das  H  y  d  r  0  X  y  d  Ga(0H)3  oder  GaO(OH), 
das  infolge  seines  kleinen  LösMchkeitspro- 
duktes  nicht  nur  durch  starke  Basen,  sondern 
auch  durch  die  wenig  Hydroxylionen  enthal- 
tenden Lösungen  der Alkahkarbonate,  -borate, 
-suhide  usw.  gefällt  wird.  Das  Hydroxyd  löst 
sich  unter  Salzbildung  in  Kah-  und  Natron- 
lauge und  auch  in  Ammoniak  auf.  Bei 
Gegenwart  von  Weinsäure  bleibt  die  Hy- 
droxydfällung aus,  da  Komplexionen  ent- 
stehen. Mit  Säuren  bildet  das  Hydroxyd  die 
entsprechenden  Salze,  von  denen  das  Sulfat 
zur  A 1  a  u  n  b  i  1  d  u  n  g  (z.  B.  NHiGa 
(804)2. 12 HoO)  befähigt  ist.  Durch  Erhitzen 
des  Sulfats  oder  Nitrats  entsteht  das  weiße, 
nicht    schmelzbare    Gallioxyd    GagOg. 


Literatur.    Abeggs  Handbuch  der  anorganischen 
Chemie,  Bd.  3,  1906. 

W.  Herz. 

Indium. 
In.    Atomgewicht  114.8. 
1.   Atomgewicht.     2.    Historisches.     3.    Vor- 
kommen.   4.  Charakteristik  des   Elementes.    5. 
Darstellung,   ß.  Eigenschaften  des  Elementes,    7. 
Verbindungen. 

1.  Atomgewicht.  Das  von  der  Atom- 
gewichtskommission für  1912  angegebene 
Atomgewicht  des  Indiums  114,8  steht  in 
Uebereinstimmung  mit  der  Avogadr oschen 
Hypothese,  dem  Gesetz  von  D  u  1  0  n  g  und 
Petit,  dem  Isomorphismus  des  Indium- 
alauns mit  den  anderen  Alaunen  und  dem 
periodischen  System. 

2.  Historisches.  Das  Indium  wurde  1863 
von  R  e  i  c  h  und  Richter  bei  der  Unter- 
suchung Freiberger  Erze  durch  die  charak- 
teristische indigblaue  Linie  seines  Spektrums 
aufgefunden.  Die  von  M  e  n  d  e  1  e  j  e  f  f  bei 
Aufstellung  seines  Systems  behauptete  Ana- 
logie zum  Aluminium  hat  sich  vollauf  be- 
stätigt. 

3.  Vorkommen.  Das  Indium  kommt  wohl 
ausschheßlich  in  Begleitung  des  Zinks  als 
Sulfid  in  den  Blenden  vor. 

4.  Charakteristik  des  Elementes.  Das 
Indium  fungiert  in  seinen  Verbindungen  als 
ein-,  zwei-  oder  dreiwertiges  Metall.  Ein-  und 
zweiwertige  Ionen  scheinen  nicht  existenz- 
fähig zu  sein,  sondern  bilden  in  wäßriger 
Lösung  IndiummetaU  und  dreiwertige  Ionen. 
Letztere  sind  farblos  und  schwach,  anschei- 
nend aber  stärker  als  das  GaUiion,  da  die 
Indiumsalze  weniger  stark  hydrolysiert  sind. 
Die  Verbindungen  des  dreiwertigen  Indiums 
sind  stabiler  als  die  niedriger  wertigen. 

5.  Darstellung.      Die    Darstellung    des 
Metalles    erfolgt    durch     Reduktion     seines 
Oxydes  oder  Chlorides  oder  durch  Elektro 
lyse  seiner  Lösungen. 

6.  Eigenschaften  des  Elementes.  a) 
Physikalische  Eigenschaften. 
Weißes,  in  Octaedern  kristallisierendes,  dem 
Aluminium  und  Gallium  isomorphes  Metall 
von  starkem  Glänze  und  großer  Weichheit. 
Schmelzpunkt  155°.  Siedepunkt  über  1450". 
Spezifisches  Gewicht  7.28. 

b)  Chemische  Eigenschaften. 
Bei  gewöhnhcher  Temperatur  ist  das  Metall 
an  trockener  Luft  unveränderhch.  Bei  Tem- 
peraturen über  dem  Schmelzpunkt  bildet  sich 
eine  oxydische  Haut,  bei  hohen  Temperaturen 
gelbes  Oxyd.  Lidiuni  verbrennt  im  Chlor- 
strom und  liefert  beim  Erhitzen  mit  Schwefel 
rotes  Sulfid.  Mit  Blei  und  ThaUium  bildet 
es  Mischkristalle,  mit  Quecksilber  Amalgam. 
Beim  Stehen  unter  Wasser  scheidet  sich  all- 
mählich Hydroxyd  ab.  In  Mineralsäureu  ist 
das  Metall  löslich. 


Borgnippe  (Indium  —  Thallium 


115 


7.  Verbindungen,  a)  Verbindun- 
gen des  einwertigen  Indiums. 
Die  Verbindungen  des  einwertigen  Indiums 
entstehen  großenteils  durch  Reduktion  der 
höher  wertigen:  so  bildet  sich  InCl  beim 
Ueberleiten  des  Dichloriddampfes  über  Li- 
dium  als  blutrote  Flüssigkeit,  die  zu  einer 
rötlichen  Masse  erstarrt,  und  In  38  durch  Er- 
hitzen des  Trisulfids  im  "Wasserstoffstrome. 

b)  Verbin  düng  endeszweiwer- 
t  i  g  e  n  Indiums.  InCl^  wird  durch  Er- 
hitzen von  Indium  im  Chlorwasserstoff- 
strome erhalten.  InS  entsteht  beim  Erhitzen 
des  Metalles  im  Schwefelwasserstoffstrome. 
Die  Existenz  von  InO  ist  unsicher. 

c)  Verbindungen  des  dreiwer- 
tigen Indiums.  Durch  Behandehi  von 
Indium  mit  überschüssigem  Chlor  oder  durch 
Einwirkung  von  Chlor  auf  IiisOg  und  Kohle 
entsteht  I  n  d  i  u  m  t  r  i  c  h  1  0  r  i  d  InClg  als 
weiße  perlmutterglänzende  Kristalle,  die 
leicht  subhmieren  und  sich  unter  Zischen  in 
Wasser  lösen;  die  Lösung  schmeckt  widrig 
tinten artig.  Mit  Alkalichloriden  entstehen 
Komplexe.  Aus  den  Indiumsalzlösungen 
fällt  durch  Laugen  das  H  y  d  r  0  x  y  d 
In(0H)3, 'das  dem  Aluminiumliydroxyd  sehi 
ähnlich  ist,  sich  aber  erheblich  in  konzen- 
triertem Ammoniak  löst.  Es  bildet  leicht 
kolloidale  Lösungen.  Beim  Erhitzen  des 
Indiums  an  der  Luft  entsteht  das  Oxyd 
luoOg,  das  auch  durch  Erhitzen  des  Hydro- 
xyds, Karbonats  usw.  zu  gewinnen  ist.  Bei 
stärkstem  Glühen  verhert  es  an  Gewicht, 
wahrscheinlich  indem  unter  Sauerstoffabgabe 
ein  niedrigeres  Oxyd,  vielleicht  In304,  ent- 
steht. Das  Oxyd  ist  hellgelb  und  in  Säuren 
löslich.  Durch  Zusammenschmelzen  von 
Indium  oder  Indiumoxyd  mit  Schwefel  ent- 
steht das  Sulfid  IiuS-  mit  roter  Farbe ;  aus 
säurearmen  (essigsauren)  Indiumsalzlösun- 
gen fällt  durch  Schwefelwasserstoff  ein 
gelbes  Sulfid.  Das  I  n  d  i  n  m  s  u  1  f  a  t  ist 
zur  Alaunbildung  befähigt.  Das  Indium- 
Sulfit  ist  schwer  löslich  und  daher  zur 
Charakterisierung  des  Indiums  wichtig. 

Literatur.     Abeggs  Handbuch  der  anorganischen 
Chemie,  Bd.  3,   1906. 

W.   Herz. 


Thallium. 
Tl.     Atomgewicht  204.0. 

1.  Geschichte  und  Vorkommen.  2.  Darstellung 
und  Eigenschaften.  3.  Chemisches  Verhalten, 
Elektrochemie  und  Wertigkeit.  4.  Spezielle 
Chemie. 

I.  Geschichte  und  Vorkommen.  Das 
Thallium  wurde  von  Crookes  im  Jahre  1861 
spektralanalytisch  im  Bleikammerschlamm 
der  Schwefelsäurefabrik  Tilkerode  entdeckt, 
aber  nicht  in  reinem  Zustand  isoliert;  wenig 


später  (1862)  und  unabhängig  von  Crookes 
gelang  es  Lamy  das  Thalhummetall  und 
seine  wichtigsten  Verbindungen  gleichfalls 
aus  dem  Kammerschlamm  einer  Schwefel- 
säurefabrik (Loos)  herzustellen. 

In  der  Natur  findet  sich  das  ThaUium  als 
unbedeutende,  aber  regelmäßige  Beimischung 
der  Sulfide  des  Eisens,  Kupfers  und  Zinks 
und  ist  dementsprechend  weit  verbreitet. 
Als  integrierender  Mineralbestandteil  tritt 
es  auf  im  Crookesit  Cu2(Tl2)Se  (enthält 
17.25%  Tl)  und  im  Lorandit  Tl  As  S2  (ent- 
hält 59.5  %  Tl).  Markasit  soll  0,3  bis 
0,5%  Tl  enthalten. 

2.  Darstellung  und  Eigenschaften 
Werden  die  Kiese  oder  Blenden  dem  Röst- 
prozeß  unterworfen,  so  gelangt  das  Thal- 
lium vermöge  seiner  relativ  bedeutenden 
Flüchtigkeit  in  den  Flugstaub,  oder  es 
wird  bei  der  Schwefelsäurefabrikation  nach 
dem  Kammerprozeß  bis  in  die  Bleikammern 
fortgeführt  und  dort  als  Thallosulfat  im 
Kammerschlamm  abgesetzt.  Aus  dem  wässe- 
rigen Auszug  des  Flugstaubs  oder  des  Kam- 
merschlammes der  Schwefelsäurefabriken  läßt 
sich  das  Thallium  zienüich  leicht  mittels 
Salzsäure  als  schwerlösHches  Thallochlorid 
oder  auch  durch  das  viel  unedlere  Zink 
als  Metall  abscheiden.  Auch  aus  Cadmium- 
rohoxyd  läßt  sich  ThaUium  vorteilhaft  dar- 
stellen. Bei  der  Zinkverhüttung  geht  näm- 
lich das  Thallium  mit  Cadmium  in  den 
ersten  Anteilen  des  Destillates  über  und 
begleitet  das  Cadmium  durch  die  weiteren 
Stufen  seines  Fabrikationsganges. 

Zur  Reinigung  werden  rohe  ThalUumpräpa- 
rate  wiederholt  aus  der  Lösung  des  Sulfats 
als  Chlorid  ausgefällt.  Das  ThaUium  des 
Handels  enthält  fast  immer  Blei,  das  man 
entweder  durch  Eindampfen  mit  verdünnter 
Schwefelsäure  im  Ueberschuß  oder  durch 
AusfäUen  als  Sulfid  aus  der  schwach  salpe- 
tersauer gemachten  Lösung  entfernt. 

Das  ThaUiummetaU  wird  leicht  in  reinem 
Zustand  erhalten  durch  Elektrolyse  seiner 
Sulfatlösung  mit  Kupferkathode  und  Pla- 
tinanode. Es  scheidet  sich  an  der  Kathode 
in  Form  von  großen  glänzenden  Blättern 
und  Nadeln  ab.  Umgeschmolzen  bildet  das 
ThaUium  ein  sehr  weiches,  leicht  schmelzbares 
Metall.  Auf  frischer  Schnittfläche  ist  es 
glänzend,  läuft  aber  an  der  Luft  sofort 
[  grau  an.  Seine  Härte  ist  sehr  niedrig 
I  (=  1,2).  Auch  die  Festigkeit  und  Elastizi- 
tät des  ThaUiums  sind  noch  kleiner  als  die 
des  Bleies.  Das  spez.  Gew.  ist  11,81  bis  11,9, 
je  nach  der  Vorbehandlung.  Es  schmilzt 
bei  280"  und  beginnt  schon  wenig  über  dem 
Schmelzpunkt  sich  zu  verflüchtigen.  Der 
Siedepunkt  ist  nicht  genau  bekannt,  er  hegt 
bei  Weißglut.  Die  spez.  Wärme  ist  0,0325 
bis  0,0335,  die  Atomwärme  6,12  bei  —85» 
und  6,65  bei  60°.   Die  Schmelzwärme  beträgt 


11.6 


Borgruppe  ( Thallium ) 


5120  g-cal.  Die  Dampfdichte  oberhalb  1700« 
wurde  mit  14,77  beobachtet,  während  sie 
sich  für  TI2  mit  14,11  berechnen  würde. 
Das  ThalhummetaU  wäre  also  merkwürdiger- 
weise nicht  einatomig,  wie  die  meisten 
anderen  Metalldämpfe.  Das  ThaUium  ist  ein 
mäßiger  Wärme-  und  Elektrizitätsleiter. 
Sein  spez.  elektrisches  Leitvermögen  be- 
trägt (bezogen  auf  Silber  von  0"  gleich  100) 
9,163  —  0,036894  t  +  0,00008104  t^.  Die 
spez.  Kefraktion  (D)  ist  0,106  (Atomrefrak- 
tion =  21,6).  Der  hneare  Ausdehnungs- 
koeffizient beträgt  bei  40»  0,00003021.  Beim 
Schmelzen  dehnt  sich  das  MetaU  um  3,l"/o 
aus.      Es   ist   diamagnetisch. 

3.  Chemisches  Verhalten.  Elektro- 
chemie und  Wertigkeit.  Schon  bei  gewöhn- 
licher Temperatur  wird  das  ThalhummetaU 
durch  feuchte  Luft  in  ThaUiumhydroxydul 
verwandelt.  Es  wird  deshalb  unter  Glyzerin 
oder  Petroleum  aufbewahrt.  Luftfreies 
Wasser  wirkt  bei  gewöhnhcher  Temperatur 
nicht  auf  das  MetaU  ein,  erst  bei  Rotglut 
wirkt  Wasserdampf  zersetzend.  Trockene 
Luft  und  Sauerstoff  bilden  schon  bei  ge- 
wöhnhcher Temperatur  eine  dünne  Schicht, 
bestehend  aus  TI2O  und  TlgOg.  Durch 
Mineralsäuren  wird  das  ThaUium  leicht  ge- 
löst, ausgenommen  solche,  die  wie  Chlor- 
wasserstoff- oder  Jodwasserstoffsäure  schwer- 
löshche  Salze  bilden.  In  der  elektrischen 
Spannungsreihe  findet  das  ThaUium  mit 
dem  Potential  ^h  =  +  0,322  Volt  seinen 
Platz  zwischen  Eisen  und  Kobalt.  Es  fäUt 
also  aus  den  Salzlösungen  der  EdelmetaUe, 
sowie  aus  Quecksilber-  Wismut-  Bleisalz- 
lösungen, die  betreffenden  MetaUe  aus, 
vermag  aber  nicht  Zink  oder  Cadmium  ab- 
zuscheiden, sondern  wird  umgekehrt  durch 
diese  MetaUe  gefäUt. 

Das  Thalhum  bildet  zwei  Oxydations- 
stufen, welche  durch  die  Oxyde  TlgO  und 
TI2O3  charakterisiert  sind.  Außerdem  sind 
komphziertere  Verbindungen  bekannt,  in 
welchen  diese  beiden  Wertigkeitsstufen  ge- 
mischt auftreten:  ThaUi-Thallo Verbindungen. 
Das  einwertige  Thalhum  verhält  sich 
ähnhch  den  Alkahmetallen  und  besitzt 
gleichzeitig  gewisse  Analogien  mit  dem 
Silber.  Das  ThaUohydroyd  TlOH  ist  in 
Wasser  leicht  löslich,  seine  Lösung  reagiert 
stark  alkalisch  und  verhält  sich  voUkom- 
men,  wie  die  Lauge  einer  starken  Base. 
Ihre  Salze  sind  farblos,  und  nicht  hydroly- 
sierbar.  Sie  spalten  sich  in  verdünnter  Lö- 
sung voUkommen  in  ThaUo-Ion  und  die 
entsprechenden  Anionen.  Gut  löshch  sind 
das  Carbonat,  das  Sulfat,  das  Kitrat  und 
Fluorid,  dagegen  schwerlöshch  die  übrigen 
Halogenide,  das  Sulfid  und  Chromat,  wo- 
durch die  Analogie  mit  dem  Silber  sehr 
deutlich  hervortritt. 

4.  Spezielle  Chemie.    Thallohydroxyd 


TlOH  wird  erhalten  aus  der  Lösung  des 
Sulfats  durch  doppelte  Umsetzung  mit 
Ba(0H)2,  Abfiltrieren  und  Eindampfen,  in 
Form  einer  gelbhchen  IvristaUmasse.  Es 
absorbiert  lebhaft  CO2,  seine  Lösung  ist 
ätzend,  wie  KOH  und  fühlt  sich  seifig  an. 
Durch  H2O2  oder  ozonisierten  Sauerstoff 
entsteht  Braunfärbung  unter  Bildung  von 
T1(0H)3. 

Thallooxyd  TlgO  entsteht  durch  Er- 
hitzen des  Hydroxyds  auf  100"  in  Form 
eines  schwarzen  hygroskopischen  Pulvers, 
welches  bei  zirka  300°  schmilzt.  Glas  löst 
sich  in  geschmolzenem  TI2O  ziemhch  leicht 
auf.     CO  reduziert  in  der  Hitze  zu  MetaU. 

T hallo  Chlorid  TlCl  fäUt  aus  den 
Lösungen  der  ThaUosalze  durch  Zusatz 
von  Chloriden  als  weißer  käsiger  Nieder- 
schlag. Die  Löslichkeit  des  TlCl  beträgt 
bei  18«  3040  mg  =  12,7  mg-Aeq.  im  Liter. 
Es  schmilzt  leicht  zu  einer  gelben  Masse,  die 
beim  Erstarren  wieder  rein  weiße  Farbe 
annimmt.  Der  Schmelzpunkt  liegt  bei 
451°.  der  Siedepunkt  bei  zirka  731",  das 
spezifische  Gewicht  des  geschmolzenen 
Salzes  beträgt  7,02. 

Thallobromid  TlBr  scheidet  sich  auf 
Zusatz  von  Bromid  zu  ThaUosalzlösungen 
als  schwach  gelbhcher,  mikrokristaUinischer 
Niederschlag  ab.  Der  Schmelzpunkt  hegt 
bei  460".  das  spezifische  Gewicht  ist  7,54 
bei  21,7".  Die  Löshchkeit  beträgt  bei  20" 
420  mg  =  1,48  mg-Aeq.  im  Liter. 

Thallojodid  TU  entsteht  als  dunkel 
orangegelber  Niederschlag  aus  ThaUo- 
lösungen  durch  Jodide,  sofern  die  FäUung 
in  der  Hitze  vorgenommen  wird ;  in  der  Kälte 
ist  der  Niederschlag  heller  gelb  gefärbt, 
lieber  168"  geht  es  in  eine  rote  Modifikation 
über.  Bei  446"  schmilzt  es  zu  einer  schwarzen 
Flüssigkeit,  aus  der  beim  Erkalten,  erst  die 
rote,  dann  die  gelbe  Modifikation  entsteht. 
Der  Siedepunkt  hegt  bei  zirka  806".  Bei 
18"  enthält  die  gesättigte  Lösung  56  mg 
TU  =  0,17  mg-Aeq.   im  Liter. 

Die  obigen  drei  Halogenide  zeigen  eine 
gewisse  Lichtempfindhchkeit. 

Thallofluorid  TIF  entsteht  durch 
Lösen  des  Hydroxyds  oder  Carbonats  in 
HF  und  KristaUisation  in  Form  des  Hydrats 
2TIF.H2O  oder  (bei  Ueberschuß  voii  HF) 
des  Hydrofluorids  TIF. HF.  Die  wasserfreie 
Verbindung  entsteht  durch  Einwirkung  von 
gasförmigem  HF  auf  das  Carbonat.  Die 
Fluoride  sind  in  H,0,  ähnlich  dem  Silber- 
fluorid,  sehr  leicht  "löslich.  1  Teil  TIF  löst 
sich  in  1,25  Teilen  HgO. 

Thallocyanid  TICN  entsteht  aus  konz. 
ThaUosalzlösungen  durch  FäUung  mit 
Cyankalium  als  weißes  Kristallpulver.  An 
der  Luft  gibt  es  Blausäure  ab.  100  Teile 
H2O  lösen  bei  15"  15.17  Teile  TICN.  Die 
Lösung  reagiert  infolge   Hydrolyse,   ähnhch 


Borgruppe  (Thallium) 


117 


den  Alkalicyaniden,  stark  alkalisch  und 
wird  schon  durch  CO2  glatt  zersetzt. 

Thallor  h  0  danid  TICNS  scheidet  sich  aus 
Thallosalzlösungen  beim  Zusatz  von  Rhodan- 
kalium  in  Form  kleiner  glänzender,  quadrati- 
scher Kristallblättchen  ab.  Die  Löshchkeit  be- 
trägt bei  19,94"  3160  mg  =  12,06  mg-Aeq  im 
Liter. 

Beim  Schmelzen  zersetzen  sich  TICN  und 
TICNS  unter  Bräunung. 

Thallosulfid  TI2S.  Das  Sulfid  ent- 
steht durch  (NH4)2S  oder  aus  ganz  schwach- 
saurer Lösung  der  Thallosalze  auch  durch 
H2S  als  braunschwarzer  Niederschlag.  In 
starken  Säuren  ist  es  löshch. 

Thalloselenid  T]2Sewird  erhalten  durch 
Fällen  der  Carbonatlösung  mit  HjSe  in 
Form  grauer  Blättchen,  oder  durch  direktes 
Zusammenschmelzen  von  Thallium  und  Selen; 
es  löst  sich  leicht  in  H2SO4  und  HCl. 

Desgleichen  vereinigt  sich  das  Thallium- 
metall beim  Schmelzen  leicht  mit  Tellur, 
Phosphor,  Arsen  und  Antimon  zu  den  ent- 
sprechenden Verbindungen,  z.  B.  TlgTe, 
TlAs,  TlSb. 

Thallosulfat  TI2SO4  bildet  sich  durch 
Auflösen  des  Metalls  in  verdünnter  Schwefel- 
säure in  Form  großer  rhombischer  Prismen.  Es 
schmilzt  bei  632°  ohne  Zersetzung  und  besitzt 
ein  spezifisches  Gewicht  von  6,73  bis  6,81. 
Bei  höherer  Temperatur  ist  es  vollkommen 
flüchtig.  Die  Löshchkeit  bei  20"  beträgt 
48,7  g  im  Liter.  Durch  Auflösen  von 
Thallosulfat  in  konz.  H2SO4  entsteht  das 
Hydrosulfat    TIHSO4. 

Thallosulfit  TI2SO3  aus  TlOH  und 
schwefehger  Säure.  Glänzende  Kristall- 
blättchen, Löshchkeit  33,4  g  im  Liter 
Wasser  bei  15,5". 

Thallonitrat  TINO3.  Aus  der  Lösung 
des  Metalls,  des  Carbonats  oder  Hydroxj^ds 
in  Salpetersäure  entsteht  das  Nitrat  in 
rhombischen  Prismen,  die  in  Wasser  gut 
löshch  sind  (95,5  g  im  Liter  bei  20").  Un- 
löshch  in  Alkohol.  Es  kommt  in  mehreren 
Modifikationen  vor.  Das  spezifische  Gewicht 
ist  5,55.  Mit  geschmolzenem  Silber-  und 
Quecksilbernitrat  bildet  es  leicht  schmelz- 
bare Doppelsalze  von  hohem  spezifischem 
Gewicht  und  verhältnismäßig  niedrigem 
Schmelzpunkt,  welche  zur  Schlämmanalyse 
verwendet   werden    können,    z.    B. 

T'  Dichte  der 

^P-  Schmelze 

TlAg(N03),      70»  4,8 

TlHg(N0,)2 76"  5,3 

Tl2Hg(N03)4 110"  5,0 

Thallochlorat  TICIO3.  Aus  der  Lösung 
des  Metalls  in  Chlorsäure  scheiden  sich  schöne 
Kristallnadeln  aus,  welche  in  kaltem  HgO 
schwer  löshch  sind  (2,57  g  im  Liter  bei  10"). 

Thalloperchlorat  TICIO4.  Durch 
doppelte   Umsetzung   von  Bariumperchlorat 


und  ThaUosuKat  leicht  zu  erhalten.  Kristal- 
hsiert  rhombisch.  Löshchkeit  bei  15"  10  g, 
bei  100"  166,6  g  in  100  g  Wasser. 

Thallobromat  TlBrOß.  Aus  dem 
Carbonat  und  Bromsäure.  Kleine  Kristall- 
nadeln, in  Wasser  schwer  löshch.  Bei  19,94° 
lösen  sich  0,347  g  in  100  g  Wasser. 

Thallojodat  TIJO3  fällt  aus  Lösungen 
der  ThaUosalze  auf  Zusatz  von  Jodaten 
oder  Jodsäure.  Kristahnadeln.  Löshch- 
keit 0,058  g  im  Liter  bei  19,95". 

Thallophosphat  TI3PO4  bildet  sich 
durch  Neutrahsieren  von  Thallo carbonat  mit 
Phosphorsäure.  In  Wasser  schwerlöshche 
KristaUe,  schmilzt  bei  Rotglut. 

Thallohydrophosphat  Tl2H,P04  aus 
Thallocarbonat  und  überschüssiger  Phosphor- 
säure. Die  wässerige  Lösung  scheidet  mono- 
khne  Blättchen  oder  Nadeln  von  TIH2PO4  ab. 

Aehnhch  bilden  sich  die  entsprechenden 
Arsenate. 

Thallocarbonat  TigCOa  wird  leicht 
erhalten  durch  Sättigen  einer  Lösung 
von  TlOH  mit  Kohlensäure,  oder  auch  durch 
doppelte  Umsetzung  von  Bariumcarbonat 
und  ThaUosuKat.  Lange  prismatische  Nadeln, 
vom  Schmelzpunkt  272".  In  Alkohol  un- 
löshch.  Spezifisches  Gewicht  7,164.  Die 
Löshchkeit  in  Wasser  beträgt  bei  18"  5,2  g 
TI2CO3  in  100  g  H2O.  Die  Lösung  ist  in- 
folge Hydrolyse  stark  alkahsch,  bei  scharfem 
Erhitzen  dissoziiert  es  vollkommen  unter 
Bildung  eines  Geinisches  von  Thallo-Thalh- 
oxvd. 

"Thalloacetat  TICH3CO2  wird  erhalten 
aus  dem  Carbonat  und  Essigsäure,  zer- 
fheßhche  Nadeln,  in  Alkohol  löshch.  Schmelz- 
punkt 64". 

Thallooxalat  TI2C2O4  kristalhsiert  aus 
einer  Lösung  von  TlOH  auf  Zusatz  von  Oxal- 
säure in  kleinen  Prismen,  die  in  Wasser 
schwer  löshch  sind.  1  Teil  braucht  69,27 
Teile  Wasser  bei  15"  zur  Lösung. 

Thallotartrat  und  Thallohydro- 
tartrat  Tl2C4H40e  und  TIHC4H4O6  sind 
schwerlösliche  Salze. 

Die  Thalhsalze  bilden  sich  aus  Thallo- 
salzen  leicht  durch  Oxydation.  Das  Th(0H)3 
ist  eine  sehr  schwache  Base,  und  besitzt  nur 
geringe  Löshchkeit.  Das  Thalli-Ion  ist 
schwach  elektroaffin,  die  Salze  sind  in- 
folgedessen stark  hydrolytisch  gespalten. 
Sie  zeigen  eine  ausgesprochene  Neigung  zur 
Komplexbildung.  Reduktionsmittel  führen 
sie  leicht  in  die  einwertige  Stufe  über. 

Thallihydroxyd  T1(0H)3  entsteht 
durch  hydrolytische  Zersetzung  vonTl2(S04)3 
in  Form  eines  braunen  Niederschlags.  Bei 
der  Fällung  der  ThaUisalze  mit  Ammoniak 
entsteht  dagegen  das  rotbraune  Hydrat, 
TIOOH.  Änodische  Oxydation  alkalischer 
Thallosalzlösungen  führt  gleichfalls  zu  diesem 
Hydrat.  Durch  Erhitzen  seiner  Suspension  in 


118 


Borgruppe  (Thallium) 


Wasser  geht  es   vollkommen  in  ThaUioxyd 
TI2O3  über. 

ThaUioxyd  TI2O3  wird  auch  durch 
Erhitzen  des  ThaUinitrats  erhalten.  In 
amorpher  Form  bildet  es  ein  dunkelbraunes 
Pulver;  kristallisiert:  schwarze  hexagonale 
Kristalle  vom  spezifischen  Gewicht  9,95. 
Thallichlorid  TICI3  wird  erhalten  aus 
dem  Tetrahydrat  durch  Entwässern  über 
Schwefelsäure  im  Vakuum.  Es  ist  sehr 
unbeständig,  schon  bei  40"  beginnt  die 
Abgabe  von  Chlor,  die  bei  100"  so  gut  wie 
vollständig  ist.  Schmelzpunkt  25".  Es  ist  in 
Wasser,  in  Alkohol  und  Aether  sehr  leicht 
löshch,  die  wässerige  Lösung  scheidet  beim 
Verdünnen  Hydroxyd  ab.  Das  Tetrahydrat 
TICI3.4H2O  wird  dargestellt,  indem  man  in 
eine  Suspension  von  Thallochlorid  in  Wasser 
so  lange  Chlorgas  einleitet,  bis  es  sich  voll- 
kommen auflöst,  und  kristallisieren  läßt. 
Es  bildet  feine  farblose  Nadeln.  Schmelz- 
punkt 43".  Die  Löshchkeit  beträgt  86,2  Teile 
TICI3.4H2O  in  100  Teilen  H2O  bei  17". 

Thalli  chlor  wasserst  off  säure  TiCliH 
.SHgO  kristaUisiert  aus  dem  Gemisch  einer 
wässerigen  Lösung  und  Salzsäure ;  analog  der 
Goldchlorwasserstoffsäure  [AuClijH  .  SHgO. 
Thallibromid  TlBrg .  4H2O  bildet  sich 
analog  dem  Chlorid. 

Thalli  Jodid  TIJ3  fällt  als  schwarzer 
Niederschlag  auf  Zusatz  von  Kaliumjodid 
zu  einer  ThallisuKatlösung.  Es  dissoziiert 
schon  bei  gewöhnücher  Temperatur  in  Thallo- 
jodid  und  Jod. 

Thalli-  u  n  d  Thallohalogenide  vermögen 
in  den  mannigfachsten  Verhältnissen  zu- 
sammen zu  kristalhsieren;  jedoch  vermag 
sich  im  allgemeinen  1  Mol  des  Thallihalo- 
genids  nicht  mit  mehr  als  3  Mol  Thallo- 
halogenid  zu  vereinigen.  Definierte  Ver- 
bindungen scheinen  in  diesen  Salzen  nicht 
vorzuhegen.  Die  folgenden  Verbindungen 
seien   angeführt: 

TICI3.3TICI  wird  erhalten,  indem  man  TlCl  in 
eine  siedende  wässerige  Lösung  von  TICI3 
bis  zur  Sättigung  einträgt  und   die  so  ge- 
bildete gelbe  Masse  aus  salzsäurehaltigem 
Wasser  umkristaUisiert.   Fhmmernde  gelbe 
hexagonale  Blättchen. 
TlClg.tlCl  bildet  sich  bei  vorsichtigem  Ver- 
brennen von  Tl  im  Chlorstrom  als  gelbe, 
wenig    zerfheßhche  Masse.      Spaltet    sich 
beim^  Erhitzen  in  TICI3.3TICI  und  TICI3. 
Ganz  analog  können  die  entsprechenden 
Thallo-Thalhbromide      und      Chlorobromide 
hergestellt  werden. 

Thallo-Thallicyanid  Tl(CN) .  T1(CN)3 
stark  glänzende  weiße  rhombische  Kristalle 
bilden  sich  stets  an  Stehe  von  Thallicyanid. 
Mit  Alkahhalogeniden  bilden  die  ThaUi- 
halogenide  beim  Kristallisieren  aus  den  ge- 
mischten Lösungen  gut  definierte  Doppel- 
salze.     Bekannt   sind   nachfolgende    Salze: 


TICI3.3NH4CI.2H2O;  TICI3.2KCI.2H2O; 
TICI3 .  3LiCl .  8H2O ;  TICI3 .  3NaCl .  I2H2O ; 
TlCl3.3RbCl;  TlCl3.3KbCl.H2O;  TICI3.3CSCI 
.H20;TlBr3.3RbBr.H20;TlCl3.2KC1.2H20; 
TlCl3.2RbCl.H2O;  TlCl3.2CsCl.H2O;  2T1C1 
.3CsCl;  2TlBr3.3KBr.3H,0;  2TlBr3.3CsBr; 
TlBrg .  NH4Br  .  4H2O  0  der  TlBr 3 .  NH4Br 
.2H2O;  TlBr3.KBr4;  TlBr3.RbBr.H2O; 
TlBr3.CsBr;  TIJ3.KJ;  TiJ3.RbJ;  TIJ3.CSJ. 

Thallisulfat  Tl2(S04)3.  Das  neutrale 
Sulfat  bildet  sich  aus  dem  Hydrosulfat  durch 
Erhitzen  auf  220".  Das  thaUihydrosulfat 
T1H(S04)2.4H20  kristaUisiert  aus  einer 
schwefelsauren  Lösung  von  T1(0H)3.  Beide 
ThaUisulfate  werden  durch  Wasser  sehr  leicht 
hydrolysiert  unter  Abscheidung  von  Hydr- 
oxyd, 

Durch  Zusatz  von  Alkahsulfaten  zu 
Thalhsulfatlösungen  in  Schwefelsäure  und 
Eindampfen  krystalhsieren  Alkah-ThaUi- 
sulfate,  von  denen  nachstehende  Salze  be- 
kannt sind: 

NH4Tl(S04)o .  4H,0 ;  RbTl(S04)2  •  4H2O ; 
RbTl(S04)2;  CsTl(Sb4)2.3H20;  CsTl(S04)a 
.IVoHoO;    NaTl(S04)2.2V2H20;   LiTl(S04)2 

.3h;o" 

Thallinitrat  T1(N03)3.4H20  farblose, 
glänzende,  zerfheßhche  Kristalle,  erhalten 
aus   TI2O3   in   konzentrierter   Salpetersäure. 

Thallioxalate:  T1(C204)2H  wird  aus 
Thallisalzlösungen  durch  Oxalsäure  als  schwer 
löslicher  kristalhsierter  Niederschlag  gefäUt, 
oder  bildet  sich  auch  aus  Thallihydroxyd  und 
Oxalsäure  bei  25".  Es  ist  als  Thalhoxalsäure 
[T1(C204)2]H  aufzufassen  und  kristalhsiert 
gewöhnlich  mit  3H2O.  Infolge  seines  stark 
komplexen  Charakters  ist  es  der  Hydrolyse 
wenig  unterworfen  und  wird  auch  durch 
konzentriertes  Ammoniak  in  der  Kälte 
kaum  zersetzt.  ]\Iit  Alkalioxalaten  bildet  es 
die  Salze  [T1(C,04)2]K.3H,0,  [Tl(C204)o] 
NH4.H2O. 

Die  ThaUiumverbindungen  färben  die 
Bunsenflamme  grün,  das  Spektrum  besitzt 
im  sichtbaren  Teil  eine  sehr  charakteristische 
grüne  Linie  /  535,  durch  welches  das  ThaUium 
sehr  leicht  erkannt  werden  kann.  Zur  Ab- 
scheidung dient  che  Schwerlöshchkeit  der 
Halogenide,  zur  quantitativen  Bestimmung 
wird  am  besten  mit  H2SO4  eingedampft, 
und  das  zurückbleibende  Sulfat  vorsichtig 
geglüht  und  gewogen. 

Jjitersitxir.  R.Abegg^s  HandMichderano7'gavischen 
Chemie  III  1,  Leij)zig  1906.  —  O.  Dmtimer, 
Handbuch  der  anorganischen  Chemie  II  2  ttnd 
IV,  Stuttgart  1890  und  1901.  —  Natimann- 
Zivkel,  3Iineralogie.  Leipzig  1901.  —  Chemisches 
Centralblatt,  Berlin,  Bd.  1900  bis  1911. 

O.  Häuser. 


Borgruppe  (Seltene  Erdnietalle) 


119 


Seltene  Erdmetalle. 

I.  Allgemeine  Charakterisiening  der  seltenen 
Erdmetalle  und  ihrer  Verbindungen.  1.  Syste- 
matik und  Stellung  im  periodischen  System. 
2.  Geschichte.  3.  Vorkommen.  4.  Allgemeine 
chemische  Charakteristik:  a)  Die  dreiwertige 
Verbindungsstufe,  b)  Höherwertige  Verbindungs- 
stufen. 5.  Verwendung.  6.  Atomgewichte. 
7.  Trennung  und  Reinigung.  8.  Photo chemie. 
9.  Thermochemie.  10.  Kolloidchemie.  11.  Ma- 
gnetische Eigenschaften.  IL  Spezielle  Beschrei- 
bung der  seltenen  Erdmetalle  und  ihrer  Ver- 
bindungen. 1.  Lanthan.  2.  Cer.  3.  Praseodym. 
4.  Neodym.  5.  Samarium.  6.  Scandium.  7. 
Yttrium.  8.  Europium.  9.  Gadolinium.  10. 
Terbium.  11.  Dysprosium.  12.  Holmium.  13. 
Erbium.  14.  Thulium.  15.  Ytterbium.  16. 
Lutetium.     17.  Keltium» 

I.  Allgemeine  Charakteristik  der  selte- 
nen Erdmetalle  und  ihrer  Verbindungen. 
I.  Systematik  und  Stellung  im  perio- 
dischen System.  In  diesem  Abschnitt 
soll  eine  eigentümliche  Gruppe  von  Ele- 
menten besprochen  werden,  die  unterein- 
ander eine  auffallende  Aehnlichkeit  im 
physikalischen  und  im  chemischen  Verhalten 
aufweisen  und  ferner  nie  vereinzelt,  sondern 
stets  vergesellschaftet  in  der  Natur  vor- 
kommen. Es  sind  das  folgende  Elemente 
(dem  Namen  sind  das  chemische  Symbol 
und  das  Atomgewicht  beigefügt): 
L  Cergruppe: 

Lanthan  La        139,0 

Cer  ,  Ce         140,25 

Praseodym  Pr         140,6 

Neodym  Nd        144,3 

Samarium  Sm       150,4 

IL  Yttrium-  (Gadolinium-)Gruppe: 

1.  Scandiumgruppe: 

Scandium  Sc  44.1 

Yttrium  Y  89,0 

2.  Terbiumgruppe: 

Europium  Eu        152,0 

Gadolinium  Gd        157,3 

Terbium  Tb        159,2 

3.  Erbiumgruppe: 

Dysprosium  Dy        162,5 

Holmium  Ho        165(  ?) 

Erbium  Er        167,7 

Thuhum  Tu        168,5 

4.  Ytterbiumgruppe: 
(Neo-)Ytterbium  Yb        172,0 

(Aldebaranium) 
Lutetium  '  Lu        174,0 

(Gassiopeium) 
Keltium  Ct  ? 

(Celtium) 
In  dieser  Tabelle  sind  nur  diejenigen 
seltenen  Erdmetalle  genannt,  die  mit  einer 
gewissen  Wahrscheinlichkeit  als  wirklich 
einheithche  Elemente  angesehen  werden  kön- 
nen. Es  erscheint  jedoch  keineswegs  ausge- 
schlossen, daß  einige  von  ihnen  sich  noch  als 
Gemische    erweisen    werden.       Auf   Grund 


seiner  Untersuchungen  über  die  Kathodo- 
lumineszenzspektren  der  seltenen  Erden  kam 
Crookes  zu  der  in  der  Folgezeit  (be- 
sonders durch  Marignac)  widerlegten  Auf- 
fassung, daß  einzelne  der  seltenen  Erdmetalle 
aus  einer  größeren  Anzahl  von  ,,Metaele- 
menten"  zusammengesetzt  seien,  die  nicht 
atomistisch  verschiedene  Stoffe,  sondern 
isomere  oder  polymere  Modifikationen  des 
nämlichen  Elementes  darstellten.  Manche 
Forscher  rechnen  noch  Zirkon  und  Thor 
zu  dieser  Elementengruppe;  wir  werden 
sie  wegen  ihrer  unzweifelhaften  Zugehörig- 
keit zur  Gruppe  IV  des  periodischen  Systems 
in  der  ,, Kohlenstoffgruppe"  besprechen. 

Die  in  der  vorstehenden  Tabelle  gegebene 
Gruppierung  der  seltenen  Erdmetalle  ge- 
sclüeht  vorwiegend  aus  Gründen  der  Ueber- 
sichthchkeit;  wenn  sie  auch  durch  gewisse 
engere  Beziehungen  zwischen  den  Gliedern 
der  einzelnen  Gruppen  oder  Untergruppen 
gerechtfertigt  ist,  so  muß  doch  hervorge- 
hoben werden,  daß  in  chemischer  Hinsicht 
keineswegs  eine  scharfe  Trennung  zwischen 
ihnen  besteht. 

Sehr  große  Schwierigkeiten  macht  die 
Einordnung  dieser  Elemente  in  das  perio- 
dische System  (vgl.  den  Artikel ,, Che  mische 
Elemente").  Scandium  reiht  sich  zwischen 
Aluminium  und  Galüum,  Yttrium  zwischen 
Galhum  und  Indium  ein,  und  es  hätten  diese 
Elemente  bei  strenger  Anordnung  nach  dem 
periodischen  System  in  unserer  Gruppen- 
laeschreibung  jene  Plätze  einnehmen  sollen, 
wenn  es  nicht  die  große  Verwandt- 
schaft zwischen  diesen  Elementen  und 
den  übrigen  seltenen  Erdmetallen  zweck- 
mäßiger erscheinen  heße,  die  Besprechung 
sämthcher  obengenannter  Elemente  ge- 
meinschafthch  vorzunehmen.  Diese  große 
Verwandtschaft  sowie  die  ebenfalls  schon 
erwähnte  sehr  bemerkenswerte  Tatsache, 
daß  alle  die  seltenen  Erdmetalle  immer 
vergesellschaftet  in  der  Natur  auftreten, 
haben  viele  Forscher  veranlaßt,  alle,  außer 
dem  Scandium  und  Yttrium,  deren  Stellung 
widerspruchlos  feststeht,  zusammen  in  die 
Keihe  8  der  III.  Gruppe  zu  stellen  oder  die 
Glieder  mit  den  Atomgewichten  139,0  bis  152,0 
in  diese  Keihe,  die  Gheder  mit  den  Atom- 
gewichten 157,3  bis  174,0  in  die  9.  Reihe 
derselben  Gruppe  einzuordnen;  richtiger 
erscheinen  die  Vorschläge  (da  das  Cer 
wohl  ohne  Zweifel  der  IV.  Gruppe  einzu- 
ordnen ist),  das  Lanthan  allein  der  Gruppe  III, 
alle  anderen  der  Gruppe  IV,  oder  schließ- 
lich das  Cer  allein  der  Gruppe  IV,  die  übrigen 
der  Gruppe  III  einzuverleiben.  Natürlich 
ist  eine  derartige  Häufung  zahlreicher  Ele- 
mente an  einer  Stelle  im  periodischen  System 
recht  gezwungen :  die  Verhältnisse  liegen  hier 
noch  schwieriger,  als  bei  der  Eisen-,  der  Osmi- 
um- und  der  Rutheniumgruppe  (s.  diese). 


120 


Borgruppe  (Seltene  Erdmetalle) 


Erwähnt 

sei  folgender  Vorschlag  zur  Registrierung, 

der  diese  Häufung  vermeiden  will: 

Gruppe 

0           I          II         III        IV         V 

VI        VII       VIII 

Reihe    8 

Xft         Cs          Ba         La         Ce          Pr 

Nd        Sm         Eu          —          — 

130,2   132,81     137,37    139,0     140,25   140,6 

144,3     150,4     152,0 

Reihe    9 

—          —          —         Gd         Tb         Dy 

Ho         Er          Tu         Yb          — 

157,3     159,2     162,5 

165        167,7     168,5     172.0 

Reihe  10 

—          —          —         Lu          —         Ta 

AV           —         Os          Jr          Pt 

174,0                  181,5 

184,0                  190,9     193,1     195,2 

Für  diese  Einordnung  spricht  vielleicht !  z.  B.  die  Unwahrscheinhchkeit  der  Stellung 
die  Beobachtung,  daß  die  Basizität  vom  La  [  von  Pr  und  Dy  in  Gruppe  V  zwischen  Nb 
zum  Sm  fällt,  dann  aber  beim  Gd  wieder  l  und  Ta,  des  Nd  und  Ho  in  Gruppe  VI 
größer  zu  werden  scheint;  aber  es  müssen  j  zwischen  Mo  und  W  usw.,  daß  die  schon  er- 
soviel gewichtige  Gründe  gegen  eine  solche  wähnte  Anhäufung  in  Gruppe  IV  nach  dem 
Registrierung  geltend  gemacht  werden,  wie  j  Schema 


Gnippe 
Reihe  ^  8 

Reihe    9 

Reihe  10 


0 
Xüi 

130,2 


I 

Cs 
132.81 


II 
Ba 

137,37 


III 

La 

139,0 


Ce 
140,25 

Gd 
157,3 

Yb 
172,0 


Pr 
140,6 

Tb 
159,2 

Lu 
174,0 


IV 

Xd 
144.3 

Dy 

162,5 


Sm 
150,4 

Ho 
165 


Eu  — 
152,0 

Er  Tu 

167,7  168,5 


oder  die  ebenfalls  schon  erwähnte  Anhäufung  in  Gruppe  III  nach  dem  Schema 


Gruppe           0  I          I 

Reihe  8         X|  Cs         Ba 

130,2  132,81  137,37 

Reihe  9         —  —        — 


Pr      Nd       Sm^Eu       Gd 


III 

La 

139,0 

Tb      Dy 


Ho      Er        Tu      Yb 


IV 

Ce 

140.25 
Lu       — 


140,6  144,3  150,41152,0  157,3  159,2  162,5  165  167,7  168,5  172,0  174,0 


wobei  auch  die  Elemente  Pr  bis  Eu  noch  der 
Reihe  8  einverleibt  werden  könnten,  unbe- 
dingt den  Vorzug  verdienen. 

Wegen  der  typischen  Verbindungsform 
MeXg  aller  in  Frage  stehenden  Elemente 
wollen  wir  die  Anordnung  nach  der  zuletzt 
mitgeteilten  Tabelle  der  Hauptsache  nach 
beibehalten,  das  Cer  aber  noch  in  die  Gruppe 
III    mit    hinübernehmen. 

2.  Geschichte.  In  einem  vom  schwedi- 
schen Hauptmann  Arrhenius  1788  ent- 
deckten, von  Klaproth  nach  dem  Fundort 
Ytterby  ,,Ytterbit"  genannten  ilineral  fand 
Gadolin  (in  Abo  in  Finnland)  1794  eine 
neue  „Erde";  diesem  Forscher  zu  Ehren  er- 
hielt der  Ytterbit  nunmehr  den  Namen  Gado- 
linit;  Ekeberg  (in  Upsala)  untersuchte 
1797  die  neue  Erde  und  bezeichnete  sie  als 
Yttererde,  ihren  metaUischen  Bestandteil 
als  Yttrium.  1804  isoherte  Klaproth  aus 
einem  schwedischen  Mineral  von  Ryddar- 
hyttan  (das  jetzt  Cerit  genannt  wird)  die 
„Ochroiterde",  die  gleichzeitig  von  Berze- 
lius  und  Hisinger  entdeckt  und  als  Cererde, 
d.  h.  das  Oxyd  des  Metalles  „Cerium" 
(nach  Ceres  benannt)  bezeichnet  wurde. 
Von  1826  bis  1841  beschäftigte  sich  Ber- 
zelius'  Schüler  Mosander  mit  der  Cererde 
und  schied  aus  ihr  das  Lanthan  QMi'd-di-'eir  = 
verborgen  sein)  und  das  Didym  {didvuo^  = 
Zwilling)  ab ;  letzterer  Bestandteil  wurde  von 


Auer  von  Welsbach  1885  in  die  Elemente 
Neodym  (/fo,-  =  neu)  und  Praseodym 
(.rriaaöEig  =  lauchfarbig)  zerlegt.  1843  fand 
Mosander  in  der  Yttererde  das  Erbium  und 
das  Terbium  (die  Namen  sind  aus  dem 
Woit  Ytterby  gebildet).  In  dem  Erbium- 
oxyd fanden  Marignac  1878  das  Ytter- 
bium, Nilson  und  Cleve  1879  fast 
gleichzeitig  das  Seandium,  das  sich  als 
identisch  mit  dem  von  Mendelejeff 
auf  Grund  des  periodischen  Systems  vor- 
ausgesagten Ekabor  er^vies.  Das  Ytter- 
bium selbst  wurde  1907  vonUrbain  und  fast 
gleichzeitig  von  Auer  von  Welsbach  in 
Neo-Ytterbium  und  Lutetium  (nach  Lutetia 
=  Paris  genannt)  zerlegt;  1911  fand  U.r- 
bain  neben  Neo-Ytterbium  und  Lutetium 
noch  das  Keltium.  Cleve  und  Thalen, 
sowie  Soret  hatten  1879  in  Erbiumoxyd  das 
Neo-Erbium,  das  Thulium  und  das  Hol- 
mium gefunden;  letzteres  erklärte  Lecoq  de 
Boisbaudran  1886  für  ein  Gemisch  zweier 
Metalle  Holmium  und  Dysprosium,  die  durch 
Urbain  1906  tatsächhch  getrennt  wurden. 
Aus  dem  Samarskit  hatte  Lecoq  de  Bois- 
baudran 1879  ein  neues  Element,  Samarium, 
isoliert;  ferner  erkannte  er  eine  von  Mari- 
gnac 1880  aus  dem  Yttriumoxyd  isoherte 
Erde  (Ya)  als  einheithch  und  bezeichnete 
ihr  Metall  als  Gadohnium.  Im  Samarium 
fand  Demar^ay  1901  das  Europium. 


Boi'griippe  (Seltene  Erdmetalle) 


121 


Von  großem  Einfluß  auf  die  Erforschung 
dieser  EU  mentengruppe  war  die  Entdeckung 
von  Auer  von  Welsbach,  daß  feine  Ge- 
webe aus  gewissen  Gemischen  der  seltenen 
Erden  und  verwandter  Oxyde  beim  Glühen 
in  der  Bunsenflamme  ein  außerordentlich 
intensives  Licht  ausstrahlen;  damit  war  die 
Grundlage  für  die  Gasglühhchtindustrie  ge- 
geben, und  es  handelte  sich  nun  darum,  neue 
ergiebige  Quellen  für  jene  Oxyde  zu  erschhe- 
ßen,  die  bisher  fast  ausschüeßlich  aus  den 
skandinavischen  Minerahen  Cerit  und  Thorit 
gewonnen  wurden.  Die  Entdeckung  der  aus- 
gedehnten Monazitsandlager  in  Brasihen  und 
Carohna  ermöghchten  den  rentablen  Ausbau 
der  Glühhchtindustrie  sowie  auch  ein  er- 
giebiges Studium  der  seltenen  Erdmetalle, 
Auch  die  Fabrikation  der  Glühkörpermasse 
für  die  Nernstlampe,  die  seltene  Erden  ent- 
hält, hat  wichtige  Anregungen  zur  Er- 
forschung  dieser    Körperklasse   gegeben. 

3.  Vorkommen.  Das  Muttergestein  der 
seltenen  Erdminerahen  ist  stets  Urgestein 
oder  altes  Eruptivgestein,  vornehmlich  Granit ; 
die  nordischen  Granite  enthalten  seltene 
Erdminerahen  als  Gemengteil  in  relativ 
großer  Menge;  Spuren  von  den  seltenen  Erden 
finden  sich  aber  auch  in  vielen  anderen 
Mineraüen,  wie  Marmor,  Apatit,  Pyromor- 
phit,  Scheelit,  Flußspath.  Pflanzenasche 
und  Knochen  sollen  kleine  Quantitäten  dieser 
Erden  enthalten,  was  für  deren  weite  Ver- 
breitung sprechen  würde;  doch  ist  dieses 
Vorkommen  noch  nicht  einwandfrei  fest- 
gestellt. Die  wichtigsten  seltenen  Erd- 
minerahen,  deren  hauptsächlichste  Fundorte 
Skandinavien,  Nordamerika  und  Brasihen 
sind,  sollen  im  folgenden  kurz  charakteri- 
siert werden: 
I.  Ceritmineralien: 

Cerit;  wasserhaltiges  Sihkat  der  Cerit- 
erden  mit  Eisen-,  Calcium-  und  Ytterverbin- 
dungen.  Fundorte :  Bastnäsgrube  bei  Ryddar- 
hythan  in  Schweden;  derb  oder  (selten)  in 
Kristallen. 

Orthit  (Allanit);  Ceriterden-Aluminium- 
sihkat  mit  Ytter-,  Thorerde-,  Eisen-  und 
Calciumverbindungen.  Fundorte:  Skandi- 
navien (Arendal,  Hitteroe,  Stockholm), 
Grönland"  Ural,  Pennsylvanien,  New  York, 
Nord-Carohna,  Virginien;  am  Laacher  See, 
in  Baden,  Thüringen,  Schlesien,  bei  Dresden 
(im Plauenschen Grund)  usw.;  meist  in  derben 
Aggregaten;  selten  in  Kristallen;  als  Gemeng- 
teil  in    Graniten,    Gneis,   Dioriten. 

Monazit;  Orthophosphat  der  Ceriterden 
mit  Ytter-  und  Thorerde.  Fundorte:  weit 
verbeitet  im  Urgestein  und  im  alten  Eruptiv- 
gestein, in  Schwemmsandablagerungen  der 
Meere  und  Flüsse  (Brasihen ,  Carohna) ; 
hellgelb,     rot     bis     rotbraun,     kristalhsiert. 

Aeschynit ;  Niobat  öder  Titanat  der 
Ceriterden  und  der  Thorerde  mit  Yttererden. 


Fundorte :  Ural  (Miask),  Norwegen  (Hitteroe) ; 
braun   bis   schwarz,   kristalhsiert. 

Außerdem  gibt  es  noch  eine  ganze  Reihe 
seltenerer    hierhergehöriger   Mineralien,    wie 
Yttrocerit,    Bastnäsit    usw. 
IL  Yttermineralien: 

Gadohnit  (Ytterbit) ;  basisches  Sihkat 
der  Yttererden,  mit  Ceriterden,  Eisen-  und 
Berylliumverbindungen.  Fundorte :  Schwe- 
den (Ytterby,  Fahlun),  Norwegen  (Hitteroe), 
Colorado,  Texas;  Harz,  Schlesien;  schwarz. 

Yttriahth;  Sihkat  der  Ytter-,  Thor- 
und  Ceriterden.     Fundort:   Texas. 

Xenotim;  Phosphat  der  Yttererden.  Fund- 
orte: weit  verbreitet;  besonders  in  Nor- 
wegen, Nord-Carohna,  Brasihen;  meist  zu- 
sammen mit  Zirkon;  gelb,  rot  bis  rotbraun. 

Fergusonit;  Niobat  oder  Tantalat  der 
Ytter-  und  Ceriterden  mit  Thor-  und  Zirkon- 
erde,  Uransäure,  HeHum.  Fundorte:  Nor- 
wegen (Arendal),  Schweden  (Ytterby),  Grön- 
land, Nord-Carohna,  Texas,  Massachusetts. 
Ceylon;    braun    bis    schwarz,    kristaUisiert. 

Samarskit;  Niobat  oder  Tantalat  der 
Ytter-  und  Ceriterden,  mit  Thor-,  Zirkon-, 
Eisen-,  Calciumverbindungen ,  Uransäure. 
Fundorte:  Ural  (Miask)  Kanada,  Connecticut 
Nord-Carohna;  schwarz. 

Euxenit;  Niobat,  Tantalat  oder  Titanat 
der  Ytter-  und  Ceriterden,  mit  Eisen-  und 
Uranverbindungen,  sowie  der  noch  nicht 
weiter  erforschten  Euxenerde.  Fundorte: 
Norwegen  (Hitteroe,  Brevig),  Nord-Carohna, 
Afrika  (Swaziland);  röthchbraun  bis  schwarz; 
kristaUisiert. 

Hierher  gehören  ferner  der  Yttrotantaht 
und  der  Polykras ;  sodann  enthalten  noch  ge- 
ringe Mengen  der  seltenen  Erden  die  Uranate: 
Uranpecherz  (Uraninit),  Cleveit,  Bröggerit, 
Nivenit;  ferner  viele  Tantalate,  Niobate 
und  Titanate,  sodann  die  Columbite,  sowie 
die  Thor-  und  Zirkonminerahen  Thorit,  Zir- 
kon usw. 

Für  die  Gewinnung  des  Scandiums  kommt 
ganz  besonders  in  Betracht  der  Wollramit 
des  Erzgebirges,  ein  Eisenmanganwolframat. 

Bemerkenswert  erscheint,  daß  die  Radio- 
aktivität bisher  ganz  besonders  an  Stoffen 
beobachtet  worden  ist,  die  in  Gemeinschaft 
mit  seltenen  Erden  in  der  Natur  vorkommen. 

4.  Allgemeine  chemische  Charakteristik. 
a)  Die  dreiwertige  Verbindungsstuie. 
Die  allen  seltenen  Erdmetallen  gemeinschaft- 
hche  Grundform  der  Verbindungen  ist  MeXg. 
Außer  den  Untersuchungen  Mendelejeffs, 
welche  die  Zugehörigkeit  dieser  Elemente 
zu  der  III.  bezw.  IV.  Gruppe  des  periodischen 
Systems  wahrscheinhch  machten  und  die 
älteren  Ansichten  von  Berzelius  und  anderer, 
daß  die  typische  Verbindungsform  MeXa 
sei,  durch  die  Unmöglichkeit  der  Einordnung 
jener  Elemente  in  Gruppe  II  widerlegte, 
wurde  die  Dreiwertigkeit  der  seltenen  Erd- 


122 


Borgruppe  (Seltene  Erdmetalle) 


metaEe  bewiesen  durch  Molargewichtsbe- 
stimmungen an  den  Chloriden  und  durch  die 
Untersuchung  der  Leitfähigkeit  für  n/32- 
und  n/1024-Lösungeu,  welche  für  die  Sulfate 
der  Elemente  Y,  La,  Ce(III),  Pr,  Nd,  Sm,  Gd, 
Er  und  Yb  die  Differenz  .J  =  56  ergab,  also 
den  von  der  Ostwald- Wal  den  sehen  Regel 
für  ein  dreiwertiges  Kation  geforderten  Wert. 

Die  seltenen  ErdmetaUe  und  ihre  Ver- 
bindungen vom  Typus  MeXg  sind  im  all- 
gemeinen dem  Aluminium  und  seinen  Ver- 
bindungen ähnhch;  doch  sind  die  seltenen 
Erdmetalle  leichter  oxydierbar  als  das  Alu- 
minium, auch  sind  ihre  Hydroxyde  stärkere 
Basen  als  das  A1(0H)3;  es  nähern  sich  somit 
die  seltenen  Erdmetalle  den  Erdalkaü- 
met  allen. 

Die  Basizität  der  seltenen  Erdhydroxyde 
nimmt  im  allgemeinen  mit  steigendem  Atom- 
gewicht des  Elementes  ab,  doch  hat  das 
Yttrium  eine  mittlere,  das  Scandium  eine 
geringe  Basizität;  am  engsten  an  die  Erd- 
alkahmetalle  schheßt  sich  das  Lanthan  an; 
im  allgemeinen  sind  die  Yttererden  weniger 
basisch  als  die  Ceriterden,  in  erster  Annäherung 
kann  man  sagen,  daß  die  Basizität  der  nach- 
stehenden Reihenfolge  entsprechend  abnimmt : 
La,  Pr,  Nd,  Ce(III),Y,  Sm,  Gd,Tb,  Ho,Er,Tu, 
Yb,  Sc,  Ce(IV).  MögUcherweise  steht  das 
Gd  weiter  vorne  in  der  Reihe. 

Die  seltenen  Erdmetalle  geben  entspre- 
chend ihrer  Dreiweitigkeit  vorwiegend  Ionen 
der  Form  Me*";  die  Neigung  zur  Komplex- 
bildung ist  gemäß  der  beträchtüchen 
Elektroaffinität  dieser  Ionen  gering;  nur  mit 
einigen  organischen  Säuren  (]\Iilchsäure,  Wein- 
säure usw.)  werden  Komplexe  von  sehr  ge- 
ringer Dissoziation  gebildet. 

Die  Salze  dieser  dreiwertigen  Ionen  sind 
meist  nicht  merkhch  hydrolytisch  gespalten. 
Die  chemisch  analogen  Verbindungen  der 
seltenen  ErdmetaUe  sind  untereinander  iso- 
morph und  zwar  bilden  sie  meist,  vorwiegend 
innerhalb  der  Cer  resp.  der  Yttriumgruppe, 
lückenlose  Mischungsreihen,  was  ilu-e  Trennung 
so  außerordenthch  schwierig  macht. 

Die  reinen  seltenen  ErdmetaUe  erhält 
man  durch  Elektrolyse  der  geschmolzenen 
Salze  (Mendelejeff,  Hillebrand  und 
Norton,  Muthmann);  auf  diese  Weise  sind 
hergestellt  worden:  La,  Ce,  Pr,  Nd,  Sm. 
Diese  MetaUe  haben  weißen,  einige  etwas 
gelbstichigen  MetaUglanz;  die  Härte  kommt 
etwa  der  des  Zinns  gleich.  Die  Dichten  (d) 
und    Schmelzpunkte    (Fp)    sind    folgende: 


La 

Ce 

Pr 

Nd 

d 
Fp 

6,1545 

810« 

7,0424 
623« 

6,4754 
940« 

6,9563 
840« 

Die  seltenen  Erdmetalle  lassen  sich  mit 
Ca,  Mg,  AI,  Zu,  Fe  usw.  legieren;  die  10% 
Mg  und  Fe  enthaltenden  Legierungen  be- 


sitzen „pyrophore"  Eigenschaften,  d.  h. 
sie  geben  beim  Anschlagen  mit  dem  Stahl 
kräftige  Funken  und  können  zu  Zündvor- 
richtungen   verwendet    werden. 

An  der  Luft  verändern  sich  die  MetaUe 
nur  langsam;  beim  Erhitzen  in  0  Uefern  sie 
die  Oxyde  McgOs  (Ce  gibt  CeOa),  in  N  die 
Nitride  MeN,  in  Hg  die  Hydride  MeHg. 
Die  Oxyde  der  seltenen  Erdmetalle 
sind  sehr  schwer  reduzierbar  (vgl.  unter  9 
Thermochemie);  nur  mit  K  oder  Na 
(in  einzelnen  FäUen  auch  mit  Mg  oder  AI) 
lassen  sich  die  MetaUe  (in  unreinem  Zustand) 
abscheiden;  dagegen  vermögen  die  seltenen 
ErdmetaUe  die  Oxyde  des  Fe,  Co,  Ni,  Cr, 
W,  U,  V,  Nb  und  Ta  zu  reduzieren.  Man  ver- 
wendet dazu  das  bei  der  Elektrolyse  der 
Rohchloride   entstehende   ,,]VIischmetaU". 

Die  Salze  der  dreiwertigen  Ionen  zeigen 
folgende   FäUungsreaktionen: 
OH'  Uefert  die  Hydroxyde  Me(0H)3  als  weiße 
oder  schwach  gefärbte,  im  überschüssigen 
Fällungsmittel    nicht,    dagegen    in   Milch- 
säure, Weinsäure,  Zitronensäure  usw.  lös- 
Uche  Hydrogele,   die  beim  Glühen  in   die 
Oxyde  übergehen. 
F'  gibt  gelatinöse  Niederschläge  von  der  Zu- 
sammensetzung MeFg. 
CO 3"  fäUt  neutrale  oder  basische  Carbonate, 
die  mit  überschüssigem  FäUungsmittel  lös- 
Uche   Doppelcarbonate   geben. 
C2O4"  liefert  die  normalen  Oxalate;  im  Ueber- 
schuß  des  FäUungsmittels  sind  die  Oxalate 
der   am   wenigsten   basischen  Glieder  der 
Yttererden  merkhch  löshch.  Die  Löshchkeit 
der  Oxalate  in  verdünnter  H2SO4  nimmt 
ab  in  der  Reihenfolge  Yb,  La,  Y,  Ce,  Pr, 
Gd,  Nd. 
SO 4"   fällt   kristallwasserhaltige  Sulfate  mit 
4,  8  oder  12  HoO,  deren  Löshchkeit  mit 
steigender  Temperatur  abnimmt;  die  Lö- 
sungen zeigen  auffaUende  Uebersättigungs- 
erscheinungen,  auch  treten  sehr  leicht  meta- 
stabile Phasen   auf.     Am  schwersten  lös- 
hch  sind  die   Sulfate  des  La,   am   leich- 
testen  die    der   schwachbasischen    Ytter- 
metaUe.      Die    wasserfreien    Sulfate,    die 
relativ   leicht  löshch  sind,   können  durch 
Entwässern  der  Hydrate  oder  direkt  aus 
den  Oxyden  und  H2SO4  erhalten  werden. 
Die  Sulfate  bilden  mit  den  iVlkahsulfaten 
Doppelsalze,  deren  Löshchkeit  sehr  variiert. 
CrOi"   fäUt   die    Chromate. 
PO4'"   gibt   gaUertartige    Niederschläge. 
JO3'    fällt    in    verdünnten    Säuren    löshche 

Jodate. 
Fe(CN)6""    gibt    amorphe    Niederschläge. 
SiFp"    Uefert    gelatinöse    Niederscliläge. 
H2O2+NH3    gibt   flocldge    Hydroperoxyd- 

"O  H 
derivate  von  der  Form  Me  /qjjn 

Von  den  in  Wasser  leicht  löshchen  Salzen 
seien  zusammenfassend  erwähnt: 


Borgruppe  (Seltene  Erdmetalle) 


123 


Chloride;  kristallisieren  mit  6  oder  7 
H2O;  an  dei  Luft  zerfließlich;  auch  in  Alkohol 
leicht  löshch;  geben  beim  Erhitzen  Oxyclilo- 
ride;  haben  wenig  Neigung  zur  Bildung 
von  stabilen  Doppelchloriden,  geben  aber 
mit  den  Chloriden  schwach  elektropositiver 
Metalle  ziemlich  instabile  Komplexe;  sie 
addieren  bei  Ausschluß  von  Wasser 
Ammoniak,  Pyridin  usw. 

Nitrate ;  die  der  Ceriterden  kristalli- 
sieren mit  6H2O,  die  der  Yttererden  mit 
SbisöHgO;  alle  Nitrate  sind  auch  in  Alkohol 
löslich.  Beim  Erhitzen  entstehen  zunächst 
basische  Nitrate.  Die  Nitrate,  besonders 
die  der  Ceriterden,  bilden  gut  Icristallisierende 
Doppelnitrate  mit  NH4-,  Na-,  Mg-  usw. 
Nitrat. 

Acetate;  die  neutralen  Acetate  der  Cerit- 
erden sind  sehr  leicht,  die  der  Yttererden 
etwas  schwerer  löshch. 

Platincvanüre ;  ihre  Zusammensetzung  ent- 
spricht dei-  Formel  2Me(CN)3.3Pt(CN)2  mit 
18  oder  21  H.,0;  die  der  Ceriterden  sind 
monoldin,  gelb  mit  blauem  Oberflächen- 
schimmer; die  der  Yttererden  rhombisch, 
kirschrot    mit    grünem    Metallglanz. 

Als  besonders  typisch  in  chemischer  Hin- 
sicht können,  wie  zusammenfassend  bemerkt 
werden  mag,  folgende  gemeinsamen  Charak- 
teristika füi  die  seltenen  Erdmetalle  gelten: 

1.  Die  Dreiwertigkeit  ihrer  Kationen 
(siehe   auch   den   nächsten   Absatz). 

2.  Die  Schwerlöshchkeit  ihrer  Oxalate  in 
Wasser  und   Säuren. 

3.  Die  mit  der  Temj)eratur  abnehmende 
geringe  Löshchkeit  der  Sulfathydrate  in 
Wasser  und  die  relativ  große  Löshchkeit 
der  Sulfatanhydride  in  Wasser  bei  0",  sowie 
die  Bildung  von  Doppelsulfaten  mit  stark 
variierender  Löshchkeit. 

b)  Höherwertige  Verbindungsstufen, 
Cer,  Praseodym,  Neodym  und  Terbium  ver- 
mögen höhere  Oxyde  zu  bilden,  die  der 
Formel  MeOa  (oder  auch  Men02n-i(n  >  3)) 
entsprechen,  in  denen  das  Element  vierwertig 
(oder  noch  höherwertig)  auftritt.  Die  Oxyde 
treten  häufig  in  verschiedenen,  wahrschein- 
lich polymeren  Formen  auf  (Theorie  der 
kondensierten  und  komplexen  Oxyde; 
Wyrouboff   und   Verneuil). 

Salze  leiten  sich  nur  von  dem  Dioxyd  des 
Cers  und  unter  besonderen  Umständen  von 
dem  des  Praseodyms  ab;  doch  haben  die 
Ionen  Me —  sehr  starke  Neigung  in  das  drei- 
wertige    Ion     überzugehen     (siehe     „Cer"). 

Die  Vierwertigkeit  des  Cers  in  diesen 
Salzen  wird  bewiesen  z.  B.  durch  die  voll- 
kommene Analogie  zwischen  den  Ceridoppel- 
verbindungen  und  denen  anderer  vierwertiger 
Elemente. 

Während  die  seltenen  Erdmetalle  in 
ihrem  chemischen  Verhalten  also  einerseits 
(wie  oben  dargelegt  wurde)  zwischen  Alumi- 


nium und  den  Erdalkah metallen  stehen, 
nähern  sie  sich  andererseits  durch  die  eben 
besprochene  Fähigkeit  gewisser  Gheder  zur 
Bildung  von  Oxyden  der  Form  Me02  den 
vierwertigen  Elementen  Zirkon  und  Thor, 

5.  Verwendung.  Die  seltenen  Erdver- 
binduugen  dienen  als  Metallbeizen  in  der 
Färberei,  zum  Färben  und  Entfärben  von 
Glasflüssen,  zu  Porzellanfarben;  das  pyro- 
phoie  ,,MischmetaH"  dient  zu  Zündvor- 
richtungen. 

6.  Atomgewichte.  Bis  zum  Jahre  1870 
hat  man,  wie  oben  schon  erwähnt  wurde, 
die  seltenen  Erdmetalle  allgemein  als  zwei- 
wertig angesehen,  da  man  sie  wegen  ihrer 
ziemlich  stark  basischen  Eigenschaften  als 
den  Erdalkalimetallen  nahe  verwandt  ansah. 
Erst  die  Darstellung  der  Metalle  Cer,  Didym 
und  Lanthan  durch  Schmelzflußelektrolyse 
der  Chloride  und  die  Ermittelung  ihrer  spezi- 
fischen Wärmen  durch  Mendelejeff,  Hille- 
brand  und  Norton  ergab  ihre  Dreiwertig- 
keit. Kristallographisclie  usw.  Studien  von 
Cleve,  Molargewichts-  und  Leitfähigkeitsbe- 
stimmungen und  anderes  haben  dieses  Resul- 
tat bestätigt  (vgl.  oben,, Allgemeine  chemische 
Charakteristik").  Außer  der  auf  der  Er- 
mittelung der  spezifischen  Wärme  und  dem 
Dulong-Pe  titschen  Gesetz  basierenden, 
von  Mendelejeff  usw.  angewandten  Methode 
zur  Atomgewichtsbestimmung  seien  noch 
folgende  Verfahren  angeführt: 

1.  Die  synthetische  Sulfatmethode.  Das 
Oxalat  wird  durch  Glühen  in  Oxyd  über- 
geführt und  eine  gewogene  Menge  von  diesem 
in  das  normale  wasserfreie  Sulfat  umgewan- 
delt, dessen  Quantität  bestimmt  wird;  da 
neben  dem  normalen  Sulfat  auch  eine  ge- 
wisse Menge  von  saurem  Sulfat  entsteht,  muß 
nach  jeder  Bestimmung  die  Menge  der 
,, halbgebundenen"  Schwefelsäure  ermittelt 
werden. 

2.  Die  analytische  Sulfatmethode.  Was- 
serhaltiges normales  Sulfat  wird  gewogen, 
dann  in  wasserfreies  Sulfat  übergeführt, 
dessen  Menge  ebenfalls  bestimmt  wird; 
dieses  wandelt  man  durch  starkes  Glühen 
in  das  Oxyd  um;  auch  dessen  Quantität 
wird  ermittelt;  man  hat  also  zur  Kontrolle 
der  Richtigkeit  der  Bestimmung  zwei  Glei- 
chungen. 

7.  Trennung  und  Reinigung.  Alle 
seltenen  Erdnünerahen  können  in  gepulver- 
tem Zustand  durch  konzentrierte  H0SO4 
aufgeschlossen  werden;  nach  Entfernung  der 
überschüssigen  Säure  werden  die  Sulfate  in 
Eiswasser  aufgenommen,  und  aus  der  Lösung 
Cu,  Bi,  Mo  usw.  durch  HgS  gefällt;  aus  dem 
Filtrat  lassen  sich  die  seltenen  ErdmetaUe 
infolge  der  schweren  Löshchkeit  ihrer  Oxalate 
in  Mineralsäuren  von  Alunüuium,  Calcium 
usw.    abscheiden.       Bei    Anwesenheit    von 


124 


Borgruppe  (Seltene  Erdinetalle) 


Wismutnitrat  besonders  leicht  das  Sama- 
rium-, nicht  das  Gadoliniumnitrat.  (Urbain 
und  Lacombe.) 

Eine  annähernde  Reinigung  mit  Hilfe 
dieser  Methoden  ist  jedoch  äußerst  schwierig 
und  erst  bei  etwa  hundertfacher  Wieder- 
holung derartiger  Operationen  zu  erzielen;  um 
von  dem  Grad  der  Reinheit  ein  Bild  zu  be- 
kommen, untersucht  man  spektroskopisch,  ob 
bei  Fortsetzung  der  trennenden  Operationen 
das  Bogenspektrum  sich  noch  ändert  oder 
konstant  bleibt. 

Ist  die  Trennung  schon  ziemlich  weit 
vorgeschritten,  so  kann  man  aus  der  Bestim- 
mung des  mittleren  Aequivalentgewichtes 
den  Grad  der  Reinheit  ermitteln.  Man  führt 
dazu  eine  gewogene  Menge  des  Oxydes  in  das 
wasserfreie  Sulfat  über  und  bestimmt  dessen 
Quantität;  beim  Arbeiten  mit  der  Nernst- 
schen  ]\Iikrowage  kommt  man  mit  ganz 
kleinen  Substanzmengen  aus.  Bei  diesem 
Verfahren  darf  kein  Cer  zugegen  sein  (da 
es  das  Oxyd  CeOa  bildet);  bei  Anwesenheit 
von  Praseodym,  Neodym  und  Terbium  redu- 
ziert man  die  (beim  "Glühen  entstehenden) 
Dioxyde  im  Ha-Strom  zu  den  gewöhnhchen 
Oxyden  McaGs. 

8.  Photochemie.  In  physikahscher  Hin- 
sicht sind  die  seltenen  Erdmetalle  vornehmhch 
durch  ihr  spektroskopisches  Verhalten  aus- 
gezeichnet. 

1.  Absorptionsspektren.  Die  Ver- 
bindungen der  seltenen  Erdmetalle  Pr,  Kd, 
Sm,  Eu,  Tb,  Dy,  Ho,  Er  und  Tu  zeigen 
sehr  charakteristische  selektive  Absorption, 
die  sowohl  an  den  festen  Stoffen  wie  an 
ihren  Lösungen  auftritt:  das  Absorptions- 
spektrum (das  bei  den  undurchsichtigen 
Veibindungen  als  Reflexionsspektrum  zu 
beobachten  ist),  zeigt  niehi  oder  weniger 
scharfe  Absorptionsstreifen  von  oft  außer- 
ordenthch  geringer  Breite.  Die  Oxyde  der 
genannten  Metalle  nennt  man  „farbige" 
Erden  im  Gegensatz  zu  den  „farblosen" 
Erden  des  La,  Ce,  Gd,  Sc,  Y  und  Yb. 

Am  stärksten  gefärbt  erscheinen  dem 
Auge  die  Nitiate  und  die  Chloride:  folgende 
Zusammenstellung  gibt  eine  Orientierung 
über  die  Farbe  und  das  spektrale  Absorp- 
tionsverhalten der  festen  oder  gelösten 
Verbindungen: 

Absorptionsspektrum 

Charakteristischste  Streifen  im  Blau  und  im  Gelb 
Charakteristischste  Streifen  im  Grün  und  im  Gelb 
Charakteristischste  Streifen  im  Blau  und  Violett 
Charakteristischste  Streifen  im  Blaugrün  bezw.  Grün  und  Rot 
(schwach  gelb?)    Charakteristische  Streifen  im  Ultraviolett 

grün  Charakteristische  Streifen  im  Rot  und  im  Violett 

Die  Verwendung  der  Absorptionsspektren   Reinheit  sowie  in  quantitativer  Richtung  zur 
in    qualitativer   Richtung   zur   Prüfung   auf  spektralphotometrischen   Analyse    muß    mit 


Niob-,  Tantal-,  Titan-  usw.  Säure  muß  das  ' 
Verfahren  kompliziert  werden.  , 

Vom  Zirkon  werden  die  seltenen  Erd- ' 
metaUe  durch  Behandeln  des  Oxalatnieder- 
schlags  mit  überschüssigem  Fällungsmittel 
befreit,  in  dem  das  Zirkonoxalat  löslich  ist; 
vom  Thor  durch  Einwirkung  von  oxamin- 
saurem  Amnion  (das  auch  die  Oxalate  der 
Yttriummetalle  spurenweise  löst) ;  andere 
Methoden  zur  Trennung  vom  Thor  beruhen 
auf  der  Unlöshchkeit  des  Th(J03)3  in  ver- 
dünnter HNO3  und  ähnhchem. 

Die  Cer-  und  die  Yttriummetalle  werden 
durch  Fällung  mit  gesättigter  Kalium-  (oder 
Natrium-)sulfatlösung  getrennt,  welche  die 
Cermetalle  in  Form  von  (in  gesättigter  Sul- 
fatlösung, nicht  in  Wasser  schwerlöshchen) 
Doppelsulfaten  abscheidet.  (Klaproth, 
Berzelius  und  Hisinger,  Mosander.) 
Um  das  Cer  abzuscheiden,  kann  man  es  in 
den  vierwertigen  Zustand  überführen,  in  dem 
es  spezifische  Fällungsreaktionen  zeigt. 

Um  die  Cer-  bezw.  die  Yttriummetalle 
unter  sich  zu  trennen,  ist  man  auf  sehr  lang- 
wierige Operationen  angewiesen;  in  Betracht 
kommen  folgende  Methoden: 

1.  Fraktionierte  Fällung  mit  OH'-Ionen; 
man  fällt  mit  wenig  NH4OH  und  digeriert 
stundenlang  die  Mutterlauge  mit  dem  Nieder- 
schlag; in  diesem  werden  die  am  wenigsten 
basischen  Hydroxyde  angereichert. 

2.  Fraktionierte  Glühzersetzung  der  Ni- 
trate; die  Nitrate  der  am  wenigsten  basischen 
Metalle  werden  bei  relativ  niedrigen  Tempe- 
raturen in  Oxyde  oder  basische  Nitrate 
übergeführt. 

3.  Fraktionierte  Kristallisation  der  Salze ; 
am  geeignetsten  sind  die  Doppel-  oder 
Komplexverbindungen  mit  NH4-,  Mg-,  Mn- 
Salzen,  besonders  der  Nitrate  (Mendelejeff, 
Auer,  Drossbach,  Demarcay,  Uibain 
und  Lacombe),  ferner  die  Aethylsulfate 
und  Acetylacetonate  (Urbain),  weniger 
die  einfachen  Salze  wie  Sulfate,  Chromate 
usw. 

4.  Durch  auswählende  Isomorphie;  man 
setzt  der  Lösimg  das  Salz  eines  Elementes  zu, 
das  zu  einem  der  seltenen  Erdmetalle  eine 
besonders  hohe  isomorphe  Mischungsneigung 
hat;  kristalHsiert  jenes  Salz  aus,  so  ist  das 
betreffende  seltene  Erdmetallsalz  in  ihm  an- 
gereichert;   beispielsweise    mischt    sich    mit 


Salzbildendes 
Element 
Pr 
Nd 
Sm 
Eu,  Ho,  Er,  Tu 
Tb 


Farbe 

lauchgrün 

violett 

gelb 

rosa  bis  rot 


Borgi'uppe  (Seltene  Erdmetalle) 


125 


größter  Vorsicht  geschehen,  da  die  mannig- 
faltigen Einflüsse,  welche  das  Aussehen  der 
Absorptionsspektren  zu  verändern  vermögen 
(Variierung  von  Konzentration,  Temperatur, 
Lösungsmittel  usw.,  Natur  des  Anions,  An- 
wesenheit fremder  Stoffe)  respektive  die 
Gültigkeit  des  Beer  sehen  Gesetzes  aufheben 
(bei  Aenderung  des  Dissoziationsgrades,  des 
Solvatationszustandes  usw.)  bei  den  seltenen 
Erdverbindungen  besonders  deutlich  aus- 
gebildet sind. 

Glühspektren.  Die  gefärbten  Oxyde 
und  andere  glühbeständige  farbige  Verbin- 
dungen der  seltenen  Erdmetalle  liefern  beim 
Erhitzen  für  sich  oder  in  Mischung  bezw. 
fester  Lösung  mit  anderen  Oxyden  (MgO, 
AI2O3  usw.)  neben  einem  kontinuierlichen 
Spektrum  (das  bei  durchsichtigen  Phosphaten 
usw.  sehr  schwach  sein  kann)  charakteristi- 
sche Emissionsstreifen,  die  den  Absorptions- 
streifen der  betreffenden  Substanz  ent- 
sprechen. Die  farblosen  Oxyde  usw.  geben 
nur  ein  kontinuierliches  Glühspektrum, 

Funkenspektren.  Der  Bau  von  Fun- 
kenspektren ist  in  hohem  Grade  von  den 
Bedingungen  der  Entladung  abhängig;  am 
charakteristischen  sind  die  Funkenspektren 
der  farblosen  Erden;  das  beste  Material  bilden 
die  Chloride.  Wird  die  zu  untersuchende 
Lösung  nicht  an  den  negativen,  sondern  an 
den  positiven  Pol  gebracht,  so  erhält  man 
bei  den  Verbindungen  einzelner  seltener 
Erdmetalle  an  der  OlDerfläche  der  Flüssigkeit 
eine  Phosphoreszenz,  deren  Spektrum  mit 
dem  Kathodenlumineszenzspektrum  des  näm- 
lichen Stoffes  verwandt  ist  (spectres  d'etin- 
celle  renverse,  Lecoq  de  Boisbaudran). 

Bogenspektren.  Am  geeignetsten  zur 
spektralen  Charakterisierung  eines  seltenen 
Erdmetalls  ist  sein  Bogenspektrum,  das  unter 
allen  Bedingungen  konstant  bleibt :  am  charak- 
teristischsten sind  die  Bogenspektren  der 
farblosen  Erden,  und  zwar  vornehmlich  der 
zwischen  3000  und  4000  AE  gelegene  Teil. 
Am  besten  verwendet  man  die  Chloride. 

Kathodenlumineszenzspektren.  Rei- 
ne seltene  Erden  geben  unter  dem  Einfluß 
der  Kathodenstrahlen  keine  Lumineszenz  (wie 
Lecoq  de  Boisbaudran,  Baur  und 
Marc  im  Gegensatz  zu  Crookes  feststellten) 
enthält  die  Erde  aber  Spuren  einer  fremden 
und  zwar  einer  farbigen  seltenen  Erde,  hegt 
also  eine  feste  Lösung  vor,  so  tritt  kräftige 
Phosphoreszenz  auf,  deren  Spektrum  ein 
diskontinuierhches  ist;  ein  bestimmter  (oft 
bei  ca.  1%  hegender)  Gehalt  an  fremdem 
Stoff  gibt  die  größte  Helhgkeit;  aber  es 
genügt  oft  schon  ein  Milhonstel  Prozent 
des  Fremdstoffes,  um  das  Phänomen  auszu- 
lösen (Urbain).  Der  Bau  des  Spektrums 
ist  im  wesenthchen  abhängig  von  der  Natur 
des  gelösten  fremden  Stoffes,  doch  bedingt 
auch  die   Natur  des   Lösungsmittels,  sowie 


die  Calcinationstemperatur,  falls  diese  das 
Lösungsmittel  beeinflußt,  mehr  oder  weniger 
große  Unterschiede  im  Bau  des  Spektrums. 
Die  Absorptionsspektren  der  erregenden  far- 
bigen Erden  stehen  in  keinem  Zusammenhang 
mit  den  Kathodolumineszenzspektren.  Auch 
feste  Lösungen  der  farbigen  seltenen  Erden 
in  Kalk  usw.  hefern  kräftige  Kathodolumi- 
neszenz  von  diskontinuierhch -spektralem 
Charakter. 

9.  Thermochemie.  Folgende  Tabelle 
gibt  die  Bildungswärme  der  Ceriterden  im 
Vergleich  mit  denen  des  MgO  und   AI2O3: 


V.  MgO 

71  500  g-cal 

Ve  AI2O3 

64  300      „ 

V4  CeO, 

56 100      „ 

Ve  La^Og 

74 100      ,. 

Ve  Pr^Os 

68  700      „ 

Vs  Nd^Os 

72  500      ., 

Die  hohen  Bildungswärmen  bedingen  die 
schwierige  Reduzierbarkeit  der  seltenen  Er- 
i  den. 

10.  Kolloidchemie.  Die  Acetate  von  Y, 
Nd,  Pr,  La  und  Er  hefern  in  konzentrierter 
Lösung  mit  NH4OH  ein  Hydrosol  (basisches 
Acetat),  das  durch  Dialyse  gereinigt  werden 
kann;  das  gleiche  Hydrosol  des  Y  entsteht 
auch  durch  Auflösen  von  Y2O3  in  Yttrium- 
acetatlösung. 

Ceriammoniumnitratlösung  liefert  bei  der 
Dialyse  ein  beständiges  Hydrosol  des  Ceri- 
hydroxyds,  das  aber  durch  geringe  Mengen 
eines  Elektrolyten  in  ein  gallertartiges  Hydro- 
gel  übergeführt  wird  (vgl.  im  Artikel 
,,Kohlenst of fgruppe"  bei  ,,Silicium"). 

Ceroammoniumnitratlösung  mit  Glycerin 
und  NH4OH  versetzt  gibt  eine  klare,  hellgelbe 
Flüssigkeit,  die  ein  Hydrosol  oder  eine  kom- 
plexe Verbindung  enthält;  beim  Zusatz  von 
Wasser  scheidet  sichallmähhchCerohydroxyd 
aus.    Analog  verhält  sich  das  Neodymnitrat. 

Der  aus  Lanthanacetat  in  der  Kälte  mit 
NH4OH  entstehende  schleimige  Niederschlag 
adsorbiert  nach  dem  Auswaschen  Jod  unter 
Blaufärbung,  in  gleicher  Weise,  wie  es  Stärke 
tut.  Wird  die  Fällung  in  der  Hitze  vor- 
genommen, so  färbt  sich  das  pulverige 
Produkt  mit  Jod  braunschwarz;  die  Blau- 
färbung der  Jodadsorptionsverbindung  ist 
also  an  den  kolloiden  Charakter  des  Adsorbens 
gebunden. 

11.  Magnetische  Eigenschaften.  Die 
magnetische  SuszeptibiUtät  der  seltenen  Erd- 
metalle und  ihrer  Verbindungen  ist  eine 
außergewöhnlich  große,  und  zwar  sind  die 
Magnetisierungskoeffizienten  für  die  einzelnen 
Glieder  sehr  verschieden,  was  für  die  Unter- 
scheidung und  Reinheitsprüfung  von  großer 
Bedeutung  ist.  Auf  die  Existenz  des  Keltiums 
hat  Urbain  auf  Grund  magnetischer  Messun- 
gen am  Lutetium  geschlossen.  Von  erheb- 
lichem physikalischen  Interesse  ist  der  Ein- 
fluß   der    Magnetisierung   auf    das    Absorp- 


126 


Borgruppe  (Seltene  Erdmetalle) 


tionsspektrum  der  seltenen  Erdverbindungen 
(Du  Bois  und  Elias,  J,  Becquerel). 

II.    Spezielle    Beschreibung    der    seltenen 
Erdmetalle      und      ihrer      Verbindungen. 

Von  den  Verbindungen  der  seltenen  Erd- 
metalle werden  im  folgenden  vornehmlich 
nur  die  erwähnt,  die  zur  Charakterisierung 
oder  Trennung  dieser  Elemente  dienen. 
Mehrere  der  seltenen  Erdelemente  sind  noch 
sehr  wenig  untersucht;  sie  sind  bisher  im 
wesenthchen  durch  ihr  spektrales  Verhalten 
definiert  worden.  Die  Absorptionsspektren 
sollen  kurz  berührt  werden;  dagegen  muß 
bezüglich  der  Bogen-  oder  Funkenspektren 
auf  die  Literaturzusammenstellung  ver- 
wiesen werden. 

Lanthan. 

Allgemeines.  Das  Lanthan  ist  von 
allen  hierheigehörigen  Elementen  das  posi- 
tivste; das  Oxyd  löscht  sich  in  geglühtem 
Zustand  mit  Wasser  unter  Zischen ;  aus  der 
Luft  zieht  es  CO2  an;  aus  NH4- Salzen  macht 
es  NH3  frei;  LagOg  Wasser  (das  La(0H)3 
enthält),  bläut  Lackmus;  die  Lösungen  der 
(farblosen)  La- Salze  zeigen  kaum  Hydrolyse; 
das  La  steht  von  allen  seltenen  Erclmetällen 
dem  Ca  oder  Mg  am  nächsten.  Wegen  der 
ziemlich  schweren  Löshehkeit  des  Sulfates 
mit  9H2O  und  der  Doppelsulfate,  Doppel- 
nitrate und  Doppelcarbonate  kann  das  La 
am  leichtesten  durch  fraktionierte  Kristalli- 
sation aus  dem  seltenen  Erdgemisch  abge- 
schieden werden. 

Spezielle  Chemie.  La,  metaUisches 
Lanthan  ist  das  veränderlichste  Metall  unter 
den  Cerelementen ;  an  der  Luft  läuft  es 
sofort  blau  an  und  überzieht  sich  ahmählich 
mit  einer  stahlfarbigen  Schicht  oder,  wenn 
die  Luft  feucht  i»t,  mit  weißem  Hydroxyd. 
Fp.  810";  d  6,19  bis  6,05;  spez. Wärme  0,04(34: 
Verbrennungswärme  1602  g-cal  für  1  g;  La 
ist  paramagnetisch.  Mit  AI  bildet  es  eine 
sehr  beständige  Legierung. 

LaF,  Lanthanfluorid;  aus  dem  Acetat 
entsteht  durch  HF  das  Hydrat  2LaF3.H20, 
gallertartig;  aus  dem  Sulfat  2LaF3.3HF. 

LaCla  Lanthanchlorid;  Darstellung  wie 
die  des  CaClg;  leicht  löshch  in  Wasser  und 
Alkohol:  Hydrate  und  Alkoholate  sind  leicht 
zu  erhalttn.  Mit  den  Chloriden  schwach 
elektropositiver  Metalle  bildet  das  LaCla 
Doppelsalze. 

LaBrg  Lanthanbromid;  aus  LagOg  und 
HBr  erhält  man  LaBrg. TH.^O.  LaBrj  bildet 
Doppelbromide. 

LaJg  Lanthanjodid  ist  bisher  nur  in 
Doppelverbindungen  bekannt. 

LaoOg  Lanthanoxyd;  weißes  Pulver,  durch 
Glühen  des  Hydroxyds,  Oxalates  usw.;  zieht 
schnell  CO2  und  H2O  an;  ist  auch  in  stark  ge- 
glühtemZustand  leicht  in  Säuren  löshch.  LajOg 
scheint   bei    Gegenwart   des    Sauerstoffüber- 


trägers CeOz  (siehe  unten)  ein  Peroxyd  bilden 
zu  können. 

La(0H)3  Lanthanhydroxyd;  schleimigei 
weißhcher  Niederschlag  durch  Fällung:  ent- 
steht auch  durch  ,, Löschen"  des  La.^Og; 
stärkste  Base  unter  den  Hydroxyden  der 
seltenen  Erdmetalle. 

La(02H)(0H)2  Lanthanperoxydhydrat, 
aus  Lanthansalzlösungen  und  BaOg. 

LajSg  Lanthansulli d;  gelbes  Pulver,  am 
besten  durch  Erhitzen  des"  wassei freien  Sul- 
fats im  HaS-Strom  zu  erhalten. 

La2(S04)3  Lanthansulfat;  weißes,  hygro- 
skopisches Pulver;  leicht  löshch  in  Wasser  von 
0";  entsteht  aus  dem  Oxyd  und  H2SO4  oder 
durch  Entwässern  der  Hydrate;  von  diesen 
sind  bekannt  die  Sulfate  mit  16,9  und  6  H2O; 
auch  ein  saures  und  ein  basisches  Sulfat 
sind  erhalten  worden.  Mit  den  Sulfaten  des 
K,  Na,  NH4,  Rb,  Cs  und  Ce  bildet  das 
Lanthansulfat  Doppelsalze. 

La(N03)3.6H20  Lanthannitrat;  leicht 
löslich  in  Wasser  und  Alkohol;  geht  über 
konzeutrierter  H2SO4  in  das  Monohydrat 
über;  bildet  Doppelnitrate  mit  NH4  und  Mg. 

LaPOi  Lanthanorthophosphat,  LaHPiÖ-- 
.3  H.O  Lanthanpyrosulfat  und  LaPOg  Lan- 
thanmetaphosphat, sowie  Doppelsalze  und 
saure  Salze  sind  bekannt. 

La2(C03)3  Lanthancarbonat;  durch  Fällen 
entstehen  gelatinöse  Niederschläge;  das 
Lanthancarbonat  bildet  mit  K,  Na  und 
NH4  Doppelcarbonate. 

La(C2H302)3.lV2  H2O  Lanthanacetat; 
dünne  Prismen.  Fällt  man  die  Lösung 'des 
Acetats  mit  NH4OH  in  der  Kälte,  so  ent- 
steht ein  schleimiges  basisches  Salz,  das 
nach  dem  Auswaschen  durch  Jod  dunkelblau 
gefärbt  wird  (Adsorptionsverbindung).  Lan- 
thanacetat kann  als  Sauerstoffüberträger 
dienen,  z.  B.  bei  der  Oxydation  des  Hydro- 
chinons  in  Carbonatlösung  durch  den  Luft- 
sauerstoff (siehe   auch  unten  ,,Ceroacetat"). 

La2(C204)3 . 9  ( ?)  H2O  Lanthanoxalat ; 
weißer  käsiger  Niederschlag,  der  kristaUinisch 
wird;  scheint  unter  allen  seltenen  Erdoxalaten 
der  am  leichtesten  in  Säuren  löshche  zu  sein. 
Oxalochloride,  -nitrate  usw.  entstehen  leicht 
aus  konzentrierten  Lösungen. 

La(CH3C0 .  CH2CO .  CH3)3  Lanthanacetyl- 

acetonat;   kleine  weiße  Nadeln,   aus  alkoho- 

hscher    Lösung    des    Ketons    und    frischem 

La(0H)3. 

Cer. 

Allgemeines.  Das  Cer  tritt  vornehmlich 
in  zwei  Verbindungsformen  CeXg  (Cerover- 
bindungen)  und  CeX4  (Ceriverbindungen)  auf, 
welche  die  Ionen  Ce"'  und  Ce""  bilden.  Die 
Ceroverbindungen  sind  farblos,  die  Ceriver- 
bindungen fast  alle  gefärbt;  ihre  Lösungen 
sind  meist  gelb  bis  braun.  Außerdem  sind 
superoxydartige  Verbindungen  (Perceriverbin- 
dungen)  des  Ce(IVj  oder  des  Ce(VJ)  bekannt. 


Borgruppe  (Seltene  Erdinetalle) 


127 


Für  den  Vorgang  Ce---  ->  Ce—  beträgt  das 
Potential  eh=l,57  Volt;  stark  dissoziierte 
Cerisalze  können  ihres  außerordentlich  hohen 
Oxydationspotentiales  wegen  in  wässeriger 
Lösung  nicht  bestehen;  sie  machen  den  Sauer- 
stoff frei  (vgl.  das  Gegenstück:  die  Entwicke- 
lung  von  Wasserstoff  an  Platin  in  einer 
wässerigen  Chromolösung).  CeClj  entwickelt 
entsprechend  Chlor;  analog  verhalten  sich 
natürhch  das  Bromid  und  das  Jodid;  dagegen 
ist  CeF4  ziemhch  beständig.  Ce(S04)2  in 
schwefelsaurer  Lösung  entwickelt  Sauerstoff; 
in  wässeriger  bildet  es  basische  Salze,  bei 
denen  die  Konzentration  der  Ce""-Ionen 
relativ  klein,  die  Oxydationstendenz  also 
herabgesetzt  ist;  die  Nitrate  bilden  ebenfalls 
basische  sowie  auch  komplexe  Salze.  Aeltere 
Lösungen  der  Cerisalze  zeigen  starke  Hydro- 
lyse; beim  Zusatz  von  Säure  zu  Cerisalz- 
lösungen  tritt  Färb  Vertiefung  auf  (Rotfär- 
bung); H2O2  reduziert  frische  Lösungen 
unter  Entfärbung;  ältere  (stark  hydrolysierte) 
Lösungen  werden  erst  dunkelrot  gefärbt;  die 
Reduktion  tritt  dann  später  ein. 

Die  Ceroverbindungen  werden  durch 
Sauerstoff  bei  Gegenwart  von  Alkali  unter 
Rotfärbung  in  Superoxyd Verbindungen  über- 
geführt. Nach  Engler  verläuft  die  Autoxy- 
dation auf  folgenden  Wegen: 

L  Ce2(C03)3  +  H,0  +02  =  Ce2(C03)3 

(OH)2+H202. 

IL  Ein  Teil  des  basischen  Cericarbonats 
wird  durch  H2O2  in  die  Perceriverbindung 
übergeführt.  Ist  arsenige  Säure  zugegen,  so 
verschwindet  die  rote  Farbe  der  Super- 
oxydverbindung beim  Schütteln  und  es  ent- 
steht wieder  die  Ceriverbiudung.  Bei  Gegen- 
wart von  Glucose  erfolgt  dagegen  bei  rulügem 
Stehen  vollständige  Reduktion  zu  Cerosalz: 
beim  Schütteln  mit  Luft  tritt  wieder  Rot- 
färbung auf,  die  abermals  beim  Stehen  ver- 
schwindet usw. 

Spezielle  Chemie.  Ce,  metalhsches 
Cer,  hat  die  Farbe  und  den  Glanz  des  Eisens ; 
an  der  Luft  bekommt  es  allmählich  eine  gelbe 
Anlauffarbe.  Fp.  623".  Es  ist  sehr  duktil  und 
hat  etwa  die  Härte  des  Zinns ;  d  6,63  bis  7,04 
(je  nach  der  Vorbehandlung) ,  spezifische 
Wärme  0,04479,  Verbrennungswärme  1603  g- 
cal  für  lg;  Ce  ist  paramagnetisch;  die  Suszep- 
tibilität  X  beträgt  12. iO-«.  Beim  Ritzen 
oder  Schlagen  mit  Stahl  tritt  lebhaftes 
Funkeusprühen  auf.  In  einer  Flamme  ent- 
zündet verbrennt  Cerdraht  unter  Licht- 
emission, die  der  des  verbrennenden  Magne- ' 
siums  an  Intensität  überlegen  ist.  Von 
kaltem  H2O  wird  es  langsam,  schneller  von 
heißem  unter  H2-Entwickelung  angegriffen; 
in  verdünnten  Mineralsäureu  löst  es  sich 
leicht;  HNO3  (konz.)  bildet  einen  braunen,  1 
vorwiegend  aus  CeOg  bestehenden  Ueberzug. ' 

Metallisches  Cer  vermag  CO  und  CO2  bei 


höheren  Temperaturen  unter  C-Abscheidung 
zu  reduzieren. 

Ceramalgam  sowie  Legierungen  von  Cer 
mit  Zn,  AI,  Mg  sind  hergestellt  worden. 
Ceroverbindungen. 

2CeF3.H20  Cerofluorid;  weißer,  schlei- 
miger Niederschlag. 

CeClg  Cerochlorid ;  kristalHnisch,  zer- 
fließhch;  in  H2O  und  Alkohol  leicht  löslich; 
entsteht  durch  Erhitzen  des  Sulfids  in  Clg 
oder  HCl  und  ähnlichem.  CeClg .  7H2O 
(2CeCl3.15H20?)  entsteht  beim  Eindampfen 
von  HCl-Lösungen  von  Ceroverbindungen  u.  a. 
CeCl3  bildet  Doppelsalze  mit  den  ChloricTen 
schwach  elektropositiver  Metalle,  die  in 
H2C  und  Alkohol,  teils  auch  in  Aether  löslich 
sind. 

CeBrg  Cerobromid,  aus  dem  Sulfid  bei 
500"  im  HBr-Strom;  kristallinisch,  sehr 
hygroskopisch;  bildet  ein  Hydrat  und  Doppel- 
bromide. 

CeJg.OHsO  Cerojodid,  farblose  Kristalle. 

Ce203  Cerooxyd  ;  seine  Existenz  ist  noch 
nicht  sicher  nachgewiesen. 

Ce(0H)3  Cerohydroxyd ;  weißer  schlei- 
miger Niederschlag;  oxydiert  sich  an  der  Luft, 
indem  es  zuerst  violett  wird  und  dann  das 
gelbe  Ce(0H)4  liefert,  in  das  es  auch  durch 
H2O2  übergeführt  wird. 

Ce2S3  Cerosulfit ;  zinnoberrotes  bis 
schwarzes  Pulver,  oder  rote  Kristalle  am 
besten  durch  Erhitzen  von  wasserfreiem 
Sulfat  im  H2S-Strom  bei  beginnender  Rot- 
glut zu  erhalten. 

Ce2(S04)3  Cerosulfat ;  weißes  hygrosko- 
pisches Pulver;  entsteht  durch  Entwässern  der 
Sulfathydrate  bei  400";  sehr  leicht  in  H2O 
von  0»  löslich.  Geht  bei  Weißglut  in  CeOg 
über.  Bekannt  sind  Hydrate  mit  12,  9,  8,  5 
und  4  (\ielleicht  auch  mit  6)  HgO.  Außer 
beim  12-Hydrat  nimmt  die  Löslichkeit  bei 
allen  mit  steigender  Temperatur  ab.  Mit 
den  Sulfaten  von  K,  Na,  NH4,  TI,  Cd  bildet 
Cerosulfat  Doppelsulfate,  die  meist  in  HjO 
schwer  löshch  sind.  Am  genauesten  luiter- 
sucht  ist  das  Ce2(S04)3.(NH4)2S04.8H20, 
glänzende  monokline  IvristaUe. 

Ce(N03)3.6H20  Ceronitrat,  zerfheßliche 
Kristalle;  entsteht  durch  Umsetzung  von 
Ce2(S04)3  und  Ba(N03)2  und  Verdunsten  der 
Lösung.  Mit  den  Nitraten  des  NH4,  Mg, 
Zn,  Ni,  Co,  Mn  bildet  das  Ceronitrat  leicht 
löshche  Doppelnitrate. 

CePOi  Ceroorthophosphat;  grünlich- 
graues Pulver. 

CeH(P207)  Ceropyrophosphat ;  mikrosko- 
pische Nadeln. 

Ce(P03)3  Cerometaphosphat ;  mikrosko- 
pische Kristalle.  Doppelsalze  mit  K-  und  Na- 
Phosphat  sind  bekannt. 

Ce2(C03)3.5H20  Cerocarbonat;  entsteht 
durch  Fällung  als  feinkristalhnischer  Nieder- 
schlag;   mit    konzentrierter    Alkalicarbonat- 


128 


Borgruppe  (Seltene  Erdnietelle) 


lösimg     entstehen     Doppelsalze    €6(003)3. 
MeC03.nH20. 

Ce(C2H302)3.iy2H20  Ceroacetat  ist  in 
kaltem  Wasser  leichter  löslich  als  in  warmem; 
es  vermag  in  wässeriger  Lösung  als  Sauerstoff- 
überträger zu  wirken,  indem  es  z.  B.  Hydro- 
cliinon  zu  Chinhydron  oxydiert. 

062(0204)3.101120  Oerooxalat;  kristalli- 
nisch weißer  Niederschlag,  entstellt  durch 
Fällung;  wenig  löshch  in  n-H2S04  und  sehr 
wenig  in  (NH4),C204-Lösung. 

0e(0H3CO.CH.CO0H3)3.  3H2O    Ceroace- 
tylacetonat;  hellgelber  kristallinischer  Nieder- 
schlag  aus  0e(OH)4   und  Acetylaceton ;  löst 
sich  in  Alkohol  mit  braunroter  Farbe. 
Ceri  verbin  düngen. 

CeF4.H20  Oerifluorid  ist  in  HgO  unlösUch. 

0e0]4  Cerichlorid,  ist  nur  in  Form  von 
Doppel-  oder  komplexen  Verbindungen  be- 
kannt (s.  ,, Allgemeines"). 

CeOa  Cerioxyd  (Oerdioxyd);  in  reinem 
Zustand  fast  weiß  mit  geringem  Gelbstich, 
heiß  zitronengelb;  entsteht  durch  Glühen 
von  Oerioxalat,  -nitrat  usw.,  wird  von  HOl 
und  HNO3  nicht  angegriffen;  verdünnte  H2SO4 
wirkt  fast  nicht  ein,  konzentrierte  H2SO4 
liefert  Sulfat.  Beim  Reduzieren  im  Hj- 
Strom  entsteht  ein  dunkelblaues  Oxyd 
GiO'ji?),  das  dem  bei  der  Oxydation  des 
Ce(0H)3  entstehenden  intermediär  auftreten- 
den violetten  Hydroxyd  entsprechen  dürfte. 
CeOs  kann  La203,  Pr203  und  Nd203  gegen- 
über als  Sauerstoffüberträger  wirken,  indem 
beim  Erhitzen  Superoxyde  dieser  drei  Metalle 
gebildet  werden.  Wyrouboff  und  Ver- 
neuil  haben  eine  Eeihe  merkwürdiger  ,. kon- 
densierter Oxyde"  und  durch  Anlagerung  von 
Säure  entstehender  salzartiger  Veibindungen 
beschrieben. 

0e(OH)4  Oerihydroxyd;  schleimiger  gelb- 
licher Niederschlag  durch  Fällung;  frisch 
gefällt  in  HNO3  ™t  roter  Farbe  löslich. 

00(804)2  Oerisulfat;  tiefgelbes,  kristalli- 
nisches Pulver;  aus  OeOa  und  konzentrierter 
H2SO4;  löst  sich  in  H2O  mit  braungelber 
Farbe.  0e(SO4)2.4H2O;  schwefelgelbe  kleine 
Kristalle;  entstellt  aus  einer  Lösung  von 
CeOa  in  mäßig  konzentrierter  H2SO4  neben 
Cerocerihydrosulfat  2  0e(SO4), .  0e2(SO  I3. 
H2SO4. 24(26 ?)H20,  das  rote  Prismen  bildet. 
Mit  den  Sulfaten  des  K,  NH4,  La,  Pr,  Nd 
bildet  Oerisulfat  eine  Reihe  von  farbigen 
Doppel  Verbindungen. 

0e(NO3)3OH.3H2O  basisches  Oerinitrat; 
lange  rote  Kristalle;  aus  einer  bei  Gegenwart 
von  OaOOa  eingedampften  Lösung  von  Ce(0H)4 
in  HNO3.  Die  Doppelsalze  mit  den  Ni- 
traten von  NH4,  K,  Rb,  Os,  Mg,  Zn,  Ni,  Oo, 
Mn  haben  die  Form  MeiCe(N03)6- 

Ceriacetat;  Natriumacetat  fällt  ein  gelbes, 
basisches  Salz. 
Per  ceri  verbin  düngen. 

Ce(03H)(OH)3  Cersuperoxydhydrat  (oder 


CeO2.OeO3.H2O2?);  braunroter,  schleiimger 
Niederschlag  aus  Oerosalzlösung,  .NKjOH 
und  H2O2. 

Analytische  0  h  e  111  i  e.  Qualitativer 
I^achweis:  als  Oersuperoxydhydrat  (s.  oben); 
am  besten  durch  Eingießen  der  zu  prüfenden 
Lösung  in  konzentrierte  K20O3-lösung,  Er- 
wärmen und  Zufügen  von  H2O 2:  Gelbfärbung 
inf olgeBildung  der  Perceriverbindung.  Quanti- 
tative Bestimmung:  Fällung  mit  Oxalsäure, 
LTeberführung  des  Oxalates  durch  starkes 
Glühen  in  OeOg.  Titrimetrisch:  Die  ange- 
säuerte Lösung  des  Oerisalzes  (in  das  ein  even- 
tuell vorliegendes  Oerosalz  durch  Oxydation 
mittelsPersulfat  in  saurerLösung  überzuführen 
ist)  wird  mit  sehr  verdünnter  HaOa-Lösung 
von  bekanntem  Gehalt  reduziert,  das  über- 
schüssige H2O2  mit  KMn04  zurücktitriert.  — 
Bei  Gegenwart  einer  Base  (die  die  Lösung 
dauernd  neutral  oder  alkalisch  hält)  werden 
Cerosalze  durch  Permanganat  nach  der  Glei- 
chung 
30e2O3+  2KMn04+  H2O  =  60eO2+  2K0H 

+  2Mn02 
oxydiert;  man  fügt  die  Oersalzlösung  zu  der 
Permanganatlösung ,    in    der    MgO    aufge- 
schlämmt  ist,  unter  starkem  Umschütteln  zu 
und  bestimmt  den  Verbrauch  an  Permanganat. 

Verwendung  der  Oerverbindungen.  Außer 
in  der  Gasglühüchtindustrie  (vgl.  den  Ar- 
tikel ,,Thor"  in  ,. Kohlenstoffgruppe") 
wird  das  0er  in  Form  seiner  vierwertigen  Ver- 
bindungen als  Oxydationsmittel  in  der 
Photographie,  der  organischen  Synthese  usw., 
verwendet;  vielleicht  könnte  es  auch  als 
Kontaktsubstanz  bei  dem  Schwefelsäure-  und 
dem  Deaconprozeß  dienen. 

Praseodym. 
Das  Praseodym  bildet  die  Oxyde  Pr203  und 
PrOa    (vielleicht    auch  PigOii).     Die  lauch- 
grünen Salze  leiten  sich  vom  Pr(III)  ab ;  ihre 
Lösungen      haben     Absorptionsbänder     bei 
}.  Litensität  und  Begrenzung 

596      schwach 
589      schwach 

481      sehr  intensiv,  scharf  begrenzt 
469      intensiv,  diffus 
444      intensiv,  sehr  breit 
Pr.    metallisches    Praseodym;    schwach- 
gelblich,  bleibt  an  der  Luft  lange  unverändert. 
Fp.     940°;     d     6,475;     Verbrennungswärme 
1477  g-cal  für  1  g. 

PrC;i3  Praseodymchlorid;  blaßgrünes,  sehr 
hygroskopisches  Pulver;  aus  dem  Sulfid  und 
Chlorwasserstoff;  löst  sich  in  Wasser  unter 
Zischen. 

PrOl3.7H20  große  grüne  Kristalle.  Dop- 
pelverbindungen (Komplexverbindungen)  nüt 
Pt0l4  und  AUCI3  sind  bekannt. 

Pr203  Praseodymoxyd;  grüngelbes  Pulver, 
das  sich  leicht  an'der  Luft  oxydiert;  entsteht 


BorgTuppe  (Seltene  Erdmetalle) 


129 


durch  Keduktion  von  PrO,  im  Ha-Strom. 
Durch  Erhitzen  des  Hydroxyds,  Oxalats  nsw. 
erhält  man  schwarze  Oxyde  (PriOv?);  beim 
Schmelzen  des  Nitrats  mit  KNO3  bei  400« 
entsteht  PrOa,  schwarzbrannes  bis  schwarzes 
Pnlver.  (Ueber  den  Einfluß  von  CeOa 
anf  PraOg  vgl.   oben  „Cerdioxyd"). 

Pr  2(804)3  Praseodymsulfat;  hellgrünes 
Pulver;  durch  Entwässern  der  Hydrate,  die 
mit  15 V2,  12,  8  oder  5  HgO  kristallisieren. 
Auch  ein  saures  und  ein  basisches  Sulfat 
sind  bekannt.  Praseodymsulfat  bildet  Dop- 
pelsulfate mit  K,  NH4  und  Cs. 

Pr(N03)3.6H20  Praseodymnitrat;  ver- 
witternde Nadeln ;  bildet  Doppelnitrate  mit  K 
und  NH4. 

Pr  2(003)3 .  8H2O  Praseodymcarbonat, 
seideglänzende  Schuppen;  bildet  Doppel- 
carbonate  mit  K,  Na  und  NH4. 

Neodym. 

Das    Neodvm   bildet    außer    dem    Oxyd      ..  i  -  tt    i    *    i-  +  •  i,  •    i^r  + 

Nd,03  vielleicht  noch  instabile  höhere  Oxyde. '  ^.^^f  ••"  ^es  Hj^dra  s ;  lost  sich  m  ^\  asser  unter 
Die"  Salze  sind  rosa  bis  violett  und  zeigen  in  Zischen  auf  bmCls.eHaO  gelbe  Tafeln,  aus 
TT  j  ..  ,         r^;^.+„     AK,„^.?+;^,.c     SnuO,  und  HCl.     Doppelchlonde  sind  mit 

ihren    Losungen    komplizierte    Absorptions- :  p^^2    3^^^^^   ^^^^,^    u^i.J^i 

bänder;  beim  Chlorid  hegen  die  Maxima 
der  charakteristischen  Streifen  an  folgenden 


treten  vermag.  Sm203  und  seine  Salze  sind 
schwach  gelb  gefärbt;  die  Absorptionsstreifen 
liegen  in  einer  20%  igen  Nitratlösung  bei 

schwach 

sehr  schwach 

schwach 

stark,  breit,  diffus 

sehr  stark,  breit 

sehr  schwach 

schwach,  sehr  breit,  diffus 

sehr  stark,  breit 

schwach 

sehr  stark,  breit 

sehwach,  breit,  diffus 

stark,  breit 

stark,  breit 
metallisches     Samarium;     weißlich 
grau;  Fp.  1300  bis  1400»;  d  7,7  bis  7,8. 

SmCIg     Samariumchlorid;     fast    weißes, 
schwach    gelbstichiges    Pulver,    durch    Ent- 


559 

529 
498 
476 
463 
453 
443 
417 
407 
402 
390 
375 
362 
Sm, 


Stellen: 

■  l  636,6,  628,6,  624,8,  622,2,  578,5,  575,4, 
573,6,  571,7,  520,5,  512,2,  508,9,  475,4,  469,0, 
461,1,  444,2,  434,2,  432,9,  429,5,  427,3,  418,2. 

Nd,  metallisches  Neodym;  schwach  gelb- 
lich, läuft  langsam  grau  an.  Fp.  840";  d  6,956. 
Verbrennungswärme  1506  g-cal  für  lg.  ^^^jj^  i^jstalle;  bildet  ein  saures  Sulfat  und 

NdCl3Neodymchlorid;kristallimscherosa   Doppelsulfate  mit  K,  Na  und    NH4. 
Masse,   durch   Entwässern   des   Hyclrats  im         Sm(N03)3.6H20    Samariumnitrat,    gelbe 
HCl-Strom.      NdCl3.6H20    große    Kristale  Nadeln;' bildet  mit  Mg  ein  gut  kristaUisieren- 
von  rosa  Farbe,  aus  Nd203  und  HU;  leicht   ^jgg  Doppelnitrat. 

g^^^^^^Q^^^  gjj^Q        Samariumcarbonat; 


PtCl4  und  AuClg  bekannt. 

SmC]2  Samariumsubchlorid;  rotbraune 
kristallinische  Masse,  durch  Einwirkung  von 
H2  auf  SmCIg. 

Sin203  Samariumoxyd;  fast  weiß,  mit 
gelblicher  Tönung. 

Sm(0H)3  Samariumhydroxyd ;  schleimiger 
Niederschlag. 

Sin2(S04)3.8H20  Samariumsulfat ;  topas- 


löslich in  Wasser  und  Alkohol. 

NdgOg  Neodymoxyd;  hellblaues  bis  blaß 
violettes  Pulver,  durch  Glühen  des  Hydr 
oxyds,  Oxalats  usw.  Wahrscheinhch  exis 
tieren  auch  Oxyde  Nd407  und  NdOa  (vgl 
oben  ,, Cerdioxyd"). 


mikroskopische  Nadeln  aus  Sm(0H)3  und  CO2. 

Scandium. 
Das  Scandium  entspricht  dem  von  Men- 
delejeff  auf  Grund  des  periodischen  Systems 


Nd(0H)3  Neodymhydroxyd;  bläulicher  vorhergesagten  Element  „Ekabor  ;  es  steht 
Niederschlag  durch' Fällung.  '  dem  Berylhum  relativ  nahe  und  bildet  nur 

Nd2(S04l3.8H20  Neodymsulfat;  violette  Verbindungen  der  Form  MeX3;  Sc(0H)3  ist 
(?)  moiiokline  Kristalle,  die  weniger  löshch  schwach  basisch;  unter  den  seltenen  Erd- 
sind, als  die  Praseodymsulfathydrate;  das  metallen  nimmt  es  in  vielfacher  Beziehung 
saure  Sulfat  ist  hellrosemot,  das  Cs-Doppel-  eine  Sonderstelhmg  ein  z.  BkiustaUisiert  das 
Sulfat  lavendelblau.  1  Su Hat  mit  6H2O  und  ist  m  \\'asser  sehr  leicht 

Nd(N03)3.6H20  Neodymnitrat;  violette  loslicli;  manche  Forscher  rechnen  deshalb  das 
(?)  Kiistalle;  bildet  Doppelnitrate  mit  Na. '  Scandium  nicht  zu  den  seltenen  Erdelemen- 
ATu    „,..1  i\rn'  ten,     Seme  Verbindungen  sind  farblos. 


NH4  und  Mg. 

Nd2(C03)3.nH20  Neodymcarbonat;   hell- 
roter Niederschlag,  bildet  Doppelcarbonate. 

Nd2(C204)3 .  IOH2O  Neodymoxalat ;  scheint 


von  allen  seltenen  Erdoxalaten  am  schwersten  ,  J^^asse 


SC2O3    Scandiumoxyd,    weißes    lockeres 
Pulver. 

Sc(0H)3    Scandiumhydroxyd,    gelatinöse 


in  HNO3  löshch  zu  sein. 

Samarium. 
Samarium   ist   das   einzige   seltene   Erd- 
metall, das  (im  SniClg)  auch  zweiwertig  aufzu- 

Handwörterbucli    der  Natunvissenschafteii.    Band  II 


802(804)3  Scandiumsulfat,  aus  dem  Nitrat 
und  konzentrierter  H28O4. 

802(804)3. 6H2O  ist  sehr  leicht  löshch  und 
geht  bei  lOÖ»  in  das  Sulfat  mit  4H2O  über. 
802(804)3 .  3K2SO4  Scandiumkahumsulfat. 

9 


130 


Borgruppe  (Seltene  Erdmetalle) 


Sc(N03)3.nH20  Scandiumiiitrat,  kleine 
Säulen, 

Yttrium. 

Das  Oxyd  und  die  Salze  sind  farblos;  das 
Hydroxyd  ist  vielleicht  das  am  stärksten 
basische  in  der  Yttergruppe. 

Y  metallisches  Yttrium  hat  Eisenfarbe 
und  oxydiert  sich  leicht. 

YCI3  Yttriumchlorid,  glänzend  weiße 
Blätter;  aus  dem  Hydrat  durch  Erhitzen  auf 
170";  YCI3.6H2O,  weiße  Prismen;  bekannt 
sind  Doppelchloride  mit  Hg,  Au,  Pt. 

Y2O3  Yttriumoxyd,  rein  weiß,  zieht  CO2 
an,  macht  NH3  aus  Ammonsalzen  frei. 

Y(0H)3  Yttriumhydroxyd,  gelatinöser 
Niederschlag,  absorbiert  CO2;  bei  Gegenwart 
von  H2O2  fällt  NH4OH  ein  Superoxydhydrat. 

^2(804)3  Yttriumsulfat;  weißes  Pulver, 
aus  dem  Hydrat  durch  Entwässern.  Y2(S04)3 
.8H0O  farblose  Kristalle  aus  Y2O3  und  H2SO4 ; 
bekannt  siud  ein  saures  Sulfat  und  Doppel- 
sulfate'  mit  K,  Na,  NH4. 

Y(N03).6H20  Yttriumnitrat,  große  zer- 
fließliche  Kristalle. 

YPO4  Yttriumorthophosphat,  glänzende 
Nadeln;  Y2H2(P207)2.7H20  Yttriumpyro- 
phosphat,  kristallinisch;  YPO3  Yttrium- 
metaphosphat,  weißes  Kristallpulver. 

Y2(C03)3.3H20  Yttriumcarboiiat;  durch 
Fällen;  bildet  Doppelcarbonate  mit  Na  und 
NH4. 

Y2(C204)3.9H20  Yttriumoxalat;  weißes 
kristallinisches  Pulver,  durch  Fällen ;  bekannt 
ist  ein  Doppeloxalat  mit  K. 

Europium. 
Das  Oxyd  und  die  Salze  des  Euroi3iums 
sind  rosa;  stark  salpetersaure  Lösungen  der 
Salze  zeigen  folgende  Absorptionsstreifen: 
l 
590      sehr  schwach 
570      schwach,  schmal 
535      ziemlich  schwach 
525      ziemlich  stark,  schmal 
465      Mitte  des  breiten  stärksten  Bandes 
395,5  ziemlich  stark,  breit 
385,5  ziemlich  schwach,  breit 
380,5  breit,  schwach. 

EU2O3  Europiumoxyd ;  rosa;  durch  Glühen 
des  Sulfates  bei  1600«. 

Eu2(S04)3.8H20  Europiumsulfat;  blaß- 
rosa  gefärbte  Kristalle. 

Gadolinium. 

Das  Oxyd  und  die  Salze  sind  farblos;  die 
Lösungen  der  letzteren  haben  aber  im  Ultra- 
violett vier  charakteristische  Absorptions- 
bänder bei  l  311,6  bis  310,5;  306,0  bis  305,7; 
305,6  bis  305,5;  305,4  bis  305,0. 

Gd203  Gadoliniumoxyd;  weiß,  zieht 
H2O  und  CO2  an. 

GdCl3.6H20     Gadoliniumchlorid,     große 


zerfließliche  Kristalle;   GdClg  bildet  wasser- 
haltige Doppelchloride  mit  PtCl4  und  AUCI3. 

Gd2(S04)3  Gadoliniumsulfat;  durch  Glü- 
hen des  Sulfathydrats;  dieses  kristallisiert 
mit  8H2O;  das  Kahumdoppelsulfat  entspricht 
der  Formel  Gd2(S04)3.K,S04.2H20. 

Gd(N03)3.6(6i/2  PjHjO  Gadohniumnitrat; 
große  leicht  lösliche  Ivristalle;  Gd(N03)3. 
5H2O,  Prismen,  die  an  der  Luft  matt  werden. 
Die  Nitrate  des  Gd  sind  die  am  schwersten 
in  HNO3  löslichen  seltenen  Erdnitrate.  Ga- 
doliniumnitrat bildet  mit  NH4  und  Mg  Dop- 
pelnitrate. 

2Gd(CN)3 .  Pt(CN)2 .  I8H2O  Gadohnium- 
platincyanür,  kirschrote  Prismen  mit  grünem 
Metallglanz. 

Terbium. 

Das  Oxyd  Tb203  und  die  Salze  scheinen 
farblos  (oder  schwach  gelb?)  zu  sein;  die 
Lösungen  zeigen  aber  im  Ultraviolett  9  Ab- 
sorptionsbänder; es  existiert  ein  dunkel- 
braunes bis  schwarzes  Peroxyd,  das  den 
Terbinerden  (selbst  wenn  es  in  nur  sehr*  ge- 
ringer Konzentration  vorhanden  ist)  eine 
gelbe  Färbung  verleiht. 

Dysprosium. 
Das  Oxyd  und  die   Salze  sind  grün  ge- 
färbt;   ihre    Lösungen    zeigen    Absorptions- 
streifen bei  l  753,  ^475,  451,5,  427,5,  386,5, 
379,5,  365,  351,  338,  322,5. 

Holmium. 

Das  Holmium  ist  noch  wenig  untersucht; 
seine  Salzlösungen  absorbieren  bei  640  und 
536. 

Erbium. 

Das  Erbium  (oder  Neo-Erbium)  liefert 
ein  rosa  Oxyd  und  intensiv  rosa  bis  rote 
Salze;  die  Lösungen  weisen  charakteristische 
Absorptionsbänder  im  roten,  grünen  und 
blauen  Gebiet  auf;  besonders  charakteristisch 
scheinen  die  Bänder  bei  /  648  und  523  zu  sein. 

ErgOg  Erbiumoxyd;  Pulver  von  rein  rosa 
Farbe,  die  auch  nach  starkem  Glühen  er- 
halten bleibt. 

Er 2(804)3. 8H2O  Erbiumsulfat;  rosa  Kri- 
stalle; bekannt  sind  DoppelsuU'ate  mit  K 
und  NH4. 

Er(N03)3.5H20  Erbiumnitrat;  große  rote 
Kristalle. 

Er  2(0504)3. 9H2O  Erbiumoxalat;  rotes 
Pulver,  durch  Fällung. 

2Er(CN)3.3Pt(CN)2.21H20  Erbiumpla- 
tincyanür,  rote  Prismen  mit  grünem  Mctall- 
glanz. 

Thulium. 

Die  Lösungen  der  Salze  absorbieren  bei  1 
684  und  465;^  Tu(0H)3  ist  schwach  basisch. 

Ytterbium. 
(Neo-Ytterbium,  Aldebaranium). 
Das  Oxyd  und  die  Salze  des  Ytterbium  (15) 
sind   farblos;  Yb(0H)3  ist  schwach  basisch. 


Borgruppe  (Seltene  Erdmetalle  —  Alvtiniiim) 


131 


YbClg.eHaO  Ytterbiumchloricl,  leicht  lös- 
liche Kristalle,  die  an  der  Luft  zerfließen.  Be- 
kannt sind  Doppelchloridc  mit  Pt  und  Au. 

YbgOa  Ytterbiumoxyd,  farblos,  wird  aber 
durch  die  kleinste  Spur  von  TugOa  gelblich 
gefärbt. 

Yb(0H)3  Ytterbiumhydroxyd,  gallert- 
artiger Niederschlag. 

Yb2(S04)3  Ytterbiumsulfat;  durch  Ent- 
wässern des  Hydrates. 

Yb2(S04)3.8H20,  glänzende,  wasserhelle 
Säulen. 

Yb(N03)3.3H20  Ytterbiumnitrat ;  wasser- 
helle, zerfheßliche  Tafeln. 

Yb(N03)3.4H20  zerfließHche  Prismen 
oder  feine  Nadeln.  Die  Ytterbiumnitrate 
zeichnen  sich  vor  allen  seltenen  Erdnitraten 
durch  den  geringen  Wassergehalt  aus. 

YbPOi  .41/2^20  Ytterbiumorthophosphat, 
gallertartiger  Niedei  schlag. 

Yb(P03)3  Ytterbiummetaphosphat,  Kri- 
'stallpuiver. 

Yb2(C03)3.4H20  Ytterbiumcarbonat, 
gallertartiger  Niederschlag;  aus  Yb(0H)3  und 
COo  entsteht  ein  basisches  Carbonat. 

Yb(C2H302)3.4H20  Ytterbiumacetat ; 
kleine,  leicht  lösliche  Tafeln,  deren  Lösung 
schwach  alkalisch  reagiert. 

Yb2(C2O4)3.10H2O,  Ytterbiumoxalat; 
weißes  Pulver,  durch  Fällung;  bedeutend 
löslicher  in  H2SO4  und  Ammoniumoxalat  als 
die  Oxalate  von  Y  und  Gd. 

Lutetium  (Cassiopeium). 
Das   Oxyd   LU2O3  und  seine   Salze  sind 
nicht  gefärbt. 

Keltium  (Celtium). 
Das  Keltium  ist  noch  wenig  untersucht 
worden;    das    Hydroxyd    ist   etwas    stärker 
basisch  als  Sc(0H)3. 

Literatur.      R.  J.  Meyer  und  B.    Brauner, 

-Elemente  der  Cerit-  und  YUerüerden  (Seltene 
Erden),  in  R.  Abeggs  Handbuch  der  an- 
organischeyi  Chemie,  Bd.  III,  1.  leipzig  1906.  — 
Jt.  J.  Meyer,  Die  neueste  Enlwickelung  unserer 
Kenntnisse  von  den  seltenen  Erden.  Zcitschr. 
f.  Elektrochemie,  1911,  633.  —  A.  Hagenbach 
und  H.  Konen,  Atlas  der  Emissionsspektren. 
Jena  1905.  —  J.  M.  Eder  und  E.  Valenta, 
Atlas  typischer  Spektren.      Wien  1911. 

K.   Schaum. 


Aktinium. 
Act  Atomgewicht  226,5  (?) 
1.  Atomgewicht.  2.  Vorkommen.  3.  Ge- 
schichte. 4.  Darstellung.  5.  Formarten.  6. 
Elektrochemie.  7.  Analytische  Chemie.  8. 
Spezielle  Chemie.  9.  Thermochemie.  10.  Photo- 
chemie.    11.  Kolloidchemie. 

I.  Atomgewicht.    Da  Verbindungen  des 
Aktiniums  noch  nicht  in  reinem  Zustande  er- 


halten werden  konnten,  lassen  sich  über  sein 
Atomgewicht  nur  Vermutungen  anstellen. 
F.  S.  Loring  (Literaturl)  berechnet  unter 
der  Annahme,  daß  das  Aktinium  in  ein 
dem  Tellur  analoges  Element  vom  Atom- 
gewichte 210,5  überginge,  das  Atomgewicht 
des  Alitiniums  aus  seiner  Strahlung  zu 
226,5.  Da  Beobachtungen  über  Serien- 
emissionsspektren und  magnetische  Kanal- 
strahlenspektren beim  Aktinium  fehlen,  konn- 
ten auch  die  indirekten  Methoden  der  Atom- 
gewichtsbestimmung bislang  auf  das  Alv- 
tinium  nicht  angewendet  werden. 

K.  A.  Hof  mann  und  F.  Z  erbau  (2) 
bestimmten  an  einem  sicherlich  noch  nicht 
reinen  Aktiniumpräparate  das  Aequivaleut- 
gewicht  zu  63,32  (0=16),  während  reines 
Thorium  58,1  (0=16)  fordern  würde  (siehe 
hierzu  und  zum  Folgenden  den  Artikel 
,, Radioaktivität"). 

2,  Vorkommen.  Das  Aktinium  ist  in 
den  radiumhaltigen  Uranmineralien  ent- 
halten und  reichert  sich  bei  der  Radium- 
gewinnung bei  der  Eisengruppe  an. 

3.  Geschichte.  A.  Debierne  (3)  fand, 
geleitet  von  dem  Gedanken,  ob  es  nicht 
möglich  sei,  aus  der  Pechblende  noch  andere 
radioaktive  Substanzen  als  das  Radium  zu 
isolieren,  daß  in  den  von  der  Hauptmenge 
des  Radiums  durch  Sulfatfällungen  be- 
freiten Anteilen  der  Pechblende,  die  mit 
Ammoniak  ausfallen  und  im  wesentlichen 
aus  den  Hydroxyden  des  Eisens  und  des 
Aluminiums  und  kleineren  Mengen  Zink, 
Mangan,  Chrom,  Vanadin,  Uran,  Titan, 
Nickel,  Tantal,  Cer,  Lanthan,  Didym  und 
Ytteriterden  bestehen,  eine  radioaktive  Sub- 
stanz sich  anreichern  ließ,  welche  die  etwa 
lOOOOOfache  Aktivität  des  Urans  und  die 
analytischen  Eigenschaften  des  Titans  be- 
saß. Debierne  konnte  die  neue  Substanz 
vom  Titan  trennen  und  noch  weiter  an- 
reichern, behielt  sie  jedoch  immer  thorium- 
haltig  und  zeigte  im  übrigen,  daß  sie  sich 
bei  den  Cererden  anreichern  lasse  und  durch 
ihre  radioaktiven  Eigenschaften  vom,  Tho- 
rium verschieden  sei. 

F.  Giesel  (4)  fand  im  Jahre  1902  an 
einigen  sehr  gering  strahlenden  noch  radium- 
haltigen Präparaten  ein  auffallend  großes 
Emanierungsvermögen  und  stellte  bei  näherer 
Untersuchung  fest,  daß  dieses  von  einer 
dem  Radium  fremden  Substanz  herrührte, 
die  sich  bei  den  Cererden  anreichern  ließ. 
Giesel  nannte  diesen  aktiven  Stoff  ,, Ema- 
nationskörper" bezw.  „Emanium".  Durch 
die  Analyse  der  Strahlungen  und  der  Zer- 
setzungsprodukte des  „Aktiniums"  und 
,,Emaniums"  konnte  dann  späterhin  fest- 
gestellt werden,  daß  das  Debiernesche 
^,Aktinium"  und  das  Gieselsche  „Ema- 
nium" identische  Substanzen  sind.    Es  wird 


132 


Borgnippe  (Aktinimn) 


deshalb  jetzt  die  x\lvtiiiiumnomenklatur  aus- 
schließlich auf  diese   Substanz  angewendet, 
4.   Darstellung.      Als    Ausgangsniaterial 
für   die   Darstellung   des   Aktiniums   dienen 
die    zur    Eisengruppe    gehörigen    Fällungen 
von   der   Eadiumdarstellung   aus   Uranpech- 
erzrückständen;  jedoch   enthalten   auch   die 
sogenannten  „Rohsulfate"  (vgl.  „Radium" 
im  Artikel  „Ber ylliumgruppe")   infolge 
einer  ganz  außerordentlich  starken  Adsorption 
der  Aktiniomsalze  seitens  gefälltem  Barium- 
Radiumsulfat  nicht  unbeträchtliche  Mengen 
Aktinium.      Bei   der  weiteren   Verarbeitung 
der  Hydroxydfällungen  (mittels  Ammoniak: 
Eisengruppe)  gelangt    das  Aktinium  in   die 
Gruppe  der  seltenen  Erden.  Innerhalb  dieser 
Gruppe,   in  der  die  analytischen  Schwierig- 
keiten bekanntermaßen  besonders  groß  sind, 
wird    die    aktive    Substanz    verstreut    und 
kann   je   nach   der   im  speziellen   Falle   an- 
gewandten Trennungsmethode  und  je  nach 
den    zufäUig    wechselnden     Begleitern    das 
Titan,   das   Thorium,   das  Didym  oder  das 
Lanthan    begleiten.      Der    Umstand   ferner, 
daß   das   Aktinium  aktive   Tochterprodukte 
bildet,  unter  denen  das  Radioaktinium  und 
das     Aktinium    X     mittlere    Lebensdauern 
von  28,1  bezw.  15  Tagen  besitzen  und  weiter- 
hin durch  Vermittelung  der  sich   zersetzen- 
den   gasförmigen   Aktiniumemanation    auch 
auf  inaktiven  Körpern   sich   aktive  Nieder- ' 
schlage    absetzen    können,  und    daß    ferner 
radioaktive   Stoffe,   die  mit   dem  Aktinium 
in     keinem    Zusammenhange     stehen,     wie  \ 
Thorium  und  lonium  in  diesen   Gemischen 
ebenfalls   stets   enthalten   sind,   steigert   die 
Schwierigkeiten    ins    Unermeßliche,    so    daß 
es   bis   jetzt   keineswegs   gelungen   ist,    eine 
bestimmte    Methode    zur    Anreicherung    des 
Aktiniums  anzugeben.     Eine  große  Anzahl 
früher  beschriebener  Trennmethoden  führte 
zu   solchen   aktiven  Tochterprodukten   (Ak- 
tinium   X,    Radioaktinium).       Die  Primär- 
substanz der  Aktiniumreihe,   das  Aktinium 
selbst,  stellt  sich  analytisch  etwa  zwischen 
das    Lanthan    und    Calcium,    während    die 
zum  Teil  hochaktiven  Tochterprodukte  des 
Aktiniums  sich  zumeist  eng  an  das  Calcium 
anreihen,  ohne  jedoch  schwer  lösliche  Sulfate 
zu  geben.     Das  Aktinium  selbst  hat  (wenn 
es  sich  im  Gleichgewicht  mit  seinen  Tochter-  ■ 
Produkten  befindet)  eine  praktisch  konstante 
Aktivität.  j 

Die  aus  den  sogenannten  ,, Rohsulfaten"  | 
(vgl.  „Radium"  im  Artikel  ,, Beryllium- 
gruppe") und  den  Ammoniakfällungen  ver- 
einigten aktiniumhaltigen  Hydroxyde  werden  ; 
mit  Flußsäure  behandelt,  wobei  die  Fluoride 
des  Cer,  Samarium,  Neodym,  Lanthan,  Didym, 
Thorium  und  Aktinium  unlöslich  zurück- 
bleiben. Diese  Fluoride  werden  in  Salz- 
säure gelöst,  und  sodann  aus  dieser  Lösung 
mit    Oxalsäure    die    Oxalate    der    eben    ge- 


j  nannten  Elemente  gefällt.  Durch  Glühen 
verwandelt  man  die  Oxalate  in  Oxvde  und 
diese  durch  Auflösen  in  Salpetersäure  in 
Nitrate. 

I  Aus  diesen  werden  die  Doppelnitrate 
der  seltenen  Erden  mit  Magnesium-  oder 
Mangannitrat  hergestellt  und  sodann  der 
fraktionierten  Kristallisation  unterworfen, 
wobei  Aktinium  in  den  Mutterlaugen  beim 
Samarium  und  Neodym  verbleibt.  So  dar- 
gestelltes Aktinium  enthält  meistens  noch 
lonium,  von  dem  es  nur  schlecht  durch  Ad- 
sorption mittels  Schwefel  (aus  Natrium- 
thiosulfat  und  Säure)  befreit  werden  kann. 
Weitere  Methoden  zur  Anreichening  des 

[  Aktiniums  aus  Gemischen  seltener  Erden 
und  der  radioaktiven  Elemente  Thorium, 
lonium  und  Polonium  arbeitete  neuerdings 
C.   Auer  von  Welsbach  aus  (5). 

5.  Formarten.  Da  keine  Aktiniumver- 
bindung bisher  auch  nur  annähernd  im 
Zustande  chemischer  Reinheit  hergestellt 
werden  konnte,  läßt  sich  über  das  Element 
iVlvtinium  und  über  seine  speziellen  Ver- 
bindu)ioen  nichts  Bestimmtes  aussagen. 

6.  Elektrochemie.  Bei  der  Elektrolyse 
salpetersaurer  Lösungen  von  Aktinium"  X 
zwischen  Platinelektroden  wird  an  der  Ka- 
thode Aktinium  A  und  Actinium  B  abge- 
schieden. Eine  stark  salpetersaure  Lösung 
von  Aktinium  selbst  verhält  sich  bei  der 
Elektrolyse  wie  das  Aktinium  X.  Aus  schwach 
sauren  Lösungen  scheidet  sich  außerdem 
das  Radioaktinium  ab  (M.  Lewin).  Aus 
alkalischen  Lösungen  können  Aktinium,  Ak- 
tinium X  und  Radioaktinium  niedergeschlagen 
werden. 

7.  Analytische  Chemie,  Das  Aktinium 
ist  im  allgemeinen  charakterisiert  durch 
seine  Zugehörigkeit  zur  Gruppe  der  seltenen 
Erden  (Debierne)  und  im  speziellen 
durch  die  charakteristischen  Zersetzungs- 
geschwindigkeiten seiner  Zerfallsprodukte, 
insbesondere  des  ,, Aktinium  X"  und  der 
aus  der  Alitiniumemanation  entstehender^ 
,, aktiven  Niederschläge".  Diese  letzteren 
zersetzen  sich  15  Minuten  nach  Beendigung 
der  Exposition,  wie  groß  auch  die" Ex- 
positionszeit gewesen  sein  möge,  nach  dem 
einfachen  Exponentialgesetz 

Jt=Jo.e-^-t, 
worin  Jq  die  Strahlungsintensität  in  dem 
Augenblicke  bedeutet,  in  dem  man  die 
Messung  begann,  und  Jt  die  Strahlungs- 
intensität nach  Ablauf  einer  gemessenen 
Zeit  t.  2  ist  die  Geschwindigkeitskonstante 
des  Zerfalls  des  Aktinium  A  =  3,2x10— ^ 
xsec.— 1.  Die  „Halbwertszeit"  (vgl.  hierzu 
den  Artikel  „Radium"  und  den  Artikel 
,, Radioaktivität")  der  aktiven  Be- 
schläge der  Aktiniumemanation,  ab  min- 
destens 15  Minuten  nach  beendeter  Ex- 
position,   ist    demnach    36,1  Minuten.       In 


Borgruppe  (Aktinium) 


.133 


tvj-  den  ersten  10  bis  15  Minuten  nacli  beendeter 
^  Exposition  ist  der  Gang  der  Entwickelung 
%^  der  „induzierten  Aktivität"  des  Aktiniums 
•^  ganz  außerordentlicli  von  der  Expositions- 
^  zeit,  von  1  Minute  bis  zu  mehreren  Stunden, 
sA       abhängig. 

^  Aus   den  kochenden  schwach   salzsauren 

V       Lösungen     der    aktiven    Niederschläge    aus 

Aktiniumemanation    scheidet    sich    in    1 — 2 

Minuten   auf  Nickelblechen  reines  Aktinium 

B   ab,    dessen  durch  a-Strahlen  genau  meß- 

^  \    bare       x\bkhngung       (Halbierungskonstante 

w  ^H.C.=  2,15  Min.)   zum   Nachweise  kleiner 

\       Aktiniummengen  dienen  kann  (L.  M e i t  n  e r). 

^  Sehr   charakteristisch,   aber  we^en  ihrer 

^        Kurzlebigkeit    zum    Nachweise    nicht    gut 

zu   gebrauchen    ist    die    Aktiniumemanation 

selbst.       Ihre    Zersetzungsgeschwindigkeits- 

konstante    1  ist  =l,8xi0-ix  sec.— \    und 

ihre   Halbierungskonstante   H.   C.    demnach 

nur    3,9    Sekunden.      G.    v.     Hevesy    (7) 

arbeitete    eine    Methode   aus,  um   Aktinium 

durch  den  Nachweis  der  Aktiniumemanation 

selbst  zu  erkennen. 

8.  Spezielle  Chemie.  Ueber  die  Wertig- 
keit des  Aktiniums,  über  seine  Salze  und  be- 
stimmte Verbindungen    ist   nichts   bekannt. 

9.  Thermochemie.  Wie  jede  radioaktive 
Substanz  entwickelt  wohl  auch  das  Al^- 
tinium  bei  der  Absorption  seiner  Strah- 
lungen Wäime;  diese  Wärmeentwickelung 
ist  aber  bei  den  schwachen  bis  jetzt  unter- 
suchten Präparaten  sehr  geringfügig  und 
noch  nicht  gemessen  worden. 

10.  Photochemie,  Aktiniumhaltige  Mate- 
rialien erteilen  der  Flamme  keine  besonders 
charakteristische  Färbung;  auch  konnte  bis 
jetzt  kein  besonderes  Emissions-  oder  Ab- 
sorptionsspektrum des  Aktiniums  beobachtet 
werden.  Bezüglich  der  Elektronenstrah- 
lungen sei  bemerkt,  daß  das  iVktinium  selbst 
strahlenlos  ist;  im  Gleichgewicht  mit  seinen 
Umwandlungsprodukten  sendet  es  a-,  /5- 
und  ;/-Strahlen  aus  und  produziert  infolge 
seiner  a-Strahlung  auchHelium(F.  Giesel  8). 

Die  Aktivität  des  von  allen  seinen  Zer- 
setzungsprodukten befreiten  Aktiniums  steigt 
während  eines  Monats  an,  um  dann  konstant 
zu  bleiben.  Sowohl  die  a-  als  auch  die 
/3-Strahlung  (0.  Hahn  und  L.  Meitner  11) 
ist  sodann  entsprechend  der  komplexen 
Natur  des  aktiven  Produktes  komplex.  Die 
Reichweiten  der  a-Strahlen  können  mit 
Vorteil  zum  Nachweis  einzelner  Aktinium- 
produkte verwendet  werden.  Die  Reich- 
weiten   der   a-Strahlen   in   Luft   sind   beim: 

Radio aktinium 4,8  cm 

Aktinium  X 6,5    ,, 

Aktiniumemanation      ...  5,8    ,, 

Aktinium  B 5,5    „ 

(0.  Hahn  12). 

11.  Kolloidchemie.  Die  Adsorption  des 
Aktiniums     auf    Kolloiden     und     sonstigen 


\-\ 


Körpern  mit  groß  entwickelter  Oberfläche 
spielt  bei  der  Anreicherung,  Trennung  und 
den  Reaktionen  des  Aktiniums  eine  außer- 
ordentUche  Rolle;  denn  wohl  fast  alle  Fäl- 
lungsreaktionen des  Aktiniums  sind  Mit- 
reißreaktionen und  beruhen  nicht  lediglich 
auf  Unlöslichkeit  der  niederfallenden  Ak- 
tiniumverbindungen, denn  die  Aktinium- 
konzentration ist  in  aUen  untersuchten 
Fällen  so  klein,  daß  wohl  in  keinem 
Falle  das  Löslichkeitsprodukt  erreicht  wird. 
Jedoch  sind  die  aus  Aktiniumlösungen 
durch  Niederschläge,  wie  Baryumsulfat, 
Ferrihydroxyd  u.  a,  mitgerissenen  aktiven 
Produkte  fast  nie  einheitlich,  weil  auch 
Alrtinium  X  und  Radio  aktinium  mitgerissen 
werden.  Debierne  (9)  mischt  Aktinium- 
lösungen mit  Baryumsalz  und  fällt  so- 
dann mit  Schwefelsäure;  nach  Giesel  (10) 
benutzt  man  mit  Vorteil  die  Eigenschaft 
des  Baryumsulfates,  beim  Mitreißen  der 
Edelerden  das  Emanium  zu  bevorzugen. 
Nächstdem  hat  sich  auch  die  fraktionierte 
Fällung  mit  Magnesia  bewährt,  wobei  das 
x\ktinium  beim  Lanthan  bleibt;  letzteres 
läßt  sich  sodann  durch  fraktionierte  Kri- 
stallisation der  Doppelnitrate  mit  Magnesium 
inaktiv,  also  aktiniumfrei  erhalten.  Auch 
die  vielfachen  Fällungen  von  Aktinium, 
Alitinium  X  und  Radioaktinium  mit  Am- 
moniak sind  keine  analytischen  Merkmale, 
sondern  sind  Mitreißungen,  beruhend  auf 
Adsorption  und  deshalb  je  nach  der  Art  und 
Menge  der  verschiedenen  Begleitsubstanzen 
stets  qualitativ  und  quantitativ  verschieden, 

Literatur.  1.  F.  S.  Loring,  Chem.  News.  104, 
59, 1911.  —  2.  K.  A.  Hofmann  nnd  F.  Zerhan, 
Ber.  d.  Deutschen  Chein.  Ges.  36,  3096,  1903.  — 
S.  A.  Debierne,  Compt.  rend.  de  l'Acad.  des 
Sciences.  129,  593,  1899.  —  Derselbe,  Compt. 
rend.  de  l'Acad.  des  sciences.     130,    906,    1900. 

—  Derselbe,  Compt.  rend.  de  l'Acad.  des 
sciences.  131,  333,  1900.  —  Derselbe,  Physikal. 
Zeitschr.  7,  U,  1906.  —  4.  F.  Giesel,  Ber.  d. 
Deutscheii  Chem.  Ges.  35,  3608,  1902.  — 
Derselbe,  B<'r.  d.  Deutschen  Chem.  Ges.  36, 
342,  1903.  —  Derselbe,  Ber.  d.  Deutschen 
Chern.  Ges.  37,  1696,  1904-  —  Derselbe,  Ber. 
d.  Deutschen  Chem.  Ges.  37,  3963,  1904.  — 
Derselbe,  Jahrbuch  d.  Radioaktivität  und 
Elektronik.  1,  SA5,  1904-  —  Derselbe,  Phy- 
sikal. Zeitschr.  ä,  822,  1904.  —  5.  C.  Auer  voti 
Welsbach,  VI.  Mitteilung  der  Radium kommission 
der  Kaiserl.  Akademie  der  Wissenschaften  in 
Wien.  Wien  1910.  —  6.  M.  Levin,  Physikal. 
Zeitschr.  7,  812,  1906.  —  7.  G.  v.  Hevesy,  Phy- 
sikal. Zeitschr.  12,  1213,  1911.  -^  8.  F.  Giesel, 
Ber.  d.  Deutschen  Chem.  Ges.     40,    3011,    1907. 

—  9.  A.  Debierne,  Compt.  rend.  de  l'Acad.  des 
sciences.  131,  333,  1900.  —  10.  F.  Giesel,  Ber. 
d.  Deutschen  Chem.  Ges.  3S,  775,  1905.  — 
11.  O.  Hahn  und  L.  Meitner,  Physikal.  Zeit- 
schr. 9,  697,  190S.  —  12.  O.  Hahn,  Phil.  Mag. 
[6]  12,  244,  1906.  —  Zusammenfassender  B< 
rieht  über  das  Aktinium  :  T.  Gocllewski,  Ueber 
die    Eigenschaften    des  Aktiniums.     Jahrbuch  d. 


134 


Borinineralien 


Radioaktivität  und  Elektronik.  3,  IS/f. — 767, 
1906.  —  P.  Curie,  Die  Radioaktivität.  2  Bde. 
Leipzig  IQlljlZ. 

E.   Ehler. 


Bormineralien. 

1.  Historisches.  2.  Lagerstätten  und  Pro- 
duktionsmenge. 3.  Verwendung  der  Borver- 
bindungen im  allgemeinen.  4.  Bormineralien  im 
speziellen. 

1.  Historisches.  Borsäure  wurde 
von  H  0  e  f  e  r  1777  zuerst  in  den  heißen 
Quellen  Toskanas  (Soffioni)  nachgewiesen, 
die  besonders  bei  Monterotondo,  Castello- 
mare,  Lardarello,  Serazo,  Sasso,  Travale, 
Lago  und  Lustiguano  sieh  finden,  seit  1815 
wurde  es  dort  technisch  gewonnen.  Gegen- 
wärtig ist  die  Bedeutung  dieser  Vorkom- 
men sehr  stark  gesunken  gegenüber  den 
amerikaiiisclien  und  deutschen. 

2.  Lagerstätten  und  Produktion.  Seit 
1859  wurde  bei  dem  damals  beginnenden 
Bergbau  zu  Staßfurt  dort  auch  Staßfurtit, 
d.  h.  Magnesiaborax  gewonnen,  aber  bald 
durch  inzwischen  gemachte  reiche  Funde 
an  der  amerikanischen  Westküste  überholt, 
wozu  dann  noch  die  in  Kleinasien  am  Mar- 
marameer  unweit  Surzurlu  entdeckten  Vor- 
kommen Innzukamen. 

Nach  A.  F  r  a  n  k  (Zeitschr.  f.  angew. 
Chem.  1907  20  258)  war  im  Jahre  1902 
die  Produktion  von  Borsäureminerahen  wie 
folgt:  Deutschland  200  t,  Italien  2500  t. 
Vereinigte  Staaten  Amerikas  50  000  t,  Chile 
15  000  t,  Peru  und  Bolivien  6500  t,  Klein- 
asien 12  000  t,  Tibet  100  t. 

3.  Verwendung  der  Bormineralien  im 
allgemeinen.  Neuerdings  haben  die  Per- 
borate erhebliche  Bedeutung  gewonnen;  die 
Natriumverbindung  wird  aus  Borax  und 
Wasserstoffsuperoxyd  hergestellt  und  dient 
als  Bleich-  und  Waschmittel,  sowie  in  der 
Chirurgie  als  Antiseptikum.  Auch  zum  Ent- 
wickehi  von  reinem  Sauerstoff  werden  die 
Perborate  benutzt  und  hierfür  von  Sport- 
leuten, Luftschiffern,  Tauchern,  Herzkranken, 
an  Asthma  leidenden  und  anderen  Personen 
angewandt.  Außer  dem  Natriumperborat 
kommen  noch  das  Magnesium-  und  Zink- 
perborat in  Betracht. 

Seit  langem  im  Gebrauch  ist  die  Anwen- 
dung des  Borax  in  der  Metallurgie  zum  Oxj'd- 
freimachen  von  Metallen  und  als  Lötmittel 
(Juwelierborax,  künstlicher  oktaedrischer 
IBorax),  in  der  analytischen  Chemie  (Borax- 
perle), zu  Glasuren,  Schmelzfarben  und  Email- 
len. Der  Gebrauch  von  Borverbindungen 
zum  Konservieren  von  Nahrungsmitteln  ist 
(weil  gesundheitsschädlich)  in  den  meisten 
Staaten  verboten,  kommt  aber  trotzdem 
noch  vor. 

Die  weitaus  grüßte  Menge  der  Borsäure 


findet  in  der  Glasindustrie  Verwendung  und 
diese  Verwendung  bestimmt  heute  den  Preis. 

4.  Bormineralien  im  speziellen.  1.  Bor- 
säure. Zwar  wird  aus  dem  Soffioni 
die  Borsäure  direkt  als  Naturprodukt  ge- 
wonnen, die  Hauptmenge  der  Borsäure 
wird  aber  aus  Bormineralien  künstlich  dar- 
gestellt, z.  B.  aus  Colemanit  nebst  Pandermit 
in  Kalifornien  und  aus  Boronatrocalcit  in 
Chile  und  Argentinien.  Die  natürlich  vor- 
kommende Borsäure  enthält  3  Moleküle 
Ki'istallwasser,  hat  also  die  Formel  BoOg.  SHoO 
und  heißt  Sassolin  (Trikhn  kristallisierend). 

Aus  Colemanit  wird  durch  Einleiten  von 
schwefeliger  Säure  in  einen  aus  dem  Mineral- 
pulver und  Wasser  gebildeten  Brei  die  Bor- 
säure frei  gemacht  und  durch  Abkühlen  zum 
Auskristallisieren  gebracht.  Auf  Boronatro- 
calcit läßt  man  Salzsäure  und  Schwefelsäure 
in  analoger  Weise  einwirken.  Auch  ein  Auf- 
schheßen  mit  Bisulfat  wird  bei  diesen  Bor- 
mineralieii  technisch  angewandt. 

Sassolin  ist  außerhalb  Toskanas  besonders 
noch  auf  der  Lisel  Vulcano  gefunden. 

2.  Borax  (T  i  n  k  al)  Na,BA.10HoO 
(36,7  %  B2O3,  16,2  %  Na)  laistaUisiert 
monoklin  holoedrisch  (Fig.  1),  ist  in  14  Teilen 
Wasser  löslich ,  die  an 

sich  farblosen  Kristalle 
trüben  sich  leicht  in- 
folge von  Verwitterung. 
Borax  findet  sich  in 
den  westlichen  Teilen 
von  Tibet ,  ,  in  Kali- 
fornien und  Nevada, ' 
häufig  mit  Steinsalz 
und  Soda  zusammen 
vorkommend. 

3.  Boracit  Mgy 
B16O30CI2  (etwa  26,9% 
MgO,    10,6%    MgCL, 
62,5  %    B2O3)     kristallisiert 
Formen  (Fig.  2),    die  aber  bei 
Temperatur    mime- 
tische    Zwillhigsbil- 
dungen  (rhombischer 
Individuen  ?)     sind, 
und   erst   beim    Er- 
hitzen sich  in  die  re- 
guläre  tetraedrisch- 
hemiedrische    Sym- 
metrie   umwandehi. 
Das  Mineral  löst  sich 
in    Salzsäure    lang- 
sam ;    es  kommt  im 
Carnallit    von  Staßfurt   vor  (Staßfurtit)  so- 
wie  im  Gips   von  Lüneburg  und  Segeberg. 

4.  B  0  r  0  c  a  1  c  i  t  G^i^ii^O^  r4H,0  findet  sich 
als  Lilvrustation  in  den  Borsäurelagern  Toska- 
nas. Vielleicht  ist  auch  der  Hoyesin  von  Iqui- 
C[ue  (Peru)  mit  diesem  Mineral  identisch. 

5.  Boronatrocalcit  (Ulexit,  Tinkalcit) 
CaNaB509.6H20.  Das  Mineral  findet  sich  in 


in    regulären 
gewöhnlicher 


^ 


Fig. 


Borinineralien  —  Botanik 


135 


feinfaserigen    Knollen     zu     Iquique    (Peru), 
ferner  in  Südafrika  und  Neuschottland. 

6.  Boromagnesit  (Szajbelyit), 
2Mg5B40ii.3H20,  kommt  im  Kalk  von  Rez- 
banya  in  Gestalt  winziger,  faseriger  weißer 
Kugeln  vor. 

7.  C  0  1  e  m  a  n  i  t  CaoBsOii.  öHgO.  In 
monoklinon    Kristallen   (Fig.   3   bis   4)    auf- 


Fig.  3. 


Fls:.  4. 


tretend,  oft  fLäclienreicli  und  hohen  Glanz 
besitzend;  für  die  kalifornischen  Vorkommen 
wichtig,  dort  besonders  in  Deatli  Valley  auf- 
gefunden. 

8.  Pandermit  CaaBßOn.SHjO,  also 
mit  Colemanit,  abgesehen  vom  Wassergehalt, 
gleiche  chemische  Zusammensetzung  be- 
sitzend. Kommt  in  feinkörnigen,  derben, 
weißen  Knollen  zu  Panderma  (am  schwarzen 
Meer)  massenhaft  vor,  ferner  in  Süd-Oregon 
und   San  Bernardino  Ca.  (Kalifornien). 

Von  selteneren  Bormineralien  sei  noch 
der  H  V  d  r  0  b  0  r  a  c  i  t  CaMg BgOn .  6  HgO 
und  L  ü  n  e  b  u  r  g i  t  MgBsOi .  2MgHP04 .  lE^O 
an  hang  weise  erwähnt. 

Literatur.     Klockmann,   Lehrhurh  der  Minera- 
logie.    1912. 

E.  Sommevfeldt. 


Bosscha 

Johannes. 

Geboren  am  18.  Novemder  1831  in  Breda;  ge- 
storben am  15.  April  1911.  Er  studierte  in 
Leyden  und  Deventer  Naturwissenschaften, 
wurde  1856  Assistent  am  physikalischen  Kabinett 
in  Leyden,  1860  Lehrer  an  der  Militärakademie 
in  Breda,  1873  an  der  polytechnischen  Schule 
in  Delft,  1878  Direktor  desselben,  war  von  1885 
bis  1895  Sekretär  der  Holländischen  Gesellschaft 
der  Wissenschaften.  Seine  Arbeiten  liegen  auf 
den  verschiedenen  Gebieten  der  Experimental- 
physik. 

E,  Drude, 


Botanik. 

1.  Begriffsbestimmung.  2.  Die  sieben  mate- 
riellen Gesichtspunkte  der  botanischen  Forschung, 
a)  Systemkunde,  b)  Morphologie,  c)  Physiologie, 
d)  Uekologie.  e)  Cliorologie.  f)  Chronologie, 
g)  Genetik.  3.  Die  zwei  formalen  Gesichts- 
punkte der  Forschung.  4.  Allgemeine  und 
spezielle    Botanik    als    Methoden    des    Leinens. 


5.  Abweiclnmgen  dieses  Systems  vom  herrschen- 
den. 6.  Die  Unzulänglichkeit  des  letzteren  und 
seine  historischen  Wurzeln. 

1.  Begriffsbestimmung.  Die  Botanik 
ist  die  Wissenschaft  von  den  Pflanzen.  Es 
möchte  nun  auf  den  ersten  Blick  scheinen, 
daß  es  gar  keiner  besonderen  Auseinander- 
setzungen über  das  Wesen  und  den  Zweck 
dieser  Wissenschaft  bedürfte,  insofern  der 
Begriff  der  Wissenschaft  überhaupt  richtig 
verstanden  und  das  Objekt  dieser  besonderen 
Wissenschaft  eindeutig  bestimmt  ist.  Wer 
so  denkt,  verkennt  den  historischen  Faktor, 
der  in  allem,  was  wir  treiben  und  denken, 
notwendig  enthalten  ist.  Mag  vielleicht  die 
Bestimmung  des  Objektes  der  Botanik,  der 
Pflanze,  ziemlich  geringen  Schwankungen 
unterworfen  sein,  so  ist  doch  der  Begriff 
dessen,  was  eine  Wissenschaft  sei  und  wel- 
chen Zweck  die  Wissenschaft  von  den  Pflan- 
zen verfolge,  in  den  verschiedenen  Zeitläuften 
sehr  ungleich  definiert  worden.  Und  da 
sich  der  gegenwärtige  Begriff  ebenfalls  nur 
allmählich  entwickelt  hat,  so  werden  ihm 
infolge  der  Tradition  wohl  manche  Merkmale 
anhaften,  die  man  nicht  annehmen  möchte, 
ohne  sie  einer  Analyse  auf  ihre  Herkunft 
und    ihre    Stichhaltigkeit    zu    unterziehen. 

Die  überwiegende  Mehrzahl  der  heuti- 
gen Botaniker  wird  wohl  die  oben  angeführte 
Definition  der  Botanik  als  der  Wissen- 
schaft von  den  Pflanzen  akzeptieren. 
Wenn  damit  auch  eine  deutliche  Abgrenzung 
gegen  jede  andere  Art  der  Betrachtung  der 
Pflanzen,  z.  B.  die  ästhetische  oder  die  öko- 
nomische erzielt  sein  dürfte,  so  ist  doch  die 
wissenschaftliche  Beschäftigung  mit  den 
Pflanzen  selbst  noch  so  manigfacher  Art, 
daß  eine  nähere  Präzisierung  erforderhch 
ist.  Eine  kritische  Sichtung  und  Zusammen- 
stellung der  mannigfachen  Arten  der  wis- 
senschaftlichen Betrachtung  der  Pflanzen- 
welt findet  aber  ihren  Ausdruck  in  einem 
logischen  System  der  botanischen  Wis- 
senschaft. 

2.  Die  sieben  materiellen  Gesichts- 
punkte der  botanischen  Forschung.  Um 
zu  einem  solchen  logischen  System  zu  ge- 
langen, muß  man  versuchen  die  Fragen 
aufzuzählen,  durch  deren  Beantwortung 
unser  rein  wissenschafthches  Interesse  be- 
züglich der  Pflanzen  befriedigt  werden 
könnte. 

2a)  Systemkunde.  Es  ist  ein  Ergebnis 
der  Erfahrung,  daß  die  individuellen  Ge- 
schöpfe, aus  denen  sich  die  Pflanzenwelt 
zusammensetzt,  sich  iij  verschiedenem  Grade 
gleichen.  Von  den  geringfügigen  indivi- 
duellen Differenzen  bis  zu  den  weitgehend- 
sten Unterschieden,  wie  man  sie  zwischen 
Vertretern  zweier  Klassen  oder  gar  zweier 
Typen  wahrnimmt,  gibt  es  eine  ganze  Menge 
von  Abstufungen.      Diese    Erfahrung  wird 


136 


Botanik 


zur    Aufstellung     eines     Systems     benutzt,  j 
Sofern    es    sich  um  das  natürliche  System 
handelt,   kann  man    sagen,    daß    sich    zwei 
Pflanzenformen  im   System   um    so    näher 
stehen,  je  größer  die  Zahl  der  übereinstim- ' 
menden   Punkte   in   ihrer   Organisation  ist.  i 
Ich  gebrauche  hier  den  Ausdruck  Organisa- 
tion im  weitesten  Sinne,  der  nicht  nur  den  ' 
sichtbaren  Aufbau,  sondern  auch  den  Ablauf 
der  Lebensvorgänge,   die  Anpassungen  usw. 
umfaßt.     Man  mag   nun  über  den  philoso- 
phischen Wert  und  über  die  logische  Natur 
dieser   Art    der   Behandlung    des    Pflanzen- 
materials verschiedener  Meinung  sein,  eines  1 
bleibt  unbestritten,    daß    nämhch  diese  Art  j 
der  Behandlung  logisch  verschieden  ist  von 
jeder  anderen  und  daher  die  Systemkunde 
als  ein  selbständiger,    keinem   anderen  sub- 
ordinierter   Zweig    der    Botanik    bezeichnet 
werden  kann.       Es    ist    manchmal    gesagt 
worden,    das    System   der  Pflanzen   sei    der 
vollkommenste  Ausdruck  des  jeweihgen  Stan- 
des   des    gesamten     botanischen    Wissens. 
Soll   dies   eine    VerherrHchung    der   ,, reinen  i 
Systematik"    sein,    dann  ist  es  eine  gewal- 
tige Uebertreibung.    Aber  in  einer  Beziehung 
enthält    dieser    Ausspruch   einen   Kern  von 
Wahrheit,    nämhch   insofern   als    man    zur 
Unterbringung   der   Pflanzen   in   systemati- 
sche    Gruppen     sämtliche     Kenntnisse 
verwerten    kann    und    soll,    die    unter 
allen  weiter  noch  zu  besprechenden  Gesichts- 
punkten   der    wissenschaftlichen    Forschung 
zutage  gefördert  wurden.     Dies   zeigt  aber 
zugleich    die    logische    Selbständigkeit    der 
Systemkunde  :     was    wir    alles    über    den 
Aufbau,    die    Leistungen    der    Organe,    die 
Anpassungen,    die   Verbreitung   im    Kaume, 
das  zeithche  Auftreten  in  der  Erdgeschichte, 
die    Abstammung    erfahren,    das    erscheint 
jedesmal    für    sich  als  Ergebnis  besonderer 
Fragestellungen    und    Forschungen.       Plier 
aber   verwerten    wir  alles    nur    insofern    es 
uns   Merkmale  für  die  begriffhche  Zusam- 
menfassung   und    gegenseitige    Abgrenzung 
oder     Annäherung     der     Gruppen     dienen 
kann. 

2  b)  M  0  r  p  h  0 1  0  g  i  e.  Die  Erforschung  der 
Gestalten  im  Pflanzenreich  bildet  die  zweite 
Aufgabe  der  Wissenschaft  Botanik.  Ich 
bezeichne  das  mit  dem  übhchen  Ausdruck 
Morp  hologie.  Es  handelt  sich  um  die 
Feststellung,  daß  zahlreiche  Gestalten  Regel- 
mäßigkeiten aufweisen.  Die  Regelmäßig- 
keit findet  aber  ihren  Ausdruck  in  verschie- 
denen Erscheinungen.  Erstens  ist  es  eine 
Regelmäßigkeit  der  räumlichen  Anord- 
nung an  sich,  also  eine  Zurückführbarkeit 
auf  bestimmte  geometrische  Grundfor- 
men und  Grundzahlen.  Sodann  wird 
viel  Aufmerksamkeit  der  Ableitbarkeit  vieler 
Gestalten  von  einer  und  derselben  Grund- 
form   (nicht    im    geometrischen    Sinne)    ge- 


schenkt. Die  Wiederholung  gleicher  oder 
sehr  ähnlicher  Organkomplexe  (Metamerie), 
wie  sie  etwa  bei  den  Blütenpflanzen  in  der 
Aufeinanderfolge  der  Knoten  und  ihrer 
Anhänge  zum  Ausdruck  kommt;  besonders 
aber  die  Möghchkeit  der  Zurückführung 
sämthcher  Organe  der  Stengelpflanzen  auf 
gewisse  Grundgheder:  Stengel,  Wurzel,  Blatt. 
(Die  Lehre  von  der  Metamorphose.)  Endlich 
ist  noch  eine  Art  der  Betrachtung  der  Ge- 
stalt zu  erwähnen,  nämhch  die  Zurück- 
führung der  besonderen  Gestaltung  auf 
kausale  und  teleologische  Beziehungen  zur 
Außenwelt,  oder  was  man  die  eigentUche 
Erklärung  der  Gestalt  nennt.  (Mecha- 
nomorphosen  im  Sinne  von  Sachs.) 

Um  die  erwähnten  Zurückführungen 
der  mannigfachen  Gestalten  auf  einen  gene- 
rahsierten  Typus  vornehmen  zu  können,  ist 
es  manchmal  erforderhch  diese  Gebilde  nicht 
in  irgendeinem  Stadium  des  Lebens  der 
Pflanze  sondern  in  mehreren  aufeinander- 
folgenden Stadien  ihres  individuellen  Lebens 
zu  betrachten.  Es  hat  sich  herausgestellt 
daß  die  Einheithchkeit  mancher  Gebilde  sich 
in  einer  deuthcheren  Weise  zeigt,  wenn  man 
auch  alle  Jugendstadien  zueinander  in 
Beziehung  setzt,  als  wenn  man  sich  bloß  auf 
die  ausgewachsenen  Pflanzen  beschrankt. 
Man  denke  z.  B.  an  die  nadeligen  Jugend- 
blätter jener  Zypressengewächse,  die  im 
erwachsenen  Zustande  schuppige  Blätter 
besitzen.  Da  kein  logischer  Grund  vorliegt, 
die  Pflanzen  nur  im  vollständig  ausgebil- 
deten Zustande  auf  ihre  Formen  zu  unter- 
suchen, und  da  ja  selbst  die  Bestimmung 
dieses  quasi  allein  in  Betracht  kommenden 
Zustandes  mit  mancherlei  Schwierigkeiten 
verknüpft  sein  dürfte,  so  erscheint  die 
Berücksichtigung  sämtlicher  Entwicke- 
lungsstadien  als  selbstverständhch.  Daraus 
ergibt  sich  aber  für  mich  die  Folgerung,  daß 
ich  nicht  die  Absonderung  einer  logisch  selb- 
ständigen, weil  etwa  in  den  anderen  nicht 
bereits  enthaltenen  botanischen  Disziphn, 
der  Embryologie  oder  Ontogenie  gutheißen 
kann.  Die  von  E.  Haeckel  1866  mit  so 
großem  Aufwand  von  Scharfsinn  eingeführte 
Einteilung  der  Morphologie  in  Anatomie 
und  Morphogenie  halte  ich  für  verfehlt, 
indem  ich  glaube,  daß  das  Kriterium  des 
,, Werdens  der  Gestalt"  in  mißverständ- 
licher Weise  zu  einer  separaten  logischen 
Kategorie  erhoben  wurde.  Ob  man  eine  im 
Werden  begriffene  oder  eine  bereits  ausge- 
bildete Gestalt  auf  eine  andere  Gestalt 
als  Grundform  zurückführt,  der  logische 
Charakter  der  dabei  geübten  Operation 
bleibt  derselbe. 

j  Die  hier  dargelegten  drei  Betrachtungs- 
weisen der  Gestalt:  Geometrische  Grund- 
form, Zurückführung  auf  generahsierte 
Typen    und  Feststellung  des  kausalen  und 


Botanik 


137 


teleologischen  Zusammenhangs  mit  den  Be- 
dingungen der  Umwelt,  sie  alle  gelten  nicht 
nur  in  bezug  auf  die  ganze  Pflanze,  sondern 
auch  auf  ihre  einzelnen  Teile.  Man  kann  die 
Pflanze  in  ihre  Organe  teilen,  man  kann  auf 
diese  Organe  dann  dieselben  Betrachtungs- 
weisen anwenden,  wne  auf  die  ganze  Pflanze. 
Die  Organe  aber  setzen  sich  aus  Geweben 
zusammen  und  die  Gewebe  aus  Zellen,  auf 
diese  wie  auf  jene  lassen  sich  die  obigen 
Betrachtungsweisen  anwenden,  indem  man 
neben  den  rein  räumlichen  Eigenschaften 
der  betreffenden  Objekte  auch  noch  die 
Zurückführung  auf  bestimmte  Grundty- 
pen versucht  und  den  Zusammenhang  zwi- 
schen der  jedesmahgen  speziellen  Ausgestal- 
tung auf  der  einen  Seite  und  den  jeweihgen 
besonderen  Bedingungen  auf  der  anderen 
zu  eruieren  sucht.  In  der  wirldichen  Ge- 
schichte der  Erkenntnis  ist  man  da  so  vor- 
gegangen, daß  man  durch  Zerlegung  des 
ganzen  in  seine  Teile  zur  Erkenntnis  der 
Zusammengesetztheit  gelangte.  Heutzutage ' 
schlägt  man  im  Unterrichte  den  umgekehr- 
ten Weg  ein,  wenn  man  den  Aufbau  mit  der 
Betrachtung  der  Zelle  einleitet  und  dann 
die  Zellen  zu  Geweben  zusammentreten 
läßt,  die  Gewebe  zu  Organen,  überall 
jene  drei  Betrachtungsweisen  der  Gestalt 
durchführend. 

2c)  Physiologie.  Der  dritte  Gesichts- 
punkt für  die  Erforschung  der  Erschei- 
nungen im  Pflanzenreich  ist  derjenige  der 
Lebensvorgänge.  Man  geht  hier  zunächst 
von  der  Feststellung  aus,  daß  die  Lebewesen 
als  Organismen  dynamische  Gleichgewichts- 
systeme darstellen,  die  einem  fortwähren- 
den Wechsel  ihrer  Substanz,  ihres  Energie- 
zustandes und  ihrer  Form  unterworfen  sind. 
Wir  haben  daher  in  der  Botanik  eine  Lehre 
von  den  Erscheinungen  und  Gesetzen  des 
Stoffwechsels,  des  Energiewechsels  und  des 
Formwechsels.  Letzteres  deckt  sich  fast 
ganz  mit  der  unter  ,, Morphologie"  an- 
geführten ,, Erklärung  der  Gestalt".  Von 
einer  anderen  Seite  betrachtet,  stellen  sich 
sämtUche  Vorgänge  in  der  Pflanze  als 
Funktionen  bestimmter  Organe  (dies  im 
physiologischen  Sinne  genommen,  wobei 
also  auch  eine  einzige  Zelle  als  Organ  betrach- 
tet werden  kann,  wenn  sie  nur  eine  besondere 
Funktion  aufweist).  So  wäre  die  Physio- 
logie auch  als  die  Lehre  von  den  Funktionen 
der  Pflanzenorgane  zu  betrachten.  EndUch 
wäre  nach  dem  Ergebnis  der  Funktionen 
das  ganze  Gebiet  der  Erscheinungen  in  das 
„vegetative"  Leben  und  die  ,, Reproduktions- 
funktionen" einzuteilen,  insofern  der  Erfolg 
des  richtigen  Funktionierens  die  Erhaltung 
des  Lebens  des  Individuums  oder  die  Er- 
haltung der  Art  garantiert.  Auch  das  wird 
häufig  als  Teilungsgrund  benutzt. 

2d)  Oekologie.    Der  vierte  materielle 


Gesichtspunkt,  unter  dem  die  Pflanzen  zum 
Gegenstand  der  wissenschafthchen  Betrach- 
tung gemacht  werden,  ist  derjenige  der 
Anpassung,  oder  sagen  wir  der  ökolo- 
gische. Ich  bezeichne  so  die  Beantwortung 
der  Frage:  welchen  Vorrichtungen  verdankt 
die  Pflanze  die  Erhaltung  ihres  Lebens  unter 
diesen  oder  jenen  besonderen  Bedingungen? 
Es  kann  nicht  genug  betont  werden,  daß 
die  ökologische  Fragestellung  neben  der 
physiologischen  ihre  volle  Berechtigung  und 
ihre  logische  Selbständigkeit  bewahrt.  Denn 
es  ist  wohl  möghch,  daß  wir  von  irgend- 
einem Vorgang  an  einer  Pflanze  seinen 
ganzen  Verlauf  und  seine  Bedingtheit  durch 
andere  Erscheinungen  kennen,  ohne  deshalb 
nachweisen  zu  können,  daß  dieser  Vorgang 
lebenserhaltend  unter  den  besonderen  Be- 
dingungen ist,  daß  er  mit  anderen  Worten 
eine  Anpassung  darstellt.  Es  ist  nicht 
alles  Anpassung  in  den  Organismen.  Schon 
aus  dem  Umstände,  daß  die  Organismen 
sich  entwickelt  haben,  müßte  sich  ergeben, 
daß  manches  in  ihnen  nicht  mehr  den  ver- 
änderten Bedingungen  entspricht.  Man 
wird  also  mit  der  Tatsache  zu  rechnen 
haben,  daß  manche  Erscheinungen  sich  neben 
anderen  Betrachtungsweisen  auch  noch  der- 
jenigen der  Oekologie  fügen,  während 
andere  sich  zunächst  dieser  Betrachtungs- 
weise entziehen.  (,, Anpassungsmerkmale  und 
Organisationsmerkmale"  mancher  Autoren, 
besonders  R.  Wettstein.)  Die  Ansicht, 
alles  was  heute  nicht  als  Anpassung  gedeu- 
tet werden  kann,  sei  einst  eine  solche  gewesen, 
kann  als  Ausdruck  einer  subjektiven  Ueber- 
zeugung  hingenommen  werden,  nicht  aber 
objektiv  begründet  und  der  logischen  Ein- 
teilung zugrunde  gelegt  werden. 

2e)  Chorologie  (auch  Pflanzengeo- 
graphie). Der  fünfte  von  allen  bisher  behan- 
delten logisch  verschiedene  Gesichtspunkt 
ist  derjenige  der  Verteilung  im  Räume. 
Die  von  den  einzelnen  Arten,  Gattungen, 
FamiUen  bewohnten  Areale,  die  Charak- 
teristik der  Erdräume  durch  die  in  ihnen 
vorherrschenden  oder  fehlenden  systema- 
tischen Gruppen,  dies  stellt  eine  Aufnahme 
''  des  gegenwärtigen  Bestandes  unter  Benut- 
zung der  von  der  Systematik  geheferten 
Gruppenbegriffe  dar.  Dazu  kommt  aber 
auch  noch  die  Erforschung  der  aktuellen 
Verbreitungsweisen  und  Verbreitungshinder- 
nisse, wobei  die  realen  Beziehungen  zwischen 
den  klimatischen  und  organischen  Faktoren 
j  auf  der  einen  und  dem  Leben  der  Pflanze 
auf  der  anderen  Seite  den  Gegenstand  der 
Betrachtung  bilden.  Die  Betrachtungs- 
I  weise  berührt  sich  hier  häufig  mit  der 
ökologischen,  aber  sie  deckt  sich  nicht  mit 
ihr.  Wenn  wir  nachweisen,  daß  für  diese 
oder  jene  Familie  infolge  der  Beschaffenheit 
ihrer    Vegetationsorgane    ein    Wüstengürtel 


138 


Botanik 


ein  nnüberwindliches  Verbreitnngshindernis 
bildet,  so  stellen  wir  eine  reale  Beziehung 
zwischen  der  Isolation  einer  Pflanzengruppe 
auf  der  einen  und  den  khmatischen  Bedin- 
gungen eines  Erdgürtels  auf  der  anderen 
Seite  fest,  aber  von  Anpassung  ist  dabei 
natürhch  gar  keine  Kede. 

Der  logische  Kern  einer  solchen  Fest- 
stellung ist  im  Grunde  genommen  derselbe, 
wie  wenn  wir  die  Verbreitungsgrenzen  der 
schwimmenden  Eisberge  feststellen.  Hier 
ist  das  Studium  ein  rein  pflanzengeographi- 
sches, kein  ökologisches.  Umgekehrt  ver- 
fahren wir  rein  ökologisch,  wenn  wir  die 
Anpassungen  irgendeiner  Art  an  die  Be- 
dingungen ihres  Wohnortes  erforschen  z.  B. 
die  Anpassungen  an  Trockenheit  bei  einer 
afrikanischen  Wolfsmilchart. 

Eine  Kombination  beider  Betrachtungs- 
weisen ergibt  sich  erst  dann,  wenn  wir  das 
Bestehen  einer  bestimmten  Anpassung  dafür 
verantwortlich  machen,  daß  eine  Pflanzen- 
gruppe hier  oder  dort  keine  Vertreter  hat. 
Bekannt  ist,  daß  der  Eisenhut  (Aconitum) 
nur  dort  existiert,  wo  auch  Hummeln  vor- 
kommen. Oder  wenn  wir  nachweisen,  daß 
die  amerikanischen  Kaktuse  und  die  im 
Habitus  so  kaktusähnhchen  afrikanischen 
Wolfsmilcharten,  beide  an  ihre  Standorte 
vorziighch  angepaßt,  geographisch  so  merk- 
würdig isohcrt  sind. 

2f)  Chronologie.  Eine  sechste  Frage, 
mit  der  wir  uns  an  das  zu  erforschende 
Pflanzenmaterial  wenden,  bildet  die  Frage 
nach  dem  zeitlichen  Auftreten  der  Pflanzen- 
gruppen in  der  Erdgeschichte.  Es  mag  dieses 
Studium  als  Chronologie')  bezeichnet  wer- 
den. Die  sonst  übhche  Bezeichnung  als 
,, Pflanzenpaläontologie"  befriedigt  nicht, 
denn  in  dieser  üblichen  Bezeichnung  liegt 
nur  die  Angabe,  daß  es  sich  um  die  Erfor- 
schung der  ausgestorbenen  Pflanzenarten 
handle.  Das  ist  aber  eine  Absonderung  nach 
dem  Objekt,  nicht  nach  dem  logischen 
Gesichtspunkt  seiner  Erforschung.  Es  ist 
doch  leicht  einzusehen,  daß  die  Natur  der 
Fragestellungen,  mit  denen  man  an  die 
Erforschung  einer  Pflanze  herangeht,  logisch 
keineswegs  verändert  ist,  je  nachdem  es 
sich  um  eine  noch  lebende  oder  giinzlich 
erloschene  Art  handelt.  Daß  man  an  einer 
ausgestorbenen  Art  keine  experimen- 
tellen Stoffwechseluntersuchungen  anstellen 
kann,  das  ist  ein  technischer  Umstand.  Aber 
man  wird  doch  von  der  ausgestorbenen  Art 
ebenso  wie  von  der  lebenden  erfahren  wollen, 
wie  sie  sich  in  ihrem  Aehnhchkcits-  oder 
sagen  wir  Verwandtschaftsgrade  zu  anderen 
Arten    verhält,    welche   Besonderheiten   des 


1)  Diese  Bezeichnung  ist  um  die  Mitte  des 
XIX.  Jahrhunderts  von  verschiedenen  Autoren 
irebraucht  worden. 


Baues  man  an  ihr  wahrnehmen  kann,  welche 
Anpassung  an  das  Medium  sie  besessen 
hatte  usw.  Mit  anderen  Worten  ein  großer, 
ja  der  größte  Teil  der  Arbeit  des  Forschers 
an  einer  fossilen  Pflanze  deckt  sich  in  logi- 
scher Beziehung  mit  der  Arbeit  der  Erfor- 
schung einer  lebenden  Art.  Daß  die  Technik 
der  Handhabung  (Zusammensuchen  verschie- 
dener Teile  einer  Art  usw.)  eine  etwas  abwei- 
chende sein  muß,  ist  für  die  logische  Be- 
trachtung gänzlich  belanglos.  Unter  Chro- 
nologie will  ich  also  nicht  die  Erforschung 
einer  ausgestorbenen  Pflanzenart  nach  allen 
auch  auf  lebende  Arten  zu  beziehenden 
Gesichtspunkten  verstehen,  sondern  nur  die 
Erforschung  des  zeitlichen  Auftretens  ver- 
wandter Pilanzenarten  in  der  geologischen 
Entwickelung.  Nur  weil  es  sich  eben  um 
verwandte  Formen  handelt  und  weil  diese 
verwandten  Formen  nicht  chaotisch  aufge- 
treten sind,  sondern  in  einer  bestimmten 
Aufeinanderfolge,  so  kann  schon  diese  Regel- 
mäßigkeit des  Ersatzes  der  einen  Arten 
durch  andere  zu  einem  selbständigen  Ob- 
jekt, zu  einem  von  den  übrigen  logisch 
unabhängigen  materiellen  Gesichtspunkte 
der  botanischen  Forschung  werden. 

2g)  Genetik.  Der  siebente  und  letzte 
Gesichtspunkt  für  die  Erforschung  der 
Pflanzenwelt  ist  derjenige  der  Entwicke- 
lung. Es  handelt  sich  dabei  nicht  um  die 
Entwickelung  des  Einzelwesens,  der  einzel- 
nen Pflanzen  aus  der  Eizelle,  sondern  um  die 
Entwickelung  der  gegenwärtig  auf  der  Erde 
vertretenen  Arten  von  Pflanzen.  Ich  be- 
zeichne nun  mit  Genetik  das  gesamte 
Gebiet  der  Probleme,  die  das  Werden  der 
Pflanzenwelt  zum  Gegenstand  haben.  Mit 
Rücksicht  auf  die  auf  diesem  Gebiete 
herrschende  Unklarheit  der  Begriffsbestim- 
mung muß  hier  besonders  betont  werden, 
daß  man  hier  noch  drei  Fragen  auseinander- 
halten muß.  Die  erste  ist  die  Grundfrage, 
die  in  Form  einer  Alternative  gestellt  wird: 
ist  jede  Pflanzenart  unabhängig  von  allen 
anderen  aufgetreten,  oder  besteht  ein  Zusam- 
menhang der  Arten  in  ihrem  Auftreten  in 
demselben  Sinne  wie  ein  solcher  Zusammen- 
hang unter  den  heute  lebenden  Individuen 
einer  und  derselben  Art  besteht.  Es  ist  zu 
bedauern,  daß  heute  noch  ernste  Forscher 
diese  Alternative  mit  der  Gegenüberstel- 
lung von  ., Schöpfung  oder  Entwickelung" 
charakterisieren.  Für  die  Wissenschaft 
existiert  eine  solche  Alternative  nicht, 
weil  die  erste  Hälfte  einen  inhaltsleeren 
Begriff  enthält,  den  sich  kein  Mensch 
wirklich  vorstellen  kann.  Daß  dieses 
Wort  auch  jetzt  noch  in  den  Gehirnen 
gebildeter  Menschen  spukt,  ist  ja  einzig  und 
allein  darauf  zurückzuführen,  daß  jeder 
moderne  Mensch,  der  unter  den  Anhängern 
einer    der    monotheistischen     Konfessionen 


Botanik 


139 


lebt,  in  seiner  Jugend  sich  eine  zwangsweise 
Rückversetzung  in  die  Vorstellungswelt 
einer  längst  entschwundenen  Zeit  gefallen 
lassen  muß.  Der  Begriff  der  Schöpfung 
stammt  weder  aus  unserer  Erfahrung,  noch 
aus  unserem  wissenschaftlichen  Denken,  noch 
auch  aus  unserer  zeitgenössischen  philoso- 
phischen Spekulation,  sondern  allein  aus  der 
durch  priesterHche  Gewaltmittel  zur  Auto- 
rität erhobenen  Bibel. 

Erst  wenn  diese  erste,  die  Grundfrage 
der  Genetik  in  einem  ganz  bestimmten 
Sinne  beantwortet  ist,  nämlich  im  Sinne 
der  Annahme  einer  schrittweisen  Entwicke- 
lung  der  Organismenwelt,  dann  erst  treten 
die  zw^ei  anderen  Fragen  in  den  Vordergrund 
des  Interesses.  Es  sind  das  die  Frage  nach 
den  mutmaßlichen  Stammbäumen  der  ein- 
zelnen Gruppen  des  Pflanzenreichs  und  die 
Frage  nach  den  bewirkenden  Faktoren  der 
unaufhaltsamen  Fortentwickelung,  die  sich 
in  der  Geschichte  unserer  Erde  vollzogen 
hat.  Die  Beantwortung  der  Stammbaum- 
frage, die  immer  nur  sehr  lückenhaft  blei- 
ben muß,  ergibt  sich  aus  den  Forschungen 
über  die  Verwandtschaft  und  die  zeitliche 
Aufeinanderfolge  der  Pflanzenformen.  Die 
Beantwortung  der  Frage  nach  den  Fak- 
toren der  Entwickelung  setzt  ausgedehnte 
Studien  an  den  heute  lebenden  Pflanzen 
voraus,  Studien,  aus  denen  sich  ergeben 
sollte,  wie  die  Pflanzen  der  Gegenwart  ihre 
Gestalt,  ihre  Lebensvorgänge  und  Anpas- 
sungen zu  ändern  vermögen,  wenn  sie  unter 
abgeänderte  Lebensbedingungen  versetzt 
werden.  ^ 

Aus  dem  Vorstehenden  ergibt  sich,  daß 
ich  es  hier  mit  sieben  nebeneinander  beste- 
henden verschiedenen  Forschungsgebieten  der 
Botanik  zu  tun  habe,  die  ich  mit  zum 
Teil  schon  gebräuchlichen,  zum  Teil  neuen 
Namen  belege.  Ich  unterscheide  also  als 
die  sieben  logisch  koordinierten  Gebiete  der 
Botanik:  Die  Systemkunde,  die  Mor- 
phologie, die  Physiologie,  die  Oeko- 
logie,  die  Chorologie,  die  Chronolo- 
gie und  die  Genetik.  Es  muß  aber 
betont  werden,  daß  diese  sieben  Gebiete 
sich  nicht  immer  durch  die  Objekte  vonein- 
ander unterscheiden,  sondern  manchmal  nur 
durch  die  Fragestellung.  Die  sonderbaren 
Flugvorrichtungen  an  den  Sporen  des  Schach- 
telhalms können  einmal  morphologisch  be- 
trachtet werden,  wobei  sich  herausstellt, 
daß  sie  ihrer  Entwickelungsweise  nach  der 
äußeren  Haut  der  Sporen  anderer  Gefäß- 
kryptogamen entsprechen.  Dann  können 
dieselben  Elateren  auf  die  Physiologie  unter- 
sucht werden,  wobei  besonders  ihre  hohe 
Hygroskopizität  und  die  durch  dieselbe 
bedingten  Krümmungsbewegungen  zum  Ge- 
genstande der  Forschung  gemacht  werden. 
Dann   aber    müssen    dieselben    Objekte    in 


ökologischer  Beziehung  erforscht  werden, 
d.  h.  es  muß  die  Frage  erörtert  werden, 
inwiefern  diese  besondere  Beschaffenheit, 
der  äußeren  Haut  zur  Erhaltung  des  Lebens 
der  Pflanze  beiträgt.  Hier  kommt  nicht 
nur  die  Verbreitung  durch  den  Wind  in 
Betracht,  denn  dieselbe  würde  durch  die 
Kleinheit  der  Sporen  allein  bewirkt  werden. 
Es  muß  noch  die  weitere  Tatsache  herange- 
zogen werden,  daß  die  aus  den  Sporen  aus- 
wachsenden Vorkeime  getrenntgeschlechthch 
sind.  Da  die  Sporen  mit  Hilfe  ihrer  einge- 
krümmten Elateren  sich  zu  Gruppen  verketten, 
so  trägt  dies  zum  Auskeimen  mehrerer  Sporen 
am  gleichen  Ort  bei  und  dadurch  ist  die 
Befruchtung  der  weibhchen  Organe  des  Vor- 
keims begünstigt.  Ein  und  dasselbe  Objekt, 
ja  ein  und  dieselbe  Erscheinung  an  ihm, 
wird  also,  je  nachdem  wir  sie  zu  der  einen 
oder  anderen  Erscheinung  in  Beziehung 
setzen,  bald  vom  morphologischen,  bald 
vom  physiologischen,  bald  vom  ökologischen 
Standpunkte  aus  betrachtet. 

3.  Die  zwei  formalen  Gesichtspunkte 
der  Forschung.  Bisher  war  nur  von  der 
Einteilung  der  Botanik  nach  den  materiellen 
Gesichtspunkten  der  Forschung  die  Rede. 
Es  muß  aber  noch  versucht  werden  dasselbe 
Gebiet  der  Wissenschaft  mit  Rücksicht 
auf  die  formal  logische  Natur  der  in  der 
Forschung  zur  Anwendung  gelangenden 
Denkformen  einzuteilen.  Nachdem  sich  die 
in  früherer  Zeit  vorgeschlagenen  Eintei- 
lungen in  vergleichende  und  experimentelle, 
in  synthetische  und  analytische  usw.  nicht 
bewährt  haben,  läßt  sich  vielleicht  die 
Frage  in  folgender  Weise  beantworten. 
Die  Wissenschaft  sucht  die  Erscheinungen 
zueinander  in  Beziehung  zu  setzen.  Aber 
die  Art  und  Weise  wie  sich  die  Erscheinungen 
der  Organismenwelt  zueinander  in  Beziehung 
setzen  lassen  ist  eine  zweifache:  entweder  es 
werden  zwei  oder  mehrere  Objekte  auf  ihre 
gemeinsamen  Merkmale  geprüft  und  unter 
gemeinsame  Sammelbegriffe  untergeordnet. 
Oder  es  wird  eine  Erscheinung  in  eine  kausale 
oder  teleologische  Beziehung  zu  einer  anderen 
gebracht.  Ein  Beispiel  soll  uns  den  Unter- 
schied klar  machen.  Die  braunen  klebrigen 
Knospenschuppen  der  Roßkastanie  werden 
als  umgebildete  Blätter  betrachtet.  Die 
Beziehung,  die  zwischen  den  Knospenschup- 
pen und  den  eigenthchen  Laubblättern  fest- 
gestellt wird,  ist  begrifflicher  Natur: 
beide  auf  den  ersten  Bhck  so  abweichende 
Objekte  besitzen  eine  Anzahl  gemeinsamer 
Merkmale,  so  ihre  Stellung  am  Zweig,  die 
Art  und  Weise,  wie  sie  sich  aus  der  ersten 
Anlage  entwickeln.  Ja  bei  manchen  Arten 
der  Roßkastanie  gibt  es  an  den  austrei- 
benden Zweigen  Anhänge,  die  weder  als 
Laubblätter  noch  als  Knospenschuppen 
bezeichnet    werden     können,     weil    sie    in 


140 


Botanik 


ihrer  Gliederung  und  Gestalt  eine  fast 
lückenlose  Eeihe  von  Uebergängen  zwi- 
schen diesen  zwei  extremen  Formen  von 
Anhängen  zeigen.  Andererseits  läßt  sich 
aber  auch  eine  Beziehung  zwischen  der 
besonderen  Gestalt  und  Beschaffenheit  dieser 
Arten  von  Anhängen  und  den  Bedingungen, 
unter  denen  sie  entstehen  und  ihre  Verrich- 
tung vollziehen,  konstatieren.  Die  Knospen- 
schuppe ist  die  Blattform,  die  bei  der  perio- 
dischen Einstellung  des  Sprossenwachstums 
die  zarten  Teile  mit  einer  schützenden 
Hülle  umgibt  und  für  diese  ihre  Funktion 
ganz  vorzüghch  ausgerüstet  ist:  die 
derbe  lederige  Beschaffenheit,  die  Ausschei- 
dung von  klebrigen  Stoffen  an  der  Ober- 
fläche usw.  Daß  das  griine  Laubblatt  mit 
seiner  großen  Blattspreite,  seinem  langen 
Stiel  usw.  für  seine  besondere  Verrichtung 
der  Ernährung  ebenso  vorzüglich  ausge- 
stattet ist,  braucht  nicht  erst  ercrtert  zu 
werden.  Wenn  wir  in  dieser  Weise  den  Zu- 
sammenhang zwischen  der  Natur  eines 
Objektes  (einer  Blattform)  und  den  beson- 
deren Bedingungen  ihrer  Entwickelung  an 
der  Pflanze  und  ihres  Funktionierens  dar- 
legen, so  ist  die  hier  besprochene  Bezie- 
hung keine  begriffliche,  sondern  eine  funk- 
tionelle, oder  reale.  Sie  läßt  sich  auf  die 
Form  bringen:  wenn  A  so  ist,  dann  ist  B  so, 
ist  aber  A  anders,  so  ist  auch  B  anders  usw. 
Diese  beiden  grundverschiedenen  Arten  der 
Beziehungen,  die  wir  unter  den  Erschei- 
nungen konstatieren,  stellen  tatsäclüich  die 
beiden  Denkarten  dar,  die  in  der  Erfor- 
schung der  Pflanzenwelt  zur  Anwendung 
gelangen.  Der  Unterschied  ist  scharf  genug, 
um  darauf  eine  leicht  durchführbare  und 
einwandsfreie  Einteilung  zu  begründen. 
Ich  möchte  also  eine  Erforschung  begriff- 
licher Beziehungen  und  eine  Erforschung 
realer  Beziehungen  der  Lebewesen  unter- 
scheiden und  bezeichne  die  erstere  als  Bio- 
taxie,  die  letztere  als  Biophysik  (in 
Anwendung  auf  die  Pflanzenwelt  müßte  man 
sagen:  Phytotaxie  und  Phytophysik). 
4.  Allgemeine  und  spezielle  Botanik 
als  Methoden  des  Lehrens.  Ich  habe  im 
vorstehenden  nur  die  logische  Einteilung 
der  Botanik  vom  Standpunkte  der  For- 
schung entwickelt.  Es  gibt  aber  neben  der 
Forschung  noch  eine  botanische  Lehre,  eine 
geordnete  Uebermittelung  der  jeweilen  erziel- 
ten Erkenntnisse  von  der  Pflanzenwelt  an 
die  heraiiwachsenden  Generationen  der  For- 
scher und  Lehrer.  Jeder,  der  diese  Aufgabe 
zu  erfüllen  hat,  sieht  sich  genötigt  ein 
System  der  Botanik  auszuarbeiten  oder  zu 
akzeptieren.  Da  ist  es  nahehegend  zunächst 
die  Einteilung  des  botanischen  Lehrstoffes 
nach  dem  Inhalt  und  die  Einteilung  des- 
selben nach  der  Lehrmethode  zu  unter- 
scheiden.      Nach    dem    Inhalte    einoeteilt. 


ergibt  sich  nichts  anderes  als  die  oben  erör- 
terten sieben  Abschnitte.  Sofern  es  sich  um 
die  Einteilung  nach  den  materiellen  Gesichts- 
punkten handelt,  kann  zwischen  dem  For- 
schen und  dem  Lehren  kein  Unterschied 
gemacht  werden.  Es  würde  also  als 
Teile  des  botanischen  Lehrsystems  eine 
botanische  Systemkunde,  eine  Pflanzenmor- 
phologie, eine  Pflanzenphysiologie,  eine  Pflan- 
zenökologie, eine  Pflanzengeographie,  eine 
Chronologie  der  Pflanzenwelt  und  eine  Genetik 
der  Pflanzenwelt  geben.  Die  Einteilung 
des  botanischen  Lehrstoffes  nach  der  Lehr- 
methode kann  aber  nicht  mit  derjenigen 
nach  der  Forschungsmethode  zusammen- 
fallen. Wenn  man  auch  im  botanischen 
Unterricht  auf  die  Forschungsmethoden  hin- 
zuweisen hat,  so  kann  doch  der  Unterricht 
unmöghch  nach  denselben  gruppiert  und 
eingeteilt  werden.  Man  kann  die  Erschei- 
nungen der  Pflanzenwelt  biotaktisch  oder 
biophysikahsch  erforschen,  aber  man  kann 
die  Botanik  nicht  biotaktisch  und  biophy- 
sikahsch lehren.  Es  gibt  eine  Einteilung, 
die  hier  zutreffend  erscheint,  nur  sind  leider 
die  betreffenden  Bezeichnungen  für  lo- 
gisch ganz  verschiedene  Dinge  gebraucht 
worden.  Ich  will  aber  doch  heber  keine 
neuen  einführen,  sondern  schlage  vor  die 
Ausdrücke  ,, allgemeine"  und  ,, spezielle"  Bo- 
tanik in  dem  Sinne  aufzufassen,  daß  spezielle 
Botanik  die  Darlegung  der  obigen  sieben 
Gesichtspunkte  mit  Kücksicht  auf  eine 
ganz  bestimmte  Pflanzenart  oder  eine  be- 
stimmt umschriebene  Gruppe  von  Arten 
heißen  soll,  während  ,, allgemeine  Botanik" 
die  Darlegung  der  sieben  Gesichtspunkte  in 
bezug  auf  die  ganze  Pflanzenwelt  mit 
Anführung  einzelner  Beispiele  aus  den 
verschiedensten  Gruppen  des  Pflanzenreichs 
heißen  soU.  Demnach  wären  allgemeine 
und  spezielle  Botanik  nicht  besondere 
Forschungsgebiete  innerhalb  des  gesam- 
ten Gebietes  der  Botanik,  sondern  eben  nur 
zwei  Arten  der  geordneten  Darstellung 
der  gleichen  Materie  —  der  Ergebnisse  der 
Forschung.  Bei  der  Art  der  Darstel- 
lung, die  ich  als  spezielle  Botanik  bezeichne, 
knüpft  sich  die  Mitteilung  der  Tatsachen, 
Gesetze,  der  Hypothesen  und  Theorien 
an  die  Betrachtung  desjenigen  Objektes, 
also  derjenigen  Pflanzenart  oder  Gattung, 
bei  deren  wissenschaftlicher  Untersuchung 
eben  diese  Tatsachen  und  Gesetze  festge- 
stellt, und  diese  Hypothesen  und  Theorien 
zur  Erklärung  irgendwelcher  Erscheinungen 
herangezogen  worden  sind.  Hat  man  eine 
größere  Anzahl  von  Pflanzen  in  dieser 
Weise  behandelt,  so  ist  erst  der  Boden  für 
eine  ersprießhche  Behandlung  der  „all- 
gemeinen Botanik"  vorbereitet.  Denn 
bei  dieser  letzteren  ist  die  Fragestellung 
eben  eine  andere.     Da  heißt  es  nicht:  wie 


Botanik 


141 


füs;t  sich  diese  Pflanze  dem  System  der 
Pflanzenwelt  ein?  Sondern:  nach  welchen 
Prinzipien  werden  die  Pflanzen  in  ein  System 
gebracht  ?  Die  Beantwortnng  der  so  gestell- 
ten Frage  stellt  eine  Betrachtung  über  Ge- 
schichte und  Logik  des  Systems  dar,  mit 
Hervorhebung  von  besonders  eklatanten 
Beispielen  für  das  eine  oder  das  andere 
Verfahren  des  Klassifizierens,  für  die  Vor- 
teile und  Nachteile  der  einen  oder  der  anderen 
Art  der  Gruppierung  im  System.  Bei  der 
allgemeinen  Morphologie  ist  die  Fragestel- 
lung analog:  welche  Gesetze  beherrschen 
die  Gestaltung  im  Pflanzenreich?  Da 
werden  wiederum  einzelne  Pflanzenarten 
nur  insofern  zitiert,  als  sie  geeignete  Beispiele 
für  das  eine  oder  das  andere  Verhalten 
bezüglich  der  Gestalt  darstellen.  Die  eine 
wird  bei  der  Behandlung  des  zellulären 
Baues  als  Beispiel  nichtzellulärer  Pflan- 
zen anzuführen  sein,  die  andere  bei  der  Be- 
sprechung der  Grundgheder  als  Beispiel 
einer  mehr  oder  weniger  weitgehenden  Ab- 
wandlung   der    Grundformen,    eine    andere 


wieder  als  ein  Beispiel  für  die  formative 
Wirkung  äußerer  Einflüsse  (etwa  Hervor- 
rufung von  Primärblättern  durch  Ver- 
dunkelung eines  Teils,  der  sonst  nur  Folge- 
blätter erzeugen  würde,  d.  h.  Blätter, 
die  für  die  ausgebildete ,  nicht  für  die 
jugendliche  Pflanze  charakteristisch  sind) 
usw.  usw.  In  analoger  Weise  lauten  die 
Fragen  für  die  anderen  Teile  der  allge- 
meinen Botanik:  welche  Lebensvorgänge 
spielen  sich  in  den  Pflanzen  ab?  (allgem. 
Physiologie).  Welche  Anpassungen  kommen 
bei  den  Pflanzen  vor?  (allgem.  Oekologie). 
Welchen  Gesetzen  unterliegt  die  Verteilung 
der  Pflanzen  im  Baume?  (allgem.  Choro- 
logie,  Pflanzengeographie).  Wie  gestaltet 
sich  die  Aufeinanderfolge  der  verwandten 
Pflanzenformen  in  der  geologischen  Vor- 
zeit ?  (allgem. Chronologie-Paläontologiez.T.). 
Was  wissen  wir  von  der  Entwickelung  der 
Pflanzenwelt?  (allgem.  Genetik).  Das  Er- 
gebnis der  vorstehenden  Betrachtungen  läßt 
sich  in  folgender  Weise  tabellarisch  zusam- 
menfassen: 


Die  Botanik  zerfällt 


Für  die  Forschung 


Für  die  Lehre: 


Nach  der  Methode 
in 


Nach  dem  Inhalt 


Nach  dem  Inhalt 


Phytotaxie     Phytophvsik 


1.  Systematik, 

2.  Morphologie, 

3.  Physiologie, 

4.  Oekologie, 

5.  Chorologie, 

6.  Chronologie 

7.  Genetik. 


Nach  der  Methode 
in 


spezielle     allgemeine 


5.  Abweichungen     dieses     Systems 

vom  herrschenden.  Das  hier  entwickelte 
System  der  Botanik  ist,  wenigstens  in  dieser 
konsequenten  Durchführung  neu.  Es  ist 
nach  meiner  Ueberzeugung  der  richtigste 
Ausdruck  für  den  gegenwärtigen  Stand 
der  Wissenschaft.  Damit  ist  aber  nicht  ge- 
sagt, daß  es  sich  mit  der  herrschenden,  von 
der  großen  Mehrzahl  der  Botaniker  akzep- 
tierten Anschauung  und  Einteilung  deckt. 
Im  Gegenteil,  manches  von  dem,  was  hier 
zur  Begründung  des  obigen  Systems  aus- 
geführt wurde,  steht  in  einem  gewissen 
Gegensatze  zu  den  unter  den  Botanikern 
kursierenden  Begriffen. 

Wenn  ich  versuchen  will  das  herrschende 
System  darzulegen,  so  stoße  ich  auf  die 
Schwierigkeit,  daß  es  kein  modernes  Werk 
gibt,  in  dem  das  System  der  botanischen 
Wissenschaft  in  ihrem  ganzen  Umfange  unter 
logischen  Gesichtspunkten  entwickelt  und 
begründet  worden  wäre.  Selbst  in  einem 
Nachschlagewerk  wie  das  Schneid  ersehe 
„Handwörterbuch  der  Botanik"  sucht  man 


vergebens  nach  Stichworten  wie  ,, Botanik", 
,, System  der  Botanik", ,, allgemeine  Botanik", 
,, Spezielle  Botanik",  oder  etwa  ,, Einteilung 
cler  Botanik"  usw.  So  bleibt  uns  nichts 
anderes  übrig  als  die  Einleitungen  zu  den 
Lehrbüchern  der  Botanik,  in  denen  ge- 
wöhnlich der  Umfang  der  ganzen  Wissen- 
schaft kurz  angedeutet  zu  werden  pflegt. 
Danach  scheint  es,  daß  die  Mehrzahl 
der  Botaniker  zunächst  die  ganze  Botanik 
in  „allgemeine"  Und  „spezielle"  einteilt, 
wobei  letztere  sehr  häufig  auch  als  „Syste- 
matische Botanik",  oder  ,, Systematik"  be- 
zeichnet wird.  Die  allgemeine  wird  gewöhn- 
lich noch  in  Morphologie  und  Physiologie 
geteilt.  Daneben  pflegen  als  besondere 
Disziplinen  aufgeführt  zu  werden:  die 
Pflanzengeographie,  die  Pflanzenpaläonto- 
logie, die  Pflanzenbiologie.  Letztere  wird 
von  Wiesner  definiert  als  „die  Lehre  von 
der  Lebensweise,  Erblichkeit,  Veränder- 
lichkeit, Anpassung  und  natürlichen  Ver- 
breitung" der  Pflanzen.  Andere  Autoren 
behalten  den  Ausdruck  „Biologie"  nur  für 


142 


Botanik 


die  Gesamtwissenschaft  von  den  Lebewesen 
und  gebrauchen  für  die  Lehre  von  der 
Anpassung  und  dem  Lebenslauf  der  Pflanze 
den  Terminus  „Oekologie",  der  von  Haeckel 
18G6  eingeführt  wurde  (s.  z.  B.  Kirchner, 
Loew  und  Schröter  „Lebensgeschichte  der 
Blütenpflanzen  Mitteleuropas,  oder  spezielle 
Oekologie  der  Blütenpflanzen  Mitteleuro- 
pas", Stuttgart).  Lange  Zeit  war  es  üblich 
unter  ,, Blütenbiologie"  die  Erforschung 
der  Anpassungen  der  Blüten  an  das  be- 
stäubende Agens  zu  bezeichnen  (z.  B. 
„Handbuch  der  Blütenbiologie"  von  Knuth 
und  mehrere  Werke  von  Loew,  Kirchner 
u.  a.).  Heute  sprechen  manche  von  ,, Blü- 
tenökologie", die  meisten  behalten  den 
Ausdruck  Blütenbiologie  bei.  Die  Zahl 
der  koordinierten  Gesichtspunkte,  die  von 
den  Autoren  anerkannt  werden,  ist  nicht 
nur  bei  den  einzelnen  Autoren  verschieden, 
sondern  schwankt  auch  in  demselben  Lehr- 
buch von  einer  Auflage  zur  anderen.  So 
wurden  in  den  ersten  neun  Auflagen  (1895  bis 
1909)  des  bekannten  „Lehrbuchs  der  Bota- 
nik" von  Strasburger,  Noll,  Schenk  und 
Karsten  nur  die  Morphologie  und  die  Physio- 
logie als  gesonderte  Teile  der  Botanik  auf- 
geführt. In  der  zehnten  Auflage  kam 
die  Oekologie  hinzu,  in  der  elften  (1911) 
noch  die  Pflanzengeographie  und  die  Pflan- 
zenpaläontologie. 

Zur  Beurteilung  der  Differenzpunkte  muß 
man  sich  zunächst  klar  machen,  welche 
Anforderungen  an  ein  logisches  System  der 
Botanik  gestellt  werden  müssen.  Ein  sol- 
ches System  muß  das  gesamte  Gebiet  der 
Botanik  vollständig  umfassen  und  dabei 
soviele  Untergebiete  oder  ,, besondere  Teile" 
aufstellen  als  notwendig  und  hinreichend 
ist.  Dies  ist  aber  wiederum  nur  dann  mög- 
lich, wenn  man  die  Ivriterien,  die  der  Ein- 
teilung zugrunde  gelegt  werden,  klar  zum 
Ausdruck  bringt  und  technische  Kriterien 
nicht  mit  logischen  verwechselt. 

Diesen  Anforderungen  entspricht  das 
von  mir  oben  entwickelte  System.  Es 
hält  die  formal-logischen  Kriterien  auf 
der  einen  und  die  materiellen  Gesichts- 
punkte der  Forschung  auf  der  anderen 
Seite  streng  auseinander.  Es  läßt  sich 
nachweisen,  daß  die  sieben  materiellen  Ge- 
sichtspunkte notwendig  und  hinreichend 
sind,  indem  keiner  von  ihnen  einem  anderen 
subordiniert  ist,  sondern  alle  logisch  gleich- 
wertig, koordiniert  sind.  Li  anderen  Sy- 
stemen wird  z.  B.  die  Stammesgeschichte 
und  die  Verteilung  der  Organismen  in  der 
Zeit,  ebenso  wie  die  Klassifikation  unter 
der  ,, Morphologie"  aufgeführt  also  der 
Wissenschaft  von  der  Gestalt  untergeordnet 
(vgl.  den  Artikel  „Biologie"). 

Da  ich  logische  und  technische   Eintei- 


lungen auseinanderhalte,  so  kann  ich  die 
Berechtigung  mancher  ,, Disziplinen"  neben 
diesem  logischen  System  anerkennen,  sofern 
die  Absonderung  solcher  ,, Disziplinen"  eben 
nur  auf  den  technischen  Umständen  der 
Ai'beitsteilung  beruht  und  keinen  Anspruch 
auf  logisch  korrekte  Definition  erhebt.  So 
muß  man  z.  B.  die  Sonderung  von  reiner 
und  angewandter  Botanik  anerkennen,  da 
hier  jede  Verwechselung  mit  logischen  Kri- 
terien ausgeschlossen  ist.  Ebenso  muß  die 
Existenz  solcher  Disziplinen  anerkannt  wer- 
den, die  es  mit  einem  bestimmt  umschrie- 
benen Teil  der  Pflanzenwelt  zu  tun  haben. 
So  die  Algologie,  Mykologie,  Lichenologie, 
u.  a.  m.  Alle  oben  angestellten  Betrach- 
tungen über  das  logische  System  sind  natür- 
Hch  auch  auf  diese  Teilgebiete  anwendbar. 
Da  in  der  Pathologie  Abweichungen  der 
Gestalt,  der  Lebensvorgänge  und  der  An- 
passungen zur  Beobachtung  gelangen,  so 
vermag  ich  in  der  „Pflanzenpathologie" 
keinen  logisch  definierten  Zweig  der  Botanik 
zu  erblicken  sondern  nur  einen  praktisch 
bedingten.  Die  häufig  als  „Disziplinen" 
bezeichneten  Gebiete  wie  Cytologie,  Histo- 
logie kann  ich  aus  logischen  Gründen 
nicht  als  ,, Teile  der  Morphologie"  betrachten, 
wie  dies  meist  geschieht.  Denn  Zellen  und 
Gewebe  sind  aus  dem  Verbände  künstlich 
herausgegriffene  Einheiten,  die  nicht  nur 
auf  ihre  Gestalt,  sondern  auch  auf  ihre 
Lebensvorgänge  ,  ihre  Anpassungen  und 
Abstammung  hin  erforscht  weiden  können. 
6.  Die  Unzulänglichkeit  des  herr- 
schenden Systems  und  seine  historischen 
Wurzeln.  Das  herrschende  System  der 
Botanik,  das  den  Anspruch  erhebt  logisch 
begründet  zu  sein,  erfüllt  keine  einzige 
von  den  oben  formulierten  Bedingungen. 
Ganz  heterogene  Kriterien  (logische  und 
technische)  sind  hier  bunt  miteinander 
gemischt.  Es  ist  nicht  einzusehen,  ob  es  sich 
um  die  Bedürfnisse  der  Forschung  oder 
um  diejenigen  der  Lehre  handelt.  Es  ist 
nicht  einzusehen,  wie  sich  die  beiden  Ein- 
teilungen in  „Morphologie  und  Physiologie" 
und  in  ,, allgemeine  und  spezielle"  zueinander 
verhalten  bezüglich  ihrer  Koordination  oder 
Subordination.  Es  ist  nicht  hervorgehoben, 
wo  die  Methode  der  Forschung  oder 
Lehre  und  wo  der  materielle  Inhalt  der- 
selben eine  solche  Abgrenzung  erfordert. 
Wenn  wir  uns  die  Herrschaft  dieses  unzu- 
länghchen  Systems  erklären  wollen,  so 
müssen  wir  uns  der  Geschichte  zuwenden. 
Die  Begriffe  haben  ja  auch  ihre  Entwicke- 
lung,  ihre  Geschichte.  Sie  altern  und  ver- 
lieren die  Fähigkeit  das  zu  leisten,  was  von 
ihnen  verlangt  wird,  nämlich  als  symbo- 
lische Zeichen  für  die  Gedankenwelt  der 
gegenwärtigen  Wissenschaft  zu  dienen. 
Während     aber     die    konkreteren    Begriffe 


Botanik 


143 


in  dem  Fortschritt  der  Spezialforschung 
selbst  gleichsam  automatisch  ihre  Korrek- 
tur erfahren,  indem  jeder  Forscher  bestrebt 
ist,  die  auf  seinem  engen  Spezialgebiet  ge- 
brauchten Begriffe  mit  dem  jeweiligen  Stande 
des  Wissens  in  Einklang  zu  bringen,  so  ist 
es  bei  den  umfassenderen  abstrakten  Be- 
griffen anders.  Hier  ist  eine  historisch- 
kritische Vorarbeit  unerläßlich  um  zu  zei- 
gen, daß  ein  überlieferter  Begriff  den 
gegenwärtigen  Anforderungen  nicht  mehr 
entspricht.  •  Das  ist  im  Laufe  der  Ent- 
wickelung  der  Botanik  mehrmals  geschehen. 

Das  heute  noch  herrschende  System  stellt 
auch  das  Produkt  einer  solchen  Revision 
dar;  es  geht  auf  die  methodologischen  Bestre- 
bungen M.  Schleidens  und  E.  Haeckels 
zurück.  Der  eine  suchte  der  entwicke- 
lungsgeschichtlichen  Forschungsweise  Ein- 
gang in  die  Wissenschaft  zu  verschaffen  und 
den  Auswüchsen  der  Naturphilosophie  und 
des  Vitalismus  entgegenzutreten.  Der  andere 
wollte  die  gesamte  Biologie  mit  dem  Geiste 
der  neubegründeten  Entwickelungslehre 
durchtränken  und  sie  dadurch  zn  neuem 
Leben  erwecken.  Da  der  tatsächliche 
Stand  der  damaligen  Wissenschaft  hinter 
dem  angestrebten  Ideal  weit  zurückstand, 
so  konnten  sie  die  Kriterien  für  ihre  logi- 
schen Systeme  nicht  der  Wirklichkeit  ab- 
lauschen, sondern  mußten  sich  dabei  auf 
bestimmte  metaphysische  Grundsätze  ver- 
lassen. So  legte  Haeckel  seinem  System 
den  Satz  zugrunde:  ,,wir  erkennen  die  Natur 
als  ein  System  bewegender  Kräfte,  die  der 
Materie  inhärieren".  Die  Resultante  aller 
im  gegebenen  Moment  vor  sich  gehenden 
Bewegungen,  war,  auf  das  Organische  über- 
tragen, die  Funktion.  Das  Ergebnis 
aller  früher  stattgehabten  Bewegungen  lag 
gleichsam  im  erstarrten  Zustande  in  der 
Form.  So  wurden  die  Form  und  die  Funk- 
tion die  beiden  Grundpfeiler  des  Systems 
der  Biologie.  Ihnen  mußte  sich  alles  unter- 
ordnen, was  die  Biologen  trieben  oder  was 
ihnen  zu  treiben  empfohlen  ward.  Aus  der 
Kombination  dieser  Zweiteilung  in  Mor- 
phologie und  Physiologie  mit  einigen  recht 
unklaren  SchleidenschenBestimmungen  be- 
züglich allgemeiner  und  spezieller  Botanik 
bildete  sich  die  gegenwärtig  in  den  Lehr- 
büchern noch  zugrunde  gelegte  Eintei- 
lung in  allgemeine  und  spezielle  und  in  Mor- 
phologie und  Physiologie. 

Zur  Zeit  ihrer  Aufstellung  bedeuteten 
jene  Ansichten  einen  Fortschritt  für  die 
Wissenschaft,  Heute  aber  sieht  jeder  ein. 
daß  wir  uns  unmöglich  an  jene  philoso- 
phischen Grundsätze  binden  können.  Sach- 
lich ist  es  möglich  in  der  Botanik  die  größ- 
ten Umwälzungen  hervorzubringen  ohne 
eine  Bestätigung  oder  Widerlegung  des 
Satzes  zu  bewirken,  daß  wir  die  Natur  als 


System  bewegender  Kräfte  erkennen.  Und 
methodologisch  ist  es  klar,  daß  jene  Be- 
griffe der  Kraft,  der  Materie  sehr  abgelei- 
tete Begriffe  sind,  und  daß  ein  System,  da» 
doch  wesentlich  aus  Definitionen  besteht, 
es  vermeiden  muß,  irgendwelche  metaphy- 
sische x\ussagen  zugrunde  zu  legen.  Wer 
also  die  Schwäche  jener  philosophischen 
Grundlage  durchschaut  hat,  für  den  kön- 
nen auch  die  darauf  aufgebauten  Schlüsse 
nicht  bindend  sein,  wonach  alles,  was  die 
Biologie  sucht,  sich  unter  die  zwei  Kate- 
gorien der  Form  und  der  Funktion,  unter 
die  zwei  Oberdisziplinen  der  Morphologie 
und  der  Physiologie  unterordnet.  Heute  geht 
man  nicht  von  metaphysischen  Grundsät- 
zen über  Stoff  und  Kraft  aus,  sondern  von 
der  Tatsache,  daß  die  Probleme  der  Anpas- 
sung, der  Verbreitung  im  Raum,  der  zeit- 
lichen Aufeinanderfolge,  der  Entwickelung 
und  der  Gliederung  des  Pflanzenreichs  ihren 
Platz  als  koordinierte  Teile  der  Botanik  ver- 
langen. Die  Ueberwindung  des  unzuläng- 
lichen alten  Svstems  ist  nur  eine  Frage  der 
Zeit. 

Bei  der  Aufstellung  des  hier  entwickel- 
ten Systems  ist  nicht  bloß  von  der  For- 
schung, sondern  auch  von  der  Lehre  die 
Rede  gewesen.  Doch  ist  mit  dieser  letz- 
teren durchaus  nicht  die  wirkliche  Gestal- 
tung des  heutigen  botanischen  Unterrichts 
etwa  auf  den  Hochschulen  gemeint.  Die 
Verteilung  und  Benennung  der  botanischen 
Lehrstühle,  die  Gruppierung  der  botani- 
schen Lehrfächer,  der  Vorlesungen  und 
Kurse,  alles  das  ist  eingestandenermaßen 
nicht  auf  logische  Kriterien  begründet, 
sondern  aus  der  allmählichen  Gestaltung 
des  Hochschulbetriebs  hervorgegangen.  Es 
ist  daher  in  seinem  Grundplan  durchaus 
historisch.  Nimmt  man  dazu  die  vollstän- 
dige Lehrfreiheit,  die  für  den  Dozenten 
bestehende  Möglichkeit,  ja  im  Interesse  der 
wissenschaftlichen  Ausbildung  anzuerken- 
nende Wünschbarkeit  einer  stärkeren  Be- 
tonung der  dem  Dozenten  als  Forscher 
näher  liegenden  Kapitel;  zieht  man  den 
Umstand  in  Betracht,  daß  es  an  den  Hoch- 
schulen keine  vereinheitlichende  pädago- 
gische Instanz  gibt,  die  auf  eine  gleichmäs- 
sige  Berücksichtigung  aller  Teile  eines 
gewissen  Wissensgebietes  drängen  würde; 
dann  muß  es  sofort  klar  werden,  daß  die 
Aufstellung  eines  neuen  logischen  Systems 
nicht  notwendig  mit  Forderungen  einer 
durchgehenden  Reform  des  ganzen  botani- 
schen Unterrichts  verbunden  zu  sein  braucht. 
Es  soll  aber  andererseits  nicht  verschwiegen 
werden,  daß  im  Rahmen  des  Bestehenden 
manches  geschehen  könnte,  um  berechtig- 
ten Forderungen  Rechnung  zu  tragen.  Es 
ist  hier  nicht  der  Ort  auf  solche  speziell- 
didaktische  Fragen   einzugehen.      Aber  die 


144 


Botanilv  —  Bovle 


notwendige  Vorbedingung  des  Fortschritts 
ist  die  Einsicht,  daß  die  kursierenden  Vor- 
steUungen  über  allgemeine  und  spezielle 
Botanik,  über  die  Zweiteilung  der  Biologie 
usw.  nichts  weniger  als  logisch  einwands- 
frei  begründet  sind.  Wer  den  guten  Wil- 
len hat,  sich  diese  Ansicht  anzueignen, 
wird  Mittel  und  Wege  finden  um  dem  Neuen 
Eingang  zu  verschaffen  ohne  das  Alte  von 
Grund  aus  umzustürzen. 

Literatur.  S.  Tsdntlok,  Das  System  der  Bio- 
logie in  Forschung  und  Lehre.  Eine  historisch- 
kritische  Studie.  Jena  1910.  Hier  ist  die  Literatur 
ausführlich  angeführt.  Vgl.  aber  auch  den  Artikel 
„Biologische  Wissenschaften"  von 
R.  Hesse,  wo  ein  anderes  System  vorgeschlagen 
trird.  —  Ferner  Strashiii'ger,  Jost,  Schenk 
und  Karsten,  Lehrbuch  der  Botanik.  11.  Aufl., 
Jena  1911.  —  K.  Giesenhagen,  Lehrbuch  der 
Botanik.  5.  Atifl.  —  Wiesner,  Elemente  der 
wissenschaftlichen  Botanik.  3.  Aufl.  —  TI'o  fin  i  ng- 
JoUannsen,  Lehrbuch  der  allgemeinen  Botanik. 
Berlin  1909.  —  C.  K.  Schneider,  Lllustr. 
Handivörterbuch  der  Botanik.     Leipzig  1905. 

S.   Tschulok. 


B  011  SU  er 

Pierre. 
Geboren  am  16.  Februar  1(398  zu  Croisic,  Nieder- 
bretagne; gestorben  am  15.  August  1758  zu  Paris, 
studierte  am  Jesuitenkollegium  zu  Vannes,  wurde 
1735  bis  1743  gemeinsam  mit  Condamine  zur 
Meridiangradmessung  nach  Peru  geschickt.  1731 
wurde  Bouguer  in  die  Pariser  Akademie  auf- 
genommen auf  Grund  seiner  Schrift  Essai 
d'  optique  sur  la  gradation  de  la  lumiere.  Die 
Schädigung  seiner  Gesundheit  durch  das  un- 
günstige Klima  in  Peru,  vielleicht  auch  Auf- 
regungen infolge  seiner  Streitigkeiten  mit  Con- 
damine führten  1758  seinen  Tod  herbei.  Seine 
Ai'beiten  liegen  auf  dem  Gebiete  der  Optik; 
er  konstruierte  1760  das  erste  Photometer. 
Nach  seinem  Tode  gab  sein  Freund  La  Caille 
Bouguers  optisches  Hauptwerk  unter  dem 
Titel  Traite  d'optique  sur  la  gradation  de  la 
lumiere  (Paris  1760)  heraus. 

Literatur.  Montucla,  Histoire  des  mathema- 
tiipies,  Paris,  an  X,  4-  i'ol.,  f.  II  et  IV.  — 
Bosenherger ,  Gesch.  d.  Phys.  II,  S.  332, 
Braunschiveig  IS84. 

E.  Drude. 


Boussing:ault 

Jean  Baptiste. 
Naturforscher.  Geboren  am  2.  Februar  1802 
in  Paris,  hörte  bereits  in  jungen  Jahren  die 
Vorlesungen  von  Thenard,  Biot,  Gay- 
Lussac,  Arago  und  Cuvier  und  besuchte 
1821  die  Bergbauschule  zu  St.  Etienne  zu 
chemischen  und  geologischen  Studien.  Kaum 
20  Jahre  alt  wurde  er  als  Professor  an  die  Berg- 
bauschule in  Bogota  (Columbien)  berufen.    Dort 


begleitete  er,  durch  die  poütischen  Verhältnisse 
Südamerikas  veranlaßt,  als  Oberst  den  General 
Bolivar  auf  dessen  Feldzuge.  Hierbei  und  später 
als  Bergingenieur  in  Columbien  sammelte  er 
viele  Beobachtungen  über  die  Pflanzenkultur 
in  den  Tropen,  deren  Vegetationsverhältnisse 
überhaupt,  über  die  Zusammensetzung  der  Ge- 
wässer, die  Exhalationen  der  Vulkane  und  die 
geologischen  und  meteorologischen  Erscheinungen. 
Er  besuchte  auch  Peru  und  Bolivien,  namentlich 
die  dortigen  Cordilleren,  deren  Gipfel  er 
wiederholt  bestieg.  Nach  zehnjährigem  Aufent- 
halt kehrte  er  nach  Europa  zurück,  wurde  1835 
Professor  an  der  Faculte  des  seiences  in  Lyon, 
und  1837  nach  Paris  berufen.  1839  erfolgte  seine 
Aufnahme  in  die  Akademie  der  AVissenschaften 
und  1845  seine  Ernennung  zum  Professor  der 
Landwirtschaft  am  Conservatoire  des  arts  et 
metiers,  als  welcher  er  bis  zu  seinem  Tode  am 
11.  Mai  1887  wirkte.  Seine  wissenschaftUche 
Tätigkeit  war  seit  seiner  Rückkehr  aus  Süd- 
amerika vor  allem  der  Landwirtschaft  zugewendet, 
die  er  erst,  wie  Liebig  in  Deutschland,  xu  einer 
Wissenschaft  erhob  und  die  er  in  der  von  ihm 
als  erste  ihrer  Art  auf  seinem  Gut  Bechel- 
bronn  begründeten  agrilnilturchemischen  Ver- 
suchsstation ausübte.  Seine  dort  entstandenen 
chemisch-physiologischen  L'ntersuchungen  ver- 
folgen zum  erstenmal  den  Gedanken  des  Ivi'eis- 
laufs  der  organischen  Substanz  in  der  Natur, 
den  er  (z.  T.  anfangs  mit  Dumas)  in  zahlreichen 
grundlegenden  Arbeiten  ausbaute.  Diese  betreffen 
u.  a.  die  Mitwirkung  des  Wassers  bei  der  Kohlen- 
säureassimilation der  Pflanzen  und  die  Rolle 
des  Lichtes  und  des  Sauerstoffs  liierbei,  wobei 
er  den  Gaswechsel  quantitativ  verfolgte,  und  zu 
Anschauungen  gelangte,  die  unsere  heutigen 
im  wesentlichen  begründeten.  Auf  Grund  genauer 
Gewichts bestimmungen  entschied  er  ferner  in 
Verfolg  der  Untersuchungen  Th.  de  Saussures 
die  Frage  der  Assimilation  des  Luftstickstoffs 
durch  Pflanzen  im  negativen  Sinne,  und  erörterte 
eingehend  die  Verbreitung  und  Entstehung  des 
,,as'simiHerbaren"  Stickstoffes  (N-Verbindungen) 
in  der  Natur  und  ihre  Aufnahme  durch  die 
Pflanze,  sowie  die  Zusammensetzung  der  Atmo- 
sphäre überhaupt.  Seine  für  die  Pflanzenjüiysio- 
logie  wie  namentlich  für  die  Agrikulturchemie 
gi-undlegenden  (unter  ilinen  auch  iiocli  in  das  Ge- 
biet der  Ernährungsphysiologie  der  Tiere  über- 
greifende) Arbeiten,  erschienen  in  den  Comptes 
rendus  der  Pariser  Akademie  der  Wissenschaften, 
in  seiner  Economic  rurale  (1843),  seinen  Me- 
moires  de  Chimie  agricole  et  Physiologie  (1854), 
und  namenthch  seiner  Agronomie,  Chimie  agri- 
cole et  Physiologie,  die  bis  zu  seinem  Tode  7  Bände 
umfaßte. 

Literatur.       Pringi^hcim    in     Ber.    d.    Deutsch. 
Botan.   Gesellsch.    V,  1SS7,  S.  9. 

II'.  liuhland. 


Bo.vle 

Robert. 
Geboren  am  25.  Januar  1627  in  Lismore  in  Irland 
als  Sohn  des   Grafen  Richard    von    Cork;  ge- 
storben am  30.  Dezember  1691  in  London.     Er 
wurde  in  Eton  und  im  Elternhaus  erzogen;  zu 


Boyle  —  Brachiopoda 


145 


seiner  Ausbildung  unternahm  er  Reisen  durch 
Frankreich,  die  Schweiz  und  Italien,  lebte  dann 
auf  seinen  Gütern  und  widmete  sich  Studien 
religiösen  und  philosopliischen  Inhalts.  1654 
ging  Boyle  nach  Oxford  und  wandte  sein  Inter- 
esse nunmehr  der  Chemie  und  Physik  zu,  trat 
der  neugegründeten  Gesellschaft  der  Wissen- 
schaften bei  und  folgte  dieser  1668  nach  London. 
Boyle  stellte  Versuche  über  die  Elektrizität 
der  Luft  an  und  entdeckte  als  Erster  den  Zu- 
sammenhang zwischen  Druck  und  Volumen  der 
Gase  (Boylesches  Gesetz,  vgl.  auch  die  Artikel 
„Mariotte"  und  ,,Gasbewegungen").  Er 
suchte  die  chemische  Zusammensetzung  der 
atmosphärischen  Luft  zu  ermitteln  und  entdeckte 
die  Gewichtszunahme  bei  der  Oxydation  der 
Metalle.  Die  Guerikeschen  Luftpumpenversuche 
wurden  von  ihm  fortgesetzt. 

Literatur.  Thomas  Birch's  Ausgabe  von 
Boyles  Werken,  2.  Aufl.,  1772.  —  Barnet, 
Funeral  Sermon. 

E.   Drude. 


Brachiopoda. 

1.  Morphologie,  a)  Allgemeine  Form  und 
Schale,  b)  Der  Weichkörper:  a)  Allgemeines  und 
äußere  Morphologie,  ß)  Der  innere  Bau.  2.  Ent- 


wickelungsgeschichte.  3.  Systematik.  4.  Verwandt- 
schaftliche Beziehungen.  5.  Biologie.  6.  Geo- 
graphische Verbreitung. 

I.  Morphologie.  la)  Allgemeine 
Form  und  Schale.  Die  Brachiopoden 
haben  durch  den  Besitz  einer  zweiklappigen 
Schale  eine  allgemeine  äußere  Aehnhclikeit 
mit  Muscheln.  Aber  die  beiden  Schalen- 
klappen gehören  nicht,  wie  bei  diesen,  der 
rechten  und  Mnken  Seite ,  sondern  der 
Rücken-  und  Bauchseite  an  und  werden  auch 
nicht  durch  ein  Schloßband,  wie  bei  den 
Muscheln  allgemein,  zusammengehalten.  Nach 
feinerem  Bau  der  Schalen  und  durch  die 
Organisation  des  Weichkörpers  sind  die 
Brachiopoden  von  den  Muscheln  weit  ver- 
schieden. Im  allgemeinen  sind  sie  kleine 
Tiere.  Bei  den  größten  lebenden  Formen 
(Magellania  venosa  Sol.)  beträgt 
die  Länge  80  mm,  die  Breite  70  mm,  die 
Dicke  50  mm.  Fossile  Arten  werden  wesent- 
hch  größer  (Productus  giganteus 
Martin  bis  300  mm  breit). 

Nur  selten  sind  die  beiden  Schalenklappen 
einander  fast  vollkommen  gleich.  Meist  ist 
die  Bauchschale  die  größere  und  auch  im 
Bau  von  der  Rückenschale  recht  verschieden. 
Die  äußere  Oberfläche  der  Schalen  wird  all- 


dors. 


Fig.  2. 


Fig.  1  A.  Fig.  1  B. 

Figurenerklärungen  siehe  nächste  Seite 
Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


Fig.  4. 


10 


146 


Brachiopoda 


Fig.  3A. 


Fig.  3B. 


Fig.  3  C. 


Fig.  5  A. 


Fii 


B. 


Fig.  G. 


Fig.  7. 


Figiir  1  bis  7  Type  n  von  lebenden  Brachiopoden. 

Fig.  1.  L  i  n  g  u  1  a  a  n  a  t  i  n  a  B  r  u  g.  A  ein 
Exemplar  mit  zusammengezogenem  Stiel.  Von 
der  Ventralseite.  Nach  B  1  o  c  h  m  a  n  n  1898. 
B  Zwei  Exemplare  in  ihren  Sandröhren.     Nach 

F  r  a  n  Q  0  i  s. 
Fig.  2.  C  r  a  n  i  a  a  n  o  m  a  1  a  0.  F.  Müll.  2  Exem- 
plare auf  einem  Stein.     (Orig.) 
Fig.  3.     H  e  m  i  t  h  y  r  i  s  (R  h  y  n  c  h  o  n  e  1 1  a) 
psittacea  (Chemn.).    A  von  der  Dorsalseite; 
B  von  links;  C  von  vorne.    Nach  Davidson 

1886  bis  1888. 
Fig.    4.    Terebratulina    septentrio- 
n  a  1  i  s  Couth.     Gruppe  auf  einem  Stein.   (Orig.) 
Fig.    5.      Terebratella   cruenta   Dillw. 
A   von    der   Dorsalseite;    B   von    vorne.      Nach 

Davidson  1886  bis  1888. 
Fig.  6.  Mühlfeld  tia  truncata  (L.)  von 
der  Dorsalseite.      Nach   Fischer  und    0  e  h  - 

i  e  r  t  1891. 
Fig.  7.     C  h  1  i  d  0  n  0  p  h  0  r  a  C  h  u  n  i  Blochm. 


gemein  durch  ein  feines  organisches  (chiti- 
niges) Häutchen,  das  Periostracum  über- 
zogen, das  an  dem  Mantelrande  seinen  Ur- 
sprung nimmt.  Im  übrigen  zeigt  der  Schalen- 
bau Verschiedenheiten.  Bei  Discina  setzt 
sich  die  Schale  aus  zahlreichen  schief  zur 
(Dberfläche  stehenden  Chitinlamellen,  die  eine 
nicht  unbeträchthche  Menge  von  Calcium- 
phosphat  enthalten,  zusammen.  Bei  den 
Linguhden  besteht  die  Schale  aus  wechselnden 
Lagen  von  Chitin  und  Calciumphosphat  mit 
etwas  Calciumkarbonat,  bei  C  r  a  n  i  a  aus 
Schichten  von  Calciumkarbonat. 

Die   Schale  der  T  e  s  t  i  c  a  r  d  i  n  e  s  ist 
demgegenüber    ziemlich    einförmig    gebaut. 


Unter  dem  Periostracum  findet  sich  eine 
dünne  feinlamelläre  Lage  von  Calcium- 
karbonat fast  ohne  organische  Beimengung. 
Darunter  folgt  die  Hau])tlage  aus  schief  zur 
Oberfläche  stehenden  Kalkprismen,  die  reich- 
hcher  organische  Substanz  enthalten. 

Die  Enden  der  Prismen  lassen  auf  der 
Schaleninnenseite  in  der  Regel  ein  einem 
Schuppenpanzer  ähnhches  Bild  ersclieinen 
(Fig.  8). 

In  den  meisten  FäUen  wird  die  Schale 
von  zahlreichen  feinen  Röhrchen,  den  Schalen- 
tuben durchbohrt.  Sie  fehlen  z.  B.  bei 
Rhy  n  (•  ho  n  ella.  Bei  Discina  und 
Linkula  sind  diese  Röhrchen  von  größter 


Bracliiopocla 


147 


Feinheit,  den  Zahnbeinröhrchen  vergleich- 
bar, und  von  Fortsätzen  der  Mantelepithel- 
zellen durchzogen.  Bei  Crania  und  manchen 
Testicardinen  sind  die  Kanälchen  nach  der 
äußeren  Oberfläche  zu  mehr*  oder  weniger 
verzweigt,  bei  der  ersten  Gattung  mit  nach 
außen  zu  sich  verfeinernden,  bei  allen  Testi- 
cardinen aber  mit  kolbig  verdickten  Enden. 


Fig.  8.    W  a  Id  h  e  1  m  1  a.  (D  a  II  i  n  a)  s  e  p  t  i  - 

175 
g  c  r  a   Lov.    Schalenmosaik  -^* 

Sie  enthalten  Gruppen  von  lang  ausgezogenen 
Epithelzellen.  In  allen  Fällen  werden  die 
Schalentuben  außen  von  dem  Periostracum 
verschlossen. 

Während  bei  Linguliden  beide  Schalen- 
klappen einander  fast  gleich  sind,  ist  bei 
Disciniden  und  Craniiden  die  Dorsalschale 
napfartig,  die  Ventralschale  flach  und  bei 
den  ersteren  von  einem  Schhtz  oder  Loch 
für  den  Stiel  durchsetzt. 

Bei  den  Testicardinen  ist  die  Ventral- 
schale in  der  Regel  die  größere  und  am 
Hinterende  in  einen  mehr  oder  weniger  an- 
sehnlichen schnabelartigen  Fortsatz,  der  ein 
Loch  für  den  Durchtritt  des  Stieles  trägt, 
ausgezogen.  Für  die  sehr  weitgehende  Un- 
gleichheit beider  Schalen  bei  den  Coral- 
Mopsidae  und  Lyttoniidae  siehe  den  palä- 
ontologischen Teil. 

Die  Ventralschale  trägt  an  ihrem  Rande 
jederseits  vor  dem  Schnabel  einen  zahn- 
artigen Fortsatz,  der  in  eine  entsprechende 
Grube  am  Rande  der  Dorsalschale  eingreift. 
Durch  diese  Einrichtung  kommt  ein  die 
Schalen  verbindendes  und  ihre  Bewegung 
bestimmendes  Scharnier  (Schloß)  zustande. 
Die  Anordnung  der  Zähne  und  Zahngruben 
bedingt,  daß  meist  nur  ein  wenig  weites 
Klaffen  der  Schalen  niöghch  ist. 

Bei  L  a  c  a  z  e  II  a  (Thecidiura)  allerdings 
kann  sich  die  Dorsalschale  rechtwinklig  zur 
Ventralschale  stellen.  Die  Linie,  in  welcher  beide 
Schalenklappen  sich  berühren,  heißt  Kommissur. 
Der  Abschnitt  zwischen  den  beiden  Zahngruben 
heißt  Schloßrand,  die  gegenüberliegende 
Strecke:  Stirnrand,  die  zwischen  Schloß-  und 
Stirnrand  liegenden  Strecken:  Seitenränder. 
Am  Schloßrand  und  an  den  entsprechenden  Ab- 
schnitten der  Ventralschale  finden  sich  —  häu- 
figer bei  fossilen  als  bei  rezenten  Formen  durch 


abweichende  Oberflächenstruktur  ausgezeichnete 
und  durch  scharfe  Ränder  von  der  übrigen 
Schalenoberfläche  abgesetzte  Flächen,  sogenannte 
Ai-eae  (Fig.  6). 

Im  einfachsten  Falle  wird  die  Oeffnung  für 
den  Durchtritt  des  Stieles  im  Schnabel  der 
Ventralschale  nach  vorn  zu  durch  den  Schloß- 
rand der  Dorsalschale  begrenzt  (Fig.  3  A).  Nicht 
selten  aber  vergrößern  sich  zwei  rechts  und  links 
an  der  Stielöffnung  gelegene  Kalkplättchen 
(Deltidialplatten),  so  daß  sie  in  der  Mitte  zu- 
sammenstoßen und  nun  ihrerseits  das  Stielloch 
nach  vorn  zu  abgrenzen  (Fig.  5  A,  12  B).  Auch 
andere  Verhältnisse  kommen  vor.  Es  kann  auch 
eine  einfache  Platte  auftreten:  Pseudodeltidium 
(Deltidium  der  amerikanischen  Autoren)  u.  a.  m. 
(Vgl.  dazu  den  paläontologischen  Teil.)  Die 
Dorsalschale  trägt  häufig  in  der  Mitte  des  Schloß- 
randes einen  mehr  oder  weniger  ansehnlichen, 
manchmal  sogar  sehr  bedeutenden  (Stringoce- 
phalidae)  einfachen  oder  gespaltenen  sogenannten 
Schloßfortsatz  (Fig.  12  A  bei  cc'),  au  welchem 
die  Muskeln  zum  Oeffnen  der  Schale  inserieren. 


Fig.  9.     Rhynchonella   (Hemithyris) 
psittacea  Chemn.     Armgerüst. 


Fig.  10.    Liothyrinavitrea  Born.    Arm- 
ier üst. 


Fig.  11.  Terebratulina  caput  serpen- 
t  is  L.    Armgerüst. 

Wichtig,  besonders  in  systematischer 
Hinsicht,  ist  ein  von  der  Schaleninnenseite 
ausgehender,  die  Arme  stützender  Apparat, 
das  sogenannte  Armgerüst,  das  in  mehr  oder 
weniger  vollkommener  Form  den  meisten 
Testicardinen  zukommt  und  in  außerord ent- 
heb zahlreichen  Variationen  auftritt,  von 
denen  nur  wenige  erwähnt  werden  können 
(Fig.  9—14).  Das  Armgerüst  besteht  aus 
Kalkprismen,  wie  die  Schale,  zeigt  aber  nie 
Schalentuben. 

Im  einfachsten  Falle  (Rhynchonellidae)  er- 
scheint das  Armgerüst  als  ein  Paar  von  Fort- 
sätzen (Crura),  die  vom  Schloßrand,  der  Dorsal- 

10* 


148 


Bracliiopoda 


Fig.  12.  M  a  g  e  1 1  a  n  i  a  f  1  a  v  e  s  c  e  n  s  La- 
marck.  Innenansicht  der  Dorsalschale  (A)  und 
der  Yentralschale  (B)  mit  den  Muskeleindrücken. 
Nach  Davidson  1886  bis  1888  aus  R.  H  e  r  t  - 
w  i  g  Lehrbuch  d.  Zoologie,  a  in  der  Ventral- 
schale =  Ansatz  der  Occlusorensehne ;  a  in  der 
Dorsalschale  =  vordere  (glatte)  Portion  der 
Occlusoren;  a'  =  hintere  (quergestreifte  Portion 
der  Occlusoren;  b  =  Ursprung  des  Adjustor 
ventralis;  b'b"  =  Ursprung  des  Adjustor  dor- 
salis;  c  =  Ursprung  (in  der  Ventralschale)  und 
Insertion  (in  der  Dorsalschale)  des  Divaricator; 
c'  =  Dasselbe  f.  d.  Div.  accessorius;  d  =  Delti- 
dialplatten,  zusammenstoßend  und  so  das  Stielloch 
f  vorne  vollkommen  abschließend  (sogenanntes 
Deltidium  sectans);  1  =  Armgerüst;  s  =  Zahn- 
gruben; t  =  Schloßzähne  der  Ventralschale, 
in  die  Zahngruben  s  eingreifend. 


Fig. 


13.     T  e  r  e  b  r  a  t  e  1 1  a  d  o  r  s  a  t  a    Gmel. 
Armgerüst. 


Fig.  14.     Argyrotheca  (C  is  t  e  1 1  a)  n  e  a  p  o li- 

t  a  n  a.    Armgerüst.    Nach  Davidson.    1886 

bis  1888. 

schale  ausgehen  und  in  die  Seitenwände  des 
Körpers  eingelagert  sind.  Bei  weiterer  Ent- 
wickehmg  gewinnen  die  Crura  Beziehungen  zum 
Armapparat.  Einige  Formen  sind  in  den  Figuren 
10—14  darge.stellt.  Für  die  äußerst  zahlreichen 
Modifikatiouen  besonders  auch  bei  fossilen  Arten 


vgl.  den  paläontologischen  Teil;  ferner  Hall 
und  Clarke,  auch  Oehlert  in  Fischers 
Manuel. 

Die  Entwickelung  des  Ai-mgerüstes  verläuft 
z.  T.  kompliziert,  je  nach  der  Art  etwas  ver- 
schieden. Auch  dafür  siehe  den  paläontologischen 
Teil.  In  manchen  Fällen  finden  sich  Armgerüste 
ohne  Beteiligung  der  Crura  im  Anschluß  an  das 
Medianseptum. 

Von  der  Innenfläche  der  Dorsal-,  seltener 
auch  der  Ventralschale,  erheben  sich  in  der 
Medianebene  senkrecht  stehende  Platten, 
S  e  p  t  e  n.  Sie  bilden  sich  in  den  den  Darm 
tragenden  Mesenterien  und  zeigen  in  der 
Jugend  oder  auch  dauernd  in  verschiedener 
Weise  Beziehungen  zu  dem  Armapparat 
(z.  B.  Fig.  13). 

Das  hintere  Ende  des  dorsalen  Septums 
ist  öfter  durch  Kalkplatten  mit  den  Crura 
verbunden  (Schloß platte)  (Fig.  12  A). 
Unter  den  Schloßzähnen  der  Ventralschale 
können  Kalkplatten  ^  sogenannte  Zahn- 
stützen, entwickelt  sein  u.  dgl.  m. 

Auf  der  Schaleninnenfläche  hinterlassen 
die  zur  Bewegung  der  Schalen  dienenden 
Muskeln  mehr  oder  weniger  deutMche  Ein- 
drücke. Diese  zeigen  bei  den  Testicardinen 
(Fig.  12)  entsprechend  der  im  allgemeinen 
einförmigen  Muskulatur  im  ganzen  dieselbe 
Anordnung.  Bei  den  Ecardinen  mit  ihrer 
reicher  differenzierten  Muskulatur  ergeben 
sich  zahlreiche  Verschiedenheiten.  Auch  die 
Mantelsinus  hinterlassen  öfter  auf  der  Schalen- 
innenfläche deutliche  Eindrücke. 

Die  äußere  Oberfläche  der  Schalen  zeigt 
in  der  Kegel  mehr  oder  weniger  deutliche, 
manchmal  sehr  ausgesprochene  Anwachs- 
streifen, die  ungefähr  dem  Schalenrande 
parallel  laufen. 

Die  Ränder  dieser  Zuwachsstreifen  können 
sich  über  die  Oberfläche  erheben  und  manch- 
mal auch  in  Dörnchen  ausgezogen  sein.  Im 
übrigen  ist  die  Schalenoberfläche  glatt  oder 
in  besonderer  Art  skulpturiert.  Es  findet 
sich  eine  feine  dichotome  Radiärstreifung 
(Rhynchonella  (Hemithyris)  psitta- 
ceayoder  die  Streifung  ist  gröber  (Terebratu- 
lina  Caput  serpentis),  oder  es  kommen  ähnlich 
angeordnete  Rippen  vor  (Fig.  5).  Größere 
rinnenartige  Vertiefungen  heißen  Sinus  die 
mit  diesen  abwechselnden  oder  ihnen  auf  der 
Gegenschale  entsprechenden  Wülste  heißen 
Falten  (Fig.  3—5).  Durch  solche  Bil- 
dungen kann  der  Verlauf  der  Kommissuren 
bedeutend  beeinflußt  werden.  Endlich 
kommen  auf  der  Schalenoberfläche,  häufiger 
bei  fossilen  (z.  B.  Productidae)  als  bei  re- 
zenten Formen  mehr  oder  weniger  ansehn- 
liche hohle  Stacheln  vor.  Sie  dienten  wohl 
in  vielen  Fällen  zur  Verankerung  auf  losem 
Sand-  oder  Schlammgrund. 

In  der  Regel  sind  die  Schalen  streng  bilateral 
s>Tumetrisch,  doch  kommt  gelegentlich  auch  eine 
unter   Umständen   bedeutende   AsjTumetrie   vor 


Bracliiopoda 


149 


(Rhynchonella  contorta  d'Orb.,  Uncites 
gryphus  Defr.).  Auch  zuföllige  durch  die  Unter- 
lage bedingte  AsjTiimetrien  finden  sich  (Crania 
u.  a.).  Für  die  auffallenden  mit  Einschnitten 
oder  Durchbrechungen  versehenen  Schalen  siehe 
den  paläontologischen  Teil.  Bei  der  ]\Iehrzahl 
der  Erachiopoden  sind  die  Schalen  farblos, 
weiß,  oder  schwach  gelblich  gefärbt.  Braun  findet 
sich  bei  Crania  u.  a.,  mehr  oder  weniger  ausge- 
sprochenes Grün  bei  Lingula-  und  Discina- 
arten.  Schwarz  ist  Rhynchonella  (Hemithy- 
ris)  psittacea  und  nigricans.  Mehr  oder 
weniger  lebhaft  rote,  oder  weiß  und  rot  gefleckte 
oder  gestreifte  Schalen  finden  sich  besonders 
häufig  in  der  japanischen  und  neuseeländischen 
Region.  Auch  bei  fossilen  Formen  sind  noch 
gelegentlich  Reste  von  Färbung' erhalten.  ' 

I  b)  Der  W  e  fc  h  k  öT^Tr."~ DeTabge^ 
sehen  vom  Stiel  von  der  Schale  vollkommen 
umschlossene  Weichkörper  besteht  aus  dem 
Eingeweidesack,  den  beiden  Mantellappen, 
dem  Armapparat  und  dem  Stiel  (dieser 
manchmal  fehlend  (Crania,  Lacazella 
u.  a.). 

Der  Eingeweidesack  nimmt  etwa  das 
liintere  Drittel  bis  die  Hälfte  des  von  den 
Schalen  umschlossenen  Hohlraumes  ein.  Im 
übrigen  wird  die  Innenfläche  der  Schalen  von 
den  Mantellappen  bekleidet.  So  kommt  eine 
vor  dem  Eingeweidesack  gelegene  große 
Mantelhöhle  zustande,  die  fast  stets  zum 
größten  Teil  durch  den  meist  ansehnlichen 
Armapparat  ausgefüllt  wird.  Der  Stiel, 
manchmal  sehr  lang  (Lingula,  C  h  1  i  d  o  n  o  - 
p  h  0  r  a  c  h  u  n  i )  tritt  am  Hinterende  zwischen 
beiden  Schalenklappen,  oder  durch  die  Ven- 
tralschale allein  aus  (Disciniden,  Testicar- 
dinen). 

Die  ganze  äußere  Überfläche  des  Weichkörpers 
wird  überzogen  von  einem  einschichtigen  je 
nach  den  verschiedenen  Stellen  durch 
Wimpern  und  Drüsenzellen,  auch  Cuticular- 
bildungen  mannigfaltig  modifiziertes  Epithel. 
Die  Leibeshöhle  (Cölom)  \\ird  ausgekleidet  von 
einem  mlfach  wimpernden  Plattenepithel.  Zwi- 
schen diesen  beiden  Epithellamellen  liegt  eine 
im  allgemeinen  dünne,  an  manchen  Stellen 
(Armapparat  und  Stiel)  aber  auch  mächtige 
Lage  von  Bindegewebe  (Stützlamelle)  von  nicht 
unbedeutender  Widerstandsfähigkeit  und  manch- 
mal knorpelarfciger  Konsistenz.  Dieses  Gewebe 
besteht  aus  einer  bedeutend  entmckelten  Grund- 
substanz  mit   Fibrillen  und   verästelten   Zellen. 

Bei  \äelen  Testicardinen  (Liothyrina, 
Terebratulina,  Mühlfeldtia,  Lacj^ueus 
u.  a.)  liegen  im  Bindegewebe  aus  kohlensaurem 
Kalk  bestehende  Skelettelemente  (Spicula).  Sie 
erscheinen  (Fig.  15)  im  allgemeinen  als  mehr 
oder  weniger  reichlich  verästelte  Gebilde,  im  zen- 
tralen Teil  oft  als  durchlöcherte  Platten  und  sind 
meist  durch  kleine  Spitzchen  oder  Dörnchen  mehr 
oder  weniger  rauh.  Sie  finden  sich  in  der  Kürper- 
wand, im  Mantel  und  besonders  auch  im  Armappa- 
rat und  bewirken  eine  bedeutende  Festigung  dieser 
Teile.  Größe  und  Gestalt,  ebenso  ihre  Verteilung 
an  den  einzelnen  Stellen  wechseln  von  Art  zu 
Art.      So  geben  diese   Spicula  vortreffliche  An- 


Fig.  15.     Spicula  von  Terebratulina 
septentrionalis   Couth. 

haltspunkte  zur  systematischen  Unterscheidung 
der  Formen  ab.  -r   r 

An  der  Wand  des  Eingeweidesacks  läßt 
sich  unterscheiden:  Eine  vordere  Fläche,  von 
der  der  Armapparat  entspringt  und  in  welcher 
sich  die  Oeffnungen  der  Nephridieni, befinden, 
rechte  und  hnke  Seite,  ferner  die  Hinterwand, 
von  welcher  der  Stiel  entspringt,  wenn  er 
nicht  fehlt  oder,  wie  bei  D  i  s  ci  n  a ,  auf 'der  Ven- 
tralseite''austritt,  endhch  Kücken-  und  Bauch- 


Gon. 


occL 


adj.  dors. 


Fig.  16.  M  a  c  a  n  d  r  e  V  i  a  c  r  a  n  i  u  m  von  der 
Dorsalseite  nach  Entfernung:  der  Schale,  una 
die  Anordnung  der  Mantelsinus  zu  zeigen.  Nach 
Hancock.  Adj.  dors.  =  Adjustor  dorsalis; 
Div.  =  Divaricator ;  Gon.  =  Gonade  im  lateralen 
Ast  des  Mantelsinus;  OccI.  =  Die  beiden  Bündel 
der  Occlusoren. 


150 


Bi'achiopoda 


fläche,  welche  den  Schalenklappen  anliegen 
(bei  C  r  a  n  i  a  finden  sich  etwas  andere 
Verhältnisse)  und  sich  in  die  beiden  Mantel- 
lappen fortsetzen.  Diese  erstrecken  sich  bis 
zum  Schalenrande.  In  jeden  Mantellappen 
dringen  in  der  Regel  zwei,  auch  vier  Fort- 
sätze der  Leibeshöhle,  die  Mantelsinus,  ein, 
die  je  nach  der  Art  in  etwas  verschiedener 
Weise  ausgebildet  sind  und  bei  den  Testi- 
cardinen,  ebenso  bei  Crania  den  Hauptteil 
der  Gonaden  enthalten  (Fig.  16). 

Der  Rand  des  Mantels  erscheint  mehr 
oedr  weniger  verdickt.  Das  Epithel  ist  oft 
sehr  reich  an  Drüsen.  In  dem  Mantelrande 
hegen  Muskeln,  manchmal  reich  entfaltet, 
in  komphzierter  Anordnung  (L  i  n  g  u  1  a).  Sie 
dienen  der  Bewegung  des  Mantelrandes 
und  der  Borsten.  Längs  des  ganzen 
Mantelrandes  zieht  (im  Epithel)  der  Rand- 
nerv. In  einer  feinen  Rinne  wird  das  auf  die 
Schalenoberfläche  sich  umschlagende  Peri- 
ostracum  gebildet.  In  der  Regel  sind  dem 
Rande  mehr  oder  weniger  ansehnhche,  clii- 
tinige  Borsten  in  größerer  oder  geringerer 
Zahl  eingepflanzt.  Sie  stehen  in  Epithelein- 
senkungen —  Folhkeln  —  und  werden  von 
einer  einzigen  großen  Epithelzelle  gehefert. 
Sie  verhalten  sich  also  genau  so,  wie  die 
Borsten  der  Chaetopoden. 

Für  die  biologische  Bedeutung  der  Borsten 
vgl.  FranQois  1891  imd  Morse  1902. 

lieber  die  in  die  Schalenröhrchen  eindringen- 
den Mantelpapillen  siehe  oben  unter  Schale. 

Der  Stiel  ist  bei  Linguhden  und  Disciniden  ; 
eine  Ausstülpung  der  Körperwand  und  ent- 
hält   eine    Fortsetzung    des    Cöloms.       Bei 
Lingula  tritt  er  zwischen  den  beiden  Schalen 
am  Hinterende  des  Körpers  aus. 

Dabei  ist  er  an  der  ventralen  Schale  befestigt 
und  der  Rand  des  ventralen  Mantels  zieht  dorsal 
über  den  Ursprung  des  Stieles  hinweg.  Der 
Kanal  zur  Verbindung  der  Stielhöhle  mit  dem 
Cölom  verläuft  rechts  von  dem  hinteren  Schließ- 
muskel. Die  Wand  des  Stieles  besteht  aus  eiirer 
im  zusammengezogenen  Zustande  sehr  dicken 
Cuticula  von  knorpelartiger  Konsistenz,  Epithel, 
Stützlamelle,  sehr  ki-äftiger  Äluskellage,  deren 
Fasern  in  zwei  entgegengesetzt  verlaufenden 
Spiralen  angeordnet  sind,  und  dem  Cölomepithel. 

Der  Stiel,  in  kontrahiertem  Zustand  etwas 
länger  als  die  Schale,  kann  sich  bis  zur  neunfachen 
Schalenlänge  ausstrecken  (Glottidia). 

Bei  Di  sein  a  ist  der  Stiel  ein  kurzer, 
der  Ventralschale  aufsitzender  ZyMnder  mit 
komphzierterer  Muskulatur.  Die  distale 
Fläche  des  Stiels  ist  der  Unterlage  fest  auf- 
gewachsen. 

Ganz  anders  verhält  sich  der  Stiel  bei 
den  Testicardinen.  Hier  ist  er  eine  in  der 
Regel  kurze  (selten  recht  lange)  zyhndrische 
sohde  Wucherung  der  Hinterwand  des  Ein- 
geweidesacks. 

Das  proximale  bulbusartig  aufgetriebene  Ende 
des  Stieles  ist  in  die  Leibeshölile  eingestülpt 
und   befestigt  sich  durch  ein  Ligament   an  der 


I  Ventralschale.  Das  distale  Ende  löst  sich  in 
eine  Anzahl  längerer  oder  kürzerer  Fäden  auf, 
die  sich  am  Substrat  befestigen,  wobei  ihre 
Fähigkeit,  in  ein  kalkiges  Substrat  einzudringen 
oder  dieses  auch  ganz  zu  durchbohren,  von  Be- 
deutung ist. 

Der  Armapparat  (Fig.  17,  18  a,  b,  19). 
der  den  vom  Eingeweidesack  nicht  eingenom- 
menen Teil  des  von  den  Schalen  umschlossenen 
Hohlraumes  (die  Mantelhöhle)  zum  großen 
Teil  ausfüllt,  dient  als  Strudelapparat  zum 
Herbeischaffen  der  Nahrung  und  wohl  auch 
der  Respiration. 


Fig.  17.  R  h  y  n  c  h  o  n  e  1 1  a  (H  e  m  i  t  h  y  r  i  s) 
psittacea  Cheran.  nach  Entfernung  der 
Schale  von  der  linken  Seite  geöffnet.  Nach 
Hancock  1858.  Aus  (Hertwig's  Lehrbuch.) 
aj  linker  a^  rechter  Spiralarm;  d  Mitteldarm; 
e  blindes  aufgetriebenes  Ende  derselben ;  g  Magen ; 

1  Leber  (die  der  linken  Seite  entfernt);  m  ]\Ius- 
keln;  o  Oesophagus;  pj  dorsaler  p^  ventraler 
Mantellappen;    st    Stiel;    1    Gastroparietalband ; 

2  Ileoparietalband.     Rechts  von  2  die  Mündung 

eines  Nephridiums. 

Diese  manchmal  etwas  komphzierte  Ein- 
richtung entsteht  entwickelungsgeschichtlich 
aus  einem  Ring  von  bewimperten  Tenta- 
kelchen (Girren)  in  der  Umgebung  des  Mundes. 
Die  anfangs  in  nur  geringer  Zahl  vorhandenen 
Girren  vermehren  sich  mit  der  zunehmenden 
Größe  des  Tieres  meist  bedeutend.  Aus  der 
ursprünghch  einfachen  Cirrenreihe  entsteht 
eine  Doppelreihe,  wobei  die  Girren  der  Innen- 
reihe von  denen  der  äußeren  auch  im  Bau 
etwas  verschieden  sind. 

Die  Neubildung  der  Girren,  die  ursprünghch 
in  einem  Kreise  stehen,  erfolgt  distal  vom 
Munde  (s.  unter  2.  Entwickelungsgeschichte). 
Die  Doppelreihe  der  Girren  wird  begleitet  von 
der  Armfalte  (Epistom  Fig.  19).  Zwischen 
beiden  hegt  die  Armrinne.  Am  Munde  läuft 
die  Cirrenreihe  proximal  (gegen  das  Hinter- 
ende zu),  die  Armfalte  distal  (nach  dem 
freien  Schalenrande  zu). 

Die  einfache  Kreisform  des  Armapparates 
bleibt  bei  lebenden  Brachiopoden  nur  sehr 
selten  annähernd  erhalten.  In  der  Regel  tritt 
mit  der  Vergrößerung  auch  komphziertere 
Gestaltung  ein. 


Brachiopoda 


151 


Es  kann  zunächst  jederseits 
die  Stelle,  an  der  neue  Girren 
entstehen,  für  sicli  weiter 
wachsen,  so  daß  zwei  vollkommen 
freie  Arme  entstehen,  die,  zu 
bedeutender  Länge  aus  wachsend, 
die  Girren  —  die  funktionell  be- 
deutungsvollen Organe  —  in  sehr 
großer  Zahl  tragen.  In  An- 
passung an  den  gegebenen 
Eaum  der  Mantelhöhle  erfolgt 
spirahge  Aufrollung  in  ver- 
schiedener Art.  (Unter  den 
lebenden  bei  C  r  a  n  i  a ,  L  i  n  g  u  1  a , 
Discina,  Rhynchonella 
(Fig.  17);  außerdem  bei  zahl- 
reichen fossilen  Formen.)  Dabei 
kann  das  etwa  vorhandene  Arm- 
gerüst die  ganzen  Spiralarme 
durchsetzen  und  so  selbst  als 
zierlich  aufgerolltes  Spiralband 
erscheinen  (besonders  Spiri- 
f  erinen,  siehe  den  Artikel 
,, Brachiopoda.  Paläonto- 
logie"). In  anderen  Fällen 
wird  die  Cirrenreihe  dadurch 
verlängert  und  damit  die  Zahl 
der  Girren  vergrößert,  daß 
an  Stelle  des  Kreises  das  Huf- 
eisen oder  noch  komphziertere 
Umrisse  treten  ( G  i  s  t  e  1 1  a  ; 
Megathyris).     Bei  dieser  Ge 


J.  C.  M. 


A.'C.  M. 


A.  G. 


Kl.  A.  S. 


A.  M, 


A.N. 


GrA.  S. 


Fig.    19.      C  r  a  n  i  a    a  n  o  m  a  1  a    0.    F.    Müll.    Querschnitt 

Staltung  bleibt  die  ganze  Ein-  ^"'"'^  "^^"p^.^  ^"^-  /,•  %^''T  ,^'l  ^fT'K^t^'l  ^;  ^/ JJ" 
•  1,  ^  .,1  ,  ^1  HT  ;  1  Aeußere  Cirrenmuskeln  (Strecker);  A.  F.  Armfalte;  A.  G.  Arm- 
richtung mit  dem  dorsalen  Mantel  faß.  A.  M.  Armmuskel;  A.  R.  Armriiine;  Gr.  Ä.  S.  Großer 
in  Verbindung.  In  wiederanderer  Armsinus;  H.  A.  N.  Hauptarmnerv;  I.  C.  Cirrus  der  inneren 
Weise  ist  der  Armapparat  bei  Reihe;  I.  C.  M.  Innere  Cirrenmuskeln  (Beuger);  Kl.  A.  S. 
der  Mehrzahl  der  Testi cardinen 
gebaut  (Fig.  18  A,  B). 


Kleiner  Armsinus. 


Munde  auf  die  dorsolaterale  Kante  der  Seiten- 
arme hinauf,  verläuft  auf  ihr  bis  zum  freien  Ende 
des  Armes,  geht  auf  die  ventro laterale  Kante 
über  und  zieht  auf  dieser  zurück,  um  dann  jeder- 
seits vom  Munde  auf  den  Spiralteil  überzugehen. 
Der  so  gestaltete  umfangreiche  Armapparat  wird 
gestützt  entweder  durch  zahlreiche,  oft  massige 
Spicula,  die  auch  in  den  Girren  sich  finden 
(Liothyrina,  Terebratulina  u.  a.)  oder  durch 
ein  Armgerüst  von  mehr  oder  weniger  ansehn- 
licher Entwickelung  (Fig.  12  A,  1).  Ueber  den 
feineren  Bau  der  Ai-me  orientiert  ein  Querschnitt 
durch  einen  Arm  von  C  r  a  n  i  a  (Fig.  19). 
An  der  Basis  der  Armfalte  verläuft  auf  der  äußeren 
Seite  im  Epithel  der  Hauptarmnerv  (das  Cerebral- 
ganglion),  von  dem  aus  Nerven  zu  den  Girren 
gehen.  Auch  an  anderen  Stellen  verlaufen 
Nerven  im  Epithel. 

Das  Epithel  trägt  besonders  in  der  Armrinne 
und  an  der  dieser  zugekehrten  Seite  der  Girren 
Wimpern.  Diese  besorgen  die  Nahrungszufuhr. 
In  dem  Arm  verlaufen  zwei  voneinander  unab- 
Er  besteht  aus  zwei  Seitenarmen  und '  ^!ä"gige  Hohlräume,  Absclmitte  des  Göloms. 
zwei  zwischen  diesen  hegenden  miteinander  f  ^  i^J"  ^^^^f  '^^,\  Aimfalte  hegt  der  große,  an  der 
T7orwjipl.ooTiQr,  T,o«-u  .1^,.  r^^,.^„1^.^;^-«  „  ,  o„f  ''^^  CuTeu  der  kleine  Armsinus.  Dieser  entsendet 
verwachsenen  nach  der  Dorsalseite  zu  auf-  -^^  -^j^^^  ^.-^^^^  ^-^^^^^  Kanal.  Die  kleinen  Arm- 
gerouten bpiralarmen.  ^inug  beider  Arme  hängen  hinter  dem  Oesophagus 
Die  Cirrenreihe  steigt  rechts  und  links  vom    miteinander    zusammen.        Gegen    das    Rumpf- 


ISA.  18  B. 

Fig.    18.       Armapparat     von    M  a  g  e  1 1  a  n  i  a 
f  1  a  V  e  s  c  e  n  s  Lamarck.     Nach  Davidson. 
A  von  der  Ventralseite;  B  von  Imks. 


152 


Bracliiopoda 


obl.  ext.       obl.  med. 


obl.  int. 


occl.  post. 


occl.  ant. 


wesentlich  geringer  als  der  des  Muskels  und 
Muskel  und  Sehne  bilden  zusammen  ein 
mehr  oder  weniger  schlank  kegelförmiges 
Gebilde. 

Zum  Schließen  der  Schalen,  d.  h.  zum  Auf- 
einanderpressen der  beiden  Schalenklappen  dienen 
bei  Craniaund  Discina  ein  Paar  vordere  und 
ein  Paar  hintere  Occlusoren.  Bei  Lingula  findet 
sich  ein  unpaarer  hinterer  Occlusor. 

Die  vorderen  Occlusoren  lassen  stets  zwei 
Portionen  erkennen,  worin  sich  eine  Vorstufe 
der  Sonderung  in  zwei  getrennte  Muskeln  bei 
den  Testicardinen  ausspricht. 

Zu  diesen  Occlusoren  kommen  noch  (siehe 
Fig.  20)  schiefe  Muskeln  in  wechselnder  Zahl 
und  Anordnung,  welche  die  besonders  bei  Lingula 
ausgiebige  Verschiebung  der  Schalen  gegenein- 
ander (Gleitbewegung)  bewirken  (vgl.  Morse 
1902  und  F  r  a  n  Q  0  i  s  1891). 

Bei  den  Testicardinen  (Fig.  21)  bewirkt  die 
Ausbildung   des   Schlosses,   daß   die   beiden 


Fig.    20.    Muskulatur   von    Lingula    anatina 
Nach     Hancock,     lat.     Muse,     lateralis;     Obl 

ext.  äußerer,  Obl.  med.  mittlerer,  Obl.  int.  innerer  Schalenklappen  nur  eine  einfache  und  meist 
schiefer  Muskel;  Occl.  ant.  vorderer  Occl  post.  ^gjyg  ausgiebige  Scharnierbewegung  aus- 
hmterer  Schließmuskel;  St  Stiel.  führen  können  =>     => 


cölom  sind  sie,  abgesehen  von  Lingula,  abge- 
schlossen. 

Im  kleinen  Ai-msinus  verläuft  das  Armgefäß 
und  sendet  in  jeden  Cirrus  ein  an  dessen  Spitze 
blind  endendes  Cirrengefäß.  Ferner  liegt  im 
kleinen  Armsinus  der  ansehnliche  Armmuskel, 
der  die  allerdings  beschränkte  Bewegung  der 
Arme  besorgt. 

Unter  den  Testicardinen  zeigen  die  Rhyn- 
chonelliden  dieselben  Verhältnisse  der  Arme. 
Bei  den  übrigen  Formen  liegt  die  Sache  so,  daß 
der  kleine  Ai-msinus  dem  ganzen  Verlauf  der 
Cirrenreihe  folgt,  also  auf  einem  Quersclmitt 
durch  die  Seitenteile  zweimal  getroffen  wird.  Der 
große  Armsinus  bleibt  einfach. 

Die  Muskulatur  besteht  aus  Muskeln 
der  Körperwand  (und  des  Stieles  bei  den 
Ecardines),  der  Arme,  vor  allem  aber  aus 
Muskeln  zur  Bewegung  der  Schalenklappen 
und  bei  den  Testicardinen  zur  Bewegung 
des  ganzen  Körpers  auf  dem  Stiele. 

Eine  ansehnhcher  entwickelte  und  funk- 
tionell bedeutungsvolle  Muskulatur  der 
Körperwand  findet  sich  nur  bei  den  Ecar- 
dinen.  Sie  besorgt  durch  Kompression  der 
Eingeweidemasse  das  Oeffnen  der  Schalen. 

Von  dieser  allgemeinen  Muskulatur  der  Kör- 
perwand leiten  sich  auch  die  schon  erwähnten 
Muskeln  des  Stieles  bei  Lingula  und  Discina, 
ebenso  die  Muskeln  des  Ai-mapparates  ab.  In 
letzter  Instanz  sind  auch  die  die  Schalen  bewe- 
genden Muskeln  von  ihr  herzuleiten. 

Die  zur  Bewegung  der  Schalenklappen 
dienenden  Muskeln  entspringen  und  inserieren 
bei  den  Ecardines  direkt  an  der  Schale.  Bei 
den  Testicardinen  geschieht  die  Verbindung 
mit  Schale  und  Stiel  zum  Teil  durch  Ver- 
mittelung  von  mächtigen  Sehnen.  Darum  sind 
bei  den  Ecardines  die  Muskeln  in  ihrem 
ganzen  Verlauf  gleich  dick,  bei  den  Testi- 
cardines    ist    der    Durchmesser    der    Sehne 


Füi'  diese  sind  zwei  Gruppen  von  Muskeln 
nötig:  Oeffner  und  Schließer:  Dazu  kommen 
noch  I\Iuskeln,  die  eine  Bewegung  des  ganzen 
Körpers  gegen  den  Stiel  vermitteln. 

Die  Occlusoren  sind  fast  allgemein  jederseits 
zwei  mächtige  an  der  Dorsalschale  mit  breiter 
Basis  ansitzende  Muskeln.  Die  vier  Muskeln 
gehen  ventralwärts  in  eine  starke,  seitlich  kom- 
primierte, in  der  Mitte  der  Ventralschale  festge- 
heftete Seime  über.  Die  beiden  Muskeln  jeder 
Seite  entsprechen  den  beiden  Portionen,  die 
an  den  vorderen  Occlusoren  der  Ecardines 
gesondert  sind.  Der  hintere  Muskel  ist  meist 
ciuergestreift.  Das  ist  physiologisch  bedeutungs- 
voll und  stellt  eine  Analogie  zu  den  bei  Lamelli- 
branchiaten  bestehenden  Verhältnissen  vor. 

Zum  Oeffnen  der  Schalen  dienen  zwei  Paare 
von  Divaricatoren.  Verlauf  und  Wirkung  dieser 
Muskeln  ergibt  sich  aus  der  Abbildung.  Sie 
dürften  den  hinteren  Occlusoren  der  Ecardines 
homolog  sein.  Von  der  Dorsalschale  zum  Bulbus 
des  Stieles  ziehen  die  beiden  dorsalen  Adjustoren ; 
entsprechend  verlaufen  die  ventralen  Adjustoren. 
Beide  ]\Iuskelpaare  ermöglichen  Neigungen  des 
Tierkörpers  gegen  den  Stiel  und  Rotationen  um 
den  Stiel.  Die  Anordnung  der  Muskeln  ist  bei 
den  Testicardinen  im  ganzen  eine  sehr  gleich- 
mäßige. Besonderheiten  finden  sich  z.  B.  bei 
Lacazella  (Thecidium)  besonders  im  Zu- 
sammenhang mit  dem  Fehlen  des  Stieles. 

Das  Nervensystem  (Fig.  22 ;  auch 
Fig.  19)  hegt  bei  Brachiopoden  fast  mit  aUen 
seinen  Teilen  noch  im  äußeren  Epithel.  Der 
zentrale  Teil  besteht  aus  einem  sehr  an- 
sehnhchen  unteren  Schlundganghon,  von 
dem  die  Nerven  für  die  meisten  Organe  ent- 
springen und  aus  einem  oberen  Schlund- 
ganghon (Cerebralganghon),  dessen  Besonder- 
heit darin  besteht,  daß  seine  beiden  vor  dem 
Oesophagus  durch  eine  schwache  Kommissur 
verbundenen  Hälften  sehr  lang  ausgezogen 
sind.  Es  sind  die  an  der  äußeren  Basis  der 
Armfalte  verlaufenden  sogenannten  Haupt- 


Brachiopoda 


153 


armnerven,  von  denen  die 
Arinfalte ,  Armrinne  und 
die  Girren  innerviert  werden. 

Die  aus  dem  unteren 
Schlundganglion  in  die 
Mantellappen  eintretenden 
Nerven  streben ,  vielfach 
sich  verästelnd,  dem  Rande 
zu.  Dort  treten  die  feinsten 
Zweige  zur  Bildung  der 
Randnerven  zusammen. 
Von  Sinnesorganen  sind  bis 
jetzt  nur  bei  der  erwachsenen 
Lingula  Statocysten ,  an 
den  Gastroparietalbändern 
gelegen,  bekannt  geworden. 

Sie  finden  sich  schon  bei 
der  Lingulalarve,  ebenso  bei 
der  Discinalarve.    Bei  dieser    p|„     21 
sind  auch  Auö;enflecke  be 


Occl. 


Div.  acc. 


Div.        Adj.  vent. 


^Muskulatur     von     M  a  g  e  II  a  n  i  a    f  1  a>  e  s  c  e  n  s. 
-  •      ,    .    Nach  Hancock.  Adj.  dors.  dorsaler,  Adj.  ventr.  ventraler  Ad- 

obachtet,  ebenso  wie  bei  justor.  Div.  Divaricator  (Schaleuöffner);  Div.  acc.  Divaricator 
einzelnen  Testicardinen-  accessorius;  Occl.  Occlusor  (Schalenschließer)  mit  vorderer  glatter 
larven    (Cistella,    Laca-  und  hinterer  quergestreifter  Portion;  St.  Stiel. 

zella).       Der    Darmkanal 
(Fig.    17,    23)    verhält    sich    bei 
Ecardinen  und  Testicardinen  in- 
sofern  verschieden,   als    bei    den 
letzteren    ein    After    fehlt.       Im    Dors.  ^Itl.  N. 
übrigen  herrscht  große  Ueberein- 
stimmung.      Die    Abschnitte   des 
Darmes  sind:  Vorderdarm  (Oeso- 
phagus), Magen,  Mitteldarm,  End- 
darm   (dieser    bei    Testicardinen   Comm.  s.  oes. 
fehlend).     Als  Ausstülpungen  des     Dors.  Ed.  N. 
Magens    (vorderen   Mitteldarmes) 
kommen     allgemein     sogenannte  Oes. 

Lebern  vor. 


Obl.  ext. 


Der  Oesophagus  steigt  von  der 
Mundöffnung  scharf  dorsalwärts  und 
etwas  vorwärts  auf,  indem  er  die 
kräftige  Stützsubstanz  am  Ursprung 
des  Armapparates  an  der  vorderen 
Wand  des  Eingeweidesacks  durch- 
setzt, biegt  nach  rückwärts  um  und 
geht  in  den  erweiterten  Magen  über, 
welcher  die  Ausführgänge  der  in 
der  Regel  in  der  Zweizahl  vor- 
handenen Lebern  aufnimmt,  ver- 
jüngt sich  zum  Mitteldarm,  der 
bei  den  Testicardinen  schief  ventral- 
wärts  absteigend  und  in  der  Regel 
allmählich  sich  verjüngend  blind 
endigt,     bei     Rhynchonella     mit 

einer  ampullenartigen  Erweiterung.  Fig.  22.  Uebersicht  über  das  Nervensystem  von  Lingula 
Dabei  verläuft  der  Darm  voll-  anatina  Brug.  von  der  Dorsalseite.  Comm.  s.  oes. 
kommen  in  der  Medianebene.  Das  Obere  Schlundkommissur;  Dors.  Mtl  N.  Nerven  des  dorsalen 
gilt  auch  für  Crania,  wo  der  Mantels;  Dors.  Rd.  N  Randnerv  des  dorsalen  Mantels;  Dors. 
hintere  Abschnitt  des  Mitteldarmes  S.  N.  Dorsaler  Nerv  der  Seitenwand  des  Eingeweidesackes; 
eine  in  der  Medianebene  liegende  H.  A.  N.  Hauptarmnerv  =  Gere bralganglion  (es  ist  nur  der  An- 
schlinge macht,  um  dann  in  den  fang  gezeichnet)  mit  den  abgehenden  Cirrennerven;  N.  obl. 
erweiterten  Enddarm  überzugehen,  Nerv  der  schiefen  Muskeln;  Obl.  ext.  äußerer,  Obl.  int, 
der  durch  die  in  der  Medianebene  innerer,  Obl.  med.  mittlerer  schiefer  Muskel;  Oes.  Oesopha- 
in  der  hinteren  Wand  des  Einge-  gus;  St.  Stiel;  St.  N.  Stielnerv;  U.  S.  Ggl.  Unteres  Schlund- 
weidesacks liegende  Afteröffnung  ganglion;  Vtr.  Mtl.  N.  Nerven  des  ventralen  Mantels;  Vtr. 
ausmündet.  RtlN.  Randnerv  des  ventralen  Mantels;  Vtr.  S.N  Ventraler 

Bei  Discinisca  wendet  sich  der  Nerv  der  Seitenwand  des  Eingeweidesackes, 


Vtr.  Mtl.  N, 
Vtr.  RdN. 
H.  A.  N. 
U.  S.  GgL 


N.  obl. 
Dors..S.  N. 
Vtr.  S.  N. 
Obl.  int. 
Obl.  med. 


154 


ßracliiopoda 


Ventr.  Lbr. 


Vord.  dors. 
Lbr. 


Hint.  dors 
Lbr. 


Gastr.  par. 


Gen.  gef. 


Nephr. 


weniger  vollständiges  Mesen- 
terium wird  die  Cölomhöhle 
in  eine  rechte  und  linke  Ab- 
teilung gescliieden. 

Fast  allgemein  kommen 
noch  zwei  Paare  von  trans- 
versalen Mesenterien  hinzu, 
von  denen  die  vorderen  als 
Gastroparietalbänder ,  die 
hinteren  als  Ueoparietalbänder 
bezeichnet  werden. 

Die  ersteren  erstrecken 
sich  vom  Magen  lateralwärts 
zur  Seitenwand,  die  anderen 
vom  Anfangsteil  des  Mittel- 
darmes ebenfalls  zur  Seiten- 
wand. 

Durch  die  Ueoparietal- 
bänder festgehalten  findet 
sich  allgemein  ein  Paar  von 
Nephridien  (Fig.  17,  23),  die 
mit  großem  Trichter  in  der 
Leibeshöhle  beginnen  und  an 
der  Vorderwand  des  Einge- 
weidesacks ausmünden.  Bei 
Rhynchonella  kommt  ein 
zweites  Paar  von  Nephridien 
in  den  Gastroparietalbäudern 
vor. 

Ob  die  Gastroparietal-  und 
Ueoparietalbänder  als  Reste  von 
Dissipimenten  und  damit  als 
Hinweis  auf  eine  Segmen- 
tierung zu  betrachten  sind, 
ist  in  hohem  Maße  fragüch. 
Mitteldarm  in  einfachem  Bogen,  bei  Lingula  in  !        ^^       n■■^  ■  j  ^       n-i      ti-    •  i    -4. 

zwei  Schlingen  nach  rechts  luid  der  wenil  scharf  1     „.^.f    Colom    mrd    von    der    Coloinflussigkeit 
abgesetzte    Enddarm    zieht   an   der    Wand    des  h'^-^P,'    -^'^    '^'}''\.'^''    V^^'n^f.     q.  ^ 
EiSgeweidesacks   nach   vorn,  um   in   der   Mitte  |  ^P^^M^  iL^-^pl'?/:^^!^«^^^ 
der  rechten   Körperseite  oder  etwas  davor  aus- 


II.  par. 


Fig.  23.  Lingula  a  n  a  t  i  n  a  Brug.  Uebersicht  über  die 
Anatomie  von  der  Dorsalseite.  Die  vordere  und  die  hintere 
dorsale  Leber  ist  entfernt,  ebenso  die  Gonade  der  rechten 
Seite.  Der  Mitteldarm  ist  herausgeschlagen.  Nach  Bloch- 
m  a  n  n  1898.  Drm  Darm ;  Gastr.  par.  Gastroparietalband ; 
Gen.  gef.  Genitalgefäß  im  rechten  Ileoparietalband ;  Gon. 
Gonade;  H  Herz;  Hnt.  dors.  Lbr  Ausführgang  der  hinteren 
dorsalen  Leber;  II  par.  Ileoparietalband;  Nephr.  Trichter  des 
rechten  Nephridiums;  Ventr.  Lbr  Ventrale  Leber;  Vord.  dors. 
Lbr  Ausführgang  der  vorderen  dorsalen  Leber. 


zumünden. 

Allgemein  findet  sich  ein  Paar  dorsaler 
vor  den  Gastroparietalbändern  gelegener  so- 
genannter Lebern. 


erhalten  wird.  In  der  Regel  enthält  die  Cölom- 
flüssigkeit  amöboide  Zellen.  Bei  Linguliden 
treten  diese  zurück  und  es  finden  sich  haupt- 
sächlich kugelförmige  bis  kalottenförmige  soge- 
nannte Blutkörperchen ,  welche  die  rosarote  bis  vio- 
lette Färbung  des  Blutes  bedingen,  außerdem  noch 


Bei    Lingula    kommt   dazu    noch    ein    Paar  m  großer  Zahl  die  m  ihrer  Bedeutung  nocn  ratsei 

solcher,    die    dorsal    hinter    den    Gastroparietal-  haften  spindelförmigen  Körper.     Auch  bei  Dis- 

bändern    liegen,    ferner    eine    unpaare    ventrale,  cinisca  kommen  die  kugelförmigen  Zellen  in  der 

die  sich  auch  bei  Discinisca  findet.    Die  Nahrung  Cölomflüssigkeit  vor. 

dringt  in  die  Leberschläuche  ein,  so  daß  diese         d^s    B  1  u  t  g  e  f  ä  ß  s  v  s  t  e  m    (Fig.    23) 

nicht  reine  Drüsen,  sondern  auch  eine  Vergröße-  besteht  aus  einem  in  der  Wurzel  des  dorsalen 
5S4Sd?^?SSSkr*ts  EpiS^iMesentfu-  -  Darm  g^egenen  Kücken- 
besteht aus  hohen  fadenförmigen  Zellen  mit  einge-  i  ^J^^;  dem  ein  einziges  größeres  kontraktiles 

streuten  Drüsenzellen  Bläschen  (Herz)  ansitzt,  oder  es  linden  sich 

Die  Leibeshöhle  ist  ein  Cölom.    Ihr  sind  "^'^'"'^  ''^^^'  (Crania). 
die  Organe  eingelagert.      Sie  setzt  sich  in        Nach  vorn   über  den  Magen  und  Oeso- 

die  Mantellappen  als  Mantelsinus  fort  (vgl.  phagus    hinab    entsendet    das    Rückengefäß 

oben).  die  beim  Armapparat  erwähnten  Armgefäße. 

Das  Cölom  wird  durchweg  von  einem  flim-  Ferner    entspringen   von   dem   Rückengefäß 

memdon  Plattenepithel  ausgekleidet,  das  in  den  die  Genitalgefäße,   die  bei  Lingula  auf  die 

Mantelsinus  von  Discinisca  und  Lingula  be-  Ueoparietalbänder      beschränkt     sind,     bei 

sondere  Wiraperstreifen  bUdet.  Crania  und   den  Testicardinen  aber  in  die 

Durch  ein  dorsal  und  ventral  vom  Darm  Sinus    des    ventralen    Mantels    eindringen. 

in  der  Medianebene  verlaufendes,  mehr  oder  Auch  in  die  dorsalen  Mantelsinus,  bei  den 


Bracliioi)Ofla 


155 


Testicardinen  über  die  Gastroparietalbänder 
verlaufend,  erstrecken  sich  Blutgefäße. 

In  den  Mantelsinus  verlaufen  die  Ge- 
fäße an  der  der  Mantelhöble  zugekehrten 
Wand,  um  fast  am  Ende  der  Sinusäste  bhnd 
zu  enden. 

Bei  D  i  s  c  i  n  i  s  c  a  sind  merkwürdigerweise 
nur  Armgefäße  vorhanden. 

Im  Verlauf  der  Genitalgefäße  finden  sich 
bei  Testicardinen  sogenannte  Nebenherzen. 
Die  Gefäße  enthalten  eine  koagulierbare 
Flüssigkeit.    Zellen  sind  spärhch  oder  fehlen. 

Die  Geschlechtsorgane  (Fig.  16 
und  23)  verhalten  sich  wie  bei  typischen 
Cölomateji.  Die  Geschlechtsprodukte  bilden 
sich  an  bestimmten  Stellen  des  Cülomepithels 
meist  im  Verlauf  der  Gefäße. 

Die  Geschlechter  sind  durchweg  getrennt. 
Irgendein  Unterschied  in  der  allgemeinen 
Disposition  der  Gonaden  besteht  nicht.  Da- 
gegen ergeben  sich  insofern  Verschiedenheiten, 
als  die  Eier  öfter  lebhaft  gelbhch  bis  rötlich 
bis  braun  gefärbt  sind,  während  die  Hoden 
stets  matt  weißhch  erscheinen. 

Bei  Discinisca  entstehen  die  Gonaden  längs 
der  Ränder  der  Gastro-  und  Ileoparietalbänder, 
bei  Lingula  (Fig.  17)  sind  sie  auf  die  letzteren 
beschränkt.    BeiCrania  und  den  Testicardinen 


sind  die  Gonaden  zum  größten  Teil  in  die  Mantel- 
sinus eingelagert. 

Die  Entleerung  der  Geschlechtsprodukte  er- 
folgt durch  die  Nephridien. 

Sekundäre  Geschlechtsunterschiede  bestehen 
nicht,  abgesehen  von  den  Einrichtungen  zur 
Brutpflege  bei  den  Weibchen  von  Cistella  und 
L  a  c  a  z  e  II  a.  Im  letzteren  Falle  zeigt  die  weibliche 
Schale  eine  unbedeutende  Verschiedenheit  gegen 
die  männliche. 

2.  Entwickelungsgeschichte.  Eier  und 
Samenfäden  werden  in  der  Regel  in  das 
Wasser  entleert,  wo  die  Befruchtung  statt- 
findet und  die  Entwickelung  vor  sich  geht. 
Die  Eier  bleiben  auf  dem  Boden  hegen.  In 
manchen  Fällen  wird  Brutpflege  geübt.  Bei 
Liothyrina  antarctica  Bloehm.  ent- 
wickeln sich  die  Eier  zwischen  den  Windungen 
des  spiralförmig  aufgerollten  Armabschnittes. 

Bei  Argyrotheca  (Cistella)  und  Laca- 
zella  fmden  sich  besondere  Bruttaschen,  bei 
der  ersteren  paarige  Einstülpungen  der 
Seitenwand  des  Eingeweidesacks,  bei  der 
letzteren  eine  unpaare  Einstülpung  des  ven- 
tralen Mantels.  Bei  Cistella  werden  die  Eier 
durch  Fäden  an  der  Wand  der  Bruttasche, 
bei  Lacazella  an  zwei  in  die  Bruttasche 
hmemragenden    Cirren  befestigt. 


Fig.  24. 


Fig.  25. 


VMt 


Fig.  26. 


-;  ^sch. 


Fig.  27. 

Fig.  24  bis  28.  Zur  Entwickelung  von  Lingula 
anatina  Brug.  Nach  Yatsu  1902.  All- 
gemeingültige Bezeichnungen:  AA  Anlage  des 
Annapparates;  Cr^  Erster  Cirrus;  Cr.,  zweiter 
Cirnis  usw. ;  D  Mt  Dorsaler  ^lantel;  Epst  Epistom ; 
Es  Eischale;  AI  Mund;  Mt  Anlage  des  Mantels; 
Seh  Schale;  Tt  Tentakel;  V  Mt  Ventraler  I\Iantel. 
Fig.  24  Embryo  noch  in  der  Eischale.  Von  der 
zukünftigen  Rückenseite. 


Fig.  28. 

Fig.  25.  Ausgeschlüpfte  Larve  von  vorne  und 
ventral  gesehen.  Die  zwei  Mantellappen  sind  er- 
kennbar, ebenso  die  gerade  gebildete  Schale.  Die 
Anlage  des  Ai-mapparates  ist  bewimpert.  Die  An- 
lagen des  Tentakels  und  der  beiden  ersten  Cirren- 

paare  sind  aufgetreten. 
Fig.   26.     Dieselbe  Larve  von  links  und  etwas 

ventral  gesehen. 
Fig.  27.  Etwas  ältere  Larve  von  der  rechten  Seite. 
Fig.  28.    Larven  mit  3  Paar  Cirren  von  der  Ven- 
tralseite. 


156 


Brachiopoda 


Fig.  29.  Larve  von  L  i  n  g  u  1  a  (G  1  o  1 1  i  d  i  a) 
a  u  d  e  b  a  r  t  i  Brod.  Von  der  Ventralseite. 
Nach  Brooks  1878  aus  Korse  halt  und 
H  e  i  d  e  r  Lehrbuch  1890.  a  After;  d  erweiterter 
vorderer  Darmabschnitt;  d' Enddarm;  e  Epistom; 
m  Mund;  oe  Oesophagus;  S  Stielanlage;  t  Un- 
paarer  Tentakel;  t'  Jüngste  Cirrenanlage.  Das 
Protegulum  ist  nur  an  der  Dorsalschale  deutlich. 

Die  F 11  r  c  h  u  n  g  der  dotterreichen  Eier 
ist  total  und  fast  äqual  und  führt  zu  einer 
Coeloblastula,  welche  in  der  Regel  durch  Ein- 
stülpung in  die  Gastrula  sich  verwandelt 
(bei  Lacazella  verhält  sich  das  etwas  anders). 
Vom  Entoderm  entsteht  das  Mesoderm  in 
Gestalt  von  zwei  rechts  und  links  liegenden 
Cölomsäcken,  wie  es  scheint  in  etwas  ver- 
schiedener Weise.  Der  Blastoporus  wird 
schlitzförmig,  nimmt  die  Bauchseite  ein  und 
scliließt  sich  früh  von  hinten  nach  vorn. 
An  der  Stelle  wo  die  letzte  Verbindung  mit 
dem  Darm  besteht,  tritt  später  die  Mund- 
öffnung auf  und  zwar  bei  Lingula  sehr  früh, 
bei  den  Testieardinen  erst  nach  der  Meta- 
morphose. 

Im  weiteren  Verlauf  der  Entwickelung 
ergeben  sich  bemerkenswerte  Unterschiede 
zwischen  Ecardinen  und  Testieardinen,  wie 
ja  auch  die  fertigen  Larven  in  beiden  Gruppen 
bedeutende  Verschiedenheiten  aufweisen. 

Noch  in  der  Eischale  tritt  bei  dem  Em- 
bryo von  Lingula  am  hinteren  Pol  die 
Mantelanlage  als  gleichmäßig  ringsherum 
laufender  Wulst  auf  (Fig.  24).  Dieser  Mantel- 
wulst wird  etwas  später  durch  je  einen  der 
rechten  und  hnken  Seite  entsprechenden 
Einschnitt  in  die  Anlagen  des  dorsalen  und  ■ 
ventralen  Mantellappens  geteilt.  Die  Arm- 
anlage bewimpert  sich  und  an  ihrem  Hinter- 
rande tritt  auf  der  Ventralseite  die  Mund- 
einstülpung  auf,    am    Vorderrande   dagegen 


der  sogenamite  Tentakel  (eine  Besonderheit 
der  Linguhden  und  Disciniden),  zu  beiden 
Seiten  dieses  unpaaren  Tentakels  treten  die 
Anlagen  des  ersten  Cirrenpaares  auf  (Fig.  25), 
In  diesem  Stadium  verläßt  die  Larve  die 
Eischale  und  lebt  pelagisch.  Indem  nun 
weitere  Cirrenpaare  auftreten  —  das  jüngste 
stets  rechts  und  Unks  von  dem  Ten- 
takel —  hebt  sich  die  Anlage  des  Armappa- 
rates in  Gestalt  eines  etwa  pilzhutförmigen 
Körpers  zwischen  den  beiden  direkt  nach 
vorn  wachsenden  ManteUappen  mehr  und 
mehr  ab.  Die  Mundeinstülpung  bricht  in  den 
Darm  durch.  Der  Armapparat  sitzt  nicht 
genau  in  der  Mitte  zwischen  den  beiden 
ManteUappen,  sondern  ist  dem  dorsalen  Lap- 
pen enger  angeschlossen,  was  wegen  der 
Verhältnisse  bei  Argyrotheca  (Cistella)  eine 
gewisse  Bedeutung  besitzt  (Fig.  26  und  27). 
Auf  der  Außenseite  der  Mantellappen  tritt 
die  Schale  als  zartes  Häutchen  auf.  Die 
dorsale  und  ventrale  Schale  hängen  bis  zum 
Protegulumstadium  zusammen. 

Wenn  drei  Cirrenpaare  angelegt  sind, 
scMießt  die  Cirrenreihe  hinter  dem  Munde 
zusammen  (Fig.  28).  Vor  dem  Munde  tritt 
die  Mundfalte  (Epistom)  auf. 

Während  des  pelagischen  Lebens  der 
Larve  vermehren  sich  die  Girren  auf  7 — 9 
Paare. 

Bis  zum  Stadium  mit  drei  Paar  Girren  ist  die 
Schale  ein  sogenanntes  Protegulum  (B  ee  c  h  e  r), 
d.h.  ein  ungefähr  halbkreisförmiges  Plättchen, 
wobei  der  gerade  Rand  den  Schloßrand  vor- 
stellt. Nun  beginnt  die  Entwickelung  der 
definitiven  Schale,  deren  Umriß  mehr  und 
mehr  von  dem  des  Protegulums  verschieden 
wird,  so  daß  die  Anwachsstreifen  nicht  mehr 
dem  Rande  des  Protegulums  parallel  laufen. 

Der  Stiel  tritt  bei  Larven  von  sechs  Girren- 
paaren auf  und  zwar  auf  der  inneren  Fläche 
des  ventralen  Mantels,  bemerkenswerter- 
weise asymmetrisch  etwas  rechts  von  dem 
hinteren  Occlusor.  Auf  der  rechten  Seite 
dieses  Muskels  findet  sich  auch  bei  dem  er- 
wachsenen Tier  die  Verbindung  des  Stiel- 
hohlraumes mit  der  Leibeshöhle.  Der  Stiel 
erreicht  schon  bei  der  Larve  eine  ziemhch 
bedeutende  Länge,  bleibt  aber,  während  diese 
pelagisch  lebt,  zwischen  den  Schalen  einge- 
schlossen. An  den  Gastroparietalbändern 
liegen  zwei  Statocysten. 

Bei  den  im  Ganzen  mit  den  Lingulalarven 
übereinstimmend  gebauten  Disciniden- 
larven  finden  sich  neben  Statocysten  auch 
Augenflecke.  Außerdem  sind  diese  Larven 
durch  den  Besitz  von  provisorischen  Borsten 
ausgezeichnet. 

Unter  den  Testieardinen  tritt  bei  Tere 
bratuhna  septentrionahs  (nach  Conklin)  an 
der  jungen  Larve  die  Mantelanlage  als  ein 
den  Körper  etwa  in  der  Mitte  schief  um- 
ziehender Ringwulst  auf  (Fig.  30  und  31). 


Bracliiopuda 


157 


CG. 


IvM^ 

f^ 

t^ 

t 

-M. 

"4^ 

J- 

M 

A 

^Coel 

\^ 

i^ 

J^ 

U.S.G. 

Fig. 

30 

Mt. 

t 

Coel 

G. 

U.S.G.    M. 

Fig.  31. 

Fig.  30  und  31.  Larve  von  Terebratulina 
sep  tentrionalis  Couth.  Ansicht  von  der 
Bauchseite  (30)  und  von  der  rechten  Seite  (31). 
Nach  C  0  n  k  1  i  n  1902.  Die  Wimpern  sind  nicht 
angegeben.  CG  Cerebralganglion;  Coel  Coelom- 
sack;  D  Mitteldarm;  M  Mund;  Mt  Mantel; 
USG  Unteres  Schlundgangliou. 


dert  sich  mehr  oder  weniger  scharf  und  wird 
so  unter  Umständen  zu  einem  Kopfschirm 
(Fig.  32),  an  dessen  Kande  eine  breite  Zone 
von  größeren  Wimpern  sich  findet.  Die 
Vorderfläche  ist  mit  kleinen  Wimpern  be- 
deckt und  trägt  bei  manchen  Arten  in  der 
Mitte  einen  mehr  oder  weniger  ansehnhchen 
Wimperschopf,  welcher  der  Anlage  des 
Cerebralganglions  aufsitzt.  Auf  dem  Kopf- 
schirm treten  bei  iVrgyrotheca  (CisteUa) 
und  LacazeUa  (Thecidium)  vier  Augenflecke 
auf.  Eine  Mundöffuung  fehlt  während  des 
ganzen  Larvenlebens.  Die  Schwärmzeit 
dauert  nur  wenige  Stunden  bis  etwa  einen 
halben  Tag.  Die  Larven  finden  sich  nicht 
im  Auftrieb. 

Sie  setzen  sich  mit  dem  Hinterende  fest, 
indem  sich  der  Stiel  als  eine  lokale  Verdickung 
der  Bindesubstanz  der  Körperwand  ent- 
wickelt. 

Die  Mantelfalte  schlägt  sich  nach  vorn 
um  (Fig.  33)  und  gibt  so  den  hinteren  Teil 


liiiiii// 


H 


VW  \\  \\'\  \  ..... 


I  W^Jli  11/ 


Die  Mantelanlage  wächst  dann  zu  einer 
den  hinteren  Körperabsclmitt  umschheßen- 
den  Köhre  aus,  an  deren  freiem  Kande,  und 
zwar  auf  die  Ventralhälfte  beschränkt,  vier 
Bündel  provisorischer  Borsten  auftreten,  die 
später  verloren  gehen. 

Bei  Aigyrotheca  (Cistella)  entwickeln  sich 
keine  definitiven  Borsten.  In  der  Regel  finden 
sich  solche.  Sie  treten  nach  Verlust  der 
provisorischen  Borsten  in  gleichmäßiger  Ver- 
teihmg  längs  des  Mantelrandes  auf. 

Der  vordere  Abschnitt  des  Körpers  son- 


Fig.  32.  Larve  von 
eiste  IIa.  Nach 
Kowalewski  aus 
Korscheit  und 
Heiders  Lehrbuch, 
Auf  dem  Kopffelde 
fehlen  irrtümlicher- 
weise die  Wimpern. 

b  provisorische 
Borsten;    d    Mittel- 
darm; m  Mantel. 


(i 


i\ 


Fig.  33.  Larve  von  Argyi-otheca  (Cistella) 
gleich  nach  der  Festheftung.  Nach  Kowa- 
lewski aus  Korscheit  und  Heiders  Lehr- 
buch, b  provisorische  Borsten;  d  Mitteldarm; 
k  Kopflappen;  m'^der  nach  vorne  umgeschlagene 
Mantel;  St  Stiel. 

des  Körpers  frei,  während  sie  nun  den  Kopf- 
lappen umhüllt.  Die  Mundeinstülpung  ent- 
steht wahrscheinhch  hinter  dem  Kopflappen. 
Aus  dem  Kande  dieses  bilden  sich  die  Girren. 
Ein  dem  Munde  gegenüberhegender  Tentakel 
fehlt,  aber  die  Bildung  der  Girren  geht  genau 
in  derselben  Weise  vor  sich  wie  bei  den  Ecar- 
dinen.  Man  muß  wohl  annehmen,  daß,  wie 
bei  Lingula,  die  Girrenreihe  sich  hinter  dem 
Munde  schheßt.  Die  Girren  stehen  von  Haus 
aus,  wie  auch  bei  den  Ecardinen  in  einem 
Ring,  der  dann  durch  weiteres  Wachstum  in 
die  oben  erwähnten  Formen  übergeht. 

Auf  der  äußeren  Oberfläche  des  Körpers 
und  des  Mantels  entsteht  die  Schale  zunächst 


158 


Bracliiopoda 


als  feines  cuticulares  Häutchen,  bald  aber  die 
typische  Prismenstruktiir  zeigend. 

Ueber  die  Entwickehmg  der  Einzelheiten 
der  inneren  Organisation  liegen  noch  wenig 
eingehende  Beobachtungen  vor. 

3.  Systematik.    Für  die  Systematik  muß  ; 
auf    den    paliiontologischen   Abschnitt    ver- 
wiesen werden. 

4.  Verwandtschaftliche  Beziehungen.  | 
Ueber  die  verwandtschaftlichen  Beziehungen 
der  Brachiopoden  bestehen  noch  immer 
schwankende  Anschauungen.  Zum  Teil 
nimmt  man  engere  Beziehungen  zu  den  Bryo- 
zoen  an  und  drtickt  das  durch  Zusammenfas- 
sung der  beiden  Abteilungen  alsMolluscoideen 
aus.  Die  beiden  Gruppen  sollen  dann  enger 
mit  den  Phoroniden  verknüpft  sein.  Man  hat 
die  drei  Abteilungen  als  Prosopygier  zu- 
sammengefaßt. Unbestritten  ist  das  alles 
aber  niclit.  Viel  weniger  gerechtfertigt  er- 
scheint die  früher  besonders  von  Morse  ver- 
teidigte Ansicht  von  einer  engeren  Verwandt- 
schaft zwischen  Brachiopoden  und  Chaeto- 
poden.  Auch  die  öfter  angenommene  Ver- 
wandtschaft der  Bracliiopoden  mit  den  Chaeto- 
gnathen  und  den  Branchiotremata  scheint 
wenig  gerechtfertigt. 

5.  Biologie.  Die  Brachiopoden  sind  alle 
marin.  Wenige  Formen  finden  sich  in  ganz 
seichtem  Wasser,  sogar  an  Stellen,  die  bei 
der  Ebbe  trocken  hegen  (Lingula,  Discinisca). 
Meist  leben  sie  in  Tiefen  von  10—500  m. 
Einzelne  sind  typische  Tiefseeformen  die  bis 
5000  m  hinabgehen  (Discinisca  atlantica, 
Liothyrina  Wywillei  u.  a.). 

Lingula  wohnt  in  Röhren  in  Schlamm- 
und  Sandgrund  (Fig.  1  B).  Auf  losem  Substrat, 
Globigerinenschlamm,  lebt  Chlidonophora  Chuni 
(Fig.  7).  Im  übrigen  sind  sie  an  festes  Sub- 
strat gebunden  und  finden  sich  darum  vor- 
wiegend auf  Felsgrund,  auf  Korallen,  auch  auf 
grobsteinigem  Boden  oder  auf  Trümmern  von 
Muschelschalen.  Manche  Formen  (]\lacandrevin, 
Magellanien,  Waldheimien)  finden  sich  in  der 
Regel  auf  feinem  Schlamm,  wobei  sie  aber  an 
kleinen  Steinen  oder  leeren  Mollusken-  und 
Brachiopodenschalen,  die  auf  dem  Schlamm  lie- 
gen, festsitzen. 

Häufig  wohnen  die  Brachiopoden,  beson- 
ders Testi cardinen,  auf  beschränktem  Baume 
in  sehr  großer  Zahl.  Das  wird  jedenfalls 
durch  die  geringe  Beweglichkeit  der  Larven 
und  durch  die  kurze  Schwärmzeit  bedingt. 
Die  Bracliiopoden  sind  Detritusfresser.  Das 
herbeigestrudelte  Material,  Diatomaceen, 
Kadiolarien  usw.  wird  in  der  Armrinne  zu 
kleinen  Bauen  formiert,  die  längs  der  Rinne 
dem  Munde  zugeführt  werden.  Manche 
Brachiopoden,  so  besonders  Lingula,  haben 
eine  große  Lebenszähigkeit;  sie  halten  in  ganz 
verdorbenem  Wasser  noch  aus.  Der  verloren 
gegangene  Stiel  wird  leicht  und  vollkommen 
regeneriert.  Dadurch  daß  die  meisten  Brachio- 
podensdem  Substrat  fest  verbunden  sind,  be- 


schränken sich  die  gröberen  Bewegungen 
auf  Oeffnen  und  Schheßen  der  Schalen,  auf 
Bewegungen  des  Körpers  gegen  den  Stiel. 
Sehr  agil  sind  die  Lingulaarten,  die  sich  z.  B. 
rasch  in  den  Sand  oder  Schlamm  einbohren 
können. 

6.  Geographische  Verbreitung.  Brachio- 
poden finden  sich  in  allen  Meeren.  Universell 
scheinen  gewisse  Tiefseeformen  (Liothyrina 
WywiUei,  Discinisca  (Pelagodiscus)  atlantica) 
verbreitet  zu  sein. 

Im  übrigen  ist  das  Verbreitungsgebiet 
der  einzelnen  Arten  ein  recht  verschieden 
großes,  aber  stets  hat  sich  gezeigt,  daß  es 
ein  zusammenhängendes  ist,  oder  dies 
wenigstens  vor,  geologisch  gesprochen,  kurzer 
Zeit  war.  Die  Gattungen  sind  meist  sehr  weit 
verbreitet,  was  wohl  seinen  Grund  darin  hat, 
daß  die  meisten  Gattungen  ein  recht  hohes 
geologisches  Alter  haben. 

Literatur:  €h,  E.  Beeclier,  Development  0/  the 
Brachiopoda,  Part  I Introduction,  Americ.  Journ. 
Science  and  Arts  Bd.  4I  (1891,  S.  S43  bis  357; 
Part  II  Classification  of  the  Stages  of  Groivth 
and  Decline.  'Ebenda  Bd  U,  1893,  S.  134  bis 
155;  Partlll Morphology  of  the  BracJna,  Bulletin 
87  U.  S.  Geological  Survey,  Chapter  IV,  1897, 
S.  105  bis  US.  —  Devselhe,  Revision  of  the 
families  of  Loopbearing  Brachiopoda,  Transact. 
Connecticut  Academy  I,  1893,  S.  376  bis  391.  — 
Verselbe,  The  Development  of  Terebratcdia 
obsoleta.  Ebenda  S.  392  bis  398.  —  J.  F.  van 
Setmnelen,  Untersuchungen  über  den  ana- 
tomischen und  histologischen  Bau  der  Brachio- 
poda Testicardinia,  Jen.  Zeitschrift  f.  Natur- 
wiss.  JSr.  F.  IX,  1883,  S.  88  bis  161.  —  F.  Bloch- 
mann,  Anatomische  Untersuchungen  über 
Brachio2}oden.  Jena,  G.  Fischer,  I.  Crania  ano- 
mala  1892 ;  II.  Discinisca  und  Lingula  1900.  — 
Derselbe,  Zur  Systematik  und  geographischen 
Verbreitung  der  Brachiopoden,  Zeitschr.  f.  wiss. 
Zool.,  Bd.  90,  1908,  S.  596  bis  644.  —  E.  G. 
Conklin,  The  Development  of  a  Brachiopod 
(Terebratulina  septentrionalis  Couth).  Proceed. 
Americ.  Philos.  Soc.  Bd.  4I,  1902,  S.  4I  bis  76. 
—  Th.  Davidson,  A  ilonograph  of  recent 
Brachiopoda,  Transact.  Zinn.  Soc,  London  (2) 
IV,  1886  bis  1888.  —  TU.  Ekniann,  Beiträge 
zur  Kenntnis  des  Stieles  der  Brachiopoden, 
Zeitschrift  f.  2viss.  Zool.  Bd.  62,  1896,  S.  169 
bis  249.  —  F.  Fischer  und  I).  P.  Oehlert, 
Brachiopodes  in  Expeditions  scientifiques  du 
Travailletir  et  du  Talisman,  Paris  1891.  —  Die- 
selben, Mission  scirntißque  du,  Cap  Hörn  1882 
bis  1883,  Brachiopodes,  Bull.  soc.  d'Hist.  nat. 
d' Antun  V,  1892  S.  254  Ins  334.  —  -P'«--  Fran- 
Qois,  Choses  de  Noumea,  IL  Observations  bio- 
logiques  sur  les  Lingules,  Ar  eh.  Zool.  exp.  IX, 
1891,  S.  231  5is  239.  —  J.  Hall  and  J.  M. 
Clarhe,  An  Introduction  to  the  study  of  the 
Brachiopoda.  I.  llth  Report  of  the  State 
Geologist  of  New  York  for  1891,  Albany  S.  135 
bis  360;  IL  Ebenda  13  th  Rep.  for  1893,  S.  751 
bis  943.  Auch  Separat  1894  ■»'«'^  ^^95.  —  A. 
Hancock,  On  the  Organisation  of  the  Brachio- 
poda, Phil.  Transact.  1858,  S.  791  bis  869.  — 
H.     de    Lacaze-Dtithiers ,     Histoire     de    la 


Thecidie  (Thecidium  mediterraneum)  Ann. 
Sciences  nat.  Zool.  (4)  XV,  1861,  S.  260  bis  SSO. 
—  E.  Korscheit  und  K.  Heider,  Lehrbuch 
der  vergl.  Entwickehmgsgeschichtc  der  tvirbel- 
losen  Tiere.  Spezieller  Teil,  Jena  1890, 
S.  1-233  bis  1249.  Hier  die  ältere  entwickelungs- 
geschichtliche  Literatur.  —  E.  S.  Morse,  Obser- 
vations  on  living  Brachiopoda,  Memoirs  Boston 
Society  natur.  hist,  Bd.  .5,  Nr.  8,  1902,  S.  31S 
bis  386.  —  B.  P.  Oehlert,  Brachiopodes.  Jn 
P.  Fischer,  Ifamiel  de  Conchyliologie,  Paris 
1887,  S.  1189  bis  1334.  —  iV.  Yntsu,  On  the 
Development  of  Lingula  anatina,  Journ.  Coli. 
Science  Imp.  University,  Tokyo,  Bd.  17,  1902, 
Article  4. 

F.  Blochniann. 


Brachiopoda  —  Brachiopoda  (Paläontologie) 


159 


Brachiopoda. 

Paläontologie. 

1.  Einleitendes.  2.  Morphologie:  a)  Schalen- 
formen: cc)  Symmetrieverhältnisse,  ß)  Wölbung 
der  Schalen,  y)  Schalenränder,  ö)  Schalslmlp- 
turen.  s)  Schalstrukturen,  b)  Schloß,  c)  Stiel- 
öffnung und  Deltidialbildungen.  d)  Armgerüste. 
3.  Systematik  und  Stammesgeschichte:  A.  Atre- 
mata:  a)  Obolacea.  B.  Neotremata:  b)  Discina- 
cea.  c)  Acrotretacea.  d)  Craniacea.  C.  Protre- 
mata: e)  Strophomenacea.  f)  Pentameracea. 
D.  Telotremata:  g)  Rhynchonellacea.  h)  Spiri- 
feracea.  i)  Terebratulacea.  4.  Geologische  Ver- 
breitung und  Bedeutung  der  Brachiopoden. 

I.  Einleitendes.  Den  etwa  160  lebenden 
Brachiopodenarten,  die  auf  33  Gattungen 
und  Untergattungen  bezogen  werden,  stehen 
mehr  als  6000  fossile  Arten  in  etwa  350 
Gattungen  und  Untergattungen  aus  marinen 
Ablagerungen  aller  Zeiten  seit  dem  Unter- 
kambrium gegenüber.  Dieser  Gegensatz 
zwischen  lebenden  und  fossilen  ist  nicht 
lediglich  ein  Gegensatz  der  Zahl.  Vielmehr 
kennen  wir  aus  der  Vorzeit  zahh-eiche  Gat- 
tungen und  Familien,  die  —  ganz  erloschen  — 
mit  den  lebenden  in  keiner  direkten  gene- 
tischen Verbindung  stehen.  Der  Brachio- 
podenstamm  war  einst  ganz  ungleich  reicher 
verästelt,  als  das  aus  den  wenigen  seiner 
heute  lebenden  Zweigenden  geschlossen  wer- 
den könnte.  In  vielen  paläozoischen  und 
auch  noch  manchen  mesozoischen  Ablage- 
rungen zeigen  die  Brachiopoden  üppigste 
Entfaltung:  zahllose  Individuen,  die  von 
einer  Fülle  formverschiedenster  Typen  zeugen. 

In  zahlreichen  Monographien  haben  J, 
Barrande,  Ch.  Beecher,  A.  Bittner, 
J.  M.  Clarke,  J.  Davidson,  E.  E.  Des- 
longchamps,  C.  Diener,  G.  G.  Gem- 
mellaro,  J.  Hall,  W.  King,  F.  A.  Quen- 
stedt,  K.  Rau,  E.  Schellwien,  Ch. 
Schuchert,  F.  Sacco,  G.  Seguenza, 
W,  Waagen,  C.  D.  Walcott  und  andere 
denFormenreichtum  der  fossilen  Brachiopoden 
beschrieben,  so  daß  die  Brachiopoden  eine 
der  beststudierten  Evertebratengruppen  sind,  i 


Fossil  erhalten  sind  meist  nur  die  beiden 
Schalenklappen,  seltener  die  Armgerüstc. 
Ueber  die  Weichkörper  fossiler  Formen  ist  nur 
nach  den  nicht  selten  erhaltenen  Eindrücken 
der  Muskeln,  der  Mantelsinus  und  auch  der 
Arme  auf  der  Innenseite  der  Schalen  oder 
auf  Steinkernen  zu  urteilen.  Ganz  selten  sind 
z.  B.  bei  einigen  paläozoischen  Linguliden 
Abdrücke  von  Stielteilen  erhalten. 

2.  jMorphologie.  In  den  Grundzügen  des 
Schalenbaues  und  der  Organisation  stimmen, 
soweit  eben  fossile  Schalen  Urteile  zulassen, 
die  fossilen  Formen  mit  den  lebenden  überein 
(s.  zoologischen  Teil).  Einzelne  morphologische 
Momente,  die  für  die  systematische,  stammes- 
geschichtliche und  biologische  Betrachtung  der 
fossilen  Formen  von  Bedeutung  sind,  erheischen 
besondere  Behandlung. 

2a)  Schalenformen,    a)  Symmetrie- 
verhältnisse.     Ein   sehr  großer  Teil   der 
fossilen  Brachiopoden  war  wie  die  meisten 
lebenden    durch    einen    Stiel    an    irgendein 
Substrat,  meist  wohl  direkt  an  den  Meeres- 
boden, geheftet.     Die  sich  hieraus  für  den 
Gesamtkörper   des    Tieres   ergebende,   wenn 
auch  beschränkte,  Bewegungsmöglichkeit  ist 
in    der    bei    Brachiopoden    vorherrschenden 
bilateralen    Symmetrie    des    Körpers    aus- 
gedrückt.    Unterdrückung  des  Stieles  führt 
entweder  zu  freier  Lebensweise  —  die  Formen 
liegen  lose  auf  dem  Meeresgrund  —  oder  zum 
Festwachsen   mittels   des    Wirbels   der   ven- 
tralen   Klappe    oder    auch    mittels    hohler 
Schalenstacheln.  Freilebende  Formen  bleiben 
meist  bilateral  symmetrisch.      Festwachsen 
mit  der  Schale  selbst  oder  durch  Fortsätze 
führt,  analog  wie  bei  anderen  Tiergruppen, 
zur  Asymmetrie  (Fig.  1):  Das  ist  der  Fall  bei 
vielen    paläozoischen    fi)    Strophomeniden, 
t  Productiden,   bei   f  Richthofenien   („Coral- 
liopsiden"    W.    Waagen),    bei    Thecidiiden, 
Craniiden,  seltener  bei  f  Spiriferiden.    Durch 
solches  Festwachsen  werden  die  an  und  für 
sich  schon  vom  Substrat  beeinflußten  Körper 
zu  wesentlichen  Formänderungen  gedrängt. 
In  Gebieten  schnellerer  Sedimentaufhäufung 
z.  B.  werden  die  Tiere  gezwungen,  um  dem 
Begrabenwerden  zu  entgehen,  die  festgewach- 
sene Wirbehegion  zu  strecken,  ihre  Ventral- 
klappen schneller  hoch  aufzubauen.  Dadurch 
entstehen  Konvergenzformen  bei  Angehörigen 
sonst  ganz  verschieden  struierter  Gruppen :  so 
gleicht  die  Spiriferacee  f  Thecospira  aus 
der  alpinen  Trias  auffallend  festgewachsenen 
Thecidiumarten.   Durch  Festwachsen  können 
die  Ventralklappen  Kegel-  oder  Rübenform 
gewinnen:       f  Richthofenia ,      f  Mega- 
rhynchus,  fScachinella,  fThecospira, 
fBittnerula,    Thecidium,    während    die 
dorsalen  Armklappen  flach,  deckelartig  den 


1)    Ein    t    vor    einem    Gruppen-,    Gattungs- 
oder Artnamen  bedeutet:  nur  fossil  bekannt. 


IGO 


Bracliioi^oda  ( Paläontologie ) 


Fig.  1.  A — C  Durch  Festwachsen  asymmetrisch 
gewordene  Brachiopoden :  A  f Richthof enia 
Lawrenciana  de  Kon.  sp.  Perm;  Indien. 
Nach  Waagen.  B.  f Megarhynchus  Marii. 
G.  G.  Gemm.  Perm;  Sizilien.  Nach  Gem- 
mellaro.  C  fMeeliella  eximia  Eichw.  sp. 
Gruppe  von  drei  aneinandergewachsenen  Indi- 
viduen. Obercarbon ;  Donezgebiet.  Nach  Y  a  - 
kowlew.  Dj  Da  Gestielte,  asymmetrisch  ge- 
wordene Form:  fStreptis  Grayi  Dav.  Di 
Dorsalansicht,  D2  Stirnansicht;  vergrößert.  Nach 
Davidson.  (Av  Ventralarea,  d  Dorsalklappe, 
f  Stielöffnung,  v  Ventralklappe,  x  Stachelansätze.) 

ventralen  aufliegen.  Das  ergibt  besonders 
bei  t  Richthof  enia  auffallende  Anklänge 
an  die  Formen  von  manchen  Einzelkorallen 
(t  0  m p  h  y  m  a)  oder  Deckelkorallen  und  an  die 
Gestalten  der  fRudisten  unter  den  Muscheln 
der  Kreidezeit.  Die  Konvergenz  bleibt  aber 
eine  unvollkommene,  wenn  auch  bei  dem 
Brachiopoden  Richthofenia  in  der  fest- 
gewachsenen Klappe  als  Begleiterscheinung 
schnelleren  Aufwärtswachsens  ganz  wie  bei 
einem  fHippuriten  blätterige  Querböden 
produziert  werden  (Fig.  26  a).  Die  Asym- 
metrie bleibt  wesentlich  auf  die  Ven- 
tralklappe beschränkt,  die  dorsale  bleibt 
deutlicher  bilateralsymmetrisch.  Das  resul- 
tiert aus  der  Lage  der  Symmetrieebene 
zum  Tierkörper  oder  zu  den  Schalen 
und  aus  der  Bewegungsrichtung  der 
beiden  Klappen  gegeneinander,  welche 
durch  Festwachsen  der  einen  Klappe  gar 
nicht  oder  nur  wenig  beeinflußt  wird, 
t Richthofenia  erhöht  ihre  Ventralklappe 
it  in  der  Richtung  der  Symmetrieebene; 
der    Hippurit   erhöht    seine    rechte    Klappe 


senkrecht  zur  ursprünglichen  Symmetrie- 
ebene.  fRichthofeuia  bewegt  wie  jeder 
,,artikulate"  Brachiopode  die  dorsale  Schale 
klappend  gegen  die  ventrale  in  der  Richtung 
der  Symmetrieebene;  der  Hippurit  konnte 
seine  linke  Deckelklappe  nur  entweder  senk- 
recht zur  ursprünglichen  Symmetrieebene  oder 
ein  wenig  drehend  ihr  parallel  verschieben. 
Auch  bei  den  unregelmäßigst  gewordenen 
Richthofenien  ist  der  Tierkörper  nicht  ge- 
zwungen, solche  Verlagerungen  gegen  die 
Schale  vorzunehmen,  wie  sie  aus  den  Schalen 
von  jHippurites  z.  B.  nach  dem  Austritt 
der  Sifonen  durch  die  dort  Mnke  Klappe 
hindurch  für  so  umgeprägte  Muscheln  von 
St  ein  mann  als  notwendig  oder  wenigstens 
wahrscheinhch  hingestellt  werden.  Bei 
festgewachsenen  Craniiden,  deren  schloß- 
lose Schalenklappen  nach  anderen  Prinzipien 
gegeneinander  bewegt  werden  als  z.  B.  die 
der  schloßtragenden  f  Richthofenien  be- 
gegnet uns  Asymmetrie  der  Schalen  häufig; 
sie  ist  meist  deuthch  als  vom  Substrat  ab- 
hängig zu  erkennen. 

Auch  die  mittels  eines  Stieles  angehefteten 
Formen  können  asymmetrisch  werden.  Das 
hat  Yakowlew  jüngst  an  einzelnen  Bei- 
spielen von  fSpiriferiden  besonders  be- 
tont. Häufig  produzieren  die  lacunosen 
R  h  y  n  c  h  0  n  e  1 1  e  n  asymmetrische  Formen :  die 
Wulst-Sinusbildung  der  Schalen  rückt  aus 
der  Mediane  zur  Seite.  Aehnhches  zeigt  die 
silurische  Strophomenide  fStreptis  (Fig.lD). 
Zum  Teil  sind  diese  Asymmetrien  verständhch 
als  Folgen  behinderten  normalen  Wachs- 
tums durch  die  Umgebung,  Anschmiegen 
an  das  Substrat  (bei  manchen  durch  einen 
sehr  kurzen  Stiel  angehefteten  Di  sei  ni  den), 
an  eng  benachbarte  Geschlechtsgenossen.  Zum 
Teil  mögen  bei  Riffbewohnern  Strömungs- 
verhältnisse wohl  auch  eine  Rolle  als  form- 
beeinflussend spielen. 

Die  Art  und  Weise  der  Anheftung  und  die 
daraus  sich  ergebenden  Wachstumsverhältnisse, 
besonders  die  Größenänderungen  in  der  Wirbel- 
und  Arealregion  der  Ventralklappe  können  nicht 
nur  zu  Konvergenzen  bei  einander  fernstehenden 
Formen,  sondern  ebenso  zur  Divergenz  sehr 
nahestehender  Arten  führen.  Dadurch  werden 
Gattungs-  und  Artgrenzen  unsicher.  Yakowlew 
hat  das  an  Beispielen  von  fSpirifer  und 
fSpiriferina  erläutert,  aus  denen  zu  ver- 
schiedenen Zeiten  sogenannte  f  Cyrtina-Formen 
hervorgingen. 

Sehr  auffallend  ist  bei  den  Brachiopoden 
die  besonders  häufige  Wiederkehr  gleicher 
oder  wenigstens  sehr  ähnlicher  Formen  bei 
Angehörigen  verschiedenster  Stämme  oder 
Gruppen.  Solche  genetisch  Zusammenhang 
losen  Formgleichheiten,  Konvergenzen,  be 
weisen  hier  wie  bei  anderen  Organismen,  daß 
die  Zahl  der  Formmöglichkeiten  keine  unbe- 
grenzte ist.  Bei  vielen  Konvergenzen  der 
Brachiopoden    ist    die    Ursache    ersichtlich: 


Bracliiopoda  (Paläontologie) 


161 


Einfluß  der  Umwelt  auf  die  Wachstums- 
verhältnisse des  Körpers.  Das  zeigen  außer 
den  vorhin  genannten  Beispielen  die  Form- 
gleichheiten verschiedener  Gruppen  am 
gleichen  Wohnsitz,  wie  solche  M.  Semper  aus 
dem  unterpermischen  Fusulinenkalk  von 
Sizihen  beschrieb.  Bei  der  Formgleichheit  der 
triadischen  Spiriferacee  fPlicigera  tri- 
gonella  und  der  jurassischen  Terebratulacee 
tTrigonella  Fleuriausa  (Fig.  2),  welche 

C  .^Ä?^ 


\ 


B, 


Ba 


Fig.  3.  Konvex-konkave  und  resupinate  Brachio- 
poden.  A.  fLeptaena  rhomboidalis  Wahlbg, 
sp.  Obersilur;  Gotland  1.  Dorsalansicht,  2. 
Querschnitt,  3.  Innenseite  der  Dorsalklappe  mit 
Eindrücken  der  Mantelsinus.  Aus  Zittel.  B. 
fProductus  costatus  Sow.  Untercarbon; 
Schottland.  1.  Ventral-,  2.  Dorsalansicht.  Aus 
V.  Stromer.  C.  fStrophomena  Wiscon- 
sensis  Whitf.  Untersilur;  Wilmington,  Illinois. 
C  auf  dem  Wirbel,  Cj  im  Profil  gesehen,  d 
Dorsalklappe,  ö  Deltidium,  v  Ventralklappe,  Av 
Ventralarea.      Nach  Halle  und  Clarke. 

fossilen  Brachiopoden  bikonvex,  und  meist 
ist  die  ventrale  Stielklappe  die  stärker  ge- 


Fig.  2.  Konvergenzformen  von  Spirifera- 
ceen  (A,  C)  zu  Terebratulaceen  (B,  D). 
A.  fAthyris  (Seminula)  subtilita  Hall, 
Obercarbon;  Kansas  City,  Missouri.  Nach 
Hall  und  Clarke.  B.  Terebratula  fsub- 
sella  Leym.  Oberer  Jura;  Boulogne.  Nach 
P.  de  Loriol.  C.  fPlicigera  (Tetractinella) 
trigonella  Schloth.  sp.  Muschelkalk;  Recoaro, 
Ober-Italien.  Original.  D.  fTrigonella  Fleu- 
riaiisa  d'Orb.  sp.  Oberer  Jura,  Kimmeridge; 
Lauenstein,  Hannover.     Original. 

Formgleichheit'übrigens  häufiger  wiederholt 
wird,  könnte  man  auf  die  gleiche  zwingende 
Ursache  schließen:  notwendig  gewordene 
Versteifung  der  Schalen  durch  Rippen- 
spangen. Wenn  bei  der  silurischen  Orthide  wölbte.  Bei  vielen  Strophomenaceen,  bei  den 
fBilobites  biloba  und  der  jurassischen  fLeptaeniden,  f Productiden,  einzelnen  The- 
Terebratulide  fPygope  Aspasia  eine  tiefe  cidiiden  und  bei  den  f  Koninckiniden  unter 
Bucht  in  der  Stirn  die  Schale  zu  den  f  Spiriferaceen  wird  die  Dorsalklappe 
einer  zweiflügeligen  macht,  so  kann  man  konkav,  sie  Hegt  wie  in  die  häufig  sehr  stark 
bei  beiden  nichtverwandten  Formen  wohl  gewölbte  Ventralklappe  tief  eingeschmiegt ; 
auf  einseitige  Vergrößerung  des  Armappa-  dann  bleibt  wie  bei  fPlectambonites, 
rates  schMeßen.  Die  Formgleichheit  stark  fLeptaena,  fProductus,  fKoninck- 
gewölbter  Schalen  bei  fAthyris,  fMerista,  1  iniden  ein  nur  äußerst  enger  Raum  für 
fMeristella  und  Terebratuliden  deutet  den  Weichkörper  übrig.  Dieses  Verhältnis 
auf  gleichartige  starke  Vergrößerung  des  findet  sich  besonders  häufig  bei  solchen 
Armapparates  hin.  Viele  andere  Konver-  Formen,  die  die  Anheftung  durch  den  Stiel 
genzen  bleiben  in  ihren  Ursachen  dunkel:  aufgaben  und  frei  lebten  oder,  wie  viele 
die  gleiche  Gestalt  bei  manchen  silurischen  fProductus,  nur  mit  Stacheln  verankert  auf 
fOrthiden,  der  triadischen  f  Rh yncho-  dem  Meeresgrunde  lebten.  Zumeist  werden 
nellina  und  känozoischen  Megerleen;  der  die  konvex-konkaven  Formen  wohl  die  ge- 
permischen  fDielasma  Latouchei  und  wölbte  Klappe  nach  oben  gekehrt  haben; 
der  tithonischen  fPygope;  der  Penta-  wenigstens  würden  so  die  Tiere  Strömungs- 
meracee  fAmphigenia  und  der  Tere-  widerstände  leichter  zu  überwinden  vermocht 
bratulacee  f  Renssellaeria  u.  v.  a.  m.  haben,  als  in  umgekehrter  Lage.  Eine  größere 
y5)  Wölbung  der  Schalen  (Fig.3  u.  20).  Anzahl  von  f  Strophomeniden  und  fOr- 
Vorwiegend    sind    auch    die    Schalen    der  thiden,  einige  f  Atrypiden  erwerben  erst  mit 

Handwörterbuch  der   Naturwissenschalten.    Band  II.  11 


16L 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


ziemlicher  Größe  eine  Aenderuug  der  Wöl- 
bungsverhältnisse  dadurch,  daß  die  Ventral- 
klappe der  anfangs  bikonvexen  oder  konvex- 
planen Formen  konkav  wird.  Hall  und 
Clarke  meinen,  diese  Formen  würden 
„resupinat"  durch  schnelleres  randliches 
Wachstum  der  Dorsalklappe;  natürhch,  aber 
die  Bedingung  hierfür  kann  sich  doch  nur 
aus  Stellungsveränderungen  zum  Zweck 
besseren  Ueberwindens  von  Strömungswider- 
ständen ergeben. 

y)  S  c  h  a  1  e  n  r  ä  n  d  e  r.  Die  Seiten- 
und  Stirnränder,  die  Kommissuren  der 
Klappen,  schließen  mit  Ausnahme  von 
L  i  n  g  u  1  a ,  die  an  der  Stirn  klaffen 
kann,  dicht  aneinander.  Zwei  eigenartige 
Ausnahmen  bieten  die  permischen  fOld- 
h  a  m  i  n  a  (Fig.  28)  und  f  L  y  1 1  o  n  i  a. 
Die  dorsalen  Armklappen  sind  hier  durch 
zahü'eiche  von  den  Seitenrändern  gegen  die 
Mitte  ziehende  Spalten  tief  geschützt;  in  der 
Mittelhnie  kann  noch  ein  Stirnschütz  vor- 
handen sein.  Das  Zusammenstoßen  der 
Kommissuren  ist  hier  also  vielfach  unter- 
brochen. Das  Fremdartige  wird  wenigstens 
bei  fLyttonia  verständlich,  wo  die  beiden 
Klappen  unbewegMch  miteinander  verbunden 
sind:  Zutritt  von  Wasser  an  die  Arme  ist 
hier    nur    durch     Schalenschhtze     möghch. 

Bei  den  meisten  Schloßlosen  und  bei 
„cincten"  Terebratulaceen  wie  f  Spiriferaceen 
liegen  Seiten-  und  Stirnränder  in  einer  Ebene. 
Sonst  sind  dorsale  und  ventrale  Auf-  und 
Abbiegungen  der  Bänder  sehr  häufig,  denen 
radial  gerichtete  Falten  und  Binnen  ent- 
sprechen. In  systematischer  Hinsicht  wird 
bei  vielen  Schloßtragenden  besonders  viel 
verwertet  eine  breite  mediale  Falte  in  der 
Stirn  der  einen  Klappe,  ein  „Wulst",  dem  in 
der  anderen  Klappe  eine  Furche,  der  „Sinus", 
entspricht.  Wulst- Sinus  können  sekundär 
wieder  gefältelt  sein  —  z.  B.  ,,biphkat"  bei 
Terebratulaceen  — ;  oft  trägt  —  wie  bei 
vielen  f  Spiriferiden  —  der  Wulst-Sinus  eine 
andere  Skulptur  als  die  Seitenteile  der  Schalen. 

ö)  Schalskulpturen.  Dem  Schalen- 
wachstum entsprechend  ordnen  sich  die 
Skulpturelemente  teils  konzentrisch,  meist 
exzentrisch  um  den  Schalenanfang  resp. 
vor  und  seitlich  von  ihm:  Anwachsstreifen, 
abstehende  Lamellen  (fAthyris,  fAtrypa), 
teils  radial:  Falten,  Furchen,  Eippen.  Unter 
den  Stachelbildungen  (Acanthothyris, 
Chlidonophora,  fSpirifer,  t  Atrypa, 
fProductidae)  fallen  namentlich  bei  Pro- 
ductiden  hohle,  mit  dem  Hohlraum  der  Schale 
in  Verbindung  stehende  Stacheln  auf,  die 
wachsend  vielfach  zur  Verankerung,  zum  Teil 
direkt  zum  Festwachsen  dienen. 

s)  Schalstrukturen.  Der  Schalen- 
aufbau fossiler  Formen  ist  dem  der  lebenden 
entsprechend  (s.  den  zoologischen  Artikel 
,, Brach]  opod  a").     Beine    Kalkschalen 


stehen  nicht  am  Anfange  des  Stammes, 
sondern  gehen  aus  chitinös-kalkigen  und 
phosphatischen  hervor.  In  welchen  Bezie- 
hungen die  Strukturverhältnisse:  dicht, 
faserig,  punktiert  bei  Kalkschalen  zu  ein- 
ander stehen,  hat  sich  noch  nicht  genügend 
feststellen  lassen. 

2  b)  Schloß.  Wie  bei  den  lebenden, 
so  finden  wir  auch  bei  fossilen  Brachiopoden 
die  Scheidung  in  schloßlose  —  Ecardines, 
Inarticulata  —  bei  denen  die  Bewegungs- 
richtung der  Klappen  ledighch  durch  Muskeln 
reguhert  wird,  und  in  schloßtragende  — 
Testicardines,  Articulata  —  bei  welchen  die 
Bewegungsrichtung  der  Klappen  durch  einen 
aus  Zähnen,  Zahngruben  und  Schloß- 
fortsatz bestehenden  Schloßapparat  in 
der  Ebene  der  Symmetrie  fixiert  wird. 

Soweit  erkennbar,  existiert  keine  direkte 
phylogenetische  Ueberbrückung  der  Scheidung 
zwischen  Ecardines  und  Testicardines.  Auch  die 
altkanibrische  Gattung  f  Kutorgina  (Fig.  19), 
bei  der  Schuchert  und  Matthew  Andeutung 
von  Zähnen  in  der  Ventralklappe  fanden,  und 
die  von  den  einen  zu  den  Ecardines,  von  an- 
deren an  die  Basis  der  Testicardines  gestellt 
wird,  kann  bislang  nicht  einwandfrei  als  die 
^littlerin  zwischen  Schloßlosen  und  Schloß- 
tragenden bewiesen  werden.  Daß  aber  die 
Richtung  zur  Ausbildung  eines  Schloßapparates 
auch  bei  Ecardinen  existiert,  und  Schloßbildung 
mehrfach  erworben  wird,  beweist  besonders 
deutlich  die  dickschalige  Obolacee  f  Trimerella. 
Namentlich  an  Gotländer  Exemplaren  der  f  Tri- 
merella Lindströmi  Dali  (Fig.  14)  zeigt 
der  Hinterrand  der  Ventralklappe  seitlich  plumpe 
niedrige  Zähne,  die  in  entsprechende  Gruben 
der  Dorsalklappe  greifen ;  ferner  trägt  der  Hinter- 
rand der  Dorsalklappe  eine  cpiergestellte  plumpe 
Protuberanz,  die  gegen  die  Ventralklappe  ge- 
richtet einem  Schloßfortsatz  ähnelt.  Trimerella 
zeigt  —  wie  ähnlich  auch  die  ihr  verwandte 
kambrische  Gattung  fNeobolus  (Lakhmina) 
Anfänge  von  Scliloßbildung,  bedeutet  aber 
stammesgeschichtlich  keinen  Uebergang  von 
Inartikulaten  zu  Artilciilaten,  sondern  lediglich 
eine  Konvergenz  gegen  die  letzteren.  Analog 
sind  die  Vorkommnisse  von  Schloßbildungen 
bei  f  B  a  r  r  0  i  s  e  1 1  a  ,  f  T  o  m  a  s  i  n  a  ,  f  S  p  o  n  - 
dylobolus,  f  Tr  em  at  o  b  olu  s  ,  d.  i.  bei 
Angehörigen  ganz  verschiedener  Gruppen  von 
,, Ecardines"  zu  bewerten. 

Der  Schloßapparat  der  Testicardines 
kann  mehrfach  dadurch  modifiziert  werden, 
daß  die  Zähne  der  Ventralklappe  ebenso  wie  die 
in  eine  Schloßplatte  eingesenkten  Zahngruben 
der  Dorsalklappe  durch,  der  Symmetrieebene 
mehr  oder  weniger  parallele,  Kalkblätter 
gestützt  werden:  Zahnplatten  und  Zahn- 
stützen. Diese  können  oft  weit  nach  vorn 
in  den  Schalenraum  fortsetzen  und  den 
Charakter  von  Septen  annehmen:  fSpirifer, 
fPentamerus.  Bei  letzterem  (Fig.  4)  ziehen 
sie  bis  in  die  Nähe  der  Stirn,  halbieren  fast 
vollständig  den  Schalenraum.  Die  ventralen 
Zahnplatten  können  gegen  die  Schalenwand 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


163 


und  die  Stirn  hin  zu  einer  gehöhlten  Querplatte, 
Spondylium  (Fig.  5),  zusammenfließen 
(fOrthisina,  fPentamerus)  oder  durch 
eine  gewölbte  Platte  verbunden  sein 
(f  Merista)  oder  auch  nur  die  Umwallung 
einer  Muskelgrube  bilden,  ein  Pro- 
spondylium  (Fig.  22D,  ps)  (fOrthidae, 
t  Strophomenidae,     f  Le  p  t  ae  n  i  d  ae). 


—  w 
-   Wi 

—  c 


Fig.  4.  f  Pentamenis  (f  Conchidium)  Knighti 
Sow.  Linke  Hälfte  beider  Klappen.  W,  Wj 
Wirbel  der  Ventral-  und  Dorsalklappe,  e  zu 
einem  Spondylium  ausgezogene,  riesige  Zahn- 
platte der  Ventralen,  auf  das  Medianseptum  m 
gestützt,  Ci  Zahnstütze  der  Dorsalen,  nii  Median- 
septum der  Dorsalen.  Ludlow,  Obersilur;  Eng- 
land.    Aus  V.    Stromer. 


vorgebeugt.  Funktionell  den  Spondyhen  der 
Testicardines  entsprechende  Bildungen  kom- 
men auch  bei  Ecardines  vor :  die  sich  über  die 
Innenfläche  (hier  beider  Klappen!)  erheben- 
den, gewölbten  Querplatten  bei  fTrime- 
relliden  (Fig.  14C)  und  fLingulasma- 
tiden. 

Der  zwischen  die  Zähne  der  Ventralklappe 
greifende  Schloßfortsatz  der  dorsalen,  an 
den  die  Oeffnermuskeln  geheftet  sind,  ist 
gewöhnhch  kurz,  klein;  bei  Khynchonella 
und  manchen  Terebratulacea  fehlt  er  ganz. 
Erhebhchere  Größe  erreicht  er  bei  vielen 
Formen  mit  hochgewölbter  Ventralklappe 
(Fig.  6,  p).  Bei  dem  dickgeblähten,  sehr  groß- 


Fig.  5.  f Clitambonites  (fOrthisina)  ano- 
mala  Schloth.  sp.  Untersilur;  Rußland. 
Nach  Hall  und  Clarke.  A  auf  dem  Wirbel 
der  hochgewölbten  Ventralen  gesehen.  B  Iimen- 
ansicht  der  Ventralen.  Av  Ventral-,  Ad  Dorsal- 
area,  ch  Chilidium,  d  Deltidium,  f  Stielloch,  ms 
Medianseptum,  auf  welche  das  Spondylium  sp 
gestützt  ist,  das  aus  den  zusammenfließenden 
Zahnplatten  z  hervorgeht. 

Sie  werden  im  ersteren  Falle  meist 
durch  ein  auf  der  Schaleninnenseite 
stehendes  Medianseptum  in  der  Sym- 
metrieebene gestützt.  Die  Ausbildung  von 
Spondyhen,  an  die  sich  Muskeln  heften, 
wird  besonders  bei  hochgewölbten  Formen 
und  solchen  mit  weit  ausgedehnter  Area  der 
Ventralklappe  gefunden.  Yakowlew  sieht 
in  der  starken  Wölbung  oder  in  der  Größe 
der  Area  der  Ventralklappen  geradezu  die 
Ursache  der  Spondyhumbildung:  durch  sie 
wird  übermäßiger  Verlängerung  der  Muskeln 


Fig.  6.  fProductus  costatus  Sow.  Unter- 
karbon; Schottland.  Aus  v.  Stromer.  Innen- 
seite der  konkaven  Dorsalklappe,  a  Eindrücke  der 
Schließmuskeln,  br  ,, Armleisten",  m  Median- 
septum, p  Schloßfortsatz. 

wüchsig  werdenden  fStringocephalus 
(Fig.  4G)  kann  der  distal  gespaltene,  das 
Medianseptum  der  Ventralklappe  umgreifende 
Schloßfortsatz  stattUche  Dicke  und  eine 
Länge  von  einigen  Zentimetern  erreichen. 
Auch  bei  Strophomenaceen,  besonders 
bei  stark  konvex-konkaven  Formen  und 
solchen  mit  massig  ausgebildeter  Wirbel- 
region kann  (und  muß)  der  hier  gewöhnlich 
gespaltene  Schloßfortsatz  größer  werden: 
dadurch  wird  übermäßiger  Verlängerung  der 
Oeffnermuskeln  begegnet.  Der  Fortsatz  kann 
bei  fossilen  Formen  in  einer  Area,  ähnhch 
der  in  der  Ventralklappe  vom  Wirbel  zum 
Schloßrand  ziehenden,  durch  eine  drei- 
eckige Medianöffnung  hervortreten.  Diese 
dem  Delthyrium  der  Ventralklappe  gleich- 
sehende, jedoch  nicht  vom  Stiel  zum 
Durchtritt  benutzte,  Oeffnung  wird  häufig 
durch  ein,  wie  ein  Deltidium  geformtes 
Schalenstück,  das  C  h  i  1  i  d  i  u  m  (Fig.  6  und  23  C), 
überwölbt,  welches  auch  den  Schloßfortsatz 
gegen  außen  mehr  oder  weniger  verdeckt. 

Akzessorische  Schloßbildungen 
wurden  mehrfach  beobachtet.  Bei  dem 
karbonischen  fSpirifer  increbescens 
durchziehen  feine  zum  Rande  senkrechte 
Röhrchen  die  Area,  sie  erzeugen  am  Schloß- 
rand der  Ventralklappe  eine  Reihe  kleiner 
Vorsprünge,  denen  am  Gegenrand  der  Dorsal- 
klappe Vertiefungen  entsprechen.  Das  ist 
morphologisch   einem   taxodonten   Muschel- 

11* 


164 


Bracliiopoda  (Paläontologie) 


schloß  nicht  unähnlich.  Akzessorische  Zähne- 
lungen kommen  auch  am  Schloßrande  von 
fChonetes,  fStrophonella,  fStro- 
pheodonta,  fLeptostrophia  vor,  d.  h. 
bei  Formen  mit  besonders  langem  geradem 
Schloßrande,  deren  Muskulatur,  dem  ge- 
ringen Körperraum  entsprechend,  nur  schwach 
gewesen  sein  kann. 

2c)  Stielöffnung  und  Deltidialbil- 
dungen.  Besonderer  Wert  für  systematische 
Unterscheidungen  und  stammesgeschicht- 
liche  Zusammenhänge  der  Brachiopoden 
ist  dem  Verhalten  des  Stieles  zu  den  Schalen 
beizumessen,  Verhältnisse,  welche  es  Beecher 
gestatteten,  wichtige  Parallelen  zwischen  der 
Ontogenie  einzelner  Arten  und  fossilen 
Formengruppen  zu  ziehen. 

Wo  ein  Stiel  ausgebildet  ist,  oder  in  der 
Jugend  vorhanden  war,  herrscht  das  Prinzip, 
den  Austritt  des  Stieles  gegenüber  bestimmten 
Stellen  der  Schale,  speziell  der  Ventral- 
klappe, zu  fixieren.  Bei  den  primitivsten 
altkambrischen  fKustella,  fMicromitra 
(Paterina),  jMickwitzia,  deren  Schalen- 
formen der  embryonalen  Schalenanlage,  dem 
Protegulum  z.  B.  bei  der  lebenden  Ci Stella, 
am  meisten  ähnelt,  tritt  der  Stiel  zwischen 
den  klaffenden  Hinterrändern  beider  Klappen 
aus,  greift  dabei  mehr  oder  weniger  gegen 
den  Wirbel  hin  in  die  Ventralklappe  ein. 
Bei  den  primitiven  altpaläozoischen  fObo- 
lacea  (Fig.  13)  wird  die  Fixierung  der  Aus- 
trittssteUe  dadurch  bestimmter,  daß  in 
beiden  Klappen  in  einer  Arealregion  vor  und 
unter  den  Wirbeln  eine  mediane  Kinne  —  in 
der  Ventralklappe  die  tiefere  —  herausge- 
bildet wird.  Weitere  Fixierung  wird  dadurch 
herbeigeführt,  daß  der  Stiel  durch  einen 
in  den  Hinterrand  der  Ventralklappe  grei- 
fenden schmalen  oder  mehr  oder  weniger 
dreiseitigen  Schlitz,  das  Delthyrium,  aus- 
tritt. Dieses  kann  bis  in  den  Wirbel 
vorgreif  en(  selten,  bei  fSchizambon, 
fTrematobolus,  fLeptaena  rhomboi- 
dal is  kann  der  Stiel  vor  dem  Wirbel  aus- 
treten). Meist  hegt  das  Delthyrium  in 
einer  mehr  oder  weniger  deutlich  dreiseitig 
umgrenzten  Fläche,  die  vom  Wirbel  zum 
Hinterrand  zieht:  die  „Area"  bei  Schloß- 
tragenden, falsche  ,,Area"  bei  Schloßlosen. 
Das  Delthyrium  kann  in  seiner  ganzen 
Länge  offen  bleiben:  bei  Discinisca,  bei 
manchen  fOrthiden,  fSpiriferiden,  oder 
es  kann  teilweise  bis  ganz  durch  Kalkaus- 
scheidungen, Deltidialbildungen,  ge- 
schlossen Zierden,  wie  bei  den  meisten 
Brachiopoden.  Dabei  kann  in  verschiedener 
Lage  zwischen  Wirbel  und  Hinterrand, 
oft  im  Wirbel  selbst,  ein  For amen,  Stielloch, 
für  den  Stielaustritt  offen  bleiben.  Bei 
vollständigem  Verschluß  des  Delthyriums 
hört  die  Anheftung  des  Tieres  durch  den 
Stiel  natürhch  auf,  und  die  Schale  liegt  ent- 


weder frei  auf  dem  Meeresgrunde,  wie  bei 
vielen  paläozoischen  Typen,  oder  sie  wächst 
mit  der  einen,  der  Ventralklappe  fest,  wie 
z.  B.  bei  der  lebenden  Crania. 

Der  Verschluß  des  Delthyriums  wird  bei 
manchen  Inartikulaten  wie  fOrbiculoidea, 
fAcrothele,  fAcrotreta,  fSipho- 
notreta  und  Verwandten  durch  Zusammen- 
schheßen  des  schalebildenden  Mantels  hinter 
dem  Stiel  und  Foramen  herbeigeführt.  Dabei 
kann  der  Stiel  durch  eine  in  die  Schale 
ragende  Eölire  umschlossen  werden:  fSi- 
phonotreta  (Fig.  16).  Bei  manchen 
Inartikulaten  mit  „falscher  Area"  ist  zwischen 
Wirbel  oder  Foramen  und  Hinterrand  eine 
dreiseitige  gewölbte  Fläche  (fMicromitra, 
fAcrothele),  oder  eine  mit  Medianrinne 
versehene  (f Acrotreta,f Conotreta)  aus- 
gebildet, die  häufig  als  Deltidium  oder  Pseudo- 
deltidium  bezeichnet  wird.  Bei  Discinaceen 
kann  der  Schhtz  außerdem  noch  vom  Wirbel 
gegen  hinten  durch  eine  vom  Stiel  erzeugte 
Schalenausscheidung,  das  Li  s  tri  um  (Fig.  7), 

Fig.  7.  fSchizo crania  filosa 
Hall.  11  Listrium  in  dem  unge- 
wöhnlich weiten  Delthwiuni  der 
Ventralklappe.  Untersilur ;  New 
York.     Nach  Hall  und  Clarke. 

eingeengt  werden,  zugleich  wird  der  Stiel 
dadurch    gegen    den    Hinterrand    gedrängt. 

Bei  vielen,  namenthch  paläozoischen, 
Artikulaten  wird  das  Delthyrium  durch  eine 
einheithche,  dreiseitige  Platte  ganz  oder 
bis  auf  ein  meist  kleines  Foramen  ge- 
schlossen: Strophomenacea,  fPenta- 
meracea  e.  p.  Für  diese  Platte  hat  sich  die 
Bezeichnung  Pseudodeltidium  eingebürgert; 
sie  ist  mit  Davidson,  Beecher,  Clarke, 
Schuchert  besser  als  Deltidium  zu  be- 
nennen. Die  Ontogenie  der  lebenden  Laca- 
zella  (Thecidium)  mediterranea  ergibt, 
daß  das  hier  vorhandene  Deltidium  auf  ein 
vom  Stielteil  der  Larve  ausgeschiedenes 
Schalenstück  zu  beziehen  ist,  welches  in 
dorsaler  Lage  entsteht  und  dann  mit  der 
ventralen  Embryonalschale  verwächst.  Diese 
Beobachtung  wurde  von  Beecher  auf  die 
Deltidia  der  fossilen  Strophomenacea  und 
Pentameracea  übertragen,  bei  denen  das 
Deltidium  unpunktiert  ist,  wenn  die  Schalen 
sonst  punktiert  sind:  bei  denen  es  also  dann 
nicht  vom  Mantel,  wie  die  Schalen,  sondern 
wahrscheinlichst  wie  bei  Lacazella  medi- 
terranea vom  Stiel  ausgeschieden  wird. 
Das  Deltidium  kann  übrigens  häufig  bei 
Formen  fehlen,  deren  Verwandte  es  besitzen ; 
in  solchen  Fällen  wird  meist  Kesorption 
angenommen. 

Bei  den  EhynchoneHaceen  und  Tere- 
bratulaceen  wie  bei  vielen  f  Spiriferaceen 
wird  das  Delthyrium  bis  auf  ein  gerundetes, 
im     Wirbel      oder      unterj    ihm     hegendes 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


165 


Foramen  durch  vom  Mantel  ausgeschiedene 
und  daher  wie  die  Schalen  aufgebaute 
Deltidialplatten    (Fig. 


8)    geschlossen,    die 


Fig.  8.  Deltidialbildungen.  a)  Deltamnn 
amplectens  bei  Rhynchonella  fvespertilio 
B  r  0  c  c  h  i.  Obere  Kreide ;  Touraiue ,  Frankreich, 
b)  Deltarium  discretum  bei  T  e  r  e  b  r  a  t  e  11  a  d  o  r  s  a- 
ta  Lam.  sp.  Rezent;  Chile,  c) Deltarium  discretum 
(untere  PLättchen)  a  Beginn  eines  Syndeltarium 
(Platte  über  und  seitlich  von  den  Foramen)  bei 
fStringocephalus  BurtiniDefr.  sp.  Mittel- 
devon; Eifel.  d)  Syndeltarium  d  im  Delthyrium 
der  Yentralarea  A  bei  f,,Cyrtina"  hetero- 
clytaDefr.  sp.  Mitteldevon ;  Eifel.  AusZittel. 

entweder  von  den  Seiten  oder  dem  Hinter- 
rande her  gegen  die  Mitte  wachsen:  das 
Deltarium  (Deltidium,  Deltidialplatten  ver- 
schiedener Autoren^)).  Die  Deltidialplatten 
können  getrennt  bleiben:  Deltarium  dis- 
cretum bei  Terebratella  und  Verwandten, 
fAtrypa  u.  a.  m. ;  sie  stoßen  unterhalb 
des  Foramens  zusammen:  Deltarium 
sectans  bei  den  meisten  Terebratulaceen; 
sie  umwachsen  das  Foramen  allseitig:  Del- 
tarium amplectens  bei  Khynchonellaceen. 
Die  Deltaria  beginnen  stets  als  discreta. 
Uebrigens  können  die  Deltidialplatten  naht- 
los zu  einer  einzigen,  dann  einem  Deltidium 
gleichenden  Platte  verwachsen,  dem  Syn- 
deltarium (Pseudodeltidium  auctorum), 
wie  das  teilweise  bei  fStringocephalus, 
vollkommen  bei  vielen  fSpiriferidae 
(Fig.  8d)  vorkommt.  Dabei  kann  in  diesem 
Syndeltarium  eine  Oeffnung  für  den   Stiel- 


^)  Um  der  Verwirrung  in  bezug  auf  den  Ge- 
brauch der  Ausdrücke  Deltidium,  Deltidial- 
platten, Pseudodeltidium  zu  begegnen,  empfiehlt 
es  sich,  wie  hier,  ,, Deltidium"  auf  die  vom  Stiel 
ausgeschiedene  einheitliche  Platte  im  Delthyrium 
zu  beschränken,  den  zweiplattigen  Delthyrium- 
verschluß,  der  vom  Mantel  ausgeht,  mit  Clarke 
als  ,, Deltarium"  zu  bezeichnen,  und  die  ein 
heitliche,  aus  der  Verschmelzung  der  beiden 
Hälften  des  Deltarium  hervorgehende  Platte  als 
,, Syndeltarium"  zu  benennen. 


durchtritt  bleiben,  die  unter  Umständen 
schief  hindurchsetzt  (fCyrtina)  und  wohl 
auch  in  eine  röhrenförmige  Kalkausscheiduug 
im  Innern  der  Schale  hinüberführt  (bei 
fStringocephalus).  Eine  ähuhche,  in 
Verbindung  mit  sekundären,  kallösen  Kalk- 
ausscheidungen im  Delthyrium  bei  f  Syrin- 
gothyris  vorkommende,  auf  der  Ventral- 
seite gespaltene  Rohrbildung  wird  als  Syrinx 
(Fig.  9)  bezeichnet; 

Fig.  9.  S5Tinxbildung  bei 
f  Syringothyris  typa  A. 
Whinch.  Karbon;  Burlington, 
Iowa.  Die  Ventralklappe  ist 
zerbrochen;  man  sieht  gegen 
den  Delth}Tialspalt  auf  die 
S}Tinx  sy.  Nach  Hall  und 
Clarke. 

Selten,  wie  bei  den  lebenden  Megathyrinen, 
der  wohl  reduzierten  Terebratulacee  Platidia 
und  bei  f  Porambonites  kann  die  Stielöffnung 
auch  bei  Testikardinen  in  den  Hinterrand  der 
Dorsalklappe  eingreifen. 

Die  bei  manchen  Spiriferaceen  (fAthyris 
—  Fig.  35B,  C  —  fAtrypa),  bei  der  Penta- 
meracee  f  Amphigenia,  bei  manchen  fossilen 
Rhynchonella,  f Renssellaeria  (Fig.  lüb), 
auch  bei  einzelnen  Strophomenaceen  (fLep- 
taena,  f  Stropl^eodonta)  beobachtete  Durch- 
bohrung oder  Schlitzung  des  Wirbels  in  der 
Dorsalklappe  oder  der  Schloßplatte  kann  nicht 
als  Stieldurchtrittsstelle  gedeutet  werden: 
Oehlert  und  Beecher  sehen  hierin  ein  Foramen 
füi"  den  Austritt  eines  bei  diesen  Formen  nach 
hinten  gerichteten  Afters.  Ließe  sich  diese 
Deutung  bestätigen,  so  ergäbe  sie  für  die  ge- 
nannten Formen  eine  in  bezug  auf  das  Darm- 
system primitive  Organisation  wie  bei  Crania 
d.  h. :  auch  die  schloßtragenden  Brachiopoden 
der  Vorzeit  mögen  wenigstens  zum  Teil  eine 
distmkte  Afteröffnung  besessen  haben. 

2d)  Armgerüste.  Als  Stütze  für  die 
fleischigen  Arme  produzieren  die  meisten 
Testicardines  in  der  Dorsaklappe  ein  kalkiges 
Armgerüst  (Brachidium),  dessen  Besitz 
und  Ausbildung  namenthch  von  W.  Waagen 
und  Zittel  für  die  Systematik  der  Testi- 
cardines zugrunde  gelegt  wurde. 

Die  einfachste  Form  des  Armgerüstes  wird, 
bei  den  Rhynchonellaceen,  f  Pentameraceen 
und  manchen  fOrthiden,  durch  Crura 
gebildet.  Zwei  einfache,  von  der  Schloß- 
platte ausgehende  Kalkspangen  oder  -haken 
ziehen  gegen  die  Stirn.  Sie  sind  entweder 
ganz  getrennt  oder  verschmelzen  proximal 
zu  einem  „Crurahum".  Meist  sind  sie  kurz, 
nur  selten,  wie  bei  f Rhynchonellina, 
erreichen  oder  überschreiten  sie  die  halbe 
Schalenlänge  (Ancistropegmates  Ge- 
rüst, vgl.  Fig.  9  im  zoologischen  Artikel 
„B  r  a  c  h  i  0  p  0  d  a"). 

Komplizierter  sind  die  Gerüste  der  Tere- 
bratulacea  und  f  Spiriferacea;  bei  den  erstereu 
sind  an  die  Crura  schleifenförmige  Kalk- 
bänder geheftet  (ancylopegmat),  bei  den 


166 


Bracliiopoda  (Paläontologie) 


letzteren      in     Spirakegeln     aufgewundene!       Das  vielfach  variierte  Schleifengerüst 
(helicopegmat).  I  der  Terebratulacea  (Fig.  10)  zeigt  in  seiner 

C 

D 


Fig.  10.  Schleifenförmige,  ancylopegmate  Armgerüste.  1.  Centronellid.  A  f  Centronella 
glansfagea  Hall.  B  fRenssellaeiia  marylandica  Hall.  2.  Terebratiilid.  C  f Dielasma 
elongatum  Schloth.  sp.  ^.  Megalanterid  D  f Megalanteris  Archiaci  Dav.  4.  Tropido- 
leptid.  E  f Tropidoleptus  carinatus  Conr.  (rechts  Seitenansicht).  5.  Megathyrid.  F  Mega- 
thyris  decollata  Cham.  6.  Stringocephalid  G  fStringocephalus  Burtini  Defr.  sp.  a^,  a., 
Eindrücke  der  Schließmuskeln;  b  vordere  Querbrücke;  c  Crura;  ms  Medianseptum;  pr  Schloß- 
fortsatz; s  Schleife  des  Armgürtels;  sa  aufsteigender,  sd  absteigender  Ast;  vf  Viszeralforamen; 
z   Zahngrube.      A,  C,  F  aus   Zittel,   B,  D,  E  nach  Hall  und  Clarke,    G   aus    v.    Stromer. 


einfachsten  Gestalt  an  die  Crura  geheftete 
Kalkbänder,  die  in  leichter  dorsaler  Biegung 
oder  Knickung  gegen  vorn  ziehen,  dann  gegen 
die  ]\Iitte  in  breiter  (fCentronella)  oder 
noch  gegen  vorn  ausgezogener  Brücke 
(fRenssellareria)  zusammenfließen  (cen- 
tronellid, Fig.  lOA,  B). 

Dieser  älteste  und  Grundtypus  wird 
umgeformt.  Von  den  Crura  ziehen  kurze 
Kalkbänder  gegen  die  Stirn,  biegen  in 
±  scharfem  Knick  gegen  die  Mitte  um  und 
bilden  distal  eine  schmale,  in  ventraler  und 
rückwärtiger  Kichtung  gebogene  Querbrücke 
(terebratulid,  Fig.  IOC):  fDielasma, 
JGlossothyris,  fPygope,  Terebratula, 
Lyothyrina  (vgl.  Fig.  10  im  zoolog.  Teil). 
Werden  noch  die  vorderen  Crurenecken 
durch  eine  Querbrücke  verbunden,  so  hängt 
an  den  Cruren  eine  kleine  Ringschleife: 
Terebratulina,  Discolia. 

Die  zur  Stirn  ziehenden  ,, absteigenden" 
Gerüstäste  werden  lang,  reichen  bis  über  die 
halbe  Schalenlänge,  biegen  ventral  und  nach 
hinten  um  zu  „aufsteigenden"  Aesten,  die 
mehr  oder  weniger  weit  hinten  in  schmaler 
Querbrücke  zusammenfheßen  (megalan- 
terid, Fig.  lOD):  fMegalanteris,  fCryp- 
tonella,  fHarttina. 

Parallelgruppen  dieser  Gerüsttypen  ent- 


stehen dadurch,  daß  die  Schleife  dauernd 
oder  nur  in  Jugendstadien  in  Verbindung 
mit  einem  Medianseptum  der  Dorsalklappe 
tritt.  So  ist  bei  fTropidoleptus  das  kurze 
centronelhde  Gerüst  in  seinem  distalen  Teil 
auf  ein  Septum  gestützt  (tropidoleptid, 
Fig.  10  E).  Und  besonders  vielfältig  wird  der 
megalanteride  Typus  bei  meso-  und  käno- 
zoischen  Terebratelhden  (Waldheimiiden) 
durch  Kombination  mit  einem  Medianseptum 
variiert  (terebratellid.  Fig.  11).  Hier  kön- 
nen die  „absteigenden"  Aeste  durch  ein  vom 
Medianseptum  getragenes  Querjoch  ver- 
bunden sein:  Terebratella,  Mühlfeldtia, 
fKingena,  Terebratalia;  seltener  geht 
ein  zweites  Joch  zu  den  „aufsteigenden" 
Aesten:  Laqueus.  Durch  Resorption  des 
Joches  kann  die  Bindung  an  das  Septum 
bei  erwachsenen  Formen  wieder  auf- 
gehoben werden,  und  es  wird  der  megalan- 
teride Typus  wieder  hergestellt:  Magellania, 
fZeilleria,  fAulacothyris.  Resorption 
kann  die  Schleifen  bei  erwachsenen  Formen 
ganz  unterdrücken  —  Gwynia,  fZel- 
lania  —  oder  sie  teilweise  verkümmern 
lassen:  Platidia,  Bouchardia. 

Das  meist  schmale  ancylopegmate  Gerüst 
zeigt  weitere  Variationen  durch  Verbreite- 
rung der  Schleife.    Das  ist  der  Fall  bei  den 


Bracliiopocla  (Paläontologie) 


167 


Magellaninae 
Magellania  flavescens     Magellania  venosa 


Dallininae 

Macandrevia  cranium        Dallina  Grayi 
Hb/rW  Hb. 


Terebrat-ella  rubicunda    Terebratella  dorsata 


Magasella  Cumingi 
H^<^^^  Fa. 


o 


MagasjDumilus 
Ea. 


Megerlina  Lamarckiana 


Terebratalia  coreanica 


Fb 


MühlFeldtia  sanguinea 


La 


Da 


Db 


Platidia  anomioides 


Cb 


^^TanLa  liasina 
Ba, 


Gwynia  Capsula 
Aa, 


iz  E 


Fig.  11.  Entwickelung  terebratellider  Armgerüste,  nach  Beecher.  A  und  B  ge- 
meinsame Anfangsstadien,  Af entsprechend  Gwynia  capsnla  (Aa) ,  B  entsprechend  fZellania 
liasina  resp.  einem  Jugendstädium  von  Cistella  neapolitana.  Ca — Ha  weitere  Entwickehmgs- 
stadien  der  magellanincn  Terebratella  dorsata  oder  Magellania  venosa  mit  den  parallelen 
Endstadien  bei  Bouchardia,  Megerlina,  Magas,  Magasella,  Terebratella,  Magellania 
(Caj — Haj).  Cb — Hb  weitere  Entwickelungsstadien  der  dallininen  Macandrevia  cranium  mit 
den  parallelen  Endstadien  bei  Platidia  (f Centronella),  Ismenia,  Mühlfeldtia,  Tere- 
bratalia, Dallina. 


168 


Braciiiopoda  (Paläontologie) 


devonischen  fStringocephalus,  wo  die 
Schleife  von  langen  Cruren  zuerst  ventral 
nach  hinten  zieht,  dann  verbreitert  den 
Schalenrändern  parallel  läuft  und  dabei  nach 
der  Mitte  konvergierende  dünne  Fortsätze 
produziert  (stringocephalid,  Fig.  10  G). 
Bei  den  meso-  und  känozoischen  Cistella 
ist  die  dem  Kande  parallel  laufende  einfache 
Schleife  an  ein  nach  vorn  Hegendes  Median- 
septum  gebunden,  bei  Megathyris  außer- 
dem noch  an  kurze  Seitensepten  (mega- 
thyrid,  Fig.  lOF). 

Untersu  chungen  von  D  e  s  1  o  n  g  c  h  a  m  p  s ,  D  o  u  - 
ville,  Oehlert,  Friele,  Beecher  zeigten, 
daß  die  Entwickelung  der  komplizierteren  Ge- 
rüste vom  Terebratellidtypus  (Fig.  11)  nicht 
als  Vergrößerung  einer  ursprünglich  kleinen, 
von  den  Crura  ausgehenden  Schleife  vor  sich 
geht.  Vielmehr  entstehen  die  ,, auf  steigenden" 
Aeste  als  selbständige  Ringschleife  an  einem 
anfangs  nicht  immer  mit  den  ,, absteigenden" 
Aesten  und  der  Wirbelregion  verbundenen 
kleinen  Medianseptum,  sie  können  erst  später 
unter  verschiedenen  Umformungen,  bei  denen 
Resorptionen  eine  große  Rolle  spielen,  mit 
den  ,, absteigenden",  von  den  Cruren  ausgehenden 
Aesten  in  Verbindung  treten.  Und  weiter  stellten 
Oehlert,  Friele,  Beecher  fest,  daß  ein 
terebratellides  Gerüst  verschiedene  Stadien  durch- 
läuft, die  einer  Anzahl  von  Gattungen  als  End- 
formen der  Gerüste  eignen.  So  geht  das  Gerüst 
von  Magellania,  durch  Stadien  wie  Gwynia, 
Cistella,  Bouchardia,  Megerlina,  Magas, 
Magasella,  Terebratella,  und  Macandrevia 
passiert  Stadien  wie  Gwynia,  Cistella, 
Platidia  (oder  f  Centronella),  Ismenia, 
Mühlfeldtia,  Terebratalia).  Die  Ver- 
wertung dieser  Beobachtungen  für  phyle- 
tische  Verbindungen  ist  insofern  unsicher,  als 
mehrere  der  passierten  ,, Stadien"  als  Definitiv- 
gerüste bei  nur  rezent  bekannten  Gattungen 
vorkommen  (Gwynia,  Bouchardia,  Platidia, 
Megerlina).  Und  bei  diesen  ist  es  nicht  be- 
wiesen, daß  ihre  einfacheren  Gerüste  persistenten 
Primitivformen  entsprechen. 

Sehr  mannigfaltig  variiert  sind  auch  die 
als  Spiralkegel  gebauten  Brachidia  der 
t  Spiriferacea.     Von  den  Crura  steigt  rechts 


und  links  ein  meist  einfaches,  schmales 
Kalkband  (,,Primärlamelle")  gegen  die  Stirn 
und  windet  sich  zu  einem  Kegel  auf,  dessen 
Basis  und  Spitze  sehr  verschieden  gelagert 
sein  kann.  Die  symmetrisch  hegenden 
Kegel  können  zwischen  den  PrimärlameUen 
durch  ein  V-förmiges,  aber  sonst  sehr  ver- 
schieden gestaltetes  Joch  ( Jugum)  verbunden 
sein,  das  beachtenswerterweise  nie  mit  einem 
etwa  vorhandenen  Medianseptum  der  Dorsal- 
klappe direkt  verwächst.  Die  wichtigsten 
Typen  dieses  hehcopegmaten  (Fig.  12)  Ge- 
rüstes sind: 

Atrypid  (oder  zygospirid)  (Fig.  12a): 
Die  Primärlamelle  verläuft  absteigend  nahe 
dem  Seitenrande,  umgibt  so  meist  seithch  die 
Spiralkegel,  deren  Basen  gegen  die  Ventral- 
klappe oder  schief  gegen  die  Seiten,  und  deren 
Spitzen,  meist  gegen  die  Mitte  der  Dorsal- 
klappe gekehrt  sind.  In  verschiedener  Distanz 
von  den  Crura  werden  die  Primärlamellen 
durch  ein  einfaches  Joch  verbunden; 
fAtrypa,  fZygospira,  fGlassia. 

S  p  i  r  i  f  e  r  i  d  (Fig.  12  b):  Die  Primär- 
lameUen gehen  mehr  oder  weniger  parallel,  nahe 
der  MittelHnie,  dorsal  gegen  die  Stirn  und  bauen 
ventral  umbiegend  Spiralkegel,  deren  Basen 
gegeneinander  gekehrt,  deren  Spitzen  seitlich 
(fSpirifer,  fSpiriferina,  fUncites)  oder 
gegen  hinten  in  die  Wirbelwölbung  der 
Ventralklappe  gerichtet  sind  („Cyrtina"- 
Formen).  Ein  einfaches  gerades  oder  V-för- 
miges Joch  kann  die  Primärlamellen  ver- 
binden. 

Athyrid  (Fig.  12c):  Die  Primärlamellen 
steigen  von  den  Crura  dorsal  erst  gegen  hinten, 
biegen  dann  der  Mediane  mehr  oder  weniger 
parallel  zur  Stirn  und  bauen  Spiralkegel  mit 
gegeneinander  gekehrten  Basen  und  gegen  die 
Seitenränder  gerichteten  Spitzen.  Die  Primär- 
lameUen sind  durch  ein  V-förmiges  Joch 
verbunden,  das  entweder  einfach  ist,  oder 
'  seltener  nach  vorn,  meist  nach  hinten  sehr 
verschieden     gestaltete     Fortsätze     sendet. 


Fig.  12.  Helicopegmate  Ai-mgerüste.  a)  Atrypid.  fGlassia  obovata  Sow.  sp.  b)  Spiriferid. 
fSpiriferina  rostrata  Sow.  sp.  c)  Athyrid.  fNucleospira  pisum  Sow.  d)  Koninckinid. 
fAmphiclina    1   gegen    die   Dorsalklappe  gesehen;    2  Stirnansicht,    punktiert:     Wölbung    der 

Ventralklappe.     Aus  Zittel. 


Brachiopoda  (Paläon  tologie) 


169 


fAthyris,  fKliynchospira,  fKetzia, 
fNucleospira,  fMeristina,  fMerista, 
fMeristella,  fCamarophorella. 

Eine  Variante  dieses  Typus  —  atliyrid 
diplospir  —  wird  dadurch  gegeben,  daß 
das  Jugum  die  Spiralen  bis  zur  Kegel- 
spitze begleitende  Bänder  aussendet,  damit 
„Diplospiralen"  bildet.  fKayseria, 
fDidymospira  (fDiplospirella,  fPexi- 
della  usw.). 

Koninckinid  (Fig.  12 d):  Die  Primär- 
lamellen  wenden  sich  von  den  Crura 
nach  außen,  ziehen  den  Seitenrändern 
entlang  und  bauen  flache  Spiralkegel, 
deren  Basen  dorsal,  deren  Spitzen  ventral 
gerichtet  sind.  An  der  Spitze  um- 
kehrend, den  Spiralwindungen  folgend  — 
eine  Diplospirale  bildend  —  läuft  das  Spiral- 
band in  einfachem  Jugum  zusammen.  Bei 
fThecospira  sind  Haupt-  und  Sekundär- 
lamellen miteinander  verwachsen,  bilden 
eine  gegen  die  Außenwand  des  Kegels  offene 
Kinne.  fKoninckina,  fKoninckodonta, 
jAmphiclina,  fThecospira, 

Ueber  das  Wachsen  des  helicopegmaten  Ge- 
rüstes ist  bekannt,  daß  der  Spiralkegel  mit 
wenigen  Windungen  beginnt  (fZygospira, 
f  Rhynchospira,  fMeristina).  Beecher 
und  Schuchert  konnten  ferner  zeigen,  daß 
bei  der  karbonischen  Terebratiüacee  f  Dielasma 
turgidum  und  der  silurischen  Spiriferacee 
f  Zygospira  recurvirostrata  der  Gerüst- 
anfang gleich  ist,  der  einfachen  Schleife  einer- 
devonischen fCentronella  entspricht:  ab- 
steigende Aeste  sind  stirnwärts  durch  eine  Quer- 
platte verbunden.  Nach  Eesorption  der  vorderen 
Partie  dieser  Platte  bleibt  die  schmale  Quer- 
brücke bei  jDielasma,  das  Joch  von  fZygo- 
spira. Bei  letzterer  wächst  von  den  Vorder- 
ecken des  Joches  das  Gerüst  weiter  zum  Spiral- 
kegel. Die  rohe  Aehnlichkeit  zwischen  den 
Prim<ärlamellen  einer  f  Spiriferacee  und  den  ab- 
steigenden Aesten  einer  Terebratrdacee  wird 
durch  diese  Beobachtung  bedeutungsvoller: 
Schleife  und  Spiralkegel  müssen  wohl  eines 
Ursprunges  sein.  Da  Spiralen  als  Ai-ragerüste 
seit  dem  Untersilur  bekannt  sind,  Schleifen 
erst  seit  dem  Unterdevon,  so  wäre  es  wohl 
möglich,  daß  die  Schleifen  aiis  Spiralen  durch 
ja  auch  sonst  beobachtete  Resorptionen  her- 
vorgegangen wären.  Mit  der  Annahme  dieser 
Möglichkeit  soll  aber  nicht  der  von  Steinmann 
ausgesprochene  unbeweisbare  Satz  unterschrieben 
werden,  die  mesozoischen  und  känozoischen 
Terebatelliden  seien  Nachkommen  der  im  jün- 
geren Paläozoikum  und  älteren  Mesozoikum 
aussterbenden  Spiriferaceen. 

3.  Systematik  und  Stammesgeschichte. 
Als  Grundprinzip  der  Brachiopodensystema- 
tik  wird  meist  die  von  Deshayes,  Huxley, 
Owen,  King,  Bronn,  Davidson  betonte 
Scheidung  in  Schloßlose  (Ecardines, 
Inarticulata,  Lyopomata)  =  mit  After- 
öffnung versehene  (Tretenterata,  Pleuro- 
pygia)  und  Schloßtragende  (Testi- 
cardines,    Articulata,    Arthropomata)    = 


Afterlose  (Chstenterata,  Apygia)  bevorzugt. 
Es  wurde  bereits  gesagt,  daß  weder  der  Besitz 
oder  Nichtbesitz  einer  Schloßvorrichtung 
noch  Vorhandensein  oder  Fehlen  einer  After- 
öffnung für  die  Begründung  genetischer 
Einheiten  den  alleinigen  Ausschlag  geben 
kann. 

Auf  ontogenetische  Studien  fundierte 
Ch.  Beecher  das  auch  hier  akzeptierte 
System,  das  heute  mehr  und  mehr  in  Auf- 
nahme kommt.  Er  legte  einmal  das  Prote- 
gulum,  die  bei  allen  Brachiopoden  gleich 
angelegte,  mehr  oder  weniger  halbkreisförmige 
Embryonalschale  zugrunde  (s.  den  zoologischen 
Artikel  ,,B  r  a  c  h  i  0  p  0  d  a"  Fig.  29)  und 
die  Art,  wie  diese  —  im  Wirbel  fixiert  — 
beim  Wachsen  der  Schalen  ihre  Lage  zum 
Hinterrande  ändert.  Die  Art  und  Weise 
des  Stielaustritts  führte  ihn  dann  zur  Unter- 
scheidung von  vier  Ordnungen:  Atremata, 
Neotremata,  Protremata,  Telotre- 
mata.  Jede  Brachiopodenschale  beginnt 
atremat;  sie  bleibt  so  auf  phyletisch  niedrig- 
stem Stadium,  oder  sie  wird  auf  differenten 
Stammes-  und  Entwickelungshnien  neotremat 
oder  protremat  und  telotremat.  Für  die 
Unterscheidung  von  Unterordnungen,  Fa- 
mihen,  Gattungen  geben  Schalstrukturen, 
Schalenformen,  Skulpturen,  Deltidialbil- 
dungen  und  Differenzen  im  Armgerüst  wie 
im  Schloß  und  der  Muskulatur  die  Unter- 
lage. 

Auch  das  System  Beechers  kann  wohl 
noch  nicht  als  ganz  die  Phylogenese  wieder- 
gebendes bewiesen  werden.  Abgesehen  von 
manchen  strittigen  und  vorläufig  ungelösten 
DetaiKragen  (f  Tropidoleptus,  f  Stringocepha- 
lus)  ist  z.  B.  der  genetische  Zusammenhang 
der  als  Telotremata  zusammengefaßten  Rhyn- 
chonellacea,  fSpiriferacea,  Terebratulacea 
noch  nicht  bewiesen. 

Wenn  im  folgenden  noch  Ecardines  und 
Testicardines  als  Hauptabteilungen  voran- 
gestellt sind,  so  bedeutet  das  nichts  weiter, 
als  daß  der  durch  Zittel  bei  deutschen 
Paläontologen  Gewohnheit  gewordenen  Auf- 
fassung Rechnung  getragen  wird. 

Ecardines,  Inarticulata,  Pleuro- 
pygia.  Mit  wenigen  Ausnahmen  schloßlose 
Brachiopoden,  bei  denen  die  Bewegungs- 
richtung der  chitinösen  bis  kalkigen  Schalen- 
klappen nur  durch  die  Muskulatur  geregelt 
ist,  ohne  kalkige  Armgerüste,  mit  After 
Öffnung.  Atremata,  Neotremata. 
Kambrium  bis  jetzt;  Blüte  im  Kambrium 
und  Silur. 

A.  Ordo.  Atremata,  Beecher.  Der 
Stiel  tritt,  in  die  Ventralklappe  meist  tiefer 
eingreifend,  zwischen  den  Hinterrändern 
beider  Klappen  der  chitinös  kalkigen  bis 
kalkigen  Schalen  aus.  Kambrium  bis  jetzt; 
Blüte  im  Kambrium. 


170 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


a)  Subordo.  Obolacea.  fRustella, 
tPaterinidae,  fObolidae,  Lingulidae,  fLin- 
gulasmatidae,  f  Trimerilledae.  j 

Aus     dem     Unterkambrium     von     Georgia, ! 
Vermont,  wiirden  dem  Protegulum,  der  embryo-  j 
nalen    Brachiopodenschale,    mehr    oder    weniger  j 
gleichende  Formen   mit  flacher,    fast   halbkreis- 
förmiger Dorsalschale  und  in  der  Wirbelregion  ge- 1 
wölbterer  Ventralschale  bekannt:  fRu Stella  Ed- 
soni  Wale.  (=  f  Kutorgina  cingulata  e.  p.),  die 
nicht  nur  eine  höchst  primitive  Form  der  Atremen 
sind,   sondern  wahrscheinlich   auch   der   Wurzel 
der  Brachiopoden  überhaupt  am  nächsten  stehen 
dürften. 

Dieser  Rustella  schließen  sich  einmal  die 
kambrisch-silurischen  fPaternidiae  an  — 
fPaterina  Beech.,  fMicromitra  Wale, 
jMickwitzia  Schm. ,  fiphidella  Wale, 
fVolborthia  v.  Moll.,  fHelmersenia  Fand. 
—  kleine,  teils  noch  Rustella-ähnliche  Schälchen, 
in  deren  gewölbterer  Ventralklappe  in  schräger 
,, falscher"  Area  ein  kürzeres  oder  längeres  Schal- 
stück vom  Wirbel  nach  hinten  zieht,  doch  so, 
daß  hinten  meist  für  den  Stielaustritt  ein  breiter 
Raum  offen  bleibt.  Unter  diesen  primitiven 
Formen  sind  die  fast  ki-eisnmden  Schalen 
von  fMickwitzia  monilifera  Schm.  und 
pretiosa  Wale,  aus  dem  baltisch-skandina- 
vischen Unterkambrium  die  ältesten  euro- 
päischen Brachiopoden.  Aus  Formen  wie  fiphi- 
della mit  höherem  Wirbel  der  Ventralen  wurde 
vielleicht  die  untersilurische  f Volborthella 
mit  hochausgezogenem  und  gekrümmtem  Wirbel, 
die  wohl  frei,  stiellos  war. 

tObolidae;  fObolus  Ei  c  liw.  (niit  zahl- 
reichen Untergattungen),  fElkania  Bill., 
fLingulella  Salt.,  fLingulepis  Hall, 
fLeptobolus  Hall,  fPaterula  Barr.; 
Kambrium,  Untersilur. 

Ebenfalls  aus  Rustella  mag  f  Obolus  (Fig.  13) 
geworden    sein.       Die    kreisrunden    bis     ovalen 


Fig.  13.  A  fObolus  Apolli- 
nis  Eichw.  Ventralklappe 
von  außen  und  von  der  Seite. 
B  fObolus  (Schmidtia) 
c  r  a  s  s  u  s  M  i  c  k  w.  Ventral- 
klappe von  Iimen,  dreifach 
vergrößert.  a  Ventralarea, 
m  Muskeleindrücke,  pv  Ein- 
drücke der  Mantelsinus,  sf 
Stielfurehe.  Oberkambrium ; 
Estland.      Aus    v.   Stromer. 


hornigglänzenden,  chitinöskalkigen  und  phos- 
phatischen, flachen  Schalen  zeigen  unter  den 
randlich  liegenden  Wirbeln,  in  längere  oder 
kürzere  Arealflächen  eingesenkt,  in  beiden  Klappen 
eine  Stielfurche;  die  kräftigen  Muskeleindrücke 
sind  in  der  Ventralen  am  Parietalband  fast  im 
Kreise  angeordnet.  fObolus  Apollini  s 
Eichw.  mit  Verwandten  ist  im  ,,Unguliten- 
sand"  und  Oboluskonglomerat  des  baltisch- 
skandinavischen Kambrium  in  riesigen  Giengen 
verbreitet.       Die    spateiförmig    werdenden    Ge- 


stalten von  fLingulella  mit  mehr  oder  weniger 
lang  nach  hinten  ausgezogenem  Wirbel  führen 
von  den  Oboliden  zu  clen 

Lingulidae  —  Lingula  Brug.,  Glot- 
tidia  Dali  — 

mit  verkürzter,  reduzierter  Arealregion  unter 
den  Wirbeln,  bei  denen  die  Muskeleindrücke 
entsprechend  der  längeren  Schalform  am  Parietal- 
bande  in  ovaler  oder  genmdet  rhombischer 
Figur  angeordnet  sind.  Die  seit  dem  Unter- 
silur bekannte  langgestreckte  Lingula  (s. 
zoologischer  Teil,  Fig.  1 A,  B,  17,  21,  23,  24  bis  28) 
ist  mit  der  konservativste  Typ,  den  die  Brachio- 
poden geliefert  haben.  Nur  im  Silur  und  Devon 
Amrden  differentere  Typen  in  größerer  Zahl 
produziert,  die  LTntergattungen  f  Glossina 
Phill. ,  fDignomia  Hall.,  f  Tomasina 
Hall,  fBarroisella  Hall,  deren  beide  letz- 
teren durch  die  Andeutung  von  Schloßzähnen 
besonders  merkwürdig  werden.  Die  seit  dem 
jüngeren  Paläozoikum  gefundenen  Formen  wei- 
chen nur  äußerst  wenig  untereinander  und  von 
den  heute  in  pazifischen  und  atlantischen  Wässern 
lebenden  Lingula  ab.  Glottidia,  heute  aus 
kalifornischen  und  karibischen  Gebieten  be- 
kamit,  mit  einer  niedrigen  Septalleiste  in  der 
Dorsalen  und  zwei  vom  Wirbel  der  Ventralen 
divergierenden  Leisten,  tritt  erst  im  Pliozän, 
im  jüngsten  Tertiär,  auf. 
j  f  Lingulasmatidae;  f  Lingulops  Hall, 
fLingulasma  Ulr.;  Silur. 

Im  Silur  Nordamerikas  zweigen  von  Lingu- 
liden  Formen  ab,  bei  denen  wie  besonders  bei 
der  dickschaligen  fLingulasma  sich  aufge- 
wölbte Plattformen,  funktionell  den  Spondylien 
gleich,  in  beiden  Klappen  einstellen.  Hier  mögen 
die  kleinen  ovalen  Schälchen  von  fPholidops 
Hall  (Untersilur  bis  Karbon)  am  besten  an- 
\  zuschließen  sein,  die  gewöhnlich  als  Craniiden 
aufgefaßt,  an  dem  mehr  oder  weniger  herz- 
I  förmigen  Parietalband  kräftige  Eindrücke  der 
Occlusores  anteriores  und  posteriores  zeigen. 

fTrimerellidae;  Kambrium,  Silur. 

Im  älteren  Kambrium  Indiens  beginnt  mit 
der  noch  durchaus  Obolus-ähnlichen  fLakh- 
mina  Oehl.  eine  Obolaceengruppe,  die  in  den 
silurischen  fDinobolus  und  fRhinobolus 
Hall,  f  Monom  erella  und  fTrimerella  Bill. 
(Fig.   14)  durch  die  Ausbildung  von  besonders 


Fig.  14.  fTrimerella  Lindströmi  Dali. 
Obersilur;  Gotland.  Aus  Steinmann.  (A,  B 
Zweiklappiges  Exemplar.  A  gegen  die  Dorsal- 
klappe gesehen,  B  Längsschnitt,  C  Ventral- 
klappe von  iimen.  a  Ventralarea,  b  Ventral- 
klappe, d  quergestreifte  Rinne,  m  Median- 
septum,  p  Plattformen  mit  Muskelnarben, 
t  Hohlräume  unter  ihnen. 


Bracliiopoda  (Paläontologie) 


171 


bei  den  zwei  letzteren  massigen  Plattformen 
den  aus  Lingiila  hervorgehenden  fLingulasma- 
tiden  gleichgerichtet  sind.  Die  großwüchsig 
werdenden  Formen  erwerben  exzessiv  dicke 
phosphatische  Kalkschalen,  die  bei  f  Trimerella 
deutliche  Schloßanlagen  zeigen,  in  der  Anordnung 
der  Mnskeleindrücke  aber  den  ,,inartikulaten" 
Obolidencharakter  noch  gewahrt  haben.  Eigen- 
tümlich ist  bei  f  Trimerella,  daß  in  der  Area  des 
weit  nach  hinten  ausgezogenen  Wirbels  der 
Ventralen  ein  dreieckiges,  quergestreiftes,  mas- 
siges, nicht  gehöhltes  Kalkstück  vorkommt 
(bei  manchen  Exemplaren  von  f Trimerella 
Lindstrümi  ist  statt  seiner  eine  breit  gehöhlte 
Rinne  vorhanden).  Ist  das  ein  ,,Deltidium", 
dann  dürften  diese  schwerfälligen  Schalen  ebenso 
wie  manche  fMonomerella  mit  stark  über- 
gebogenen Wirbeln  erwachsen  frei  gewesen 
sein;  zwischen  den  Hinterrändern  der  Klappen 
kann  kein  Raum  für  einen  zur  Anheftung  so 
massiger  Schalen  dienenden  Stiel  gewesen  sein. 

B.  Ordo.  Neotremata,  Beecher.  Der 
Stielaiistritt  wird  auf  die  ventrale  der 
hornigen  bis  phosphoritischen  und  kalkigen 
Schalen  beschränkt.  Ein  schhtzförmiges 
Delthyrium  kann  offenbleiben,  oder  hinten 
durch  Schalenränder,  vorn  durch  ein  Lis- 
trium  eingeengt  werden  (Discinacea);  sonst 
tritt  der  Stiel  durch  ein  meist  den  Wirbel 
durchbohrendes  rundes  Foramen  aus,  hinter 
dem  in  ,, falscher"  Area  ein  einem  Deltidium 
gleichender  Schalenteil  zum  Hinterrande 
ziehen  kann  (f  Acrotretacea),  oder  die  Formen 
sind  stiellos  (Craniacea).  Kambrium  bis  jetzt, 
Blüte  im  Kambrium,  Silur. 

b)  Subordo.  Discinacea.  fTrematidae, 
Discinidae;  Mittelkambrium  bis  jetzt. 

fTrematidae. 

Bei  der  Ubolus-ähnlichen  und  direkt  oder 
indirekt  in  den  Obolaceen  \\iirzelnden,  horn- 
schaligen  f  Discinolepis  Waag.  aus  dem 
älteren  Kambrium  Indiens  tritt  der  Stiel  durch 
einen  lairzen  offenen  Schlitz  im  Hinterrande 
der  Ventralen  aus.  Im  Silur,  Devon,  Unter- 
karbon Nordamerikas  und  Europas  zeigen 
fTrematis  Sh.,  fOehlertella  H.  u.  Cl., 
fSchizobolus  Ulr.,  f Schizocrania  Whitf. 
ähnliche  Formen,  bei  denen  der  Wirbel  der 
Ventralen  durch  das  nach  vorn  greifende  Del- 
thjTium  mehr  oder  weniger  weit  zentral  verlagert 
wird,  während  jener  der  Dorsalen  die  primitive 
randliche  Lage  bewahrt.  Das  verschieden  weite, 
bei  f  Schizocrania  breit  dreiseitige,  Delthyrium 
bleibt  hinten  offen;  vorn  unter  dem  Wirbel  kann 
es  durch  ein  Listrium  eingeengt  werden  (Fig.  7). 

Discinidae. 

Die  chitinösen  und  phosphatischen  mehr 
oder  weniger  kreisrunden  Schalen  der  Dis- 
ciniden,  bei  denen  auch  in  der  flach  kegel- 
förmigen Dorsalen  der  Wirbel  mehr  oder  weniger 
zentral  verlagert  wird,  zweigen  wohl  schon 
im  Mittelkambrium  von  primitivsten  Trematiden 
ab.  Der  meistens  nur  in  der  Jugend,  selten 
dauernd  (f Lindströmella  H.  u.  Cl.  Mittel- 
devon, Discinisca  Dali  rezent  —  nach  Bloch- 
mann)  hinten  offene  DelthATialschlitz  wird 
hinten  durch  mit  den  übrigen  Schalenrändern 
gleichsimiig  wachsende  Schalenstreifen  geschlos- 


Fig.  15.  fOrbicu- 
loidea  Forbesi  Dav. 
Obersilur;  Malvernhills, 
England.  Aus  v.  Stro- 
mer. Ventralklappe 
von  der  Seite  und  von 
außen,  w  Wirbel,  d 
schlitzförmiges  Delthy- 
rium mit  engem,  läng- 
lichem Foramen. 


sen  bei  f  Orbiculoidea  d'Orb.  (Fig.  15), 
(Mittelkambrium,  Untersilur  bis  Ivreide),  den 
silur-devonischenf  Schizotreta  Kut.,f  Roeme- 
rella  H.  u.  CL,  bei  Discina  Lam.  (rezent) 
und  ?  bei  fossilen  Discinisca  (Ivreide  bis  jetzt). 
Dabei  kann  das  DelthjTium  noch  durch  ein 
Listrium  eingeengt,  und  der  Stieldurchtritt  ver- 
schieden gerichtet  werden:  bei  f  Orbiculoidea 
schräg  von  hinten  gegen  vorn  außen,  bei  Dis- 
cina striata  schräg  von  vorn  gegen  hinten  außen. 
Walcott  leitet  f  Orbiculoidea  und  damit 
die  Discinidae  von  fAcrothele  ab.  Das  ist 
nur  möglich,  wenn  man  bei  den  f  Acrotretiden 
die  Bildung  eines  echten  Deltidiums  annimmt, 
und  dessen  Rückbildung  in  der  Richtung  zu  den 
Disciniden. 

c)    Subordo.        fAcrotretacea;    fSi- 
phonotretidae,  fAcrotretidae. 
fSiphonotretidae. 

Obolus-ähnliche  kambrische  Typen  wie  fDi- 
cellomus  Hall.,  fObolella  Bill.,  fSchizo- 
pholis  Waag.,  fBotsfordia  ]\Iatth.  mögen 
den  Weg  bezeichnen,  auf  dem  aus  Obolaceen 
zunächst  die  runden  bis  ovalen  Siphonotretiden 
fYorkia  und  fDearbonia  Wale,  wurden, 
bei  denen  der  vom  Hinterrande  der  Ventralen 
verdrängte  Wirbel  noch  wenig  ausgezogen  ist, 
und  wo  das  runde  Stielforamen  gegen  innen 
meist  in  ein  kurzes  Rohr  fortsetzt,  das  bei  der 
silurischen  f  Siphonotreta    Kut.  (Fig.  16)  in 


Fig.  16.  f  Siphonotreta  unguiculata  Eichw. 
Untersilur;  St.  Petersburg.  Aus  Zittel.  A,  C 
Ventralklappe  von  imien  und  außen,  B  Dorsal- 
klappe von  innen,  D  von  außen  mit  Wirbelregion 
der  Ventralen;  Oj  äußere,  o.,  innere  Oeffnung 
des  Stielrohres,  Syiinx.  Die  Besetzung  der 
Schale  mit  kurzen  Stacheln  fehlt. 

der  stärker  nach  hinten  gezogenen  Wirbelregion 
eine  erhebliche  Länge  erreichen  kann.  Siphono- 
treta zeigt,  abgesehen  von  der  Besetzung  der 
hornig-kalkigen  Schale  mit  hohlen  Stachelchen, 
in  ihrer  ganzen  ovalen  Gestalt  große  Aehnlich- 
keit  mit  Terebratulidenformen.  Eigentümlich 
ist  bei  f Trematobolus  Matth.  (Mittelkam- 
brium)  und    fSchizambon    Wale,    daß   das 


172 


Braclüopoda  (Paläontologie) 


runde  Stielforamen  vor  dem  Wirbel  liegt, 
und  weiter  beachtenswert,  daß  fTremato- 
bolus  zur  Bildung  eines  Schloßapparates  ten- 
diert. Während  bei  den  Siphonotretiden  unter 
dem  Wirbel  der  Ventralen  keine  einem  Del- 
tidium  gleichende  Schalenbildung  vorkommt, 
zeichnet  eine  solche  die 

fAcrotretidae 
aus.     Bei  den  meist  kambrischen,  seltener  silu- 
rischen   Formen    (fAcrothele     Linnars.     — 
Fig.    17    — ,    fLinnarssonia     Wale,    fDis- 


Fig.  17.  fAcrothele  hohem cia  Barr.  sp. 
Mittelkambrium;  Jinec,  Böhmen.     Nach   Pom- 

feckj.      A  Ventralklappe  von  außen,   B  Dorsal- 
lappe   von    innen,    C    Profil    beider    Klappen. 
3  fach  vergrößert. 

cinopsis  Matth.,  ?  fKeyserlingia  Pand., 
fMesotreta  Kut.,  f Acrotreta  Kut.,fCono- 
treta  Wale,  fAcrothyra  Matth.)  liegt 
der  W^irbel  der  flachen  bis  hochkegelförmigen 
Ventralen  mit  seinem  runden  Foramen,  das 
innen  von  kailösen  Ausscheidungen  begleitet 
ist,  mein:  oder  weniger  nach  vorn  gelagert;  nur 
bei  der  ganz  eigenartigen  fAcrothyra  ist  er 
schlank  und  weit  schief  nach  hinten  ausgezogen. 
Der  Wirbel  der  Dorsalen  behält  wie  bei 
Siphonotretiden  randliche  Lage. 

d)  Subordo.  Craniacea.  Craniidae. 
fPhilhedra  Kok.  Mittelkambrium  bis 
Kreide,  fPseudocrania  M'Coy,  fPseudo- 
metoptoma  und  f Eleutberocrania  v. 
Huene,  Untersilur,  fCraniella  Oehl.  ün- 
tersilur  bis  Perm,  f  Cardinocrania  Waag. 
Perm,  fCraniscus  Dali  Jura,  Kreide, 
Crania  Eetz.  I^jeide  bis  jetzt,  fAncistro- 
crania  Dali  Kreide. 

Die  meist  mit  dem  subzentralen  Wirbel  der 
Ventralen  festgewachsenen  und  darum  oft  asym- 
metrischen Craniiden  (Fig.  18  u.  Fig.  2  im  zoo- 
logischen Teil)  sind  sowohl  nach  ihrer  besonderen 
Schaistruktur  (Kalkschalen  mit  nach  außen  ver- 


zweigten Kanälen)  als  auch  nach  ihrer  ganzen 
Organisation  (gerader,  nach  hinten  gerichteter 
Darm)  der  eigenartigste  Stamm  der  Ecardines. 
In  den  häufig  mit  granuliertem,  innerem  Rand- 
saum versehenen  Schalen  fallen  gewöhnlich 
zwei  Paare  gröberer  Muskelnarben  auf:  die 
Occiusores  anteriores  und  die  Occlusores  poste- 
riores mit  den  Oblicjui  interni  oder  den  Cutanei, 
dazu  in  der  Dorsalen  Eindrücke  der  Armmuskeln^ 
In  der  Ventralen  tritt  zwischen  den  Occlusores 
anteriores  häufig  ein  ,,Rostellum",  einem  Median- 
septum  vergleichbar,  auf.  Vielfach  sind  radial 
gestellte,  auch  gefingerte  Eindrücke  der  Mantel- 
sinus sehr  deutlich  erhalten.  Bei  fCardino- 
crania  mit  schloßartigem  geradem  Hinterrand 
erinnert  eine  durch  kurzes  Medianseptum  ge- 
stützte Muskelplatte  der  Ventralen  an  die  ,, Platt- 
form" der  Trimerelliden;  und  Craniscus  wird 
besonders  eigentümlich  durch  3  in  der  Ventralen 
radial  vom  Zentrum  ausstrahlende  Kalkleisten. 
Die  Verwandtschaftsverhältnisse  der  Crania- 
ceen  sind  nicht  ganz  eindeutig  festgestellt.  Die 
meiste  Wahrscheinlichkeit  besitzt  die  Annahme: 
fPhilhedra,  mit  die  primitivst  scheinende 
Form,  sei  an  Discinaceen  anzuschließen.  Be- 
sonders im  Silur  sind  die  Craniaceen  reich  ent- 
faltet; eine  neue  Blüte  setzt  in  der  Kreide  ein; 
heute  leben  7  Arten,  denen  etwa  200  fossile 
gegenüberstehen,  unter  diesen  rund  100  paläo- 
zoische Arten. 

Testicardines,  Articulata,  Apygia. 
Kalkschalige  Brachiopoden  mit  Schloßvor- 
richtung, bei  deren  lebenden  Vertretern  der 
Darm  blind  endigt,  während  eine  Anzahl 
fossiler  Formen  die  Annahme  zulassen,  daß 
durch  ein  kleines  ,,ViszeraIforamen"  in 
oder  unter  dem  Wirbel  der  dorsalen  Klappe 
der  After  austrat.  Protremata,  Telotre- 
mata.     Unterkambrium  bis  jetzt. 

Als  mögliche  Verbindung  zwischen  Ecardines 
und  Testicardines  wird  mehrfach,  so  aiich  jüngst 
wieder  von  Walcott  die  altkambrische  kalk- 
schalige f  Kutorgina  Bill.  —  Fig.  19  —  (Nord- 


Fig.  18.  Crania  f  ignabergensis  Retz. 
Senon,  obere  &eide;  England.  Aus  Steinmann. 
A  beide  Klappen,  auf  einem  Bryozoenstämm- 
chen  aufgewachsen,  B  Dorsalklappe  von  außen, 
C  Ventral-,  D  Dorsalklappe  von  innen,  g  Ein- 
drücke der  Mantelsinus,  r  Randsaum,  rs  Rostel- 
lum  zwischen  und  vor  den  Occlusores  posteriores, 
ss,  Muskeleindrücke. 


Fig.  19.    f  Kutorgina  cingulata  Bill.    Unter- 
kambrium; Georgia,  Vermont,  New  York.    Nach 
Walcott    a    auf   die  Dorsalseite,    b    im    Profil 
gesehen. 

amerika,  Sibirien)  aufgefaßt:  Eine  flache  Pro- 
tegulum-artige  Dorsalklappe  mit  randlichera 
Wirbel  im  nahezu  geraden  Hinterrand  liegt  einer 
kräftig  gewölbten  Ventralen  an,  unter  deren 
dickem,  übergebogenem  Wirbel  ein  breit  drei- 
seitiges Delthyrium  mit  rudimentärem  Deltidium 
(?)  vorhanden  ist;  der  gerade  Schloßrand  hat 
neben  dem  Delthyrium  undeutliche  Schloß- 
zähne.     Die   Muskeleindrücke   nennt    Walcott 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


173 


„prophetic  to  the  Strophomenacea".  Der  An- 
schluß von  fKutorgina  an  primitive  kam- 
brische  Atremata,  wie  fMicromitra,  fPate- 
rina  erscheint  möglich.  Die  bis  jetzt  vorliegenden 
Beschreibungen  stützen  aber  nicht  einwandfrei 
den  Schluß,  daß  fKutorgina  (zusammen  mit 
der  Obolus-ähnlichen  mittelkambrischen  f  Schu- 
chertina  Wale.)  direkt  von  den  Ecardines  zu 
den  Testicardines,  speziell  von  Atremen  zu 
Protremen  hinüberleite.  Wie  so  oft  auch  hier 
wohl  die  Richtung  des  Verbindungsweges  gezeigt, 
aber  kaum  der  Weg  selbst. 

Meistens,  besonders  von  W.  Waagen  und 
Zittel  wurden  die  Testicardines  nach  dem 
Fehlen  eines  kalkigen  Arragerüstes  (Aphanero- 
pegmata),  oder  nach  Besitz  und  Ausbildung 
eines  solchen  unterschieden  (Ancistropegmata, 
Helicopegmata,  Ancylopegmata).  Die 
ersteren  entsprechen  Beechers  Protremata, 
die  drei  letzteren  seinen  Telotremata,  Ord- 
nungen, die  nach  der  Art  des  Stielaustritts  und 
der  Deltidialbildungen  in  der  Ventralklappe 
unterschieden  wurden.  Für  die  Frage  der  gene- 
tischen Beziehungen  der  Testikardinen  unter- 
einander liegt  kein  genügender  Anhalt  vor. 
Folgt  man  dem  Prinzip  Beechers,  so  muß 
die  Wurzel  der  Protremata  wohl  in  den  Atremata 
gesucht  werden;  sie  mag  in  den  primitiven 
fPateriniden  liegen.  Dafür  würden  wenigstens 
die  Formen  der  ältesten  Protremen,  die  kam- 
brischen  fOrthiden  sprechen.  Bei  anderen 
Protremen,  z.  B.  bei  der  silurischen  fLep- 
taena  rhomboidalis  ist  die  Form  jugend- 
licher Schälchen  manchen  Neotreraen,  etwa 
fAcrothele,  ähnlicher,  und  Schuchert  sieht 
in  dem  ,,Deltidium"  der  Neotremata,  das  als 
solches  noch  gar  nicht  einwandfrei  bewiesen 
ist,  enge  Beziehungen  zwischen  Neotremata  und 
Protremata.  Die  Telotremata  würden,  da  Del- 
tarium  und  Syndeltarium  als  Ausscheidungen 
des  Mantels  erkannt  sind,  größere  Aehnlichkeit 
mit  Neotremen  besitzen,  ist  doch  das  Foramen 
bei  f  Siphonotretiden  z.  B.  hinten  auch  durch 
Schalenteile  begrenzt,  die  nur  vom  Mantel  aus- 
geschieden sein  können. 

C.  Ordo.  Protremata,  Beecher  (Apha- 
neropegmata  Waagen,  Zittel,  Ancistropeg- 
mata Waagen,  Zittel  e.  p.). 

Testikardinen,  deren  Stiel  durch  ein 
Delthyrium  der  Ventralschale  austritt,  das 
offen  bleibt,  ganz  oder  teilweise  durch  ein 
vom  Stiel  ausgeschiedenes,  oft  wieder  resor- 
biertes (oder  zerstörtes)  Deltidium  ge- 
schlossen sein  kann,  so  daß  gestielte,  freie 
und  schMeßhch  auch  festgewachsene  Formen 
resultieren.  Kalkige  Armstützen  fehlen  bis 
auf  meist  kurze  Crura  bei  fOrthiden  und 
fPentameraceen. 

Strophomenacea,  f  Pentameracea.  Unter- 
Kambrium  bis  jetzt,  Blüte  im  Paläozoikum. 

e)  Subordo.  Strophomenacea  (Apha- 
neropegmata  Waagen,  Zittel).  f  Orthidae, 
f  Strophomenidae,  f  Leptaenidae,  fProducti- 
dae,  f  Kichthofeniidae,  Thecidiidae. 

Oft  stiellos  werdende,  freie,  oder  auch 
festgewachsene  Protremata,  häufig  mit  Pro- 
spondyiium.        Unterkambrium    bis    jetzt. 


Für  die  Systematik  der  sehr  zahlreichen 
Strophomenaceen  sind,  besonders  von  Hall  und 
Clarke,  die  Wachstums-  und  Wölbungsverhält- 
nisse der  Schalen  (Fig.  20)  verwertet  worden.  Auf 
dieser  Basis  wurde  eine  größere  Zahl  von  form- 
ähnlichen Gattungen  zu  Familien  vereinigt,  bei 
deren  einzelnen  Gliedern  die  genetische  Zu- 
sammengehörigkeit noch  vielfach  diskutabel  ist. 


Fig.  20.  Wölbungsverhältnisse  von  Stropho- 
menaceen-Schalen.  Die  Figuren  sind  so  ge 
zeichnet,  daß  ohne  Rücksicht  auf  die  Orien 
tierung  des  lebenden  Tieres  die  Ventralklappe  links 
steht;  die  gestrichelte  Linie  ist  die  Projektion 
der  Seiten-Stirnkommissur  auf  die  Symmetrie- 
ebene. 1  bis  4f  Orthidae,  5  bis  8  f  Stropho- 
menidae, 9  bis  11  f Leptaenidae,  12  fPro- 
ductus.  1.  bikonvex:  fOrthis  Davidsoni, 
Vern.,  2.  konvex-plan:  Orthis  cf.  actoniae 
Sow.  3.  konvex-konkav:  fOrthis  actoniae 
Sow.,  4.  bikonvex,  resupinatwerdend :  f  Schizo- 
phoria  striatula  Schloth.  sp.,  5.  bikonvex, 
resupinatwerdend:  fDerbya  multistriata  M. 
und  H.,  G.  bikonvex,  resupinatwerdend :  f  Strep- 
torhynchus  pelargonatus  Schloth,  7.  bi- 
konvex, resupinat:  fOrtothetes  umbracu- 
lum  Schloth.  sp.,  <S.  konvex-plan,  resupinat: 
fStrophomena  funiculata  Dav.,  9.  konvex- 
konkav: f Rafinesquina  alternata  Conr., 
10.  konvex-konkav:  f Plectambonites  trans- 
versalis  Dalm,  11.  konvex-konkav:  fLep- 
taena  rhomboidalis  Wahlbg.,  12.  konvex- 
konkav: fProductus   scabriculus   Mart. 

fOrthidae.     Unterkambrium  bis  Perm. 

Den  Ausgang  sämtlicher  Strophomenaceen 
bilden  die  Orthiden,  die  mit  bikonvexen  Formen 
beginnend  eine  Anzahl  schwach  resupinater 
Typen  produzieren.  Ueber  dem  geraden,  seitlich 
in  Ecken  ausgezogenen  oder  gerundeten  Schloß- 
rande erhebt  sich  in  beiden  Klappen  eine  drei- 
seitige Area ;  das  Delthjnrium  in  der  meist  höheren 
Ventralarea  ist  offen  oder  nur  in  der  Jugend 
durch  ein  Deltidium  geschlossen.  Auch  in  der 
Dorsalklappe  ist  ein  dreieckiger  Spalt  meist 
offen.  Die  Zahnstützen  der  Ventralen  setzen 
sich  als  meistens  niedrige  Leisten  nach  vorn  zu- 
sammenfließend fort  und  umrahmen  ein  ,,Pro- 
spondylium"  für-  die  Aufnahme  besonders  der 
OeffnermuskeLn.      In  der  Dorsalen    sind    öfters 


174 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


kurze,  divergierende  Crura  vorhanden,  zwischen 
denen  ein  ungeteilter  Schloßfortsatz  liegen  kann. 
Wuslt-Sinusbildungen  meist  so,  daß  der  .Sinus 
der  Dorsalen  angehört.  Schalstruktur  bei  älteren 
Formen  lamellös,  bei  den  meisten  prismatisch- 
faserig, punktiert. 

Im  Unterkambrium  Europas  und  Nord- 
amerikas beginnen  die  Orthiden  mit  den  f  Bil- 
lingsellidae  Wale,  bikonvexen  kleinwüchsigen 
Formen  mit  meist  geradem  Schloßrand,  mit 
glatten  Schalen  (fWimanella  Wale.)  oder 
mit  radialer  Skulptur  (f Billingsella  Wale, 
fOrusia  Wale.  [fUrusia  lenticularis 
Wahl.],  f  Otusia,  f  Wynnia,  f  Nisusia 
Wale.  —  Fig.  21),  mit  Beginn  von  Pro- 
spondyliumbildung.  fEorthis  Wale.  (Mittel- 
kambrium, Untersilur),  mit  subquadratischen 
Klappen,  leitet  zu  den  besonders  im  Silur  vor- 
herrschenden fOrthis  Dalm.  —  Fig.  22  — 
hinüber,  deren  mehr  als  400  Ai'ten  nach  dem 


Fig.  21 

culch, 

außen. 


,     fNisusia  rara  Wale. 
Idaho.      Nach    Walcott. 


Mittelkambrium ;    Spence 
A    Ventralklappe    von 


4 fach    vergrößert.       B    Steinkern    einer    Dorsalen, 
3  fach  vergrößert. 


Fig.  22.  A,  B  fOrthis  tricenaria  Conr.  Untersilur;  St.  Paul, 
Minnesota.  Nach  Hall  und  Clarke.  A  auf  die  Dorsalklappe  gesehen, 
B  Innenseite  einer  Dorsalklappe.  C,  D  fOrthis  Davidson!  Vern. 
Obersilur;  Gotland.  Nach  Hall  und  Clarke.  C  Profilansicht,  D  Inneres 
der  Yentralklappe.  E,  F  fSchizophoria  striatula  Schloth.  sp. 
Mitteldevon;  Gerolstein,  Eifel.  Aus  Zittel.  E  von  außen,  F  Inneres 
der  Ventralklappe.  G,  H  fBilobites  biloba  L.  sp.  Obersilur; 
Gotland.  Aus  Zittel.  G  von  außen  und  im  Profil,  H  Inneres  der 
Dorsalklappe  mit  Schloßfortsatz  zwischen  großen  Crura.  Av,  ar 
Ventralarea,  aa^  Schließmuskeln,  d  Dorsalklappe,  di  Oeffnermuskeln, 
dt,  0  Delth\Tium,  pr  Schloßfortsatz,  ps  Pseudospondyllum,  v  Ven- 
tralklappe, z  Zähne. 


Vorgange  von  Hall  und  Clarke  auf  15  Unter- 
gattungen verteilt  werden.  Die  faserigen,  meistens 
kräftig  radial  gerippten  Schalen  zeigen  in  der 
Ventralen  das  Prospondylium  gewöhnlich 
sehr  deutlich;  bei  fOrthotropia  Hall.  u. 
Cl.  ist  es  besonders  deutlich,  dazu  an  ein  ]\Iedian- 
septum  gebunden.  Die  Untergattungen  fDi- 
northis,  fPlaesiomys,  f Rhipidomella  H. 
u.  Cl.,  fSchizophoria  King  werden  — •  aber 
erst  bei  ziemlich  bedeutender  Größe  —  resu- 
pinat.  Die  vorwiegend  untersilurische,  meist 
dick  gewölbte  und  grob  gefaltete  f  Platystro- 
phia  King  hat  im  Gegensatz  zu  den  meisten 
den  Sinus  in  der  Ventralen.  fBilobites  Lin.  — 
Fig.  22G,  H — -(Silur)  ist  durch  eine  tiefe  Bucht 
m  der  Stmi  flügeiförmig,  und  Enteletes  F.  d. 
Waldh.,  die  jüngste  der  f Orthiden  (Karbon, 
Perm),  kugelig  gebläht,  z.  T.  mit  sehr  groben 
Radialfalten,  besitzt  in  der  Ventralen  ein  Median- 
septum. 

f  Strophomenidae.  Unter- 
silur bis  Perm, 

f  Strophomeua     Blv.     — 
Fig.  3C  —  (Untersilur),  f  Ortlio- 
thetes    F.    d.    Waldh.    (Silur 
bis    Karbon),    fHipparionyx 
Van.  (Silur  bis  Karbon),  f  Stre- 
ptorhynclius    King   (Karbon, 
Perm),  fDerbya  Waag.  (Kar- 
bon, Perm),  f  Meekella  Wh.  u. 
St.  J.  —  Fig.  IC  —  (Karbon  bis 
Perm),  fKayserella  H.  u.  Cl. 
(Devon). —  fTriple- 
cia    Hall,    fMimu- 
lus  Barr.,f  Streptis 
Dav.  —  Fig.  ID  — 
(Silur). 

]\lit  Ausnahme  der 
drei  letzten  Gattungen, 
deren  Vereinigung  mit 
den  übrigen  fraglich 
ist,  sind  hier  Formen 
zusammengestellt,  deren 
radial  gerippte,  seltener 
konzentrisch  gerunzelte 
Schalen  meist  resupinat 
sind,  und  zwar,  wie 
die  Schalenanfänge 

zeigen,  aus  bikonvexen, 
konvex-planen  oder  auch 
konvex-konkaven  For- 
men hervorgegangen. 
Z.  T.  erst  ziemlich  spät 
wird  die  Ventrale  rand- 
lich  konkav,  oder  die 
Kommissuren  biegen 
stirnwärts  wenigstens 
zur  Ventralen  um  (f  Stre- 
ptorlniichus.  fDerbya). 
In  der  häufig  sehr 
hohen  ventralen  Area  ist 
stets  ein  Deltidium  vor- 
handen; in  der  oft  voll- 
ständig reduzierten 
dorsalen  Area  kann  ein 
Chilidium  den  geteilten 
Schloßfortsatz  über- 
decken.      Zu    Prospon- 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


175 


dylien  können  Septen  treten,  die  für  die  Gattungs- 
iinterscheidungen  verwertet  werden.  Die  Formen 
lebten  erwachsen  teils  frei,  teils  wie  die  mit  kräftig 
ausgezogenem  und  mehr  oder  weniger  asym- 
metrischem Wirbel  versehenen  fStrepto- 
rhynchus,  fDerbya,  fMeekella  häufig  fest- 
gewachsen. Für  Meekella  (mit  konvexer  Dorsal- 
klappe) konnte  Yakowlew  es  wahrscheinlich 
machen,  daß  sie  auf  tonigem  Sediment  frei, 
d.  h.  wohl  mit  dem  Wirbel  lose  verankert,  auf 
kalkigem  Detritus  mit  dem  Wirbel  festgewachsen 
lebte. 

fLeptaenidae.  Oberkambrium-Karboii ; 
Lias. 

tEostrophomena  Wale.  (Oberkam- 
brium), fRafinesquina  H,  u.  Cl.  —  Fig.  23 
—  (Untersilur),  fLeptaena  Dalm.-Lepta- 
gonia.  M'Coy  —  Fig.  3A  —  (Untersilur  bis 
Karbon),  fStropheodonta  Hall  (Obersilur, 
Devon),  fLeptostrophia  H.  u.  Gl.  (Ober- 
silur, Devon),  f  Pholidostrophia  H.  u.  Cl. 
(Devon),  fStrophonella  Hall  (Obersilur, 
Devon),  fLeptella  H,  u.  Cl.  (Oberkambrium, 


Fig.  23.  f Kafinescjuina  alternata  Conr. 
Untersilur;  Cincinnati,  Ohio.  Nach  Hall  und 
Clarke.  A  auf  die  flach  konkave  Dorsalklappe 
gesehen,  B  Schloßregion,  C  Inneres  der  Dorsal- 
klappe. Av  Ventralarea,  a  Schließmuskeln, 
ch  Chilidium,  ö  Delthyrium,  f  Stielloch,  pr 
Schloßfortsatz,  z^  Zahngrube, 


Untersilur),  fPlectambonites  Pand.  (Si- 
lur), fLeptaenisca  Beech.  (Obersilur), 
fChristiania  H.  u.  Cl.  (Unterdevon); 
JDavidsonia  Bouch.  (Devon),  fCado- 
mella  M.  Chalm.  (Mittellias). 

Von  primitiven  Orthiden  wahrscheinlich  zwei- 
gen im  oberen  Kambrium  die  besonders  im 
Silur  häufigen  Leptaeniden  ab.  Die  meist  fein 
radial  gerippten,  öfters  auch  konzentrisch  ge- 
runzelten, konvex-konkaven  Schalen  beginnen 
als  konvex-plane;  seltener  ist  Andeutung  bi- 
konvexen Anfanges  zu  erkennen.  Meist  erst 
ziemlich  spät  wölbt  sich  die  Ventralklappe 
stärker  und  zwingt  die  Dorsale  konkav  zu  werden. 
Vereinzelt  ist  Umkehr  der  Wölbung,  Resupi- 
nation:  fStrophonella  mit  konkaver  Ven- 
tralen. In  beiden  Klappen  stehen  über  dem 
langen  geraden  Schloßrande,  der  öfters  sekun- 
däre Zähnelung  zeigt,  niedrige  Areae.  Meist  ist 
das  Delth}Tium  vollkommen  durch  ein  Del- 
tidium  geschlossen,  und  in  der  dorsalen  verdeckt 
ein  Chilidium  den  gespaltenen  Schoßfortsatz. 
Recht  häufig  sind  Eindrücke  der  IMuskeln  und 
der  Mantelsinus  erhalten.  Vorwiegend  lebten 
diese  Formen  frei;  bei  fLeptaena  läßt  sich 
aus  einer  Wirbeldurchbohrung  erkennen,  daß 
sie  wenigstens  in  der  Jugend  gestielt  war.  Ein- 
zelne Formen  \vuchsen  mit  der  Ventralen  fest: 
fLeptaenisca  mit  der  Wirbelregion,  f  David - 
sonia,  bei  der  öfters  die  Eindrücke  spiral  ge- 
rollter Arme  erhalten  sind,  mit  dem  größten 
Teil  der  Schale. 

Ganz  eigenartig  ist  das  vollkommen  un- 
vermittelte Auftreten  von  fCadomella  im 
Lias  besonders  Mitteleuropas,  einer  kleinwüchsigen 
Form  typischen  Leptänidengepräges.  Das  späte 
Wiedererscheinen  eines  paläozoischen  Typus 
mitten  im  Mesozoikum  zeigt  geradezu  Rätsel- 
haftes. 

fProductidae;     Obersilur     bis     Perm. 

fChonetes  F.  d.  Waldh.  mit  mehreren 
Untergattungen  (Obersilur  bis  Perm),  f  Pro- 
ductella  Hall  (Devon),  f Strophalosia 
King  (Mitteldevon  bis  Perm),  f  Productus 
Sow.  mit  f Marginif era,  fDaviesiella 
Waag.,  fEtheridgina,  fProboscidella 
Oehl.  (Karbon,  Perm),  f  Aulosteges  Helm. 
(Perm),  f  Aulacorhynchus  Dittm.  (Kar- 
bon). 

Morphologisch  den  fLeptäniden  so  sehr 
nahestehend,  daß  genetischer  Zusammenhang 
sicher  ist,  sind  die  im  Übersilur  mit  fChonetes 
(Fig.  24)  beginnenden,  im  Perm  erlöschenden 
Productiden  mit  konvex-konkaven  Schalen,  die 
bei  f  Chono  strophia  H.  u.  Cl.,  einer  devoni- 
schen Untergattung  von  fChonetes  resupinat 
werden.  Mit  wenigen  Ausnahmen(fDaviesiella, 
?f  Enoplia,  subgen.  v.  Chonetes)  sind  die  Schalen 
durch  den  Besitz  von  hohlen,  mit  dem  Schalen- 
innern  kommunizierenden  Stacheln  ausgezeichnet, 
die  zuerst  bei  fChonetes  nur  in  einer  Reihe  am 
Oben-ande  der  Area  der  gewölbten  Ventralklappe 
auftreten.  Sie  können  sich  dann  über  die  ganze  Ven- 
trale ausbreiten  und  auch  mehr  oder  weniger  weit 
auf  die  konkave  Dorsale  übergehen :  f  P  r  o  d  u  c  t  u  s 
(Fig.  25).  Die  Stacheln  dienten  der  Aufgabe, 
die  Schalen  auf  dem  Meeresgrunde  zu  verankern. 


176 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


Fig.  24.  A  fChonetes  stiiateila  Dalm. 
Obersihir;  England.  B,  C  fChonetes  sar- 
cinulata  Schloth.  sp.  B  innerer  Abdruck 
der  Dorsalklappe,  C  äußerer  Abdruck  der  Ventral- 
klappe. Unterdevon;  Rheinland.  ps  Schloß- 
fortsatz, Sj  Eindruck  des  Septums,  z^  Eindrücke 
der  Zahnplatten,  st  Stacheln  an  der  oberen 
Arealkante.     Aus  Steinmann. 


Fig.  25.  fProductus 
horridus  Sow.  Zech- 
stein ,  Perm ;  Gera. 
1  o  natürlicher  Größe. 
Aus  Zittel. 


Fig.  26.  f Richthofenia 
Lawrenciana  de  Kon. 
sp.  Perm;  Indien.  A 
Ventralklappe ,  durchge- 
schnitten, p  blasige  Schalen- 
lage, t  Querböden,  x  zu 
den    Stacheln    der   Außen- 

')  Seite  führende  Poren.  Aus 
Zittel.  B  Inneres  der 
Ventralklappe  (Wohnraum) 
schräg  von  vorne  oben  ge- 

P  sehen.  Aus  Hall  und 
Clarke. 


oder  sie  an  Fremdkörper  festzuheften  (fEtherid- 
gina).  Einzelne  Typen  wachsen  auch  mit  der 
Wirbelregion  selbst"  fest:  fStrophalosia;  in 
sehr  eigentümlicher  Weise  war  das  bei  fPro- 
boscidella  der  Fall,  bei  der  dann  die  Stirn- 
region der  Ventralen  in  ein  einfaches  oder  ge- 
teiltes Rohr  ausgezogen  sein  konnte.  Sehr 
oft  sind  große  Eindrücke  der  Muskeln  und  nicht 
selten  auch  Eindrücke  der  Arme  erhalten. 
Mit  fProductus  (mit  ganz  reduzierten  Areen), 
übrigens  in  fProductus  giganteus  Sow  im 
Unterkarbon  die  größten  bekaimten  Brachio- 
poden  —  mit  einer  Breite  bis  zu  30  cm  —  liefernd, 
gewinnt  der  Tvp  in  den  karbonisch-permischen 
Meeren  eine  ganz  außerordentliche  Bedeutung; 


hunderte  von  Arten,  weit  verbreitet,  bevölkerten 
die  flachen  Meeresböden  jungpaläozoischer  Zeit, 
einzelnen  Ablagerungen  (Productus-Kalke  In- 
diens) ein  ganz  besonderes  Gepräge  verleihend, 
f  Eichthof  eniidae  ;  Perm. 
An  die  fProductiden  schließen  sich  die  im 
Perm  von  China,  Indien,  der  Alpen,  Siziliens 
und  von  Texas  verbreiteten  f  Richthofeniidae 
(=  Corralliopsidae  Waag.)  an:  f Richthofenia 
Waag.  (Fig.  lA,  26),  f Scachinella,  fMega- 
rhj-nchus  Gemm.  (Fig.  IB),  PfTegulifera 
Schell w.  Das  sind  Formen,  die  mit  dem  Wirbel 
der  Ventralen  festgewachsen,  diese  hochgestreckt 
haben,  so  daß  die  mit  gespaltenem  Schloß- 
fortsatz versehene  Dorsale  ihr  wie  ein  Deckel 
aufliegt.  Wenigstens  für  f Richthofenia  wird 
durch  hohle  Stacheln  der  Ventralen,  durch  das 
Schloß  und  die  Muskel-  oder  Armeindrücke 
die  Verwandtschaft  mit  fProductus  voll- 
kommen klar. 

Theciididae;  Trias  bis  jetzt. 
Der  einzige  bis  heute  lebende  Zweig  derProtre- 
mata,  der  jüngste  —  er  tritt  erst  auf,  als  die 
Hauptmasse  der  Protremen  erloschen  war  —  sind 
die  kleinwüchsigen,  z.  T.  winzigen  Thecidiiden  mit 
dicken,  von  Kanälen  durchzogenen  Kalkschalen, 
mit  meist  schief  kegelförmiger  Ventralklappe  und 
flacher  Dorsalschale.  In  der  Area  der  häufig 
mit  dem  Wirbel  festgewachsenen  Ventralen  ist 
ein  massives  Deltidium  ent\\-ickelt.  Die  Muskeln 
sind  in  der  Ventralen  dicht  an  den  Hinterrand 
gedrängt,  und  die  Adductores  liegen  auf  einem 
Spondylium-ähnlichen  Fortsatz  vor  dem  Del- 
tidium. In  der  Dorsalen,  mit  breitem  Schloß- 
fortsatz, gehen  vom  Rande  Septen  aus,  die 
von  einem  aus  Spikulis  aufgebauten  knorrigen 
Blatt  bedeckt  sind,  oder  zwischen  denen  ein 
Haufwerk  von  vom  Mantel  ausgeschiedenen 
Spikulis  liegt.  Der  Anschluß  von  Thecidium 
(Fig.  27),  das  mit  mehreren  Untergattungen  am 


Fig.  27.  .A,  B  Thecidium  fpapillatum 
Schloth  Obere  Ivreide;  Ciply,  Belgien.  ^  A 
Ventralklappe  von  innen.  A  löffelartiger  Vor- 
sprung mit  den  ScMießmuskeln,  ar  Area,  pd 
Deltidium  mit  kleinem  Stielloch  f,  R  Oeffner- 
muskeln.  B  Dorsalklappe  von  innen  pr  Schloß- 
fortsatz. C  Thecidium  fvermiculare 
Schloth.  sp.  Oberste  Ivreide;  Maastricht,  Hol- 
land. Dorsalklappe  von  iimen  .und  von  der 
Seite. 


Bracliiopoda  (Paläontologie) 


177 


reichsten  in  der  Kreide  entfaltet  war  —  heute  '■  H.  u.  Gl.,  f  Scenidium  Hall.  (Untersilur  bis 
leben  nur  Thecidium  Barreti  und  Laca-  Devon),  bei  denen  in  der  mehr  oder  weniger 
zella  mediterranea  an  die  übrigen  Stropho- 1  hohen,  dreieckigen  Area  der  Ventralen  ein  am 
menaceen  ist  nicht  festgestellt.  Auch  die  konvex- 1  Wirbel  meist  perforiertes  Deltidium,  in  der  Dor- 
konkave  f  Pterophloios  Gümb.  aus  dem  j  salen  ein  Chilidium  vorhanden  ist.  Das  Spon- 
Rhät  der  x\lpen  —  mit  8  bis  10  lairzen  rand- |  dylium  wird  bei  f  Clitambonitcs  von  einem, 
liehen  Septeu  und  mit  niedrigem,  zur  Stirn  j  bei  fPolytoechia  von  drei  Septen  gestützt 
gespaltenem  Medianseptum  in  der  Dorsalen  !  oder  getragen.  Bei  f  Scenidium,  dessen 
klärt  die  Herkunftsfrage  der  Thecidiiden  nicht.  I  DelthATium  am  Wirbel  nur  teilweise  durch  ein 


Meist  werden  die  permischen  Gattungen 
fOldhamina  Waag.  —  Fig.  28  —  (China, 
Indien,   Ural,   Texas)  und  fLj'ttonia    Waag. 


Deltidium  geschlossen  ist,  geht  der  Schloßfort- 
satz der  Dorsalen  in  ein  auffallend  hohes 
Medianseptum  über. 

Im  Obersilur  treten,  ver- 
einzelt bis  ins  Perm  zu  ver- 
folgen, die  f  Pentameridae 
auf,  deren  großwüchsig  wer- 
dende und  häufig  sehr  stark 
gewölbte ,  faserige  Schalen 
bei  den  im  Obersilur  be- 
sonders weit  verbreiteten 
t  Pen  tarn  er  US  Sow.  (Fig.  4 
und  29),  bei  fConchidium 
Dalm.,  fGypidula  Hall., 
fSieberellä  Oehl.,  f  Clo - 
rinda  Barr.,  fPenta- 
merella  Hall,  unter  dem 
spitzigen,  oft  stark  gekrümm- 
ten Wirbel  der  Ventralen 
ein  großes  DelthjTium  haben, 
das.  nur  selten  und  teilweise, 
durch  ein  konkaves  Deltidium 
geschlossen  sein  kann.  Die 
besonders  großen  Zahnplatten 
der  Ventralen  konvergieren 
zu  einem  großen  Spondylium 

(Japan,     China,     Indien,     Himalaya,      Sizilien,   und  können  als  Medianseptum  weit  in  die  Schale 

Texas)    mit    den    Thecidiiden    vereinigt.        Die    fortsetzen,  bei  manchen  ragt  das  Spondylium  mehr 

großwüchsigen  Formen — mit  flachen  geschlitzten  |  oder  weniger  frei  in  die  Schale  vor  (fClorinda, 

Dorsalen    und    gewölbten    Ventralen,    in    denen 

zahlreiche    laterale,    durch    Verschmelzung    von  | 

je  2  ursprünglich  getrennten  Lamellen  entstandene 

Septen  nach  Blochmann  (Nötling),  den  Ver- i  Fig- 29.  fPentamerus 

lauf  der  Mantelsinus  andeuten,  mit  wenig  gegen-  |        (fConchidium) 

einander  beweglichen  Klappen  (Oldhamina)  oder  l    ^    . 

unbeweglich    verbundenen    (Lyttonia)    —   sind,  j  Knighti    Sow.     Lud- 

wie  Nötling    betont,  Mohl  besser  zu  den  Pro-   low,     Obersilur-     Eng- 

ductiden  zu   stellen.      Diese  so  ganz  eigenartig 

spezialisierten      Brachiopoden     können      kaum  1 1^^^^^-    Aus  v.  Stromer. 

(?  ebensowenig  wie  fKeyserlingina  Tschern.)  '  Av  Ventralarea,  ö  Del- 

die    Mittler    zwischen    den    f  Productiden    und 

Thecidium  sein.  thyrium,   w  Wirbel  der 


Fig.  28.  fOldhamina  decipiens  Waag.  Perm:  Indien. 
Nach  Nötling.  A  Ventrale  von  innen,  B  von  außen,  C  Dorsale 
von  innen,  a  Adductores,  di  Divaricatores,  li  Lateralinzisionen, 
11  Laterallappen  der  Dorsalen,  Is  Lateralsepten,  auch  auf  der 
Externseite  der  Ventralen  merkbar,  ms  ^Medianseptum,  pr  Schloß- 
fortsatz, w  von  Schalenwucherungen  bedeckter  Wirbel. 


f)  Subordo.  fPentameracea  (Ancistro- 
pegmata  Waagen,  Zittel  e.  p.). 

f  Syntrophiidae,  f  Clitambonitidae,  f  Pen- 
tameridae, f  Porambonitidae.  Untersilur 
bis  Perm;  Blüte  im  Silur. 

Protremata  mit  echtem  Spondylium  in 
der  Ventralen,  mit  Cruren. 

Bereits  im  Kambrium  treten  in  fSwan- 
tonia  Wale.  (Unterkambrium),  fSyntrophia 
H.  u.  Cl.  mit  fHuenella  und  f Clarkella 
Wale.  (Mittelkambrium  bis  Untersilur)  Formen 
auf,  die  äußerlich  durchaus  primitiven  Orthiden 
ähnelnd  nun  dadurch  ausgezeichnet  sind,  daß 
die  Zahnstützen  der  Ventralen  zu  einem  meist 
frei  in  die  Schale  ragenden  Spondylium  werden. 
Diesen  Syntrophiiden  folgen  im  Untersilur  die 
f  Cli tarn boniti den:  f  ClitambonitesPand.= 
fOrthisina  d^Orb.  —  Fig.  5  —  fPolytoechia 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Ventralen. 


f Pentamerella, f G3'pidula,f  Sieberella),  f  S tri c k- 
landinia  Bill.  (Obersilur),  fAmphigenia 
Hall  (Devon)  sind  Formen  mit  weniger  vor- 
ragenden Wirbeln.  f  Camarophoria  King 
(Devon  bis  Perm),  in  ihrer  Form  und  Slaüptur 
ganz  einer  Rhynchonella  gleichend,  mit 
langen  Cruren  und  mit  flachem  von  einem  Median- 
septum gestützten  Spondylium,  liefert  im 
Perm  die  letzten  Pentameriden. 

f Porambonitidae.  Im  Untersilur  zweigt 
wohl  von  den  SjTitrophiiden  durch  f  Camarella 
Bill,  die  Familie  der  Porambonitidae  ab,  deren 
bekannteste  Gattung,  f Porambonites  Pand. 
(Untersilur)  —  Fig.  30  —  durch  besonders  dick- 
gewölbte Schalen  mit  massigen,  niedergedrückten 

12 


178 


Brachiopoda  ( Paläontologie ) 


Fig.  30.  A,  B  f Porambonites  aequirostris 
Schloth.  sp.  A  Profil-,  B  Stiniausiclit.  C 
f  Porambonites  Schniidti  Xütl.  Inneres 
der  Ventralklappe  F  Stielforamen,  m  3Iedian- 
septum,  z  Zahn,  zs  Zahnstütze.  Untersihir; 
russische    Ostseeprovinzen.     Ans    v.     Stromer. 

Wirbeln  ausgezeichnet  ist,  die  beide  durchbohrt 
sind;  die  Schalen  sind  häufig  mit  dichten,  radi- 
alen Reihen  grober  Grübchen  besetzt,  Zahn- 
platten und  -stützen  sind  massig  entwickelt. 
Im  Unterdevon  erlischt  die  Gruppe  mit  fAna- 
strophia  Hall  (Obersilur,  Devon),  deren  scharf 
gerippte  Schalen  spitzigere  Wirbel  haben. 

D.  Ordo.  Telotremata  Beecher.  Das 
Delthyrium  der  Ventralen  kann  teilweise 
oder  ganz  dnrch  ein  vom  Mantel  ansge- 
schiedenes  Deltarinm  oder  Syndeltarium 
geschlossen  werden.  Die  Arme  sind  durch 
Crura,  Spiralen  oder  Schleifen  gestützt. 
Untersilur  bis  jetzt. 

Rhynchonellacea,  f  Spiriferacea,  Terebra- 
tiilacea. 

g)  Subordo.  Rhynchonellacea.  Ein- 
tönig ist  die  Entfaltung  der  um  die  jurassische 
Rhynchonella  floxia  F.  de  Waldh. 
(Fig.  31)  gruppierten  Rhynchonellen,  deren 


rhynchula  H.  u.  Cl.  (Untersilur)  mit 
ebenfalls  offenem  Delth}Tium,  aber  mit 
Cruren,  sind  morphologische  Anklänge  an 
fOrthiden  zu  sehen.  In  der  riesigen  Menge 
paläozoischer,  namentlich  mesozoischer  Formen, 
werden  zahlreiche  Gattungen  und  Untergattungen 
nach  Form,  Skulptur  und  Septenbildungen 
unterschieden.  Einzelne  fallen  besonders  auf: 
fRhynchotreta  Hall  (Obersilur),  fEatonia 
Hall  (Devon),  fCyclorhina  Hall  (Devon), 
f  Terebratuloidea  Waag.  (Karbon,  Penn) 
haben  einen  durchbohrten  Wirbel;  bei  fDi- 
merella  Zittel  (Trias)  sind  die  Deltaria  auf- 
fallend schwach  und  bei  f  Rh  ync  hon  ellin  a 
Gemm.  (Lias)  sind  die  Crura  oft  ungewöhnlich 
lang.  Die  Rippen  der  seit  dem  Jura  existie- 
renden Acanthothyris  d'Orb.  sind  mit  hohlen 
Stacheln  besetzt.  Bei  den  lebenden  Hemi- 
thvris  d'Orb  (seit  Pliozän)  (s.  zoologischer 
Teil  Fig.  3A  bis  C,  9  und  17),  Frieleia 
Dali.,  Cryptopora  Jeffr.  ist  das  Deltarium 
wie  bei  den  ältesten  Formen  offen. 

h)  Subordo.  fSpiriferacea  (Helico- 
pegmata,  Waagen,    Zittel). 

Die  fast  immer  bikonvexen,  sonst  recht 
verschieden  gestalteten  Schalen  besitzen 
spiralgebaute  Armgerüste.  Die  dreieckig 
angelegten  Delthyria  können  offen  bleiben 
oder  durch,  nach  ihrer  Struktur  vom  Mantel 
ausgeschiedene,  Deltaria  oder  Syndeltaria 
ganz  oder  teilweise  geschlossen  sein. 

jAtrypidae,  mit  atrypidem  oder  zygo- 


Fig.  31.     Rhynchonella  floxia  F.  d.  Waldh. 
Oberer  Jura;    Moskau.    Aus   Zittel.     a  Dorsal- 
seite, b  Profilansicht. 

bikonvexe  Schalen  meist  sehr  deutlich  faserig 
—  mit  schiefhegenden  Prismen  — ,  selten 
punktiert  sind.  Ueber  dem  meistens  kurzen, 
gebogenen  Schloßrand  ist  der  Wirbel  der 
Ventralen  gewöhnhch  spitz  ausgezogen,  und 
in  dem  Delthyrium  unter  ihm  umgibt  meistens 
ein  Deltarium  amplcctens  das  kleine  runde 
Foramen  (Fig.  8  a).  An  die  Schloßplatte 
der  Dorsalen,  der  der  Schloßfortsatz  meist 
fehlt,  setzen  meist  leicht  gebogene  Crura 
als  Armstützen  an.  Die  Mehrzahl  der  vielen 
Arten  ist  radial  gefaltet,  mit  einem  Wulst 
in  der  Dorsalen.     Untersilur  bis  jetzt. 

Im  I"iitersilur,  nach  Schuchert  schon  im 
Unterkambrium  Nordamerikas,  beginnen  die 
Rh}Tichonellen  mit  fProtorhyncha  H.  u.  Cl., 
Formen  mit  offenem  Delthyrium  in  dreieckiger 
Area,    ohne    Crura.     Hier,    wie     bei    f  Ortho - 


Fig.  32.  jAtrypa  reticularis  L.  sp.  ^Mittel- 
devon:  (Gerolstein,  Eifel.  A  großwüchsiges, 
dickgewülbtes,  etwas  resupinates  Individuum, 
von  hinten  gesehen.  B  kleine,  grobskulpturierte 
Form.  Ventralseite  und  Stirnansicht.  C  Inneres 
der  Dorsalklappe  mit  gegen  die  Mitte  derselben 
konvergierenden  Spiralkegeln,  v-förmiges  Jugum. 
D  Inneres  der  Ventralklappe  mit  Eindrücken 
der  Mantelsinus  a  Adductores,  c  Divaricatores, 
d  Deltarium,  o  ,.Ovarium",  p  Stielmuskel. 
'  Aus  Zittel. 


Bmchiopoda  (Paläontulügie) 


179 


spiridem     Gerüst     (s. 
Untersilur  bis  Devon 


S.    168,    Fk.    12  a) 


bei  Spiriferiden  luiter  dem  spitzen  Wirbel  das  drei- 
seitige Delth^Tium  in  mehr  oder  weniger  großer, gut 
,  begrenzter  Area  nur  teilweise  durch  ein  Syndel- 
Die  bikonvexen,  faserigschaligen  Formen  von  i  tarium  geschlossen;  häufig  sind  die  Zahn- 
gerundet fünfseitigem  bis  mehr  oder  weniger  j  platten  der  Ventralen  groß,  septenartig  und 
elliptischem  Umriß,  mitgebogenem  kurzem  Schloß- 1  in  der  Dorsalen  kann  ein  Medianseptum  vor- 
rand  und  kurzem,  meist  von  einem  runden  kommen,  (irobe  Punktierung  zeichnet  f  Spiri- 
Foramen  durchbohrten  Wirbel  werden  wesentlich 
nach  der  Lage  und  Form  der  Spiralkegel  und  des 
Jugum  unterschieden.  Im  Untersilur  beginnen 
sie  mit  Formen,  die  wie  f  Hallina  W.  u.  Seh., 
f Protozyga  Hall,  fCyclospira  Hall,  an  die 
Priniärlamelle  weniger    als  eine,    oder    bis  drei 


erung  zeicnnet  t>5pi 
ferina  d'Orb.  (fMentzelia  Qu.)  —  Fig.  14b 
—  (Devon  bis  Lias)  und  f  Suessia  Desl.  (Lias) 
aus,  Formen,  die  paläozoisches  Gepräge  bis  in 
den  Jura  überliefern.  Spirifer  und  Spiriferina 
können,  wie  Yakowlew  richtig  betonte,  durch 
Hochwerden    des   .Wirbels    der    Ventralen    und 


Spiralwindungen  des  Gerüsts  anschließen.  Auch  1  damit  durch  Herausbildung  einer  hohen  Area  zu 
fZygospira  Hall  (Unter  —  Obersilur),  bei  i  Formen  wie  ,,Cyrtia",  „Cyi'tina",  ,,Bittnerula", 
der  das  Jugum  weit  stirnwärts  rücken  kann,  j  und  ,, Suessia"  führen,  das  sind  ,, Gattungen", 
hat  Spiralen_von  mir  wenigen  Umgäiigen.     Bei  i  deren  Ai-ten  wiederholt  aus  verschiedenen  Spirifer- 


fGlassia  Dav.  (Untersilur  bis  Devon) 
Fig.  12a  —  sind  die  Basen  der  Kegel  ganz  gegen 
die  Seitenränder  gewendet,  und  die  Spitzen 
stoßen  in  der  Mitte  des  dorsalen  Schalenraumes 
zusammen.  Die  sehr  formenreiche  und  weit 
verbreitete  f  Atrypa  Dalm.  (Obersilur,  Devon) 
■ —  Fig.  32  —  mit  gegen  die  Mitte  <ler  Dorsalen 
konvergierenden  Kegelspitzen,  hat  in  der  radial- 
gefalteten, häufig  mit  Stachellamellen  besetzten 
und  etwas  resupinat 
werdenden    f  A  t  r  y  p  a  . 

reticularis  L.  eine 
der  langlebigsten  und 
weitest  verbreiteten 
Brachiopodenformen 
geliefert.  Bei  der  klein- 
wüchsigen, glatten 
fDayia  Dav.  (Ober- 
silur) sind  ausnahms- 
weise die  Kegelspitzen 
wie  bei  f  Spirifer  und 
fAthjTis  nach  den 
Seiten  gerichtet. 

t  Spiriferidae. 
Im  Obersilur  beginnt 
mit  f  Sprif  er  Sow. 
der  spiriferide  Ge- 
rüsttypus (s.  S.  168, 
Fig.  12  b  F  und  Fig. 
33  C),  der  bis  in  den 
Lias  zu  verfolgen  ist. 

Die  meist  faserigen, 
bikonvexen  Schalen, 
deren  Dorsale  gewöhn- 
lich einen  Median- 
wulst hat ,  können 
durch  besondere  Aus- 
dehnung der  gegen 
die  Seiten  gekehrten 
Spiralkegel  wie  bei 
vielen  Arten  der  ganz 
ungemein  formen- 

reichen Gattung 
fSpirifer  (Obersilur 
bis  Perm) ,  deren 
Spiralkegel  bis  zu  25 
Windungen  haben,  zur 
Ausbildung  langgezo- 
gener, gerader  Schloß- 
ränder, zu  geflügelten 
Formen  führen  — 
Fig.   33  — .    Meist  ist 


oder  Spiriferina-Arten  entstanden,  und  bei  denen 
das  Delthyrium  durch  ein  S}Tideltarium  _  ge- 
schlossen werden  kann,  in  dem  häufig  eine  runde 
Stielöffnung  frei  bleibt.  fMartinia  M'Coy, 
fSyringothyris  Winch.,  f  Ambocoelia  Hall, 
f Verneuillina  H.  u.  Cl.  (Devon,  Karbon) 
schließen  sich  eng  an  Spirifer  an.  Eigentümlich 
ist  der  mitteldevonische,  radialgerippte  fUn- 
cites     Defr.,    erwachsen    von    keulenförmigem 


Fig.  33.  A,  B  fSpirifer  mosquensis  Vern.  Kohlenkalk,  Unter- 
karbon; Miatschkowo  bei  Moskau.  A  Profilansicht,  B  Ventralklappe 
von  innen,  d  beginnendes  Syndeltarium,  x  Zahnstütze.  C  fSpirifer 
str latus  Sow.  Kchlenkalk,  Unterkarbon,  Irland.  Unter  der  teilweise 
aufgebrochenen  Dorsalen  sind  die  mit  den  Spitzen  auswärts  gewendeten 
Spiralkegel  des  Armgerüsts  mit  unvollständigem  Jugum  sichtbar. 
3/4  natürlicher  Größe.  D  fSpirifer  speciosus  Schloth.  sp.  Mittel- 
devon; Gerolstein,  Eifel  (von  hinten).  E  fSpirifer  macropterus 
Goldf.  Unterdevon,  Koblenz- Grauwacke;  Koblenz.  Steinkern  der 
Ventralen.     Aus    Zittel. 

12* 


180 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


Umriß,  mit  langgezogenem,  spitzem,  oft  asym-  ] 
metrischem  Wirbel  der  Ventralen  und  ganz  ein- 
gekrümmtem Wirbel  der  Dorsalen;  das  sehr 
große  Delth}Tiura  ist  durch  ein  Deltarium,  dessen 
Hälften  nach  innen  konvergieren,  ganz  geschlos- 
sen. 

f  A  t  h  y  r  i  d  a  e.  Obersilur  bis  Trias. 
Neben  fSpirifei"  beginnt  im  Obersilur  der 
athyride  Gerüsttypus  (s.  S.  168,  ¥\g.  12  c), 
den  eine  sehr  große  Anzahl  von  Gattungen 
besitzen,  die  in  ihrer  äußeren  Form  —  ge- 
rundet fünfseitiger  Umriß  —  und  durch  den 
meist  durchbohrten  Wirbel  der  Ventralen 
ebenso  an  fAtrypiden  wie  an  Terebratu- 
laceen  erinnern. 


1^  ilM\^^^4 


Fig.  34.  fMerista  hercnlea 
Böhmen.  A  Ventralschale,  z. 
zwischen    den    Zahnstützen.      B 


und  ^  Septen. 


C    Dorsalklappe 
Jugum. 


Fig.  35.  f Athyris  (fSpirigera)  concentrica  v.  Buch  sp.  Devon. 
Aus  Zittel.  A  ganzes  Exemplar  von  der  z.  T.  aufgebrochenen  Dorsalseite. 
B  Dorsalklappe  mit  Armgerüst;  unter  dem  Wirbel  das  Viszeralforamen. 
C  Armgerüst   von    der  Ventralseite  gesehen,    mit   kompliziertem  Jugum. 


Fortsätzen  sind  den  fAthyrinae  eigen  (f  Meri- 
stina  Hall,  Übersilur;  fMerista  Suess.  — 
Fig.  34  —  Obersilur,  Devon;  fMeristella 
Hall,  Devon;  f Camarophorella  H.  u.  Cl., 
Unter karbon;  j Athyris  M-Coy  =  fSpirigera 
d'Ürb.,  Devon  bis  Trias;  fPli'cigera  Bittn., 
Trias).  Die  langlebige  f  Athyris  —  Fig.  35  — 
mit  besonders  oft  lamellös  abstehenden  An- 
wachsstreifen, mit  oft  deutlichem  ,, Viszeral- 
foramen" wird  vor  dem  Erlöschen  des  Typus 
in  der  alpinen  Trias  durch  Abspaltung  einer 
ganzen  Anzahl  neuer  Typen,  darunter  die  ,,cincte" 
fPlicigera  Bittn.,  mit  mehreren  Untergat- 
tungen, besonders  wichtig. 

Zweimal  zweigen  von  den  AthjTiden  diplo- 
spire  (s.  S.  169)  Formen  ab;  einmal  im  Mittel- 
devon —  f  Kayseria 
Q  Dav.    —    und    dann 

in  der  alpinen  Trias 
die  kleinwüchsigen, 
enge  mit  f Athyris 
verbundenen  f  Di  d  y  - 
mospira  Sal.  (  = 
Diplospirella ,  Pexi- 
della ,  Euractinella, 
Auisactinella  Bittn.). 

fKoninckinidae. 
Trias ,  Lias.  In  der 
oberen  Trias  der  Alpen 
entstand,  wie  Bittner 
es  als  wahrscheinlich 
zeigen  konnte ,  aus 
diplospiren  Athyriden 
die  Gruppe  klein- 
wüchsiger Formen  mit 
koninckinid-  dip- 
lospireni  Gerüst  (s. 
S.  168,  Fig.  12  d).  Die 

konvex  -  konkaven 
Schälchen   sind  meist 
faserig ,     haben     über 
kurzein.  geradem 

Schloßrande  in  z.  T. 
ganz  niedriger  Area 
ein  SAaideltarium.  Ent- 
sprechend der  kon- 
kaven Dorsalen  sind 
die  Basen  der  niedri- 
gen Spiralkegel  gegen 
die  Dorsale ,  die 
Spitzen  gegen  die  Ven- 
trale gerichtet:  flvo- 
ninckina       Suess., 


Barr.      Unterdevon,    F.,:    Konieprus, 

T.    aufgebrochen,    mit    Spondylium    s 

aufgebrochene   Schale  mit  Zahnstützen 

mit     Spiralkegeln    und     kompliziertem 

Aus  Zittel. 


Die  sehr  verschiedenartige  Konstruktion  des  fKoninckella  :\I.  Chalm.,  f  Koninckodonta 
Jugum  zwischen  den  Primärlamellen  des  Ge- 1  Bittn.,  fAmphiclina  Lbe.  —  Fig.  12d  — 
rüstes  wird  zur  Scheidung  von  Gattungen  und  j  (Trias,  Lias)  haben  meist  durchbohrten  Wirbel. 
Unterfamilien  verwertet :  f  R  h  v  n  c  h  o  s  p  i  r  i  n  a  e  ,  f  T  h  e  c  o  s  p i  r  a  Zug  m.  ( Rhät  der  Alpen)  mit 
mit  einfach  Vförmigem  Jugum(f  Rhvnchospira  i  faseriger  punktierter  Schale,  mit  zu  einer  spiralen 
Hall.  Devon  bis  Karbon;  f  Homoeöspira  H.  u.  Rinne  verwachsener  Diplospirale  ist  durch  die 
CL,  Öbersilur;  fPtychospira  H.  u.  Cl.,  Devon  festgewachsene  ventrale  Schale  äußerlich  einem 
bis  Karbon;  fRetziaKing., Devon:  f  Eumetria  Thecidium  ähnlich. 
H.  u.  Cl.,  Unterkarbon:   f  Hustedia  H.  u.  CL, 

Obcrk-irbon);  f  Hindellinae,  mit  hinten  kurz  j  Die  recht  verschiedenen  Formen  der  f  Spiri- 
gespaltenem  Joch  (f  Hindella  Dav.,  Obersilur,  |  f  eracea  veranlaßten  Diskussionen  über  die 
Devon;  fNucleospira  Hall  —  Fig.  12c  — ,  Verwandtschaftsverhältnisse  untereinander  und 
Obersilur  bis  Karbon;  fLeptocoelia  Hall,  j  zu  den  übrigen  Testikardinen.  ]\1.  iseumayr 
Obersihir,  Devon;  die  kleinwüchsige  konvex-  zog  die  Parallelen: 
konkave      fAnoplotheca      Sandb. ,     Devon).  fAtrypidae  —  Rhynchonellidae, 

Kompliziertere  Juga  mit  verschieden  gestalteten  f  Nucleospiridae     (Athyridae)     —     Terc- 

rückwärtisen  und  auch  einfacheren  vorwärtigen  !  bratulidae, 


Brachiopoda  ( Paläontologie ) 


1«1 


f  Koninckinidae  —  Strophomenidae,  f  Pro- 
ductidae. 
Solche  Vergleiche  ergeben  sich  aus  den  Schalen- 
fornien  ja  sehr  leicht,  aber  sehr  schwer  ist  es, 
wie  auch  Neumayr  betonte,  Anzeichen  für 
mehr  als  rein  äußerliclie  Parallelen  zu  finden. 
Sollten  Spiralgerüste  mehrfach,  auf  getrennten 
Wegen  aus  verschiedenen  Grundformen  ent- 
standen sein,  so  wie  diplospire  Gerüste  zweimal 
im  Devon  und  in  der  Trias  unabhängig  von- 
einander entstanden  ?  Das  anzunehmen  ist 
möglich,  zu  beweisen  ist  es  nicht. 

Die  f  Koninckiniden  sind  sicher  nicht  aus 
den  ihnen  formähnlichen  fLeptäniden  oder 
f  Productiden  geworden,  sondern  aus  f  Athyriden. 
Die  naheliegende  Ueberlegung  (Hall  und 
Clarke),  die  differenziertesten  Armgerüste  der 
Spiriferaceen  wären  auf  dem  Wege  1.  Crura- 
Rh^^lchonellacea,  2.  Schleif  en-Terebratulacea, 
3.  Spiralen-Spiriferacea  entstanden,  läßt  sich 
mit  der  zeitlichen  Aufeinanderfolge  der  Typen 
nicht  gut  vereinigen:  Rhynchonellacea  Unter- 
silur, Spiriferacea  (Atrypidae)  Untersilur,  Tere- 
bratulacea  Unterdevon.  Der  von  Beecher  und 
Schuchert  erwiesene  gleiche  Gerüstanfang  bei 
Atrypiden  und  Terebratuliden  läßt  natürlich 
auf  genetische  Beziehungen  zwischen  beiden 
Typen  schließen,  und  in  den  komplizierteren 
Gerüsten  der  f  Athwiden  könnte  man  vielleicht 
eine  Parallelrichtung  zu  dem  Terebratellid- 
typus  sehen,  aber  eine  wirkliche  Klärung  der 
möglichen  Beziehungen  läßt  sich  auch  nach  den 
z.  B.  von  Beecher  und  J.  ]\I.  Clarke  stu- 
dierten Jugendformen  der  verscliiedenen  Gruppen 
nicht  erzielen.  Üb  zu  den  Rhynchonellaceen 
überhaupt  irgendwelche  näheren  Beziehungen 
existieren?  Die  Rhj-nchonellen  mögen  in  Orthis- 
ähnlichen  Formen  wurzeln.  Nach  den  Schalen- 
anfängen könnte  auch  für  die  erst  im  Uber- 
süur  einsetzenden  f  Spiriferidae  im  engeren  Sinne 
Orthisähnlichkeit  der  Ausgangsform  angenommen 
werden.  Ob  dann  vielleicht  f  Atrypidae-,  f  Athy- 
ridae- Koninckinidae  auf  der  einen,  f  Spiriferidae 
auf  der  anderen  Seite  zwei  von  Anfang  an  ganz, 
verschiedene  Stämme  sein  mögen?  Das  sind 
Fragen,  deren  Beantwortung  heute  noch  nicht 
gegeben  werden  kann. 

i)  Subordo.  Terebratulacea  (Aiicylo- 
pegmata  Waagen,  Zittel)  Terebratulidae, 
Terebratellidae,  f  Stringocephalidae.  Unter- 
devon bis  jetzt;  Blüte  in  Jnra  nnd  Kreide; 
neues  Aufblühen  in  der  Jetztzeit. 

Als  letzter  der  großen  Brachiopoden- 
stämme  erscheinen  im  Unterdevon  die 
Terebratulaceen  mit  schleifenförmigen  Arm- 
gerüsten (s.  S.  166).  Die  gerundet  fünfseitigen 
bis  ovalen  oder  eUiptischen,  meist  bikonvexen, 
seltener  konvex-planen  bis  konvex-konkaven, 
meist  glatten,  hin  und  wieder  kräftig  radial 
gerippten  Schalen  sind  fast  ausnahmslos 
deutlich  punktiert  mit  oft  in  die  Länge 
gezogenen  Perforationen.  Die  Schalenränder 
können  in  einer  Ebene  liegen  (,,Cinctae" 
Q  neuste  dt);  häufig  ist  in  der  Dorsalen 
ein  Wulst,  der  oft  sekundär  gefaltet  ,,biphkat" 
wird,  bei  manchen  Gruppen  ein  Sinus  vor 
banden.  Der  AVirbel  der  Ventralen  ist  mit 
wenigen    Ausnahmen    von    einem    runden 


bis  ovalen  Foramen  durchbohrt,  unter  dem 
meistens  ein  Deltarium  scctans  ausgebildet 
ist.  Selten  greift  die  weitbleibende  Stiel- 
öffnung —  bei  primitiv  scheinenden  Formen 
—  in  die  Dorsale  ein. 

Terebratulidae.  Das  ineist  kurze 
Armgerüst  steht  in  keinem  Zusammenhang 
mit  dem  häufig  vorhandenen  gewöhnhch 
kurzen  Mechauseptum  der  Dorsalen.  Unter- 
devon bis  jetzt. 

fCentronellinae,  Terebratulinae,  fMe- 
galanterinae  (f  Tropidoleptinae). 

fCentronellinae,  mit  centronellidem 
Armgerüst  (s.  S.  166).  Unterdevon  bis 
Obertrias. 

Die  meist  kleinwüchsigen,  glatten  fCentro- 
nella  Bill.  —  Fig.  36  —  mit  kurzer  vorderer 
Brücke  der  einfachen  Armschleife  und  die  groß- 
wüchsigere,  langovale,  radial  gerippte  fRens- 
sellaeria    Hall   —  Fig.  37  —  mit  langausge- 


Fig.    36.      fCentronella    glans- 

fagea    Bill.     (vgl.    Fig.    lOA). 

]\Iitteldevon  ;     New    York.         Aus 

V.    Stromer. 

Fig.  37.  f  Renssellaeria  mary- 
landica  Hall  (vgl.  Fig.  lOB). 
Unterdevon ;  Cumberland ,  Mary- 
land. V2  natürlicher  Größe.  Nach 
Hall  und   Clarke. 


zogener  Brücke  leiten  im  Unterdevon  den  ein- 
fachsten Terebratulaceentyp  ein  und  setzen  ihn 
mit  zahlreichen  Untergattungen  durch  das 
Paläozoikum  fort.  In  den  kleinwüchsigen 
fJuvavella,  jNucleatula,  fDinarella 
Bittn.  nnd  f  Aspidothyris  Dien,  ist  er  bis 
in  die  obere  alpine  Trias  zu  verfolgen. 

Terebratulinae,  mit  terebratuhdem  Ge- 
rüst (s.  S.  166  Fig.  IOC).    Devon  bis  jetzt. 

Im  Devon  stellen  sich  auch  bereits  Formen 
ein,  deren  Schleife  nach  kurzer  rückwärtiger 
Umbiegung  eine  ventral  gewölbte  Brücke  bildet: 
das  glatte  fDielasma  King  —  Fig.  IOC  — 
(Devon  bis  Perm)  mit  oft  großer  Schloßplatte, 
fCranaena  Hall  (Devon)  mit  stark  diver- 
gierenden absteigenden  Aesten.  Ihnen  folgen 
die  randlich  gefalteten  fDielasmina  Waag. 
(Karbon),  f  H  emiptychina  Waag.  (Karbon, 
Perm),  die  dickgewölbte  fNotothyris  Waag. 
(Karbon)  mit  groben  kurzen  Randfalten.  Seit 
der  Trias  existiert  die  in  Jura  und  Kreide  mit 
einem  Heer  von  Formen  blühende  f  Terebratula 
Klein  —  Fig.  38  —  (Trias  bis  Tertiär)  mit 
glatten  Schalen,  oder  in  der  Dorsalen  breit  ge- 
wiilstet,  oder  biplikat  (Fig.  38  C),  im  Jura 
manche  Riesenformen  produzierend,  wie  f  Tere- 
bratula immanis  Zejs.  von  mehr  als  10  cm 
Länge.  An  sie  reihen  sich  eine  Menge  Unter- 
gattungen: die  glatte  fZugmeyria  und  die 
biplikate  fRhaetina  Waag.  (Trias),  die  dick 
gewölbte  ,,nucleate'-  fPropygope  Bitt.  (Trias) 
und  fGlossothyris  Douv.  (Jura)  mit  ±  tiefem 


182 


Brachiopoda  (Paläontologie) 


Sinus  der  Dorsalen  und  Stirnbucht,  die  zu  der 
dem  Tithon  besonders  charakteristischen  fPy- 
gope  Link  (Fig.  38  G  bis  J)  führt,  deren  Schalen 
—  die  Stirnbucht  flügelartig  umwachsend  — 
von  einem  runden  Loch  durchsetzt  sein 
können;  f  D  i  c  t  y  o  t  h  y  r  i  s  D  o  u  v.  (Jura) 
(Fig.  38  K)  mit  einem  durch  eine  grobe  Falte 
geteilten  Sinus  der  Dorsalen  und  mit  hohlen 
Höckerchen   an  der  Ivi-euzung  der  dichten  radi- 


alen Rippen  und  der  groben  Anwachsstreifen. 
Im  Jungtertiär  zweigt  von  fTerebratula  die 
heute  nahezu  kosmopolitische  L  i  o  t  h  v  r  i  n  a 
Uehl.  ab. 

Die  triadische  f  C  o  e  n  o  t  h  y  r  i  s  D  o  u  v. 
mit  der  im  Muschelkalk  ungemein  häufigen 
fCoenothyris  vulgaris  Schloth.  sp.  (Fig. 
38  E,  F)  und  ih.ren  Verwandten  —  ovale  Formen 
mit     flachem    Dorsalwulst,     die     aufsteigenden 


Fig.  38.  Fossile  Terebratulidae.  A,  B  Terebratulina  fgracilis  Schloth.  sp.  Senon,  obere 
Kreide;  Dover,  England  (B  Dorsale  von  innen).  C,  D  Terebratula  fbiplicata  Sow.  Cenoman, 
obere  Ivi-eide;  Warminster,  England  (D  Dorsale  von  innen).  E,  F  fCoenothyris  vulgaris 
Schloth.  sp.  ]\luschelkalk,  Trias;  Recoaro,  Oberitalien  (F  Dorsale  von  innen).  G,  H  fPygope 
Aspasia  Men.  Mittlerer  Lias;  Sizilien  (H  Stirnansicht).  J  fPygope  diphya  auct.  Tithon, 
oberster  alpiner  Jura;  Trient,  Südtirol.  K  fDicthyotyris  coarctata  Park.  sp.  Oberer  Dogger, 
Jura;  England.  Aus  Steinmann,  a  absteigender,  a'  aufsteigender  Ast  des  Armgerüstes; 
er  Crura;  cf  Cruralfortsatz ;  d  Deltarium,  e  Eindrücke  der  Mantelsinus,  f  Foramen,  fj  Median- 
falte im  Wulst.  1  Loch  in  der  Schale  von  fPygope;  o  Seitenohr  der  Dorsalen  von  Terebratulina, 
pl  Medianplatte  des  Gerüsts  von  f CoenothATis,  s  Sinus,  s'  Medianseptum,  sf  Schloßfortsatz, 
sp  Zahnplatte,  w  Wulst,  z'  Zahngrube. 


Aeste  des  lairzen  Gerüstes  laufen  in  eine  nicht 
vom  »Medianseptum  getragenen  Platte  aus- — 
nimmt  unter  den  Terebratulinen  eine  Sonder- 
stellung ein. 

Im  .Jura  beginnt  Terebratulina  d'Orb.  (Fig. 
38  A,  Bj  mit  geradem  Schloßrand  der  Dorsalen, 
mit  fein  radialgestreiften  Schalen  und  mit  kleiner 
Ringschleife  (Jura  bis  jetzt),  an  die  wohl  die 
konvex-plane  Disculina  Desl.  (Jura  bis  jetzt) 
anzuschließen  ist.  Mit  Terebratulina  stimmt 
das  Armgerüst  der  seit  dem  Pliozän  Siziliens 
bekannten  Discolia  F.  u.  Oehl.  überein.  Bei 
Eucalathis  F.  u.  Oehl.  (?  Jura,  rezent)  und 
bei  der  langgeschnäbelten  Agulhasia  King 
(Kreide  bis  jetzt)  mit  hoher  durch  eine  Rinne 
geteilter  Area  unter  dem  Wirbel  ist  die  Schleife 
des  sonst  an  Terebratulina  gemahnenden  Ge- 
rüstes nicht  durch  eine  (^hierspange  zwischen 
den  Crurenenden  zu  einem  Ringe  gesclilossen. 

f Megalanterinae,  mit  megalanteridem 
Gerüst  (s.  S.  1G6),  Unterdevon  bis   Karbon. 

Lange  Gerüstschleifen  mit  langen  aufsteigenden 
Aesten  finden  sich  bei  mehreren  ,,cincten"  Formen 
bereits  im  Unterdevon:  f Megalanteris  Oehl. 
(Devon),  großwüchsige,  bikonvexe,  breit  ovale 
Formen,  an  deren  Armgerüst  lange  Crurenfortsätze 
über  die  Abzweigungsstelle  der  Schleifen  und  über 
die  (^)uerbrücke  der  aufsteigenden  Aeste  hinaus  nach 
vorn  ragen(Fig.  10 D).  fCryptonella  Hall  (De- 
von, Karbon),  fllarttina  H.  u.  Cl.  (Karboni.deren 


mehr  oder  weniger  schlanke,  ovale,  glatte  Schalen 
f  Centronella  gleichen,  haben  wie  f  Zeillerien  und 
\'iele  mesozoischen  .,Waldheimien"  scharfe  Wirbel- 
kanten imd  Armgerüste,  die  lebhaftest  an  die 
der  lebenden  ^lagellanien  anklingen.  Aber  wenn 
zudem  auch  noch  bei  f  Harttina  ein  langes  Median- 
septum in  der  Dorsalen  vorkommt,  und  die 
Schleifenränder  mit  Stacheln  besetzt  sind,  so 
läßt  sich  doch  keine  Verbindung  mit  meso- 
känozoischen  Terebratelliden  konstruieren.  Die 
f^Megalanteriden  liefern  keinen  Anhalt  dafür, 
daß  die  aufsteigenden  Aeste  von  den  absteigenden 
getrennt  angelegt  würden.  Vielmehr  kann  man 
nach  fEunella  Hall  (Devon,  mit  fDielasma 
verwandt),  mit  längeren  absteigenden  Aesten, 
den  ]\Iegalanteridtypus  durch  einfaches  Wachsen 
aus  dem  Terebratulidtypus  ableiten. 

f  Tropidoleptinae;  Unter-  und  Mittel- 
devon. 

f  Tropidoleptus  Hall,  mit  tropidolep- 
tidem  Gerüst  (s.  S.  166,  Fig.  10  E). 

Als  ,,terebratellide"  Seitengruppe  der  Tere- 
bratulidae könnte  die  auf  das  Devon  beschränkte 
Gattung  f Tropidoleptus  (Fig.  39)  aufgefaßt 
werden,  bei  der  die  einfache,  fast  noch  centro- 
nellide  schlanke  Schleife  ihre  distalen  Enden 
auf  ein  in  der  ]Mitte  der  Dorsalen  besonders 
hohes  Medianseptum  stützt.  Die  ganze  Form 
ist  gegenüber  den  Zeitgenossen  unter  den  Tere- 


Braclüopoda  (Paläontologie 


183 


bratuliden  ganz  fremd.  Die  konvex-planen 
bis  konvex-konkaven,  grob  punktierten  Schalen 
sind  grob  radial  gefaltet;  der  Sclüoßrand  ist 
gerade,  lang,  selbst  noch  bei  größeren  Stücken 
mit     ausgezogenen      Seitenecken;      in      beiden 


Fig.  39.     fTropidoleptiis    carinatus    Conr. 
Unterdevon ;  New  York.  Nach  Hall  und  Clarke.  i 
A  Ventralklappe,   B  Dorsalklappe,  Av  Yentral- 
area,  ch  Chilidium  der  Dorsalklappe. 

Klappen  sind  niedrige  Arcen  ausgebildet, 
das  dreiseitige  DelthjTium  der  Ventralen 
ist  offen  und  über  dem  ki-Jiftigen  Schloß- 
fortsatz der  Dorsalen  wölbt  sich  ein  deutliches 
Chilidium.  Das  ganze  Aeußere  gleicht  \iel 
mehr  einer  Strophomenacee ,  Orthide,  als 
einer  Terebratulacee.  Das  Vorkommen  ähnlicher 
äußerer  Formen  bei  meso-känozoischen  Mega- 
thyriden,  das  Hall  und  J.  M.  Clarke  be- 
tonen, klärt  nichts  in  bezug  auf  die  Herkunft  von 
Tropidoleptus.  Und  es  ist  hier  wohl  die  Frage 
berechtigt,  ob  Tropidoleptus  überhaupt  mit 
den  Tercbratulaceen  vereinigt  werden  darf,  ob 
nicht  möglicherweise  ein  Orthidentyp  vorliegt, 
der  zu  kurzen  Cruren  ein  einfach  schleifenförmiges 
Armgerüst  erwarb. 

Terebratellidae(Walclheimiidae).  Trias 
bis  jetzt.  Megathyrinae,  Dallininae,  Ma- 
gellaiiinae. 

Tercbratulaceen,  deren  Schleifengerüst 
meist  mit  langen  aufsteigenden  Aesten 
dauernd  oder  nur  in  der  Jugend  an  ein 
Medianseptum  der  Dorsalen  gebunden  ist, 
beginnen  in  der  Trias. 

Die  Beobachtungen  über  die  Genesis  tere- 
bratellider  Gerüste  (s.  S.  168  Fig.  11)  führten 
Beecher  zu  der  Ueberzeugung,  daß  die  An- 
fangsstadien dieser  Gerüste  als  definitive  vor- 
kämen bei  einigen 

Megathyrinae.  Lias  bis  jetzt. 
Kleinwüchsige  Formen  mit  geradem 
Schloßrand,  mehr  oder  weniger  deutlichen 
Arcen  in  beiden  Klappen,  meist  mit  weiter 
Stielöffnung  und  zum  Teil  mit  megathyriner 
Schleife  (s.  Fig.  10  F). 

Die  kleine  ovale  Gwynia  King  (Diluvium, 
rezent)  ohne  kalkiges  Gerüst,  ohne  Median- 
septum, fZellania  Moore  (Lias),  klein,  oval, 
mit  niedrigem  Septum,  gerüstlos,  aber  mit  er- 
höhter Eandleiste  in  der  Dorsalen;  Cistella 
Gray  (Ivreide  bis  jetzt)  (s.  zoologischer  Teil, 
Fig.  14)  mit  geradem  Schloßrand,  weiter  Stiel- 
öffnung in  beiden  Klappen,  mit  einfacher,  rand- 
lich liegender,  weiter  Schleife,  die  distal  an  ein 
Medianseptum  gebunden  ist,  sind  —  zusammen 
mit  Megathyris  d'Orb,  Fig.  10  F,  (Jiira 
bis  jetzt),  deren  grobgerippte,  halbkreisförmige 


Schalen  in  der  Dorsalen  eine  breite,  randlich 
liegende  Schleife  haben,  die  durch  3  oder  5  vom 
Kande  radial  gerichtete  kurze  Septen  feston- 
artig  gebuchtet  ist  —  früher  mehrfach  den 
Thecidiiden  angeschlossen  worden.  Die  syste- 
matische Stellung  dieser  Formen  ist  keine  ein- 
deutige. Daß  Gwynia  und  Cistella  in  gene- 
tischer Beziehung  wirklich  die  Rolle  von  Aus- 
gangsformen für  Terebratelliden  zukäme,  ist 
ihrem  geologischen  Auftreten  nach  ganz  aus- 
geschlossen. Die  große  zeitliche  Distanz  ver- 
hindert es  auch,  etwa  Älegathyris  und  Cistella  als 
Abkömmlinge  des  devonischen  f  Tropidoleptus 
aufzufassen.  Wenn  diese  Megath3Tinen  über- 
haupt zusammengehörend  mit  den  Terebratelliden 
zu  vereinigen  sind,  dann  dürften  sie  eher  als 
Rückbildungen  aufzufassen  sein,  denn  als  Primitiv- 
formen. 

Dallininae  und  Magellaninae  (Wald- 
heimiidae),  Trias  bis  jetzt. 

Beecher  schied  die  TerebrateUiden  mit 
langer  Schleife,  langen  aufsteigenden  Aesten 
nach  den  bei  der  Entwickelung  des  Gerüstes 
durchlaufenen    Stadien    in    zwei    Gruppen: 

1.  Dallininae,  Stadien:  (Gwynia,  Ci- 
stella), Platidia,  Ismenia,  Mühlfeldtia,  Tere- 
brataha,  DaUina. 

2.  Magellaninae,  Stadien:  (Gwynia, 
Cistella),  Bouchardia,  Magas,  Magasella,  Tere- 
bratella,  Magellania. 

Da  die  Endgerüste  beider  Gruppen  fast 
vollkommen  gleich  werden  können,  so  ist 
ohne  Kenntnis  des  Entwickelungsganges 
die  Entscheidung,  wohin  die  einzelnen  Formen 
zu  stellen,  eine  unsichere,  bei  fossilen  Formen 
oft  unmöghche. 

Die  Dallininae  sind  die  früher  auftretende 
Gruppe;  sie  beginnen  in  der  Trias  mit  gewöhnlich 
als  ,,Waldheimia"  zusammengefaßten  Formen 
Durch  das  bei  den  rezenten  Macandrevia 
cranium  und  Daliina  floridana  (vgl.  Fig.  11) 
beobachtete  Gerüststadium,  das  Beecher  platidi- 
form  nennt,  das  in  dem  einfachen  absteigenden 
l  und  stü-nwärts  zusammenstoßenden  Aesten  voll- 
kommen mit  dem  centronelliden  Typus  der 
Terebratulaceen  übereüistimmt,  ergibt  sich  der 
Anschluß  der  Dallininae  an  die  paläozoisch- 
triadischen  Centronelliden  und  zwar  sowohl  mor- 
phologisch, als  zeitlich  (Trias),  als  geographisch 
(die  jüngsten  Centronelliden  und  die  ältesten 
Dallininen  begegnen  sich  in  der  Tethys  der 
Trias). 

Die  mesozoischen  Dallmmen  (,,Waldheimia") 
—  Fig.  40  —  sind  vorwiegend  Formen  mit 
kleinem  Foramen  im  Whbel,  mit  scharfen  Wirbel- 
kanten, deren  Schleife  (bei  erwachsenen)  nicht 
durch  ein  Joch  an  das  meist  lange  Median- 
septum der  Dorsalen  gebunden,  also  wieder 
„megalanterid"  ist.  Teils  sind  die  Formen 
,,cincte":  fZeilleria  Bayle,  fMicrothyris 
Desl.,  Trias  bis  Kreide,  teils  Formen  mit  langem 
Dorsalsinus:  f  Aulacothyris  Douv.,  Trias 
bis  I\reide,  fCruratula,  f  Camerothyris 
Bittn.,  Trias,  fEpicyrta  v.  B.,  Jura,  teils 
Formen  mit  breitem  einfachem  fOrthotoma 
Qu.,  Jura,  oder  gefaltetem  Dorsalsinus,  f  Anti- 
ptychina  Zitt.t  Jura  bis  Ivreide;  radial  ge- 
faltet,   fFimbriothyris   Desl.,  Jura,  biplikat, 


184 


Braehiopoda  ( Paläontolciüie) 


f  Plesioth3'ris     Douv.,    Jura, 
untereinander  nahe  verwandt  sein. 


Alle  dürften  ist  der  Fall  bei  der  känozoischen  Terebratalia 
Beech.  und  bei  Laqueus  Dali,'  bei  dem  vom 
Medianseptum  zwei  Joche  zum  ab-  und  auf- 
steigenden Ast  ausgehen.  Bei  der  quartären 
Dallina  Beech.  (Dihnaum,  rezent)  und  der 
seit  dem  Pliozcän  lebenden  Macandrevia  King 


1  liT  4(1  Mesozoische  Dali  mm  ae  (\\al(lheimien) 
AfZ eiller ia(Microthyris)  lagenalisöchloth. 
sp.  Cornbrash,  Bathonien,  mittlerer  Jura;  Eng- 
land. B  fZeilleria  (]\Iicrothyris)  digona 
Sow.  sp.  Great  Üolite,  Bathonien,  mittlerer 
Jura;  England.  (Dorsale  von  innen.)  C  fZeil- 
leria numismalis  Lam.  sp.  Mittlerer  Lias, 
unterer  .Jura';  England.  D,  E  f  Aulacothyris 
impressa  Br.  sp.  Unterer  Oxford,  oberer 
Jura;  Württemberg.  F  f Antiptychina  bi- 
vallata  Desl.  sp.  Callovien,  mittlerer  Jura; 
a  absteigende,  a'  auf- 
Armgerüsts,  er  Crura,  cf 
Cruralfortsätze ,  d  Deltarium ,  f  Foramen,  f 
Wulstfalten,  k  Arealkanten,  q  Querbrücke  des 
Armgerüsts,  s  Sinus,  s'  Medianseptum,  w  Wulst. 
Aus   Stein  mann. 

Bei   anderen   ist   die   Armschleife    erwachsen 


Ardeche,    Frankreich, 
steigende   Aeste   des 


an  das  ^ledianseptum  gebunden,  so  bei 
grobgefalteten  fjsmenia  King,  Jura, 
radialgerippten     Megerlea      King     (Fig. 


der 
der 

41) 


Fig.  41.  Megerlea  (Trigonellina)  fpec- 
tunculus  Schloth.  sp.  Oberer  Jura;  Engel- 
hardtsberg,  Franken,  a  Ventralseite,  b  Stirn- 
seite, c  Dorsalseite,  natürliche  Größe,  d,  e  Arm- 
gerüst in  lateraler  und  ventraler  Ansicht.  Ver- 
größert.    Aus   Zittel. 

(=  Mühlfeldtia  Bayle  mit  der  rezenten 
Frenulina  Dali)  Jura  bis  jetzt,  bei  dem  grob- 
radialgerippten  f  Trigonosemus  Kön.  (Fig.  42) 
mit  großer  flacher  Area  und  gekrümmtem  Wirbel 
der  Ventralen  (Kreide),  bei  der  lang  geschnäbelten 
jLyra  Cumb.  (Fig.  43)  (Kreide)  und  bei  der 
kleinen,  ziemlich  grobpunktierten,  meist  glatten, 
rundlichen  fKingena  Dav.,  Kreide;  das  gleiche 


Fig.  42.  A  f Trigonosemus  elegans  Defr. 
sp.  Senon,  obere  Kreide;  England.  Inneres  der 
Dorsalklappe,  vergrößert.  B  f Trigonosemus 
Palissyi  Woodw.  Senon,  obere  Kreide;  Ciply, 
Belgien.  Dorsalan«icht,  Profilansicht  und  ver- 
größerter Wirbel.     Aus  Zittel. 

entbehren  nur  die  Endstadien  des  Gerüstes  des 
Joches  vom  Septum  zu  den  absteigenden  Aesten. 
In  der  kleinen,  glatten,  bikonvexen,  kurzovalen 
Platidia  Costa  (nur  rezent)  mit  grob  punk- 
tierten Schalen,  mit  großem  rundem  Foramen, 
das  auch  in  die  Dorsale  eingreift,  ohne  Deltaria, 
mit  kurzer  centronellider  Schleife,  die  distal  an 
ein  kurzes  hohes  Septum  gebunden  ist,  ist  nach 
den  auch  sonst  bei  den  Terebratelliden  be- 
obachteten Resorptions-  und  Reduktionserschei- 
nungen des  Gerüstes  viel  eher  eine  reduzierte 
Form  zu  sehen  als,  wie  es  nach  Beecher  sein 
sollte,  ein  persistierendes  Durchgangsstadium  der 
differenzierteren  Formen. 

Die  lebenden  Dallininen 
sind  mit  Ausnahme  von 
Platidia ,  einiger  Macan- 
drevien  und  einer  ]\Iegerlea 
auf  die  Meere  der  Nord- 
hemisphäre beschränkt. 

Die  Gruppe  der  Ma- 
gellaninae  ,  bei  denen 
statt  des  centronelliden 
=  platidiformen  Stadiums 
ein  bouchardiformes  und 
megerliniformes  durch- 
laufen wird,  und  wo  die 
Entwickelung  der  auf- 
steigenden Aeste  als  Ring- 
schleife am  ]\Iedianseptum 
der  der  absteigenden  Aeste 
vorauseilt,  existiert  seit  dem 
Jura  mit  besonderer  Blüte 
in  Jura  und  Kreide. 

Bei  der  meist  radial- 
gerippten breiten  Tere- 
bratella  d'Orb.  (Fig.  8b) 
(Jura  bis  jetzt)  mit 
großem  Foramen ,  meist 
mit    Deltarium    discretum 

sind  erwachsen,  die  absteigenden  Aeste  durch  ein 
meist  schmales  Joch  mit  dem  ]\Iedianseptum  ver- 
bunden (Fig.  11,  G  a  und  zoologischer  Teil  Fig.  5  A, 
B).       Bei    der    kleinwüchsigen,   glatten    konvex- 


Fig.    43. 
M  e  a  d  i 


fLyra 
C  u  m  b. 


Obere  Ivreide;  Eng- 
land. Nach  David  - 
son.  A  Dorsal- 
seite, B  Querschnitt 
durch  den  langge- 
zogenen Schnabel, 
mit  verlängerten 
Zahnstützen.  C"  Dor- 
sale von  der  Seite, 
pr     Schloßfortsatz. 


Braehiopoda  ( Paläontol i  igie) 


185 


planen  fMagas  Sow.  (Kreide)  —  Fig.  11,  Eaj  — 
mit    stark    gekrümmtem    Wirbel,    mit    schwach 
entwickeltem  Deltarinm  und  bei  f  Rhynchorina 
Oehl.    (Kreide)    mit    langem    Schloßrand    und 
niedrigen  AVirbeln  ist  das  Gerüst  an  ein  ungewöhn- 
lich   hohes    Septum    gebunden;     die    sehr    breit 
beginnenden  aufsteigenden  Aeste  stoßen  in  der 
Mitte  nicht  zusammen.    In  der  rezenten  Maga- 
sella  Dali  —  Fig.  11  Faj  —  in  der  Form  Tere- 
bratella  gleichencl,  ist  die  Ringschleife  der  auf-  j 
steigenden    Aeste    sehr    zart.       Das    Gerüst   der  | 
seit    dem    Jura   lebenden    ^lagellania     Bayle  > 
(Waldheimia  King,  Neothyris  Douv.  s.  den  zoo-  i 
logischen    Artikel"   ,,Br  achiopod  a"    Fig.    32) 
ist  erwachsen  nicht  an  ein    Medianseptum   ge- 
bunden, es  gleicht  vollkommen  dem  erwachsener 
Dallinen  und  Macandrevien. 

Die    miozäne    fMannia    Dew.    von    Magas- 
ähnlicher  Form,  bei  der  die  absteigenden  Aeste 
nicht   mit   dem    ;\Iedianseptum  verbunden   sind, 
und    wo    vom    Septum    nicht    zu    einer    Schleife 
vereinigte  Kalkbänder  ausgehen,  und  die  lebenden 
Bouchardia  Dav.,  Megerlina  Desl.,  Kraus- j 
sina     Dav.,    deren     Gerüst    der    absteigenden  | 
Aeste    entweder    ganz    oder    wie    bei    ^legerlina  j 
bis    auf   einen   kleinen   distalen    Rest    entbehrt,  j 
und    wo    die   rudimentären  aufsteigenden   Aeste 
nicht    zu    einer    Schleife    vervollständigt    sind, 
lassen   sich   geologisch   wieder   nicht   als  Durch- 
gangsstadien für  die  differenzierteren  Formen  wie 
fMagas,  Terebratella,  Magellania  erweisen.     Sie 
sind    eher    regressive    Formen    als    persistente 
Primitivstadien. 

Die  lebenden  Magellaninen  sind  auf  die  Meere 
der  Südhemisphäre  Deschränkt. 

tStringocepIialidae.  Devon.  fStrin- 
goceplialus  Defr.  mit  stringocephalidem 
Gerüst  (s.  S.  168  und  Fig.  10  G). 

Vollkommen  unvermittelt  steht  allen  An- 
cylopegmaten  die  Gattung  fStringocephalu  s 
(Fig.  44)  aus  dem  mittel-  und  westeuropäischen 
( ?  Unter-  und)  Mitteldevon  und  aus  Kanada 
gegenüber.  Die  anfangs  flachen,  sehr  breit 
ovalen  Schalen  mit  gerade  nach  hinten 
gestrecktem  Wirbel  wachsen  bis  zu  faust- 
großen, kugelig  geblähten  Formen  mit  klauen- 
förmig  über  die  Dorsale  gekrümmtem,  spitzem 
Wirbel  an.  Das  große  dreiseitige  Delthyrium 
wird  durch  zu  einem  S}Tideltarium  ver- 
schmelzende Platten  bis  auf  ein  enges,  rundes 
Foramen  unter  dem  Wirbel  geschlossen;  an 
dieses  setzt  nach  innen  ein  Kalkrohr  an.  Der 
mächtige  Schloßfortsatz  greift  distal  gespalten 
um  ein  kräftiges  Medianseptum  der  Ventralen.  Die 
dicke,  glatte  Schale  ist  außen  unpunktiert, 
innen  punktiert.  Die  einzige  sichere  Art  f  Strin- 
gocephalus  Burtini  Defr.  ist  ein  gutes 
Charakterfossil  für  das  obere  ]\litteldevon. 

4,  Geologische  Verbreitung  und  Be- 
deutung der  Brachiopoden.  Seit  dem 
Unterkambrium  1)  sind  Brachiopoden  —  ohne 
erkennbare  Verbindung  mit  anderen  Everte- 
bratengruppen  —  aus  marinen  Ablagerungen 
bekannt,  und  besonders  im  Paläozoikum 
gehören  sie  zu  den  allerhäufigsten  Versteine- 


1)  Walcotts  frühere  Angaben  über  Brachio- 
poden im  Algonkium  Nordamerikas  sind  wieder 
aus  der  Diskussion  verschwunden. 


rungen;  im  Kambrium  teilen  sie  allein  mit 
den  Trilobiten  die  Herrschaft  über  die  Meere. 
Schon  im  U  n  t  e  r  k  a  m  b  r  i  u  m  stehen  In- 
artikulata  und  Artikulata  getrennt  einander 
gegenüber,  doch  so,  daß  erstere  weit  über- 
wiegen. Walcott  kennt  jetzt  aus  dem 
Unterkambrium  20  Gattungen,  unter  denen 
15  Atremata  und  Neotremata  5  protrematen 
fOrthiden  und  fSyntrophiiden  gegenüber- 
stehen. Die  Vorherrschaft  der  Inartikulaten 
bleibt  durch  das  Kambrium  gewahrt:  33  Gat- 
tungen der  Obolaceen,  fAcrotretaceen,  Dis- 
cinaceen,  Craniaceen  gegenüber  13  Gattungen 
der  fOrthiden,  f Stropiiomeniden  und  fPen- 
tameraceen. 


Fig.  44.  f  Stringo- 
cephahis  Burtini 
Defr.  sp.  ^ilittel- 
devon;  Paffrath  bei 
Köln.  A  Jugend- 
liches Exemplar, 
Dorsalansicht. 
B  Inneres  beider 
Klappen,  Lateral- 
ansicht,    a  Ventra- 

larea,    er  Crura, 
d  Deltarium  zu  einem 
S}aideltarium      ver- 
schmelzend, f  Fora- 
men    mit     Syrinx, 
ss'  Mediansepten, 
sf   Schloßfortsatz, 
st  stabförmige  Fort- 
sätze der  Arm- 
schleife. 
Aus   Steinmann. 


Im  U  n  t  e  r  s  i  1  u  r  gehen  die  Inartukilaten 
sehr  stark  zurück,  sie  geben  die  Vorherrschaft 
an  die  Artikulaten  ab.  Mächtig  blühen  die 
Protremata  auf  (fOrthiden,  fStrophome- 
niden,  f  Leptaeniden,  die  f  Clitambonitiden 
und  f  Porambonitiden),  die  telotremen  Rhyn- 
chonellaceen  beginnen,  und  die  f  Spiriferaceen 
setzen  mit  den'f  Atrypiden  ein,  zu  denen  im 
Obersilur  die  f  Spiriieriden,  f  Athyriden  und 
dann  protreme  f  Pentameraceen  in  großer 
Zahl  kommen.  Von  den  Inartikulaten 
existieren  fast  nur  noch  die  wenigen  Typen, 
welche  in  die  Jetztzeit  fortsetzen:  Lingulidae, 
Discinidae,  Craniidae  und  vereinzelte  fTri- 
merellen,  f  Acrotretiden,  f  Trematiden. 

Im  Devon  treten  zu  den  noch  reicher 
entfalteten  f  Spiriferaceen  und  fStrophome- 
naceen  die  Terebratulaceen,  welche  aber 
mit  den  Rhynchonellaceen  im  Paläozoikum 
verhältnismäßig  wenig  Terrain  gewinnen. 
Im  Karbon  bis  Perm  gehen  die 
fOrthiden,       f  Strophomeniden,      fLeptae- 


186 


Bracliiopoda  ( Paläontologie ) 


nideii,  fPentameraceen  langsam  zurück, 
dafür  entfalten  sich  nun  mächtig  die 
fProductiden,  welche  neben  f Spiriferiden 
und  fAthyriden  vorherrschen.  Viel  bemerkt 
wurde  es,  daß  zu  Ausgang  des  Paläozoikums 
im  Bereich  des  alten,  äcjuatorial  gerichteten 
Mittelmeeres  sich  unter  den  Strophomenaceen 
eine  Menge  aberranter  Typen  einstellen: 
die  fRichthofeniiden,  fLyttonien,  asymme- 
trisch werdende  f  Strophomeniden  —  stiellose, 
zum  Teil  festgewachsene  Formen. 

In  der  Trias  wechselt  das  Bild.  Von 
paläozoischen  Typen  herrschen  nur  noch 
t Spiriferiden  und  fAthyriden,  von  welch 
letzteren  die  diplospiren  fKoninckiniden 
abspalten.  Die  Protremen  sind  bis  auf  die 
nun  einsetzenden  Thecidiiden  erloschen,  dafür 
erblühen  jetzt  besonders  reich  in  obertriadi- 
schen  Meeren  die  Rhynchonellaceen  und 
Terebratulaceen. 

Bis  in  den  unteren  Jura  (Lias)  sind  noch 
vereinzelt  f  Spiriferiden  (f  Spiriferina, 
fSucssia)  und  fKoninckiniden  zu  verfolgen, 
unvermittelt  tauchen  noch  einmal  fLep- 
taeniden  (fCadomella)  auf,  dann  herrschen 
in  Jura  und  Kreide  uneingeschränkt  die 
Rhynchonellaceen  und  vor  allem  die  Tere- 
bratulaceen, neben  denen  Linguliden,  Disci- 
niden,  Craniiden  und  Thecidiiden  eine  nur 
unbedeutende  Rolle  spielen. 

Das  Tertiär  ist  eine  Zeit  starken  Rück- 
ganges der  Braehiopoden  und  heute  exi- 
stieren eigenthch  nur  kümmerliche,  wenige 
Endzweige  des  einst  so  mächtig  verästelten 
Brachiopoclenstammes. 

Unter  den  lebenden  Formen  dominieren 
die  Terebratulaceen,  die  mit  112  Arten  in 
erneuter  Blüte  stehend,  zum  Teil  wie  in 
Platidia,  Bouchardia,  Kraussina,  MegerMna 
in  Verkümmerung  begriffene  Zweige  besitzen. 
Alle  anderen  Typen  —  15  RhynchoneUiden, 
15  Linguhden,  7  Disciniden,  7  Craniiden, 
2  Thecidiiden  —  stehen  weit  hinter  den 
Terebratulaceen  zurück.  Von  den  lebenden 
Arten  sind  25  —  etwa  ^j-,  —  in  15  Gattungen 
auch  fossil  bekannt,  zumeist  erst  seit  dem 
Phocän.  Und  von  den  33  lebenden  Gattungen 
sind  23,  die  aus  der  Vorzeit  in  das  Jetzt 
hinübergerettet  sind,  darunter  Lingula  seit 
dem  Untersilur,  einzelne  Terebratulaceen 
und  RhynchoneUiden  seit  dem  Jura,  Disci- 
nisca,  Crania  und  Thecidium  seit  der  Kreide. 

Neben  meist  kurzlebigen  Gattungen  sehen 
wir  andere  wenige,  die  gewaltige  Zeiträume 
überdauerten,  Lingula  die  langlebigste:  ihre 
große  Unempfindlichkeit  gegenüber  Milieu- 
änderungen vermag  das  Auffallende  zu  er- 
klären. 

Die  Braehiopoden  der  Vorzeit  bevor- 
zugten Gebiete  kalkiger,  kalkigmergliger 
und  kalkigsandiger  Sedimente,  deren  manche 
sie  in  ungeheurer  Individuenzahl  erfüllen: 
Brachiopodenkalke  im   Silur  mit  Choneten, 


Pentameren,  Spiriferen,  Rhynchonellen, 
im  Devon,  Karbon,  Perm,  Trias,  Jura,  Riff- 
kalke im  Devon,  Spiriferen,, Sandsteine"  im 
Devon.  Tonige  Ablagerungen  sind  Brachio- 
poden-ärmer,  obwohl  sie  auch  in  solchen 
nicht  fehlen. 

Zumeist  waren  auch  die  Braehiopoden 
der  Vorzeit  wie  die  Mehrzahl  der  Lebenden 
auf  Gebiete  im  Bereich  der  Kontinentalstufe 
beschränkt.  Dabei  dürften  sie  mit  wenigen 
Ausnahmen  —  f  Obolus  im  ,,Ungulitensand", 
Lingula  f  Krausei  in  glaukonitischem  Ce- 
nomansandstein,  und  wenige  andere  —  die 
Brandungszone  gemieden  haben,  wenigstens 
gilt  das  für  gestielte  und  freilebende  Formen, 
die  nicht  wie  Lingula  sich  in  Sand  zu  ver- 
graben vermögen.  Die  Abwanderung  mancher 
Formen  in  die  Tiefen  jenseits  der  Kontinental- 
stufe begann  wohl  erst  im  Mesozoikum 
(Schuchert). 

Die  Braehiopoden  gehören  dem  Benthos  an. 
Auffallend  ist  unter  diesem  Gesichtswinkel 
das  Auftreten  mancher  Inartikulaten  in 
bituminösen,  pyritreichen  Mergelschiefern, 
die  sonst  der  Benthosfauna  ganz  entbehren: 
Obohden,  Linguliden,  Disciniden.  Die  einzig 
mögliche  Erklärung  für  das  Vorkommen 
dieser  Formen  in  den  als  fossile  ,, schwarze 
Meere"  (Pompeckj)  zu  deutenden  Ablage- 
rungen gibt  Schuchert:  Die  betreffenden 
Formen  wurden  als  Pseudoplankton  ver- 
frachtet. 

Die  Menge  der  in  manchen  Sedimenten 
aufgehäuften  Brachiopodenschalen  läßt  sie 
zum  Teil  mit  als  Gesteinsbildner  eine  Rolle 
spielen.  Andersson  woUte  den  Gehalt 
an  Phosphorsäure  in  manchen  kambrisch- 
silurisehen  Phosphoriten  Skandinaviens  auf 
den  Reichtum  altpaläozoischer  Meere  an 
phosphatischen  Brachiopodenschalen  zurück- 
führen. 

Die  Häufigkeit  und  meistens  recht  gute 
Erhaltung  der  Braehiopoden  hat  sie  zu  viel- 
gebrauchten Leitfossihen  gemacht;  nament- 
lich manche  kurzlebigen  Genera  wie  fPor- 
ambonites,  f  Conchidium,  f  Pentamerus, 
f  Stringocephalus,  fUncites,  dann  weitver- 
breitete, wie  viele  f  Strophomeniden,  fOr- 
thiden,  fProductiden  u.  a.  m.  leisten  gute 
Dienste. 

Die  große,  fast  universelle  Verbreitung 
vieler  Artikulaten,  es  sei  z.  B.  erinnert  an 
f  Tropidoleptus  carinatus  im  Unter- 
devon des  Rheinlandes,  Nord-  und  Süd- 
amerikas, an  f  Leptocoelia  flabellites  im 
Unterdevon  Nord-  und  Südamerikas,  Süd- 
afrikas, kann  für  paläogeographische  Ueber- 
legungen  wichtig  werden.  Wie  Bloch  mann 
bei  der  Diskussion  der  Terebratuhden  von 
Ascension  wieder  hervorhob,  können  die 
Larven  von  Artikulaten  höchstens  etwa 
2  Wochen  flottieren.  Das  nötigt  für  weite 
oder    diskontinuierhch    scheinende    Verbrei- 


Bracliiopocla  (Paläontologie)  —  Breccien 


187 


tung  zur  Annalime  von  Wanderwegen  an 
oder  in  der  Nähe  von  ehemaligen  Küsten- 
linien. 

Literatur.  Zusammenstellung  in  K.  A.  von 
Zittel,  Grundzüge  d.  Palaeontolngie,  I.  Abt.  In- 
vertebrata,  3.  Avfl.,  1910,  S.  259—261.  —  S.  S. 
BucTcman,  1.  Brachiopod  morphology.  Quart. 
Journ.  Geol.  Soc.  London,  Bd.  68,  1907.  — 
2.  Fossil  Brachiopoda,  Wiss.  Ergebn.  d.  Schwed. 
Südpolar  -  Expedition  1901  bis  1903,  Bd.  3, 
Lfg.  7,  1910.  —  jr.  M.  Clarke,  Early  Devonic 
History  of  Neiu  York  and  Eastern  North  America. 
New  York  State  Mus.  Mem.  9.  1908.  —  E.  R. 
Curnings,  The  Morphogenesis  of  Platystrophia, 
Am.  Journ.  of  Sei.,  S.  4,  Bd.  15,  1903.  —  C. 
Diener,  Himalayan  Fossils.  Pal.  Indica,  S.  15, 
1896 — 1911.  —  J.  E,  Hyde,  Camarophorella, 
a  3Iississippian  3Ieristelloid  Brachiopod.  Pro- 
ceed.  Boston  Soc.  Nat.  Rist.,  Bd.  84,  1908.  — 
W.  Nalivkin,  Die  Fauna  d.  Donez-Jura,  III. 
Brachiopoda,  3Icm.  Com.  qeol.  St.  Petersbourg, 
JV.  S.,  Lfg.  55,  1910.  —  Fr.  Schmidt,  Beilr. 
z.  Kenntn.  d.  ostbalt.  imtersil.  Brachiop.  d. 
Gatt.  Plectamboniles,  Leptaena  «.  Strophomtnia. 
Bull.  Acad.  Sc.  Ser.  6,  Bd.  2.  St.  Petersbourg 
1908.  —  Ch.  Schuchert,  Palaeogeographic 
and  geologic  Significance  of  recent  Brachiopoda. 
Bull.     Geol.     Soc.    of    America    Vol.    22,    1911. 

—  M.  Setnper,  Ueber  Convergenzerscheinungen 
bei  fossilen  Brachiopoden,  N.  Jahrb.  f.  3Iin., 
Jahrg.  1908,  I.  —  H.  S.  Williams,  The 
Dalmanellas  of  the  Chemungformation  and  a 
new  genus  Thiemella.    U.  St.  Nat.  Jfus.  Proceed. 

Vol.  34,  1908.  —  J.  WysogörsM,  Zur  Ent- 
wickelung  der  Orthiden  im  baltischen  Silur, 
Zeitschr.    d.  Deutsch,   geol.    Ges.,   Bd.  52,    1900. 

—  N.  Yakoivlew,  1.  Sur  la  ß.mtion  des 
coquilles  de  qtielques  Strophomenacea,  Bidl.  Com. 
geol.  St.  Petersbourg,  Bd.  26,  1907.  2.  Die  An- 
heftung der  Brachiopoden  als  Grundlage  der 
Gattungen  und  Arten,  3Iem.  Com.  geol.  St.  Peters- 
bourg, N.  S.,  Lfg.  48,  1908. 

<T.  F.  Poinpeckj. 


Bradley 

James. 
Geboren  im  März  1693  in  Sliireborn  in  Gloucester; 
gestorben  am  3.  Juli  1762  in  Gloucestershire. 
Er  studierte  in  Oxford  Theologie,  wurde  1719 
Diakonus  in  AVanstead  in  Essex,  wandte  sich 
der  Astronomie  zu  und  wurde  1721  Professor 
in  Oxford.  1728  entdeckte  er  die  Aberration  des 
Lichts  der  Sterne.  1742  Avurde  Bradley  zum 
königlichen  Astronomen  und  Direktor  der  Stern- 
warte in  Greenwich  ernannt,  von  1752  an  bezog 
er  eine  königliche  Pension.  Er  entdeckte  die  Nu- 
tation  der  Erdachse  und  stellte  .sehr  genaue 
Meridianbeobachtungen  der  Fixsterne  an. 

Literatur.      Rigaiid,    Miscellancous    Works    and 
Correspondeuce  of  James  B.,   Oxford  1832. 

E.   Druide. 


Braun 

Alexander. 
Botaniker.  Geboren  am  10.  Mai  1805  zu 
Regensburg,  war  schon  als  Schüler  des  Ly- 
ceums  in  Karlsrulie  als  floristischer  Schriftsteller 
tätig,  studierte  Äledizin  und  Naturwissenschaften, 
und  zwar  von  1824  bis  1827  in  Heidelberg,  und 
darauf  bis  1831  in  München,  in  naher  Verbindung 
mit  C  a  r  1  F  r  i  e  d  rieh  Schi  m  p  e  r  und  L, 
Agassiz.  Ein  Aufenthalt  während  der  Jahre  1831 
und  1832  in  Paris  und  Nordfranla-eich  verschaffte 
ihm  die  Bekanntschaft  zahlreicher  bedeutender 
Naturforscher.  1832  wurde  er  Lehrer  und  kurz 
darauf  Professor  am  neuen  Polytechnikum  in 
Karlsruhe,  1837  auch  noch  Direktor  des  dortigen 
Naturalienkabinetts.  1846  siedelte  er  als  Professor 
der  Botanik  und  Direktor  des  botanischen 
Gfirtens  an  die  Universität  Freiburg,  1850  in 
gleicher  Eigenschaft  nach  Gießen  und  ein  Jahr 
später  nach  Berlin  über,  wo  er  am  29.  Mai  1877 
starb.  Seine  Haupttätigkeit  lag  auf  dem  Gebiete 
der  ]\Iorphologie,  und  ist  durch  einen,  ausge- 
sprochen idealistisch-spekulativen  Zug  ausge- 
zeichnet. Dies  tritt  besonders  in  seinen  Beobach- 
tungen über  die  Erscheinung  der  Verjüngung 
in  der  Natur  (Leipzig  1851)  hervor  und  ist  u.  a. 
in_ seiner  Schrift  Das  Individiuum  der  Pflanze  in 
seinem  Verhältnis  zur  Spezies,  Generations- 
folge, Generationswechsel  und  Generations- 
teilung der  Pflanze  (Berlin  1853)  unverkenntlich. 
Seine  zahlreichen,  verdienstvollen  Arbeiten  de- 
sla-iptiver  und  monographischer  Richtung  waren 
besonders  dem  Studium  über  die  Organisation 
und  Systematik  der  Characeen,  der  Equiseten, 
Marsilien,  Isoeten,  sowie  auch  einer  Anzahl  von 
Algen  (1847  und  1855),  ferner  den  Cycadeen  (1875 
und  1876)  u.  a.  gewidmet.  Besonders  seien  noch 
die  Abhandlungen  über  die  Stellung  der  Schuppen 
am  Tannenzapfen  (1830),  die  Sjinmetrieverhält- 
nisse  bei  der  Pflanzen bildung  und  die  über 
Parthenogenesis  der  Pflanzen  (1857),  die  sich 
besonders  auf  Chara  erinita  bezog,  erwähnt. 

Literatur.       Caspary    in    Flora    Bd.    35,    1877, 
S.  4-^o. 

W.  Ruh l and. 


Brayais 

Auguste. 
Geboren  am  23.  August  1811  in  Amonay  (Ar- 
deche);  gestorben  in  Versailles  am  30.  März  1863. 
Er  war  Professor  in  Paris.  Arbeitete  auf  dem 
Gebiet  der  Ivristallographie,  der  OptUk,  des  Magne- 
tismus; gab  gemeinsam  mit  Binet  die  erste 
Theorie  des  Foucaultschen  Pendels. 

E.  Drude. 


Breccien. 

Breccien  sind  Gesteine,  die  aus  eckigen 
Bruchstücken  anderer  Gesteine  zusammen- 
gesetzt sind  (vgl.  den  Artikel  ,,Gesteiiis- 
einteilung"). 


188 


Brea'uet  —  ßrehni 


Breguet 

Louis  FrariQois  Clement. 

Geboren  am  22.  Dezember  1804  in  Paris ;  ge- 
storben ebenda  am  27.  Oktober  1883.  Er  war 
ein  Enkel  des  berühmten  riirraachers  Breguet. 
Sein  strenger  Vater  ließ  ihn,  als  er  1823 — 1826  in 
Genf  die  Uhrmaclierei  erlernte,  fast  ohne  Mittel. 
Nach  Paris  zurückgekehrt  besuchte  Breguet 
als  Externer  die  Vorlesungen  der  polytechnischen 
Schule.  Das  väterliche  Gesell äft  setzte  er  fort, 
verband  aber  mit  der  Uhrmacherei  die  Fabrika- 
tion physikalischer  Apparate,  die  ihn  der  physi- 
kalischen Wissenschaft  näher  brachte.  Er  stellte 
Untersuchungen  an  über  die  Geschwindigkeit 
des  Lichts  und  des  Schalls,  über  Induktion  und 
elektrische  Telegraphie,  konstruierte  den  ersten 
Zeigertelegraphen.  Seit  1862  war  Breguet 
Mitglied  des  Längenbureaus. 

E.   Drude. 


Brelim 

Christian  Ludwig.  J86^ 

Geboren  den  24.  Januar  1787  zu  Schünau^v.  d. 
Walde  bei  Gotha;  gestorben  am  23.  Juni  Kais 
Pfarrer  in  Renthendorf  bei  Neustadt  a.  Orla;  war 
einer  der  ausgezeichnetesten  Kenner  der  europäi- 
schen Vögel.  Als  ornithologischer  Schriftsteller 
und  begeisterter  Forscher  hat  er  sich  namentlich  in 
populärer  Hinsicht  einen  guten  Namen  gemacht. 
Seine  Stellung,  die  ihm  viel  Muße  ließ,  hat  er 
benutzt  um  die  Lebensgewohnheiten  und  Farben- 
eigentümlichkeiten seiner  Lieblinge,  der  Vögel, 
eingehend  zu  studieren.  Als  Sammler  auf  dem 
Gebiete  der  Ornithologie  hat  er  wohl  das  Voll- 
kommenste geleistet,  was  bis  dahin  erreicht  war; 
namentlich  war  seine  Sammlung  dadurch  wert- 
voll, daß  sie  dieselbe  Art  in  allen  Abweichungen, 
je  nach  Alter,  Geschlecht  und  Wohnkreis  in  sich 
vereinigte.  Weniger  glücklich  war  er  in  seinen 
theoretischen  Spekulationen  über  die  Ai-tmerk- 
male  bei  Vögeln,  die  er  auch  auf  andere  Tiere 
übertragen  sehen  wollte.  Er  ging  soweit,  zu  be- 
haupten, daß  Vögel  mit  verschiedener  Schädel- 
bildung, sonst  aber  gleichen  Artmerkmalen,  sich 
nicht  untereinander  paarten.  Dadurch  ging 
natürlich  die  Artspalterei  ins  Unglaubliche,  da  er 
auf  den  geringfügigsten  Abweichungen  eine  neue 
Ai-t  gründete.  Seine  schriftstellerische  Tätig- 
keit erstreckte  sich  außer  auf  Beiträge  für 
Zeitschriften  (Okens  Isis,  Ornisusw.)  auf  mehrere 
gi-ößere  systematische  Werke.  Erwähnt  seien 
hier:  besonders  sein  Haujitwerk  Handbuch  der 
Naturgeschichte  aller  VögelDeutschlands,  Ilmenau 
1831;  Beiträge  zur  Vogelkunde,  3  Bde.,  Vent  a.  d. 
Orla  1821  bis  1823;  Lehrbuch  der  Naturgeschichte 
aller  europäischen  Vögel,  2  Bde.,  Jena  1823  bis 
1824;  Monographie  der  Papageien,  Heft  1  bis  14, 
Jena  1842  bis  1855. 
Literatur.    Allgemeine  deutsche  Biographie.  —  H. 

Bnrckhardt,    Geschichte  der  Zoologie,  Leipzig 

1907. 

W.  Harms. 


Brebni 

Alfred  Edmund, 

Geboren  den  2.  Februar  1829  zu  Renthendorf  bei 
Neustadt  an  der  Orla;  gestorben  daselbst  am 
11.  November  1884.  Durch  Einfluß  seines 
Vaters  Christian  Ludwig  Brehm  wurde 
schon  in  früher  Jugend  seine  Liebe  zur  Natur  und 
besonders  zur  Vogelwelt  geweckt.  Nach  Erlangung 
seines  Reifezeugnisses  machte  er  mit  dem  Grafen 
V.  Müller  1847  bis  1852  ausgedehnte  Reisen  nach 
Aegypten,  Nubien  und  dem  Sudan.  Als  Frucht 
seiner  Reise  entstanden  die  Reiseskizzen  aus 
Nordafrika  (3  Bde.,  Jena  1853).  Nach  seiner 
Studienzeit  in  Jena  und  Wien,  wo  er  promovierte, 
unternahm  er  neue  Reisen  nach  Spanien,  Nor- 
wegen, Schweden  und  Lappland,  deren  Resultate 
er  in  dem  Werke  Das  Leben  der  Vögel  (Glogau 
1861)  niederlegte.  Nach  einer  weiteren  Reise  nach 
Abessynien  wurde  er  zum  Direktor  des  Zoolo- 
gischen Gartens  in  Hamburg  berufen.  Hier  reifte 
in  ihm  der  Plan,  ein  groß  angelegtes  Werk  zu 
schaffen,  daß  das  Leben  aller  bekannten  Wirbel- 
tiere und  auch  der  Wirbellosen  schildern  sollte. 
Dieses  Werk,  daß  als  Brehms  Tierleben  aller 
Welt  bekannt  geworden  ist,  nahm  indessen  seine 
Zeit  so  in  Anspruch,  daß  er  seine  Stellung  in 
Hamburg  aufgab  und  sich  in  seinem  Geburtsorte 
niederließ.  Sehr  zu  statten  kam  ihm  hier  für 
sein  Werk  die  Mitarbeit  Robert  Kretschmars, 
eines  ausgezeichneten  Tiermalers,  den  er  auf 
seiner  Reise  nach  Abess\^lien  kennen  gelernt 
hatte.  So  konnte  er  dann  schon  1864  den  ersten 
Band  des  illustrierten  Tierlebens  erscheinen 
lassen,  dem  bald  weitere  folgten.  Die  wirbellosen 
Tiere  gab  Brehm  an  Oscar  Schmidt  und 
E.  L.  Taschen  bürg  ab.  Der  Erfolg  des  Werkes 
war  imposant ;  es  erlangte  eine  enorme  Verbreitung 
und  wurde  in  alle  Kultursprachen  übersetzt.  In 
seinem  Werke  kommt  vor  allem  die  Biologie,  die 
bis  dahin  stark  vernachlässigt  war,  zu  ihrem 
Recht,  während  Systematik,  Anatomie  und 
Physiologie  in  den  Hintergrund  treten.  Die 
Schilderung  ist  meisterhaft,  überall  merkt  man 
den  Idealisten  und  die  Liebe  des  Verfassers  zu 
seinen  Tieren.  Das  Werk  ist  in  erster  Linie  be- 
rufen gewesen  die  Liebe  zur  Tierwelt  im  Volke 
zu  wecken  und  zoologische  Kenntnisse  in  alle 
Schichten  zu  tragen. 

Noch  bevor  Brehm  sein  Werk  vollendet  hatte, 
wurde  er  nach  Berlin  berufen,  um  dort  ein  Aquari- 
um, daß  nachher  zu  den  ersten  Sehenswürdig- 
keiten gehörte,  zu  gründen.  Sein  unruhiger  Geist 
trieb  ihn  jedoch  bald  wieder  aus  Berlin  fort;  er 
wollte  ganz  frei  seinen  Studien  leben  und  noch 
weitere  Forschungsreisen  unternehmen.  So  ging 
er  1876  nach  Westsibirien,  eine  Reise,  die  eine 
interessante    ethnographische    Sammlung   ergab. 

Von  seinen  Werken  sind  weiter  zu  nennen: 
Das  Leben  der  Vögel,  2.  Aufl.,  Glogau  1867  bis 
1868;  Die  Tiere  des  Waldes.  Mit  Roßmäßler, 
ebenda  1866  bis  1867,  2  Bde.;  Gefangene  Vögel. 
Ein  Hand-  und  Lehrbuch  für  Liebhaber  ein- 
heimischer und  fremdländischer  Käfigvögel,  eben- 
da 1872  bis  1876,  2  Bde. 

Literatur.     Allgem.   deutsche  Biographie  Bd.  III. 

TF.  Harms. 


Breithaupt  —  Broiigniart 


189 


Breithaupt 

Johann  Friedrich  August. 
Geboren  am  18.  (16?)  Mai  171)1  zu  Probstzella 
bei  Saalfeld;  gestorben  am  22.  September  1873 
zu  Freiberg  i.  S.  Sein  Vater  war. Amtmann  zu 
Probstzella,  später  zu  Saalfeld,  wo  Breithaupt 
den  erstsn  Unterricht  in  Schule  und  Gymnasium 
erhielt.  l3er  Bergbau  bei  Saalfeld  beeinflußte  ihn 
derart,  daß  er  sich  seit  Herbst  180Ü  in  Jena  dem 
Studium  der  Kameraiwissenschaft  und  des  Berg- 
faches widmete;  Voigt,  Doebereiner,  Lenz 
waren  seine  Lehrer.  G.  A.  Werners  Ruhm  zog 
ihn  1811  nach  Freiberg.  Durch  ihn,  dem  er  bakl 
auffiel,  empfohlen,  erhielt  er  1813  die  Stelle  eines 
Hilfslehrers  und  Edelsteininspektors  an  der  Aka- 
demie. Auf  Werners  Wunsch  setzte  er  zunächst 
das  von  seinem  Vorgänger  C.  S.  Hoff  m  a  n  n 
begonnene  ,, Handbuch  der  ^Mineralogie"  fort. 
Nach  Werners  Tode  (1817)  übernahm  er  die 
Vorlesung  über  Mineralogie,  die  Professur  erhielt 
er  erst  1826,  als  Werners  Nachfolger  M  o  h  s 
nach  Wien  berufen  wurde.  1853  wurde  er  zum 
Bergrat,  1854  zum  Oberbergrat  ernannt.  Bald 
nach  seinem  Rücktritt  (1866)  erbhndet,  erlöste 
ihn  erst  nach  mehreren  Jahren  der  Tod. 

Wesentüche  Resultate  seiner  Forschungen: 
Aufstellung  der  sogenaniiten  Progressionstheorie 
(Ableitung  aller  Kristallforme]i  aus  wenigen  regu- 
lären); Untersuchung  fast  aller  zu  seiner  Zeit  be- 
kannten Mineralien;  Entdeckung  von  etwa  50 
neuen  Mineralspecies;  er  schuf  durch  seine 
„Paragenesis'"  einen  neuen  Zweig  der  Mineralogie 
und  machte  auf  den  amorphen  Zustand  aufmerk- 
sam; seine  Zusammenfassung  isomorpher  Mine- 
ralien zu  Gruppen  ging  der  Entdeckung  des  Iso- 
morphismus voraus.  Breithaupt  erwarb  sich  durch 
Erschließung  ausgedehnter  '  Kohlenfelder  bei 
Zwickau  i.  S.  große  Verdienste  im  praktischen 
Bergbau. 

Seine  wesentlichen  Schriften  (ausführliches 
Verzeichnis  bei  Poggendorff  1  289  und 
3  I  187):  1815  Ueber  die  Echtheit  der  Kristalle; 
1820  Charakteristik  des  .Alineralsystems;  1823 
umgearbeitet  in:  Vollständige  Charakteristik  des 
Mineralsystems;  1836  bis  1847  sein  Hauptwerk: 
Vollständiges  Handbuch  der  Mineralogie  (3  Bde. 
unvollendet);    1849   Paragenesis   der   Älineralien. 

Literatur.  Neues  Jahrb.  f.  Min.  1S74,  S.  lOS.  — 
Süsungsber.  d.  Ak.  in  Mi'mchen  SS.  März  1874, 
S.  76.  —  Kobell,  Geschichte  der  Mineralofjie 
1864,  S.  SS5  bis  2SS. 

K.  Spfoigenbevg. 


vorübergehend  in  Paris,  um  seine  Kenntnisse  auf 
seinem  speziellen  Gebiet  zu  bereichern.  Bremser 
hat  sich  große  Verdienste  um  die  Förderung  der 
Enthelminthologie  erworben,  auch  hat  er 
rühmenswerte  Bestrebungen  zur  Verbreitung  der 
Vaccination  gemacht. 

Von  seinen  Werken  sind  zu  nennen:  Über 
lebende  Würmer  im  lebenden  Menschen,  1819; 
Icones  helminthum  etc.,  3  Bde.,  1824ff.;  Ueber 
sonstigen  literarischen  Nachlaß  vgl.  Engelmann, 
Bibl.  med.-chir.  S.  86. 

Literatur.     AUgemeine    deutsche    JBiogr.    Bd.    III, 
1870. 

W.  Harms. 


Brewster 

David. 


Geboren  am  11.  Dezember  1781  in  Jedburgh  in 
Schottland;  gestorben  am  10.  Februar  1868  auf 
seinem  Landgut  Allerley  bei  Melrose.  Er  studierte 
in  Edinburg  und  widmete  sich  von  1801  an 
physüvalischen,  vorzüglich  optischen  Studien. 
Brewster  war  später  Professor  der  Physik 
zu  St.  Andrews,  schließlich  Prinzipal  der  Uni- 
versität zu  Edinburg.  Er  war  nacheinander  der 
Herausgei)er  verschiedener  wissenschaftlicher 
Zeitschriften.  Gelegentlich  einer  Zusammenkunft 
in  York  gründete  er  die  British  Association  for 
the  Advancement  of  Science.  In  den  Jahren 
1813—1819  veröffentlichte  er  Schlag  auf  Schlag 
eine  Reihe  grundlegender  optischer  Unter- 
suchungen. Er  ist  der  Erfinder  des  Kaleidoskops 
und  des  dioptrisThen  Stereoskops.  Außer  wissen- 
schaftlichen Abhandlungen  gab  Brewster  eine 
Anzahl  Biographien  von  Physikern  und  Astro- 
nomen heraus.  Wegen  seiner  Verdienste  um  die 
Wissenschaft  wurde    er   zum    Baronet  ernannt. 

Literatur.  The  Home  Life  of  Sir  David  B., 
herfiusgeg.  von  .meiner  Tochter,  S.  Aufl.,  Edin- 
burg 1881. 

E.   üriiile. 


Brongiiiart 

Alexandre. 


Bremser 

Johann  Gottfried. 
Geboren  am  19.  August  1767  zu  Wertheim;  ge- 
storben am  21.  August  1827  in  Wien.  Er  promo- 
vierte 1796  in  Jena  und  habilitierte  sich  als  Arzt 
in  Wien.  1806  wandte  er  sich  dem  naturhistori- 
schen Museum  zu,  für  welches  er  zur  Anlage  einer 
enthelminthologischen  Sammlung  gewonnen  war. 
Er  wurde  1808  zum  Praktikanten,  1811  zum 
Kustos  des  Museums  ernannt.  Auch  als  Arzt 
wandte  er  seine  Tätigkeit  besonders  der  Enthel- 
minthologie und  den  durch  Eingeweidewürmer 
hervorgerufenen  lüankheiten  zu.     1815  war  er 


Geboren  am  5.  Februar  1770  in  Paris,  gestorben 
ebenda  am  7.  Oktober  1847.  1794  Ingenieur  des 
mines,  1800  Direktor  der  königlichen  Porzellan- 
fabrik zu  Sevres,  die  unter  seiner  Leitung  durch 
seine  Erfindungen  und  durch  immer  neue  und 
geschmackvolle  Formen  internationale  Berühmt- 
heit erlangte.  1822  wurde  er  Professor  der  Mine- 
ralogie am  Musee  d'histoire  naturelle.  1827 
gründete  er  in  Sevres  ein  keramisches  Museum 
und  ein  Institut  für  Glasmalerei. 

In  Gemeinschaft  mit  G.  Cuvier  arbeitete  er 
über  die  tertiären  Bildungen  des  Pariser  Beckens. 
In  Oberitalien  studierte  er  1821  und  1822  die 
Tektonik  der  Alpen  und  Apenninen,  1828  auf 
einer  Reise  nach  Schweden  die  skandinavischen 
Felsblöcke  der  norddeutschen  Tiefebene.  Bahn- 
brechend war  seine  Arbeit  Sur  les  caracteres 
zoologiques  des  formations  avec  l'application 
de  ces  caracteres  h  la  determination  de  quelc^ues 


190 


Bronn-iiiart  —  Brooks 


terrains  de  craie  (Annales  des  mines  1821),  in  der 
er  den  holien  Wert  der  Fossilien  zur  stratigraphi- 
sclien  Bestimmung  der  Schichten  zu  allgemeiner 
Erkenntnis  brachte.  In  dem  Tableau  des  TerraJns, 
qui  composent  l'ecorce  du  globe,  ou  Essai  sur 
la  Structure  de  la  Partie  connue  de  la  Terre  ' 
(Paris  1829)  machte  er  den  Versuch,  sämtliche 
die  Erdki'uste  zusammensetzende  Gesteine  in 
chronologischer  Reihenfolge  zu  beschreiben  und 
dafür  eine  neue,  von  lithologischen  ^Merkmalen 
unabhängige  Nomenklatur  aufzustellen. 

Weitere  AVerke  von  ihm  sind:  1797  Classi- 
fication des  reptiles  (Paris);  1807  Traite  elemen- 
taire  de  mineralogie  avec  des  applications  aux 
arts  (2  Bde.);  Description  geologique  et  mine- 
ralogique  des  environs  de  Paris  (mit  Cuvier  1811, 
3.  Aufl.,  1835,  Paris);  Essai  de  Classification  mine- 
ralogique  des  Roches  melangees.  Annales  des 
Mines  1813.  Bd.  34;  1822  Recherches  sur  les 
ossements  fossiles  (mit  G.  Cuvier);  1823  Memoii'e 
sur  les  terrains  de  Sediments  calcareotrappeens 
du  Vicentin  (Paris);  1824  Tableau  methodique 
et  caracteristique  des  principales  especes  mine- 
rales  (Paris);  1827  Classification  et  caracteres 
mineralogiques  des  roches  homogenes  et  hete- 
rogenes (Paris);  1829  Memoire  sur  la  peinture 
sur  verre;  1835  Tableau  de  la  distribution  metho- 
dique des  especes  minerales ;  1844  Traite  des  arts 
ceramiques  et  des  poteries  (2  Bde.,  2.  Aufl.  1854). , 

Literatur.  Biographie  des  (Jontemporains.  — 
Discours  de  M.  31.  de  Beaumont,  Ebelmen 
et  Virlet  cVAoust  dans  le  Monüeitr  de  1S47, 
S.  2682. 

O.   Marschall. 


Bronn 

Heinrich  Georg. 

Geboren  am  3.  März  1800  zu  Ziegelhausen  bei 
Heidelberg;  gestorben  am  5.  Juli  1862  in  Heidel- 
berg. Er  war  einer  der  ersten  und  größten 
Zoopaläontologen  Deutschlands,  dessen  Haupt- 
verdienst es  ist,  die  Paläontologie,  die  bislier  ziem- 
lich unvermittelt  neben  der  Zoologie  herlief , in  neue 
feste  und  sichere  Bahnen  eingeleitet  zu  haben, 
.auf  welchen  sie  eng  mit  der  Zoologie  verbunden 
ihre  Forschungen  anzustellen  gezwungen  war. 
Bronn  studierte  in  Heidelberg  und  promovierte 
dort  1822.  Schon  1828  wurde  er  zum  außer- 
ordentlichen, 1833  zum  ordentlichen  Professor 
der  Natur-  und  Gewerbswissenschaft  ernannt. 
Nach  F.  S.  Leuckarts  Abgang  1832  war  er  auch 
mit  Vorlesungen  über  Zoologie  und  der  Direktion 
der  zoologischen  Sammlungen  beauftragt.  Mit 
Vorliebe  hat  er  seine  wissenschaftlichen  Arbeiten 
aus  dem  Gebiete  der  Zoologie  und  namentlich 
der  Tierversteinerungen  geschöpft,  wobei  der 
Einfluß  seines  Lehrers  C.  v.  Leonhard  nicht 
unbeteiligt  war.  Seinen  Gesichts la-eis  sucht  er 
durch  eine  Reise  innerhalb  Deutsclilands,  Italiens 
und  Franlaeichs  zu  erweitern.  Eine  Reihe  von 
Abhandlungen  sind  in  dem  von  ihm  mit  gegründe- 
ten Jahrbuch  für  Mineralogie,  fortgesetzt  als 
Neues  Jahrbuch  1830  bis  1862  erschienen.  Sein 
Hauptwerk  auf  geologischem  Gebiete  war  die 
1834  bis  1838  erschienene  Lethaea  Geognostica 
(2  Bde.,  3.  Aufl..  mit  F.  Römer,  3  Bde.,  1851  bis 
1856),  die  ihm  den  Ruf  als  Begründer  der  deutschen 


stratigraphischen  Geologie  verschafft  hat.  Sein 
1841  bis  1848  erschienenes  Handbuch  einer  Ge- 
schichte der  Natur  in  drei  Bänden  gibt  eine  all- 
gemeine Darstellung  der  Gesamterscheinungen 
des  tellurischen  Seins  in  den  beiden  ersten  Bänden, 
während  im  letzten  Bande  die  Beziehungen  der 
fossilen  und  rezenten  Organismen  zur  Erde  darge- 
stellt werden.  In  bezug  auf  den  Aribe griff  bleibt  er 
auf  dem  Standpunkt  Cu  viers  stehen.  Wohl  seine 
größten  und  bedeuteirdsten  Werke  waren  die  von 
ihm  begonnenen  Ivlassen  und  Ordnungen  des 
Tierreiches,  von  denen  er  selbst  die  Amorphozoa, 
Actinozoa  und  Malacozoa  1853  bis  1862  heraus- 
gab. Die  weiteren  Bände  wurden  namentlich  von 
Ivef  erste  in  und  anderen  fortgeführt  und  heraus- 
gegeben. Wir  haben  in  diesem  Werk  eine  Zoologie 
vor  uns,  die  gleichzeitig  mit  den  lebenden  Formen 
aucli  die  vorweltlichen  an  ihrer  richtigen  Stelle 
zur  Ergänzung  der  in  der  jetzigen  Lebewelt 
lückenhaften  Reihe  in  ein  geschlossenes  System 
zu  bringen  suchte.  Von  seinen  Schriften  sind 
noch  hervorzuheben:  Das  System  der  urwelt- 
lichen Conchylien,  Heidelberg  1824;  Das  System 
der  urweltlichen  Pflanzentiere,  Heidelberg  1830; 
Gaea  Heidelbergensis,  Heidelberg  1830;  All- 
gemeine Zoologie,  Stuttgart  1850;  Morphologische 
Studien  über  die  Gestaltungsgesetze  der  Natur- 
körper überhaupt  und  der  organischen  insbe- 
sondere, Leipzig  1858;  Untersuchungen  ül)er  die 
Entwicklungsgeschichte  der  organischen  Welt 
während  der  BUdungszeit  unserer  Erdoberfläche, 
Stuttgart  1858. 

Literatur.  Denkreden  von  Martins,  Wiener 
Zeitung,  Wochenschr.  vom  1.  Nov.  1862,  Nr.  40. 
—  Allgemeine  Deittsche  Biograph.  Bd.  III, 
1876,   Gümhel. 

IV.  Harms. 


(J3z 


Brooks 

William   Keith. 


Geboren  am  25.  MärziinCleveland,  Ohio;  gestorben 
am  12.  November  1908  in  Brightside  bei  Balti- 
more. Er  besuchte  das  Hobard  College  und  Willi- 
ams College,  wo  er  den  Grad  eines  Bachelor  of 
Arts  erlangte.  Er  war  dann  zuerst  Lelirer  in 
Niagara  Falls,  wandte  sich  aber  bald  wieder  den 
Studien  in  Harvard  College  unter  Louis  Agassiz 
zu.  1875  wurde  er  Assisteirt  am  Museum  der 
Bostoner  Gesellschaft  für  Naturgeschichte  und 
promovierte  zum  Doktor  der  Philosophie.  Bei 
der  Eröffnung  der  John  Hopkins  Universität 
1876  wurde  er  zum  Associatej)rofessor  der  ver- 
gleichenden Anatomie,  später  zum  Professor  der 
Zoologie  und  Vorsteher  der  biologischen  Ab- 
teilung ernannt.  Bald  darauf  wurde  er  auch 
Diiektor  des  Chesapeake  Zoological  Laboratory 
seiner  Universität  (1878),  das  er  selbst  gegründet 
und  organisiert  hatte.  Brooks  war  Herausgeber 
der  Memoirs  from  the  Biological  Laboratory  der 
John  Hopkins  Univers ity  und  einer  der  Heraus- 
geber des  Journal  of  Experimental  Zoology.  Er 
war  ein  hervorragender  Lehrer  und  Forscher,  der 
viel  zum  Aufblühen  der  Zoologie  in  den  Vereinigten 
Staaten  beigetragen  hat.  Sein  Ai-beitsgebiet  war 
hauptsächlich  die  Morphologie  und  Embryologie 
mariner  Tiere.  Seine  morphologischen  Studien  be- 
trafen   die    pelagischen    Tunicaten,    Mollusken, 


Brooks  —  Brotfrüclite 


191 


Molluscoiden,  Crustaceen  und  Hydromeduseii.  In 
seinem  späteren  Leben  wandte  er  sich  auch  dem 
Problem  der  ErbHclilieit  und  der  Variation  zu; 
seine  Gedanken  über  diesen  Gegenstand  legte  er 
1883  in  The  Law  of  Heredity  (Baltimore  1883) 
nieder.  Von  seinen  naturpliilosophischen  Schriften 
sind  neben  kleineren  Aufsätzen  hauptsächlich 
die  Foundations  of  Zoology  (New  York  1899)  zu 
erwähnen.  Von  seinen  übrigen  Arbeiten  seien 
genannt:  The  development  of  the  oyster,  Studies, 
Biol.  Lab.  John  Hopkins  Univ.,  vol.  I,  1880; 
Handbook  of  invertebrate  Zoology,  Boston  1882; 
The  genus  Salpa ,  Memoirs ,  Biol.  Lab.  John 
Hopkins  Univ.  1893. 

Literatur.  Ein  vollstiüidiges  Verzeichnis  seiner 
Schriften  und  eine  ausführliche  Biographie 
findet  sich  im  Journal  of  Experim.  Zoology. 
Vol.  9,  1910.  —  William  Keith  Brooks 
A  sketcli  of  his  life  hy  somcofhis  former  Pupils 
and  Associates.  —  JE.  A.  Andrew,  William 
Keith  Brooks,    Science   Ä\  S.    Vol.  28,  1908. 

—  Edwin.  G.  Cotiklin,  Biographical  Jlemiors 
nf    William   Keith  Brooks,    IS4S  bis  1908. 

—  Xation.  Acad.  of  Seicnce,   Biogr.  3Icm.    Vol. 
7,  1910. 

W.    Harms. 


Brotfrüchte. 

1.  Die  Getreidefrüchte  (Cerealien):  a)  Weizen. 

b)  Roggen,  c)  Gerste,  d)  Mais,  e)  Hafer,  f )  Reis, 
g)  Hirse,  h)  Buchweizen.  2.  Mahlprodukte  der 
Cerealien:  a)  Allgemeines,  b)  Weizenmehl,  c) 
Roggenmehl,  d)  Qualitätsabweichungen  und 
Untersuchung  des  Mehles.  3.  Die  Hülsenfrüchte 
(Leguminosen):   a)   Bohnen,      b)   Pferdebohnen. 

c)  Erbsen,    d)  Linsen,    e)  Kichererbsen. 

Im  weitesten  Sinne  umfassen  die  Brot- 
früchte alle  vegetabilischen  Naturprodukte, 
die  als  Nahrungsmittel  dienen  und 
für  die  Ernährung  des  Menschen  unentbehr- 
lich und  unersetzlich  sind. 

Der  Begriff  ,, Nahrungsmittel"  im  wissen- 
schaftlichen Simie  wird  folgendermaßen  gefaßt. 
Die  Substanzen  (chemische  Individuen),  die 
den  menschlichen  (und  tierischen)  Körper  auf- 
bauen und  das  von  den  Organen  während  des 
Lebens  verbrauchte  Material  zu  ersetzen  haben, 
um  den  Körper  stets  auf  seinem  normalen  Be- 
stand zu  erhalten,  werden  als  Nahrungs- 
Stoffe  bezeichnet.  Sieht  man  von  den  anor- 
ganischen Körpern,  wie  Wasser,  Kochsalz  ab, 
so  sind  als  Nahrungsstoffe  die  drei  chemischen 
Stoffgruppen,  die  Eiweißkörper,  die  Kohle- 
hydrate und  die  Fette  anzusehen.  Natürliche 
oder  künstliche  Gemenge  mehrerer  Nahrungs- 
stoffe, wie  Brotfrüchte,  Mehl,  Brot,  nennt  man 
N  a  h  r  u  n  g  s  m  i  1 1  e  1.  Wohl  davon  zu  unter- 
scheiden sind  die  Genuß-  oder  R  e  i  z  - 
m  it  t  e  1 ,  die  wie  Kaffee,  Tee,  Alkohol,  Fleisch- 
extrakt nur  wenig  oder  kein  Material  zum  Auf- 
bau der  Gewebe  liefern,  aber  teils  ihres  Wohl- 
geschmackes halber,  teils  wegen  gewisser  er- 
regenden Eigenschaften  genossen  werden  und 
die  bei  mäßigem  Gebrauch  die  Ernährung  in- 
direkt, z.  B.  durch  Erhöhung  der  Speichelab- 
sonderung fördern  können.  Auch  die  Ge- 
würze   können    zu    dieser    Gruppe    gerechnet 


werden.  Unter  Nahrung  endlich  versteht 
man  die  Summe  aller  in  den  Nahrungsmitteln 
enthaltenen  Nahrungsstoffe  nebst  den  Genuß- 
mitteln, die  alle  zusammen  nötig  sind,  um  den 
Körper  auf  einem  gewissen  normalen  Stande  zu 
erhalten.  Die  richtige  Nahrung  muß  die 
Nahrungsstoffe  in  bestimmten  Verhältnissen 
enthalten,  so  daß  sie  bei  hinreichender  Ernährung 
den  Körper  so  wenig  als  möglich  schädigt  oder 
abnutzt. 

Zu  den  Brotfrüchten  zählen  vor  allem 
die  Früchte  gewisser  Gräser  (Gramineae), 
die  man  als  G  e  t  r  e  i  d  e  f  r  ü  c  h  t  e  (Ce- 
realien) zusammenfaßt.  Auch  die  Frucht 
des  Buchweizens  wird,  obwohl  dieser 
zu  den  K  n  ö  t  e  r  i  c  h  g  e  w  ä  c  h  s  e  n  (Poly- 
gon aceae)  gehört,  den  Getreidefrüchten  zu- 
gezählt. 

Brotfrüchte  sind  weiter  die  Hülsen- 
früchte, die  mehlliefernden  Früchte 
exotischer  Gewächse  (Bananen) ;  in  der  Praxis, 
im  Handel  und  in  der  Statistik  werden  mit- 
unter sogar  Pflanzenorgane,  die  mit  dem 
botanischen  Begriff  „Frucht"  nichts  zu  tun 
haben,  wie  die  stärkemehlh altigen  Kjiollen 
(Kartoffel,  Bataten,  Yams  usw.),  als  Brot- 
früchte   bezeichnet. 

I.  Die  Getreidefrüchte  (Cerealien). 
Die  vornehmsten  Getreidefrüchte  sind  Wei- 
zen, Roggen  (Korn),  Mais  und 
Reis.  In  zweiter  Linie  stehen  Gerste, 
H  a  f  e  r ,  die  H  i  r  s  e  -  Arten  und  der  B  u  c  h  - 
w  e  i  z  e  n.  Seit  uralten  Zeiten  als  imi- 
verselle  Nahrungsmittel  in  Verwendung,  sind 
die  Getreidefrüchte  das  wertvollste  Glied 
im  nationalökonomischen  Organismus  der 
Völker  geworden,  ihr  Anbau  machte  die 
Menschen  seßhaft  und  gab  die  Grundlage 
jeglicher  Kultur  und  Zivilisation;  Gedeihen 
und  Wohlstand,  ja  in  vielen  Fällen  die 
Existenzmöglichkeit  eines  Volkes  hängt  von 
ihnen  ab  und  der  Ausfall  der  Ernte  hat  auf 
den  wirtschaftlichen  Fortschritt,  insbesondere 
des  Agrikulturstaates,  den  einschneidendsten 
Einfluß. 

Wohl  nicht  für  den  Weltmarkt,  aber  für 
einzelne,  außereuropäische  Landstriche  haben 
noch  andere  Gramineenfrüchte  als  Nahrungs- 
mittel große  Bedeutung.  In  Sierra  Leone  werden 
die  Früchte  von  P  a  s  p  a  1  u  m  e  x  i  1  e  Kippist 
als  „fundi"  oder  „fundungi"  verwendet.  Von 
P  e  n  n  i s  e  t  u  m  t  y  p  h  0  i  d  e  u  m  Rieh. 
(P  e  n  i  c  i  1 1  a  r  i  a  s  p  i  c  a  t  a  Willd),  „Duchn", 
„Dochan"  oder  Negerhirse  genamit,  dem  wich- 
tigsten afrikanischen  Getreide,  stammt  das  Nah- 
rungsmittel ,,Kuskus  ".  E  r  a  g  r  0  s  t  i  s  a  b  y  s  - 
s  in  ic  a  Link,  der  „Tef",  ist  die  Brotfrucht  der 
Abessinier  und  Galla.  Eleusinecoracana 
Gärtn.  der  „Korakan",  „Dagussa",  wird_  in 
Afrika  und  von  Ostindien  bis  Japan  kultiviert, 
dient  in  Abessinien  auch  zur  Bierbereitung.  Der 
Tuscarorareis  von  Zizania  aquatica  L. 
ist  die  alte  Brotfrucht  der  nordamerikanischen 
Indianer. 

Die  Getreidefrucht  (Fig.  1)  ist  eine  Schal- 
oder   Kornfrucht    (Caryopse)    mit    dünner, 


192 


Brotfrüchte 


der  sehr  schwaeli  entwickelten  Samenhaut 
angewachsener  Fruchtschale.  Bleibt  die 
Frucht  von  den  sie  umhüllenden  Spelzen 
(Fig.  1,  A,  b,  v)  bedeckt,  so  stellt  sie  die 
b  e  s  p  e  1  z  t  e  oder  b  e  s  c  h  a  1 1  e  Frucht 
dar  (Gerste,  Hafer,  Hirse).  An  der  Frucht 
unterscheidet  man  äußerlich  eine  vertiefte, 
meist  runzelige  Stelle,  die  die  Lage  des  Keims 


Figur  1.    We  ize  n.    A  Aehichen;  1  und  2  Hüll- 

spelzen:  b  Deck-,  v  Voispelzen:  B  eiizehie  Blüte; 

C  und  D  Frucht ;  D  der  Länge  nach  aufgeschnitten ; 

e  Keim.     Nach   S  c  h  u  m  a  n  n. 

andeutet.  Auf  der  entgegengesetzten  Seite 
liegt  der  Nabel  (Hilum)  in  Gestalt  einer 
länglichen,  linien-  oder  punktförmigen  N^arbe, 
häufig  in  einer  Längsfurche.  Die  Frucht- 
samenschale, bei  der  Mehlbereitung  als  Kleie 
zum  größten  Teile  aus  dem  Mehle  ausgeschie- 
den, umscldießt  den  Same  n  k  e  r  n  ,  der 
aus  dem  Nährgewebe  (Endosperm)  und  dem 
Keime  (Fig.  1,  e)  besteht.  Ersteres  besitzt 
an  seinem  Umfange  eine  einfache  oder  (bei 
der  Gerste)  mehrfache  Lage  polyedrischer 
Zellen  mit  derben,  quellbaren,  farblosen 
Wänden  und  einem  aus  Oel  und  Eiweiß- 
körnern (Aleuron)  bestehenden  Inhalt  (Fig.  2, 
kl).  Sie  wird  Aleuronschicht  (früher  fälsch- 
lich ,.Ivleberschicht",  in  der  Praxis  ,. Zellen- 


Figur  2.  Querschnitt  der  Randpartic  der  Weizen- 
frucht, ep  Epidermis  mit  Ivutikula,  m  ^littel- 
scliicht,  qu  Querzellen,  scli  Schlauchzellen,  br 
und  n  Samenhaut,  Kl  Aleuronschicht,  st  Stärke 
führendes  Endosperm.     Nach  T  s  c  h  i  r  c  h. 


kleber")  genannt.  B  r  a  h  m  und  B  u  c  h  - 
wald  halten  die  als  Aleuronkörner  ange- 
sehenen Lihaltskörper  für  Fettkügelchen, 
die  in  eine  amorphe  Plasmamasse  ge!)ettet 
sind.  Dieses  Gewebe  soll  daher  richtiger 
P  r  0  t  e  i  n  z  e  1 1  e  n  Schicht  oder  Schicht 
der  stärkefreien  Zellen  des  Endosperms  ge- 
nannt werden.  Es  ist  nach  Haberlandt 
ein  Diastase  ausscheidendes  Drüsenge- 
webe. Der  übrige,  die  Hauptmasse 
des  Samenkernes  ausmachende  Teil  ist  das 
M  e  h  1  e  n  d  0  s  p  e  r  m  oder  der  Mehlkern, 
aus  zartwandigen,  großen,  polyedrischen, 
dicht  mit  Stärke  und  Proteinkörpern  er- 
füllten Zellen  gebildet  (Fig.2,  st).  Der  Keim 
besteht  aus  einer  von  einer  Wurzelscheide 
(Coleorhiza)  umschlossenen  Hauptwurzel 
(nebst  einigen  Nebenwurzeln)  und  aus  dem 
Knöspchen;  außerdem  trägt  er  an  der  dem 
Mehlendosperm  zugewendeten  Seite  einen 
blattartigen  Auswuchs,  das  S  c  h  i  1  d  c  h  e  n 
oder  Scutellum  (Fig.  9,  sc),  dessen  Aufgabe 
darin  besteht,  die  im  Nährgewebe  aufge- 
häuften Nährstoffe  nach  ihrer  Lösung  wäh- 
rend der  Keimung  aufzunehmen  und  dem 
Keime  zuzuleiten.  Bei  der  Mehlbereitung 
wird  auch  der  fettreiche  Keim  größtenteils 
entfernt.  Das  Mehl  besteht  demnach  haupt- 
sächlich aus  dem  zerkleinerten  Mehlendo- 
sperm. 

I  a)  W  e  i  z  e  n.  Von  der  botanischen 
Gattung  T  r  i  t  i  c  u  m  ,  Weizen,  liefern 
drei  Arten  Getreidefrüchte,  und  zwar  T  r  i  - 
t  i  c  u  m  m  0  n  0  c  0  c  c  u  m  L.,  T r  i  t  i  c  u  m 
p  0 1 0  n  i  c  u  m  L.,  und  T r  i  t  i  c  u  m  s  a t  i  vu  m 
Lam.  Die  beiden  ersten  Arten  haben  als  Brot- 
frucht nur  beschränkte  Bedeutung.  Triti- 
cum  monococcum.  das  Einkorn  oder 
der  Pferdedinkel  (Fig  3),  schon  in  vor- 
klassischer Zeit  in  Griechenland  angebaut, 
wird  am  meisten  in  Spanien,  seltener  in  der 
Schweiz,  in  Württemberg  und  Thüringen, 
in  Dalmatien  und  Herzegowina  kultiviert 
und  meist  zu  Graupen  und  Grieß  verwendet. 
Noch  weniger  Verwendung  (Spanien)  findet 
T  r  i  t  i  c  u  m  p  o  1  o  n  i  c  u  ni ,  der  polnische 
Weizen  oder  G o m m e r  (Fig. 4), ausgezeichnet 
durch  die  großen  komprimierten  Aehren 
und  die  dem  Roggenkorn  ähnlichen  Früchte, 
die  mitunter  unlautererweise  als  ,.  Riesen- 
roggen"  angepriesen   und  verkauft  werden. 

Von  Triticum  sativum  unterscheidet 
man  zwei  Gruppen:  a)  Arten  mit  zerbrech- 
licher Aehrenachse  und  nicht  aus  den  Spelzen 
ausfallenden  Früchten,  wozu  Triticum 
spelta  L.,  der  Spelz  oder  Dinkel  (Fig.  5), 
und  Triticum  d  i  c  o  c  c  u  m  Schrank,  der 
Emmer,  Ammer,  Ammeikorn  gehören;  b) 
Arten  mit  zäher  Achse  und  ausfallenden 
Körnern,  Weizen  im  engeren  Sinne  (Triti- 
cum tenax  Asch.  u.  Graebn.);  hierzu 
der  gemeine  Weizen  (Triticum  tenax 
vulgare  A.   u.    G.    Fig.   6),   der    Zwerg-, 


Brotfrüclite 


103 


Binkel-  oder  Igelweizen  (Triticuiu  tenax 
c  0  m  p  a  c  t  u  m  A.  u.  G.),  der  englisclie  Weizen 
(Tr iticum  tenax  t  u  r  g  i  d  u  m  A.  u.  G.) 
und  der  Hart-  oder  Glasweizen  (Tr iticum 
tenax  durum  A.  u.  G.).  —  Der  gemeine 
Weizen  ist  die  verbreitetste  Kulturform,  und 
wird  nach  den  Anbauländern  in  Handelsorten 
geschieden.    In  Europa  sind  die  wichtigsten 


deutscher,  österreichischer,  ungarischer,  russi- 
scher, Donauweizen  (Serbien,  Moldau).  Ueber- 
seeische  Sorten  sind  La  Plata,  nordameri- 
kanischer, indischer,  austraUscher,  ägyptischer 
und  Chile-Weizen,  hierher  gehört  auch  der 
sibirische.  In  Europa  ist  die  nördliche  Grenze 
der  Weizenkultur,  soweit  diese  noch  einen 
nennenswerten  Ertrag  liefert,  etwa  die  Linie 


f       i 


Fig.  3. 

Fig.  3.    Einkorn,  T  r  i  t  i  c  u  m  m  o  n  o  c  o  c  c  u  m 

L.    Nach  M  u  11  -  G  u  y  0  t. 

Fig.     4.       Polnischer      Weizen  .      T  r  i  t  i  c  u  m 

p  0  1 0  n  i  c  u  m.    Nach  Mull-  G  u  y  o  t. 


Fig.  5.   Bartspelz,  Triticum  sativum  Spelta. 

Nach  Mu  II-  Guo  yt. 

Fig.  6.     Gemeiner    Winterbartweizen,    Triticum 

sativum  vulgare.    Nach  Mull-  G  u  y  o  t. 


von  Nantes  über  Bonn,  längs  des  Riesen-  j  länglich-eiförmig  bis  stumpf-dreikantig,  fast 
gebirges  und  der  Karpathen  nach  Sarepta  an  [  immer  etwas  gewölbt,  auf  einer  Seite  mit 
der  unteren  Wolga.  :  einer  ziemlich  tiefgehenden  Längsrinne  ver- 

Die  Frucht  des  gemeinen  Weizens  ist  |  sehen,  auf  der  anderen  meist  stumpfgekielt, 
bis  auf  den  behaarten  Scheitel  (Bart)  haarlos,   5,5  bis  8  mm  lang,  gelb,  gelblichweiß,  braun 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II.  13 


194 


Brotfink'hte 


oder  rot  (Fig.  1,  C).  Der  Gehalt  an  Eiweiß- 
körpern beträgt  12,04,  an  Stärke  62,8%. 
Besonders  proteinreich  ist  der  russische 
Weizen;  der  hartkörnige  Kubanka- Weizen 
hefert  ein  kleberreiches  Mehl,  das  sich  be- 
sonders zur  Nudel-  und  Makkaroni-Erzeugung 
eignet. 

I  b)  Roggen,  Korn  (S  e  c  a  1  e  c  e  - 
reale  L.,  Triticum  cereale  Salisb.), 
hauptsächlich  in  Nordeuropa  bis  zum  691/2" 
n.  B.  und  in  den  Alpengegenden  gebaut, 
liefert  die  zu  Schwär  zniehl  verarbeitete 
Hauptbrotfrucht  der  germanischen  und  sla- 
wischen Völker.  Als  wichtigste  Sorten  sind 
der  deutsche  (Posen,  Sachsen,  Bayern), 
österreichische,  russische  (Taganrog-,  Äzow-, 
polnischer),  Donau-Roggen  (rumänischer, 
bulgarischer,  serbischer),  ferner  der  fran- 
zösische und  amerikanische  Roggen  anzu- 
führen. 

Die  Frucht  ist  länglich-schmal,  schwach 
seithch  komprimiert,  unten   zugespitzt,  am 
Scheitel   stumpf   und    behaart,    besitzt   eine 
enge  Längsrinne  und  ehie  graue  Grundfarbe, 
die  in  Braun  oder  Gelb  abändert.  Der  Gehalt 
an    Nährstoffen    ist    nicht    wesentlich    von 
dem  des  Weizens  verschieden,  wohl  aber  die  ! 
Zusammensetzung     der     Proteinsubstanzen. 
Während  sich  der  ,, Kleber"  des  Weizens  aus 
dem   Mehl  durch  Auswaschen   als   eine   zu-  j 
sammenhängende    Masse     abscheiden     und ! 
in   Fäden    ausziehen   läßt,   ist   das  bei  dem 
Roggenmehl  nicht  möglich.    Die  Menge  der  | 
Eiweißkörper   beträgt   10,8,   die   der   Stärke  1 
63,7  %.  ■ 

Unter  H  a  1  b  f  r  u  c  h  t  versteht  man 
Mischungen  von  zusammen  angebautem  Wei- 
zen und  Roggen. 

Weizen  und  Roggen  sind  „Brotfrüchte" 
im  engsten  Sinne  des  Wortes ;  aus  ihrem 
Mehle  wird  „Brot",  Weiß-  und  Schwarzbrot 
gebacken. 

I  c)  G  e  r  s  t  e  (H  0  r  d  e  u  m   sativum 
Jessen)   hat  als  Brotfrucht  nur  geringe  Be- 
deutung,  ist   aber   im   gemalzten    Zustande  - 
der  Hauptstoff  für  die  Bierbrauerei,  eine  Welt- 
ware ersten  Ranges. 

Die   kultivierte  Gerste   ist   durch  einblütige  ' 
Aelirchen  gekennzeichnet,  deren  je  drei  an  jedem  i 
Gliede  der  Aehrenachse  sitzen.     Nach  der  Ent- 1 
Wickelung    dieser    drei    Aehrchen    werden    drei  I 
Unterarten  unterschieden.     Sind  nur  die  Mittel- 
ährchen  jedes   Drillings  fruchtbar,  so   zeigt  die 
Aehre    zwei  hervorstehende    Reihen   („Zeilen"): 
Zweizeilige         Gerste        (Hordeum 
sativum   distichon   Hack.),   die  eigent- 
liche    Braugerste    mit   den    zwei   Formen   var. ' 
nutans  Schub,  (nickende  Gerste,  dazu  die  Land- 
gersten, Hannagerste)  und  var.  erectum  Schub, 
(die  aufrechte  Gerste,  dazu  die  grobkörnigen  Im- 
perialgeiste).  Andere  hierhergehörige  Formen  sind 
var.  z  e  0  c  r  i  t  0  n  L.,   Pfauen-  oder  Reisgerste 
mit  fächerartig  gespreitzten  Grannen   und    Var. 
nudum  L.,  die  Kaffee-,  Jerusalems-,  Himmels- 
oder Nack<gerste  mit  aus  den  Spelzen  fallenden 


Früchten,  die  besonders  zur  Gerstenkaffee-Er- 
zeugung dient.  Auch  die  vierzeilige  Gerste  be- 
sitzt eine  Form  „Nacktgerste"  mit  der  gleichen 
Verwendung. 

Sind  alle  drei  Aehrchen  eines  jeden  Gliedes 
fruchtbar  und  von  der  Achse  abstehend,  so  er- 
scheinen sechs  deutlich  getremite,  gleichartige 
Reihen  von  Aehrchen :  Hordeum  sativum 
hexastichon  Hack.,  die  S  e  c  h  s  z  e  i  1  i  g  e 
Gerste.  Sie  dient  ebenfalls  zur  Gersten- 
kaffeerzeugung  und  zur  Darstellung  der  Rollgerste. 

Bei  der  Ungleich-  oder  V  i e  r  z  e  i  - 
ligen  Gerste  (Hordeum  pol  y  sti- 
ch um  vulgare  Doli,  Hordeum  te- 
t  r  a  s  t  i  c  h  u  m  Körnicke)  sind  alle  drei 
Aehrchen  eines  Spindelgüedes  fruchtbar,  die 
mittleren  jedoch  der  Spindel  angedrückt  und 
deutlich  gesondert,  die  seitlichen  ineinander- 
greifend, so  daß  sie  vier  um-egelmäßige  Zeilen 
bilden.  Zu  dieser  Unterart  gehören  auch  nackt- 
früchtige  Formen,  wie  Hordeum  coeleste 
L.,  Himmels-  oder  Himalayagerste. 

Im  Handel  unterscheidet  man  die  Gersten 
nach  ihrer  Verwendungsart  (Brau-,  Schäl- 
und  Brennergerste)  und  nach  den  Produk- 
tionsgebieten. 

Das  (beschalte)  Gerstenkorn  ist  von  den 
mit  der  Fruchtsamen  haut  fest  zusammen- 
hängenden Spelzen  eingeschlossen  und  läßt 
sich  nur  nach  längerem  Einweichen  in  Wasser 
von  diesen  frei  machen.  Es  ist  spindelig  oder 
länglich-ellipsoidisch,  auf  der  einen  Seite 
gerunzelt  und  mit  einer  scharfen  Mittelrippe 
versehen;  die  entgegengesetzte  Seite  ist 
von  einer  nach  oben  sich  verbreiternden 
Längsrinne  durchzogen.  Die  geschälte  Frucht 
ist  vom  Rücken  her  etwas  zusammengedrückt, 
besitzt  eine  netzrunzelige  Oberfläche  und  vier 
stumpfe  Längskanten.  Der  Bart  am  Scheitel 
fehlt.  Zur  Beurteilung  der  Gerstensorten 
ist  das  Verhalten  des  Mehlkernes  —  ob  er 
mehlig  oder  glasig  ist  —  von  großer  Wich- 
tigkeit. Die  sehr  glasigen  Schäl-  und  Brenner- 
gersten zeichnen  sich  durch  außerordentlich 
dichte  Lagerung  der  Proteinkörper  aus. 
Anatomisch  bemerkenswert  ist  der  Bau  der 
Aleuronschicht,  die  aus  meieren  (meist 
drei)  Zellreihen  zusammengesetzt  ist.  Die 
Gerste  enthält  im  Mittel  9,6  %  Proteinstoffe, 
62  %  Stärke  und  1,93  %  Fett. 

I  d)  Mais,  Kukuruz,  Türken  weizen, 
Wälschkorn  (Z  e  a  Mais  L.).  Die  Kultur 
dieser  wertvollen  Brotfrucht  erstreckt  sich 
gegenwärtig  fast  über  alle  tropischen  und 
subtropischen  Länder  und  wird  in  Europa 
besonders  in  den  Balkanländern,  in  Italien, 
Spanien  und  im  südlichen  Oesterreich- 
Ungarn  betrieben.  Als  Futterpflanze  ist  ihr 
Anbau  auch  nordwärts  über  den  48*^  n.  Br. 
vorgedrungen.  Von  den  etwa  60  Formen  sind 
als  die  wichtigsten  der  gemeine  Mais 
(Fig.  7,  II),  der  kleinkörnige  (dazu 
der  Cinquantino)  und  der  Pferdezahn- 
m  a  i  s  hervorzuheben  (Fig.  7,  I). 


Brotfrüchte 


195 


Bemerkenswert  sind  ferner  noch:  Cuzcomais 
(Zea  Mais  var.  excellens  Alef.)  mit  sehr 
großen  bis  2,5  cm  langen,  1,8  cm  breiten,  aber 
nur   6  bis   7  mm   dicken    Früchten;     Balgmais 


Fig.  7.  Maisfrüchte:  I  Pferdezahnmais,  A  von 
der  Keimseite,  B  im  Längsschnitte,  um  die 
„lamden "-artige  Rinne  R  am  Scheitel  zu  zeigen. 
11  gemeiner  Mais  (ungarisch).  III  Hörn-, 
Schnabel-  oder  spitzkörniger  Mais.  IV  Perlmais 
(große  Form).  V  Zuckermais  (sweet  corn). 
Original. 

(Zea  Mais  var.  t  u  n  i  c  a  t  a  Larr.1,  dessen 
Früchte  bei  der  Reife  von  den  Spelzen  ein- 
geschlossen sind;  Hörn-  oder  spitzkörniger  Mais 
(Zea  Mais  var.  rostrata  Harz)  (Fig.  7,  III); 
Perlmais  (Zea  Mais  var.  m  i  c  r  o  s  p  e  r  m  a 
Kör.)  (Fig.  7,  IV),  und  der  Zuckermais,  „sweet 
corn"  (Zea  Mais  var.  saccharata  Kör.) 
(Fig.  7,  V)  mit  unregelm<äßigkantigen,  farblosen 
oder  gelblichen,  durchscheinenden,  geschrumpft- 
runzeligen  Früchten,  in  denen  nur  wenig  klein- 
körnige Stärke,  dagegen  eine  in  Wasser  lösliche 
Abänderung  derselben  enthalten  ist. 

Im  Handel  unterscheidet  man :  a)  C  i  ii  - 
q  u  a  n  t  i  n  0  ,  den  Hauptvertreter  der  klein- 
körnigen Sorten,  in  den  südhchen  Alpen- 
ländern, in  Ungarn  und  Rumänien  haupt- 
sächhch  zur  Polentamehl-Erzeugung  ver- 
v^endet;  b)  als  M  ah  Im  als,  zur  Mehl- 
bereitung, werden  kleinkörnige  Sorten  mit 
roten,  runden  oder  eckigen  Körnern  bezeich- 
net ;  c)  Mais  schlechtweg  ist  gemeiner 
oder  Pferdezahnmais,  der  zu  verschiedenen 
Zwecken  dient,  zur  Darstellung  der  Mais- 
stärke, auch  zur  Mehlbereitung  bei  Kartoffel- 
mißwachs, größtenteils  aber  zu  Grieß,  Po- 
lenta-  oder  Maisgrieß.  Maizena  ist  reine 
Maisstärke. 

Die  Maispflanze  ist  bekannthch  monöz. 
Die  weibhchen  einblütigen  Aehrchen  befinden 
sich  meist  zu  zweien  an  unentwickelten 
Aestchen,  die  einer  fleischigen,  dicken  Achse 
anhaften  und  mit  dieser  bei  der  Reife  den 
„Maiskolben"  bilden.  Die  sehr  verschieden- 
gestaltete Frucht  ist  glatt,  glänzend,  dunkel- 
gelb, rot,  braun,  gesprenkelt,  von  den  ge- 
meinen Formen  breit  nierenförmig,  auf  der 
Innen-(Hinter-)Seite  abgeflacht.  Der  Pferde- 
zahnmais ist  länglich,  oft  fast  rechteckig 
und  besitzt  an  der  schmalen  Oberseite  eine 
rinnenartige  Vertiefung,  die  an  die  sogenannte 
,,  Kunde"  des  Pferde-Sclmeidezahnes  er- 
innert. Das  Nährgewebe  des  Maises  ist 
in  einen  mehligen  und  einen  hornigen  Teil 
geschieden    (Mehl-    und    Horn-Endosperm). 


Die  Stärkekörner  des  ersteren  sind  mehr 
rundlich,  die  des  hornigen  Teiles  kantig- 
polyedrisch.  Eine  ähnliche  Ghederung  zeigt 
auch  das  Endosperm  der  Hirse.  Gleich 
dieser  besitzt  auch  der  Mais  einen  hohen 
Fettgehalt,  der  4,29%  beträgt;  Gehalt  an 
Eiweißkörpern  9,45,  an  Stärke  64,98%. 

Der  dauernde  Genuß  von  (durch  Pilze)  ver- 
dorbenem Mais  soll  die  Ursache  einer  in  Ober- 
italien, Südfranki-eich,  Rumänien  und  südlichem 
Oesterreich-Ungarn  auftretenden,  fast  immer 
tödlich  verlaufenden  Kranklieit,der  Pellagra  (lom- 
bardischer, mailändischer  Aussatz)  sein.  Zur 
Ausrottung  dieses  Endemismus  wird  trockene 
Aufbewahrung  und  zweckmäßige  Verarbeitung 
des  Maises  (sorgfältige  Entfernung  des  fett- 
haltigen Keimes),  sowie  Aenderung  des  Frucht- 
anbaues empfohlen.  Nach  neuesten  Forschungen 
sind  Protozoen  die  Ursache  der  Pellagra  (s. 
Literatur). 

I  e)  Hafer,  Habern  (Avena  sativa  L.). 
Er  wird  besonders  in  den  Formen  Avena 
sativa  diffusa  A.  u.  G.,  gemeiner,  Saat-, 
Rispenhafer,  und  Avena  sativa  oricn- 
talis  Schreb.,  Fahnen-,  russischer,  sibi- 
rischer, ungarischer  Hafer,  gebaut.  Seiner 
Hauptverwendung  nach  ist  er  ein  Pferde- 
futtermittel, nur  in  rauhen  Gebirgsgegenden 
(z.  B.  in  der  Tatra)  dient  er  auch  als  Brot- 
frucht. Eine  besondere  Stellung  nimmt 
er  als  diätetisches  Nahrungsmittel  ein. 
Geschälter  und  zercjuetschter  Hafer  bildet 
den  ,,  Quaker  oats". 

Die  Haferfrucht  ist  von  den  glatten, 
glänzenden,  strohgelben  Spelzen  umhüllt, 
aber  nicht  mit  ihnen  verwachsen,  daher 
sie  leicht  geschält  werden  kann.  Auch  die 
,, geschälte"  Frucht  kommt  im  Handel  vor. 
Sie  ist  spindelförmig  oder  fast  stielrund, 
auf  einer  Seite  tief  gefurcht,  strohgelb, 
rötlich  oder  gelblichweiß,  längsrunzelig,  mit 
weißen  Haaren  bedeckt,  am  Scheitel  schopfig, 
meist  von  anhaftenden  Mehlteilchen  bestäubt. 
Hafer  enthält  10,6  %  Eiweißkörper,  fast 
5  %  Fett  und  54,7  %  Stärke;  er  ist  die  fett- 
reichste Getreidefrucht. 

Eine  besondere  Haferform,  der  Nackt- 
hafer (Avena  nuda  L.)  besitzt  bis  8  mm 
lange  Früchte,  die  von  den  Spelzen  nur  locker 
umschlossen  sind  und  beim  Dreschen  aus- 
fallen. 

if)  Reis  (Oryza  sativa  L.),  ein 
einjähriges  Sumpfgras,  wird  im  ganzen 
wärmeren  Erdgürtel  gebaut  und  ist  für 
mehr  als  die  Hälfte  der  Menschen  (750  Mill.) 
das  wertvollste  Nahrungsmittel.  Die  Haupt- 
kulturländer liefern  auch  die  gangbarsten 
Sorten,  wie  Ostindien  (,,Rangoon"-Reis, 
wozu  Birma-,  Slam-,  Bengal-Reis  usw.  ge- 
hören). Java  (eine  vorzügliche  Sorte),  Ober- 
italien (die  beste  Qualität),  Nordamerika  und 
Japan.  In  Ostindien  wird  auch  die  Form 
Oryza  sativa  montan a,  Bergreis,  auf 
hochgelegenen    Gegenden   gebaut,    ist    aber 

13* 


196 


Bi'otfi'üclite 


nur  gering  geschätzt.  Der  in  China  und  Japan 
kultivierte  K 1  e  b  r  e  i  s  ist  dadurch  ausge- 
zeiclmet,  daß  seine  Körner  beim  Kochen  eine 
fest  zusammenhängende  Masse  bilden.  Die 
Stärkekörner  dieser  Form  färben  sich  mit 
Jod  rot. 

Die  ungeschälte  Reisfrucht  (Padi,  Paddy, 
Fig.  8)  ist  von  den  strohgelben,  roten  bis 
schwärzlichen,  rauh 
behaarten  und  mit 
vorstehenden  Rippen 
versehenen  Spelzen 
bedeckt.  Der  ge- 
schälte Reis,  die 
eigentliche  Frucht, 
ist  länglich ,  von 
den  Seiten  zusam- 
mengedrückt, beider- 
seits abgerundet, 
längskantig ,  kahl, 
gerippt,  fast  silber- 
weiß oder  gelbhch, 
durchscheinend.  Der 
kleine  Keim  liegt  am 
Grunde  der  schmalen 
Kante.  Aus  dem  ge- 
schälten Reis  wird 
durch  Entfernung 
der  Fruchtsamen- 
haut und  des  Keimes 
mittels  des  ,,Schlei- 
fens"  oder  Polierens 
der  Konsumreis, 
Koch-  oder  Taf  el- 
r  e  i  s  genannt,  lier- 
gestellt.  Das  polierte 
Korn  zeigt  zwei 
Schmal-  und  zwei 
Breitseiten,  ist  oben 
abgerundet,  unten  wegen  des  fehlenden 
Keims  schief  abgestutzt  und  auf  der  der 
Bruchseite  entsprechenden  Schmalseite  von 
einer  flachen  Furche  durchzogen.  Die  bei 
der  Herstellung  des  Konsumreises  abfallenden 
zerbrochenen  Körner  geben  den  Bruch- 
reis, der  auf  Reisstärke  verarbeitet  wird. 
Reis  wird  hauptsächlich  unvermahlen  ge- 
nossen. Trotz  des  geringen  Gehaltes  an 
Eiweißkörpern  (6,73  %)  steht  er  den  übrigen 
Getreidefrüchten  an  Nährwert  nicht  nach, 
da  er  sehr  leicht  verdaulich  und  gut  aus- 
nützbar ist ;  auch  besitzt  er  einen  angenehmen 
Geschmack.     Gehalt  an  Stärke  77,56  %. 

In  China  wird  aus  Reis  mittels  der 
chinesischen  Hefe  Reisbrannt- 
wein, in  Japan  das  R  e  i  s  b  i  e  r  (Sakö) 
erzeugt. 

Ig)  Hirse-Arten.  Hierher  werden 
gerechjiet :  a)  R  i  s  p  e  n  h  i  r  s  e  (P  a  n  i  c  u  m 
m  i  1  i  a  c  e  u  m  L.),  deren  Früchte  die  ge- 
meine, graue  oder  echte  Hirse 
liefern.  Sie  sind  von  den  glatten,  glänzenden, 
weißen,  gelben,  roten  oder  braunen,  bauchig 


Fig.  8.  Eeis.  A  Rispe, 
B  Aehrchen,  F  Blüte, 
K  Frucht .    Nach  N  e  e  s . 


gewölbten  Spelzen  umschlossen.  Die  ge- 
schälte  Hirse  ist  breiteiförmig,  wachs- 
weiß oder  gelbhch,  glatt,  durchscheinend;  am 
Grunde  der  Rückenseite  hegt  der  Keim  mit 
dem  zungenförmigen  Schildchen,  am  Grunde 
der  Bauchseite  der  hufeisenförmige  Fruclit- 
nabel. 

Diese  Hirseart  wird  besonders  in  Süd-  und 
Südosteuropa,  auch  in  Ungarn,  Süddeutschland 
und  Franki-eich  angebaut,  die  daraus  hergestellte 
Grütze  heißt  ,,Brein"  (Prein).  —  Gehalt  an 
Eiweißkörpern  10,51  %,  an  Stärke  66,43  %, 
an  Fett  4,26  %. 

Der  B  1  u  t  f  e  n  n  i  c  h  (Bluthirse ,  P  a  n  i  - 
cum  sanguinale  L.,  Digitaria 
sanguinale  Scop.)  mit  rückwärts  flachen, 
auf  der  Bauchseite  konkaven  Früchten,  auf 
Aeckern  und  Sand  wegen  wildwachsend,  wird 
noch  in  der  Oberlausitz  und  in  Nordböhmen 
zu  Nahrungszwecken  angebaut. 

ß)  Kolbenhirse,  italienische  Hirse,  Mohär 
(Setaria  Italic  a  P.  B.,  Panicum 
i  t  a  1  i  c  u  m  L.).  Die  beschalte  Frucht 
ist  weit  kleiner,  als  die  graue  Hirse,  kugelrund, 
die  Oberfläche  der  strohgelben  S])elzen  fein 
geriffelt,  daher  m  a  1 1.  Diese  Hirse  wird 
vornehnüich  in  Ostindien  und  Ostasien 
kultiviert  und  hat  für  uns  als  Brotfrucht  keine 
Bedeutung  (ist  ein  bekanntes  Vogelfutter). 

y)  Mohrenhirse,  Durra,  Dari, 
Sorgho,  Saggina  (Andropogon  sor- 
g  u  m  Brot.),  eine  für  Afrika  und  andere 
wärmere  Länder  sehr  wertvolle  Brotfrucht. 
Li  Italien,  Südfrankreich  und  Nordamerika 
wird  hauptsächlich  dieVarietät An  d r  o  p  o  g  o n 
s  a  c  c  h  a  r  a  t  u  s  Kunth  mit  der  Form 
technicus  Hackel  (zur  Herstellung  der 
,, Reisbesen")  kultiviert.  Aus  dieser  und 
anderen  Varietäten  wird  Zucker  gewonnen, 
die  süß  schmeckenden  Stengel  werden  gekaut, 
auch  das  Mark  wird  als  Nahrung  verspeist. 

Die  Frucht  ist  von  den  verschieden  ge- 
färbten, meist  rötlichl)raunen  bis  schwarzen, 
glänzenden,  bauchig  gewölbten  Spelzen  um- 
hüllt, die  entweder  am  Scheitel  geschlossen 
sind  (A.  Sacch.),  oder  klaffen,  wobei  die  Frucht 
etwas   hervortritt  (Fig.   9,   A,   B).      Sie  ist 


Fig.  9.  Mohrenliirse  (Sorgho ,  Andropogon 
Sorghum  var.  vulgaris  Hackel).  A  Frucht  mit 
den  klaffenden  Spelzen  s ;  Basis  und  Stielchen  be- 
haart (h).  B  Frucht,  vergrößert;  C  Längsschnitt 
durch  die  Frucht,  stärker  vergrößert,  f  Frucht- 
samenhaut, he  horniges,  me mehliges Endosperm, 
K  Keim  mit  dem  Schildchen  sc.  Original. 


Brotfmchte 


197 


hreiteifürmig,  weiß,  gelb  oder  rötliclibraim, 
gegen  die  Basis  zugespitzt  und  daselbst  mit 
einem  hufeisenförmigen  Eindruck  versehen, 
der  abgerundete  Scheitel  trägt  ein  kleines 
Spitzchen.  Das  Korn  ist  zumeist  hart, 
glasig,  nur  in  der  Mitte  und  am  Keime 
mehlig. 

Histologisch  bemerkenswert  ist  das  Vor- 
kommen einer  Reihe  großer  polyedrischer 
Zellen  mit  dünner  Außen-  und  dicker,  stark 


gequollener  Lmenwand,  die  (mit  der  soge- 
nannten hyalinen  Schicht)  dem  Perisperm 
angehören.  Sorgho  besitzt  über  9  %  Eiweiß- 
körper, über  60%  Stärke  und  3,4%  Fett. 
Ih)  Buchweizen,  Heidekorn,  Heiden, 
Haden.  Die  am  meisten  verbreitete  Art 
ist  der  gemeine  Buchweizen  (F  a  - 
g  0  p  y  r  u  m  e  s  c  u  1  e  n  t  u  m  Moench, 
Fig.  10,  A),  der  in  mehreren  Formen  bis  hoch 
in    den    Norden   (72"  n.   Br.)   gebaut    wird. 


Fig.  10.     Buchweizen.   A  gemeiner   Buchweizen,  Frucht,  5/1;  B   Querschnitt;  C   Querschnitt  der 

geflügelten  Form.     D   Tatarischer  Buchweizen,    Frucht;  [El  Querschnitt,    10/1,   f    Fruchtschale, 

s  Samenhaut,  n  Nährgewebe,  k  Keimblätter,  g  Gefäßbündel.     Original. 


Auf  den  Markt  kommen  Provenienzen  von 
Norddeutschland  (Pommern),  Rußland,  Un- 
garn und  von  einzehien  österreichischen 
Provinzen.  Als  Varietäten  sind  der  g  e  - 
flügelte  Buchweizen  Fagopyrum 
esculentum  emarginatum  Meißner 
Fig.  10,  C)  und  der  Pyramiden -Buch- 
weizen (Fagopyrum  esculentum  py- 
r  a  m  i  d  a  t  u  m  DC.)  anzuführen.  Die 
Frucht  stellt  botanisch  eine  Nuß  dar,  ist 
dreikantig,  eiförmig,  5  bis  6  mm  lang  mit 
schwach  nach  außen  gewölbten  Flächen,  grau, 
häufig  braun  marmoriert,  glänzend;  die 
drei  Kanten  sind  scharf,  gerade  (nicht  ge- 
zähnt), treten  bei  der  geflügelten  Form 
flügelartig  hervor  und  sind  ebenfalls  gerade 
oder  leicht  geschwungen. 

Die  zweite  nur  in  Rußland  kultivierte  Art 
ist  der  tatarische  oder  sibirische 
Buchweizen  (Fagopyrum  tatari- 
cum  (L.)  Gärtn.  Fig.  10,  D,  E),  im  Handel 
,, Wildheiden"  genannt.  Die  Frucht  ist  et^yas 
kleiner  (meist  5  mm),  und  durch  ausgeschweift- 
gezähnte Kantenflügel  gekennzeichnet. 

x\m  Frucht querschnitt  kann  man  die 
Fruchtschale  (Fig.  10,  f),  die  Samenhaut  fs), 
das  weiße,  mehlig-lockere  Nährgewebe  (n) 
und  den  mittenhegenden  Keim  mit  den  zwei 
breiten,  dünnen  und  gefalteten  Keimblättern 
(k)  schon  mit  freiem  Auge  wahrnehmen. 
(Die  nächstverwandte  Gattung  P  o  1  y  - 
g  0  n  u  m  besitzt  einen  exzentrisch  ge- 
legenen Keim  mit  schmalen,  nicht  gefalteten 
Keimblättern.) 

Buchweizen  wird  im  geschälten  und  zer- 
kleinerten Zustande  als  Buchweizengrütze 
(Buchweizenmehl,  Polenta  nera,  Plent)  ver- 
wendet. Die  russische  Nationalspeise  „Kascha" 


wird  daraus  dargestellt.  Die  Grütze  enthält 
10  »0  Eiweißkörper  und  68,5  %  Stärke. 

Die  V  e  r  u  n  r  e  i  n  i  g  u  n  g  e  n  des  Handels- 
getreides sind  sehr  mannigfacher  Art  und  stammen 
entweder  vom  Felde  selbst  (Unla'autsamen,  Erde, 
Steinchen)  oder  sie  gelangen  bei  den  verschie- 
denen landwirtschaftlichen  Ai-beiten  in  dasselbe. 
Im  besonderen  sind  hervorzuheben:  Früchte 
einer  anderen  (fremden)  Getreideart,  mit  Brand- 
pilzen behaftete  Getreidekörner,  Mutterkorn  im 
Roggen,  Unkrautsamen  (die  „Ausreuter"),  von 
denen  Taumellolch,  Kornrade,  Adonis,  Wachtel- 
weizen, Klappertopf,  Ackerwinde  und  Hederich 
(Raphanus  raphanistrum  L.)  als  giftig  oder 
überhaupt  als  gesundheitsschädlich  zu  bezeichnen 
sind.  Unlautere  Verfahren  zur  Verschönerung, 
,, Verbesserung",  Vermehrung  der  Ware  usw. 
sind  das  Oelen  der  Körner  (auch  der  Kleesamen), 
das  Besprengen  mit  Wasser,  Beimengen  von 
Hintergerste  und  Haferhülsen  zu  Hafer,  künst- 
liches Bleichen  der  Gerste,  Behandeln  des  Reises 
mit  Sirup,  Schönen  desselben  mit  Ultramarin, 
Tallaimieren  der  Rollgerste  (ohne  Deklaration) 
u.  a.  m. 

Für  die  W  e  r  t  b  e  s  t  i  m  m  u  n  g  des  Ge- 
treides sind  maßgebend  unter  anderem  das  Hek- 
tolitergewicht, die  Menge  der  Verum-einigungen, 
die  Glasigkeit  und  Mehhgkeit,  die  Keimfähig- 
keit (Gerste),  der  Spelzengehalt,  für  Reis  die 
Kochprobe  (gleichmäßiges  Weichwerden  aller 
Körner). 

2.  Mahlprodukte  der  Cerealien.  2a)  All- 
gemeines. Zu  den  von  den  Mühlen  dargestellten 
Produkten  gehören  a)  Geschälte  Früchte 
(Reis,  Hirse,  Gerste,  Hafer);  ß)  Grütze  ,  d.  h. 
geschälte,  zerbrochene  und  grob  verkleinerte 
Früchte  (Hirse,  Gerste,  Buchweizen,  Mais);  y) 
Graupen,  geschälte,  entspitzte  und  abge- 
rundete Früchte  (Rollgerste,  Perlgraupen;  auch 
Weizengraupen,  sog.  Grünkern  aus  Spelz);  ö) 
Grieße,  zu  grobem  Pulver  vermahlene  Früchte, 


198 


Brotfrüclite 


in  den  feinsten  Formen  die  Dünste  bildend  (haupt- 
sächlich Weizengrieß);   a)  Mehl. 

Mehl  (Brotmehl)  ist  das  auf  Mühlen 
zerkleinerte,  von  den  Hüllen  und  dem  Keim 
größtenteils  befreite  Produkt  der  Getreide- 
früchte, im  wesenthchen  also  der  bis  zu  einem 
hohen  Grad  von  Feinheit  zerriebene  M  e  h  1  - 
kern  mit  seinen  Inhaltskörpern,  der  Stärke 
und  den  Proteinstoffen. 

Das  Mehl  wird  durch  Flach-  oder  H  o  c  h  - 
m  ü  1 1  e  r  e  i  hergestellt.  Die  Flachmüllerei, 
die  ältere  und  einfachere  Gewinnungsweise,  wird 
nur  mehr  in  Landbetrieben  füi-  weiche  Brot- 
früchte angewendet.  Nachdem  die  Körner  ent- 
spitzt worden  sind,  werden  sie  bei  niedrig  (nahe 
aneinander)  gestellten,  angefeuchteten  Steinen  auf 
einmal  verkleinert;  die  durch  die  feuchten  Steine 
zähe  gewordene  und  daher  nicht  zerriebenen 
Kleienteile  entfernt  man  mittels  Sieben  (Beu- 
teln). Die  Hochmüllerei  (Wiener,  ungarisches 
Verfahren),  von  I  g  n  a  z  P  a  u  e  r  in  Wien  1810 
zuerst  angewendet,  verkleinert  das  Korn  nur 
allmählich,  anfangs  bei  weit  gestellten  Steinen 
(Walzen),  wodurch  ein  aus  feineren  und  gröberen 
Bestandteilen  zusammengesetztes  Produkt  er- 
halten wird.  Dieses  wird  durch  entsprechende 
Vorrichtungen  (Grießputzmaschinen)  in  vier  ver- 
schieden feine  Produkte,  in  Schrot,  Grieß,  Dunst 
und  Mehl,  geschieden,  deren  jedes  wieder  für  sich 
(mit  enger  aneinandergestellten  Steinen)  weiter 
verarbeitet  und  dann  wieder  in  3  bis  4  in  der  Fein- 
heit verschiedene  Produkte  geschieden  wird. 
Das  erste  Mehl  ist  reich  an  Kleienteilen  und 
heißt  Pohl-(Poll-)Mehl.  Grieß  und  Dunst  werden 
zuerst  durch  die  Windputzniaschinen  ,, geputzt" 
und  wieder  verkleinert,  ebenso  Schrot.  So  ge- 
lingt es,  feinste  Grieße  und  Dünste  fast  frei  von 
Schalenteilchen  zu  erhalten,  die  Auszugsgrieße, 
die  nun  zu  Mehl,  den  Auszugsmehlen 
vermählen  werden.  Bei  gewissen  Getreidearten, 
z.  B.  beim  Roggen,  werden  auch  Schälmaschinen 
angewendet,  wobei  durch  den  Wegfall  des  größten 
Teiles  der  Hüllen  das  eigentliche  Mahlverfahren 
sehr  vereinfacht  wird.  —  Im  folgenden  sollen 
nur  die  zwei  wichtigsten  Mehlarten,  das  Weizen- 
meh    und  das    Roggenmehl  besprochen  werden. 

Die  Getreidemelile  sind  durch  einen  großen 
Gehalt  an  stickstofffreien  Extraktstoffen, 
insbesondere  an  Stärke,  ausgezeichnet,  der 
bis  77  %  steigen  kann.  Auch  der  Gehalt  an 
Proteinkörpern  ist  ziemhch  erheblich  und 
beträgt  10  bis  14  %.  Nachgewiesen  sind 
Glutenfibrin,  Ghadin,  Mucedin  (Kleberpro- 
teinstoffe, in  saurem  oder  alkalischem  Wasser 
löslich  und  mit  Wasser  zähe  und  Faden 
ziehend),  ferner  Albumin  und  Legumin  (im 
Hafer). 

2  b)  Weizenmehl.  Diese  wichtigste 
Mehlart  wird  in  Quahtätssorten  dargestellt, 
die  mit  den  Nummern  0  bis  8  bezeichnet 
werden.  Die  Typen  Nr.  0,  1  und  2  sind  feine, 
schöne  Sorten  und  bestehen  fast  nur  aus 
dem  zerklemerten  Mehlendosperm  mit  sehr 
geringen  Spuren  von  Kleieteilen.  Die  höheren 
Nummern  sind  an  diesen  reicher  und  ent- 
halten außerdem  noch  Partikel  der  Samen 
und  Früchte   von    Getreideunkräutern  usw. 


(Ausreuter).  Der  größere  oder  kleinere  Ge- 
halt an  Kleie  und  Ausreuter  beeinflußt  die 
Farbe  des  Mehles  in  hohem  Grade.  Die  fein- 
sten Sorten  sind  blendend  weiß  oder  weiß 
mit  gelblichem  Strich  und  zeigen  diese  Farbe, 
auch  w^enu  sie  durchfeuchtet  („pekarisiert") 
sind.  Gröbere  Sorten  erscheinen  pekarisiert 
grau  oder  graurötlich,  und  durch  die  beige- 
mengten Kleieteilchen  usw.  oft  scheckig  mar- 
moriert. 

Frisches  Mehl  besitzt  einen  charakteristischen 
Geruch  und  Geschmack.  Je  nach  der  Größe 
der  einzelnen  Körnchen,  die  das  Mehl  zusammen- 
setzen, unterscheidet  man  ,, glattes"  (feines)  und 
„griffiges"  oder  ,, doppelgriffiges"  Mehl.  Ersteres 
ist  das  f einstkörnige,  zwischen  den  Fingern  beim 
Reiben  flaumig,  schlüpfrig,  außerordentlich 
weich  sich  anfühlende  Mehl,  das  auf  glatten 
Steinen  oder  Walzen  hergestellt  wird.  (Mitunter 
wird  es  auch  „geschliffenes"  Mehl  genamit.) 
Das  ,, griff  ige"  Mehl  dagegen  besteht  aus  gröberen 
Älehlkörnern,  fülilt  sich  zwischen  den  Fingern 
rauh,  körnig,  feingrießig  an.  Von  „doppel- 
griffigem" Mehl  sind  die  Mehlkörner  größer. 
Die  glatten  Mehle  setzen  sich  aus  einzelnen, 
häufig  zerrissenen  Zellen  des  Mehlkernes  und  aus 
den  freien  Inhaltskörpern  derselben  —  Stärke 
und  Ivleberkörnchen  —  zusammen;  die  griffigen 
enthalten  Zellkomplexe,  deren  Inlialt  sich 
meist  noch  an  Ort  und  Stelle  befindet  und  die 
Zelllumina  ausfüllt.  Von  praktischer  Bedeutung 
ist,  daß  die  griffigen  Mehle  einen  das  Wasser 
williger  aufnehmenden  und  leichter  „aufgeh- 
baren" Teig  geben  und  sich  leichter  und  lockerer 
verbacken  lassen. 

Weizenmehl  ist  miki'oskopisch  an  den  Stärke- 
körnern und  an  den  Gewebebestandteilen  der 
Fruchtsamenschale  zu  erkennen  (Fig.  11).  Von 
letzteren  fallen  insbesondere  die  Querzellen  (3), 
die  gelben  Samenhautfetzen  (5  bis  6)  und  die 
Partikel  der  Aleuronschicht  (8)  ins  Auge.  Die 
2;bi:hmäßige  Verdickung  der  Oberhaut-  und 
iMittelschichtzellen  (s.  Roggen)  und  die  ein- 
zelligen, scharf  zugespitzten,  sehr  dickwandigen 
Haare  des  Bartes  sind  für  das  Weizenmehl  spe- 
zifische Kennzeichen. 

Für  den  Nährwert  des  Weizenmehles  sind 
die  wesentlichen  Bestandteile  Stärke  und  Kleber 
maßgebend.  Je  feiner  das  Mehl  ist,  desto 
mehr  Stärke  und  desto  weniger  Kleber  ent- 
hält es.  Daraus  ließe  sich  erschüeßen,  daß 
gröberes  Mehl,  weil  reicher  an  N-Sub- 
stanzen,  auch  einen  höheren  Nährwert  be- 
sitzen müsse.  Man  kann  aber  dagegen  ein- 
wenden, daß  gröbere  Mehle  auch  viel  mehr  un- 
verdauliche Kleie  besitzen,  die  den  Verdauungs- 
trakt anstrengt  und  einen  vollständige  Aus- 
nützung der  Nahrungsstoffe  nicht  zuläßt.  Dem- 
nach können  die  feinen  Mehle,  obwohl  an  N- 
Substanzen  ärmer,  als  nahrhafter  angesehen  wer- 
den, weil  ihre  Bestandteile  viel  besser  ausgenützt 
werden. 

Die  SorteiiNr.  0  bis  3  enthalten  durchschnitt- 
lich 12  %  Wasser,  10  %  Rohprotein,  fast  1  % 
Fett  und  76  %  N-freie  Extraktstoffe.  Nr.  4  bis  6 
enthalten  12  %  Wasser,  12  %  Rohprotein,  1,4  % 
Fett,  72  %  N-freie  Extraktstoffe,  1  %  Rohfaser 
und  1  %  Äsclie.  Der  Gehalt  an  trockenem  Kleber 
b.^trägt     im    allgemeinen    10    bis    15  %.       Der 


13rt)tfrüchtt: 


199 


Figarenerklänrns  siehe  nebänstehend. 


Fig.    12.    Roggen,  die  gleichen  Flächenansichten 

und    dieselbe    Bezeichnung    wie    in    Figur    11. 

Original. 


Fig.  11.  Weizen.  Aufeinanderfolge  der  Flächen- 
ansichten der  Gewebe  (ohne  Mehlkern).  1  Ober- 
haut, 2  Mittelschicht,  2  a  Schwammparenchym- 
zellen,  3  Quer ze Ileus chicht,  4  Schlauchzellen, 
5  und  6  Samenhaut,  7  hyaline  Schicht  (Perisperm, 
Nuce Harrest),  8  Aleuronschicht.     Original. 


200 


Brotfrüchte 


Aschengehalt  steht  in  einem  bestimmten 
Veihcältnis"  zum  Feinheitsgrad  des  Mehles,  so 
daß  z.  B.  Nr.  0  0,2  bis  0,4%,  Nr.  4  0,53  bis  0,78% 
Asche  enthält. 

Im  Großhandel  kommen  die  Qualitätsnum- 
mern 0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  ly.,  73/4  und  8  vor. 
Die  letzten  drei  Nummern  sind  meist  nur  als  Tier- 
futtermittel zu  gebrauchen.  (In  Oesterreich  ist 
Nr.  73/4  noch  als  Nahrungsmittel  in  Verwendung.) 
An  den  Fruchtbörsen  werden  alljährlich  die 
Qualitäten  in  offiziellen  Typen  aufgestellt,  nach 
denen  sich  der  Handel  zu  richten  hat. 

2  c)  K  0  g-  g  e  11  m  e  h  1.  Von  dem  Koggen 
werden  nur  3  bis  4  Sorten  erzeugt,  und 
zwar  Nr.  0,  1,  2,  3  (oder  weiß,  mittel  und 
schwarz).  Die  Nummern  0  und  1  sind  rein 
w^eiß,  auf  glattgedrückter  Oberfläche  mit 
schwachem  gelblichem  Schimmer,  beim  An- 
fühlen weich  und  locker.  Roggen  gibt 
keinen  gut  aufgehbaren  Teig  und  wird  daher 
häufig  mit  Weizenmehl  gemischt.  Pumper- 
nickel und  grobe  Schwarzbrotsorten  werden 
aus  Roggenmehl  (z.  B.  dem  sogenannten 
„Gleichmehl"  der  Alpenländer)  gebacken,  aus 
dem  nur  die  gröbste  Kleie  abgesiebt  worden 
ist.  Die  mittlere  Zusammensetzung  ist 
folgende :  Wasser  13  %,  Rohprotein  12  %, 
Fett  2  %,  N-freie  Extraktstoffe  70  %,  Roh- 
faser 1,5  %,  Asche  1,5  %.  Mit  abnehmender 
Qualität  nimmt  der  Gehalt  an  Rohprotein, 
Fett  und  Asche  zu,  an  N-freien  Substan- 
zen ab. 

Die  Figuren  11  und  12  lassen  die'  miki-o- 
skopischen  Unterschiede  zwischen  Weizen  und 
Roggen,  also  auch  der  Mehlbestandteile  er- 
kennen. Von  der  Stärke  ist  hier  abgesehen,  Be- 
sonders zu  beachten  sind  die  verschiedenen  Ver- 
dickungsarten  der  Mittelschichtzellen  und  der 
Querzellen  (Fig.  12,  3),  auch  an  den  Haaren  des 
Bartes  zeigt  sich  ein  auffälliger  Unterschied :  die 
des  AVeizens  sind  dickwandig  und  haben  ein  sehr 
schmales  Lumen,  während  die  des  Roggens 
schwächer  verdickt  sind  und  ein  breites  Lumen 
besitzen. 

2d)  Qualitätsabweichungen  und 
Untersuchung  des  Mehles.  Die  Ab- 
weichungen von  der  normalen  Beschaffenheit 
sind  bei  den  Mehlen  sehr  zahlreich  und  sehr  ver- 
schieden. Die  Sorte  des  Getreides,  Herkunft, 
Kultur,  Qualität  des  Mahlgutes  (Reife,  Reinheit, 
Gewinnimg,  Aufbewahrung),  Verarbeitung  und 
absichtlich  bewirkte  Zusätze  oder  Unterschie- 
bungen beeinflussen  die  Güte  des  Mehles.  Bei- 
mengung anorganischer  Stoffe,  wie  Ivieide,  Gips, 
Magnesit,  Schwerspat,  bezweckt  die  Erhöhung 
des  Gewichtes  oder  soll  verdorbenes  Mehl  schönen 
und  backfähiger  machen,  wie  Alaun  und  Kupfer- 
vitriol. Diese  Fälschungen  sind  übrigens  selten. 
Dagegen  findet  häufig  die  Beimischung  billiger 
Sorten  zu  feinen  statt,  auch  werden  die  ge- 
mahlenen Ausreuter .  wieder  ins  Mehl  gebracTit. 
Unstatthaft  ist  auch  die  Verwendung  von  Bleich- 
mitteln (schwefelige  oder  salpetrige  Säure, 
Chlor),  die  besonders  in  Amerika  praktiziert  wird. 
Weizenmehl  wird  mit  Mais-  oder  Gerstenmehl, 
Roggenmehl  mit  billigen  Weizenmehlsorten  oder 
mit  Gerstenmehl  verfälscht.  Bedenklich  ist  der 
mitunter  bedeutende  Gehalt  des  Mehles  an  Brand- 


sporen, Tauraellolch  und  Mutterkorn  (dieses 
hauptsächlich  im  Roggenmehl). 

Die  Untersuchung  des  Mehles  hat  sich  zu 
erstrecken  auf  Farbe  (trocken  und  befeuchtet), 
Glattheit  oder  Griffigkeit,  Aschengehalt,  Gehalt 
an  Stickstoff  Substanzen,  Rohfasermenge,  Mikio- 
skopie.  Letzterer  sollen  einige  Vorproben,  wie  die 
mit  salzsäurehaltigem  Alkohol  (V  0  g  Ische  Probe) 
und  die  Sedimentierungsprüfung  mit  Chloroform 
vorangehen. 

3.  Die  Hülsenfrüchte  (Leguminosen). 
Im  Handel  und  in  der  Nahrungsmittelkunde 
versteht  man  unter  ,, Hülsenfrüchten"  die 
reifen  ausgedroschenen  Samen  mehrerer  zu 
den  Leguminosae-Papilionatae 
gehörender,  in  Feld-  und  Gartenkultur  ge- 
zogener Pflanzen  arten.  Die  verbreitetsten 
sind  die  Bohnen  (Fisolen),  Pferdebohnen, 
Erbsen,  Linsen  und  Kichererbsen. 

Außer  diesen  werden  noch  gewisse  Wicken- 
arten  (weiße  Provencer,  spanische  Linse  oder 
Wicklinse  von  Vicia  monantha  Desf . ; 
Linsenwicke  oder  Erve  von  Vicia  ervilia 
Willd.),  die  Platterbsen  oder  Kicherln 
von  L  a  t  h  y  r  u  s  s  a  t  i  v  u  s  L.  und  L.  C  ic e  r  a 
L.i),  die  Wolfs  b  0  h  n  e  n  oder  Lupinen, 
die  Ambrevade,  Quinchonchos, 
Tauben-  oder  Angolaerbsen  von 
Cajanus  indicus  Sprengel,  L  a  b  1  a  b  - 
oder  Büffelerbsen,  die  Sojabohne 
von  Glycine  h  i  s  p  i  d  a  Maxim,  u.  a.  als 
Nahrungsmittel  verwendet. 

Die  Hülsenfrüchte  stehen  allen  vege- 
tabilischen Nahrungsmittehi  an  Reichtum 
von  Proteinkörpern  voran;  auch  die  Kohle- 
hydrate sind  in  hinlänglicher  Menge  vor- 
handen und  zu  dem  bedeutenden  Nährwert 
dieser  Samen  gesellen  sich  noch  die  ein- 
fachen Kulturl)edingungen,  die  kurze  Vege- 
tationszeit (3  bis  4  Monate),  die  leichte  und 
bequeme  Aufbewahrung  und  Erhaltung,  die 
insgesamt  die  Hülsenfrüchte  zur  Massen- 
ernährung ganz  besonders  geeignet  machen. 
Die  Proteinkörper  sind  Pflanzenkaseine,  vor- 
nehmlich Legumin.  Bezüglich  ihrer  Ver- 
daulichkeit stehen  sie  aber  den  Eiweißstoffen 
der  Cerealien  weit  nach. 

Der  Bau  der  Samen  ist  sehr  einheitlich 
und  einfach.  Der  Same  besteht  aus  einer 
meist  lederartig-zähen  Samenschale  und  aus 
dem  Samenkern,  der  sich  nur  aus  dem  Keim 
zusammensetzt;  ein  Nährgewebe  (Endosperm) 
fehlt  oder  ist  nur  durch  eine  sehr  reduzierte 
Gew^ebschicht  (z.  B.  an  der  Sojabohne)  ver- 
treten. Der  Keim  besitzt  zwtI  große,  horn- 
artig-harte,  mit  den  planen  Flächen  aneinander 


1)  Der  anhaltende  Genuß  der  Samen  von 
L  a  t  h  y  r  u  s  -Arten  und  von  Vicia  ervilia 
ruft  mitunter  bei  Menschen  und  Tieren  (Süd- 
europa, Algerien,  Iiulien)  eine  an  Spinalparalyse 
gemahnende  Vergiftungserscheinung(Lathyrismus) 
hervor;  der  giftige  Stoff  ist  unbekaimt.  Die 
,,Loco-disease"  der  Huftiere  in  Nordamerika 
soll  ebenfalls  durch  Leguminosensamen  erzeugt 
werden.    Die  Mondbohne  enthält  Blausäure. 


Brotfrüchte 


201 


liegende  Keimblätter,  die  das  kleine  Ivnösp- 
chen  zwischen  sich  einschheßen  (Fig.  13, 
B,  r,  p).  An  der  Außenfläche  des  Samens 
bemerkt  man  den  randständigen,  länglichen 
oder  rundhchen,  etwas  vertieften,  durch  ab- 
weichende Farbe  leicht  kenntlichen  Nabel 
(Fig.  13,  n),  an  einem  Ende  desselben  den 


Fig.  13.  Bolnie  (Phcaseolus  vulgaris).  A  Same 
von  der  Nabelseite,  r  Wüizelchen,  m  Mila-opyle, 
n  Nabel,  z  Zwillingshöcker.  B  Stück  eines 
Keimblattes  ko  von  der  Innenfläche,  oben  das 
Wiü'zelchen  r  und  das  Ivnöspchen   p.     Original. 

punktförmigen  Keimmund  (Mikropyle,  Fig. 
13,  m),  an  dem  anderen  zwei  glänzende 
Höcker  (Zwilhngshöcker  Z)  oder  Leistchen. 
Auch  das  Würzelchen  ist  außen  meist  als 
Erhabenheit  (r)  kenntlich. 

Die  Samenschale  (Fig.  14)  setzt  sich  im 


Fig.  14. 

Feuerbohne. 

Partie  eines 

Querschnittes 
durch  die  Samen- 
schale   und    die 
Peripherie  des 

Keimblattes. 
1  Palisadenober- 
haut mit  Licht- 
linie 1—1,  2  Hy- 
poderm  mit  Kris- 
tallen kr,  3,  3  a, 

3  b     Parenchym, 

4  Oberhaut    des 
Keimblattes, 

5  grobporöses 
Parenchym     des 
Keimblattes ;  am 

Stärkekönrer, 
al  Aleuronkörner , 

po    Poren   der 

Zellwand   in  der 

Flächenansiclit. 

Orio-inal. 


wesentlichen  aus  drei  Schichten  zusammen, 
aus  der  Oberhaut,  dem  Hypoderm  und  dem 
Parenchym.  Die  Oberhaut  besteht  aus 
senkrecht  zur  Oberfläche  gestellten,  stark 
verdickten  Palisadenzellen  (i),  die  am  Quer- 
schnitt der   Samenschale,  in  dem  die  Pali- 


saden ihrer  Länge  nach  sichtbar  sind,  einen 
hellen  Streifen,  die  sogenannte  Lichtlinie 
(1 — 1)  zeigen.  Das  Hypoderm  wird  von  einer 
Reihe  sanduhr-.  spulen-  kelchförmiger  oder 
prismatischer  Zellen  (2)  gebildet,  an  die  sich 
das  Parenchym.  meist  als  Schwammgewebe 
entwickelt  (3  bis  3b),  anschließt.  In  diesem 
verlaufen  die  Gefäßbündel,  seine  inneren  Par- 
tien sind  zusammengefallen.  In  der  Gegend 
des  Nabels  ist  es  derbwandig  und  führt 
Netzfaserzellen  (Tracheiden).  Die  Keim- 
blätter enthalten  in  großen,  derbwandigen, 
gerundet-polyedrischen  Zellen  (5)  einfache 
Stärkekörner  (am)  und  in  Oelplasma  gebettete 
Aleuronkörner  (al). 

Den  reifen  Lupinen  und  der  Sojabohne 
fehlt  die  Stärke. 

3a)  Bohnen  (Fisolen-,  Garten-,  Veits-,  Vit-, 
Schminkbohnen)  die  Samen  von  Phaseolus 
vulgaris  L.  Kugelrund  bis  langnierenförmig 
mit  kreisrundem  bis  länglichem  Nabel,  der  ca. 
V7  der  Samenlänge  mißt.  Hauptsorten  sind: 
Schwert-  oder  Speck-,  Eck-,  Kiel-,  Dattel-  und 
Eierbohnen.  Gehalt:  23  %  Proteinsubstanzen, 
53  %  stickstofffreie  Extraktivstoffe  und  2  %  Fett. 

Von  der  Feuer-  oder  türkischen 
B  0  li  n  e  ,  Ph  a  s  e  0  1  u s  m  u  1 1  i  f  1 0  r  u  s  L am . 
kommen  allein  die  Samen  der  Unterart  Phaseolus 
CO  c  eine  US  Lam.  in  größeren  Mengen  auf  den 
Älarkt.  Der  lineallängliche  Nabel  mißt  V4  der 
Samenlänge. 

Bohnen  sind  die  am  häufigsten  verwendeten 
Hülsenfrüchte.  Die  südamerikanische  M  0  n  d  - 
bohne,  indische  Bohne  von  Phaseolus 
lunatus  L.,  ist  giftig  (enthält  ein  amygdalin- 
ähnliches  Glykosid),  kann  aber  durch  sachge- 
mäße Zubereitung  entgiftet  werden  und  ist  dann 
genießbar.  (Busse,  Zeit?chr.  f.  Unters,  d.  Nahr- 
u.  Genußm.'  1907.) 

3  b)  P  f  e  r  d  e  b  0  h  neu.  a)  Puff-,  Mazagan-, 
Windsor-  oder  gro  ße  Pferde  bohne  von  V  i  c  i  a  f  a  b  a 
L.  var.  major  s .  m  e  g  a  1 0  s  p  e  r  m  a  Beck,  b)  Sau- 
oder kleine  Perdebohne  von  Vicia  faba  yar. 
minor  Peterm.  Im  Handel  werden  die  Bezeich- 
nungen umgekehrt  gebraucht.  Charakteristisch  ist 
die  Lage  des  Nabels  auf  einer  Schmalseite  des  Sa- 
mens im  Gegensatze  zu  Phaseolus.  Sie  sind  nebst 
den  Linsen  die  ältesten  Nahrungsmittel  aus  der 
Gruppe  der  Leguminosen  und  haben  im  Kultur- 
leben des  klassischen  Altertums  eine  hervor- 
ragende Rolle  gespielt.  Gegenwärtig  sincl  sie 
besonders  in  den  Alpenländern  und  Galizien 
als  Nahrungsmittel  in  Gebrauch.  In  Vorarlberg 
und  in  Nordtirol  dient  das  Mehl  zur  Brotberei- 
tung. Gehalt :  25  %  N-Substanzen  ,  48  bis  52  % 
N-freie  Extraktivstoffe,  2  %  Fett. 

3c)  Erbsen,  k)  F  e  1  d  -  ,  graue,  preußische 
Erbse,  Pelluschke,  von  Pisum  sativum 
var.  arvense  L.  mit  eckigen,  braunen,  grau- 
grünen oder  schwärzlichen  gescheckten  Samen. 
Wird  hauptsächlich  im  nordöstlichen  Europa, 
die  Form  „Wintererbse"  in  Bayern  angebaut. 
ß)  G  a  r  t  e  n  e  r  b  s  e  von  Pisum  sativum 
subsp.  hortense  Asch.  u.  Grab,  mit  meist 
kugeligen,  gleichfarbigen,  hellgelben  Samen.  Von 
den  zahlreichen  Kulturformen  unterscheidet  man 
die  Zuckererbsen  (Pisum  sativum  var. 
s  a c  c h a r  a t  u  m   Ser .  =  var.   g u  1  lo s  u  m  R is  s  0 


202 


Brotfrüchte  —  Brown 


mit  fleischigen,  im  unreifen  Zustande  genieß- 
baren Hülsen  und  süßschmeckenden  Samen.  Die 
übrigen  Formen,  A  u  s  1  ö  s  -  oder  P  a  h  1  erbsen, 
haben  derbe,  lederartig-zähe  Hülsen.  Der  Anbau 
der  Erbsen  ist  weit  verbreitet,  bedeutende  Mengen 
liefern  Galizien,  Ungarn  und  Rußland.  Die  vom 
„Wippel"  oder  Erbsenkäfer  (B  r  u  c  h  u  s  p  is  i 
L.)  befallenen  Samen  sind  nur  für  Schäl-  und 
Schrotzwecke  zu  gebrauchen.  Die  sogenannte 
„halbierte"  Ware  sind  geschälte  Erbsen,  die 
in  die  beiden  Keimblätter  zerfallen  sind.' 
Gehalt:  22%  Stickstoffsubstanzen,  53%  stick- 
stofffreie Extraktivstoffe,  1,4%  Fett;  der  Fett- 
gehalt kann  bis  5  %  steigen. 

3d)  Linsen,  von  Lens  esculenta 
Mnch.  (=  Ervum  lens  L.  ==  Lens  lens 
Huth)  sind  uralte,  schon  in  der  jüngeren  Stein- 


zeit in  Gebrauch  gewesene  Leguminosen.  Die 
flach-bikonvexen,  kreisrunden,  scharfberandeten 
Samen  sind  meist  grünlich-  oder  graubraun,  auch 
rot  und  schwarz.  Sie  zählen  zu  den  feineren 
Hülsenfruchtarten;  besonders  beliebt  sind  die 
großsamigen  Pfemiiglinsen  und  die  französischen 
roten  Linsen.  Gehalt  26  %  Stickstoffsubstanz, 
52  %  N-freie  Extraktivstoffe,  2  %  Fett. 

36 )  Kichererbsen,  Garbanzos ,  Gara- 
banze,  Kaffee-,  römische  Erbsen  von  Cicer 
a  riet  in  um  L.,  vertreten  im  Mittelmeer- 
gebiet (insbesondere  in  Spanien)  und  im  Orient 
teilweise  unsere  Erbsen.  Sie  sind  größer  als  diese, 
verkehrteiförmig  bis  rundlich  und  mit  einem 
Schnabel-  oder  nasenartigen  Vorsprunge  (Wür- 
zelchen) versehen.  Bemerkenswert  ist  ihr  bitterer 
Geschmack. 


Gehalt  der  Hülsenfruchtmehle  in  "/q: 


Wasser 

N-Substanzen 

N-freie  Extr. 

Fett 

Asche 

Bohnenmehl 

Erbsenmehl 

Linsenmehl 

lO 12 

8— II 
io,8 

23'3 

25—27 

25,5 

59 
57 
57 

1,5—2,1 
1,2 — 2 
0,8—1,8 

3>3— 3.7 
3 

2,7 

Literatur.  Botanik  und  Mikroskopie: 
Erifiler  und  Prantl,  Pfianzenfamilieyi,  Leipzig 
1894 J).  —  Aschet'sohn  und  Graebner,  Syn- 
opsis d.  mitteleur.  Flora,  Leipzig.  —  Kör- 
nicke und  Werne!',  Handbuch  d.  Getreidebaus, 
Berlin  1885.  —  A.  Vogl,  Die  wichtigsten  Nah- 
rungs-  und  Genuß  mittel,  Wien  1899.  —  Tschirch 
und  Oesterle,  Anatomischer  Atlas  d.  Pharma- 
kogn.  u.  Nahri(,ngsmittelk.,  Leipzig  1900.  — 
Maurizlo,  Getreide,  3Iehl,  Brot,  Berlin  1902. 
—  tT,  Moeller,  Mikroskopie  d.  Nahrungs-  u. 
'Genuß mittel,  2.  Aufl.,  Berlin  1905.  —  T.  F. 
HanauseJc ,  Nahrungs-  und  Genvßmittel, 
Cassel  I8S4.  —  Derselbe ,  Die  indischen 
Bohnen.  Arch.  f.  Chem.  u.  Mikr.  1912,  — 
O.  Damnier ,  Illustriertes  Lexikon  d.  Ver- 
fälsch., Leipzig  1887.  —  Codex  alimentariiis 
Austriacus,  Wien  1911  ß'.  —  Chemie  und 
Hygiene:  J.  König ,  Die  menschl.  Nah7-ungs- 
und  Genußmittel,  4.  Aufl.,  Berlin  1903.  — 
Röttger,  Kurzes  Lehrb.  d.  Nahrungsmittel- 
chemie, 3.  Aufl.,  Leipzig  1907.  —  llupp, 
Unters,  v.  Nahrungsmitteln  usw.,  2.  Aufl.,  Heidel- 
berg 1900.  —  Pcterson,  Unsere  Nahrungsm. 
ihre  volkswirtsch.  u.  gesundheitl.  Bedeutung,  Stutt- 
gart I894.  —  Dafert  tind  Kornauth,  Ueber 
die  Verwend.  von  verdarb.  3Iais  usiv.  Archiv 
f.   Chem.  u.  Mikrosk.,  1912,    V,  S.  Iff. 

T.  F,   HaiKtusek. 


Brown 

John. 

1735  bis  1788,  der  bekannte  Stifter  des  nach 
ihm  benannten,  vielberufenen  Systems.  Er 
stammte  aus  Schottland,  wollte  anfangs  Theologe 
werden,  studierte  später  Medizin  in  Edinburg, 
geriet  dabei  in  widrige  Verhältnisse,  aus  denen 
er  von  C  u  1 1  e  n  ,  Professor  der  Medizin  in  Edin- 
burg befreit  wurde,  machte  dann  gegen  diesen 
in  schnödester  Undankbarkeit  Front,  bekämpfte 


dessen  Lehre  in  heftigster  Weise  und  nachdem  er 
erst  im  Alter  von  44  Jahren  promoviert  hatte, 
veröffentlichte  er  ein  Jahr  später  seine  Elements 
of  physic  (elementa  medicinae),  in  denen  er 
ausgehend  von  einer  therapeutischen  Erfahrung 
an  seinem  eigenen  gichtisch  erki-ankten  Körper 
seine  Aufsehen  erregende  ,, Erregungstheorie" 
begründete.  Unter  Berücksichtigung  der  Hal- 
ler sehen  Lehre  von  der  Irritabilität  und  Sensi- 
bilität und  in  dem  Bestreben  diesen  Dualismus 
zu  beseitigen,  suchte  B  r  o  w  n  die  Annahme  zu 
erhärten,  daß  das  organische  Leben  durch  eine 
Kette  von  ,, Reizvorgängen"  hervorgerufen  oder 
unterhalten  wird;  die  ,, Reize"  erzeugen  in  dem 
,, erregbaren"  Organismus  einen  bestimmten  Grad 
von  ,, Erregung",  der  je  nach  seiner  Qualität  und 
Quantität  Gesundheit  oder  Kranldieit  bedingt. 
Brown  unterscheidet  zwischen  sthenischen  und 
asthenischen  Zuständen  d.  h.  zu  heftigen  und 
zu  schwachen  Erregungs Vorgängen,  ferner  zwischen 
direkter  und  indirekter  Asthenie  usw.  Seine 
Lehre  fand  namentlich  in  Deutschland  begeisterte 
Aufnahme,  bis  sie  im  ersten  Drittel  des  19.  Jahrh. 
nach  verschiedenen  Modifikationen  (in  Italien) 
allmählich  durch  den  aufkeimenden  Vitalismus 
verdrängt  wurde. 
Literatur.     Biogr.  Lex.  ed.  Hirsch. 

J.  Pagel. 


BrOAVll 

Robert. 

Botaniker.  Geboren  zu  Montrose  (Schott- 
land) als  Sohn  eines  Geistlichen  am  21. 
Dezember  1773,  bezog  1789  die  Universität 
Edinburg,  wo  er  Medizin  und  Botanik  studierte; 
1795  trat  er,  ohne  einen  Grad  erlangt  zu  haben, 
als  Fähnrich  und  Wundarzt  in  militärische  Dienste; 
1798  machte  er  in  London  die  Bekanntschaft 
des  Botanikers  Sir  Joseph  läanks,  der  ihm  1800 
die    Stelle   als    Naturforscher    bei  der   zur   Auf- 


Brown  —  Brutpflege 


203 


nähme  der  Küste  von  Australien  bestimmten  ] 
Expedition  unter  Capitain  Flinders  verschaffte. 
Von  dieser  kehrte  er  im  Oktober  1805  nach  4  jäliri- 
ger  Abwesenheit  mit  umfangreichen  Sammlungen 
nach  England  zurück.  Die  Bearbeitung  derselben 
wurde  ihm  dort  durch  seine  Stellung  als  Biblio- 
thekar der  Linnean  Society  in  London  ermög- 
licht. 1810  wurde  er  Bibliothekar  bei  Sir  Banks, 
und,  als  dessen  Sammlungen  bei  seinem  Tode 
1820  dem  Britischen  Museum  überwiesen  wurden, 
an  diesem  Aufseher  der  dortigen  Botanischen 
Sammlungen.  1849  bis  1853  war  er  Präsident ; 
der  Linnean  Society.  Er  starb  am  10.  Juni  1858. ; 
Brown  ist  einer  der  bedeutendsten  englischen  , 
Botaniker  deskriptiv-systematischer  Richtung 
gewesen.  Von  seinen  Werken  sind  zu  nennen: 
Prodromus  Florae  Novae  Hollandiae  (1810)  von 
der  nur  der  erste  Band  erschien;  ferner  Arbeiten 
über  Proteaceen,  Asclepiadeeri  (1810),  Compositen 
(1817),  die  General  remarks  geographical  and 
svstematical  on  the  botany  of  Terra  australis 
(1814);  Arbeiten  über  den  Pollen  (1828)  und  die 
Befruchtung  bei  Orchideen  und  Asclepiadeen 
(1831  und  1833).  Seine  in  den  Transactions  of 
the  Linnean  Society  und  anderwärts  zerstreuten 
Schriften  sammelte  und  übersetzte  Nees  van 
Esenbeck  in  5  Bänden  (Nürnberg  1825  bis 
1834). 

W.  RtihlaniL 


Brutpflege. 

1.  Definition  und  erstes  Auftreten  von  Zu- 
ständen die  zur  Brutpflege  überleiten.  2.  Erste 
Anfänge  der  Brutpflege.  3.  Passive  Brutpflege 
4.  Aktive  Brutpflege.  5.  Ausbildung  von  Brut- 
taschen oder  von  Brutsäcken  an  der  Mutter. 
6.  Entwickelung  des  Embryos  in  den  Ovarien 
oder  deren  Ausführgängen,  wo  er  geschützt  und 
ernälirt  wird.  Viviparität.  7.  Einfluß  der  Brut- 
pflege und  der  Viviparität  auf  die  Mutter  oder 
auf  die  Entwickelung  des  Embryos.  Ursachen  der 
Brutpflege. 

I.  Definition  und  erstes  Auftreten  von 
Zuständen,  die  zur  Brutpflege  überleiten. 
Bei  allen  Tieren  wird  ein  Hauptteil  der 
Lebensenergie  dazu  verwandt,  die  Art  zu 
erhalten.  Die  Mittel,  die  dazu  gebraucht 
werden,  sind  außerordenthch  mannigfaltig. 
Schon  bei  den  Protozoen  sehen  wir,  daß  die 
einfache  direkte  Teilung  nicht  mehr  in  allen 
Fällen  ausreicht,  das  Fortbestehen  der  Art 
zu  gewährleisten.  Es  ist  fast  immer  schon 
die  geschlechtliche  Vermehrung  durch  Makro- 
und  Mila'ogameten  eingeschaltet,  die  in 
ungeheuren  Mengen  produziert  werden.  Dies 
ist  nötig,  da  zur  Erzeugung  eines  neuen 
Individuums  ein  Makro-  und  Mikrogamet 
sich  treffen  müssen,  um  miteinander  zu  ver- 
schmelzen. Von  einer  eigenthchen  Sorge  für 
die  Nachkommenschaft,  wie  wir  sie  bei  den 
Metazoen  in  der  Brutpllege  kennen  lernen 
werden,  kann  man  jedoch  nicht  sprechen, 
schon  deshalb  nicht,  weil  bei  der  direkten 
Teilung  die  Begriffe  Mutter  und  Kind  nicht 


vorhanden  sind  und  im  Falle  der  geschlecht- 
lichen Vermehrung  meist  die  Mutter  selbst 
zur  Bildung  der  Geschlechtsindividuen  auf- 
geljraucht  wird. 

Bei  den  niederen  Metazoen  finden  wir 
insofern  der  geschlechthchen  Vermehrung 
der  Protozoen  ähnhche  Verhältnisse,  als  auch 
hier,  falls  Eier  und  Samenelemente  frei  ins 
Wasser  abgelegt  werden,  eine  enorme  Pro- 
duktion von  Keimzellen  eintritt.  So  wird 
auch  hier  die  Wahrscheinhchkeit  vergrößert, 
daß  ein  neues  Individuum  durch  das  Zusam- 
mentreffen eines  Eies  und  eines  Spermato- 
zoons entsteht.  Wälirend  nun  die  Eiproduk- 
tion,  wie  weiter  unten  gezeigt  werden  soll,  in 
vielen  Fällen  eingeschränkt  wird,  bleibt  die 
Menge  der  erzeugten  Spermatozoen  bei  allen 
Tieren  sehr  groß,  da  selbst  bei  landlebenden 
Formen  das  Ei  immer  noch  in  einem  feuchten 
Medium  vom  Spermatozoon  aktiv  aufgesuclit 
werden  muß. 

Wenden  wir  uns  nun  der  Erzeugung  der 
Eizellen  zu,  so  gilt  hier  allgemein,  daß  mit 
reiclilicher  Produktion  von  Eiern  fast  immer 
geringe  Größe  und  Dotterarmut  Hand  in 
Hand  geht.  Aus  solchen  Eiern  geht  sehr  früh 
eine  Larvenform  hervor,  die  durch  selbst- 
tätige Nahrungsaufnahme  sich  zum  voll- 
ständigen Tier  zu  entwickehi  vermag.  Die 
große  Zahl  der  Eier  bewirkt  hier  eine  Kom- 
pensation für  die  im  Laufe  der  Entwickelung 
zugrunde  gehenden  Individuen. 

Bei  sehr  vielen  Tieren  finden  wir  nun  die 
Tendenz,  die  erzeugten  Eier  mit  Nähr- 
material (Dotter)  zu  versehen,  um  so  den 
Embryo  zu  befähigen,  längere  Zeit  auch  un- 
günstigen Lebensbedingungen  zu  trotzen.  In 
diesen  Fällen  erfährt  die  Zahl  der  nunmehr 
besser  ausgestatteten  Eier  eine  Einschrän- 
kung, zumal  bei  vielen  Tieren  die  sekundären 
Eihüllen  noch  weiteren  Schutz  gewähren. 
Hierher  sind  auch  die  tertiären  Eihüllen,  die 
Kokons,  zu  rechnen,  die  eine  Hülle  für  mehrere 
Eier  abgeben.  Meist  werden  diese  Hüllen  von 
Hautdrüsen  ausgeschieden,  so  z.  B.  beim 
Regenwurm  und  dem  Blutegel,  zuweilen  aber 
geht  die  Bildung  von  Kokons  schon  in  eine 
Form  von  aktiver  bewußter  Fürsorge  für  die 
Brut  über,  z.  B.  bei  der  Spinne,  wo  die  Mutter 
ein  dichtes  Geflecht  um  die  Eier  spinnt.  Li 
diesem  Falle  können  wir  schon  von  echter 
Brutpflege,  die  man  auch  als  N  e  o  - 
m  e  1  i  e  bezeichnet,  sprechen,  indem  wir  als 
solche  alle  direkten  Beziehungen  von  Mutter 
und  Kind  betrachten,  sei  es  nun,  daß  die 
Mutter  ihre  Brut  ledighch  schützt,  oder 
schützt  und  zugleich  ernährt  oder  aber,  daß 
die  Brut  aktiv  Schutz  bei  der  in  diesem  Fall 
sessilen  Mutter  sucht. 

2.  Erste  Anfänge  der  Brutpflege.  Die 
Brutpflege  ist  im  Tierreiche  weit  verbreitet; 
es  gibt  wohl  kaum  eine  Metazoenklasse,  in 
der  sie  nicht  in  irgendeiner  Form  aufgefunden 


204 


Brut[:)flege 


wäre.  Die  einfachsten  Formen  der  Brutpflege 
finden  wir  darin  ausgeprägt,  daß  die  Mutter  ihre 
mit  Hüllen  versehenen  Eier  ankleljt  oder  sonst 
wie  durch  Produktion  von  Gallertmassen  um 
die  Eier  oder  Bau  von  Nestern  schützt.  So 
legen  viele  Oligochaeten  ihre  aus 
chitin artiger  Substanz  gebildeten  Kokons  in 
die  Erde  oder  befestigen  sie  an  Wasserpflanzen. 
Aehnliche  Verhältnisse  finden  wir  auch  bei 
den  H  i  r  u  d  i  n  e  e  n.  Auch  viele  Insekten 
legen  ihre  Eier  in  das  Wasser,  kleben  sie  an 
Erde  oder  an  Pflanzenteilen  fest  oder  um- 
geben sie  wie  die  Spinnen  mit  einem  Ge- 
spinnst. Bei  den  Mollusken  werden  zu- 
weilen, wie  z.  B.  bei  den  Prosobranchiern, 
mehrere  Eier  mit  einer  pergamentartigen 
Haut  umgeben  und  dann  an  die  verschieden- 
artigsten Gegenstände  angeklebt.  Zuweilen 
werden  die  Eier  auch  durch  hyaline  Gallert- 
massen geschützt  (marine  Gastropoden,  He- 
teropoden,  Pteropoden,  manche  Cephalo- 
poden).  Einige  Nemertinen  zeigen  ein  ähn- 
liches Verhalten.  Literessante  Verhältnisse 
haben  wir  bei  den  Wintereiern  der  Clado- 
ceren,  wo  neben  den  EihüUen  noch  eine  cuti- 
culäre  sattelförmige  Bildung,  das  Ephippium, 
entstanden  aus  der  Rückenhaut  des  Mutter- 
individuums,  erzeugt  wird,  um  das  Ei  schwim- 
mend zu  erhalten. 

Funktionell  gleichwertige  Zustände  kennen 
wir  bei  Janthina,  einem  Prosobranchier,  wo 
die  becherförmige  Eikapsel  mit  einem  Floß 
verbunden  wird,  das  mit  lufthaltigen  Räumen 
durchsetzt  ist;  dadurch  schwimmt  es  pela- 
gisch  und  dient  auch  zugleich  dem  Mutter- 
tiere als  Schwimmapparat.  Bei  den  meisten 
Ascidien  werden  die  Eier  mit  schaumigen 
Folikelzellen  versehen,  um  sie  so  zum  Schwim- 
men zu  befähigen. 

Höher  zu  bewerten  sind  schon  die  Ver- 
hältnisse, wo  Nester  für  die  Eier  gebaut  wer- 
den, ohne  daß  sich  die  Mutter  später  um  diese 
kümmert.  Als  Beispiel  sei  u.  a.  L  i  m  u  1  u  s 
p  0  1  i  p  h  e  m  u  s  genannt,  der  seine  Eier  in 
selbstgegrabene  Löcher  ablegt.  Gleiche  Ver- 
hältnisse finden  wir  auch  bei  einigen  Helix- 
arten.  Etwas  abweichend  verhält  sich  Bu- 
1  i  m  u  s.  Diese  große  Schnecke  lebt  auf 
Bäumen  und  rollt  hier  die  Blätter  düten- 
förmig  ein,  um  ihre  oft  5.cm  im  Durchmesser 
großen  Eier  abzulegen.  Einige  Frösche  zeigen 
ganz  die  gleichen  Erscheinungen,  so  H  y  1  a 
n  e  b  u  1 0  s  a  und  P  h  y  1 1  o  m  e  d  u  s  a ;  sie 
legen  ebenfalls  ihre  Eier  in  Blätterdüten  ab. 
Viele  solitäre  Bienen  bauen  Nester  für  ihre 
Brut,  in  denen  sie  reichlich  Nahrungsstoffe 
für  den  ausschlüpfenden  Embryo  aufspei- 
speichern.  Nach  der  Eiablage  kümmern  sie  j 
sich  aber  nicht  mehr  um  ihre  Brut ;  die  Mutter  : 
lernt  also  ihre  Kinder  nicht  kennen.  Von 
echter  Brutpflege  kann  man  eigentlich  erst  I 
dann  sprechen,  wenn  die  Mutter  nicht  nur 


zu  ihren  Eiern,  sondern  auch  zu  ihren  Jungen 
in  Beziehung  tritt. 

3.  Passive  Brutpflege.  Zwei  Fälle  lassen 
sich,  je  nach  der  Lebensweise  der  Tiere  unter- 
scheiclen,  nämhch  passive  Brutpflege, 
wo  die  Jungen  sich  bei  der  festsitzenden 
Mutter  aufhalten,  um  hier  Schutz  zu  genießen 
und  aktive  Brutpflege,  wo  die 
Mutter  ihre  Nachkommen  beschützt. 

Bei  der  passiven  Brutpflege 
halten  sich  die  Nachkommen  entweder  in  der 
Nähe  der  ]\Iutter  auf,  oder  sie  suchen  Schutz 
direkt  an  ihrem  Körper.  Einige  Röhren- 
würmer üben  Brut])flege  in  der  Art  aus,  daß 
sie  ihre  Eier  entweder  außen  an  der  Röhre  in 
Form  eines  dicken  schleimigen  Ringes  ab- 
legen (S  a  b  e  1 1  a  1  u  c  u  1  a  r  i  a)  oder  auch 
im  Innern  der  Röhre  zwischen  Röhre  und 
Körperwand  (S  p  i  r  0  r  b  i  s  s  p  i  r  i  1 1  u  m , 
C  a  p  i  t  e  1 1  a).  Ganz  ähnlich  verhalten  sich 
festsitzende  Crepidulaarten  (formicata, 
plana  und  c  0  n  v  e  x  a).  Die  Eikapsebi 
werden  hier  unter  der  Schale  abgelegt,  wäh- 
rend V  e  r  m  e  t  u  s  seine  Eikapsel  an  der 
Innenfläche  der  Schale  anklebt.  In  den  Fällen 
nun,  wo  die  Nachkommen  die  festsitzende 
Mutter  aktiv  zum  Schutz  aufsuchen,  ist  ge- 
wissermaßen der  Mutterinstinkt  durch  den 
Instinkt  der  Nachkommen  ersetzt.  Da  die 
festsitzende  Lebensweise  als  eine  sekundäre 
Erscheinung  aufzufassen  ist,  mußten  die 
Jungen,  um  überhaupt  Brutpflege  zu  ge- 
nießen, allmählich  selbsttätig  Schutz  bei  der 
immer  mehr  in  der  Bewegungsfreiheit  ge- 
hemmten Mutter  suchen.  Dies  äußert  sich 
darhi,  daß  sich  die  Jungen  bei  der  Mutter 
aufhalten  und  im  Falle  der  Gefahr  bei  ihr 
oder  auf  ihr  Zuflucht  finden.  Beispiele  bieten 
die  wenig  beweglichen  oder  festsitzenden 
Echinodermen;beiOphiaster  Kröyeri  z.B. 
kriechen  die  Jungen  auf  dem  Körper  der 
Mutter  herum,  bei  P  s  0  1  u  s  halten  sie  sich 
in  der  Umgebung  des  Mundes  oder  an  der 
Bauchseite  auf,  beiAntedon  rosacea 
dagegen  sitzen  sie  an  der  Oberfläche  der 
Pinnulae.  Noch  inniger  sind  die  Beziehungen 
der  passiven  Brutpflege  zwischen  Mutter  und 
Kind  bei  den  ectoprocten  Bryozoen. 
den  Brachiopoden  und  den  Entoprocten.  Bei 
jenen  werden  die  Eier  entweder  in  der  Leibes- 
höhle zur  Entwickelung  gebracht  oder  sie 
gelangen  elurch  Dehiszenz  der  Körperwand 
in  die  Tentakelscheide  und  entwickehi  sich 
hier  bis  zum  Ausschlüpfen  der  Larven.  Einige 
Chilostomen  weisen  besondere  Bruträume  auf, 
die  aus  Körperausstülpungen  entstanden  sind 
und  als  Oöcien  oder  Ovicellen  bezeichnet 
werden.  Sie  sind  als  zum  Zweck  der  Brut- 
pflege metamorphosierte  Individuen  des  poly- 
morphen Bryozoenstockes  aufzufassen.  Brut- 
taschen finden  wir  auch  bei  den  Brachio- 
poden, so  bei  A  r  g  i  0  p  e  und  T  h  e  c  i  d  i  u  m. 
Die  Eier  gelangen  dann  durch  die  Nephridial- 


Brutpflege 


205 


kanäle  in  zwei  zu  beiden  Seiten  des  Körpers 
gelegeneBruttaschen,  die  alsEinstülpnngen  der 
Leibeswand  anzuseilen  sind.  Der  Embryo 
geht  mit  der  Mutter  eine  sehr  innige  Verbin- 
dung ehi,  indem  zarte  Filamente  von  seinem 
Vorderende  ausgehen  und  in  Verl)indung  mit 
der  Wand  der  Bruttaschc  treten.  Bei  The- 
c  i  d  i  u  m  entstehen  die  Bruttasehen  als 
mediane  Ausstülpungen  der  ventralen  Mantel- 
lappen, in  die  zwei  Girren  des  Tentakelkranzes 
hineinhängen;  an  diesen  werden  die  Eier 
wieder  vermittels  feiner  Filamente  befestigt. 
Bruttaschen  waren  auch  schon  bei  fossilen 
Brachiopoden  vorhanden,  wie  das  S  u  e  s  s 
für  die  Stringocephalen  nachgewiesen  hat. 
Wohl  mit  die  vollkommenste  Art  der  Brut- 
pflege unter  den  sessilen  Tieren  besitzen  die 
Entoprocten  z.  B.  P  e  d  i  c  e  1 1  i  n  a.  Die 
embryonale  Entwickelung  vollzieht  sich  hier 
im  Atrium  des  Weibchens,  das  zum  Brut- 
raum umgestaltet  ist.  Das  Epithel  ist  zur 
Ernährung  der  Embryonen  drüsig  verdickt. 
Diese  sincl  an  der  Wand  des  Brntraumes  mit 
dem  spitzen  Ende  der  birnförmig  verlänger- 
ten Eihülleu,  einer  Ausscheidung  des  Vaginal- 
epithels, befestigt.  Selbst  nach  dem  Aus- 
schlüpfen der  Embryonen  aus  den  Eihüllen 
bleiben  sie  noch  im  Brutraum  festgeheftet, 
um  sich  hier  weiter  zu  ernähren. 

Bei  festsitzenden  koloniebildenden  Tieren 
werden  häufig  einige  Lidividuen  ausschließ- 
lich für  die  Zwecke  der  Brutpflege  in  An- 
spruch genommen,  ein  Fall,  cler  schon  bei 
den  Bryozoen  erwähnt  wurde  und  noch 
häufiger  bei  den  Hydroiden  und  Siphono- 
phoren  in  Form  von  sessilen  medusoiden 
Gonophoren  anzutreffen  ist.  DerEmbryo  ent- 
wickelt sich  hierin  bis  zur  rianula. 

4.  Aktive  Brutpflege.  In  mancher  Be- 
ziehung kehren  die  Erscheinungen  der  pas- 
siven Brutpflege  bei  der  aktiven  Brut- 
pflege wieder.  Auch  hier  bleiben  die 
freibeweglichen  Jungen  in  der  Nähe  ihrer 
ebenfalls  freibeweglichen  Mutter  oder  die 
Mutter  trägt  ihre  Jungen  an  ihren  Ivörper 
geheftet  mit  sich  herum.  Als  Beispiel  für 
ersteren  Fall  würden  wohl  am  besten  die 
nestflüchtenden  Vögel  mit  ihren  Jungen 
zu  erwähnen  sein.  Auch  viele  Säugetiere 
(Beuteltiere)  halten  ihre  Jungen  lange  Zeit 
unter  Obhut. 

Einen  entschiedenen  Fortschritt  in  der 
Brutpflege  bedeutet  es,  wenn  die  Eier 
dauernd  am  Körper  der  Muttertiere  ver- 
bleiben. So  verklebt  Polynoe  cirrata, 
ein  Annelid,  ihre  Eier  zu  einer  gemeinsamen 
Masse  und  bringt  sie  unter  ihre  Rückenschup- 
pen. Aehnlich  ist  es  bei  G  r  u  b  e  a  1  i  m  - 
b  a  t  a  ,  wo  der  ganze  Rücken  des  Weib- 
chens dicht-  mit  Eiern  besetzt  ist.  Andere 
Aimeliden  wiederum,  z.  B.  E  x  0  g  0  n  e 
g  e  m  m  i  f  e  r  a  und  Sphaerosyllis 
p  i  r  i  f  e  r  a  ,  tragen  ihre  Eier  an  der  Bauch- 


seite an  den  Ventralcirren.  Literessante 
Verhältnisse  bietet  C  1  e  p  s  i  n  e  dar,  die 
nicht  nur  ihren  Kokon  mit  dem  Leibe  bis 
zum  Ausschlüpfen  der  Jungen  bedeckt,  son- 
dern diese  auch  noch  an  ihrer  Bauchseite 
befestigt  und  mit  sich  herumträgt.  Auch 
manche  Spinnen  tragen  ihre  Kokons  ständig 
mit  sich  herum,  indem  sie  sie  entweder 
mit  den  Cheliceren  fassen  oder  aber  sie 
am  Abdomen  befestigen.  Manche  0  r  y  - 
b  a  t  i  d  e  n  tragen  ihre  Eier  auf  dem  Rücken, 
andere  wieder  legen  sie  in  die  abgeworfene 
Chitinhaut  ab  (H  0  p  1  0  p  h  0  r  a).  Aehn- 
liche  Verhältnisse  zeigen  auch  einige  Tardi- 
graden. 

Li  vielen  Fällen  werden  Körperteile  der 
Mutter  oder  des  Vaters  für  den  Aufenthaltsort 
der  Jungen  verändert  oder  hergerichtet. 
Bei  C  u  c  u  m  a  r  i  a  c  r  0  c  c  i  a  schwellen 
die  dorsalen  Ambulacren  wulstförmig  an 
und  dienen  so  zur  Befestigung  der  Eier. 
Bei  P  r  0  1  i  d  i  u  m  n  u  t  r  i  e  n  s  werden  die 
jungen  Tiere  in  die  Rückenhaut  eingebettet. 
Alle  Decapoden,  außer  den  Penäididen,  tragen 
ihre  Eier  an  den  Extremitäten  der  Abdonii- 
nalsegmente  befestigt  mit  sich  herum. 

Das  Sekret  zur  "Befestigung  der  Eier  an 
den  Pleopoden  wird  durch  besondere  Kitt- 
drüsen ausgeschieden.  Bei  den  Pantopoden 
ist  es  das  männliche  Tier,  das  die  Brutpflege 
übernimmt.  Das  Weibchen  übergibt  die  ab- 
gelegten Eier  dem  Männchen,  das  sie  an  das 
dritte  Extremitätenpaar,  die  sogenannten 
Eierträger,  befestigt.  Die  Eier  verbleiben 
hier  so  lange,  bis  der  Embryo  zum  Aus- 
schlüpfen reif  ist. 

LTnter  den  Wirbeltieren  kennen  wir  eine 
Reihe  von  Fischen,  die  die  Eier  im  Munde  oder 
in  der  Kiemenhöhle  sich  entwickehi  lassen 
(Ar  ins -Arten,  Galeichthys,  Tilapia 
c  i  m  0  n  i  i  und  n  i  1  0  t  i  c  a).  Bei  allen 
übernimmt  das  Männchen  die  Brutpflege, 
während  sie  bei  P  r  0  p  h  e  u  s  m  0  r  i  i 
vom  Weibchen  ausgeübt  wird.  An  der  ven- 
tralen Körperfläche,  an  der  Unterseite  der 
Flossen,  heftet  das  Weibchen  von  A  s  p  r  e  d  0 
1  a  e  V  i  s  seine  Eier  an. 

Bei  den  Amphibien  haben  wir  eine 
Reihe  von  recht  verschiedenartigen  Fällen 
der  Brutpflege,  die  alle  das  gemeinsam 
haben,  daß  die  Eier  außerhalb  des  Wassers 
abgesetzt  werden  und  die  Larve  teilweise 
oder  ganz  ihre  Metamorphose  innerhalb 
des  Eies  durchmacht.  Die  Eier  werden 
nach  der  Ablage  entweder  vom  Muttertier 
umschlungen,  z.  B.  bei  I  c  h  t  h  y  0  p  h  i  s 
glutinosus  und  Amphiuma  —  eine  ähn- 
liche Brutpflege  finden  wir  bei  den  S  c  0  l  0  - 
p  e  n  d  r  i  d  e  n  ,  wo  ebenfalls  das  Weibchen 
sich  spiralig  um  die  Jungen  schlängelt  — 
oder  aber  sie  werden  von  beiden  Eltern 
herumgetragen,  entweder  vom  Vater  an  den 
hinteren  Extremitäten  (Alytes  obstetri- 


206 


Brutpflege 


c  a  11  s)  oder  von  der  Mutter  am  Bauch  oder 
am  Rücken.  Das  Weibchen  von  R  h  a  c  o  - 
phorus  reticu  latus  (Fig.  1)  ver- 
einigt seine  Eier 
zu  einer  ilachen 
kuchenartigen 
Masse  und  trägt 
sie  an  der 
Bauchseite  be- 
festigt mit  sich 
herum.  Sie 

liegen  zu  etwa 
20  zusammen 
und  hinterlassen 
auf  der  Bauch- 
haut leichte  Ein- 
drücke. Bei 
einer  Reihe  an- 
derer Frösche 
werden  die  Lar- 
ven vom  Männchen  cdrr  Weibchen  auf  dem 
Rücken  getragen.  Li  Brasilien  kommt  eine 
Laubfroschspezies,  H  y  1  a  G  o  e  1  d  i  i 
(Fig.    2)   vor,   bei   der   das   Weibchen    seine 


Fig.   1.     R  h  a  c  0  p  h  o  r  u  s 

reticulatu  s.  Vergrößert. 

Nach  W  i  e  d  e  r  s  h  e  i  m. 


Fig.  2.     H  y  1  a  G 0  e  1  d  ii.     Vergrößert. 
W  )  e  d  e  r  s  h  e  i  m. 


Nach 


großen  weißlichen  Eier  auf  dem  Rücken 
mit  sich  herumträgt.  Die  Eier  hegen  dicht 
nebeneinander  und  sind  in  ilu'er  Gesamt- 
masse von  einer  leicht  aufgeschlagenen 
Hautfalte  umgeben,  so  daß  sie  gleichsam 
wie  in  einer  flachen  Schüssel  liegen.  Höchst- 
wahrscheinlich machen  die  Jungen  ihre  ganze 
Entwickelung  so  im  Ei  durch.  Im  Jahre 
1895  wurde  ein  interessanter  Fall  von  Brut- 
pflege bei  einem  Frosch  von  den  Seychellen 
(A  r  t  h  r  o  1  e  p  t  i  s  s  e  y  c  h  e  1 1  e  n  s  i  s 
s.  Fig.  3)  von  A.  Brauer  beobachtet. 
Die  Eier  werden  an  feuchten  Stellen  auf  dem 
Boden  abgelegt  und  vom  alten  Tier,  wahr- 
scheinlich dem  Männchen,  so  lange  feucht 
gehalten,  bis  die  Larven  mit  einem  großen 
Ruderschwanz  und  den  Anlagen  der  hinteren 
Extremitäten  versehen,  auskiiechen  können. 
Sie  begeben  sich  dann  auf  den  Rücken  des 
alten  Tieres  (Fig.  3),  wahrscheinlich  unter 
dessen  Beihilfe,  halten  sich  hier  mit  dem 
Bauche  fest  und  machen  so  ihre  Entwickehnig 
durch.  Die  Befestigung  geschieht  durch 
einfache  Adhäsion,  wobei  das  Hautsekret 
vielleiclit  unterstützend  mitwirkt.  Ein  an- 
derer  Fall'    in    dem   ein   schwanzloser    Ba- 


trachier  seine  Brut  mit  sich  herumträgt,  ist 
1895  von  Bou  lenger  bekannt  geworden. 
Es  handelt  sich  um  Phyllobates  tri- 
n  i  t  a  t  i  s  aus  Venezuela  und  Trinidad, 
Die  geschwänzten  nochfußlosen  Kaulcpiappen 
saugen  sich  bei  eintretendem  Wassermangel 
mit  den  Mundsaugnäpfchen  auf  dem  Rücken 
des  Männnches  fest  und  werden  so  zum 
nächsten  größeren  Gewässer  getragen.    Den- 


Fig.  3.    A  r  t  h  r  0  1  e  p  t  i  s  S  e  y  c  h  e'  11  e  n  s  i  s 

mit  Larven  auf  dem  Rücken.    Vergrößert.    Nach 

Braue  r. 


selben  Vorgang  beobachtete  auch  K  a  p  p  - 
1  e  r  und  K 1  u  n  z  i  n  g  e  r  bei  D  e  n  d  r  o  - 
bat  es  trivittatus  und  H.  S.  Smith 
bei  D  e  n  d  r  0  b  a  t  8  s  b  r  a  c  c  a  t  u  s. 
Hierher  zu  rechnen  ist  auch  der  von  W  y  m  a  n 
in  Surinam  beobachtete  Frosch  H  y  1  o  d  e  s 
1  i  n  e  a  t  u  s.  Hier  ist  es  das  Weibchen, 
das  die  Larven  mit  sich  herumträgt.  Die 
Köpfe  der  12  bis  20  auf  dem  Rücken  des 
Muttertieres  befindliclien  Larven  sind  sämt- 
lich gegen  die  Mittellinie,  die  Schwänze  nach 
außen  und  hinten,  gerichtet.  Auch  bei  den 
geschwänzten  Amphibien,  den  Molchen,  ist 
bisher  ein  einzehier  Fall  von  ähnhcher  Brut- 
pflege bekannt  geworden,  es  ist  das  der 
in  Nordamerika  häufig  vorkommende 
Salamander  D  e  s  m  o  g  n  a  t  h  u  s  f  u  s  c  u  s , 
den  H.  H.  W  i  1  d  e  r  beobachtet  hat.  Dieses 
Tier  schlingt  seine  Eier  rosenkranzartig  in 
melueren  Touren  um  den  Leib.  Die  Befesti- 
gung der  Eier  am  Körjier  ist  sehr  lose. 

Hieran  schließen  sich  einige  Fälle  von 
Brutpflege  an,  wo  die  Eier  sich  in  der  Leibes- 
höhle der  Mutter  entwickehi.  Derartige  Zu- 
stände kennen  wir  schon  bei  den  Anthozoen, 
wo  die  Eier  sich  im  Gastralraum  bis  zur  Pla- 
nula  entwickehi.  Auch  bei  den  Anneliden 
z.  B.  S  y  1 1  i  s  V  i  V  i  p  a  r  a  und  C  i  r  r  a  - 
t  u  1  u  s ,  werden  die  Eier  entweder  in  der 
Leibeshöhle  selbst  entwickelt  oder  ein  Seg- 
mentalorgan wird  zu  einer  Höhlung  umge- 
bildet, die  dann  als  Uterus  fungiert.  Ferner 
seien  noch  einige  Holothurien,  P  h  y  1 1  o  - 
phorus  u  r  n  a ,  S  y  n  a  j)  t  a  v  i  v  i  - 
p  a  r  a  ,     C  h  i  r  o  d  a  t  a     r  o  t  i  f  e  r  a     er- 


Brutpflege 


207 


wähnt,    die    ebenfalls    in    der    Leibeshöhle 
brüten. 

Auch  andere  Räume  des  Körpers  können 
für  die  Entwickelung  der  Brut  in  Betracht 
kommen,  so  bei  E  c  h  i  n  a  s  t  e  r  s  a  n  - 
g  u  i  n  0  1  e  n  t  u  s ,  A  s  t  e  r  i  a  s  M  ü  11  e  r  i , 
die  ventralwärts  zusammengedrückten  Arme 
und  bei  A  s  t  e  r  i  a  s  s  p  i  r  a  b  i  1  i  s  die 
Mundöffnung,  an  der  die  Jungen  mit  dem 
Bauchstiele  befestigt  sind. 

Bei  den  Tunicaten  dagegen  finden  wir 
sehr  häufig,  daß  entweder  der  Kloakenraum 
(C  y  n  t  h  i  a  und  L  i  t  li  o  n  e  p  h  r  i  a 
(G  i  a  r  d) )  oder  auch  der  Peribranchialraum 
(Clavellinen  und  SjTiascidien)  als  Bruträume 
benutzt  werden. 

5.  Ausbildung  von  Bruttaschen  oder 
von  Brutsäcken  auf  der  Mutter,  Li  all 
den  genannten  Fällen  war  die  Brut  am 
Körper  der  Mutter  festgeklebt,  sei  es  durch 
Ausscheidung  von  Kittsekret,  sei  es  durcli 
einfache  Adhäsion  oder  dadurch,  daß  sie 
in  schon  vorhandene  Körperhöhlen  unter- 
gebracht wurden.  Alle  diese  Erscheinungen 
sind  einer  weiteren  Entwickelung  fähig,  die 
sich  so  gestaltet,  daß  von  den  Tieren  nun- 
mehr B  r  u  1 1  a  s  c  h  e  n  oder  Brutsäcke 
gebildet  werden.  Hat  ein  Tier  erst  einmal  | 
die  Gewohnheit  angenommen,  seine  Brut 
in  vorliandenen  Körperhöhlen  zu  entwickehi, 
so  können  in  diesen  durch  den  ständigen 
Druck  der  Brut  leicht  sekundäre  Hohlräume 
entstehen,  die  dann  ständig  als  Bruträume 
.benutzt  und  schließlich  vereibt  werden. 

In  der  Tat  finden  wir  auch  bei  einigen 
der  schon  erwähnten  Clavellinen  und  Synas- 
cidien,  daß  im  Peribranchialraum,  der  sonst 
bei  verwandten  Formen  unverändert  als ! 
Brutraum  benutzt  wird,  Divertikel  entstanden 
sind,  die  nun  ausschließlich  zur  Autnahme 
der  Brut  dienen.  . 

Wird  die  Brut  dagegen  an  die  Außen- ' 
fläche  des  Körpers  angeheftet,  so  ist  es 
natürlich  vorteilhaft,  daß  Ausstülpungen 
oder  sonstige  Veränderungen  der  Haut  ein- 
treten, die  den  Embryonen  einen  festeren 
Sitz  gewährleisten.  Die  ersten  Anfänge  der- j 
artiger  Bildungen  lernten  wir  schon  bei 
H  yl  a  G  0  e  1  d  i  i  (Fig.  2)  kenneu,  wo  sich 
rings  um  die  Einlassen  eine  Hautfalte  bildet. 
Auch  in  diesen  Fällen  kommt  es  schließlich 
zur  Bildung  von  Bruttaschen  in  mehr  oder 
minder  vollständiger  Ausbildung.  Sobald 
wir  bei  Tieren  Bruttaschen  vorfinden,  haben 
wir  es  immer  mit  weit  fortgeschrittener 
Brutpflege  zu  tun. 

Aus  dem  Vorhergehenden  geht  schon 
hervor,  daß  Bruttaschen  sich  in  den  verschie- 
densten Teilen  des  Körpers  finden  können. 
So  haben  die  Branchiopoden  allein  schon  recht 
verschiedenartige  Einrichtungen.  Bei  A  p  u  s 
beispielsweise  werden  die  Bruttaschen  aus 
klappenförmigen     Anhängen     des     zweiten 


Beinpaares  gebildet ;  bei  B  r  a  n  c  h  i  p  u  s 
dagegen  finden  sich  taschenförmige  JBrut- 
räume  im  Abdomen  und  bei  E  s  t  h  e  r  i  a 
wird  die  Schale  der  Mutter  als  Brutraum 
benutzt  und  die  Eier  hier  an  fadenförmigen 
Anhängen  befestigt.  Bei  Arthrostracen, 
Cumaceen  und  Mysideen  ist  ein  Brutraum 
vorhanden,  der  an  der  Ventralseite  des  Thorax 
gelegen  ist  und  durch  lamellöse  Anhänge 
der  Coxalglieder  der  entsprechenden  Thorax- 
beine nach  außen  abgeschlossen  wird.  Die 
Isopoden  haben  Bruttaschen,  die  sich  ventral 
am  Thorax  öffnen,  in  ihnen  li alten  sich  sogar 
die  ausgeschlüpften  Jungen  noch  auf.  Brut- 
taschen finden  sich  auch  bei  Echinodermen. 
Bei  den  Ophiuren  z.  B.  lileiben  die  Eier  in 
den  Bursae  und  bei  einigen  Seesternen  ent- 
stehen Aussackungen  des  Magens,  die  als 
Brutbehälter  fungieren. 

Als  Beispiel  dafür,  daß  auch  Teile  der 
Haut  in  Verbindung  mit  äußeren  Körper- 
anhängen zu  Eierbehältern  umgeformt  werden 
können,  sei  der  zu  den  Büschelkiemern  ge- 
hörige Fisch  Solenostoma  genannt, 
der  im  Indischen  Ozean  vorkommt.  Die 
Linenseite  der  langen  und  breiten  Bauch- 
flossen verschmilzt  mit  den  Körperdecken, 
wodurch  eine  geräumige  Tasche  zur  Auf- 
nahme der  Eier  gebildet  wird.  An  der 
Innenwand  der  Tasche  entwickeln  sich  lange 
Fäden,  die  reihenförmig  entlang  den  Baucli- 
flossenstrahlen  angeordnet  sind  und  zur  Be- 
festigung der  Eier  dienen. 

Der  Beutelfrosch  Notodolephys 
0  V  i  p  a  r  a  aus  Venezuela  hat  seinen  Brut- 
raum vor  dem  After  in  Gestalt  einer  beutei- 
förmigen Einstülpung  der  Rückenhaut.  Der 
Raum  kann  sich  periodisch  erweitern  und 
verengern,  je  nachdem  die  Tiere  sich  in  der 
Brut-  oder  in  der  Ruheperiode  befinden. 

Ist  die  Brutpflege  erst  soweit  gediehen, 
daß  die  Eier  sich  in  echten  Bruträumen  ent- 
wickehi, so  wird  sich  nun  auch  ein  Stoff- 
austausch zwischen  Mutter  und  Kind  an- 
bahnen. Bedingung  dafür  ist,  daß  der  Em- 
bryo in  innige  Beziehung  zu  der  Wand 
der  Bruttasche  tritt.  Die  Ernährung  des 
Embryos  erfolgt  dann  entweder  auf  osmo- 
tischem Wege  oder  durch  Gefäßverbindungen. 
Immer  ist  es  also  ein  weiterer  Schritt  in  der 
Vervollkommnung  der  Brutpflege,  wenn  die 
Embryonen  in  Verbindung  mit  den  Wänden 
der  Bruttasche  treten,  da  dann  meist  auch 
eine  Ernährung  durch  die  mütterlichen  Ge- 
webe stattfindet. 

In  den  primitivsten  Fällen,  wo  der  Embyro 
nicht  an  der  Wand  des  Brutraums  testsitzt, 
vollzieht  sich  die  Ernährung  so,  daß  Säfte 
aus  dem  Körper  der  Mutter  in  den  Brut- 
rauni  übertreten  und  den  Embryo  um- 
spülen. Derartige  Verhältnisse  finden  wir 
bei  den  Cladoceren,  wo  sich  bei  M  0  i  n  a 
blutführende    Schwellkörper,    bei     P  0  1  y  - 


208 


Brutptlege 


phemus  sogenannte  Milchdrüsen  am  Boden 
des  Brutsackes  befinden. 

Einige  Mollusken,  z.  B.  Chiton  p  o  1  i  i 
und  die  meisten  Süßwassermuscheln,  be- 
wahren ihre  Eier  bis  zum  reifen  Embryo  in 
den  Kiemen  auf,  in  deren  Grunde  manchmal 
besondere  Bruttaschen  entstehen  (P  i  s  i  - 
dium);  Cyclas  dagegen  bildet  in  den 
Kiemen  Brutkapsehi  für  je  ein  Ei  oder  je 
einen  Embryo  aus  Wucherungen  des  Epithels 
zwischen  den  Septen.  Die  Embryonen  er- 
nähren sich  durch  Verschlucken  der  Epithel- 
zellen. Meistens  findet  eine  gewebliche  Ver- 
bindung zwischen  Mutter  und  Kind  statt, 
wobei  dieses  entweder  durch  Osmose  oder 
durch  Uebertritt  des  Blutes  ernährt  wird. 
Ernährung  durch  Osmose  findet  höchstwahr- 
scheinlich bei  A  s  p  r  e  d  0  1  a  e  v  i  s  statt, 
einem  Wels,  der  in  den  Gewässern  von 
Surinam  vorkommt.  Zur  Zeit  der  Fort- 
pflanzung nimmt  die  Bauchhaut  eine  weiche 
schwammige  Besciiaffenheit  an  und  wird 
sehr  blutreich.  Der  Fisch  entläßt  seine 
Eier  ins  Wasser  und  legt  sich  mit  der  schwam- 
migen Bauchseite  darauf,  an  der  die  Eier 
kleben  bleiben.  Die  Haut  bildet  später  unter 
jedem  Ei  einen  Stiel  (Fig.  4),  der  mit  leichter 


Kelchförmige  'Aus- 
breitung des  Stieles, 
auf  welchem  das  Ei 
befestigt   ist_ 


Embryo 


Stiel  von  Blutgefäßen 
durchzogen 


Haut  des  Mutter- 
tieres 


Fig.  4.  Junger  Aspredo  laevis  im  Ei. 
Stark    vergrößert.        Nach     W  i  e  d  e  r  s  h  e  i  m. 

Verbreiterung  an  seiner  Basis  beginnt  und  am 
freien  Ende  eine  schalen-  oder  napfartige 
Form  zeigt.  Im  Innern  des  Stieles  steigen 
Gefäße  von  der  Haut  aus  empor,  die  sich 
am  schalenförmigen  Ende  des  Stieles  zu  feinen 
Netzen  ausbreiten.  Da  der  Embryo  diesem 
Gefäßnetz  dicht  anhegt,  kann  die  Ernährung 
durch  Osmose  erfolgen. 

Eingehender  ist  die  Brutpflege  der  von 
Darwin  in  Chile  entdeckten  Ivi'öte  Rhino- 
derma  D  a  r  w  i  n  i  i  durch  Bürger 
studiert  worden.  Ihre  Eier  geraten  auf  bisher 
nicht  aufgeklärte  Weise  in  die  Mundhöhle 
des  Männchens  und  von  da  aus  in  den  rechts 
und  links  von  der  Zunge  sich  öffnenden 
Schall-  oder  Kehlsack.  Dieser  dehnt  sich 
mächtig  aus,  schrumpft  aber,  nachdem  die 


Brut  ihn  verlassen  hat,  wieder  ein,  Verhält- 
nisse, die  an  den  Säugetieruterus  erinnern. 
Durch  die  Füllung  des  Brutraumes  leidet 
die  Ernährung  des  Männchens,  so  daß  das 
Tier  während  der  „Trächtigkeit"  vielleicht 
überhaupt  nicht  fressen  kann.  Die  Zahl  der 
Jungen  schwankt  zwischen  5  und  15.  Ihre 
Ernährung  erfolgt  durch  den  Ramus  hyoideus. 
Die  Eier  gehen  noch  keine  Verbindung  mit 
der  AVand  ein;  erst  wenn  der  Schwanz  sich 
rückl)ildet,  lagern  sich  die  Jungen  mit  der 
Rückenfläche  an  die  Wand  des  Brutsackes 
an  und  verklel)en  mit  ihr.  Dort,  wo  die  Em- 
bryonen der  Wand  dicht  anhegen,  ist  das 
Epithel  unterbrochen,  und  zwar  namenthch 
an  den  Stellen,  wo  ein  Blutgefäß  sich  unter 
ihm  befindet.  Auch  die  Epidermis  der 
Larven  zeigt  eigenartige  Verhältnisse;  die 
Cuticula  ist  nicht  entwickelt  und  zwischen 
den  Ectodermzellen  befinden  sich  Plasma- 
lücken. Das  sind  alles  Einrichtungen,  die 
für  die  Ernährung  des  Embryos  mittels 
Osmose  in  Betracht  kommen.  Sehr  früh 
sind  schon  die  Hautdrüsen  ausgebildet;  sie 
funktionieren,  wie  Bürger  vermutet  als 
R  e  s  p  i  r  a  t  i  0  n  s  0  r  g  a  n  e. 

Die  soeben  geschilderte  Brutpflege  findet 
ihr  Analogon  bei  einigen  Fischen,  den  Lopho- 
branchiern.  Genauer  untersucht  sind  diese 
Erscheinungen  von  K  o  1  s  t  e  r.  Es  kommen 
hier  ventrale  Hautfalten  zur  Ausbildung,  dir» 
sich  zu  einem  Brutsacke  vereinigen,  sobald 
die  Eier  in  die  Falte  gelangt  sind.  Es  ist 
wiederum  das  männhche  Tier,  das  die  Brut- 
pflege übernimmt.  Wir  haben  hier  alle  üeber 
gänge  der  Brutpflege  von  solchen  olme 
Ernährung  bis  zu  jenen,  wo  die  Versorgung 
des  Embyros  durch  den  Vater  schon  sehr 
vollkommen  geworden  ist.  Dabei  findet 
sowohl  ein  Gasaustausch  mit  dem  väterlichen 
Tiere  statt,  als  auch  eine  Ernährung  durch 
das  Blut  im  perivitellinen  Räume. 

Bei  den  Männchen  von  K  e  r  o  p  h  i  a  s 
finden  sich  ventrale  Falten  zur  Aufnahme 
der  Eier,  die  sich  wohl  an  der  Unterlage  fest- 
heften, al)er  noch  nicht  ernährt  werden. 
Sind  die  Tiere  mehr  an  Brutpflege  angepaßt, 
wie  z.  B.  das  Männchen  von  S  i  p  h  o  n  o  - 
Stoma,  so  bleiben  die  Falten  zeitlebens 
bestehen.  Die  Eier  liegen  hier  in  Nischen 
und  sind  von  einer  geronnenen  fetthaltigen 
Masse  umgeben,  die  von  den  Embryonen 
verschluckt  wird.  Bei  dem  bekannten  See- 
pferdchen (H  i  p  p  0  c  a  m  p  u  s)  liegen  zwi- 
schen Ei  und  Brutsack  viele  Erythro cyten 
und  wenige  Leukocj'ten,  die  von  den  Em- 
bryonen resorbiert  werden.  Nach  E.  Schultz 
sind  alle  diese  Einsackungen  der  Haut,  die 
zu  Bruträumen  werden,  durch  den  Reiz  der 
sie  berührenden  Eier  entstanden.  Diese 
Annahme  gewinnt  einige  Wahrscheinlichkeit, 
da  kürzlich  L.  L  o  e  b  beim  Kaninchen 
nachgewiesen    hat,    daß    einfache    Schnitt- 


Brutpflege 


209 


wunden  genügen,  um  Deziduabildungen  im 
Uterus  hervorzurufen,  wenn  einige  Tage 
vorher  eine  Ovulation  stattgefunden  hat. 

Einige  Fälle  der  Brutpflege  sind  noch 
nicht  genau  untersucht  und  daher  bezüglich 
der  Ernährung  der  Embryonen  unklar.  Das 
Weibchen  von  Pipa  dorsigera  trägt 
ihre  Jungen  in  Waben  auf  dem  Rücken 
herum,  die  in  den  unter  dem  Ektoderm  ge- 
legenen Lymphsack  eingesenkt  sind.  Einen 
Querschnitt  durch  eine  solche  geschlossene 
Wabe  mit  Embryo  zeigt  Figur  5.    Daß  die 


vorkommt,  unterscheidet  sie  sich  kaum.  Der 
Unterschied  zwischen  Brutpflege  mit  Er- 
nährung des  Embryos  und  Viviparität  be- 
steht nur  darin,  daß  bei  dieser  der  Embryo 
in  den  Ausführungsgängen  der  Geschlechts- 
drüsen entwickelt  und  ernährt  wird,  während 
er  in  jenem  Falle  an  beliebigen  Körperteilen 
in  Bruttaschen  heranwächst. 

Ganz  kurz  sei  auf  die  Wirkungen  hin- 
gewiesen, die  die  Brutpflege  auf  die  Zahl  der 
Nachkommenschaft  und  die  Entwickelung 
des  Embryos  ausübt.     Allgemein  läßt  sich 


'^my^ii^^}^^^^^m^ 


Fig.  5.  Ein  Embryo  von  Pipa  dorsigera 
mit  großem  Dottersack,  in  der  Hauttasche  liegend. 
Halbschematisch.  Dreimal  vergrößert,  a)  Deckel 
der  Hauttasche  („Wabe");  b)  Sclieidewand 
zwischen  den  einzelnen  Hauttaschen;  c)  Epi- 
dermispapiilen  auf  dem  freien  Rand  der  Scheide- 
wände; d)  umhüllende  Gelatinemasse:  e)  Musku- 
latur; f)  eingestülpte  Epidermis:  g)  Corium  der 
Haut;  h)  subkutaner  Lymphraum.  Nach  Wie- 
der s  h  e  im. 


Embryonen  hier  auch  ernährt  werden,  ist 
als  höchst  wahrscheinlich  anzusehen. 

Nach  T  h  0  m  s  0  n  -  L  u  d  w  i  g  werden 
die  Eier  von  Cucumaria  croccea 
am  Rücken  festgehalten,  wobei  disV Gewebe 
anschwillt.  Auch  hier  sind  die  Verhältnisse 
der  Ernährung  nicht  geklärt.  Unter  den 
Tunicaten  entwickehi  einige  Formen  ilu'e 
Brut  entweder  im  Kloakenraum  oder  in 
der  Atemhöhle.  In  beiden  Fällen  kann  es 
bei  einigen  Formen  zum  Verwachsen  des 
Embryos  mit  der  Kloakenwand  (einige  Apli- 
diden  nach  S  a  1  e  n  s  k  y)  oder  der  Atem- 
höhle (Salpen)  kommen  (Fig.  6).  Die  Verwach- 
sung entsteht  durch  Verdickung  der  Wand 
des  Brutraumes  unter  Vermittelung  der 
Eifollikelzellen  des  Embryos  und  einer  An- 
sammlung von  Testazellen.  Die  Verwach- 
sungsstelle ist  als  eine  Placenta  (Fig.  6  pl) 
aufzufassen  und  dient  auch  als  Ernährungs- 
organ des  Embryos. 

An  diese  Erscheinungen  der  echten  Brut- 

,  pflege  schheßt  sich  nun  die  Viviparität 

eng  an,  auf  die  weiter  unten  noch  eingegangen 

werden  soll.     Von  den  höchsten  Stufen  der 

Brutpflege,  wie  sie  z.  B.  bei  R  h  i  n  o  d  e  r  m  a 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Fig.  6.  Späteres  Embryonalstadium  von  Salpa 
democratica-mucronata.  Nach  Salensky 
aus  Korschelt-Heider.  e)  Egestionsöffnung; 
eb)  Eläoblast;  ed)  Enddarm;  es)  Endostyl; 
fl)  Flimmergrube;  i)  Ingestionsöffnung;  k) 
Kieme;  m)Magendivertikel ;  n)  Ganglion;  oe)Oeso- 
phagus,  p)  Pericardialsack;  pl)  Placenta;  st) 
Stolo  prolifer,  t)  sogenanntes  Dach  der  Placenta. 

sagen,  daß  die  Zahl  der  Nachkommen  bei 
brutpflegenden  Tieren  immer  sehr  gering 
im  Vergleich  zu  nicht  brutpflegenden  Tieren 
ist.  Dafür  können  aber  die  wenigen  Nach- 
kommen um  so  sicherer  groß  gezogen  werden. 
Die  nicht  brutpflegenden  Echinodermen  pro- 
duzieren bekanntlich  ungeheure  Mengen  von 
Eiern,  während  0  p  h  i  o  m  y  x  a  v  i  v  i  - 
p  a  r  a  nur  ein  bis  drei  Junge  in  jeder  Brut- 
tasche aufweist.  Auch  für  vivipare  Tiere 
gilt  das  gleiche. 

Charakteristisch  ist  für  brutpflegende 
und  vivipare  Tiere  die  abgekürzte  Entwicke- 
lung, die  nach  E.  S  c  h  u  1 1  z  als  T  a  c  h  y  - 
genese  bezeichnet  wird,  und  die  darin 
besteht,  daß  es  in  der  Entwickelung  zur  Unter- 
drückung eines  freilebenden  Larvenstadiums 
kommt.  Genaueres  über  diese  Verhältnisse 
findet  sich  in  den  ,, Prinzipien  der  rationellen 
und  vergleichenden  Embryologie"  des  ge- 
nannten Autors.  Als  Beispiel  seien  hier  nur 
die  Decapoden  aufgeführt,  bei  denen  infolge 
der  Brutpflege  die  Zahl  der  freien  Larven- 
stadien unterdrückt  ist,  während  die  nicht 

14 


210 


Brutpflege 


brutpflegenden  Penaeiden  diese  Stadien  (Meta- 
naupliusstadien  und  freie  Metazoea)  auf- 
weisen. Besonders  instruktiv  sind  auch  die 
brutpflegenden  Ecliinodermen,  bei  denen 
wir  die  sehr  charakteristischen  Larvenstadien 
auf  verschiedenen  Stufen  der  Rückbildung 
begriffen  sehen.  Die  Larven  der  brutpflegen- 
den Asteriden  sind  nicht  mehr  pelagisch 
und  entwickehi  keine  Wimperschnüre.  Das 
Bipin ariastadium  ist  daher  fortgefallen.  Da- 
für werden  larvale  Haftorgane  ausgebildet, 
wie  z.  B.  bei  A  s  t  e  r  i  n  a  g  i  b  b  o  s  a ,  bei 
der  überhaupt  kein  freischwimmendes  Larven- 
stadium mehr  vorkommt.  Brutpflegende 
Amphibien  machen  sehr  häufig  ihre  ganze 
Entwickelung  in  der  EihüUe  durch.  Damit 
ist  natürlich  die  Atmung  des  sonst  im  Wasser 
lebenden  Embryos  mittels  Kiemen  unmög- 
lich gemacht  oder  doch  sehr  erschwert. 
Es  werden  daher  entweder  die  Kiemen  für 
diese  besonderen  Verhältnisse  umgebildet 
(N  0  t  0  d  e  1  p  h  y  s  o  v  i  p  a  r  a)  oder  es 
werden  andere  Organe,  wie  z.  B.  der  Ruder- 
schwanz bei  P  i  p  a  d  o  r  s  i  g  e  r  a  (Fig.  5) 
als  Respirationsorgane  verwandt.  Mit  Recht 
betont  W  i  e  d  e  r  s  h  e  i  m  ,  daß  wir  es 
hier  mit  funktioneller  Anpassung  der  Organe 
zu  respiratorischen  Zwecken  zu  tun  haben. 

6.  Entwickelung  des  Embryos  in  den 
Ovarien  oder  seinen  Ausführungsgängen, 
wo  er  geschützt  und  ernährt  wird.  Vivi- 
parität.  Wie  schon  gezeigt  wurde,  ist  die 
V  i  v  i  p  a  r  i  t  ä  t ,  auf  die  nun  noch  einge- 
gangen werden  soll,  nur  ein  spezieller  Fall  der 
Brutpflege.  Auch  hier  lassen  sich  eine  Reihe 
von  Zuständen  unterscheiden,  die  eine  mehr 
oder  minder  hohe  Anpassung  an  die  Vivi- 
parität  darstellen.  Oft  sind  bei  ganz  nahe 
verwandten  Tieren  die  verschiedensten  Stufen 
der  Viviparität  ausgeprägt,  wie  das  C  o  n  t  e 
sehr  schön  bei  freilebenden  Nematoden  nach- 
gewiesen hat.  Entweder  wird  das  Ei  noch, 
wie  auch  sonst,  unsegmentiert  geboren-  — 
C  0  n  t  e  spricht  dann  von  ,,  a  b  s  o  1  u  t  e  r 
Oviparität"  ^  oder  es  hat  schon  vor 
der  Geburt  begonnen,  sich  im  Eileiter  zu 
furchen  (,,  relative  Oviparität  "). 
Ist  die  Entwickelung  des  Embryos  dagegen 
im  Ei  schon  so  weit  vorgeschritten,  daß  er 
frei  beweglich  im  Ei  geboren  wird,  so  kann 
von  ,,  0  V  0  V  i  V  i  p  a  r  i  t  ä  t  "  die  Rede 
sein.  Daran  schheßt  sich  die  ,.  e  c  h  t  e 
■Viviparität"  an,  die  dadurch  charak- 
terisiert wird,  daß  der  Embryo  frei  aus  dem 
Uterus  herauslvriecht.  Meist  wird  er  bis  zur 
Geburt  durch  die  Mutter  durch  gewebliche 
Verbindung  (Placenta)  ernährt. 

Die  Ursache  der  Viviparität,  wie  auch 
häufig  die  der  Brutpflege,  ist  oft  aus  dem 
Wechsel  des  Aufenthaltsortes  abzuleiten, 
wenn  z.  B.  die  Tiere  vom  Wasser  auf  das 
Land  oder  vom  Salzwasser  in  das  Süßwasser 
übergehen.       Auch     Nahrungsmangel     und 


1  schlechter  Schutz  für  die  Brut  können  in 
dieser  Weise  wirken.  Einige  Klarheit  über 
diese  Verhältnisse  haben  hauptsächhch  die 
^"ersuche  K  a  m  m  e  r  e  r  s  an  Amphibien 
gebracht.  Als  Beispiel  sei  S  a  1  a  m  a  n  d  r  a 
m  a  c  u  1  0  s  a  und  S  a  1  a  m  a  n  d  r  a  a  t  r  a 
angeführt.  Jener  lebt  in  der  Ebene  und  ist 
ovovivipar,  dieser  dagegen  kommt  in  Gebirgs- 
regionen  vor  und  ist,  da  für  ilm  Gewässer 
schwer  zu  erreichen  sind,  vivipar  geworden. 
Durch  geeignete  Versuchsanordnung  der 
Art,  daß  S  a  1  a  m  a  n  d  r  a  maculosa 
möglichst  in  das  Milieu  von  S  a  1  a  m  a  n  d  r  a 
a  t  r  a     gebracht    wurde    und    umgekehrt, 

1  konnte  K  a  m  m  e  r  e  r  erreichen,  daß  die 
sonst  ovovivipare  S  a  1  a  m  a  n  d  r  a  m  a  c  u- 

j  1  0  s  a  vivipar  und  die  vivipare  S  a  1  a  - 
m  a  n  d  r  a  a  t  r  a  ovovivipar  wurde. 

j  Die  Verbreitung  der  Viviparität  ist  sehr 
groß  und  noch  werden  fortwährend  neue 
Fälle  entdeckt.  Sie  kommt  sowohl  bei  den 
Wirbellosen  wie  auch  bei  den  Wirbeltieren 
vor.  Bei  diesen  gelangt  sie  unter  den  Säugern 
zu  höchster  Entwickelung.  Bei  jenen  sind 
die  Verhältnisse  besonders  gut  von  H  o  1  m  - 
g  r  e  n  für  die  viviparen  Insekten  untersucht 
worden.  Hier  seien  vor  allen  Dingen  solche 
Fälle  berücksichtigt,  wo  die  Viviparität  erst 
anfängt,  sich  auszubilden. 

Die  einfachsten  Verhältnisse  liegen  da 
vor,  wo  die  Eier  in  den  Ovarien  befruchtet 

!  und  zur  Entwickelung  gebracht  werden 
(Coccidea,  einige  Blattiden  und  der  Käfer 
C  h  r  y  s  0  m  e  1  a  h  y  p  e  r  i  c  a).  Bei  den 
viviparen  Dipteren  wird  die  Scheide  zum 
Uterus,  an  dem  sich  zuweilen  auch  seitliche 
Ausbuchtungen  zur  Aufnahme  der  Eier  be- 
finden können.  Diese  treten  bei  vielen  vivi- 
paren Fliegern  auch  schon  mit  dem  LTterus 
in  Verbindung  und  werden  dann  ernährt, 
indem  das  Epithel  zottenartige  Falten  bildet 
(S  a  r  c  0  p  h  a  g  a).  Diese  Verhältnisse  sind 
von  C  h  0  1  0  d  k  0  V  s  k  y  neuerdings  ge- 
nauer untersucht  worden,  der  glaubt,  daß 
eine  direkte  Ernährung  mittels  einer  Placenta 
durch  das  Muttertier  stattfindet.  H  e  y  - 
m  0  n  s  indessen  zweifelt  sie  an  und  meint, 
daß  nur  ein  einziger  Fall  von  placentärer 
Ernährung  der  Lisekten  sicher  bekannt  sei, 
nämlich  der  von  ihm  beschriebene  bei 
H  e  m  i  m  e  r  u  s  t  a  1  p  o  i  d  e  s.  Der  Em- 
bryo bildet  hier  eine  Placenta  im  Ovarium 
des  Muttertieres  und  nährt  sich  von  den  zer- 
fallenen Zellen  der  ebenfalls  vorhandenen 
nuuterhchen  Placenta. 

Interessante  Uebergänge  zur  Viviparität 
finden  sich  bei  P  e  r  i  p  a  t  u  s ;  sie  seien 
nach  K  0  r  s  c  h  e  1 1  und  H  e  i  d  e  r  kurz 
beschrieben.  Es  gibt  drei  Spezies  dieser 
Tiere,  die  auf  drei  Weltteile,  Australien, 
Amerika  und  Afrika,  verteilt  sind  und  sich 
bezüglich  der  Viviparität  ganz  verschieden 
verhalten.  So  legt  P  e  r  i  p  a  t  u  s    n  o  v  a  e  - 


Brutpflege 


?11 


zealandiae  dotterreiche  Eier  ab,  die 
1,5  mm  groß  sind.  Die  Eier  von  P  e  r  i  - 
patus  capensis  dagegen  werden  vom 
Uterus  aus  ernähn  und  wachsen  von  0,4 
und  0,6  mm  bis  zu  10  und  15  mm  während 
der  Entwickelung  heran.  :  .  P  e  r  i  p  a  t  u  s 
E  d  w  a  r  d  s  i  i  ist  ebenfalls  vivipar  (Fig.  7), 

liat  aber  noch 
kleinere  Eier 
(0,04  mm),  wäh- 
rend die  Em- 
bryonen bei  der 
Geburt  eine 
Länge  von 

22  mm  haben. 
Unter  dem  Ein- 
fluß der  Ver- 
vollkommnung 
der  Viviparität 
hat  also  die 
Größe  der  Eier 
ständig  abge- 
nommen ,  Ver- 
hältnisse, die  an 
das  kleine, 

dotterlose  Säu- 
getier-Ei er- 
innern. Die  Ver- 
kleinerung des 
Eis  beruht  auf 
dem  Verschwin- 
den des  Dotters. 
Mit  dessen  Ab- 
nahme hat  sich 
auch  die  Fur- 
chung geändert, 
die  dotter- 

reichen Eier  von 
Peripatus  no vae-zealandiae  furchen 
sich  superfiziell,  während  die  von  Peripatus 
Edward sii  sich  schon  infolge  ihrer  Dotter- 
armut total  furchen.  Die  Ernährung  des  Em- 
bryos erfolgt  bei  Peripatus  capensis  so, 
daß  das  Ektoderm  vakuolisiert  und  schwam- 
mig wird  und  dadurch  befähigt  ist.  osmotisch 
Nahrung  für  den  Embyro  zu  liefern.  Bei 
den  südamerikanischen  Formen  ist  der 
Embryo  sehr  innig  mit  dem  Uterus  ver- 
bunden ,  es  ist  sowohl  eine  Placenta  als 
auch  ein  Nabelstrang  vorhanden  (Fig.  7  ep). 
Anfänge  zur  Viviparität  sind  außer  bei 
den  Vögehi  bei  allen  Wirbeltierklassen  ge- 
macht worden.  Bei  den  niederen  Wirbel- 
tieren schon  finden  wir  oft  Einrichtungen,  die 
direkt  denen  der  Säugetiere  verglichen  werden 
können.  Bei  einigen  lebendig  gebärenden 
Haien,  z.  B.  M  u  s  t  e  1  u  s  unci  C  a  r  c  h  a  - 
r  i  a  s  greifen  Falten  und  Runzeln  des 
embryonalen  Dottersackes  in  entsprechende 
Vertiefungen  der  drüsenreichen  Schleimhaut 
des  Oviduktes  ein,  der  nunmehr  zum  Uterus 
geworden  ist.  Die  dichten  Gefäßnetze  des 
Dottersackes  senken  sich  derart  in  die  blut- 


Fig.  7.  Embryo  von  Peri- 
patus E d w a r d s ii  im Bnit- 
raum.  Nach  J.  v.  Kennet 
aus  K  0  r  s  c  h  6 1 1  und  H  e  i  d  e  r. 
e)  Embryo ;  ep)  Placenta. 


reiche  mütterliche  Mucosa  ein,  daß  der  Ein- 
druck entsteht,  als  habe  man  es  hier  mit 
den  Cotyledonen  der  Säugetiere  zu  tun,  die 
wir  nachher  noch  kennen  lernen  werden. 

Bei  den  Teleostiern  gibt  es  im  ganzen 
neun  Familien,  die  vivipar  sind.  Außerordent- 
lich verschieden  gestaltet  sich  hier  die  Er- 
nährung des  Embryos.  Es  seien  zuerst 
C  y  m  a  t  0  g  a  s  t  e  r  a  g  g  r  e  g  a  t  u  s  und 
die  sogenannte  Aalmutter,  Z  o  ar  c  e  s  vivi- 
p  a  r  u  s ,  erwähnt,  die  von  E  i  g  e  n  m  a  n  n 
und  von  K  o  1  s  t  e  r  untersucht  worden  i 
sind.  Die  Eier  von  C  y  m  a  t  o  g  a  s  t  e  r 
sind  sehr  klein,  dotterarm,  und  gering  an 
Zahl  (5  bis  20).  Sie  w^erden  im  Linern  des 
Ovariums  entwickelt  und  durch  das  Ovarial- 
epithel,  das  seinen  Lihalt  in  das  Lumen  er- 
gießt, ernährt.  Die  Aalmutter  wird  ebenfalls 
im  Linern  des  Ovariums  schwanger.  Es  bilden 
sich  dort  außerordenthch  viele  blutreiche 
Zotten,  die  aus  entleerten  FoUikehi  (Corpora 
lutea)  des  Eierstockes  hervorgegangen  sind. 
Sie  scheiden  in  die  Höhle  des  Ovariums  eine 
seröse  trübe  Flüssigkeit  ab,  die  reichhch  von 
Blut  und  Lym})hzellen  durchsetzt  ist  und 
die  zahlreichen  Embryonen  umspült.  Diese 
schlucken  die  nahrhafte  Flüssigkeit  und 
werden  durch  sie  ernährt. 

Das  Ei  der  viviparen  C  y  p  r  i  n  o  d  o  n  - 
t  e  n  entwickelt  sich  innerhalb  des  blutreichen 
Follikels,  die  Ernährung  eines  jeden  Eis 
kann  also  durch  einfache  Diffusion  aus  dem 
Blute  stattfinden.  Erwähnt  sei  endlich  noch 
der  vivipare  A  n  a  b  1  e  p  s  ,  dessen  gefäß- 
reicher Dottersack  Zotten  erzeugt,  mittels 
deren  die  von  den  erweiterten  Kammer- 
wänden des  Ovariums  abgeschiedene  Ernäh- 
rungsflüssigkeit resorbiert  wird. 

Unter  den  Amphibien  ist  besonders 
der  schwarze  Erdsalamander  (Salamandra 
a  t  r  a)  interessant.  Li  den  jederseitigen 
Eileitern  und  den  Uterus  gelangen  zahlreiche 
Eier;  aber  in  jedem  der  beiden  Fruclitbe- 
hälter  entwickelt  sich  in  der  Regel  nur  ein  ein- 
ziges, und  zwar  nur  das  unterste,  dem  Uterus- 
ausgang zunächst  hegende  Ei.  Die  übrigen 
Eier  werden  aufgelöst  und  fließen  zu  einer 
gemeinschaftlichen  Dottermasse  zusammen. 
Nachdem  der  Embryo  sein  eigenes  Dotter- 
material aufgebraucht  hat,  ernährt  er  sich 
durcji  Verschlucken  der  übrigen  Dotter- 
flüssigkeit im  Uterus  und  ist  so  imstande, 
alle  Stadien  der  Entwickelung  bis  zum  luft- 
atmenden Salamander  im  Mutterleibe  durch- 
zumachen. Die  Atmung  erfolgt  so,  daß  die 
außerordentlich  langen  blutreichen  fieder- 
artig  gestalteten  Kiemen  sich  dicht  der 
uterinen  Schleimhaut  anlegen  und  so  einen' 
Gasanstausch  bewirken. 

Charakteristisch  für  die  Brutpflege  sowie 
auch  für  die  Viviparität  ist  es,  daß  bei  phy- 
letisch  langandauernden  Zuständen  es  inuner- 
beim  Muttertier  zur  Bildung  von  ernährenden 

14* 


212 


Brutpflege 


Schichten  für  das  Ei  kommt.  Wir  bezeiclmen 
diese  Gewebsschichten  als  Placenta.  Bei  der 
Brutpflege  wurden  Placentarbildungen  schon 
bei  den  Tunicaten  (Fig.  6)  erwälmt.  Sie 
stellen  hier  wie  auch  bei  den  viviparen  Tieren 
die  höchsten  Stufen  dar.  Unter  den  wirbel- 
losen viviparen  Tieren  hatten  wir  sie  schon 
bei  Peripatus  (Fig.  7)  kennen  gelernt.  Auch 
bei  den  Skorpionen  kommt  sie  vor,  wo  sie 
von  P  0  1  j  a  n  s  k  y  gefunden  wurde.  Es 
löst  sich  hier  ein  Teil  der  Uteruswand  los  und 
umgibt  den  Embryo  als  Decidua. 

Unter  den  Wirbeltieren  sind  es  die 
Amnioten,  bei  denen  dieplacentaren  Bildungen 
(Fig.  8)  zu  hoher  Entfaltung  kommen. 


Fig.  8.  Schema  der  Foetus-Membranen  eines 
placentalen  Säugetieres.  Nach  Boas  aus 
Wiedersheim.  al)  Allantois;  am)  Amnion; 
b)  Dottersack  oder  Nabelbläschen.  Der  äußerste 
Contoiir  der  Figur  stellt  die  seröse  Membran  dar. 
Mit  letzterer  ist  die  äußere  Wand  der  Allantois 
verwachsen  und  in  ihren  hohlen  zottenartigen 
Auswüchsen  kommen  die  Allantoisgefäße  zu 
liegen. 

Während  bei  den  Anamniern  die  At- 
mung vom  Embryonalkörper  selbst  besorgt 
wird,  dienen  die  Gefäße  des  Dottersackes  in 
erster  Linie  ernährenden  Zwecken.  Bei  den 
Amnioten  dagegen  ist  die  erste  Atmung 
eine  reine  Gewebsatmung ;  später  wird  sie 
von  den  Gefäßen  des  Dottersackes  neben 
der  nutritorischen  Funktion  mit  übernommen. 
Bei  den  höheren  Amnioten,  nämhch  der  weit- 
aus größten  Mehrzahl  der  Säuger,  bahnen 
sich  ganz  neue  respiratorisclie  und  nutritive 
Beziehungen  dadurch  an,  daß  die  aus  einer 
Ausstülpung  des  Enddarms  hervorgehende 
reich  vaskularisierte  Allantois  (Fig.  8  al) 
gefäßführende  zottenartige  Auswüchse  ent- 
wickelt. Diese  senken  sich  in  das  umgebende 
Chorion  ein  und  führen  so  zu  einer  innigen 
Verbindung  mit  der  Uterusschleimhaut.  Da- 
durch wird  die  bei  niederen  Amnioten 
noch  vorhandene  Dotterplacenta  ganz  all- 
mählich durch  eine  AUantoisplacenta  ab- 
gelöst; ein  Prozeß,  der  in  direkter  Kor- 
relation zur  viviparen  Natur  der  Mammalia 
steht. 


Neben  jenen  Einrichtungen  muß  noch 
das  Amnion  (Fig.  8  am)  erwähnt  werden, 
eine  bei  Sauropsiden  und  Mammaliern  den 
Embryo  umgebende  Haut,  die  von  einer 
Flüssigkeit  (liquor  amnii)  erfüllt  ist,  und  so 
in  gewisser  Weise  das  die  Anamnier-Eier 
umgebende  Wasser  ersetzt.  Hier  wie  dort 
wird  also  der  Embryo  in  dem  umgebenden 
Medium  schwimmend  erhalten. 

Bei  den  Amnioten  wie  auch  sonst  kann 
man  Schritt  für  Schritt  verfolgen,  wie  bei 
der  höheren  Ausbildung  der  Viviparität  der 
Dotter  allmählich  schwindet. 

Bei  den  oviparen  Reptilien  sind  die  Eier 
noch  dotterreich,  während  sie  bei  dem  vivi- 
paren Seps  calci  des  schon  ziemlich 
arm  an  Nahrungsdotter  sind.  Infolgedessen 
muß  es  zu  einer  nahen  Beziehung  zwischen 
Mutter  und  Frucht  kommen,  die  in  gewissem 
Sinne  an  die  der  Säugetiere  ermnert. 

Während  bei  einigen  Sauriern,  z.  B. 
G  0  n  g  y  1  u  s  ,  noch  eine  Art  von  Dotter- 
placenta gebildet  wird,  kommt  es  bei  Seps 
an  einem  Eipol  zur  Bildung  einer  AUantois- 
placenta, am  anderen  zu  einer  Dotterplacenta. 
Eine  eigenthche  physiologische  Bedeutung 
hat  aber  nur  die  AUantoisplacenta.  Sie  ist 
mit  zahheichen  Erhabenheiten  in  Gestalt 
von  Papillen  in  die  Zwischenräume  und  Ver- 
tiefungen jener  Uterusstelle  eingelassen,  au 
der  die  mütterhche  Placenta  hegt.  Die  beider- 
seitigen Epithelflächen,  die  reich  an  Ge- 
fäßen sind,  kommen  in  unmittelbare  Berüh- 
rung miteinander. 

Mit  dem  Schwund  des  Dotters  bei  den 
Säugetieren  wird  der  Dottersack  (Fig.  8) 
natürhch  immer  kleiner  und  enthält  schließ- 
lich überhaupt  keinen  Dotter  mehr.  Schon 
bei  den  niedersten  Säugetieren,  den  Mono- 
tremen  und  noch  mehr  bei  den  Marsupiahern 
ist  der  Dotter  sehr  reduziert;  eine  Placenta 
fehlt  diesen  Formen  noch.  Man  bezeiclmet 
sie  deshalb  als  Mammalia  aplacentalia  im 
Gegensatz  zu  den  placentalen  Säugetieren 
(Mammaha  placentaha),  denen  der  Dotter 
völlig  fehlt. 

Bei  den  placentalosen  Mammaliern  ist 
die  Ernährung  im  Uterus  noch  sehr  primitiv. 
Die  Eier  sind  wie  bei  Reptilien  und  Vögeln 
von  einer  Eiweiß-  und  Gallertschicht  um- 
geben. Außen  ist  noch  die  Granulosamembran 
vorhanden.  Diese  Keimhüllen  werden  zuerst 
vom  Ektoderm  des  Embryos  resorbiert.  Die 
Chorionoberfläche  wird  dadurch  frei,  aber 
es  kommt  zu  keiner  Verbindung  mit  der 
Uteruswand.  Die  Keimblasen  schwimmen 
in  einer  an  geformten  Elementen  armen 
Lymphe,  in  der  sie  sich  weiter  entwickehi. 
Die  Embryonen  werden  schon  nach  acht  Tagen 
geboren  und  dann  im  Beutel  (Brutsack) 
ausgetragen  und  mit  dem  Sekret  der  Mammar- 
drüsen  ernährt.  Wir  haben  also  bei  diesen 
niederen  Wirbeltieren  neben  der  primitiven 


Brutpflege 


213 


Viviparität  noch  die  höchste  Form  der  Brut- 
pflege ausgeprägt,  derart,  daß  die  Embryonen 
von  der  Wand  des  Brutsackes  ernährt  werden. 
Es  sind  also  die  bei  allen  Säugern  vorkom- 
menden Mammardrüsen  von  diesen  drüsigen 
Organen  des  Brutsackes  herzuleiten. 

Die  Eier  der  Mammalia  placentalia  haben 
ihren  Dotter  vollständig  eingebüßt.  Sie  er- 
setzen diesen  Mangel  durch  einen  langen  intra- 
uterinen Aufenthalt,  der  den  Embryonen  zu 
einer  ergiebigen  und  unbeschränkten  Nah- 
rungsquelle seitens  der  Mutter  wird.  Bei 
allen  Säugern  werden  genau  wie  bei  Rep- 
tilien und  Vögehi,  die  für  dotterreiche  Eier 
typischen  Eihäute  (Fig.  8),  Dottersack,  Am- 
nion, Serosa  und  Allantois,  ausgebildet. 
Die  Serosa  erfährt  nun  bei  den  Säugern  wei- 
tere Differenzierungen,  indem  sie  sich  weit 
von  dem  stark  reduzierten  Dottersacke  und 
dem  Amnion  abhebt  und  den  ganzen  Keim 
als  eine  weite  Hülle  umgibt.  Auf  ihrer  Ober- 
fläche entstehen  kleine  Ausstülpungen  oder 
Zotten  (Fig.  8),  weshalb  man  sie  als  Zotten- 
haut oder  Chorion  bezeichnet  hat  (s.  auch 
Fig.  9).  Mit  dem  Chorion  verbindet  sich  die 
birnenförmige  Allantois  und  legt  sich  an  deren 
Innenseite  allseitig  mit  zahlreichen  Blutge- 
fäßen an. 

Bei  den  Placentaliern  tritt  das  Chorion 
in  enge  Beziehung  zu  der  uterinen  Schleim- 
haut der  Mutter  und  bildet  mit  dieser  zu- 
sammen ein  Ernährungsorgan  für  den  Em- 
bryo, die  sogenannte  Placenta,  der  die  Auf- 
gabe des  verloren  gegangenen  Dotters  zu- 
kommt. Diese  als  Allantoisplacenta  bezeich- 
nete Bildung  charakterisiert  die  meisten 
Säugetiere  und  ist  als  die  letzte  und  höchste 
Etappe  in  der  stufenförmigen  Entwickelung 
der  physiologischen  Beziehung  zwischen 
Mutter  und  Frucht  aufzufassen.  Die  Ge- 
fäßverbindung zwischen  Mutter  und  Frucht 
ist  hier  außerordentlich  innig  (Fig.  9),    da 


Choriongefaesse 

\  ;,ir 

lfV|t     Mütterliche 


^___    Chorion- 
y^fi         "  epithel 
/'Av..--  Mutterl. 
Endothel  ? 


Zotten  des  Chorion  °gj         ^^ 

frondosum  Mütterl.  Blutgefäss 

Fig.  9.  Darstellung  der  embryonalen  und 
mütterlichen  Blutbahnen  in  der  menschlichen 
Placenta.  Nach  F.  K e i b e  1  aus  Wiedersheim. 

das  Chorionepithel  direkt  den  mütterlichen 
Kapillaren  anliegt.  Trotz  dieser  engen  Ge- 
fäßverbindung kann  also  kein  kontinuier- 
licher Blutübergang  von  der  Mutter  zur  Frucht 
stattfinden. 


Die  Placenta  läßt  nach  ihrer  Ausbildung 
drei  verschiedene  Stufen  unterscheiden.  Wie 
schon  gesagt,  fehlt  eine  Placenta  bei  den 
niederen  Säugetieren;  immerhin  machen 
sich  bereits  unter  den  Beuteltieren  Ansätze 
zu  Placentarbildungen  bemerkbar.  Die 
primitivste  Form  ist  die  Placenta  dif- 
fusa, die  durch  gleichmäßige,  über  die 
ganze  seröse  Hülle  verteilte  und  relativ  ein- 
fach gestaltete  Chorionzotten  charakterisiert 
ist.  Sie  kommt  voi  bei  Schweinen,  Kamelen, 
Tapiren,  Flußpferden  usw.  Die  Mehrzahl 
der  Wiederkäuer  hat  eine  Placenta,  bei  der 
sich  die  Chorionzotten  stark  verästeln,  zu 
einzehien  Gruppen  zusammentreten  und  sich 
durch  besondere  Länge  auszeichnen.  Es 
kommt  so  zur  Bildung  von  Cotyledonen,  die 
in  entsprechende  Falten  der  Uterusschleim- 
haut hineinpassen.  Man  bezeichnet  diese 
Formen  als  P  1  a  c  e  n  t  a  c  o  t  y  1  e  d  o  n  i  c  a. 

Eine  weitere  Stufe  in  der  Entwickelung 
stellen  alle  jene  Placentarformen  dar, 
die  man  als  Gürtel-,  Glocken-  und  Scheiben- 
placenta  bezeichnet.  Die  Chorionzotten 
stehen  hier  dicht  beieinander,  sind  vielfach 
verästelt  und  überaus  reich  mit  Blutgefäßen 
versehen.  Schon  bei  der  Placenta  cotyle- 
donica  und  noch  mehr  bei  den  eben  genann- 
ten Placentarformen  zeigt  sich,  daß  auch  die 
Uterasmucosa  an  den  Stellen,  in  die  sie  ein- 
gelagert ist,  sehr  stark  wuchert  und  außer- 
ordentlich blutreich  wird.  Man  bezeichnet 
diese  Verdickung  der  Uterusschleimhaut  im 
Gegensatz  zur  Placenta  fetalis  als 
Placenta   m  a  t  e  r  n  a  oder  uterina. 

Bei  der  Glocken-,  Gürtel-  und  Scheiben- 
placenta  ist  die  Verbindung  zwischen  der 
Placenta  fetalis  und  uterina  viel  inniger  als 
bei  den  früheren  Formen.  Die  Chorionzotten 
mit  ihren  überaus  feinen  Verästelungen 
stehen  in  so  enger  Beziehung  zum  Uterus 
und  durchwachsen  die  Mucosa  derart,  daß 
schließlich  die  Loslösung  zur  Unmöghchkeit 
wird.  Bei  der  Geburt  löst  sich  daher  ein 
größerer  oder  geringerer  Teil  der  Gebär- 
mutterschleimhaut, die  D  e  c  i  d  u  a  ,  unter 
starken  Blutungen  mit  ab  und  wird  zu- 
sammen mit  den  Eihäuten  als  Nachge- 
burt ausgestoßen.  Was  die  Verteilung  der 
letztgenannten  Placentaformen  anbetrifft, 
so  kommt  die  Gürtelplacenta  hauptsächlich 
den  Carnivoren  und  Elefanten  zu,  während 
die  glockenförmige  bei  einem  Teil  der  Eden- 
taten, den  Chiropteren  und  Prosimieren,  die 
Scheibenplacenta  dagegen  bei  den  übrigen 
Edentaten  und  den  Primaten  angetroffen 
wird. 

Immer  schheßt  sich  selbst  an  diese  höchst 
ausgebildeten  Fälle  der  Viviparität  Brut- 
pflege an,  indem  die  Jungen  von  der  Mutter 
durch  die  Milchdrüsen  eine  Zeitlang  ernährt 
werden. 

7.  Einfluß  der  Brutpflege  und  der  Vivi- 


214 


Brutpflege 


Parität  auf  die  Mutter  oder  auf  die  Ent- 
wickelung  des  Embryos.  Ursachen  der 
Brutpflege.  Brutpflege  und  Viviparität 
können  also  sowohl  nebeneinander  herlaufen, 
als  auch  bei  einer  und  derselben  Tierart 
ergänzend  vorkommen ,  um  desto  sicherer 
das  Bestehen  der  Art  zu  gewährleisten. 

Auf  die  theoretische  Auffassung  der 
Viviparität  werfen  die  Fälle  des  embryonalen 
Parasitismus  ein  interessantes  Licht.  Es  gibt 
eine  Reihe  von  Tieren  (viele  Würmer,  manche 
Insekten,  einige  Mollusken),  die  ihren  Em- 
bryonen nicht  selbst  Brutpflege  angedeihen 
lassen,  sondern  ihre  Eier  in  den  Körper 
anderer  Tiere  ablegen,  wo  sie  sich  dann 
parasitisch  entwickehi.  Diese  Erscheinung 
könnte  in  gewissem  Sinne  als  noch  zur  Brut- 
pflege gehörig  betrachtet  werden,  die  freilich 
sonst  immer  vom  mütterlichen  oder  väter- 
lichen Individuum  übernommen  wird.  Denn 
die  Brutpflege  in  ihrer  höchsten  Entfaltung, 
mit  der  sich  ja  die  Ernährung  des  Embryos 
verbindet,  ist  eigentlich  immer  Parasitismus, 
wenn  darunter  die  Erscheinung  verstanden 
werden  darf,  daß  ein  Individuum  auf  Kosten 
des  anderen  lebt. 

lieber  das  Wesen  der  Viviparität  als  spe- 
ziellen Fall  der  Brutpflege  lassen  sich  nun 
ähnliche  Betrachtungen  anstellen.  Ich  schließe 
mich  hier  den  Gedanken  Fausseks  an, 
die  er  in  seinen  Untersuchungen  über  das 
Glochidium  ausspricht.  Die  Anodonta- 
Larven  (Glochidien)  bedürfen  zu  ihrer  Ent- 
wickelung  bis  zur  ausgebildeten  Muschel  des 
parasitären  Lebens  an  einem  Fische.  Sobald 
das  Glochidium  ins  Lmere  des  Fischkörpers 
eindringt,  wird  es  von  einer  epithelialen 
Cyste  umgeben,  die  Faussek  mit  der 
Decidua  der  Säuger  analogisiert.  Die  Glo- 
chidien nehmen  nun  ihre  Nahrung  mittels 
der  embryonalen  Mantelzellen  auf,  die  be- 
fähigt sind,  Pseudopodien  auszusenden.  Da- 
mit umfheßen  sie  die  vom  Fisch  ausgesonder- 
ten Leukocyten  und  Epithelzellen,  die  sie 
intrazellulär  verzehren.  Die  intrazelluläre 
Ernährungsweise  durch  Ektodermzellen  der 
Anodontalarven  ist  nach  Faussek  der 
gleichen  Ernährung  durch  die  ebenfalls 
ektodermalen  Chorion zellen  der  Säuger  gleich- 
zusetzen. Die  Analogie  geht  noch  weiter,  denn 
beim  Glochidium  findet  eine  Ansammlung 
und  ein  Zerfall  von  Leukocyten  statt,  die 
der  Bildung  der  Uterinmilch  bei  Säugern  ana- 
log wäre.  Somit  könnte  man  also  die  Em- 
pfängnis der  Säugetierweibchen  als  eine  In- 
fektion bezeichnen,  während  die  Viviparität 
genau  wie  die  höchst  angepaßten  Fälle  der 
Brutpflege  als  Erscheinungen  des  Para- 
sitismus gedeutet  werden  könnte.  Während 
sich  die  allmähliche  Ausgestaltung  der  Brut- 
pflege ziemlich  einfach  gestaltet,  ist  der  Ueber- 
rjang  der  Tiere  zur  Viviparität  durch  viel 
weitgehendere     morphologische      Umgestal- 


tungen des  Muttertieres  und  auch  durch 
Aenderung  vieler  physiologischer  Zustände 
bedingt.  Die  gut  angepaßte  Erscheinung  der 
Viviparität  ist  eigenthch  erst  dadurch  denk- 
bar geworden,  daß  das  Ei  im  Lmern  des 
mütterlichen  Körpers  befruchtet  wurde.  Dazu 
ist  aber  nötig,  daß  sich  Begattungsorgane 
aus])ilden,  um  die  Spermatozoen  in  das  müt- 
terliche Tier  gelangen  zu  lassen.  Bei  niederen 
Wirbeltieren  sind  derartige  Organe  noch 
nicht  vorhanden,  da  die  Eier  einfach  ins 
Wasser  abgelegt  und  dort  befruchtet  werden. 
Li  einigen  Fällen  jedoch  ist  auch  bei  diesen 
Tieren  eine  innere  Befruchtung  nötig  gewor- 
den, die  hier  in  der  Weise  vor  sich  g"eht,  daß 
das  mütterhche  Tier  Spermatophoren  auf- 
nimmt (Urodelen),  während  bei  den  Gymno- 
phionen  schon  eine  richtige  Begattung  zu 
beobachten  ist.  Bedingung  für  eine  Begattung 
ist  aber  immer  die  Ausbildung  eines  Begat- 
tungstriebes, der  sich  in  den  mannigfachsten 
Formen  bei  den  Wirbeltieren  äußert.  Neben 
morphologischen  Neueinrichtungen  muß  es 
mithin  sowohl  bei  der  Brutpflege  als  auch 
bei  der  Viviparität  zur  Ausbildung  eines  Li- 
stinktes  kommen,  der  bei  den  viviparen 
Tieren  zum  Kopulationstrieb  wird. 

Ueber  die  Ursachen,  die  zur  Brutpflege 
geführt  haben  könnten,  ist  das  Wichtigste 
schon  gesagt  worden.  Es  seien  nur  noch 
wenige  Worte  über  die  Frage  angefügt,  welche 
Zeiträume  wohl  dazu  nötig  waren,  um  der- 
artig wunderbare  Einrichtungen  in  der 
Embryonalentwickelung  zustande  zu  bringen. 
W  i  e  d  e  r  s  h  e  i  m  nimmt  die  Naturzüch- 
tung für  die  Entstehung  der  Brutpflege  in 
Anspruch,  wodurch  die  Erzeugung  neuer 
Formen  und  Forjnteile  oder  physiologischer 
Neueinrichtungen  und  Lebensgewolmheiten 
im  Kampf  ums  Dasein  möglich  geworden  ist. 
Die  planvoll  erscheinenden  Einrichtungen 
der  Brutpflege  können  daher,  wie  W  i  e  - 
d  e  r  s  h  e  i  m  annimmt,  nur  in  ungeheuer 
langen  Zeiträumen  entstanden  sein. 

Wahrscheinlich  spielen  aber  für  die 
Herausbildung  dieser  Verhältnisse  in  erster 
Linie  äußere  Einflüsse  eine  Rolle,  wie  das 
namentlich  K  a  m  m  e  r  e  r  durcji  seine 
Versuche  nachgewiesen  hat.  Der  Grottenolm 
z.  B.  lebt  in  kalten  dunklen  Höhlen  und  ist 
hier  vivipar  geworden.  Bringt  man  ihn  ins 
Helle  und  in  höhere  Temperatur,  so  kehrt 
er  wieder  zur  ursprünglichen  Ovoviparität 
zurück.  In  diesem  Falle  ist  es  also  möglich, 
durch  Wiedereinsetzen  der  früheren  Be- 
dingungen ein  Tier  zu  seinen  ursprünglichen 
Fortpflanzungsgewolmheiten  zurückzuführen. 
Andererseits  kann,  wie  schon  erwälmt  wurde, 
die  ovipare  S  a  1  a  m  a  n  d  r  a  m  a  c  u  1  o  s  a 
durch  äußere  Einflüsse  vivipar  gemacht 
werden.  Die  von  W  i  e  d  e  r  s  h  e  i  m  an- 
genommenen ungeheuren  Zeiträume  sind 
also    für    das    Zustandekommen    der    Vivi. 


Bi'utpflege  —  Biyozoa 


215 


parität  und  der  Brutpflege  nicht  nötig,  viel- 
mehr ist  es  in  geeigneten  Fällen  heute  noch 
möglich,  derartige  Aenderungen  des  Fort- 
pflanzungsmodus in  relativ  kurzer  Zeit  her- 
vorzubringen. 

Literatur.  E.  Bouvier,  Les  a-vfs  des  Ony- 
chophores,  JVbuv.  Annales  3Ius.  Hist.  Nat.  Paris 
Bd.  VI,  1904.  —  E.  Bresslmi,  Beiträrie  zur 
Entwickelungsgeschichte  der  TurbeUarien.  Zeitschr. 
/.  wiss.  Zool.  Bd.  76,  1904.  —  Mr.  Bride, 
The  develojyment  of  Asterina  gibbosa.  Qu.  Journ. 
Hier.  Sc.  iV.  ser.  Bd.  SS,  1896.  —  O.  Büroer, 
Die  Brutpflege  von  Rhinoderma  dartvinii.  Ztschr. 
f.  wiss.  Zool.  Bd.  S3,  1905.  —  N.  Cholod- 
Icowslcy ,  lieber  den  tveiblichen  Geschlechts- 
apparat einiger  viviparen  Fliegen.  Zool.  Anz. 
Bd.  SS,  1908.  —  E.  Coriklin,  The  embryology 
of  Crepidula.     Journ.  of  Morphol.  Bd.  IS,  1897. 

—  M.  Conte,  L'influence  du  milieu  sur  le 
dcvelopement  des  Nematodes  lihres.  Comptes 
Rendus  Soc.  Biol.  Bd.  52,  1900.  —  C.  Eigen- 
mann,  On  the  viviparous  Fish  of  the  jiacific 
coast  of  North  America.  B\dl.  U.  St.  Fisch. 
Comm.  Bd.  12,  1894-  —  V.  Faussek,  Parasitis- 
mus der  Anodonta-Larve.  Hern.  Ac.  Sc.  St. 
Petersb.  VIII,  ser.  Cl.  p)hys.  math.  Bd.  IS,  N.  6, 
190S.  —  C.  Giacomini,  Materiali  'per  la  storia 
dello  sviluppo  del  Se2)s  chalcida.  llonit.  Zool. 
Ital.  Bd.  2,  1S91.  —  Grassi,  Eine  lange  Reihe 
vorläufiger  3Iitteilungen  rä  Rendiconti  della  R. 
Accad.  dei  Lincei  Cl.  fis.  mat.  der  letzten  Jahre. 

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und  Classification  of  the  Family  S])haeronidae. 
Qu.  J.  3Iicr.  Sc.  (2.  ser.)  Bd.  49,  1906.  —  R. 
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(HemimerusJ.  Verh.  deutsch.  Zool.  Gesellsch. 
Bd.  19,  1909.  —  N.  Holmgren,  Ueber  vivipare 
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E.  Huhrecht,  Die  Säugetierontogenese  in  ihrer 
Bedeutung  für  die  Phylogenie  der  Wirbeltiere. 
Jena  1909.  —  P.  Kanmierer,  Die  Fortpflan- 
zung des  Grottenohnes  (Proteus  anguineus  Lau- 
renti).  Verh.  K.  K.  Zool-bot.  Gesellsch.  Wien 
Bd.  57,  1908.  —  Derselbe,  Beitr.  z.  Erkennt- 
nis der  Verwandtschaftsverhältnisse  von  Sala- 
mandra  atra  und  maculosa.  Arch.  f.  Entwickl. 
Mechanik.  Bd.  17,  190S.  —  Derselbe,  Experi- 
ment. Veränderung  der  Fortpflanzungsfähigkeit 
bei  der  Geburtshelferkröte  (Alytes  obst.)  und 
lauhfrosch  (Hyla  arb.).      Ebenda  Bd.  22,  1906. 

—  H.  Kolbe,  T'^eber  Brutpflege  bei  den  Käfern 
(Coleopteren).  Ans  d.  Natur  VI.  Jahrg.,  Heft 
7 — 11,  1910.  —  K.  Kloster,  Ueber  die  Enibryo- 
trophe  speciell  bei  Zoarces  viviparus  Cur. 
Festschr.  f.  Palmen,  1905.  —  Derselbe,  Weitere 
Beiträge  zur  Kenntnis  der  Emhry atrophe.  Anat. 
Hefte  Bd.  SS,  1907.  —  Kor  seh  eÜ  und  Heider, 
Lehrbuch  der  vergleichenden  Embryologie.  Jena 
189S  bis  1902.  Hier  auch  speziellere  Literatur.  —  F. 
Legge,  Sulla  disposizioiie  degli  annessi  fetali 
nel  Gongylus  ocellatus.  Bull.  Accad.  Med. 
Roma  Bd.  23,  1897.  —  L,  Loeb,  Beiträge  sur 
Ancdyse  des  Gewebswachstums  III.  Die  Er- 
zeugung von  Deciduen  in  dem  Uterus  des  Ka- 
ninchens. Arch.  f.  Entwickelungsmech.  Bd.  27, 
1909.  —  H.  Ludwig,  Brutpflege  bei  Echino- 
drrmen.  Zool.  Jahrb.  Bd.  7,  (S^t2yj)l.),  I904.  — 
Derselbe,  Entwickelungsgeschichte  der  Asterina 
gibbosa.      Zeitschr.  f.  tviss.  Zool.   Bd.  S7,    1882. 

—  Derselbe,    Asteriden    und    Ophiuriden    der 


schwedischen  Expedition  nach  den  Magelhaens- 
ländern,  1895 — 1897.  Zeitschr.  f.  wiss.  Zool. 
Bd.  82, 1905.  —Ludwig  und  Hermann,  Echino- 
dermen.  In  Bronns  Klassen  und  Ordnungen 
des  Tierreiches.  —  A.  Michel,  Sur  la  Syllis 
invipare  et  le  probleme  de  la  sexualite.  Comptes 
Rendus  Ac.  Sc.  Paris  Bd.  I47,  1908.  —  3lin- 
gazzini,  Ricerche  stdlo  svilluppo  del  Gongylus 
ocellatus  Forsk.  Bull.  Accad.  Sc.  Nat.  Catania 
Bd.  55J4,  1898.  —  J.  Nusbaunv,  Ehi  Fall  von 
Viviparität  bei  Proteus  anguineus.  Biol.  Clrbl. 
Bd.  27,  1907.  —  E.  Fhilippi,  Ein  neuer,  des- 
sendenztheoretisch  interessanter  Fall  von  Vivi- 
jjarität  bei  einem  Teleostier.  Sitzber.  Ges.  Nat. 
Freunde,  Berlin  1906.  —  J.  Poljansky,  Zur 
Embryologie  des  Scorpions.  Zool.  Anz.  Bd.  27, 
1904.  —  J,  Schtschelkonowzeiv ,  Beobach- 
tungen über  den  Bau  und  Entwickelung  der 
Coelenteraten.  Ber.  K  Moskauer  Gesellsch.  v. 
Liebh.  d.  Naturw.  Bd.  110,  1905.  —  E.  Schultz, 
Prinzipien  der  rationellen  vergleichenden  Embryo- 
logie. Leipzig  1910.  —  B.  Senion,  Die  Em- 
bryonalhüllen der  3Ionotremen  und  Maru2Jialier. 
Zool.  Forsch,  in  Australien  Bd.  2,  Lief.  I,  1894. 
—  «7.  Spengel,  Lebendig  gebärende  Frösche. 
Zool.  Anz.  Bd.  29,  1905.  —  G.  Tornier,  Pseudo- 
2Jhryna  vivipara  n.  sp.  Ein  lebeyidig  gebärender 
Frosch.  Sitzber.  Acad.  Berlin  1905.  —  Wein- 
land, Ueber  den  Beutelfrosch.  Arch.  f.  Anat. 
u.  Physiol.  185 4.  —  B.  Wiedersheim,  Brut- 
2flfge  bei  niederen  Wirbeltieren.  Biol.  Centralbl. 
Bd.  20,  1900.  —  Derselbe,  Vergleichende  Ana- 
tomie der  Wirbeltiere.  Jena  1909.  Hier  auch 
iveitere  Literatur,  besonders  über  Wirbeltiere.  — 
L.  Will,  Entwicklung  der  vivi2Mren  Ap>hiden. 
Zool.  Jahrb.  (Mor2jh.)  Bd.  3,  1888. 

W.  Harms. 


Bryozoa. 

1.  Apatomie  und  Physiologie:  a)  Entoprocten: 

a)  Kelch,  ß)  Stiel  und  Stolonen.  b)  Ectoprocten: 
«)  Gymnolaemen.  ß)  Phylactolaemen.  2.  Ent- 
wickelungsgeschichte: a)  Geschlechtliche  Fort- 
pflanzung :  cc)  Bau  der  Larven,  ß)  Metamorphose- 
der  Larven,  y)  Embryogenese.  6}  Verwandt^ 
Schaftsbeziehungen  der  verschiedenen  Bryozoen. 

b)  UngeschlechtUche Fortpflanzung:  a)  Knospung. 
ß)  Stockbildung,  y)  Stolonen-  und  Dauerknospen, 
abweichende  Vermehrungsformen,  ä)  Degene- 
ration und  Regeneration.  3.  Systematik.  4.  Bio- 
logie.    5.  Geographische  Verbreitung. 

Die  B  r  y  0  z  0  a  1)  oder  M  0  0  s  t  i  e  r  - 
c  h  e  n  sind  kleine,  nur  millimetergroße  Be- 
wohner cles  Süßwassers  und  des  Meeres. 
Sie  sind  fast  stets  koloniebildend  und  auf 
ihrer  Unterlage  festgewachsen.  Sie  besitzen 
alle  einen  hufeisenförmig  gekrümmten  Darm, 
so  daß  Mund  und  After  nahe  beieinander 
liegen,  ein  Gehirn  zwischen  Mund  und  After, 
sowie  einen  Kranz  von  Tentakeln  um  den 
Mund  herum. 

Man  teilt  sie  in  zwei  Untergruppen  ein, 
die  von  den  eben  genannten  Merkmalen  ab 


1)  ßQijov  Moos,  'Zcöov  Tier. 


216 


Brvozoa 


gesehen  sehr  wenig  miteinander  gemein  haben 
und  auch  äußerlich  einander  recht  unähnlich 
sind. 

Die  Entoprocten^)  besitzen  keine 
Leibeshöhle,  ihr  After  liegt  innerhalb  des 
den  Mund  umgebenden  Tentakelkranzes;  sie 
sitzen  ferner  auf  Stielen,  wie  die  Hydroid- 
polypen,  mit  denen  man  sie  leicht  verwechseln 
kann,  und  sind  nicht  immer  koloniebildend. 

Die  Ectoprocten  dagegen  haben  eine 
geräumige  Leibeshöhle,  einen  außerhalb  des 
Tentakelkranzes  liegenden  After;  sie  sind 
ungestielt  und  stets  koloniebildend. 

I.  Anatomie  und  Physiologie.  la)  En  t  o  - 
p  r  0  c  t  a.     Bei    den    Entoprocten  (Fig.   ]) 


Oral  Seite 


Analseite 


chendes,  zylindrisches  sogenanntes  Schalt- 
glied verbunden  ist.  Die  kriechenden  Teile 
der  Kolonie  nennt  man  Stolonen. 

a)  Der  K  e  1  c  h.  Das  überall  ein- 
schichtige Körperepithel  scheidet  auf  der 
ganzen  Oberfläche  mit  Ausnahme  der  Ten- 
takehi  und  des  Atriums  eine  chitinartige 
Cuticula  (C  Fig.  1)  aus.  Bewimpert  ist  die 
nach  innen  gekehrte  Seite  der  Tentakeln 
sowie  die  sogenannte  Atrialrinne,  die  von 
beiden  Ecken  des  Mundes  parallel  zum 
Kelchrand  afterwärts  zieht.  Ein  wenig 
unterhalb  des  freien  Kelchrandes  findet  sich 
ein  Ivi'anz  drüsiger  Zellen,  die  einzellebenden 
Formen  besitzen  außerdem  eine  Kittdrüse 
am  Grunde  ihres  Saugnapfes. 

Eine  L  e  i  b  e  s  h  ö  h  1  e  fehlt.  Der  ge- 
samte zwischen  dem  äußeren  Körper  epithel 
und  dem  der  inneren  Organe  gelegene  Raum 
sowie  das  Innere  derTentakehi  wird  von  einem 
Parenchym  (Par)  ausgefüllt,  dessen  teils 
sternförmig  verästelte,  teils  sphidelförmige 
Zellen  in  einer  strukturlosen  Intercellular- 
substanz  einsebettet  sind. 


Fig.  1.  Schema  einer  entoprocten  Bryozoe. 
Kelch  halbiert.  Nach  Ehlers.  A  Atrium; 
C  Cuticula;  E  Emidarm;  G  Geschlechtsöffnung; 
Ggl  Ganglion;  I  Intestinum;  L  Leberregion 
des  Magens;  Par.  Parenchjan;  Oe  Oesophagus; 
Pn  Protonephridien ;  Em  Ringmuskel. 

nat  das  Einzeltier  etwa  die  Gestalt 
emes  Wemglases,  und  man  kann  an  ihm, 
wie  an  einem  solchen,  Kelch  und  Stiel 
unterscheiden.  Die  Oberseite  des  Kelches, 
das  sogenannte  Atrium,  ist  quer  abgestutzt 
und  in  der  Mitte  tief  eingesenkt.  Es  ist  um- 
stellt von  einem  Kranze  von  12 — 20  Ten- 
takehi,  die  ein  wenig  unterhalb  des  freien 
Kelchrandes  auf  dessen  Lmenseite  ent- 
springen. In  der  Medianebene  des  Atriums 
liegen  vier  Oeffnungen:  der  breite  quergestellte 
Mimd,  der  stets  unpaare  Exkretionsporus,  j 
der  Genitalporus  und  endhch  der  After, 
der  auf  einer  stark  vorragenden  kegelförmigen 
Papille  sitzt.  Der  Lage  von  Mund  und  After 
entsprechend  kann  man  am  Kelch  eine  Oral- 
und  Analseite  unterscheiden.  Der  aufrechte 
Stiel,  auch  Kelchträger  genannt,  ist  bei  den 
einzellebenden  Formen  (Fig.  2)  kurz  und 
endigt  mit  einer  muskulösen  Saugscheibe,  bei 
den  koloniebildenden  (s.  Fig.  22)  ist  er  meis- 
tens lang  und  setzt  sich  nach  unten  in  ein 
auf  dem  Substrat  kriechendes  Fußstück 
fort,  das  mit  dem  Fußstück  benachbarter 
Kelchträffer  meist  durch  ein  ebenfalls  krie- 


^)  spTÖs   innen,  Trocoy.TÖg  After. 


Fig.  2.  Loxosoma  annelidicola.   Nach'P  r  o  u  h  o. 

a)  von  der  Seite ,  b)  von  vorn  mit  zwei  äußeren 

Ivnospen  (Kn)  und  zwei  inneren  (i  Kn). 

Der  Dar  m  ist  hufeisenförmig  gekrümmt 
und  wird  von  der  Symmetrieebene  des  Kör- 
pers der  Länge  nach  halbiert.  Er  gliedert 
sich  in  einen  langgestreckten  Oesophagus 
(Oe),  einen  fast  kugelförmigen  sehr  geräur 
migen  Magen  (Mag),  einen  bei  manchen 
Gattungen  nur  wenig  von  demselben  abge- 
setzten Mitteldarm  (I)  und  einen  eiförmigen 
Enddarm  (E).  Anhangsdrüsen  irgendwelcher 
Art  fehlen,  dagegen  ist  das  Epithel  der 
dem  Atrium  zugewandten  Magen  wand  sein* 
drüsig.  Diese  sogenannte  Leberregion  (L) 
des  Magens  ist  bei  den  meisten  Arten  unbe- 
wimpert, während  das  Epithel  der  übrigen 
Darmabschnitte    durchweg   Wimpern    trägt. 

Die  Exkretionsorgane  (Pn)  sind 
typische  Protonephridien,  wie  man  sie  auch 
sonst  bei  Formen  olme  Leibeshöhle  findet. 
Der  gesamte  Apparat  besitzt  die  Form  eines 
umgekelu-ten  Y.  Der  unpaare  Ausführgang 
ist  vertikal  gestellt  und  sehr  kurz.  Die  von 
ihm  abgehenden  paarigen  Kanäle  bestehen 
aus  je  3  oder  4  Zellen.    Die  kuselis'    ange- 


Bryozoa 


217 


schwollene  Endzelle  schließt  das  Lumen  des 
Ganges  gegen  das  Körperinnere  ab;  sie  trägt 
eine  starke  "Wimperflamme,  die  bis  zum 
unpaaren  Kanäle  reicht,  während  die  übrigen 
Zellen  der  paarigen  Kanäle  unbewimpert 
sind. 

Der    Geschlechtsapparat    der    fast 
stets    getrennt   geschlechtlichen  Tiere  (aus- 
genommen P  e  d  i  c  e  1 1  i  n  a  e  c  h  i  n  at  a)  nimmt 
bei   beiden    Geschlechtern   die  gleiche   Lage 
ein    und    besitzt    übereinstimmende    Teile. 
Vom   Genitalporus  führt  nach  abwärts  ein 
unpaares    zuweilen    äußerst    kurzes     Rohr 
(Vagina   oder     Ductus    ejaculatorius) ,    das 
sich  in  zwei  kurze  Kanäle    gabelt  (Oviduct 
oder  Vas  deferens),  welche  in  die  kugeligen 
Keimlager    führen.        Im    männlichen    Ge- 
schlecht  existiert    bei   manchen    Gattungen 
eine    Samen  blase   an   der   Vereinigungsstelle 
der  Samenleiter;  bei  den  Weibchen  mündet 
an   der   entsprechenden    Stelle   zuweilen   ein 
Drüsenpaket,    dessen  Sekret  die  abgelegten 
Eier  in  der  sogleich  zu  besprechenden  Brut- 
tasche befestigt,  oder  die  Wand  der  Vagina 
ist  zum  Teil  mit  Drüsen  gleicher  Art  besetzt. 
Der  Brutraum.    Bei  reifen  Weibchen 
dient   der   vertiefte    Teil   des   Atriums,    der 
vom    Hinterrand   des   Mundes,    den    Atrial- 
rinnen  und  dem  Afterkegel  begrenzt  ward, 
als    Brutraum,    dessen    Ausdehnung    durch 
taschenförmige   seitlich  und  nach  hinten  in 
die  Tiefe  dringende  Austreibungen  vergrößert 
wird.    Zur  gleichen  Zeit  verwandelt  sich  das 
diesen  Raum  ursprünglich  auskleidende  Plat- 
tenepithel  in   ein    drüsiges   Zylinderepithel, 
welches  höchstwahrscheinlich  Nährstoffe  ab- 
scheidet. 1 
Das   Nervensystem.      Das  einzige  j 
vorhandene  Ganglion  (Ggl)  liegt  über  dem: 
Magen.   Es  ist  kompakt,  quergestellt  und  be- 
steht   aus    zwei    kugeligen    ganglienhaltigen 
Hälften,  die  durch  eine  kurze  Fasere ommissur 
verbunden  sind.     Ueber  das  periphere  Ner- 
vensystem   liegen    bisher    nur    sehr    wider- 
spruchsvolle Angaben  vor.     Nach  E  li  1  e  r  s 
sind  bei  A  s  c  0  p  0  d  a  r  i  a  die  drei  von  jeder 
Hirnhälfte     ausstrahlenden     Nervenstämme 
vorwiegend  motorischer   Natur,   da  minde- 
stens zwei  von  ihnen  zur  Muskulatur  des  Kel- 
ches verlaufen.   H  a  r  m  e  r  dagegen  betrach- 
tet   das    Nervenzentrum    von    L  o  x  o  s  o  m  a 
als  ein  rein  sensorisches,  indem  ein  Nerven- 
paar   an    die    seitenständigen    Sinnesorgane 
(s.  Fig.  2  b)  herantritt,  während  die  übrigen 
zu  den  zerstreut  stehenden  Sinneszellen  ver- 
laufen.  Den  koloniebildenden  Formen  fehlen, 
wie  es  scheint,  derartige  Sinneszellen. 

Muskulatur.  Im  Kelch  treten  (bei 
Ascopodaria)  drei  Muskelgruppen  auf.  Der 
Ringmuskel  (RK  Fig.  1)  umspannt  den 
Kelch  dicht  unterhalb  seines  freien  Randes 
außerhalb  der  Tentakehi.  Seine  Kontraktion 
zieht  den  Kelchrand  über  den  sich  aufrollen- 


den Tentakeln  zusammen  und  schließt  das 
Atrium  von  der  Außenwelt  ab.  Die  Seiten- 
wandmuskeln  ziehen  etwa  von  der  Mitte 
der  Seitenwände  schräg  nach  innen  und  oben 
zur  Atriumwand  empor,  wo  sie  sich  in  der 
Nähe  des  Mundes  ansetzen.  Ferner  verläuft 
eine  Gruppe  von  Muskelfasern  quer  von  rechts 
nach  links  über  den  Magen  hinweg  zu  den 
seitlichen  Kelchwänden.  Bei  den  Loxosomen 
(L.  a  n  n  e  1  i  d  i  c  0  1  a)  tritt  noch  ein  kom- 
pliziertes Muskelsystem  hinzu,  welches  den 
Stiel  mit  dem  KeM  verbindet.  Einige  Fasern 
ziehen  vom  Fuß  geradlinig  nach  oben  nach 
der  oralen  sowohl  als  nach  der  analen  Wand 
des  Kelches.  Zwei  andere  Muskelzüge  winden 
sich  vom  Fuß  ausgehend  schraubenförmig 
um  den  Stiel,  teils  rechts,  teils  links  herum, 
so  daß  sie  sich  kreuzen,  und  endigen  an  der 
Analwand  des  Kelches. 


ß)DeY  Stiel  unddie  Stolonen. 
Bei  den  einzellebenden  Formen,  den  Loxo- 
somen (Fig.  2),  ist  der  Kelch  nicht  scharf  vom 
Stiel  gesondert,  sondern  geht,  allmählich  sich 
verjüngend,  in  ihn  über ;  bei  den  koloniebilden- 
den  ist  er   durch   eine    Einschnürung    vom 
Kelchträger  getrennt.    Dieser  letztere  ist  ent- 
weder in  seiner  ganzen  Ausdehnung  muskulös 
oder  in  einen  nicht  muskulösen  oberen  und 
einen  muskulösen   unteren,   den  Sockel,  ge- 
schieden   (Ascopodaria).      Die    kriechenden 
Stolonen    sowie    die   nichtmuskulöse    Partie 
des    Trägers    besitzen    eine    zweischichtige 
Cuticula.      Das    darunter    gelegene    Epithel 
ist  flach.     Das  Parenchym,  die  sogenannte 
Marksubstanz,  besteht  zentralwärts  aus  lan- 
gen    Röhrenzellen     mit     fester     membran- 
artiger Wand,  die  an  Pflanzen  Zeilen  erinnern  ; 
weiter  außen  werden  die  Markzellen  kürzer 
spindelförmig   bis   polygonal  mit   strahligen 
Ausläufern.    Die  muskulösen  Teile  des  Trä- 
gers zeigen  wie  der  Kelch  eine  einschichtige, 
biegsame  Cuticula,  welche  der  äußeren  Lage 
der   zweischichtigen   entspricht.      Die   lang- 
gestreckten Muskelzellen,  welche  direkt  unter 
dem   Epithel   liegen,    besitzen    ähnlich    den 
Nematodenmuskelzellen    einen    nach    innen 
gerichteten  Zellleib    (Ascopodaria). 
I       ib)   E  c  t  0  p  r  0  c  t  a.    Die  Ectoprocten 
[lassen  sich  in  zwei  Untergruppen  einteilen, 
I  die  nicht  nur  anatomisch,  sondern  auch  in 
ihrer  Lebensweise  scharf  getrennt  sind,  in- 
1  sofern  die  sogenannten  Stelmatopoden 
oder     G  y  m  n  o  1  a  e  m  e  n  i)    als   fast   aus- 
I  schließliche  Meeresbewohner  den  süßwasser- 
bewohnenden Lophopoden  oder  P  h  y  - 
1  a  c  t  0  1  a  e  m  e  n  2)  gegenüberstehen. 

Die   ersteren   besitzen   einen   etwas   ein- 


1)  orel/ua   Gürtel,  yvftrös  unbedeckt,   Uifia 

Schhmd.  .       .  , 

2)  /iöfog  Federbusch,  fvMTrw  ich   bewache, 

bedecke. 


218 


Bryozoa 


fächeren  Bau  und  mögen  daher  zunächst  be- 
sprochen werden. 

a)    G  y  m  n  0  1  a  e  m  e  n    (Fig.  3).     Das 


Fig.  3.  Schema  einer  gymnolaemen  Bryozoe 
Merabranipora.  Nach  Nits  che.  a)  mit  aus- 
gestrecktem: b)  mit  eingezogenem  Polypid. 
A  After ;  Bl  Blindsack  des  Magens ;  D  Diaphragma; 
Ec  Ectocj'ste;  En  Endocyste;  F  Funicnhis;  Ggl 
Ganglion;  Md  Mund;  Oe  Oesophagus;  Op  Oper- 
culum;  Pm  Parietalmuskeln;  Pvb  Parietovagi- 
nalbänder;  Rk  Ringkanal;  Rp  Rosettenplatten; 
Rt  Retractor  des  Polypids;  S  Seitenstrcänge ;  Ts 
Tentakelscheide. 


normale  E  i  n  z  e  1 1  i  e  r  ,  das  Zoöeium, 
kann  sehr  verschieden  aussehen:  es  ist  ent- 
weder röhrenförmig,  oder  es  hat  die  Gestalt 
eines  länglichen  Sackes,  oder  es  gleicht 
einem  sechsflächigen  Kasten,  der  meist  in 
liegender  Stellung  auf  seiner  Unterlage  fest- 
gewachsen ist.  Bei  ausgestreckten  Tieren 
(Fig.  3a)  setzt  sich  die  obere  Wand  dieses 
Kastens  in  ihrem  vorderen  Abschnitt  in  eine 
kurze  Röhre  fort,  welche  an  ihrem  Ende  die 
Tentakelkrone  und  in  deren  Mitte  den  Mund 
trägt  und  denjenigen  Teil  der  Leibeswand 
darstellt,  der  den  Vorderdarm  sowie  einen 
Teil  des  Enddarms  umgibt,  der  etwas  unter- 
halb der  Tentakelkrone  ausmündet  (A  Fig.  3). 
Dieser  röhrenförmige  Abschnitt  der  Leibes- 
wand kann  samt  den  Tentakehi  in  den 
hinteren  kastenförmigen  Teil  derselben  ein- ' 
gestülpt  werden.  In  solcher  Lage  (Fig  3b) 
umgibt  er  dann  scheidenförmig  die  Tentakehi 
und  wird  daher  Tentakelscheide  (Ts) 
genannt.  Bei  diesem  Ein-  und  Ausstülpungs- 
prozeß wird  naturgemäß  der  gesamte  Darm 
wesentlich  verlagert;  seine  Bewegungen  er- 
innern an  die  eines  Tieres,  welches  aus 
seinem  Gehäuse  bald  hervorkriecht,  bald 
sich  in  dasselbe  zurückzieht.  Da  außerdem 
der    kastenförmige     Teil     der    Leibeswand 


den  einstülpbaren  Körperteilen  gegenüber 
in  der  Entwickelungsgeschichte  eine  gewisse 
Selbständigkeit  aufweist,  so  faßte  man  früher 
Darm  plus  Ten1,akelkrone  plus  Tentakel- 
scheide als  ein  selbständiges  Wesen,  das 
Polypid,  auf,  welches  in  einem  anderen, 
dem  kastenförmigen  Cystid,  eingeschachtelt 
wäre,  das  in  Wahrheit  nur  den  größten  Teil 
der  Leibeswand  (minus  Tentakelscheide) 
darstellt.  Wiewohl  diese  Auffassung  mor- 
phologisch vöUig  unhaltbar  ist,  sind  Polypid 
und  Cystid  auch  heute  noch  beliebte  Be- 
zeichnungen, da  sie  die  Beschreibung  wesent- 
lich erleichtern. 

Am  Cystid  unterscheidet  man  die 
Endocyste  (En),  d.  h.  die  eigentliche  Leibes- 
wand, unddieEctocyste(Ec).  dasCuticular- 
skelett,  welches  von  der  Endocyste  ausge- 
schieden wird.  Die  Ectocyste  ist  entweder 
membranartig  und  biegsam,  oder  sie  wird 
durch  Kalkeinlagerungen  zu  einem  starren 
Skelett.  Die  Oberseite  ist  zuweilen  von  einem 
doppelten  Skelett  überzogen,  der  äußeren 
stets  membr anÖsen  Gymnocyste  und  der 
inneren  K  r  y  p  t  o  c  y  s  t  e ,  die  von  der  er steren 
durch  einen  Hohlraum  getrennt  und  stets 
mehr  oder  weniger  verkalkt  ist. 

Die  M  ü  n  d  u  n  g  ,  durch  welche  das 
Polypid  sich  ausstülpt,  kann  bei  den  Chilo- 
stomen^)  durch  einen  beweglichen  Deckel, 
das  sogenannte  Operculum  (Oj)),  verschlossen 
werden,  der  den  beiden  anderen  Unterab- 
teilungen der  Gymnolaemen ,  den  C  t  e  n  o  - 
stomen  und  Cyclostomen  fehlt  (s.  Fig.  6 
u.  System).  Die  Seitenwände  sowie  die  Vorder- 
und  Hinterwand  der  Ectocyste  sind  durch- 
brochen durch  die  sogenannten  Rosette n- 
platten  (Rp),  kreisförmige  Verdünnungen 
der  Cuticula,  die  von  einer  Anzahl  Löcher 
durchsetzt  sind,  mittels  deren  die  Weich- 
teile benachbarter  Tiere  in  direkte  Verbindung 
miteinander  treten. 

Die  Endocyste  (En)  besteht  aus 
einer  niedrigen  Ectodermschicht,  mit  wenig 
deutlichen  Zellgrenzen.  Eine  geschlossene 
Mesodermlage  fehlt,  nur  einzehie  Mesoderm- 
zellen  liegen  der  Epithelschicht  an.  Eine 
Muskelschicht  besitzt  die  Leibeswand  der 
Seebryozoen  nicht,  dafür  verlaufen  die  so- 
genannten Parietalmuskeln(Pm),  die  aus 
einer  größeren  Zahl  getrennter  Muskelzüge 
bestehen,  von  der  Oberseite  des  Cystids 
nach  dem  unteren  Teil  der  Seitenwände. 
Durch  ihre  Kontraktion  wird  die  Oberfläche 
des  Cystids  der  Unterfläche  genähert,  sein 
Inhalt  somit  verkleinert  und  das  Polypid 
hinausgedrückt.  So  ist  es  in  der  Mehrzahl 
der  Fälle.  Bei  anderen  Formen  wird  der- 
selbe Effekt  erreicht  durch  den  sogenannten 
Wasser-  oder  K  o  m  p  e  n  s  a  t  i  o  n  s  - 
sack   (W)   (Fig.  4),  der  meist  dicht  hinter 


^)  /erlös  Lippe. 


Biyozoa 


219 


dem  Operculum  nach  außen  einmündet  und 
von  hier  aus  bis  fast  zur  Hinterwand  des 
Cystids  sich  erstreckt.     Lidern  sich  die  Pa- 


Fig. 


4.   GjTnnolaeme  Bi  yzoe  mit  Wassersack  (W). 
Schema  in  Anlehnuns;  an  Harme  r. 


rietahnuskebi  einerseits  an  diesen  Sack  an- 
setzen, andererseits  an  das  Cystid,  vergrößert 
ihre  Kontraktion  den  Lihalt  des  Wassersacks. 
Hierdurch  wird  aber  der  Inhalt  des  eigent- 
lichen Zoöciums  verkleinert,  so  daß  das 
Polypid  aucli  in  diesem  Falle  sich  vor- 
stülpt. 

Ferner  wird  das  Cystid  von  verschiedenen 
Bindegewebssträngen  durchzogen.  Die  soge- 
nannten Seiten  stränge  (S),  zylindrische, 
solide  Gebilde,  deren  physiologische  Bedeu- 
tung man  noch  nicht  kennt,  verbinden,  längs 
den  unteren  Seitenkanten  hinziehend,  die 
einzehien  Rosettenplatten  miteinander.  Die 
Funiculi(F)  ziehen  vom  Darm,  dem  sie  als 
Aufhängeapparat  dienen,  nach  verschiedenen 
Punkten  der  Leibeswand.  Manche  Formen 
besitzen  nur  ein  oder  zwei  strangförmige 
Funiculi,  andere  ein  ganzes  Geflecht  anasto- 
mosierender  Bindegewebszüge,  die  sich  am 
Darm  unter  Bildung  einer  sogenannten 
Fun icular platte  vereinigen. 

Das  Polypid  setzt  sich,  wie  bereits 
erwähnt,  zusammen  aus  der  Tentakel- 
krone, dem  Darmtractus  und  der  Ten- 
takelscheide. Die  Tentakeln  sämtlicher 
Seebryozoen  stehen  in  einem  foeise  (Fig.  5a). 
Sie  sind  hohl,  ihr  Querschnitt  hat  meist  die 
Form  eines  Dreiecks  mit  nacli  innen  gerichteter 
Spitze  und  zeigt  zwei  Zellschichten,  eine  Ecto- 
dermlage  und  eine  Mesodermschicht,  die  durch 
eine  Stützmembran  getrennt  sind.    Muskeln 


Fig.  5.     Tentakelkrone  a)  einer  gjTnnolaemen; 

b)  einer  phylactolämen   Bryozoe.     Bei  letzterer 

ist    das     Gehirn    eingezeichnet.      Schema.      In 

Anlehnung  an  B  r  a  e  m  und  S  ä  f  f  t  i  g  e  n. 


scheinen  im  allgemeinen  zu  fehlen.  Die 
nach  innen  gekehrtenEctodermzellen,  manch- 
mal auch  die  seitlichen  oder  auch  nur  diese 
sind  bewimpert  und  gehen  an  der  Basis  der 
Tentakeln  in  das  flimmernde  Epithel  des 
Oesophagus  über.  Die  Hohlräume  der  Ten- 
takeln führen  nach  unten  in  den  sogenannten 
Ringkanal  (RkFig.  3),  der  außen  von  der 
Tentakelscheide,  innen  vom  Vorderdarm  und 
unten,  nach  der  Leil)eshöhle  zu,  von  einer 
queren  Scheidewand  begrenzt  wird;  gewöhn- 
lich besitzt  dieselbe  auf  der  Analseite  zwei 
Oeffnungen,  bei  manchen  Formen  scheint  sie 
indessen  völlig  solid  zu  sein,  so  daß  also  in 
diesem  Fall  der  Ringkanal  mit  der  übrigen 
Leibeshöhle  nicht  kommuniziert.  In  der  dem 
After  zugekehrten  Seite  des  Ringkanals  liegt 
das  G  e  h  i  r  n  ,  ein  kompakter,  querovaler 
Körper,  der,  wie  bei  Paludicella  nach- 
gewiesen wurde,  mit  einem  Schlundring  den 
X^orderdarm  umgreift. 

Die  T  e  n  t  a  k  e  1  s  c  h  e  i  d  e  (Ts)  ist 
ein  äußerst  dünnwandiger,  membranöser 
Schlauch,  der  aus  einer  Ectodermlage,  einer 
Stützmembran  und  einem  Geflecht  von  Ring- 
und  Längsmuskehi  besteht,  zwischen  deren 
Fasern  ehizelne rautenförmige  Mesodermzellen 
sich  einschieben.  Wenn  das  Polypid  zurück- 
gezogen ist,  wird  der  von  der  Tentakelscheide 
umgrenzte  Raum  durch  ein  vorspringendes 
D  i  a  p  h  r  a  g  m  a  (D)  in  zwei  Teile  geteilt, 
das  vordere  Vestibül  u  m  (V)  und  den 
dahinter  gelegenen  Raum,  in  welchem  die 
Tentakeln  liegen.  Das  Diaphragma  schützt 
also  die  Tentakeln  vor  äußeren  Eingriffen. 


p.b. 


Fig.  6.  Vordere  Partie  des  Zoöciums  a)  einer 
cyclostomen;  b)  chilostomen;  c)  ctenostomen 
Form  in  eingezogenem  Zustande.  D  Diaphragma; 
Kr  Ki-agen;  Op  Operculum;  Pdm  Parietodia- 
phragmamuskeln;  Pob  Parietovaginalbänder; 
Pvm  Parieto Vaginalmuskeln;  Ts  Tentakelscheide; 

Ihm  sitzt  bei  den  Ctenostomen'-)  (Fig.  6c) 
eine  Membran  (Kr.)  auf,  welche  die  Tentakel- 
scheide ausgestreckter  Tiere  kragenartig  um- 
gibt, im  eingestülpten  Zustand  dagegen,  sich 
eng  zusammenfaltend,  einen  sehr  viel  wirk- 
sameren Verschluß  bildet  als  das  Diaphragma 
allein.  Die  Tentakelscheide  wird  mit  der 
Leibeswand  stets  durch  8  in  einem  Kreis 
angeordnete  Muskelgruppen  verbunden.  Bei 
den    Chile-    und    Cyclostomen    sind    diese 


^)  v.Teii  Kamm. 


220 


Bryozoa 


Muskeln  von  einem  mesodernialen  Epithel 
überzogen  und  heißen  Parieto vaginal- 
bänder  (Pvb),  bei  den  Ctenostomen  da- 
gegen sind  es  richtige  Parieto  vagin  al- 
muskeln  (Pvm),  die  aus  8  Streifen  zahl- 
reicher in  einer  Reihe  stehender  Fasern 
bestehen.  Sie  liegen  vor  dem  Diaphragma, 
in  der  Höhe  des  Vestibulums,  während  die 
Muskelbänder  der  beiden  erstgenannten  Grup- 
pen hinter  demselben  liegen.  Vom  Dia- 
phragma zur  Leibeswand  ziehen  ferner  die 
Parietodiaphragmamuskeln,  in  Zwei- 
zahl bei  Chilo-  und  Cyclostomen,  vier  bei  den 
meisten  Ctenostomen.  ^) 

Am  Dar  m  lassen  sich  drei  Abschnitte 
unterscheiden,  welche  durch  zwei  Einschnü- 
rungen gegeneinander  abgesetzt  sind.  Der 
Oesophagus  (Oe  Fig.  3)  ist  eiförmig,  an 
ihn  schließt  sich  der  U-förmig  gebogene 
Mitteldarm  an,  welcher  in  einen  lang  röhren- 
förmigen sogenannten  C  a  r  d  i  a  t  e  i  1 ,  den 
eigentlichen  M  a  g  e  n  mit  ansehnlichem 
B  1  i  n  d  s  a  c  k  und  den  P  y  1  o  r  u  s  zerfällt, 
welcher  in  den  zwiebeiförmigen  Enddarm 
mündet.  Bei  manchen  Ctenostomen  schiebt 
sich  zwischen  Cardia  und  Magen  ein  be- 
sonderer K  a  u  m  a  g  e  n  ein,  dessen  stark 
chitinisierte  Zellen  zahn  artig  vorspringen.  Der 
Anfangsteil  des  Oesophagus  sowie  der  Pylorus 
tragen  Wimpern,  die  übrigen  Abschnitte 
des  inneren  Darmepithels  sind  drüsig  mit 
Ausnahme  des  oben  erwähnten  Kaumagens. 
Der  gesamte  Darm  ist  umhüllt  von  einem 
mesodernialen  Peritoneum,  das  eine  in  der 
Region  des  Oesophagus  und  des  Kaumagens 
besonders  entwickelte  Ringmuskulatur  be- 
sitzt. Peritoneum  und  inneres  Darmepithel 
sind  getrennt  durch  eine  Stützmembran,  die 
mit  derjenigen  der  Tentakeln  sowie  der 
Tentakelscheide  zusammenhängt.  Die  Nah- 
rung, welche  hauptsächlich  aus  Diatomeen 
und  Protozoen  besteht,  wird  durch  die 
Cilien  der  Tentakeln  in  den  Mund  gestrudelt. 
Die  Verdauung  findet  vornehmlich  in  dem 
geräumigen  Blindsack  des  Magens  statt. 
Am  Oesophagus,  z.  T.  auch  am  Cardiateil 
des  Magens,  setzt  sich  der  paarige  Rück- 
ziehmuskel  des  Polypids  an,  der  sich  bis 
zur  Hinterwand  des  Cystids  erstreckt. 

Die  Leibes  höhle  wird  von  einer 
als  Blut  dienenden  Flüssigkeit  erfüllt,  in  der 
zahlreiche  kugelige,  bläschenförmige  und 
amöboide  Leukocyten  umherschwimmen. 
Eine  eigentliche  Zirkulation  der  Leibes- 
höhlenflüssigkeit fehlt,  indessen  wird  die- 
selbe durch  das  Ein-  und  Ausstülpen  des 
Polypids  häufig  bewegt. 

Besondere  Exkretionsorgane 
sind  bei  den  marinen  Ectoprocten  nicht  nach- 


_^)  Sehr  abweichend  ist  die  Muskelanordnung 
beiP  a  1  u  d  i  c  e  1 1  a:  vier  Parietovaginalmuskeln, 
vier  Parietovaginalbänder  (K  r  a  e  p  e  1  i  n). 


gewiesen.  Vielfach  wurde  die  Ansicht  aus- 
gesprochen, daß  die  später  noch  zu  be- 
sprechende von  Zeit  zu  Zeit  auftretende 
Degeneration  des  Polypids  mit  der  Auf- 
speicherung der  Exla-etstoffe  im  Körper  zu- 
sammenhinge, die  ja  notwendigerweise  auf- 
treten müßte,  wenn  eine  Ausscheidung  nach 
außen  tatsächlich  nicht  stattfinden  würde. 
Lidessen  ist  dieser  Zusammenhang  sehr  frag- 
lich, seitdem  bei  manchen  Arten  festgestellt 
wurde,  daß  die  Zellen  des  Magens  und  be- 
sonders die  nach  außen  gekehrten  Ektoderm- 
zellen  der  Tentakehi  sich  reichlich  mit 
Exkretstoffen  beladen,  sich  abkugehi  und 
loslösen,  so  daß  also  auch  so  eine  dauernde 
Entfernung  schädlicher  Stoffe  stattfindet. 

Die  Ovarien  der  hermaphroditischen 
Tiere  entstehen  meist  an  den  Funicular- 
strängen,  die  Hoden  an  der  Cystidwand. 
Besondere  Ausführgänge  der  Geschlechts- 
produkte fehlen  gewöhnlich.  Bei  manchen 
Arten  dient  indessen  das  sogenannte  Inter- 
t  e  n  t  a  k  u  1  a  r  0  r  g  a  n  diesem  Zweck,  ein 
flaschenförmiges  Gebilde,  das  innerhalb  des 
Tentakelkranzes  analwärts  vom  Munde  über 
der  Mundscheibe  sich  erhebt  und  an  seinem 
freien  Ende  eine  Oeffnung  trägt,  mittels 
deren  der  Ringkanal  oder  die  Leibeshöhle 
mit  der  Außenwelt  kommuniziert.  Dieses 
Organ  existiert  nur  während  der  Geschlechts- 
reife. 

Nicht  sämtliche  Einzeltiere  eines  marinen 
Bryozoenstocks  besitzen  die  hier  geschilderte 
Form.  Vielmehr  findet  sich  bei  den  meisten 
Arten  ein  ausgesprochener  P  o  1  y  m  o  r 
p  h  i  s  m  u  s.  Derselbe  ist  besonders  ent 
wickelt  bei  den  C  h  i  1  o  s  t  o  m  e  n  ,  nur 
schwach  bei  den  C  y  c  1  o  s  t  o  m  en  ,  wäh- 
rend er  den  Ctenostomen  fehlt.  Das 
Gemeinsame  der  abweichend  gestalteten  Li- 
dividuen  liegt  darin,  daß  sie  kein  Polypid  be- 
sitzen. Die  C  au  1  ar  i e n ,  zylindrische  Zoöcien 
ohne  Darm  und  Cystidöffnung,  bilden  das 
kriechende  Wurzelgeflecht  und  den  Stamm 
mancher  bäumchenförmiger  Kolonien.  Die 
A  V  i  c  u  1  a  r  i  e  n  der  C  h  i  1  o  s  t  o  m  e  n 
(Fig.  7  a  b)  sind  vogelkopfartige  Gebilde  mit 
a  b 


Fig.  7.  a)  Verschiedene  Avicularien.  Links  von 
B  u  g  u  1  a ;  rechts  von  B  i  c  e  11  a  r  i  a.  Aus 
De  läge.  S  Sinnesorgan,  b)  Vibracularie  von 
Scrupocellaria.    Aus  Korscheit  und  Heider* 


Biyozoa 


221 


beweglichem  Unterkiefer,  der  als  das  umge- 
staltete und  vergrößerte  Operculum  auf- 
zufassen ist,  während  Kopf  und  Oberkiefer 
das  Zoöcium  repräsentieren.  Sie  sitzen  meist 
in  der  Nähe  der  Cystidöffnungen  darmtragen- 
der Personen  und  dienen  zur  Verteidigung 
derselben.  Bei  den  V i  b  r  a  c  u  1  a r  i  e n  (Fig.  7  c) 
ist  das  Operculum  in  eine  lange  schwingende 
Geißel  umgebildet,  deren  Bewegungen  wohl 
ebenfalls  den  Zweck  haben,  lästige  Besucher 
des  Stocks  zu  verscheuchen.  Sehr  verschieden 
und  mannigfaltig  ist  das  Aussehen  derjenigen 
Lidividuen,  welche  der  Brutpflege  dienen. 
Die  stark  bauchigen  Gonozoöcien  der 
Cyclostomen  beherbergen  solche  Eier  und 
Larven,  welche  sie  selbst  erzeugt  haben 
(Fig.  8  a). 


Fig.  8.   a)  Gonozoöcium  von  Crisia.   Nach  Har- 
m  e  r.      b)  Endozoöciales    Oöeium   von   Flustra. 
c)    Hyperstomiales    Oöeium    von    Schizoporella. 
' Beide  nach  Levinsen. 

Die  zahlreichen  Larven  entwickeln  sich 
hier  in  der  Tentakelscheide  des  im  übrigen 
reduzierten  Polypids.  Ganz  dasselbe  gilt 
auch  von  der  meist  in  Einzahl  vorhandenen 
Larve  der  viviparen  Ctenostomen,  nur  daß 
hier  die  Gestalt  des  Muttertiers  unverändert 
bleibt. 

Die  0  ö  c  i  e  n  der  Chilostomen  hingegen 
(Fig.  8b,  c)  sind  lediglich  Brutkapseln,  in 
welche  auf  noch  nicht  hinreichend  bekannte 
Weise  die  Eier  gelangen,  die  in  dem  darunter 
gelegenen  Zoöcium  entstehen.  Sie  bestehen 
in  der  Kegel  aus  einer  kugeligen  Blase,  deren 
dem  Zoöcium  zugekehrte  Oeffnung,  solange 
das  Ei  sich  entwickelt,  durch  eine  vor- 
springende muskulöse  Zunge,  das  sogenannte 
Operculum  des  Oöeium s,  verschlossen 
wird.  Nach  voUendeterEntwickelung  zieht  sich 
diese  Zunge  zurück  und  die  Larve  entschlüpft 
nach  außen.  Das  Oöeium  kann  im  Innern  des 
das  Ei  erzeugenden  Individuums  liegen 
(endozoöcial),  oder  es  befindet  sich  außer- 
halb desselben  oberhalb  der  Cystidöffnung 
und  wird  hyperstomial  genannt.  Außer 
diesen  beiden  verbreitetsten  Typen  gibt  es 
noch  eine  ganze  Zahl  anderer,  die  hier  nicht 
besprochen  werden  können. 

In    ihrer     äußeren     Form     weisen 


die  Kolonien  der  ectoprocten  Seebryozoen 
eine  außerordentliche  Mannigfaltigkeit  auf. 
Sie  überziehen  entweder  krustenbildend  ihre 
Unterlage  und  bestehen  aus  mosaikartig 
aneinandergereihten  Normalzoöcien,  denen 
die  abweichend  geformten  in  der  geschil- 
derten Weise  aufsitzen ;  oder  sie  erheben  sich, 
nur  mit  ihrem  Wurzelgeflecht  befestigt,  frei 
in  den  Raum.  Alsdann  sind  sie  entweder 
blatt-  oder  bäumchenförmig,  und  zwar  im 
ersteren  Falle  von  mosaikartigem  Bau  ähn- 
lich wie  die  Krustenkolonien;  im  zweiten 
bestehen  die  Stengel  nur  aus  wenigen  Zoöcien- 
reihen  oder  sind  gar  einreihig  und  verzweigen 
sich  in  der  verschiedensten  Weise.  Häufig 
findet  man  in  den  basalen  Partien  darmlose 
Caularien,  während  die  Zweige  von  den  Nor- 
malzoöcien gebildet  werden. 

ß)  P  h  y  lac  t  0  1  ae  m  en.  Die  süß- 
wasserbewohnenden P  h  y  1  a  c  t  0  1  a  e  m  e  n 
oder    L  0  p  h  0  p  0  d  e  n    (Fig.  9)  unterschei- 


Fig.  9.  Schema  einer  phylactolaemen  Bryozoe 
(Cr  is  t  at  e  IIa).  Kombiniert  nach  Zeich- 
nungen von  B  r  a  e  m  und  C  o  r  i.  A  After ;  Bl 
Blindsack  des  Magens;  C  Cystidwand;  E  End- 
darm ;  Ep  Epistom ;  F  Funiculus ;  Ggl  Ganglion 
H  sogenannte  Harnblase ;  Im  Intertentakular- 
membran:  Ivn  Knospen:  L  Lophophor;  Pvm 
Parietovaginahnuskeln;  Pvb  Parietovaginalbän- 
der;  Rk  Ringkanal;  St  Statoblast;  Ts  Tentakel- 
scheide. 


den  sich  von  den  soeben  geschilderten  Gym- 
nolaemen  im  wesentlichen  in  drei  Punkten: 
durch  den  Aufbau  der  Kolonie,  durch  die 
abweichende  Gestalt  der  Tentakelkrone  und 
schließlich  durch  das  Vorhandensein  des 
sogenannten  Epistoms. 

Bau  des  Cystids.  Während  die 
Kolonie  bei  den  Gymnolaemen  eigentlich 
nichts  anderes  darstellt,  als  eine  Summe 
aneinandergereihter  selbständiger  Zoöcien, 
ist  sie  bei  den  Phylactolaemen  zu  einem 
recht    einheitlichen    Gebilde    geworden    auf 


990 


BiTOzoa 


Kosten  der  Selbständigkeit  der  einzelnen 
Lidividuen.  Dieselben  besitzen  nämlich 
kein  allseitig  geschlossenes  Cystid,  vielmehr 
hängen  sämtliche  Polypide  in  einer  gemein- 
samen Leibeshöhle,  die  nnr  dnrch  vielfach 
durchbrochene  bindegewebige  Querwände, 
die  sogenannten  Septen,  in  einzelne  Ab- 
schnitte unterteilt  ist.  Diese  Septen  ent- 
sprechen denjenigen  Teilen  der  Cystidwand, 
welche  bei  den  Gymnolaemen  die  einzelnen 
Individuen  gegeneinander  abgrenzen. 

Die  C  y  s  t  i  d  w  a  n  d  besitzt  im  Gegen- 
satz zu  derjenigen  der  marinen  Formen 
eine  geschlossene  Mesodermlage,  deren  Zellen 
zum  Teil  Flimmern  tragen  und  die  vom 
Ectoderm  durch  eine  Stlitzmembran  getrennt 
ist.  Dieser  letzteren  liegt  eine  besondere 
Tunica  muscularis  an:  Bei  Plumatella 
findet  sich  eine  äußere  Ring-  und  eine  innere 
Längsmuskelschicht,  beide  aus  zahlreichen 
häutig  untereinander  anastomosierenden  Fa- 
sern bestehend,  die  ein  dichtes  Netzwerk 
bilden.  Cristatella  besitzt,  auf  die  Kolonie 
bezogen,  eine  äußere  Längs-  und  eine  innere 
Ringmuskelschicht.  Die  Mesodermstränge, 
welche  das  Cystid  der  marinen  Formen  durch- 
ziehen, sind  bei  den  Phylactolaemen  auf  einen 
einzigen  strangförmigen  Funiculus  (F  Fig.  9) 
reduziert,  welcher  vom  Ende  des  Magen- 
blindsacks nach  der  Leibeswand  zieht.  Die 
Ecto Cyste  ist  niemals  verkalkt,  sondern 
chitinös  (Plumatella)  oder  gallertig  (Pec- 
tinatella)  oder  sie  fehlt  gänzlich  (Crista- 
tella). Von  der  Gallerte  von  Pectinatella 
liegt  eine  genauere  chemische  Analyse  vor:  sie 
enthält  nur  0,3  %  Trockensubstanz,  die  ihrer- 
seits aus  8  %  anorganischen  Stoffen,  24%  in 
HCl  löslichen  organischen,  56%  Albuminaten 
und  12  %  Chitin  besteht. 

Bau  des  Polypids.  Der  Name  Phy- 
lactolaemen (s.  S.  217)  bezieht  sich  auf 
das  sogenannte  Epistom  (Ep  Fig.  9),  eine  von 
der  Leibeshöhle  durchzogene  Vorstülpung  des 
analen  Mundrandes,  welche  den  Mund  über- 
dacht. Der  andere  Name,  L  o  p  h  o  p  o  d  e  n , 
kennzeicimet  die  eigentümliche  Gestalt  der 
Tentakelkrone,  des  sogenannten  Lophophors, 
welches  die  Form  eines  nach  der  Analseite  zu 
geöffneten  Hufeisens  besitzt  (Fig.  10).    Von 


y^^^ 

^ 


^  i-  5   V  3  ^  C 
^x  ^ — ^  '/^ 


Figi  10.  Hohlräume  der 
Tentalkrone  von  Cris- 
t  a  t  e  11  a  von  oben  be- 
trachtet. Schema  Z.  T. 
nach  S  c  li  u  1  z.  Gk 
Gabelkanal;  H.  Harn- 
blase ;  L  Lophophoren- 
höhle;  Md  Mund;  T 
Tentakel. 


der  kreisförmigen  Anordnung  der  Tentakehi 
der  Gymnolaemen  ist  diese  Form  leicht  ab- 
leitbar, wenn  man  sich  vorstellt,  daß  die 
seitlichen    Partien    des    Ringkanals    zu    den 


Hörnern  des  Lophophors  auswuchsen.  Gleich- 
zeitig wurde  der  anale  Teil  des  Ringkanals 
gezwungen,  das  sich  vorwölbende  Epistom 
bogenförmig  zu  umgreifen  und  wurde  so  zum 
sogenannten  G  a  b  e  1  k  a  n  a  1  (Fig.  10  GK). 
Derselbe  funktioniert  —  wenigstens  bei 
Cristatella  —  gleichzeitig  als  Niere.  Er  ist 
bei  allen  Formen  stark  bewimpert;  während 
aber  bei  den  übrigen  Gattungen  die  Wimpern 
nach  der  Leibeshöhle  zu  schlagen,  bewegt  ihr 
Spiel  bei  C  r  i  s  t  a  t  e  1 1  a  den  Flüssigkeitsstrom 
nach  dem  medianen  unpaaren  Abschnitt 
hin,  der  bei  dieser  Form  blasenförmig  erweitert 
ist.  Diese  Blase  soll  nach  C  o  r  i  eine 
Oeffnung  nach  außen  besitzen,  indessen  wird 
dies  neuerdings  wieder  bestritten. 

Das  Gehirn  (s.  Fig.  5)  liegt  wie  bei 
den  Gymnolaemen  der  analen  Seite  des  Vo;- 
derdarms  dicht  an.  Es  ist  cpi ergestellt, 
hohl  und  sendet  zwei  ebenfalls  hohle  Aus- 
läufer in  die  beiden  Hörner  des  Lopho- 
phors. Ein  oralwärts  sehr  schmal  werdender 
Schlundring  umzieht  den  Vorderdarra.  Nach 
den  Tentakeln  gehen  sehr  zahlreiche  Nerven 
ab,  von  denen  die  meisten  dem  Gehirn  oder 
seinen  Hörnern  mit  je  zwei  Wurzehi  ent- 
springen, an  deren  Vereinigungsstelle  eine 
Ganglienzelle  liegt.  Von  hier  aus  zieht  ein 
Radiärnerv  fast  bis  zur  Basis  der  Tentakeln, 
bis  zu  einem  kleinen  intertentakulär  gelegenen 
Ganglion.  Von  diesem  gehen  zwei  Nerven 
in  die  beiden  benachbarten  Tentakeln.  Auf 
der  Analseite  müssen  die  Nerven,  um  zu  den 
Analtentakehi  zu  gelangen,  das  Epistom  um- 
gehen, dessen  Höhlung  zwischen  ihnen  und 
dem  Gehirn  sich  einschiebt.  Hierdurch 
kommt  es  zur  Bildung  eines  zweiten  Nerven- 
ringes, von  dem  es  freihch  zweifelhaft  ist, 
ob  er  wirklich  geschlossen  ist.  Nach  hinten 
ziehen  etliche  wenig  bekannte  Nerven  zur 
Leibeswand,  zum  Enddarm  und  vielleicht 
auch  zum  Oesophagus.  Das  Gehirn  liegt 
etwa  in  der  Höhe  der  Scheidewand,  welche, 
die  dem  Ringkanal  der  Gymnolaemen  ent- 
sprechende Lophophorenhöhle  von  der  Leibes- 
höhle trennt.  Solide  ist  diese  Scheidewand 
nur  auf  der  Oralseite,  seitlich  ist  sie  durch- 
brochen zum  Durchtritt  der  Rückziehmus- 
keln, welche  am  Vorderdarm  sich  ansetzen- 
analwärts  ist  sie  lediglich  durch  zwei  Bänder 
angedeutet,  welche  das  Gehirn  mit  der  Leibes- 
wand verbinden. 

Die  Tentakeln  ,  welche  im  wesent- 
lichen denjenigen  der  Gymnolaemen  gleichen, 
jedoch  ehie  deutlich  wahrnehmbare  Längs- 
muskulatur aufweisen,  werden  an  ihrer  Basis 
von  der  sogenannten  Intertentakulär- 
membran  (Im)  umzogen,  welche  im  Bogen 
je  zwei  benachbarte  Tentakeln  verbindet  und 
aus  einer  zweifachen  Ectodermlage  besteht. 
Bei  Cristatella  verwachsen  die  einander  zu- 
gekehrten Seitenflächen  der  einzelnen  Bögen, 
so  daß  eine  kontinuierliche,    die  ganze  Ten- 


Bryozoa 


223 


takelkrone    umziehende  Membran    entsteht, 
die   Quersepten  zu  den  Tentakehi  sendet. 

Die  T  e  n  t  a  k  e  1  s  c  h  e  i  d  e  (Ts)  zeigt 
deutlicher  als  bei  den  Gymnolaemen  einen 
zweischichtigen  Bau:  Ectoderm  und  Meso- 
derm  getrennt  durch  eine  Stützmembran. 
Sie  besitzt  Längsmuskulatur,  zu  der  im 
sogenannten  Randwulst,  einer  Ringfalte 
an  der  Grenze  zwischen  Tentakelscheide  und 
Cystidwand,  Ringmuskehi  hinzutreten.  Mit 
der  Cystidwand  wird  die  Tentakelscheide  ver- 
bunden durch  die  Parieto vaginalmus- 
keln  (Pvm),  die  ähnlich  wie  bei  den 
Ctenostomen  in  zahlreiche  einzelne  Muskel- 
fasern aufgelöst  sind,  sowie .  durch  meist 
12  Parieto  Vaginalbänder  (Pvb)  von 
ganz  dem  gleichen  Bau  wie  die  der  Gymno- 
laemen, Letztere  verhindern  das  völlige  Aus- 
stülpen der  Scheide  auch  im  Zustande  der 
größten  Devagination  des  Polypids. 

Der  Darm  besitzt  im  wesentlichen  die 
gleichen  Teile  wie  der  der  marinen  Formen, 
nur  ist  der  Cardiateil  meist  weniger  lang 
und  der  Blindsack  (Bl)  nicht  ganz  so  mächtig 
entwickelt. 

Der  Rückziehmuskel  ist  in  drei 
Paaie  unterteilt:  Das  erste  setzt  sich  am 
Grunde  des  Lophophors  an,  das  zweite! 
sendet  seine  Fasern  hauptsächlich  zum 
Oesophagus,  das  dritte  zum  Cardiateil  des 
Mitteldarms.  Alle  drei  ziehen  emander 
parallel  nach  hinten  bis  zu  den  Seiten- 
wänden oder   dem  Grunde  des  Cystids. 

Von  den  Geschlechtsprodukten  der 
steis  zwitterigen  Kolonien  entstehen  die  Eier 
an  der  Cystidwand,  die  Samenfäden  zumeist 
am  Funiculus,  bei  Cristatella  an  den  Septen. 

Der  Polymorphismus  ist  bei  den 
Phylactolaemen  nur  sehr  wenig  ent- 
wickelt. Die  einzigen  abweichend  gestalteten 
Individuen,  welche  sich  finden,  sind  die 
sogenannten  Oöcien,  Knospen,  welche  auf 
dem  Stadium  des  zweischichtigen  Sackes 
(s,  unten)  stehen  bleiben  und  als  Brutbehälter 
dienen  (s.  Fig.  14  a). 

Was  endlich  die  äußere  Form  der 
Kolonien  anlangt,  so  kann  man  hirsch- 
geweihartige und  gallertige  Formen  unter- 
scheiden. Die  ersteren  sind  mannigfach  ver- 
zweigt (s.  Fig.  17  und  25),  die  letzteren  un- 
verzweigt, sackförmig  oder  klumpig,  meist 
mit  abgeflachter  Sohle. 

2,  Entwickelungsgeschichte,  2a)  Ge- 
schlechtliche F  0  r  t  p  f  1  a  n  z  u  n  g. 
Die  Anatomie  lehrt,  daß  die  Entoprocten 
und  die  Ectoprocten  so  wenig  miteinander 
gemeinsam  haben,  daß  es,  von  dieser  Seite 
allein  betrachtet,  keineswegs  berechtigt  er- 
scheint, beide  Abteilungen  unter  einem 
Namen  zu  vereinigen.  Tatsächlich  werden 
sie  denn  auch  von  manchen  Forschern  völlig 
getrennt.  Lidessen  bekommt  die  Sache  so- 
fort  ein    anderes  Gesicht,    sobald   man    die 


Entwickelungsgeschichte  betrachtet.  Hier 
zeigt  es  sich  nänüich,  daß  eine  ganz  auffallende 
Aehnlichkeit  besteht  zwischen  den  Larven 
der  Entoprocten  und  denen  der  Gymnolaemen, 
die  als  Konvergenzerscheinung  aufzufassen 
nur  schwer  möghch  ist.  Es  liegt  hier  also 
einer  jener  Fälle  vor,  in  denen  die  ver- 
gleichende Anatomie  und  die  Entwickelungs- 
geschichte einander  widersprechen  und  es 
dem  Gefühl  des  Einzelnen  überlassen  bleibt, 
auf  welche  von  beiden  er  größeres  Gewicht 
legen  will. 

a)  B  a  u  d  e  r  L  a  r  V  e  n.  Es  erscheint 
in  diesem  Zusammenhange  ratsam,  zunächst 
den  Bau  der  ausgebildeten  Larven  zu  be- 
trachten, die  in  beiden  Abteilungen  eine 
Trochophora  darstellt,  ähnlich  der,  die 
sich  bei  den  Würmern  (Polychaeten)  findet. 
Eine  solche  Wurmlarve  besitzt  einen  etwa 
kugelförmigen  Körper,  der  im  Aequator 
von  einem  Wimperkranze  umzogen  wird. 
Dicht  unterhalb  desselben  liegt  der  Mund, 
am  unteren  Pole  der  Kugel  der  After,  am 
oberen  ein  Sinnesorgan,  die  sogenannte 
Scheitelplatte.  Die  Halbkugel  oberhalb  des 
Wimperlvranzes  wird  Scheitelfeld,  die  untere 
Gegenfeld  genannt. 

Alle  diese  für  die  Wurmlarven  charak- 
teristischen Teile  findet  man  bei  den  Larven 
der  Bryozoen  wieder.  Nur  ist  bei  diesen  das 
Gegenfeld  mehr  oder  weniger  reduziert  und 
in  das  Scheitelfeld  eingestülpt,  welches  derart 
für  sich  allein  fast  den  ganzen  Körper  bildet 
(Fig.  11). 


Fig.  11.  Larve  von 
P  6  di  c  e  111  n  a  e  - 
c  h  i  n  a  t  a.  Median- 
schnitt. Nach 
Czwicklitzer.  A 
After;  Ad  Atrial- 
drüsen;  C  Cuticula; 
Md  Mund;  Mg  Ma- 
gen; N  Nerv;  0 
Oralorgan;  S  Schei- 
telorgan; Ug  Unter- 
schlundganglion; W 
Wimperring. 


Die  Entoproctenlarve  (Pedi- 
cellina)  weicht  weniger  von  dem  Urbild  der 
Trochophora  ab  als  diejenige  der  Gjanno- 
laemen.  Charakteristisch  für  sie  ist,  daß  das 
von  einer  starken  Cuticula  (C)  bedeckte  Schei- 
telield  dicht  über  dem  Wimperkranze  durch 
zwei  Ringfalten  eingeschnürt  wird,  von  denen 
die  untere  den  ganzen  Körper  umgreift, 
während  die  obere  von  der  Analseite  gegen 
den  Oesophagus  hin  verstreicht,  ferner,  daß 
das  Gegenfeld,  welches  dem  Atrium  des  er- 
wachsenen Tieres  entspricht,  durch  die  tief 
einschneidende  Atrialfalte  in  zwei  kegel- 
förmige Gebilde,  die  Lippe  und  den  Anf^l- 


224 


Bryozoa 


kegel,  zerlegt  wird.  Der  Darmkanal  zeigt 
Gliederung  und  Form  fast  völlig  wie  beim 
erwachsenen  Tier.  Das  Nervensystem  bestellt 
aus  drei  Ganglien,  der  Seh  eitel  platte  (S), 
dem  Oralorgan  (0),  das  oberhalb  des 
Wimperkranzes  gelegen  ist,  und  dem  Unter- 
schlundganglion (Ug).  Das  Oralorgan 
ist  mit  den  beiden  anderen  Ganglien  durch 
Kommissuren  (N  Fig.  11)  verbunden.  Unter 
den  Muskeln  sind  die  stärksten  die  soge- 
nannten Retraktoren  des  Gegenfeldes,  die 
paarig  angeordnet  von  der  Leibeswand  in  der 
Nähe  der  Scheitelplatte  nach  der  Wand  des 
Atriums  ziehen.  Ferner  verläuft  ein  Muskel- 
strang vom  Oralorgan  zur  Scheitelplatte, 
dessen  Kontraktion  die  Zurückziehung  dieser 
beiden  Organe  bewirkt.  Von  "Wichtigkeit 
ist  schließlich  noch,  daß  das  Ectoderm  der 
AtriaUalte  zum  größten  Teile  in  die  stark 
entwickelten  A  t  r  i  a  1  d  r  ü  s  e  n  (Ad)  umge- 
wandelt ist. 

Die  G  y  m  n  0  1  a  e  m  e  n  1  a  r  V  e  n  haben 
in  ihrer  großen  Mehrzahl  keinen  Darm,  in- 
dessen ist  dies  selbstverständhch  kein 
ursprünglicher  Zustand.  Zum  Vergleich  mit 
Pedicellina  wird  besser  der  sicherlich  ur- 
sprüngliche Cyphonautes  gewählt,  die 
Larve  der  Gattungen  M  e  m  b  r  a n  i  p  o  r  a, 
Flustrella  u.a.,  die  einen  wohlausgebildeten 
Darm  besitzt  (Fig.  12). 


Fig.  12.  Larve  von  M  e  m  b  r  a  n  i  p  o  r  a  (Cyplio- 
ixautes).  ;  Medianer  Schnitt,  nach  Kuppel- 
wies e  r.  A  After ;  Bo  birnf örmiges  Organ ; 
Md  Mund;  Mg  Magen:  Msk  Muskel;  N  Nerv; 
S  Scheitelplatte ;  Sg  Saugnapf;  W  Wimperkianz. 

Aeußerlich  ist  der  Cyphonautes 
freilich  der  Pedicellinalarve  sehr  unähnlich. 
Er  hat  die  Form  einer  zusammengedrückten 
Glocke,  deren  beide  Breitseiten  von  zwei 
dreieckigen  Schalen  (in  Fig.  12  weggelassen) 
bedeckt  sind,  zwischen  welche  das  Tier  sich 
gänzlich  zurückziehen  kann.  Am  Scheitel 
sind  die  Schalen  halbrund  ausgeschnitten, 
um  der  Scheitelplatte  den  Durchtritt  zu  er- 
möglichen, an  den  Seiten  berühren  sie  sich 
fast,  unten  weichen  sie  weiter  auseinander. 
Das  Gegenfeld  ist  vöUig  in  das  Scheitelfeld 
eingestülpt,  derart,  daß  der  Wimperkranz 
(W),  die  sogenannte  Corona,  die  untere 


Begrenzung  des  Körpers  bildet  und  ein 
tiefes  Atrium  entsteht,  in  welches  Mund 
und  After  münden.  Der  Wimperki'anz  ist 
in  seiner  mittleren  Partie  stark  reduziert, 
sendet  aber  im  ersten  und  zweiten  Drittel 
der  Glockenöffnung  zwei  Wimperwülste 
nach  innen ,  welche  das  Atrium  in  drei 
Abschnitte  gliedern.  Von  diesen  führt  der 
mittlere  in  den  Mund,  der  vordere  zum  so- 
genannten birnf  örmigen  Organ  (Bo),  der 
hintere  umschließt  den  After  und  den  soge- 
nannten Saugnapf  (Sg).  Dieser  letztere, 
der  bei  der  späteren  Festsetzung  der  Larve 
eine  wichtige  Rolle  spielt,  ist  eine  einschich- 
tige Blase,  deren  äußere  Hälfte  bei  der  er- 
wachsenen Larve  sich  vöUig  in  eine  drüsige 
Masse  verwandelt.  Seiner  ganzen  Lage  und 
seinem  Drüsenreichtum  nach  läßt  sich  der 
Saugnapf  unschwer  mit  den  Atrialdrüsen 
der  Entoproctenlarve  vergleichen.  Ebenso 
leicht  erkennt  man  im  birnf  örmigen  Organ, 
welches  lediglich  eine  Modifikation  der  Atrium- 
wand darstellt  und  an  seiner  Spitze  einen 
starken  Wimperschopf  trägt,  das  Oralorgan 
der  Pedicellina  wieder.  Man  darf  freihch 
nicht  verschweigen,  daß  die  Lage  beider 
nicht  ganz  übereinstimmt,  indem  bei  den 
Ectoprocten  das  Organ  unterhalb  des  Wim- 
perkranzes, (im  Gegenfeld)  liegt,  bei  den 
Entoprocten  dagegen  oberhalb.  Von  Nerven 
ist  nicht  viel  bekannt,  indessen  zieht  auch  hier 
ein  paariger  Hauptstrang  vom  Scheitelorgan 
zum  birnf  örmigen  Organ.  Sehr  stark  ist  die 
Muskulatur  entwickelt.  Zwei  Schalenschließer 
finden  sich,  ferner  ein  großer  Dorsalmuskel, 
welcher  vom  birnförmigen  Organ  zum  Schei- 
telorgan und  von  diesem  bis  zum  After  zieht, 
schließlich  drei  Paare  seitlicher  Muskel- 
gruppen, die  von  einem  Punkte  der  Schale 
aus  nach  der  vorderen  und  hinteren  Partie 
der  Corona  und  zum  Saugnapf  verlaufen. 

Die  sehr  zahlreichen  darmlosen  Gymno- 
laemenlarven  sind  äußerlich  sehr  verschieden 
gestaltet.  AUe  stimmen  aber  in  dem  Besitz 
der  drei  charakteristischen  Organe,  der 
Scheitelplatte,  dem  birnförmigen  Organ  und 
dem  Saugnapf  überein;  und  da  andererseits 
diese  drei  Organe  wohl  sicherhch  der  Scheitel- 
platte, dem  Oralorgan  und  den  Atrialdrüsen 
der  Entoprocten  entsprechen,  so  kann  be- 
hauptet werden,  daß  sämthche  Bryozoen- 
larven  trotz  großer  äußerer  Verschieden- 
heit einen  im  wesentlichen  übereinstimmenden 
Bau  besitzen. 

ß)  Metamorphose  der  Larven 
Sehr  auffallend  ist  ferner,  daß  die  Festsetzung 
der  zunächst  freischwimmenden  Larven  in 
beiden  Abteilungen,  Gymnolaemen  und  Ento- 
procten in  der  gleichen  Weise  erfolgt,  nämlich 
nicht,  wie  man  nach  dem  Bau  des  er- 
wachsenen Tieres  vielleicht  erwarten  könnte, 
mit  der  Scheitelplatte,  sondern  mit  der 
Ventralfläche.       Die    Umwandlung    in    den 


liiyozoa 


225 


jungen   Stock  geschieht  freihch  in  verschie- 
dener Weise. 

Bei  den  Entoprocten  wird  der  Kontakt 
mit  dem  Substrat  durch  den  'Wim])er kränz 
hergestellt,  das  Gegenfeld  also  stark  einge- 
zogen (Fig.  13).  Die  Metamorphose  wird 
dadurch  eingeleitet,  daß  die  Ränder  des 
Atriums  nach  innen  aufeinander  zuwachsen 
bis  zur  Vereinigung  in  der  Mitte.  Derart 
entsteht  eine  solide  Fußscheibe  (F),  welche 
das  Atrium  und  folglich  auch  Mund  und 
After  völlig  von  der  Außenwelt  abschneidet. 
Hierauf  bemerkt  man,  daß  der  gesamte 
Komnlex  der  inneren  Organe  um  eine 
zur   Symmetrieebene  senkrechte  Achse  sich 


/V    -4. 


Fig.  13.  Metamorphose  der  Pedicellinalarve.  Nach 
Barre  is.  Links  Larve  kurz  nach  der  Fest- 
setzung; rechts  junge  Pedicellina.  A  After; 
F  Fußscheibe ;  Md  Mund ;  0  Oralorgan ;  S  Scheitel- 
organ; T  Tentakelanlage. 

zu  drehen  beginnt,  so  lange,  bis  der  After 
etwa  die  oberste  Lage  erreicht  hat.  Der  Durch- 
bruch der  Wand,  welche  das  Atrium  nach 
außen  abgrenzt,  das  Vorwachsen  der  Ten- 
takeln und  die  Verlängerung  der  Fußplatte 
zum  Stiel  vollendet  die  Gestalt  des  ersten 
Individuums  der  Kolonie.  Da  die  Lage  der 
inneren  Organe  zueinander  bei  diesen  Vor- 
gängen keine  Aenderung  erfährt,  so  ergibt 
sich  unmittelbar,  daß  bei  den  Entoprocten 
das  Atrium  des  fertigen  Tieres  den  Bauch 
darstellt,  genau  wie  bei  der  Larve,  während 
der  Stiel  auf  dem  Rücken  sitzt.  Das  Ganglion 
der  Entoprocten  ist  somit  ein  Unterschlund- 
ganglion. 

Die  Metamorphose  des  Cyphonautes  wird 
dadurch  eingeleitet,  daß  die  Larve  mittels 
CiHenschlages  mit  dem  birnförmigen  Organ 
voran,  welches  als  Tastorgan  dient,  auf  der 
Unterlage  umherkriecht.  Auf  einer  ihr 
zusagenden  Stelle  heftet  sie  sich  mit  Hilfe 
des  Sekrets  mit  dem  Saugnapfe  fest,  dessen 
innere,  nicht  drüsige  Hälfte  sich  völlig 
flach  dem  Substrat  anschmiegt,  und  jetzt 
Adhäsivplatte  genannt  wird.  Hierauf 
erfolgt  eine  allmähliche,  aber  äußerst  starke 
Kontraktion  sämtlicher  Muskeln.  Besonders 
diejenigen,  welche  von  der  Adhäsivplatte 
zur  Schale  ziehen,  sind  tätig:  sie  ziehen  die 
Schalen  herab  mit  dem  Erfolg,  daßdie  Sclüieß- 
muskeln  zerreißen,  die  Schalen  auseinander- 
weichen, und  der  Organismus  am  Ende  des 
Prozesses   ebenso    stark    dorsoventral  abge- 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


plattet  erscheint,  als  er  es  vorher  seitlich 
war.  Gleichzeitig  breitet  sich  die  Adhäsiv- 
platte immer  weiter  flächenförmig  auf  der 
Unterlage  aus  bis  zu  den  Schaleni-ändern, 
wo  sie  mit  dem  Ectoderm  des  ScheiteHeldes 
verwächst.  Nunmehr  erfolgt  ein  vöUiger  Zer- 
fall aller  im  Innern  gelegenen  Gewebe  und 
Organe:  übrig  bleibt  nur  die  Scheitelplatte, 
die  sich  tief  einsenkt  und  die  Anlage  des 
ersten  Polypids  der  jungen  Kolonie  liefert. 
Die  Weiterentwickelung  dieser  Anlage  wird 
später  näher  verfolgt  werden.  Durch  die 
völlige  Zerstörung  des  Larvenkörpers  wird 
es  zur  Unmöglichkeit,  die  Organisation  der 
jungen  Bryozoe  mit  der  des  Cyphonautes  in 
exakter  Weise  zu  vergleichen.  Wir  wissen 
also  nicht,  ob  bei  den  Gymnolaemen  und  bei 
den  Ectoprocten  überhaupt  die  kurze  Mund- 
Afterlinie  die  Mittellinie  des  Bauches  oder 
des  Rückens  ist.  Interessant  ist  die  Tat- 
sache, daß  in  den  meisten  Fällen  das  aus 
der  Larve  der  Gymnolaemen  hervorgegangene 
Primärzoöcium,  die  sogenannte  An  c  e  s  tr  u  1  a , 
eine  von  den  späteren  Zoöcien  abweichende 
Gestalt  besitzt.  Li  der  Mehrzahl  der  be- 
obachteten Fälle  zeigt  sie  die  Form  des 
ziemhch  ursprünghchen  Membraniporazoöci- 
ums.  Die  Ancestrula  ist  daher  wohl  sicher- 
lich, wie  auch  der  Name  andeutet,  als  ein 
Hinweis  auf  ursprimglicher  gestaltete  Vor- 
fahren aufzufassen. 

y)  Embryo  genese.  Die  Entstehung 
der  Larve  aus  dem  Ei  sei  hier  wenigstens  in 
den  hauptsächhchsten  Zügen  nachgetragen. 
Bei  den  Entoprocten  findet  die  Be- 
fruchtung bereits  im  Ovarium  statt  durch 
Samenfäden,  die  durch  die  Vagina  eindringen. 
Die  befruchteten  Eier  gelangen  in  das  zum 
Brutraum  umgewandelte  Atrium,  an  dessen 
Grunde  sie  mittels  eines  Sekrets  der  Vagina 
befestigt  werden  (s.  Abschn.  i  Anatomie).  Hier 
machen  sie  die  gesamte  Ent wickehing  bis  zur 
fertigen  Larve  durch.  Die  Furchung  ist  total 
und  inäqual  und  liefert  eine  Blastula,  deren 
vegetative  Hälfte  aus  größeren,  dotter- 
reicheren Zellen  besteht.  Indem  diese  sich 
gegen  die  animale  Hälfte  einstülpt,  entsteht 
eine  typische  Livaginationsgastrula.  Der 
Blastoporus  schließt  sich,  und  das  Ento- 
derm,  welches  die  Anlage  des  Mitteldarms 
darstellt,  schnürt  sich  zu  einem  Bläschen 
ab.  Am  hinteren  Ende  des  spaltförmigen 
Blastoporus  liegen  zwei  Urmesodermzellen, 
die  nach  vollendeter  Gastrulation  sehr  bald 
vom  Ectoderm  überwachsen  werden:  sie 
liefern  das  gesamte  Parenchym,  Muskeln, 
Geschlechtsorgane  usw.  Nunmehr  flacht 
sich  die  Ventralseite  (wo  vorher  der  Blasto- 
porus lag)  zu  einer  Scheibe  ab,  die  sich  später 
in  der  Mitte  vertieft  und  das  Atrium  bildet. 
In  der  vorderen  Hälfte  dieser  Scheibe  ent- 
steht eine  ectodermale  Einstülpung,  die  An- 
lage des  Oesophagus,  in  der  hinteren,  etwas 

15 


226 


Bryozoa 


später,  eine  ähnliche,  die  Anlage  des  End- 
darras.  Beide  wachsen  dem  Mitteldarm  ent- 
gegen nnd  vereinigen  sich  mit  ihm.  Die 
Scheitelplatte  bildet  sich  durch  eine  Ver- 
dickung des  Ectoderms,  das  Oralorgan  durch 
eine  Einstülpung  desselben,  das  Unterschlund- 
ganglion entsteht  durch  eine  Wucherung  des 
Atriumepithels. 

Bei  den  G  y  m  n  o  1  a  e  m  e  n  dürfte 
meistenteils  eine  Selbstbefruchtung  statt- 
finden. Die  Eier  entwickehi  sich  häufig 
in  der  Leibeshöhle  oder  auch  in  der  Ten- 
takelscheide, und  die  Larven  gelangen  nach 
außen  durch  die  Mundöffnung  des  während 
der  Geschlechtsreife  absterbenden  Polyjiids; 
oder  die  Eier  werden  auf  eine  noch  nicht 
genügend  bekannte  Weise  in  die  früher 
besprochenen  Oöcien  übergeführt,  wo  sie  bis 
zum  Larvenstadium  bleiben.  Bei  wiederum 
anderen  Arten  findet  die  Entwickelung  im 
freien  .  Meerwasser  statt,  nachdem  das  Ei 
durch  die  Geschlechtsöffnung  (Intertenta- 
kularorgan)  nach  außen  entleert  wurde. 

Die  Furchung  ist  total  und  annähernd 
äqual,  die  resultierende  Blastula  hat  liäufigdie 
Form  einer  bikonvexen  Linse  (B u g u  1  a) .  In  die 
Furchungshöhle  wandern  vom  vegetativen  Pol 
her  vier  Entodermzellen  ein,  deren  Abkömm- 
linge sehr  bald  durch  reichliche  Vermehrung 
das  ganze  Blastocoel  ausfüllen.  Sie  bilden  das 
sogenannte  F  ü  1 1  g  e  w  ehe,  welches  zum  Teil 
das  Mesoderm  des  späteren  Primärzoöciums 
liefert,  zum  Teil  dem  sich  entwickehulen 
Tier  als  Nahrungsmasse  dient.  Eine  Sonde- 
rung in  Entoderm  und  Mesoderm  fällt  ge- 
wöhnlich fort,  da  die  meisten  Larven  der 
Gymnolaemen,  wie  schon  erwähnt,  keinen 
Darm  besitzen.  Bei  den  anderen  entsteht 
der  Mitteldarm  in  Form  eines  Spaltraumes 
inmitten  der  zunächst  massiven  Entoderm- 
anlage,  mit  dem,  ganz  wie  bei  den  Ento- 
procten,  die  ectodermale  Vorder-  und  End- 
darmanlage sehr  bald  in  Verbindung  treten. 
Die  weiteren  Veränderungen  betreffen  das 
Ectoderm.  Eine  tiefe  Einstülpung  zwischen 
Mund  und  Aftei ,  die  sich  zu  einer  Blase  ab- ! 
schnürt,  liefert  den  Saugnapf,  eine  vor  dem  j 
Mund  gelegene  das  birnförmige  Organ,  die 
Scheitelplatte  entsteht  wie  bei  Pedicellina 
als  eine  Verdickung  des  Ectoderms.  ! 

Die  Verhältnisse  bei  den  P  h  y  1  a  c  t  o  - 1 
laemen  sind  insofern  abweichend,  als 
sie  eine  eigentliche  Larve  nicjit  besitzen. 
Ein  frei  umherschwimmendes  Stadium  findet 
sich  freihch  auch  bei  ihnen,  dasselbe  ist  je- 
doch bereits  eine  richtige  kleine  Bryozoen- 
kolonie,  die  einer  wesentlichen  Metamor- 
phose nicht  mehr  bedarf.  Die  reifen  Eier 
der  Phylactolaemen  gelangen  —  wie,  ist  noch 
nicht  recht  sichergestellt  —  in  das  soge- 
nannte Oöcium,  eine  lüiospe,  die  stetsin 
unmittelbarer  Nähe  des  Ovariums  sich  bildet 
und  lediglich  die  Aufgabe  eines  Brutraumes  hat 


(s.  Abschn.  i  Anatomie).  Beim  Uebergang  vom 
Ovarium  in  diesen  Behälter  findet  die  Be- 
fruchtung statt,  die  stets  eine  Selbstbefruch- 
tung ist,  d.  h.  die  Individuen  einer  und  der- 
selben  Kolonie   befruchten   sich  gegenseitig. 
Die   Furchung   ist    total  und   äqual.     Eine 
Furchungshöhle    tritt    erst    beim    24-Zellen- 
stadium  auf,  vorher  sind  die  Zellen  durch  das 
sogenannte  Mittelstück  verbunden,  einen 
Teil  des  ursprünglichen  Eiplasmas,  der  sich 
nicht  mitgefurcht  hat.    Der  Embryo  hat  von 
dieser  Größe  ab  die  Form  eines  länglichen, 
zunächst  einschichtigen  Schlauches.  Auf  dem 
32-Zellenstadium  etwa  wandern  vom  oberen, 
vegetativen  Pol  her  einige  Zellen  ins  Innere, 
die  jedoch  bald  wieder  degenerieren,  so  daß 
der  Embryo  auch  weiterhin,  bis  zum  Besitz 
von  etwa  70  Zellen,  das  Aussehen  einer  Blas- 
tula beibehält.    Erst  jetzt  erfolgt  die  Anlage 
des  Mesoderms  in   Form  einer  Wucherung, 
die  am  vegetativen  Pol    beginnt  und   von 
hier    aus    rasch    um    sich    greift    ohne    in- 
dessen  den    entgegengesetzten  Pol  des  Em 
bryos    zu    erreichen.      An    ihrer    untersten 
Grenze,   wo   der   Embryo    also   einscliiclitig 
wird,  treten  die  Mesodermzellen  durch  eine 
Querbrücke  miteinander  in  Verbindung,  so 
daß  der  Embryo  jetzt  zwei  getrennte  Höhlen 
besitzt,    eine    vordere    Leibeshöhle   und    ein 
hinteres  Blastocoel.    Letzteres  wird  größten- 
teils von  der  immer  weiter  vorrückendenLeibes- 
höhle  verdrängt,  der  Rest  häufig  abgeschnürt. 
Der   nunmehr    zweischichtige    Embryo    ver- 
wächst  in    seinem    oberen    Drittel   in    einer 
Ringzone  mit  der  Wand  des  Oöciums  und 
gewinnt  so  eine  feste  Lage.  Die  Verwachsungs- 
zone  wird   gewöhnlich   Placenta  (PI)   ge- 
nannt (Fig.  14  a).     Oberhalb  derselben  ent- 
stehen   fast   gleichzeitig  zwei    tiefe  Einstül- 
pungen (Po  Fig.  14:  a).  die  Anlagen  der  ersten 
beiden  Polypide,   deren   Weiterentwickelung 
an  einer  späteren  Stelle  besprochen  werden 
wird.  Unterhalb  der  Placenta  entsteht  später 
eine     Ringfalte,     die     sogenannte    Dupli- 
katur    (D),    die  unter   Zerreißung   der   Pla- 
centa stark  nach  vorn  wächst  und  endlicli 
den  vorderen  Pol  des   Embryos  vöUig  um- 
hüllt.    Die  in  diesem  Entwickelungsstadium 
(Fig.  14  b)   nach  außen   gekehrten  Flächen 
sind  sämtlich  bewimpert.     Mittlerweile  sind 
auch  die  beiden  ersten  Polypide  so  weit  ge- 
diehen, daß  die  junge  Kolonie  imstande  ist, 
sich  selbst  zu  ernähren.   Sie  verläßt  daher  das 
Oöcium,  das  sich  Jiöchstwahrscheinbch  direkt 
nach  außen  öffnet,  und  schwimmt  umher  mit 
dem  unteren  Pole  voran,  mit  dem  sie  sich 
bald  darauf  festsetzt.      Ist  dies  geschehen, 
so  erfolgt  die  Lanwandlung  in  die  festsitzende 
Form    durch    ein    völliges    Zurückschlagen 
der  Du])hkatur  und  eine  gleichzeitige  außer- 
ordenthche     Dehnung     derjenigen     Partien, 
die  bisher  von  ihr  umhüllt  wurden.  Die  Larve 
stülpt    sich    gewissermaßen    um,    denn    am 


Bryozoa 


227 


Ende  des  Prozesses  befindet  sich  ihre  gesamte    anderen    Gruppen  für  hinreichend  erklären, 
bewimperte  bisherige  Au ßenf Lache  im  Innern    alle  drei  Abteilungen   zu  einer  einheitlichen 


eines  Sackes  am  Grunde  des  Primärcystids 
(Fig.  14  c). 


Fig.  14.  DreiEntwickeluiigsstadien  von  P  1  u  m  a  - 
tella.  Nach  Braem.  a)  Embryo  im  Oöciiim. 
Ectoderm  schraffiert.  Mesoderm  schwarz.  C  Cy- 
stidwand  der  Kolonie ;  Ec  Ectoderm  des  Embryos : 
0  Oücium;  PI  Placenta;  Po  Anlagen  der  beiden 
ersten  Polypide.  b)  Freischwimmende  Larve 
D  Duplikatur;  Pj — P^  Anlagen  der  vier  ersten 
Poly^nde.  c)  Larve  nach  der  Festsetzung  mit 
zurückgeschlagener  Duplikatur  (D):  Oc  Cystid- 
öffnungen  der  beiden  cältesten  PoljTiide. 


d)  V  e  r  w  a  n  d  t  s  c  h  a  f  t  s  b  e  z  i  e  - 
h  u  n  g  e  n  der  verschiedenen 
B  r  y  0  z  0  e  n.  Es  ist  vielleicht  hier  der 
Ort,  noch  emiges  über  die  V  e  r  w  a  n  d  t  - 
Schaftsbeziehungen  der  Bryozoen 
zueinander  zu  sagen.  Da  bei  den  Phylacto- 
laomen  ein  eigentliches  Larvenstadium  fehlt, 
ist  es  unmöglich,  aus  der  Entwickelungsge- 1  in 


Tiergruppe  zu  vereinigen,  wie  dies  der 
gemeinschaftliche  Name  Bryozoen  ausdrückt. 
Zweitens  könnte  man  die  x\ehnlichkeit  der 
Larven  der  Entoprocten  und  Gymnolaemen 
für  eine  Konvergenzerscheinung  halten  und 
folghch  die  Entoprocten  völlig  von  den  Ecto- 
procten  absondern.  Beide  Möglichkeiten  sind 
häufig  diskutiert  worden. 

Der  dritte  Ausweg,  der  neuerdings  von 
der  Hatscheck  sehen  Schule  versucht 
wird,  ist  der,  daß  man  die  Phylactolaemen 
von  den  beiden  anderen  Abteilungen  ab- 
trennt, die  wegen  der  Gleichheit  ihrer  Larven 
zu  einer  einheithchen  Gruppe  vereinigt  wer- 
den. Alsdann  müßte  man  also  die  außer- 
ordentliche Aehnlichkeit  zwischen  den  beiden 
Abteilungen  der  Ectoprocten  als  eine  Kon- 
vergenzerscheinung betrachten ! ! 

Diejenigen  Forscher,  welche  keine  Ver- 
wandtschaft zwischen  Ento-  und  Ectoprocten 
zugeben,  haben  mehrfach  auf  die  große  Ueber- 
einstimmung  hingewiesen,  welche  zwischen 
den  Phylactolaemen  und  Phoronis, 
einem  eigentümlichen  marinen  Wurm,  be- 
steht. Nun  wissen  wir  genau,  daß  bei  Pho- 
ronis die  kurze  Mund-Afterlinie  die  mediane 
Rückenlinie  ist,  das  Gehirn  dieser  Tiere  so- 
mit ein  Cerebralganghon.  Sind  die  Phylacto- 
laemen also  wirldich  mit  diesem  Wurm  ver- 
wandt, so  müßte  man  auch  bei  ihnen  die 
gleichen  Verhältnisse  annehmen,  im  direkten 
Gegensatz  zu  den  Entoprocten,  bei  denen 
das  Ganglion  sicherlich  ein  Unterschlund- 
ganglion ist.  Liclessen  ist  die  Verwandtschaft 
der  Phylactolaemen  mit  Phoronis,  die  also 
diejenige  mit  den  Entoprocten  ausschließen 
würde,  keineswegs  bewiesen. 

2b)  Ungeschlechtliche  Fort- 
pflanzung, a)  K  ß  0  s  p  u  n  g.  Für 
die  Auffassung  der  Bryozoen  als  eine  ein- 
heitliche Tierklasse  spricht  bis  zu  einem 
gewissen  Grade  der  Umstand,  daß  bei  allen 
drei  Abteilungen  die  Entstehung  neuer  Indi- 
viduen am  Stock  durch  Ivnospung  prinzipiell 

der  gleichen   Weise  verläuft,  wenigstens 


schichte  etwaige  Beziehungen  dieser  Tiere 
zu  den  Entoprocten  abzuleiten,  so  daß  man, 
die  äußerst  geringe  Aehnlichkeit  der  er- 
wachsenen Tiere  hinzugerechnet,  leicht  dazu 


soweit   die   Anlage   der   inneren    Organe   in 
Frage  kommt  (Fig.  15  a  b). 

Dieselbe   beginnt   stets   durch   eine   Ein- 
stülpung oder  Wucherung  der  beiden  Schich- 


komrnt,  überhaupt  jede  Verwandtschaft  zwi-  \  ten  der  Leibeswand  des  Muttertieres,  welche 


sehen  beiden  Gruppen  zu  leugnen.  Nun 
nehmen  aber  die  Gymnolaemen  eine  eigen- 
tümlich vermittehide  Stellung  ein,  indem  sie 


zunächst  zur  Bildung  eines  Ectodermsäck- 
chens  führt,  das  bei  den  Ectoprocten  von  einer 
kontinuierlichen    Mesodermlage,    dem    soge- 


in ihrem  anatomischen  Bau  außerordenthch  nannten  äußeren  Ivnospenblatt,  umkleidet  ist, 
den  Phylactolaemen  ähnehi,  im  Bau  ihrer  \  während  sich  ihm  bei  den  Entoprocten  nur 
Larven  dagegen  den  Entoprocten.    Hieraus  regellos  zerstreute  Mesenchymzellen  anlagern 


ergeben  sich  drei  Möglichkeiten  für  die  Auf- 
fassung der  Verwandtschaftsbeziehungen  der 
Bryozoen  untereinander. 

Man  kann  erstens  die  erwähnten  Bezie- 
hungen   der    Gymnolaemen    zu    den    beiden 


Im  unteren  Teil  dieses  Säckchens  tritt 
nunmehr  eine  Faltenbildung  auf,  die 
das  Lumen  desselben  in  zwei  ungleiche  Ab- 
schnitte gliedert,  die  nur  an  einer  Stelle 
miteinander   in    Verbindung    bleiben.      Der 

15* 


228 


Brvozoa 


obere,  der  Leibeswand  des  Muttertieres  zu- 
gekehrte, liefert  das  Atrium,  der  untere  blind- 
sackartige bei  den  Ectoprocten  Enddarm 
und  Magen,  bei  den  Entoprocten  dagegen 
merkwürdigerweise  den  Anfangsdarm.  ^)   Die 


aJ^  7K 


Fig.  15.  Entstehung  der  Polypide  durch  Kucspung 
a)  Bei  Ectoprocten.  XachBraem.  Ectoderm 
schraffiert;  Mesoderm schwarz.  A After;  Bl Anlage 
des  Blindsacks;  C  Cystidwand;  E  Enddarm;  F 
Euniculus :  Ggl  Anlage  des  Ganglions :  L  Anlage 
des  Lophophors;  Md  Mund;  Mg  Magen;  Oe 
Oesophagus;  Ts  Tentakelscheide,  b)  Bei  Ento- 
procten.°  Nach  S  e  e  1  ig  e  r  ,  etwas  verändert. 
A  After;  At  Atrium;  C  Cuticula;  M  Mund; 
N  Nervencentrum  •  Oe  Anlage  des  Vorderdarms ; 
T  Tentakel. 

Mündungsstelle  des  Blindsacks  in  die  ur- 
sprüngliche Knospenhöhle  wird  somit  zum 
After  oder  zum  Mund.  Die  übrige  Hälfte 
des  Darmtraktus  (Vorderdarm  l)ei  den  Ecto- 
procten, Enddarm  bei  den  Entoprocten) 
entsteht  durch  eine  gegen  die  Spitze  des 
Blindsacks  gerichtete  Vorstülpung  der  Knos- 
penhöhle, die  sich  sehheßlich  mit  demselben 
vereinigt.  Das  Zentralnervensystem  bildet 
sich  durch  eine  tiefe  Vorstülpung  der  Atrium- 
wand zwischen  Mund  und  After,  die  sich 
schließhch  ganz  abschnürt.  Die  Tentakehi 
entstehen  ebenfalls  im  Bereiche  des  Atriums, 
und  zwar  als  zwei  seitliche  Reihen  zapfen- 
förmiger  Einstülpungen  der  Atriumwand 
gegen  das  Innere  der  Ivnospenhöhle.  Bei  den 
Phylactolaemen  entstehen  sie  nicht  direkt 
aus   der   Atriumwand,   sondern    sitzen    den 


1)  Dieser  sehr  auffällige  Unterschied  zwischen 
Ento-  und  Ectoprocten  verliert  an  Bedeutung, 
wenn  man  erfährt,  daß  bei  den  Polypiden  des 
keimenden  Statoblasten  von  Pectinatella 
gelatinosa,  einer  phylactolaemen  Form,  eben- 
falls zunächst  die  Anläse  des  Anfauüsdarms  sich 
bildet. 


Anlagen  der  Lophophorarme  auf,  die  als 
zwei  ebenfalls  nach  innen  gerichtete  Ein- 
stülpungen sich  bilden.  Der  Ivnospenhals 
liefert  bei  den  Ectoprocten  hauptsächlich 
die  Tentakelscheide. 

Die  soweit  vorgeschrittene  Kiiospe,  welche 
l)ereits  alle  wichtigeren  Organe  in  der  Anlage 
zeigt,  verwandelt  sich  nun  bei  den  Ento- 
procten in  das  fertige  Individuum  haupt- 
sächlich dadurch,  daß  sich  die  Leibeswand 
des  Muttertieres  an  der  t)etreffenden  Stelle 
vorwölbt  und  köpfchenartig  gegen  ihre  Um- 
gebung absetzt,  worauf  dann  der  Stiel  hervor- 
zusprossen  beginnt.  Erwähnt  sei  an  dieser 
Stelle,  daß  bei  L  o  x o  s  o  m  a  an  n  e  1  i  d  i  c  o  1  a 
die  jungen  Ivnospen  durch  eine  Ectoderm- 
einsenkung  ins  Innere  des  Mutterkörpers 
gelangen  und  ihre  Entwickelung  zunächst 
hier  durchmachen,  um  schließlich  wieder 
nach  außen  durchzubrechen  (s.  Fig.  2). 

Bei  den  Ectoprocten  bezieht  sich  die 
bisherige  Schilderung  auf  die  Anlage  des 
Polvpids  in  seinen  wesentlichsten  Teilen. 
Hinsichtlicli  der  Bildung  des  Cystids,  die  noch 
zu  besprechen  bleibt,  besteht  ein  wichtiger 
Unterschied  zwischen  Gymnolaemen  und 
Phylactolaemen.  Bei  den"  ersteren  beginnt 
nämlich  die  Ivnospung  damit,  daß  aus  der 
Cystidwand  ein  schlauchförmiger  Fortsatz  vor- 
wächst, der  sehheßlich  durch  eine  Scheidewand 
sich  von  seinem  Erzeuger  abtrennt  und 
derart  selbständig  wird.  Erst  an  der  Wand 
des  so  entstandenen  neuen  Cystids  bildet 
sich  das  Polypid  in  der  geschilderten  Weise. 
DasCystid  eilt  also  hier  dem  Polypid  in  seiner 
Entwicklung  voraus.  Umgekehrt  liegen  die 
I  Verhältnisse  bei  den  Phylactolaemen,  bei 
I  denen  die  Cystidbildung  erst  sichtbar  wird, 
j  wenn  das  Polypid  bereits  eine  ziemliche 
I  Größe  erreicht  hat. 

i        /j)   S  t  0  c  k  b  i  1  d  u  n  g.    Xur  in  wenigen 
Fällen  (Loxosoma)  lösen  sich  die  Ivnospen, 
die  hier  an   der  Oralseite  des   Kelches  ent- 
1  stehen,  auf  einer  gewissen  Größe  vom  Mutter- 
I  tier  ab.  so  daß  es  nicht  zur  Bildung  einer 
Kolonie  kommt.    Bei  allen  übrigen  Bryozoen 
bleiben     sämtliche     direkte    und     indirekte 
durch   Ivnospung  entstandene  Abkömmlinge 
'  des  ersten  aus  der  Larve  entstandenen  In- 
1  dividuums  dauernd  miteinander  in  Verbin- 
I  düng.     So  kommt  es  zur  Ausbildung  eines 
Stockes.       Bei    den    stockbildenden    Ento- 
i  procten  bilden  sich  die  Ivnospen  am  Kelch- 
träger, und  zwar  auf  dessen  Oralseite,  soweit 
sie  nicht  von  den  Schaltgliedern  ihren  Ausgang 
nehmen. 

Die  Gymnolaemen  zeigen  den  übrigen 
Bryozoen  gegenüber  insofern  abweichende 
Verhältnissi?,  "als  bei  ihnen  die  Knospen  auf 
der  Analseite  des  Muttertieres  entstehen. 
Die  Zahl  der  von  den  einzelnen  Individuen 
erzeugten  Ivnospen  kann  eine  verschiedene 
sein; "werden    zwei  oder   mehr    vom    sell)en 


Brvozoa 


229 


Zoöcium  gebildet,  so  führt  dies  notwendiger- 
weise zur  Verzweigung  des  Stocks.  Ueber  die 
endgültige  Gestalt  derselben  wurde  das  Not- 
wendigste bereits  auf  S.  221  mitgeteilt. 
Hier  sei  nur  noeli  auf  das  Bild  einer  jungen 
Membraniporakolonie  hingewiesen,  bei  der 
die  Genese  des  ganzen  Stöckchens  aus  den 
beiden  ersten  Zoöcien  deutlich  zu  sehen  ist 
(Fig.  16). 


der  Verlängerung  desselben  in  gerader  Linie, 
die  jüngste  von  ihnen  befindet  sich  dem- 
entsprechend an  der  Spitze  des  wachsenden 
Zweiges.  Die  Zwischenknospen  dagegen, 
deren  kleinste  dem  Muttertiere  am  nächsten 
steht,  geben  zur  Bildung  von  Seitenzweigen 
Veranlassung  (Fig.  17). 


Fig.  16.  Junge  Kolonie  von  Membranipora. 
Nach  Nitsche.  Die  beiden  Anfangszoöcien 
sind  durch  je  einen  Punkt  markiert.  Die  von 
demselben  ausgehenden  schwarzen  Linien  geben 
Art  und  Eichtung  der  Vermehrung  der  Kolonie 
an.  Man  sieht,  daß  die  beiden  Primärzoöcien 
4  oder  5  weitere  Zoöcien  erzeugt  haben,  die 
späteren   nur   1   bis    2.      Einige   blieben   steril. 

Bei  den  Phylactolaemen  kann  man  bei 
oberflächlicher  Betrachtung  leicht  den  Ein- 
druck gewinnen,  als  entständen  die  Knospen 
an  beliebigen  Stellen  des  der  Kolonie  gemein- 
samen Cystids  ohne  nähere  Beziehung  zu 
einem  bestimmten  Einzelindividuum.  Diese 
Täuschung  wird  dadurch  herbeigeführt,  daß 
hier  bereits  sehr  jugendliche  Ivnospen  zur 
ungeschlechtlichen  Fortpflanzung  schreiten 
und  Knospen  erzeugen,  die  sich  gleich- 
falls bald  vermehren,  so  daß  schließlich 
eine  ganze  Anzahl  derartiger  junger  Polypid- 
anlagen  dicht  beieinander  sitzen,  die,  schein- 
bar jede  für  sich,  selbständig  aus  der  Cystid- 
wand  hervorgesproßt  sind.  Die  neue  lüiospe 
erscheint  als  eine  Vorwölbung  am  Halsteil 
einer  älteren,  wenn  diese  sich  noch  auf  dem 
Stadium  eines  zweischichtigen  Sackes  befindet. 
Derart  kommt  es  zur  Bildung  der  für  die 
Phylactolaemen  typischen  D  o  p  p  e  1  k n  o  s  p  e  n. 
Später  rückt  die  Tochterknospe  mehr  und 
mehr  von  ihrer  Erzeugerin  ab  und  sitzt  wie 
diese  selbst  direkt  der  Cystidwand  auf. 
Gewöhnhch  erzeugt  jedes  Lidividuum  nach 
dieser  sogenannten  Hauptknospe  mindestens 
noch  eine  zweite  sogenannte  Zwischen- 
knospe, die  in  ihrer  Entstehung  von  der 
ersten  insofern  abweicht,  als  sie  nicht  am 
Knospenhals,  sondern  an  der  Cystidwand 
entsteht,  stets  aber  in  direkter  Nähe  der 
Mutterknospe,  so  daß  auch  in  diesem  Falle 
ihre  Beziehung  zu  derselben  deutlich  ist. 

Was  nun  die  räumliche  Ausbreitung  des 
Stockes  anlangt,  so  dienen  die  Hauptknospen 


Fig.  17.  Schema  zur  Stockbildung  der  Phylacto- 
laemen (P  1  u  m  a  t  e  1 1  a  f  r  u  t  i  c  o  s  a).  Nach 
Braem.  Das  Individuum  A  erzeugte  in  nach- 
stehender Reihenfolge  die  Individuen!  B  Bj 
Bo  B,:  B erzeugte  C  C,  C,  usw.  B  C  D  E  F,  welche 
den  Stamm  in  gerader  Richtung  fortführen, 
sind  die  so  genannten  Hauptknospen,  die  übrigen 
die  Zwischenlaiospen. 

y)  S  t  0  1  0  n  e  n  -  und  Dauer- 
knospe  n.  Abweichende  V  e  r  - 
m  e  hr  u  n  g  s  f  0  r  m  e  n.  Nicht     immer 

gehen  die  darmtragenden  Lidividuen  durch 
Ivnospung  aus  ebensolchen  hervor,  viele  Bryo- 
zoen  erzeugen  vielmehr  sogenannte  Stolonen 
oder  Caularien  (s.  Abschn.  i  Anatomie), 
aus  denen  dann  wiederum  vollwertige  Zoöcien 
hervorsprossen.  Diese  Stolonenknospung  ist 
beinahe  die  Kegel  bei  den  stockbildenden 
Entoprocten,  wo  häufig  die  Köpfchenträger 
mit  den  einfach  schlauchförmigen  Schalt- 
gliedern abwechsehi.  Unter  den  Ectoprocten 
findet  sich  die  Stolonenknospung  haupt- 
sächlich in  der  Familie  der  Stolonifera, 
ist  aber  auch  sonst  verbreitet. 

Während  die  Seebryozoen  dem  Wechsel 
der  Jahreszeiten  wenig  ausgesetzt  sind, 
gehen  die  Kolonien  des  Süßwassers  regel- 
mäßig bei  Eintritt  des  Winters  oder  in  heißen 
Gegenden  in  der  Trockenperiode  zugrunde. 
Die  Erhaltung  dieser  Arten  während  der  un- 
günstigen Jahreszeit  wird  allein  garantiert 
durch  die  sogenannten  Dauerknospen.  Die 
Süßwassergymnolaemen  besitzen  die  soge- 
nannten PI i  b  e  r  n  a  c  u  1  a ,  junge  lüiospen,  die 
wie  die  gewöhnlichen  an  den  Stolonen  ent- 
stehen, jedoch  sehr  bald  ihr  Wachstum  ein- 
stellen und  sich  mit  einer  starken  Hülle  um- 
geben, welche  sie  befähigt,  die  kalte  Jahres- 
zeit zu  überstehen.  Bei  den  Phylactolaemen 
finden  sich  die  Dauerknospen  in  der  eigen- 
tümhch  modifizierten  Form  der  sogenannten 
Statoblasten  (Fig.  18).  Dieselben 
sitzen  in  Ein-  oder  Mehrzahl  am  Funiculus 
und  sind  linsenförmige  von  einer  starken 
häufig  dornen  bewehrten  Chitinhülle  umgebene 
Gebilde.  Im  Innern  dieser  Hülle  befindet  sich, 


230 


Brvozoa 


derselben  allseitig  anliegend,  eine  Lage  von 
Ectodermzellen,  weiter  darunter  eine  Meso- 
dermschicht,  während  das  Zentrum  von  einer 
Dottermasse  erfüllt  ist.  Die  Entwickelung 
dieser  Dauerlaiospen  beginnt  mit  einer  Ein- 


Art  Fußscheibe.  Die  Polypidanlage  vertieft 
sich  zu  einem  Säckchen,  demjenigen  gleich, 
das  bei  der  gewöhnlichen  luiospung  auf- 
tritt, indessen  ist  die  weitere  Entwickelung 
etwas  abweichend,  indem  Vorder-  und  End- 
darmanlagen durch  zwei  schlauchförmige 
Ausstülpungen  der  Blasenwand  entstehen. 
Interessant  ist  der  Umstand,  daß  bei  Pec- 
tinatella  —  genau  wie  bei  den  Entoprocten 
—  die  Vorderdarmanlage  vor  derjenigen  des 
Enddarms  entsteht.  Die  weitere  Entwicke- 
lung bietet  nichts  Neues.  Gewöhnlich  treten 
noch  einige  weitere  Polypidanlagen  im  Stato- 
blasten  auf,  dessen  Chitinkapsel  schließlich 
platzt  und  die  junge  Kolonie  frei  läßt  (Fig.  20). 


Fig.  20.    Keimender  Stato- 
blast      von       Pectinatella 


Fig.    18.       Statoblasten    von    C  r  i  s  t  a  t  e  1 1  a 

Nach  Kr  ä  p  6  lin.    Von  oben  und  in  seitlicher   kurz  vor  dem  AusschUipfen 

Ansicht.  '  jpj.  jungen  Koh)nie.  Chitin- 


wanderung von  Ectodermzellen  aus  der 
Cystidwand  in  den  Funiculus,  wo  sie  sich 
zu  einer  Zellkugel  gruppieren,  der  sogenannten 
c  y  s  t  0  g  e  n  e  n  H  ä  1  f  t  e  des  Statoblasten, 
während  eine  Wucherung  des  Funicularge- 
webes  der  sogenannten  B  i  1  d  u  n  g  s  m  a  s  s  e 
den  Ursprung  gibt  (Fig.  19).     Des  weiteren 


Fig.  19.  Statoblastenentwickekmg.  Die  cj'stogene, 
ectodermale  Hälfte  des  Statoblasten  ist  schwarz 
gezeichnet.  B  Bildungsmasse:  Ec  C  Ectoderm 
der  Cystidwa  nd;  a  Ec  äußere,  i  Ec  innere 
Ectodermlage    des    Statoblasten.    F   Funiculus. 

umwächst  die  cystogene  Hälfte  die  Bildungs- 
masse mit  dem  schließlichen  Erfolge,  daß  diese 
von  einer  zweifachen  Ectodermhülle  umgeben 
ist.  Die  äußere  erzeugt  die  schützende 
Chitinkapsel,  die  innere  liefert  das  haupt- 
sächlichste Zellmaterial  zum  Bau  der  jungen 
Kolonie.  Die  Bildungsmasse  differenziert 
sich  in  die  oben  erwähnte  wandständige  Meso- 
dermlage  und  die  Dottermasse,  in  der  beim 
erwachsenen  Statoblasten  Zellen  nicht  mehr 
erkennbar  sind.  Im  Frühjahr  beginnt  die 
Keimung.  Dieselbe  erfolgt  in  einer  bei  den 
einzehien  Arten  etwas  verschiedenen  Weise. 
Sie  beginnt  damit,  daß  die  innere  Ectoderm- 
schicht  und  die  ihr  anliegende  Mesoderm- 
lage  sich  in  gewissen  Partien  verdickt,  und 
zwar  bei  Pectinatella  gelatinosa.  bei 
der  die  Verhältnisse  ziemlich  einfach  liegen, 
in  einer  äquatorialen  Ringzone.  Stärkere 
Wucherungen  innerhalb  dieses  Ringes  an 
zwei  gegenüberliegenden  Punkten  liefern  die 
Anlagen    des    ersten    Pohqiids    oder    einer 


liülle  schwarz.     Nach  Oka. 


Außer  der  geschlechtlichen  Fortpflanzung 
und  derjenigen  durch  Dauerknospen  be- 
sitzen einige  Bryozoen  noch  weitere  Mittel, 
ihre  Art  zu  vermehren.  Bei  ürnatella  einer 
entoprocten  Süßwasserform  lösen  sich  die 
unlängst  erwähnten  Stolonenkiiospen  in  noch 
recht  jugendlichem  Alter  häufig  los  und 
gründen  eigene  Kolonien.  Bei  Crisia  und 
anderen  Cyclostomen  vermehren  sich  in  recht 
eigentümlicher  Weise  die  geschlechtlich  er- 
zeugten Embryonen.  Ohne  daß  irgendwelche 
Differenzierung  ihres  Zellmaterials  eintritt, 
wachsen  sie  vomMorulastadium  ausgehend  zu 
unregelmäßigen  lappigen  Gebilden  aus,  von 
denen  sich  in  großer  Zahl  kleine  Embryonen 
abschnüren,  die  sich  dann  in  normaler  Weise 
weiter  entwickehi.  Die  Gallertkolonien  der 
Phylactolaemen,  Cristatella,  Lop  ho - 
pus,  Pectinatella  besitzen  schließlich 
die  Fähigkeit,  sich  in  erwachsenem  Zu- 
stande durchzusclmüren. 

Ö)  Degeneration  und  Regene- 
ration. Degenerations-  und  Regene- 
rationsvorgänge sind  bei  den  Bryozoen  weit 
verbreitet  und  besonders  bei  den  Gymno- 
laemen  seit  lange  bekannt.  Recht  häufig, 
und  anscheinend  ohne  äußeren  Anlaß,  de- 
generieren hier  nämlich  die  Polypide  manch- 
mal zahlreicher  Zoöcien  einer  Kolonie  zu- 
gleich, zerfallen  zum  sogenannten  braunen 
Körper,  worauf  am  Cystid,  das  erhalten 
bleibt,  ein  neues  Polypid  entsteht,  in  analoger 
Weise  wie  bei  der  gewöhnlichen  lüiospung. 
Merkwürdigerweise  findet  man  später  den 
braunen  Körper  im  Lmern  des  neu  entstan- 
denen Polypids,  ohne  daß  volle  Klarheit 
darüber  bestände,  wie  er  dorthin  gelangt. 
Man  hat  versucht,  diese  mit  einer  gewissen 


Brvozoa 


231 


Regelmäßigkeit  auftretende  Degeneration  mit 
der  Fortpflanzung  in  Verbindung  zu  setzen, 
oder  mit  der  Exkretion  (s.  S.  220),  indessen 
steht  eine  befriedigende  Erklärung  dieses 
Phänomens  noch  aus.  Dagegen  ist  es  wohl 
ohne  weiteres  als  eine  Reaktion  auf  unge- 
wohnte oder  widrige  Verhältnisse  zu  betrach- 
ten, wenn  die  Entoprocten,  z.  B.  nach  der 
Uebertragung  in  Aquarien,  ihre  Köpfchen 
abwerfen,  um  sie  bald  darauf  durch  neue  zu 
ersetzen.  Eine  ähnliche  Rückbildung  in 
ungünstigen  Lebenslagen  wurde  auch  bei 
den  Phylactolaemen  beobachtet. 

3.  Systematik.  1.  Ordnung  Entoprocta. 
Einzellebend  oder  koloniebildend,  ohne  Lei- 
beshöhle,  Tentakeln  nicht  zurückziehbar, 
After  innerhalb  des  Tentakelkranzes.  Meist 
getrennt  geschlechtlich. 

Loxosoma(Fig.  2);  Urnatella(Fig.21); 
A s c 0  p 0  d  ar  i a  (Fig.  22). 

2.     Ordnung    E  c  1 0  - 
p  r  0  c  t  a.     Stets  kolonie- 
bildend, mit  geräumiger 
Leibeshöhle,  zurückzieh- 
barer       Tentakelkrone. 
After   außerhalb    dersel- 
ben.    Meist  zwitterig. 
1.   LTnterordnung 
G  y  m  n  0  1  a  e  m  a  t  a 
(Stelmatopoda).  Ten- 
takel   in    einem    Kreise 
stehend,  Mund  nicht  von 
einem      Epistom     über- 
dacht.   Leibeshöhlen  der 
Einzeltiere     völlig     von 
einander  getrennt. 
A.  C  y  c  1 0  s  1 0  m  en.  Zoöcien  kalkig,  röhren  - 
förmig  mit  terminaler  kreisförmiger  Oeffnung, 
die  eines  besonderen  Verschlusses  entbehrt. 
1.  Articulata,    Stöcke  durch  chitinige 


Fig.  21.     Maouus- 

bild    von   U  rn  a  - 

te  Ha  g  r  a  c  i  lis. 

Nach     D  a  v  6  n  - 

p  0  r  t. 


Fig.    22.      Habitusbild   von   A  s  c  0  p  0  d  a  r  i  a. 
Nach  Ehlers.    Kt  Kelchträger;  r  K  regenerie- 
rendes    Köpfchen;     S    muskulöser    Sockel    des 
Kelchträgers;  S:-h  Schaltglieder. 


Zwischenstücke  in   einzelne   Glieder  geteilt. 
Crisia. 

2.  In  articulata  ohne  solche  Glieder. 
Lichenopora. 

B.  C  h  i  1  0  s  t  0  m  e  n  ,  artenreichste  Ab- 
teilung. Zoöcien  meist  kastenförmig,  mem- 
branös  oder  verkalkt.  Skelett  der  Oberseite 
einfach  oder  doppelt.  Oeffnung  in  der  vor- 
deren Partie  derselben,  nicht  terminal,  ver- 
schlossen durch  einen  beweglichen  Deckel, 
das  Operculum. 

1.  Cellularina.  Zoöcien  trichterförmig 
oder  röhrenförmig.  Stöcke  meist  verzweigt, 
aufrecht,  biegsam. 

B  u  g  u  1  a  (Fig.  24).  B  i  e  e  1 1  a  r  i  a. 
S  c  r  up  0  c  e  1 1  a  r  i  a. 

2.  F  1  u  s  t  r  i  n  a.  Oberseite  des  Cystids 
gänzlich  membranös  oder 
nur  am  Rande  verkalkt. 
Zoöcien  meist  in  Flächen 
angeordnet,  krustenartig 
(Membranipora)  oder 
blattförmig  Flustra  (Fig. 
23). 

3.  E  s  c  h  a  r  i  n  a. 
Stöcke  starr ,  kalkig, 
krustenförmig  oder  auf- 
recht. Zoöcien  gänzhch 
verkalkt.  E  s  c  h  a  r  a , 
Retepora. 

Neuerdings  werden 
die  Chilostomen  wohl 
auch  je  nach  dem  Fehlen 
oder  Vorhandensein  eines 
Wassersackes  in  die 
beiden  Untergruppen 
Anasca  oder  Asco- 
p  h  0  r  a  eingeteilt  (Le- 
vinsen). 

C.  Ctenostomen. 
Ectocyste  stets  mem- 
branös, unverkalkt.  Dem 
Diaphragma  sitzt  ein  zu- 
sammenfaltbarer Kragen 
auf. 

1.  Ale  yon  eile  a, 
meist  krusten  bildende 
Formen.  Alcyonidium. 
Flustrella. 

2.  Vesicularinen,  verzweigte  Formen, 
häufig  mit  Stolonen.  Vesicularia,  Triti- 
cella,  Paludicella. 

2.  Unterordnung.  Phylactolaemen. 
Mund  von  einem  Epistom  überdacht,  Ten- 
takelkrone hufeisenförmig,  Polypide  in  einer 
der  Kolonie  gemeinsamen  Leibeshöhle  liegend. 

1.  Hirschgeweihartige  Formen.  Pluma- 
tella  (Fig.  25),  Fredericella.  1) 

2.  Gallertformen.  Cr  i  s t  a t  e  1 1  a  (Fig.  26), 
L  0  p  h  0  p  u  s ,  P  e  c  t  i n  a t  e  1 1  a. 


Fig.  24.     Habitus - 

bild  von  B  u  g  u  1  a 

calculata.     Nach 

L  e  V  i  n  s  e  n. 


Fig.  23.     Habitus- 
bild von  Flustra- 
f  0  1  i  a  c  e  a.    Nach 
H  in  c  ks. 


^)  Bei  Fredericella  sind  die  Lopho- 
phorarme  kaum  angedeutet  und  die  Tentakel- 
krone daher  fast  ki'eisförmig. 


232 


Brvozoa 


4.  Biologie.  Die  weitaus  überwiegende 
Zahl  der  Bryozoeii  bewohnt  das  Meer,  und 
zwar  finden' sich  die  Chilostomen  noch  in 
sehr  bedeutenden  Tiefen  (3000  Faden),  die 
Cyclostomen  erreichen  bei  etwa  1600  Faden 
ilu-e  vertikale  Verbreitungsgrenze,  während 
die  Ctenostomen   auf  das  seichtere  Wasser 


Fig.    25.        Habitusbild    von     P  1  u  m  a  t  e  11  a 
r  e  p  e  n  s.    Nach  J  u  1 1  i  e  n. 


Ht. 


Fig.  26.    Querschnitt  durch  eine  C  r  i  s  t  a  t  e  1 1  a 

Kolonie.     Nach   Braem.     dp  degenerierende 

Polypide;  kz  Knospungszone. 

beschränkt  zu  sein  scheinen.  Ins  Süßwasser 
sind  nur  einige  wenige  Gruppen  vorgedrungen: 
Von  den  Entoprocten  die  in  Nordamerika 
heimische  Gattung  Urnatella.  von  Gym- 
nolaemen  kommen  die  ctenostomen  Formen 
Victor ella  und  Paludicella  in  den 
Binnengewässern  Europas  vor,  einige  andere 
Gattungen  in  China,  Indien  usw.  Im  Brack- 
wasser leben  ferner  M  e  m  b  r  a  n  i  p  0  r  a  m  0  n  0  - 
st  a  c  h  y  s ,  zum  Teil  die  Gattungen  x\  1  c  y  - 
0  n  i  d  i  u  m  und  B  0  w  e  r  b  a  n  k  i  a.  Aus- 
schließliche Süßwasserbewohner  sind  dagegen 
die  Phylactolaemen.  Die  Bryozoenkolonien 
wachsen  auf  den  verschiedensten  Gegen- 
ständen, auf  Steinen,  Holz,  Algen,  Muschel- 
schalen usw.  Manche  Arten  sind  an  be- 
stimmte Wirtstiere  gebunden,  auf  denen 
sie  raumparasitisch  leben:  so  findet  sich 
Triticella  hauptsächlich  auf  dem  Panzer 
gewisser  Krebse,  Hypop  hör  ella  miniert 
in  den  Gehäusen  einiger  Polychäten.  Auf 
Tieren  leben  ferner  die  einzellebenden  Loxo- 
s  0  m  e n  (Entoproct )  zumeist  auf  Schwämmen, 
jedoch  auch  auf  Würmern :  sie  sind  der  Orts- 
bewegung fähig;  kriechende  Bewegungen 
vermögen  auch  die  gallertigen  Kolonien  von 
Cristatella,  Lophopus  und  Pectina- 
tella  auszuführen.  Manche  iVrten  phos- 
phoreszieren ,  z.  B.  M  e  m  b  r  a n  i  p  0  r  a  p  i  1 0  s  a. 
Von  Parasiten  kommen   in   der   Leibeshöhle 


der  Phylactolaemen  die  Sporozoe  Nosema 
bryozoides  vor,  sowie  die  wurmartige 
Buddenbrockia  plumatellae.  Die  Ver- 
breitung der  Art  geschieht  bei  den  marinen 
Formen  vorwiegend  durch  die  pelagisch 
lebenden  Larven,  bei  den  Süßwasserarten 
hauptsächlich  durch  die  Dauerknospen  (Stato- 
blasten),  die  allein  die  ungünstige  Jahres- 
zeit überstehen,  in  welcher  die  ganze  übrige 
Kolonie  zugrunde  geht.  Vermöge  ilu^er  Klein- 
heit und  Widerstandsfähigkeit  können  die 
Statoblasten  außerordentlich  leicht  in  neue 
Wohnorte  verschleppt  werden.  Dies  geschieht 
übrigens  auch  gelegentlich  mit  erwachsenen 
Kolonien ,  die  sich  auf  Treibholz,  Schiffen 
usw.  angesiedelt  hoben. 

5.  Geographische  Verbreitung.  Hiermit 
dürlte  es  zusammenhängen,  daß  die  geo- 
graphische Verbreitung  der  Bryozoen  häufig 
eine  kosmopolitische  ist.  Dies  gilt,  um  nur 
einige  zu  nennen,  von  M  e  m  b  r  a  n  i  p  0  r  a 
pilosa,  Scrupocellaria  scruposa, 
ferner  auch  von  denen  einander  sehr  nahe- 
stehenden xArten  der  Gattung  Plumatella. 
Die  europäischen  Phylactolaemen  wurden 
fast  alle  auch  in  x\merika  gefunden. 
Fredericella  und  Lophopus  auch 
in  Australien:  die  amerikanische  Pectina- 
t  e  1 1  a  m  a  g  n  i  f  i  c  a  hat  sich  neuerdings  in 
Deutschland  (Havel)  eingebürgert.  Für  die 
Probleme  der  Tiergeographie  haben  somit  die 
Bryozoen  eine  nur  geringe  Bedeutung. 

Literatur.  J.  Barrois,  Memoire  sur  la  mcta- 
morphose  de  quelques  Bryozoaires,  Bibliotheque 
de  l'ecole  des  hautes  etudes  Tome  32,  Art.  5, 
1886.  —  F.  Braem,  Untersuchungen  über  die 
Bryozoen  des  saßen  Wassers,  Bibl.  Zool.  VI, 
1890.  —  Derselbe,  Die  geschlechtliche  Ent- 
wickelung  von  Plumatella  fungosa,  Zoologica 
XXIIF,  1897.  —  L.  Caivet,  Contributions  ä 
l'Histoire  naturelle  des  Bryozoaires  ectoproctes 
marines,  These  Montpellier  1900.  —  JB.  Czwi- 
Mitzer,  Die  Anatomie  der  Larve  von  Pedicellina 
echinata.     Arbeiten   des  Zool.  Inst.  Wien  Bd.  17, 

1908.  —  C  B.  Vavenport,  On  Urnatella 
gracilis.  Bull.  Mus.  Harr.  College  Bd.  S4,  1893.  — 
JE.  Ehlers,  Zur  Kenntnis  der  Pedicellineen, 
Abh.  Akad.  Göttingen,  Bd.  36,  1890.  —  S. 
F.  Harmer,  On  the  Structure  and  Development 
of  Loxosoma,  Quart.  Joiirn.  Micr.  Sc.  Bd.  25, 
1885.  —  Derselbe,  On  the  Morphology  of 
the  Chcilosfumata,  ebenda  Bd.  46,  1902.  — 
K,  K-raepelin,  Die  deutschen  Süßwasserbryozoen 
Abh.  Nat.  Ver.  Hamburg  Bd.  10,  1887.  — 
H.  Kuppelu'leser,  Untersuchungen  über  den 
feineren  Bau  und  die  Metamorphose  des  Cypho- 
'nautes,  Zoologica  Bd.  47,  1905 JOB.  —  G.  M.  R. 
Levinsen,  Morphological  and  systematic  tStudies 
an    the    Cheilostomatous    Bryozoa,    Kopenhagen 

1909.  —  H.  Nitzsche,  Beiträge  zur  Kenntnis  der 
Rryi'xoen,  Zritschr.f  wiss.  Zool.  Bd.  21,  1871.  — 
H.  Prouho,  Etüde  sur  le  Loxosoma  anneUdi- 
cola,  Arch.  Zool,  exp.  t.  9,  1891.  —  Derselbe, 
Contribution  d  l'Histoire  des  Bryozoaires. 
Ebenda  Bd.  10,  1892.  —  O.  Seeliger,  Die  ein- 
geschlechtliche Vennehrung  der  endoprocten  Bryo- 


Brvozoa  —  Bryozoa  (Palilontologie) 


233 


socn,  ZeiUehr.  f.  wiss.  Zool.  Bd.  49,  1890.  — 
C ambridge  JVa  t  ii  r a l  H istory ,  Polyzoa  hy 
S.  F.  Harmer,  1901.  —  Delage  et  Herou- 
ard,  TraiU'  de  Zoologie  ('oticnte  Leu  }'eniudictu^ 
1897.  —  KorscheU-Heidet',  Lehrbuch  der 
■vergleichenden  EntunckclungsgeHchichte  der  wirbel- 
losen Tiere,  Allgemeiner  Teil,  Dritte  Lieferimg 
1909. 

W.  V.  BuddenbrocTc. 


Bryozoa. 

Paläontologie. 

1.  Einleitendes.  2.  Die  fossilen  Gymnolaemata: 
a)  Bemerkungen  zur  Systematik,  b)  Cyclosto- 
mata.  c)  Crypt  ostomata.  d)  Trepostomata. 
e)  Cheilostomata.  f)  Ctenostomata.  3.  Geolo- 
gische Betleutung  der  Bryozoen. 

I.  Einleitendes.  Aus  Meeresseclimeiiten 
sind  seit  untersilurischer  Zeit  die  zierlichen 
Kolonien  (Zoarien)  der  Bryozoen  in  großer 
Zahl  bekannt:  das  Paläozoikum  Nord- 
amerikas lieferte  über  1300  Arten  in  nahezu 
180  Gattungen;  und  die  Meere  der  senonen 
Kreide  Europas  waren  von  mehr  als  800 
Alien  bevölkert.  Wie  jetzt  so  bauten  auch 
die  Bryozoen  der  Vorzeit  blattförmige, 
lappige,  ästige,  baumförmige.  knollige  Stöck- 
chen; oder  sie  überzogen  Steine,  Schalen  von 
Mollusken,  Biachiopoden,  Crustaceen  mit 
den  feinen  Krusten  und  zierlichen  Ranken 
ihrer  Kolonien. 

Das  fossil  erhaltene  Material  wird  nach 
Analogien  mit  den  Zoöcien  der  lebenden 
Formen  in  die  Unterklasse  der  Ektoprokta 
Nitsche  eingereiht. 

Nur  ganz  ausnahmsweise  mögen  Formen  aus 
der  Ordnung  der  Phylactolaemata  All- 
mann, deren  der  Hartgebilde  entbehrende 
Zoöcien  im  allgemeinen  nicht  fossilisiert  werden 
können,  doch  auch  fossil  vorkommen.  A.  Fritsch 
beschrieb  aus  den  Perutzer  Schichten  (Cenoman, 
(Jbere  Kreide)  von  Kounitz  in  Böhmen  die 
Inkrustierung  einer  Unio  als  f  Pluniatellites 
proliferus  n.  g.  n.  sp.  Das  feinästige  Gebilde 
zeigt  habituelle  Aehnlichkeit  mit  Plumatella; 
doch  das  Fossil  ist  zu  ungenügend  erhalten,  als 
daß  die  ihm  gewordene  Deutung  eine  einwandfreie 
sein  könnte. 

Was  sonst  von  fossilen  Ektoprokten  er- 
halten ist,  läßt  sich  direkt  oder  indirekt  auf 
die  Ordnung  der  G y  m n o  1  ae m at  a  AI  1  m  a n n 
beziehen,  bei  der  die  in  den  Wandungen  der 
Zoöcien  vorkommenden,  mehr  oder  weniger 
konzentrisch  struierten  Verkalkungen  die 
Fossilisieriing  der  Stöckchen  ermöglichen. 

Von  den  heute  lebenden  Unterordnungen 
der  Gymnolaemen  sind  fossil  in  großer  Zahl 
die  Cyclostomata  und  Cheilostomata 
Busk  bekannt;  viel  seltener  ist  das  Vor- 
kommen fossiler  Ctenostomata  Busk  im 
Paläozoikum  und  Tertiär  nachgewiesen  oder 
wenigstens  wahrscheinlich  gemacht  worden. 
Noch    zwei    weitere    Unterordnunaen    sind 


unter  den  fossilen  Bryozoen  festzustellen: 
die  palaeozoischen  f  C  r  y  p  t  o  sto  m  a  t  a 
Vine^)  und  die  in  bezug  auf  ihren  Umfang 
und  ihre  systematische  Stellung  sehr  ver- 
schieden bewerteten  Trepostomata  Ulrich, 
die  ihr  Begründer  als  auf  das  Paläozoikum 
beschränkt  annahm,  während  J.  W.  Gregory 
sie  in  Typen  des  Mesozoikum  und  des  Käno- 
zoikum  fortbestehen  sieht. 

2.  Die  fossilen  Gymnolaemata.  2a)  Be- 
merkungen zur  Systematik.  Die  im  wesent- 
lichen durch  Ale.  d'Urbigny  begründete  und 
durch  Allmann,  Busk,  Canu,  Gregory, 
Hinks,  Pergens,  Smitt,  Ulrich,  Vine  u.  a. 
\ielfach  modifizierte  und  weiter  ausgebaute 
Systematik  der  Gymnolaemata  kann  bis  jetzt 
kaum  den  Anspruch  erheben,  der  Ausdruck  einer 
natürlichen  Stammesgeschichte  dieser  Bryozoen 
zu  sein. 

Untersuchungen  über  die  Stockentwickelung 
(Astogenesis)  fossiler  Bryozoen,  welche  als 
Ergcänzungen  zu  ontogenetischen  Studien  an 
rezenten  Formen  die  Klärung  der  phyletischen 
Verhältnisse  zwischen  den  einzelnen  Bryozoen- 
gruppen  mit  begründen  könnten,  sind  bis  jetzt 
in  nur  geringer  Zahl  ausgeführt  worden.  Außer 
einigen  in  ihren  Resultaten  geringfügigeren  Be- 
obachtungen älterer  Autoren  liegen  Studien  von 
E.  R.  Cumings  über  die  Astogenesis  mehrerer 
paläozoischer  Formen  vor:  fFenestella,  fPo- 
Ivpora,  fUnitrypa,  fHemitrypa,  fPal- 
eschara.  Im  Eniklang  mit  den  Annahmen 
Ulrichs  kommt  Cumings  zu  dem  Resultat: 
Die  wahrscheinlich  ursprünglichsten  der  Gymno- 
laemata sind  die  C  y  c  1 0  s  1 0  m  a t  a  und  unter  diesen 
wohl  solche  Formen  we  (die  ?  außerordentlich  lang- 
lebige) Stomatopora, deren  Kolonien,  aus  einem 
mehr  oder  weniger  halbkugeligen  „Protöcium" 
knospend,  in  linearen  Reihen  aufgewachsen  sind. 
Variation  in  den  Knospungsverhältnissen  der  aus 
dem  Protöcium  hervorgehenden  Zoöcien  und  mehr 
oder  weniger  beschleunigter  Entwickelungsgang 
des  Anfangs  der  Astogenese,  Aenderungen  der 
Ivnospungsrichtungen  lassen  aus  Stomatopora- 
gleichenden  Formen  nicht  nur  die  ganze  Fülle 
der  übrigen  Cyclostomen  hervorgehen,  sondern 
aus  dieser  oder  aus  gleicher  Wurzel  entstammen 
auch  die  f  Cryptostomata,  deren  Zellmün- 
dungen an  der  Basis  eines  Vestibulum,  eines 
röhrigen  Fortsatzes  des  Zoöciums  stehen;  und 
bei  einsetzender  Superposition  der  Zoöcien 
entstehen  die  an  f  tabulate  Korallen  erinnernden 
Trepostomata  aus  eben  derselben  Wurzel. 
Die  f  Cryptostomata  werden  dann  weiter  von 
Ulrich  "wie  Cumings  als  die  Vorläufer  und 
paläozoischen  Repräsentanten  der  meso-käno- 
zoischen  Cheilostomata  aufgefaßt.  Wenn  das 
wenige,  was  von  paläozoischen  Formen  den 
Ctenostomata  zugezählt  wird,  in  der  Tat  dahin 
gehört,  dann  bliebe  für  diese  Unterordnung  auch 
kaum  anderes  übrig,  als  ihre  Wurzel  in  Stomato- 
pora-ähnlichen  Formen  anzunehmen. 

Bei  der  Annahme  solcher  genetischer  Bezie- 
hungen bleibt  hervorzuheben:  Die  Cyclostomen 
sind  im  Paläozoilaim  keineswegs  reich  entfaltet; 
sie  werden  an  Formen-  und  Indi^^duenfülle  weit 


1)  Ein   f   vor    einem    Gruppen-,    Gattungs- 
oder Artnamen  bedeutet:  nur  fossil  bekannt. 


234 


Bryozoa  (Paläontologie) 


von  den  f  Cryptostomata  und  Trepostomata 
übertroffen.  Und  weiter:  die  Cyclostomen  sind 
weder  als  älteste  Bryozoen  bekannt,  noch  sind  sie 
ohne  Unterbrechung  vom  älteren  Paläozoikum 
ins  Mesozoikum  zu  verfolgen.  Die  Kontinuität 
des  Bryozoenstammes  im  weiteren  Sinne  wird 
vielmehr  nach  dem  heute  fossil  bekannten  im 
jüngeren  Paläozoikum  durch  f  Cr  y  p  t  o  s  t o  m  e n 
und  wenige  Treposto  men  und  in  der  Trias 
wie  im  unteren  Jura  allein  durch  Trepostomen 
(f  Cerioporiden)  hergestellt. 

Die  im  wesentlichsten  nach  den  ^lündungs- 
formen  der  Zoöcien  unterschiedenen  Cyclo - 
stomata  und  Cheilostomata  stehen  einander 
kaum  als  geschlossene  genetische  Einheiten  gegen- 
über. Setzen  wir  auch  die  Diskontinuität  der 
Cj'clostomen  —  Lücke  vom  Karbon  bis  zum  Lias 
—  auf  Rechnung  ,, lückenhafter  Kenntnis",  so 
bleibt  anderes  für  die  Beziehungen  der  beiden 
Unterordnungen  hervorzuheben.  Amerikanische 
Autoren  rechnen  fPaleschara  Hall  (Unter- 
Silur bis  Devon)  bereits  zu  den  Cheilostomen; 
dann  treten  Cheilostomen  im  Jura  auf:  Mem- 
branipora  und  Onychocella.  Später,  aus  der 
Kreide,  kennen  wir  Formen,  die  fEleidae 
(Meliceritidae),  welche  morphologisch  als  zwi- 
schen den  Cyclostomen  und  Cheilostomen  stehend 
aufgefaßt  werden  können,  da  sie  —  sonst  cyclo- 
stom  —  verengerte,  nicht  endständige  Mündungen 
und  Avikiilarien  haben.  Das  gäbe  die  Älögiichkeit 
mehrmaligen  Werdens  cheilostomer  Formen  —  und 
möglicherweise  aus  ganz  verschiedenen  Stämmen, 
aus  f Cryptostomen  und  aus  Cyclostomen? 

Auch  die  engeren  systematischen  Einheiten 
der  Bryozoen  sind  in  bezug  auf  ihren  phyletischen 
Wert  recht  sehr  diskutabel;  wenigstens  ist  es 
heute  kaum  schon  abzusehen,  wie  weit  die  zu 
systematischen  Zwecken  verwendeten  Momente  — 
Form  der  Zoöcien,  Vorkommen  von  Zellpoly- 
niorphismus,  Art  der  Knospung,  Knospungs- 
richtung,  Stockformen  —  natürlichen  Verknüp- 
fungen zu  Gattungen  und  Familien  Rechnung 
tragen.  Gregory  beleuchtete  1896  die  syste- 
matischen Schwierigkeiten  unter  anderem  an  den 
Cyclostomengattungen  S  t o  m  a t o  p  o  r  a ,  P r o  b  o  - 
scina,  Berenicea,  Diastopora,  Spiropora, 
Entalophora,  fidmonea,  Reptomulti- 
s p ar sa.  Gewöhnlich  werden  diese  in  3  der  Bu s k  - 
sehen  Familien  eingereiht;  mit  guten  Gründen 
könnten  sie  aber  auch  zu  einer  einzigen  Gattung  zu- 
sammen gefaßt  werden.  Das  Verhalten  der  inki-u- 
stierenden,  lappigen  Berenicea  zu  der  ästigen, 
mehr  oder  weniger  aufrechten  Diastopora  im 
Dogger  Englands  —  die  beiden  Typen  ersetzen 
einander  in  faziell  verschiedenen  Zonen  fast  voll- 
kommen und  plötzlich  —  macht  es  mindestens 
wahrscheinlich,  daß  unter  abändernden  äußeren 
Bedingungen  die  Formen  der  Zoarien  geändert 
wer<len,  daß  die  „uralten"  Gattungen  immer  wieder 
ineinander  übergehen.  Die  Formen  der  Zoarien, 
auf  verschiedenartige  Knospungs  und  Wachs- 
tumsrichtungen  der  Zoöcien  zurückzuführen, 
stehen  in  enger  Abhängigkeit  von  bestimmten 
Lebensbedingungen. 

Die  gebräuchlichen  Gattungen  und  Familien 
der  Bryozoen  sind  sj^stematische  Gruppen,  für 
deren  Glieder  genetische  Zusammengehörigkeit 
keineswegs  genügend  festgestellt  ist. 

2b)  Subordo  Cyclostomata  Busk 
(Fig.  Ibis  7).  Die  röhrenförmigen  Zoöcien  mit 


meist  dünnen,  feinporösen  Wandungen  liegen 
gewöhnlich  dicht  aneinander.  Ihre  end- 
stcändigen,  oft  etwas  vorstehenden  und  vor- 
gebogenen, deckelloseii  Mündungen  sind  ge- 
wöhnlich rund,  nicht  verengt ;  sie  sind  einzeln, 
in  Reihen  oder  auch  in  Bündeln  angeordnet. 
Die  Zellen  können  zum  Teil  von  einem 
Epizoarium  (Gregory),  Epithel  (ülricli)  — 
einer  dichten  oder  sehr  feinmaschigen  Kallc- 
kruste  —  überzogen,  oder  in  sie  eingesenkt 
sein.  Bei  manchen  Gruppen,  Horneridae, 
Petaloporidae,  fDesmeporidae,  treten 
in  den  Wandungen  Cancelli  auf:  inter- 
zoöciale,  feine  Röhrchen  (Cancellata 
Gregory).  Meist  sind  die  Zoöcien  gleich- 
artig (Tu  bu  lata  Gregory);  bei  einzelnen 
werden  Dactylethrae  gebildet:  abge- 
storbene Zoöcien  mit  verschlossener  Mün- 
dung (f  Dactylethrata  Gregory: 
fReticuliporidae,  f  Terebellariidae, 
f  Clausiidae).  Als  Eizellen  fungieren 
Gonöcien,  modifizierte,  birnförmige  Zoöcien 
(Crisia,  fNodelea),  oder  Gonocysten, 
modifizierte  Interzellularräume  (Berenicea). 
Avikularien  und  Vibracula  fehlen  außer  bei 
den  fEleidae,  die  wenigstens  ..Spezial- 
poren"  als  Ansatzstelleu  der  Avikularien 
zeigen  (und  deren  Mündungen  einen  deckel- 
artigen Verschluß  haben  können). 

Unter -Silur  bis  Devon,  Mittlerer  Jura 
bis  jetzt. 

Bryozoen,  die  nach  der  Form  der  Zoöcien 
als  Cyclostomen  bezeichnet  werden,  sind  zuerst 
im  mittleren  Unter- Silur  nachgewiesen  worden, 
und  zwar  Formen,  die  wie  Stomatopora 
Bronn,  Proboscina  And.,  Berenicea  Lamx. 
in  allem  auch  heute  lebenden  Diastoporiden 
gleichen.  Durch  f Protocrisina  Ulr.  (Unter- 
Silur) ist  der  Typus  der  Idmoneiden,  durch  fMi- 
toclema,  fDiploclema  Ulr.  (Unter-  und 
Ober-Silur),  fClonopora  und  fCystopora 
Hall  (Devon)  jener  der  Entalophoriden  im 
älteren  Paläozoikum  vertreten,  und  in  fPhace- 
lopora  Ulr.  (Unter-Silur)  liegt  wie  in  der 
känozoischen  Crisia  ein  artikulater  Typus 
vor.  Erst  wieder  aus  dem  mittleren  Jura 
Mittel-  und  Westeuropas  sind  dann  Cyclostomen 
nachgewiesen.  Hier  und  im  oberen  Jura  sind  es 
besonders  Diastoporiden  (Stomatopora,  die 
unregelmäßig  mehrzellige  Proboscina,  die  lap- 
pige Berenicea  und  die  ästige  Diastopora),  die 
ästigen  Idmoneiden,  deren  Zellöffnungen  nur  auf 
der  einen  Seite  des  Stockes  stehen  (Idmonea 
Lamx.),  die  ästigen  Entalophoriden  mit  reihen- 
förmig  angeordneten  Zellmündungen  (Entalo- 
phora Lamx.,  Spiropora  Lamx.,  fHaplo- 
ecia  Greg.).  Daneben  treten  die  Fascigeriden 
(f  Fasculipora  d'Orb.  ,  fApsendesia 
Lamx.)  auf  mit  in  Bündeln  gewachsenen  langen 
Zoöcien ,  deren  Mündungen  an  den  Enden 
der  Bünclel  stehen, und  die  Osculiporiden  beginnen, 
deren  ebenfalls  in  Bündeln  gewachsene  Zellen 
mit  gehäuft  auf  den  Seiten  und  der  Oberfläche 
stehenden  Mündungen  Zoarien  bauen,  welche 
mannigfache  Parallelformen  zu  den  Diastopo- 
riden bilden  (fTetrapora  Quenst).     Einzelne 


Bryozoa  (Paläontologie) 


235 


Theonoideen,  bei  denen  die  Oeffnungen  der 
Zoücien  auf  erhöhten  Rippen  und  Leisten 
stehen,  treten  auf  (fActinopora  d'Urb., 
Theonoa  Lamx.,  fKolophos  Greg.).  Auch 
dactylethrate  Cj'clostomen  sind  im  Jura  vor- 
handen    (f Multiclausa    d'Ürb.,    fTerebel- 


laria  Lamx.  ,  f  Reti.culiporiden).  Vom 
Cenoman  ab  blühen  die  Cyclostomen  dann 
mächtig  auf  und  erreichen  im  Senon  (oberste 
Kreide)  ihre  Akme.  Ganz  wesentlich  herrschen 
hier  wiederdie  Diastoporiden,  Idmoneiden,  Entalo- 
phoriden  und  Osculiporiden   vor  und  die  eigen- 


Fie.  1, 


Fig.  2. 


Fig.  4. 


0^ 

Fig.  5. 


Fier.  6. 


Fig.  7. 


Fig.  1 — 7.     Fossile  C  y  c  1  o  s  t  o  m  a  t  a. 
Fig.  1.     Stomatopora  flongiscata  d'Ürb.  Cenoman,  obere  Kreide;   Mans,  Frankreich.     Ver- 
größert.    Aus  V.  Stromer. 
Fig.  2.     Proboscina  ffasciculata  Reuß  sp.  Senon,  obere  Kreide;  Meudon,  Frankreich.     Ver- 
größert.    Aus  V.   Stromer. 
Fig.  3.     Entalophora  f  virgula  Hagw.  Pläner,  obere  Kreide;  Plauen,  Sachsen.     Natürliche 

Größe  und  vergrößert.     Aus  v.  Zittel. 
Fig.  4.     Spiropora    f  v  e  r  t  i  c  ill  a  t  a    Goldf.       Senon,    Obere    Kreide;    Maestricht,    Holland. 

Natürliche  Größe  und  vergrößert.     Aus  v.  Zittel. 
Fig.  5.     B  e  r  e  n  i  c  e  a  f  Archiaci  Haime.    Bathonien,  Mittlerer  Jura;  England,    o  Gonocysten. 

Vergrößert.     Aus  v.  Stromer. 
Fig.  6.     Fasciculipor a    fprolifera   Hagw.    Senon,   obere    Kreide;    Meudon,    Frankreich. 

Natürliche  Größe  und  vergrößert.     Aus  v.  Zittel. 

Fig.  7.     fMeliceritites  undata  d'Ürb.     Senon,    obere  Kreide;  Chatham,  England,    a  Ansatz- 

sielle  eines  Avikularium.     Vergrößert.     Aus  v.   Stromer. 


tümlichen  Mittelformen  zwischen  Cyclostomen 
und  Cheilostomen ,  die  fEleidae  (fMeliceri- 
tites Rom.,  fElea,  fNodelea  d'Ürb. 
u.  a.  m.),  neben  denen  eine  ganze  Reihe  cancellater 
Formen  vorkommen.  jMit  dem  Tertiär  setzt  der 
Rückgang  der  Cyclostomen  ein:  Vorherr- 
schend bleiben  die  Diastoporiden,  Entalopho- 
riden, .  Idmoneiden,  denen  sich  Horneriden  an 
die  Seite  stellen;  die  f Dactylethraten  und 
f  Desmeporiden  sind  verscliwunden ,  andere 
Gruppen  sind  stark  vermindert;  als  neuer  Typ 
treten  hinzu  die  tubulaten  Crisiiden  mit  ihren 
gelenkig  geteilten  Zoarien.  Heute  stehen  die 
Cyclostomen  ganz  wesentlich  hinter  den  Cheilo- 
stomen zurück. 

2c)  Subordo.    fCryptostomata  Vine 


(Fig.  8,  9).  Kurze  Zoöcien  von  Ei-  oder 
Birnforra,  seltener  röhrig,  von  rundem, 
vier-  oder  sechsseitigem  Querschnitt  bauen 
die  sehr  verschieden  geformten  Zoarien  auf. 
Die  runde  Zellniündung,  bei  fFene- 
sielliden  durch  einen  perforierten  Deckel 
geschlossen,  liegt  am  Grunde  eines  rohr- 
förmigen  Fortsatzes  (Vestibulum),  der,  durch 
Diaphragmen  oder  Halbsepten  geteilt,  in 
dichte  oder  f  einzellige  Kalkinkrustierung 
eingebettet  ist. 

Unterstes  Unter-Silur  bis  Perm, 
Die  fCryptostomen  sind  der  als  ältester  be- 
kannte und   bei   weitem   reichst   entfaltete   Ast 
der     paläozoischen     Bryozoen;      Nickles     und 


236 


Bryozoa  (Paläontulogie) 


Bassler  zählten  aus  jlem  nordamerikanischen  '  mächtig  auf  und  sind  von  da  bis  ins  jüngere 
Paläozoikum  allein  mehr  als  90  Gattungen  mit  Perm  in  großer  Formenzahl  zu  verfolgen.  Nur 
etwa  760  Arten,  das  ist  etwa  das  20fache  der  wenige  Formen  seien  hier  hervorgehoben:  die 
Cyclostomen  gleichen  Alters  in  Nord-Amerika,  schlank  blattförmigen  Zoarien  von  fPtilo- 
Nach  dem  ersten  Auftreten,  schon  im  frühesten  dictya  Lonsd.  (Unter-Silur  bis  Devon),  deren 
Unter-Silur,  blühen  sie  im  mittleren  Unter-Silur   längliche   Zoöcien    in    zwei    mit   der   Rückseite 


Fig.  9. 


Fig.  Sund  9.    f  Cr  ypto  stomata. 
Fig.  8.     fFenestella  retiformis  Schloth.     Zechstein,  Perm:  Yorkshire.     A  Stock  von  außen, 
B  Innenseite,    vergrößert,    k  gekörnter  Kiel,  1  Fenster,   q   Querbalken  ohne  Zoöcien,   o  Zellmün- 
dung.    C   fArchimedes   Wortheni    Hall.     Unter-Karbon;    Illinois,     a   Achse,    b  blattförmiges 

Zoarium.    Aus  Steinmann. 
Fig.    9.     f  Acantho  cladia    anceps    Schloth.     sp.    Zechstein,    Perm:    Pößneck,    Thüringen. 
A  Rückseite  des  Stockes,  in  B  vergrößert,  C  Vorderseite   mit   erhöhten  ]\Iündungen  der  Zoöcien, 

vergrößert.     Aus  Steinraann. 


aneinandergefügten  Lagen  angeordnet  sind. 
fClathropora  Hall  (Unter-Silur  bis  Devon), 
anastomosierende  Bänder,  reihenförmig  mit  Zo- 
öcien von  vierseitigem  Querschnitt  besetzt,  um- 
fließen runde  oder  ovale  ,, Fenster"  und  bilden 
so  ein  grobes  Maschenwerk,  ebene  groblöcherige 
Blätter.  fFenestella  Lonsd.  (Unter-Silur 
bis  Perm),  von  allen  die  formenreichste,  mit  über 
100  Arten:  feinmaschige  Netze  von  lap])iger 
oder  Trichterform  sind  so  gebaut,  daß  schlanke, 
je  zwei  Reihen  von  Zooecien  tragende  Aeste 
durch  zoöcienfreie  Querbälkchen  miteinander 
verbunden  werden;  die  Zoöcien  sind  nach  der 
Ober-,  Innenseite  der  Kolonie  gekehrt,  und  zwi- 
schen den  beiden  Zellenreihen  eines  Astes  verläuft 
ein  feiner,  gedornter  Kiel:  die  Zoöcien  sind  in 
feinporöse  Kalkmasse  gebettet,  welche  die 
Außenseite  der  Aeste  und  die  Querbälckchen 
bildet.  fArchimedes  Les.  (Karbon)  von  Fene- 
stella-ähnlichem  Bau  wächst  in  breitem  Blatt 
als  Schraubenspirale  um  eine  massive  Achse, 
f  Acantho  cladia  King  (Karbon,  Perm)  bil- 
det feinästige,  in  einer  Ebene  liegende  Kolonien, 
deren  Hauptäste  vielfache  Nebenäste  abgeben. 
2d)  Subordo  Trepostomata  (Ulrich) 
Gregory  (Fi»;.  10 bis  12).  Die  sehr  verschie- 
den geformten  Zoarien  werden  von  röhren- 
förmigen oder  prismatischen,  porösen  Zo- 
öcien aufgebaut,  welche  durch  Querböden 
geteilt  sind  und  häufig  Cystiphragmen, 
blasige  Kalkausscheidungen  —  meist  nur 
auf  einer  Seite  —  enthalten.  Die  Zoöcien 
sind  dimorph:  zwischen  normalen  stehen 
in  der  Außenregion  eines  Stockes  engere 
,,Mesoporen".  Im  Inneren  der  Stöckchen 
und  im  Anfange  der  Kolonie  sind  die  axial 
gestellten    Zoöcien    dünnwandig,    eng;    im 


peripheren  Teil  sind  die  hier  meist  mehr-  oder 
weniger  senkrecht  zur  Außenfläche  stehenden 
Zellen  dickwandiger,  ihre  Innenseite  trägt 
häufig  radialgestellte  Kalkdörnchen.  Beson- 
dere Zellgruppen  treten  auf:  Monticuli  —  über 
die  Stockoberfläche  emporragende  Gruppen 
von  Zoöcien;  Maculae  —  oft  eingesenkte 
Grnppen  von  Mesoporen,  von  einem  Ringe 
gröberer  Zoöcien  umgeben;  Acanthoporen  — 
zylindrische  Röhrchen  zwischen  den  Zoöcien, 
die  dornartig  über  die  Stockoberfläche  auf- 
ragen. 

Unter-Silur  bis  jetzt. 

Vielfach  wurden  die  hierher  gezählten  Formen, 
namentlich  die  vom  Unter-Silur  bis  in  die  Trias 
verbreiteten  f Monticuli poridae  (mit  Monti- 
culen,  Acanthoporen,  Querböden  und  Cystiphrag- 
men) den  Alcyonarien,  den  f  tabulaten  Korallen 
zugezählt  (Nicholson,  Sardeson,  Waagen, 
Wentzel).  Die  mitooskopische  Struktur  der 
Hartgebilde  läßt  keinen  bestimmten  Schluß  auf 
die  Alcyonariennatur  der  ]\Ionticuliporiden  zu; 
dagegen  zeigen  sie  im  Stockbau  soviel  Grleich- 
heiten  mit  den  meso-känozoischen  Heteroporiden, 
daß  sie  kaum  anders  als  Bryozoen  aufgefaßt  wer- 
den können.  Den  ^lonticuliporiden  nahestehende 
Gruppen  sind  namentlich  im  älteren  Paläozoi- 
kum sehr  häufig;  sie  sind  dort  nächst  den 
f  Cryptostomen  die  am  reichsten  entfalteten 
Bryozoen  (f  Heterotrypidae  ,  f  Calloporidae, 
f  Trematoporidae ,  f  Constellariidae ,  f  Bato- 
stomellidae,  f  Amplexoporidae),  die  nach  dem 
Auftreten  von  Mesoporen,  Acanthoporen,  ]\Iacu- 
lae,  nach  der  Anordnung  der  Querböden  und 
Cystiphragmen,  nach  der  Anordnung  der  Zo- 
;  öcien  unterschieden  werden. 
]        Während   Ulrich  die  Trepostomen  auf  das 


Bit oz(ia  ( Paläontologie) 


237 


Paläozoikum  beschränkte,  sind  mit  Gregory 
die  sonst  den  Cvclostomen  zugerechneten  fCe- 
rioporiden  (Trias  bisTertiär),  Heteroporiden 
(Jura  bis  jetzt),  Radioporiden  (Kreide  bis 
jetzt)  und  die  fZonatuliden  (Jura,  Kreide) 
ebenfalls  als  Trepostomata  aufzufassen,  da  sie 
in  den  Formen  ihrer  langen  mehr  oder  weniger 
prismatischen  Zoocien,  und  die  drei  letzteren 
Familien  durch  das  Vorhandensein  von  Mesoporen 


und  Querböden  morphologisch  den  paläozoischen 
Trepostomen  bei  weitem  näher  stehen  als  den 
Cyelostomen  im  engeren  Sinne,  die  der  Mesoporen 
ebenso  wie  der  Querbijden  entbehren. 

Ebenso  finden  wohl  am  besten  bei  den  Trepo- 
stomen die  f  Geramoporidae  Ulr.  (Silur, 
Jura)  und  die  f Fistuliporidae  Ulr.  (Ober- 
Silur  bis  Perm)  ihren  Platz.  Es  sind  das  Formen- 
gruppen ,      welche      bei     größter     Aehnlichkeit 


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FiK.  12 


Fig.  11  A— B. 


Fig.  12 


Fig.  10 — 12.     Fossile  T  r  e  p  o  s  t  o  m  a_t  a. 
Fig.    10.       f Monticulipora    (Heterotrypa)   ramosa   Edw.  u.   H.      Unter-Silur;   Cincinnati 
U.  S.  A.     A  Stöckchen ,    B  vergrößerte  Oberfläche   mit  einem  Monticulus ,    C  Tangentialschnitt, 

D  Axialschnitt,     a  Zoöcien,  b  Mesoporen,  t    Querböden.      Ans  Zittel. 

Fig.    11.    fPrasopora   Selwyni   Nich.     Unter-Silur;   Ontario,   U.  S.  A.     A  Tangentialschnitt, 

B  Axialschiiitt  c  Zoöcien,  c'  Mesoporen,  t  Querböden,  t'  Cv'stiphragmen.    Vergrößert.   Aus  Zittel. 

Fig.    12.     fCeriopora    astroides    Mstr.    sp.     Obere    Trias;    St.    Cassian,    Süd-Tirol.     A  Stock 

von  außen,  B  vergrößerte  Oberfläche.     Aus  Zittel. 


mit  den  Trepostomen  durch  das  Vorkommen  von 
,,Lunarien"  ausgezeichnet  sind,  d.  h.  durch  eine 
Ausbuchtung  der  Hinterwand  des  Zoöciums, 
welche  in  Mondsichelform  in  die  Mündung  ein- 
greift. Bei  den  f  Ceramoporiden,  denen 
strukturell  die  mittel  jurassische  Gattung  fChi- 
lopora  Haime  zugehört,  haben  die  Zoöcien 
meist  wenige  Querböden,  und  die  häufig  in  Bün- 
deln stehenden  j\Iesoporen  entbehren  ihrer.  Bei 
den  f Fistuliporiden  liegen  die  mehr  oder 
weniger  zylindrischen  Zoöcien  in  grobblasigem 
Zwischengewebe;  an  der  Oberfläche  der  Kolonien 
treten  Maculae  oder  Monticuliauf,und  bei  manchen 
Formen  (fMeekopora,  fStrotopora  Ulr.) 
sind  erhöhte  Ovicellen  auf  der  Stockoberfläche 
beobachtet  worden. 

2e)     Subordo     Cheilostomata    Biisk 
(Fig.  13  bis  16).     Die  ovalen,  elliptischen, 


krugförmigen,  hcäufig  sechsseitigen  Zoöcien 
liegen  seitlich  dicht  aneinander  und  kommuni- 
zieren durch  begrenzte  poröse  Teile  der  Wan- 
dungen (Verbindungs-,  Rosettenplatten).  Die 
verengte  Mündung  auf  der  nicht  immer  ver- 
kalkten Vorder-Ventralseite  der  Zoöcien  ist  mit 
einem  chitinösen  Deckel  versehen.  Die  meist 
vorhandenen  Avikularien  und  Vibracula  sind 
an  fossilen  Formen  gewöhnlich  durch  ,,Spezial- 
poren"  in  der  Nähe  der  Mündung  markiert. 
Als  Eizellen  fungieren  mehr  oder  weniger 
kugelige  ,,Oöcien",  blasige  Anschwellungen 
oberhalb  der  Mündung.    Jura  bis  jetzt. 

Abgesehen  von  den  Flustriden  mit  mem- 
branösen  Zoöcien  und  wenigen  anderen  Formen- 
gruppen sind  die  meisten  der  in  ihren  Stock- 
bauten  mannigfache    Parallelen   zu    den   Cyclo- 


238 


Biyozoa  ( Paläontologie) 


stomen  zeigenden  Cheilostomen  auch  fossil  be- 
kamit. 

Nach  amerikanischen  Autoren  (Nie  kl  es  und 
Bassler)  soll  das  erste  Auftreten  ins  Unter- 
Silur fallen,  doch  die  von  dort,  aus  dem  Ober- 
Silur  und  dem  Devon  genannte,  inkrustierende 


fPaleschara  Hall  mit  sechsseitiger  oder 
polygonaler  ( ?)  ^lündung  der  kurzen  Zoöcien 
ist  trotz  mancher  Aehnlichkeit  des  Stockanfangs 
mit  der  känozoischen  ^licroporella  nicht  sicher 
als  cheilostom  zu  bestimmen. 

Erst  aus  dem  mittleren  Jura  Frankreichs  sind 


Fig.  13. 


Fig.  14. 


Fig.  15. 


Fig.  13 — 16.     Fossile  Cheilostom  ata. 
Fig.  13.     ]\Iembranipora  fbipunctata  Schafh.  Ober-Oligocän, 
Tertiär;  Astrup  bei  Usnabrück.     r  verkalkte  Zelhvände,     o  ]\lün- 

dungen.%Vergrößert.     Aus  Steinmann. 
Fig.    14.     Lepralia   fco  c  eine  a    Johnst.      Miocän,    Tertiär; 
Eisenstadt,    Ungarn,      a   A\ikularien  neben   der   Zeilmündung,  .  o 

Oöcium.     Vergrößert.     Aus  Zittel. 
Fig.   15.      Cellepora  f  conglomerata    Goldf.      Ober-Oligocän, 
Tertiär;  Astrup  bei  Osnabrück.       Stock    und    vergrößerte   .Ober- 
fläche mit  Ansatzstellen  von  Avikularien  neben    den  ]\Iündungen. 
Aus  Zittel. 
Fig.  16.    Lunulites  fcretacea  d'Orb.    Senon,  Obere  Kreide;  Meudon,  Franki-eich.    A  von  oben, 
B  Axialschnitt,  C  Oberfläche  stark  vergrößert,    z  Zoöcien,  v  Vibrakelansätze.     Aus  Steinmann. 


Fig.  16. 


echte  Cheilostomen  als  Seltenheiten  bekannt: 
Membranipora  f  jurassica  Greg,  und  Ony- 
chocella  f flabelliformis  Lamx..  —  ..athy- 
riate"  Formen  mit  nur  teilweise  verkalkter  Vorder- 
wand. In  der  oberen  Kreide  fangen  dann  die 
Cheilostomen  an  häufiger  zu  werden  und  im 
Senon  treten  sie  in  erfolgreichen  Wettbewerb  mit 
den  Cyclostomen,  ohne  jedoch  schon  deren 
Artenreichtum  zu  erreichen.  Erst  vom  Tertiär  ab 
überwiegen  sie,  und  in  den  Meeren  der  Jetztzeit 
sind  sie  den  Cyclostomen  an  Zahl  weit  überlegen. 

Ganz  besonders  häufig  und  formenreich  sind 
unter  den  fossilen  Cheilostomen  in  der  jüngeren 
Kreide  die  Cellariiden,  Onychoeelliden .  die 
Selenariden,  Membraniporiden  und  Poritiiden; 
im  Tertiär  kommen  dazu  in  riesiger  Formenmenge 
die  Eschariden,  Celleporiden  und  !\Iicroporelliden. 

2f)  Suborclo  Ctenostomata  Busk. 
(Fig.  17, 18).  Unter-Silur  bis  Devon  ?  Tertiär. 
Jetzt. 

Den  stolonaten  Ctenostomen  mit  membra- 
nösen  oder  chitinösen  Zoöcien,  deren  Mündung 
von  einem  Borstenkranz  umgeben  ist,  zählen 
Ulrich  und  Bassler  Reste,  meist  Eindrücke 
kolonienbildender  Organismen  auf  der  Ober- 
fläche von  Fossilstücken  zu,  die  als  fRhopa- 
lonaria  Ulr.  und  B.,  fVinella  Ulr.,  f Allo- 
nema  Ulr.  und  B.,  f  Ascodictyon  Nich.  und 
Eth.  beschrieben  sind  und  zum  Teil  mit  dem 
rezenten    Arachnidium    und    Walkeria    ver- 


glichen wurden.  Manche  alsTerebripora  d'  Orb. 
beschriebenen  Eindrücke  und  Bohrgängehen 
könnten  mit  ebensoviel  Recht  oder  Unrecht 
als  fossile  Ctenostomen  gedeutet  werden. 

3,  Geologische  Bedeutung  derBryozoen. 
Die     zeitliche     Verbreituns;     der     einzelnen 


Fig.  17. 


Fig.  18. 


Fig.  17,  18.     Fossile  Ctenostomata. 
Fig.    17.       fAscodictyon    siluriense    Vine. 
Wenlock,  Ober-Silur;  England.  9  fach  vergrößert. 

Nach  Bassler. 

Fig.  18.  f  Rhopalonaria  attenuata  Ulr.  u.  B. 

Rochester  shale,  Ober-Silur;  New  York.     Nach 

Bassler. 


Bryozoa  (Paläontologie)  —  Biül 


239 


Unterordnungen  der  Gymnolaemata  und  werden.  Dazu  sei  bemerkt,  daß  Canu, 
deren  relativer  Anteil  an  der  Zusammen-  Gregory  und  andere  bei  genauester  Unter- 
setzung der  Bryozoenformen  in  den  ver- 1  Scheidung  der  Arten  den  Bryozoen  auch 
schiedenen  geologischen  Formationen  soll  1  einen  wesentlichen  Wert  als  „Leitfossilien" 
durch     die     beigegebene     Tabelle    erläutert  |  beimessen  wollen. 


2 

Unt. -Silur 

Ob.-Silur 
Devon 

Ö 
o 

es 

Eh 

5ä 

'S 

'o 
>> 

o 

Tertiär 
Quartär 

Cyclostomata 

fCryptostomata 

Trepostomata 

i 

1 

1 

— 

1 

i 

Cheilostomata 
Ctenostoiiiata 

?         ? 

— 

-■E 

9       1        ^ 

1 

1 

Die  Bryozoen  der  Vorzeit  finden  sich 
vornehmlich  in  Kalken  und  Mergeln,  in 
manchen  Tonen,  seltener  in  sandigen  Ge- 
steinen. Sehr  reich  an  Bryozoen  sind  die 
Kalke  und  Mergel  des  baltischen  und  eng- 
lischen Silur,  des  Unter-  und  Ober-Silur 
wie  des  jüngeren  Devon  Nordamerikas. 
Besonders  reiche  Bryozoenfaunen  finden  sich 
dann  in  der  oberen  Kreide,  im  Senon  Nord- 
deutschlands, der  Gegend  von  Aachen,  in 
Holland  und  Belgien,  im  Pariser  Becken, 
in  England.  Im  Tertiär  sind  namentlich 
einzelne  Ablagerungen  der  nord-  und  süd- 
alpinen Gebiete,  des  Oligocän  Norddeutsch- 
lands, der  jüngsttertiäre  ,,Crag"  von  England 
bryozoenreich. 

Als  Gesteinsbildner  sind  die  Bryozoen 
mehrfach  von  Bedeutung.  Besonders  be- 
kannt sind  die  dolomitischen  Bryozoenriffe 
aus  dem  Zechstein  Thüringens,  an  deren 
Aufbau  namentlich  die  cryptostomen 
f Acanthocladia  und  fFenestella  be- 
teiligt sind.  Der  senone  ,, Kreidetuff"  von 
Maestricht,  die  glaukonitischen,  sandigen 
Mergel  im  Oligocän  von  Astrap  und  Bünde 
bestehen  großenteils  aus  zerriebenem  Bryo- 
zoenmaterial. 

In  Uebereinstimmung  mit  dem  heutigen 
Verhalten  der  meisten  Bryozoen  sind  die 
bryozoenführenden  Gesteine  als  Sedimente 
der  Flachsee  zu  erkennen. 

Wenn  die  Bryozoen  der  Vorzeit  den 
lebenden  klimatologisch  gleich  zu  setzen 
wären,  wenn  sie  also  Meere  gemäßigter  und 
kälterer  Zonen  bevorzugten,  so  ergäbe  das  j 
beachtenswerte  Rückschlüsse  auf  die  Tem- 1 
peraturbedingungen  von  Korallriffbildungen, 
z.  B.  im  Silur  und  Devon,  die  häufig  mit 
Bryozoen     vergesellschaftet    oder     in     den  i 


gleichen      geographischen      Regionen      vor- 
kommen. 

Literatur.  K.  A.  v.  Zittel,  GrunchUtjr  der 
ralöuntofoijie,  I.  Invertcbrata.  3.  Aiiß.,  1919 
(Zusammenstellung  S.  249,  250).  —  H.  S. 
Bassler,  The  Bryozoan  Fauna  of  the  llochesler 
Shale.  U.  S.  Geol.  Surv.  Bull.  292,  1906.  — 
Derselbe,  The  iitmclural  Features  of  Homo- 
trypa.  Proc.  U.  St.  Xat.  31us.  Washington, 
Bd.  20,  1903.  —  K.  Beutler,  Beitrag  zur 
Kenntnis  der  Bryozoenfauna  der  älteren  Tertiär- 
schichten des  südlichen  Bayerns.  Paläontogr. 
Bd.  54,  190S.  —  F.  Canu,  Les  Bryozoaires 
foss.  d.  terr.  tcrt.  d.  Sudouest  d.  l.  France. 
Bidl.  Soc.  geol.  Fr.  S.  4,  Bd.  6,  1906,  Bd.  8, 
1908.  —  E.  R.  Ciiniings,  Development  of  some 
paläozoic  Bryozoa.  Am.  Journ.  Sei.  Ser.  4r 
Bd.  17  (167),  1904.  —  Derselbe,  Development 
of  Fenestella.  ibidem.  Ser.  4,  Bd.  20  (ISO),  1905. 
—  A.  Hennifi,  Gotlands  Silur  Bryoioer.  Ark. 
f.  ZooK  Stockholm,  Bd.  4,  1908.  —  W.  D. 
Lang,  The  jurass.  forms  of  the  gen.  Stomato- 
pora  and  Proboscina.  Geol.  Mag.  Dec.  5,  Bd.  1, 
1904.  —  E.  O.  Ulrich  und  li.  S.  Bassler, 
A  Revision  of  the  palaeozoic  Bryozoa.  I.  Cteno- 
stomata.  II.  Trepostomata.  Smiths,  misc.  Coli. 
Bd.  45,  1904,  Bd,  47,  1904.  —  Dieselben, 
Bryozoa.     Maryland   Geol.  Surr.  1904- 

J.  F.  PonipechJ. 


Buff 

Heinrich  Ludwig. 
Geboren  am  23.  August  1828  zu  Siegen,  ge- 
storben am  2.  Dezember  1872  als  Professor 
der  Chemie  zu  Prag,  hat  sich  durch  Experi- 
mentalarbeiten  im  Gebiete  der  organischen  Che- 
mie und  durch  theoretische  rntersuchungen 
in  physikalisch-chemischer  Richtung  betätigt, 
auch  ein  kurzes  Lehrbuch  der  anorganischen 
Chemie  herausgegeben. 

E.   von  Meyer. 


240 


Buffon  —  Burnieister 


Buffoii 

George  Louis  Leclerc,  Graf  von. 
Geboren  am  7.  September  1707  zu  Montbard  in 
der  Bourgogne;  gestorben  am  16.  April  1788  zu 
Paris.  Er  studierte  zuerst  in  Frankreich  und 
dann  in  England  unter  Newton,  der  ihn  zu 
mehreren  mathematischen  Arbeiten  anregte,  die 
ihm  die  Mitgliedschaft  der  Akademie  der  Wissen- 
schaften eintrugen.  Als  er  1739  zum  Intendanten 
des  königlichen  Gartens  ernannt  wurde,  wandte 
er  seine  Tätigkeit  vorzugsweise  der  Naturge- 
schichte zu.  Er  vertrat  im  Gegensatze  zu 
Linne,  der  die  Systematik  und  Klassifikation 
in  den  Vordergrund  stellte,  die  Naturbeschrei- 
bung in  nicht  streng  methodischer  Weise.  Er 
legte  namentlich  Wert  auf  die  Schilderung 
der  «äußeren  Erscheinung,  der  Lebensgewohn- 
heiten und  der  Eigentünilichkeiten  der  Tiere. 
Das  Bild  Buffon s  ist  lange  Zeit  durch  seine 
Polemik  gegen  Linne  verdunkelt  worden.  Seine 
Scliilderungen  der  Organismenwelt  jedoch  haben 
ihn  zum  ersten  Prosaschriftsteller'  Frankreichs 
gemacht  und  sind  für  die  ganze  Folgezeit  muster- 
gültig gewesen.  Der  Zoologie  hat  er  ruiver- 
gleichliche  Dienste  durch  Popularisierung  und  die 
vollendete  Form, in  der  er  veröffentlichte, geleistet. 
Das  Erscheinen  seiner  Naturgeschichte  erregte 
in  ganz  Europa  Aufsehen;  es  war  sein  Werk, 
daß  die  Naturgeschichte  während  der  franzö- 
sischen Revolution  kaum  eine  Unterbrechung 
erfühl-.  Dauberton,  ein  Arzt,  ergänzte  Buffon, 
dessen  Augenlicht  sehr  schwach  war,  durch 
sorgfältige  Beschreibungen  von  Habitus  und 
Anatomie  der  höheren  Tiere  und  namentlich 
durch  eine  eingehendere  Vergleichung  der  Skelette 
der  Säugetiere,  als  es  bisher  üblich  war. 

Buffon  war  auch  Natur  philo  so  ph  imd  hat 
versucht  die  Tierwelt  dem  Weltganzen  als  Teil- 
erscheinung einzugliedern.  Ausgehend  vom 
feurigen  Zustand  der  Erde,  entwarf  er  eine 
Entstehungsgeschichte  derselben,  die  auf  die 
Geologie  revoltierend  wirkte.  Auf  dem  Schau- 
platz der  Erdoberfläche  entwarf  er  die  erste 
ins  Große  gehende  Uebersicht  der  Famra,  ins- 
besondere der  kontinentalen,  deren  Charakter 
er  festlegte  und  auf  erdgeschichtliche  Er- 
scheinungen zurückführte.  Er  war  Anhänger 
der  Urzeugung  aus  kleinsten  organisierten  Teilen, 
die  auch  als  Ueberschuß  der  Nahrung  der  er- 
wachsenen Organismen  zu  Zeugungsstoffen  wer- 
den sollten.  Er  wurde  damit  zum  Epigenetiker 
und  Vorgänger  von  C.  Fr.  Wolf  f. 

Von    seinen    zahlreichen    Arbeiten    seien   nur 

genannt:  Histoire  natmelle,  3 Bde.,  1749;  Epoques 

de  la  natnre,   1778:   Histoire  naturelle,  ."enerale 

et  particulieie,  36  Bde.,  Paris  1749  bis  1788. 

Literatur.    Buffon  sa  famille,  ses  collaborateurs 

et  scs  familiers  par  Henry  de  Buffon,  Paris 

1868.   —  Biographie  von  Lebasteur  in  Collec- 

tion  des  Classiques  populaires,  Paris  1859. 

W.  Harms. 


Bimsen 

Robert  Wilhelm. 
Geboren    am    31.     ,März     1811    zu     Göttingen 
K-M-^fu",    ^^*^^"    Professor     und     Universitäts- 
Dibliothekar    war,    gestorben    am    IG.    August 


1899  in  Heidelberg.  Bunsen  war  1833  Privat- 
dozent in  Göttingen,  seit  1836  in  Kassel  an  der 
Polytechnischen  Schule,  1838  in  Marburg  und 
seit  1852  in  Heidelberg,  nach  kaum  einjähriger 
Tätigkeit  in  Breslau.  Ueber  sein  Leben  und  Wir- 
ken gibt  die  schöne  Erinnerungsschrift  von 
Curtius  besten  Aufschluß  (Journal  f.  prakt 
Chemie  61  381  ff.).  Fast  in  allen  wichtigen 
Zweigen  der  Chemie  hat  Bunsen  bahnbrechend 
gewirkt.  Seine  Arbeiten  über  organische  Arsen- 
verbindungen (1837  bis  1843)  dienten  zur  festeren 
Begründung  der  Radikaltheorie.  Seine  Methoden 
der  Gasanalyse  (Gasometrische  Methoden,  Braun- 
schweig 1857)  sind  vorbildlich  geworden  und  ge- 
blieben; in  zahlreichen  Fällen  haben  sie  zur 
Lösung  wichtiger  Fragen  gedient.  Die  Analvse 
fester  und  flüssiger  Stoffe  verdankt  ihm  größte 
Bereicherungen,  so  durch  seine  Flammenreak- 
tionen, Trennung  verschiedener  Elemente  von- 
einander, Untersuchungen  von  Cer-  und  Platin- 
Verbindungen  u.  a.  Als  größte  Ruhmestat  gilt 
seine  mit  Gustav  Kirchhoff  gemachte  und 
glänzend  ausgebaute  Entdeckung  der  Spektral- 
analyse (1859).  Schöne  Ergebnisse  physi- 
kalisch-chemischer Forschungen  enthalten  seine 
Untersuchungen  über  das  Verhalten  von  Gasen 
(Diffusion,  Absorption),  über  die  Wirkungen  des 
Lichtes  (gemeinsam  mit  Roscoe).  Die  Konstruk- 
tion des  nach  ihm  ganannten  galvanischen  Ele- 
mentes, mitdessen  Hilfe  er  Magnesium,  Aluminium, 
Natrium,  Lithium  isolierte,  gehört  schon  der  Mar- 
burger Zeit  an.  Ferner  sind  seine  Arbeiten  aus 
dem  Bereiche  der  mineralogischen  und  geolo- 
gischen Chemie  von  großer  Bedeutung  gewesen; 
die  frühesten  dieser  Untersuchungen  sind  durch 
seine  isländische  Reise  1846  veranlaßt  worden. 
Als  ausgezeichneter  Lehrer  hat  Bunsen  besonders 
im  Gebiete  der  anorganischen  und  analytischen 
Chemie  außerordentlich  fruchtbar  gewirkt,  wie 
sich  aus  der  großen  Zahl  von  Schülern  ergibt, 
die  ihn  als  ihren  Lehrer  hoch  verehrt  haben. 

E.  von  Meyer. 


Burmeister 

Hermann. 
Geboren  am  15.  Januar  1807  zu  Stralsimd; 
gestorben  am  2.  Mai  1892  in  Buenos- Aires. 
Er  studierte  von  1826  an  in  Greifswald  luid  Halle 
Medizin  und  widmete  sich  mit  Vorliebe  zoologi- 
schen Arbeiten.  Nach  Vollendimg  seiner  Stu- 
dien wurde  er  LehT?r  am  Kgl.  Realgymnasium 
in  Berlin  und  habilitierte  sich  für  Zoologie  an 
der  dortigen  Universität.  1837  ging  er  als  außer- 
ordentlicher Professor  nach  Halle,  wo  er  1842 
Ordinarius  wurde.  1848  wurde  er  in  die  deutsche 
Nationalversammlung  gewählt,  wo  er  zur  äußer- 
sten Linken  gehörte.  In  den  folgenden  Jahren 
1850 — 1852  bereiste  er  Brasilien  und  1856  von 
Montevideo  aus  den  Staat  Uruguay  und  den 
Norden  Argentiniens.  Er  überschritt  1859 
die  Anden  und  kehrte  1860  über  Kuba  nach 
Deutschland  zurück.  Schon  1861  siedelte  er 
nach  Buenos-Aires  über,  um  eine  Professur  imd 
die  Direktion  des  von  ihm  gegründeten  Natur- 
historischen Museums  zu  übernehmen.  1870 
wurde  er  Kurator  der  neugegründeten  Universität 
Cordova,  gab  aber  diese  Stellung  bald  wieder  auf. 


Bunneister  —  ßutleroAv 


241 


Seine  Arbeiten  bewegten  sich  zuerst  vor- 
wiegend auf  entomologischem  Gebiete,  später 
beschäftigte  er  sich  mehr  mit  osteologischen  und 
paläontologischen     Fragen.  Daneben      schuf 

er  auch  Werke  von  allgemeiner  Bedeutung. 
Von  seinen  Schriften  seien  erwähnt:  (irundriß 
der  Naturgeschichte,  Berlin  1833,  10.  Aufl.  1868; 
Zoologischer  Handatlas,  ebenda  1835  bis  1843, 
2.  Aufl.  von  Giebel  1858  bis  1860;  Handbuch 
der  Entomologie,  ebenda  1832  bis  1855,  Bd.  I 
bis  V;  Genera  insectorum,  ebenda  1838  bis 
1846,  Heft  1  bis  X;  Geschichte  der  Schöpfung, 
Leipzig  1843,  7.  Aufl.  1867,  2.  Abdruck  1872; 
Die  Organisation  der  Trilobiten,  Berlin  1843; 
Die  Lab yrintho deuten,  Berlin  1849  bis  1850, 
Teil  I  bis  III;  Der  fossile  Gavial  von  Bell;  Mit 
d'Alton,  Halle  1854;  Reise  nach  Brasilien,  Berlin 
1853;  Landschaftliche  Bilder  Brasiliens,  Berlin 
1853;  Systematische  Uebersicht  der  Tiere  Bra- 
siliens, IBerlin  1854  bis  1856;  Erläutenmgen  zur 
Fauna  Brasiliens,  Berlin  1857;  Reise  durch  die 
La  Plata- Staaten,  Halle  1861,  2  Bde.;  Physika- 
lische Beschreibung  der  Argentinischen  Re- 
publik. Buenos-Aires  und  Halle  1875,  Ed.  I,  die 
Geschichte  der  Entdeckiuig  und  geographische 
Skizze  des  Landes  enthaltend;  Die  fossilen  Pferde 
der  Pampasformation,  ebenda  1875.  Auch 
gab  er  die  Annales  del  Museo  nacional  de  Buenos- 
Aires  heraus. 
Literatur.     Nekroloy  von  Taschenberg    in  der 

Leopoldina    1893.    —    AUgem.    Deutsch.    Biogr. 

Bd.  47,  1913.     F.  Ratzel. 

W.  Harms. 


Bnsserschnee. 

Firnschnee,  der  besonders  in  tropischen 
Gebieten  durch  die  Sonnenbestrahlung  in 
bizarren  Formen  ausgeschmolzen  wurde,  so 
daß  das  Firnfeld  von  ferne  den  Eindruck 
einer  Büßerprozession  macht  (vgl.  den  Ar- 
tikel „Eis"). 


Butlerow 

Alexander. 


Geboren  am  6.  September  1828,  gestorben  am 
17.  August  1886  als  Professor  an  der  Uni- 
versität Petersburg,  hat  ausgezeichnete,  be- 
sonders synthetische  Untersuchungen  im  Gebiet 
der  organischen  Chemie  ausgeführt.  Durch  sein 
1868  in  deutscher  Sprache  erschienenes  .vortreff- 
liches Lehrbuch  der  organischen  Chemie  hat  er, 
ein  Vorkämpfer  der  Kohlenstoff- Verkettungslehre, 
der  er  den  Namen  Strukturtheorie  gab,  einen 
tiefgehenden  Einfluß  auf  die  Entwicklung  und 
Ausbreitung  dieser  Lehre  geübt. 

E.  von  Meyer. 


Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


16 


c. 


Cagniard  de  la  Tour 

Charles. 
Geboren  am  31.  März  1777  in  Paris,  gestorben 
ebenda  am  5.  Juli  1859.  Er  war  Ingenieur- 
Geographe,  später  im  Ministerium  des  Innern 
angestellt,  seit  1851  war  er  Mitglied  der  Akademie. 
Bekannt  ist  sein  Name  vor  allem  durch  die 
von  ihm  konstniierte  Sirene  geworden,  den 
ersten  mechanischen  Zähler  von  Tonschwingungen, 
den  er  1819  herstellte.  Cagniard  de  la  Tour 
ist  wesentlich  Akustiker,  hat  sich  aber  auch 
auf  anderen  Gebieten  der  Physik  betätigt;  1809 
gab  er  eine  Heißluftmaschine  an. 

E,  Drude. 


Cahours 

August. 
Geboren  am  2.  Oktober  1813  zu  Paris,  ge- 
storben daselbst  17.  März  1891  als  Professor  an 
der  Ecole  polytechnique  und  als  Münzwardein, 
hat  besonders  die  organische  Chemie  durch 
vielseitige  Untersuchungen,  z.  B.  über  verschie- 
dene Säuren,  über  metallorganische  Verbindungen 
usw.  bereichert,  die  größtenteils  in  den  Ann.  chim. 
phys.  und  den  Comptes  rendus  veröffentlicht 
sind.  Er  hat  auch  ein  umfangreiches  Lehrbuch 
der  allgemeinen  Chemie  herausgegeben  (Paris 
1875  bis  1878). 

E.  von  Meyer. 


Caldera. 

Caldera  ist  die  Bezeichnung  für  den 
weiten  alten  Kraterkessel,  in  welchem  sich 
bei  zusammengesetzten  Vulkanen  der  neue 
Kraterberg  erhebt  (vgl.  den  Aitikel  „Vwl- 
kanis  mus"). 


Caiiiarius 

Rudolph  Jakob. 
Er  wurde  geboren  am  17.  Februar  1665  in  Tü- 
bingen, studierte  daselbst  von  1677  ab  Sprachen 
und  Philosophie,  von  1682  ab  besonders  Äledizin 
und  Naturwissenschaften.  Im  Jahre  1685  begab  er 
sich  auf  Reisen,  die  ihn  zunächst  durch  Süddeutsch- 
land, in  den  beiden  folgenden  Jahren  aber  nach- 
einander durch  Westdeutschland  nach  Holland, 
England,  Frankreich  und  Italien  führten.  Ueber- 
all  trat  er  mit  den  namhaftesten  Gelehrten  in 
Verbindung.  1687  bald  nach  seiner  Rückkehr, 
promovierte  er  in  Tübingen,  1688  WT^irde  er  dort 
außerordentlicher  Professor  der  Medizin  und 
Inspektor  des  Gartens  der  ^Medizinalpflanzen,  und 
ein  Jahr  später  ebendaselbst  ordentlicher  Pro- 
fessor der  Naturgeschichte.  1695  übernahm  er 
als  Nachfolger  seines  Vaters  eine  medizinische 
Professm-  an  derselben  Universität.  In  dieser 
Stellung  wirkte  er  bis  zu  seinem  am  11.  Sept.  1721 
in  Tübingen  erfolgten  Tode. 

Er  ist  berühmt  geworden  durch  seine  Ent- 
deckung der  Sexualität  der  Pflanzen,  über  die  er 
nach  einigen  kleineren  i\Iitteilungen  vor  allem  in 
seiner  Schrift  „Epistola  ad  D.  Mich.  Bern.  Valen- 
tini  de  sexu  plantarum"  (Tübingen  1694,  110  S.) 
ausführlich  berichtete.  Er  zeigte  hierin  durch 
Versuche  mit  dem  zweihäusigen  Bingelkraut 
(Mercurialis  annua),  daß  nur  unter  ■\Iitwirlvung  des 
Blütenstaubes  keimfähige  Samen  gebildet  werden. 
Die  gleiche  Beobachtung  machte  er  am  Maul- 
beerbaum, dem  Ricinus,  dem  Spinat  u.  a.  Zur 
Erläuterung  seiner  Versuche  gibt  er  eine  aus- 
gezeichnete Beschreibung  des  Blütenbaues. 
Diese  und  die  übrigen  botanischen  Schriften  des 
Camerarius  winden  von  Joh.  Chr.  Mikan  (Opus- 
cula  botanici  argumenti)  gesammelt  und  heraus- 
gegeben (Prag  1797). 

Literatur.      Memoria    Camerariana    (Acta  Acad. 
Leopoldin.    Nat.     Cur.),    Bd.    I,    1727,    Ajjpend. 


S.  165  bis  ISS. 


W,  Riihland. 


Caledonisclies  Gebirge. 

So    heißt     ein    vordevonisches    Falten 
gebirge,  dessen  Spuren  hauptsächlich  in  Ir 


Call  d  olle 

Alphonse  Louis  Pierre  Pyramus  de. 


rand7Schottland'und 'Skandinavien  sichtbar  :  E^-  wurde  am  27.  Oktober  1806  in  Paris  geboren 
cinrlVvo-l  rlpn  Ärfil-pl  T^phi rcr « h i  1  rl im o-"^  als  Soliu  von  Augu stm  Pyrame  de  CandoUe 
smd  (vgl.  den  Artikel  „bebirgsbildung   ).    ^^  studierte  von  1822  ab  in  Genf  Philosophie  und 

Naturwissenschaften,  insbesondere  Botanik,  vor- 


CancloUe  —  Carbocyklische  Systeme 


243 


übergehend  auch  Jura,  worin  er  auch  promovierte, 
1835  wurde  er  daselbst  als  Nachfolger  seines 
Vaters  ordentlicher  Professor  der  Botanik,  eine 
Stellung,  die  er  infolge  politischer  Strömungen  im 
Jahre  1850  aufgeben  mußte.  Er  starb  in  Genf 
am  4.  April  1893.  A.  de  Candolle  hat  die  bedeu- : 
tenden  Sammlungen  seines  Vaters  sowie  dessen 
großen  ,,Prodromus  systematis  naturalis  regni  ve- 
getabilis"  fortgesetzt,  für  den  er  auch  selber  eine 
sehr  große  Anzahl  von  Familien  monographisch 
bearbeitete.  Von  diesen  sei  hier  nur  die  erste,  die 
über  die  Campanulaceen  (Paris  1830,  später  noch- 
mals im  Prodromus  Band  VII  1839)  erwähnt. 
Zur  Ergänzung  des  Prodromus,  in  welchem  nur 
die  Bearbeitung  der  Monokotylen  fehlte,  gab  er 
von  1878  bis  1891  (Paris)  mit  seinem  Sohne  Casi- 
mir die  ,,Suites  au  Prodromus"  heraus.  Von 
hoher  Bedeutung  ist  seine  Tätigkeit  auf  dem 
Gebiete  der  Pflanzengeographie  geworden,  sein 
Hauptwerk  Geographie  botanique  raisonnee  ou 
exposition  des  faits  principaux  et  des  lo's  con- 
cernant  la  disposition  geographicpie  des  plantesde 
l'epoque  actuelle  (1855)  zeigt  im  Titel  seine 
Tendenz,  speziell  die  geologischen  Faktoren 
fanden  hier  zum  ersten  Male  eine  eingehende 
Würdigung.  Zu  seinen  besonderen  Verdiensten 
gehören  auch  seine  Arbeiten  über  Kultmpflanzen, 
von  denen  hier  nur  ein  zusammengefaßtes  Werk 
Origine  des  plantes  cultivees  (Paris  1883)  erwähnt 
sei.  Zu  vergessen  sind  schließlich  auch  nicht 
seine  Bestrebungen  um  eine  einheitliche  Nomen- 
klatur-, die  u.  a.  auf  Kongressen  hervortraten. 

Literatur.    A.  Englev,   In  Berichte  der  Deutsch. 
Botan.    Gesellschaft,    Bd.  11,    1893,  S.  46  bis  61. 

W.  Rtihlancl. 


nur  2  Bände  (Paris  1818  bis  21)  erschienen  sind. 
Als  seine  wichtigste  floristische  Arbeit  kann  die 
Flore  fran(jaise  gelten  (Paris  1805  bis  1815,  6 
Bände),  die,  obwohl  als3.  Ausgabe  derLamarck- 
schen  Flora  erschienen,  doch  durchaus  sein  eigenes 
Werk  darstellt.  Auch  auf  anderen  Gebieten  hat 
P.  de  Candolle  Hervorragendes  geleistet ,  ins- 
besondere in  der  äußeren  Morphologie  oder 
Organographie,  der  Physiologie  und  der  Pflan- 
zengeographie. In  dieser  Beziehung  seien  aus 
seinen  zahlreichen  Publikationen  noch  genannt: 
Theorie  elementaire  de  Botanique  (Paris  1813, 
2.  Aufl.  1844  von  seinem  Sohne,  deutsch  von 
Sprengel,  Leipzig  1820  2  Bde.),  die  Organo- 
graphie vegetale  (Paris  1827  2  Bde.),  Physiologie 
vegetale  (Paris  1832  3  Bde,  deutsch  von  Röper, 
Stuttgart  1833  bis  1835),  Essai  elementaire  de 
Geographie  botanique  (Artikel  aus  Dictionnaire 
des  sciences  naturelles  Bd.  18  1820). 

Literatur.  De  la  Rive,  A.-P.  DecandoUe.  Sa 
vie  et  ifs  travaux.  Paris  und  Genf.  1851.  — 
Memoires  et   soiivenirs    de  A.-P.    de  Candolle 

'  ecrits  par  lui-meme.  Herausg.  von  seinem  Sohne. 
Ebendort  1862.  —  Flonrens,    Eloge  historique 

I  etc.  Paris  1842.  —  Vunal,  Eloge  etc.  Mont- 
pellier  1842.  ^^_   RuMand. 


Candolle 

Augustin-Pyramus  de. 
Er  wurde  am  4.  Februar  1778  in  Genf  geboren, 
siedelte  1796  nach  Paris  zum  Studium  der  Bo- 
tanik über,  wo  er  sehr  bald  darauf  durch  bo- 
tanische Arbeiten  die  Aufmerksamkeit  der  dor- 
tigen Akademie  erregte,  18U4  begann  er  seine 
botanische  Lehrtätigkeit  am-  College  de  France. 
Von  1806  bis  1812  bereiste  er  zu  floristischen 
Studien  im  Auftrag  der  Regierung  Frankreich  und 
Italien.  Da  es  ihm  nicht  geglückt  war,  den  durch 
Adansons  Tod  freigewordenen  Platz  in  der 
Akademie  zu  erhalten,  trat  er  1808  eine  Pro- 
fessur in  Montpellier  an,  die  ihm  schon  ein  Jahr 
vorher  übertragen  worden  war.  Infolge  poli- 
tischer Verhältnisse  gab  er  diese  Stellung  bald 
wieder  auf  und  siedelte  1816  nach  Genf  über,  wo 
für  ihn  eine  Professur  für  Naturgeschichte  und 
ein  botanischer  Garten  gegründet  wurde.  Dort 
war  er  noch  besonders  um  die  Vergrößerung  seines 
berühmten  Herbars  bemüht.  Er  starb  am  9. 
September  1841  in  Genf.  De  Candolle  war 
vorzugsweise  beschreibender  Systematiker.  Sein 
Hauptwerk  in  dieser  Richtung  ist  der  große 
Prodromus  systematis  naturalis  regni  vegetabilis 
(Paris  Bd.  I  1824;  II  1825;  III  1828;  IV  1830; 
V  1836;  VI  1837;  VII  1838/39),  der  von  seinem 
Sohne  u.  a.  später  (bis  1873)  auf  17  Bände  ergänzt 
wurde.  Es  stellt  die  Zusammenziehung  eines  auf 
breiterer  Grundlage  begonnenen  Werkes,  des 
Regni  vegetabilis  systema  naturale  dar,  von  dem 


Cauuizaro 

Stanislao. 
Geboren  am  13.  Juli  1826  zu  Palermo,  gestor- 
ben am  10.  Mai  1910  zu  Rom,  wo  er  seit 
1871  eine  Zierde  der  Universität  war  (früher  in 
Alessandria,  Genua,  Palermo).  Er  hat  durch 
Wiederbelebung  der  in  Vergessenheit  geratenen 
Avogadroschen  Molekulartheorie  in  seinem  1858 
italienisch  geschriebenen  Sunto  di  un  corso  dl 
filosofiochimica  tiefsten  Einfluß  geübt  auf 
die  Entwickelung  der  Chemie  seit  1860. 
Der  von  den  bedeutendsten  Chemikern  besuchte 
Karlsruher  Kongreß  gab  ihm  dazu  beste  Gelegen- 
heit (vgl.  C.  Englers  Bericht  in  der  Festschrift 
zum  Jubiläum  des  Großherzogs  Friedrich  von 
Baden,  S.  331).  Seine  Experimentaluntersuchun- 
gen  betrafen  hauptsächlich  Abkömmlinge  des 
Benzols,  in  letzterer  Zeit  das  im  Wurmsamen 
vorkommende  Santonin  und  seine  Abkömmlinge. 

E.   von  Meyer. 


Canone. 

So  heißen  in  Nordamerika  tiefe,  schluclit- 
artig  in  das  horizontal  gelagerte  Gebirge 
eingeschnittene  Täler.  Das  Canon  des  Colo- 
radoflusses ist  1500—2000  m  tief.  Die 
Canone  kommen  hanptsächhch  in  nieder- 
schlagarmen Gebieten  vor  (vgl.  den  Artikel 
,, Flüsse"). 


Carbocyklische  Systeme 

siehe      den      Artikel      „I  s  o  c  y  k  1  i  s  c  h  e 


System  e". 


16* 


244 


Carbonsäui-en  —  Canis 


Carbonsänren. 

So  heißen  die  durch  eine  oder  mehrere 
Carboxylgruppen  CZoh  charakterisierten  or- 
ganischen Säuren  (vgl.  dazu  die  Artikel 
„F  e  t  ts  ä  ur  e  n  ",  ,,  B  e  n  z  o  Igrupp  e", 
„Naphtalingruppe"  usw.). 


Cardauo 

Hieronymo. 
Geboren  am  24.  September  1501  in  Pcavia,  ge- 
storben am  21.  September  1576  in  Rom.  Er 
studierte  in  Pa\aa  und  Padua,  wurde  1534 
Professor  der  ^Mathematik  in  ^lailand,  1559 
Professor  der  Medizin  in  Pavia,  1570  siedelte  er 
nach  Rom  über.  Um  die  eigene  astrologische 
Vorherbestimmung  seines  Todesjahres  wahr  zu 
machen,  soll  Cardano  freiwillig  Hungers  ge- 
storben sein.  Seine  Arbeiten  liegen  auf  mathe- 
matischem imd  medizinischem  Gebiet.  Unter 
dem  Namen  der  Cardanischen  Regel  ist  seine 
Formel  zur  Lösung  von  Gleichungen  3.  Grades 
bekannt;  ebenso  stammt  von  ihm  der  Cai danische 
Ring,  der  als  Gardanische  Aufhängung  und 
Cardanisches  Gelenk  \äelfache  Anwendung  findet. 

E.  Drude. 


verbreitet  sich  ein  von  C.  Duisberg  liebevoll 
zusammengestelltes  Gedenkblatt  in  der  Zeitschrift 
für  angewandte  Chemie  1911  S.  1057  ff. 

E.  von  3Ieyer, 


Carnot, 

Nicolas  Leonard  Sadi. 
Geboren  am  1.  .Juni  1796  in  Paris,  gestorben 
daselbst  am  24.  August  1832.  Er  trat  1812  in 
die  polytechnische  Schule  in  Paris  ein,  gehörte 
1814  bis  1828  dem  Geniekorps  an,  wurde  aber 
seiner  politischen  Gesinnung  wegen  erst  1826 
zum  Kapitän  befördert.  Gar  not  ist  als  einer 
der  Begründer  der  mechanischen  Wärmetheorie 
anzusehen;  sein  Satz,  daß  die  in  der  Dampf- 
maschine geleistete  Arbeit  der  ]\Ienge  der  aus 
dem  Kessel  in  den  Kondensator  überfließenden 
Wärme  proportional  sei,  und  daß  Wärme  nur 
Arbeit  leisten  könne  beim  Uebergang  von  einem 
wärmeren  in  einen  kälteren  Körper,  der  Car- 
notsche  Satz,  wird  mit  der  von  Clausius  ihm 
gegebenen  Korrektion  der  zweite  Hauptsatz  der 
mechanischen  Wärmetheorie  genannt. 

E.   Drude. 


Caro 

Heinrich. 


Cariis 

Carl  Gustav. 
Geboren  am  3.  Januar  1789  in  Leipzig,  ge- 
storben am  28.  Juli  1869  in  Dresden,  hat 
sich  sowohl  als  Gelehrter  als  auch  als  bildender 
Künstler  einen  Namen  gemacht.  Er  wandte 
sich  zunächst  der  Gynäkologie  zu  und  habili- 
tierte sich  für  dieses  Fach  in  Leipzig.  Später 
ging  er  als  Professor  der  Entbindungsanstalt 
und  Direktor  des  kgl.  sächsischen  Hebammen- 
instituts nach  Dresden.  Sein  wichtigstes  Werk 
auf  gynäkologischem  Gebiete  ist  das  ,, Lehrbuch 
der  Gynäkologie",  2  Teile,  1820,  welches  bis 
zum  Jahre  1838  drei  Auflagen  erlebte.  Be- 
sonders erwähnt  sei  sein  Verdienst  um  die  Förde- 
rung der  vergleichenden  Anatomie,  die  er  zum 
ersten  Male  nach  Blumenbach  als  selbständige 
Disziplin  behandelte.  Seine  Studien  über  die 
Gebiete  der  Naturwissenschaft,  besonders  der 
vergleichenden  Anatomie  und  Anthropologie, 
legte  er  in  dem  Lehrbuch  der  Zootomie  (Leipzig 
1818)  nieder,  das  20  von  ihm  selbst  radierte 
Kupfertafeln  enthält.  Auf  seine  zahlreichen 
Einzelarbeiten  auf  diesem  Gebiete,  so  über  As- 
zidien,  den  Kreislauf  der  Insekten,  vergleichende 
Anatomie  des  Nervensystems,  Homologie  der 
Skeletteile,  kann  hier  nicht  eingegangen  werden. 
Das  gemeinsame  Interesse  für  Morphologie,  das 
er  mit  Goethe  teilte,  führte  zu  einem  be- 
achtenswerten Briefwechsel  mit  letzterem.  Be- 
kannt war  C  a  r  u  s  auch  als  ^laler,  im  besonderen 
als  Landschaftsmaler,  auf  welchem  Gebiete  er 
sich  auch  schriftstellerisch  betätigte. 

Literatur.  R.  BurckJiardt,  Geschichte  der 
Zoologie.  Leipzig  1907,  AUgem.  Deutsch.  Bio- 
graphie, IV.  Bd.  1876. 

W.  Hanns. 


Geboren  am  13.  Februar  1834  in  Mannheim, 
gestorben  am  11.  September  1910  in  Dresden, 
ist  durch  seine  tief  eingreifenden  Arbeiten 
einer  der  größten  Förderer  der  seit  Ende 
der  60er  Jahre  mächtig  aufblühenden  deut- 
schen Farbstoffindostrie  geworden.  Angeregt 
durch  die  schöpferische  Tätigkeit  und  den  per- 
sönlichen Einfluß  eines  A.  W.  Hof  mann, 
P.  Grieß,  W.  H.  Perkin,  hat  Caro  neben  bahn- 
brechenden technischen  Leistungen  auch  hervor- 
ragende wissenschaftliche  Untersuchungen  aus- 
geführt. Ueber  sein  Leben  und  glänzendes  Wirken 


Carus 

Julius  Viktor. 
Geboren  am  25.  August  _1823  in  Leipzig  ge- 
storben daselbst  am  10.  März  1903.  Studierte 
seit  1841  in  Leipzig  Medizin  und  wurde  1849 
Konservator  des  vergleichend-anatomischen  Mu- 
seums in  Oxford.  Er  ließ  sich  1851  in  Leipzig 
nieder  und  \nirde  1853  zum  Professor  der  ver- 
gleichenden Anatomie  und  Direktor  der  zoo- 
tomischen  Sammlung  ernannt.  1873  und  1874 
hielt  er  Vorlesungen  an  der  Universität  Edin- 
burg  über  Zoologie  in  Vertretung  von  Wyville 
Thompson.  Besonderes  Verdienst  erwarb  sich 
Carus  neben  seinen  speziellen  Studien  durch 
seine  Geschichte  der  Zoologie  (München  1871), 
wo  er  zum  ersten  Male  den  Entwickelungsgang 
der  noch  jungen  Wissenschaft  darlegte.  Auch 
als  meisterhafter  Uebersetzer,  so  namentlich 
der  Werke  Darwins  und  Spencers,  der 
Physiologie  von  Lewes  (Leipzig  1860)  und  dessen 


Carus  —  Cephalopi)da 


245 


Aristoteles  (daselbst  186G)  hat  er  "Wesentliches 
zur  Förderuns:  der  Zoologie  beigetragen  und 
ihn  zum  wichtigsten  Bindegliede  zwischen  deut- 
scher und  englischer  Zoologie  gemacht.  Seit 
1878  gab  er  den  Zoologischen  Anzeiger  heraus, 
der  noch  heute  unter  der  Redaktion  von  E. 
Korscheit  als  einziges  Organ  dieser  Art  weiter- 
besteht. Wichtig  auch  noch  für  unsere  Zeit 
ist  die  übersichtliche  Zusammenstellung  der 
zoologischen  Literatur  in  der  Bibliotheca  zoo- 
logica,  die  er  1861  in  2  Bänden  in  Leipzig  mit 
Engelmann  herausgab.  — •  Weitere  Schriften 
sind  noch:  Zur  näheren  Kenntnis  des  Gene- 
rationswechsels, Leipzig  1849;  System  der 
tierischen  Morphologie,  daselbst  1853;  Icones 
zootomicae,  daselbst  1857;  Ueber  die  Wert- 
bestimmung zoologischer  Merkmale ,  daselbst 
1854;  Ueber  die  Leptokephaliden,  daselbst  1861; 
Handbuch  der  Zoologie  (mit  Gerstäcker),  da- 
selbst 1863;  Prodromus  faunae  mediterraneae, 
,  daselbst  1885  bis  1893,  2  Bände. 

Literatur.    Btirckhardt,  Geschichte  der  Zoologie. 
Leipzig  1907. 

W.   Harms. 


zeigte  er  deren  konstante  Zusammensetzung,  und 
beobachtete,  daß  beim  Durchschlagen  elektrischer 
Funken  durch  Luft  Salpetersäure  gebildet  wird. 
1798  bestinunte  er  die  mittlere  Dichtigkeit  der 
Erde.  Seine  Electric  researches  wurden  von 
Maxwell  herausgegeben. 

Literatur.      Wilson,    Life   of  Henry    Cavcndish, 
London  1852. 

E.  Drude. 


Ciiuchy 

Augustin  Louis. 
Geboren  am  21.  August  1789  in  Paris,  gestorben 
am  23.  Mai  1857  in  Sceau  bei  Paris.  Cauchy 
war  Lehrer  an  der  polytechnischen  Schule  in 
Paris,  lebte  nach  der  Revolution  längere  Zeit 
in  Prag  als  Lehrer  des  Herzogs  von  Bordeaux, 
wurde,  nach  Paris  zurückgekehrt,  bei  tlen  Jesu- 
iten Mathematiklehrer  und  1846  Professor  der 
mathematischen  Astronomie  an  der  Pariser  Uni- 
versität. Schon  1816  hatte  die  Pariser  Akademie 
ihn  zu  ihrem  Mitglied  ernannt.  Cauchy  ist  außer- 
gewöhnlich produktiv  gewesen,  *  die  Comptes 
rendues  enthalten  mehr  als  500  Aufsätze  und 
Briefe  von  ihm.  Durch  sein  Memoire  sur  la 
theorie  des  ondes"  förderte  er  die  Wellentheorie 
des  Lichtes.  Gemeinsam  mit  Bolzano  gilt 
er  als  Begründer  der  Funktionentheorie.  Seine 
gesammelten  Werke  wurden  1882  von  der  Pariser 
Akademie  herausgegeben. 

Literatur.  Valson,  La  vie  et  les  travaux  du 
haron  C,  Paris  1868.  —  StiidnicUa,  A.  C. 
als  Begründer  der  Determinantentheorie,  Prag 
1876. 

E.  Drude. 


Celsius 

Anders. 
Geboren  am  27.  November  1701  in  Upsala,  ge- 
storben am  25.  April  1744  ebenda.  Celsius 
wurde  1730  Professor  der  Astronomie  in  Upsala. 
1732  unternahm  er  eine  Reise  nach  Paris,  um 
mit  den  dortigen  Astronomen  wegen  Bestimmung 
der  Gestalt  der  Erde  in  Verbindung  zu  treten. 
1736  Mnirde  ihm  und  Maupertuis  die  Messung 
des  Meridianbogens  zwischen  Tornea  und  Pello 
in  Westbottnien  von  der  französischen  Regienmg 
übertragen.  1740  erbaute  er  die  Sternwarte  in 
Upsala,  zu  deren  Direktor  er  ernannt  wurde. 
Celsius  hat  Messungen  über  die  Intensität 
des  Lichts  und  Beobaclitungen  über  das  Nord- 
licht veröffentlicht,  auch  gab  er  eine  Theorie 
der  Jiipitermonde.  In  weiteren  Kreisen  be- 
kannt wnirde  sein  Name  durch  die  von  ihm  vor- 
geschlagene 100  teilige  Thermometerskala. 

Literatur.       Hopicen,      Eloge    Junebre     d' Andre 
Celsius,  Stockholm  174-6. 

E.   Drude. 


Cavendisb 

Henry. 

Geboren  am  10.  Oktober  1731  in  Nizza,  gestorben 
am  24.  Februar  1810  in  London.  Er  war  der 
Sohn  von  Lord  Cavendish;  durch  den  Tod 
eines  Oheims  zu  bedeutendem  Vermögen  ge- 
langt, lebte  er  als  Privatmann  und  widmete 
sich  den  Wissenschaften,  insbesondere  der  Chemie. 
1766  erkannte  er  Kohlensäure  und  Wasserstoff 
als  besondere  Gase,  bestimmte  das  spezifische 
Gewicht  derselben  und  gab  die  ersten  Begriffe 
der  chemischen  Aecpiivalenz.  In  seinen  Arbeiten 
über  die  atmosphärische   Luft  (1783   bis   1788) 


Cephalopoda. 

Kopffüßer.  Kraken.  Tintenfische.  Tinten- 
schnecken. 
1.  Allgemeine  Gliederung  des  Körpers. 
2.  Anatomie:  a)  Die  Haut,  b)  Die  innere  Schale. 
c)  Ivnorpelskelett  und  Muskulatur,  d)  Das  Ner- 
vensystem, e)  Die  Sinnesorgane,  f)  Der  Darm- 
kanal, g)  Das  Gefäßsystem,  h)  Die  Kiemen, 
i)  Die  Nieren,  k)  Das  Cölomsystem  (Geschlechts- 
organe). 3.  Entwickehmgsgeschichte.  4.  Syste- 
matik.    5.  Oekologie. 

Die  Cephalopoden^)  sind  seit  Cuvier  eine 
Klasse  der  Mollusken  und  werden  allgemein 
als  die  höchstentwickelte  derselben  betrachtet 
—  es  ist  aber  zu  betonen,  daß  sie  außerdem 
diejenige  ist,  welche  den  Typus  am  voll- 
ständigsten und  reinsten  wiedergibt.  Sie  ist 
wohl  die  erste  unter  den  wirbellosen  Tieren, 
welche  ein  wissenschafthches  Interesse  auf 
sich  gezogen  hat.     Schon  Aristoteles  stu- 


1)  Der  vorliegende  Artikel  gründet  sich  auf 
ausgedehnte  Untersuchungen,  die  in  der  ,, Fauna 
und  Flora  des  Golfes  von  Neapel"  veröffentlicht 
werden  sollen.  Die  zum  Teil  neuen  und  von 
älteren  abweichenden  Angaben  und  Auffassungen 
können  hier  nicht  näher  begründet  werden;  es 
sei  deshalb  auf  die  später  erscheinende  Mono- 
graphie der  Klasse  verwiesen. 


246 


Ceplialopoda 


dierte  sie  als  scharf  und  richtig  umschriebene 
Gruppe  unter  der  Bezeichnung  Malalda  und 
besaß  eine  recht  grüncüiche  Kenntnis,  nicht 
nur  ihrer  Systematik  und  Anatomie,  sondern 
besonders  auch  ihrer  Physiologie  und  Oeko- 
logie.  Seine  Feststellungen  gingen  der  spä- 
teren Wissenschaft  aber  größtenteils  ver- 
loren und  so  finden  wir  durch  Linne  (1735) 
einige  Formen  neben  Seewalzen  und  See- 
sternen als  Vermes  mollusca,  andere  als 
Vermes  testacea  neben  den  beschälten 
Muscheln,  Schnecken  und  Foraminiferen 
aufgeführt.  Cuvier  (1798)  umgrenzte  die 
Klasse  wieder  besser  und  wies  ihr  die  richtige 
Stellung  an;  doch  Meß  er  noch  immer  die 
gekammerten  Schalen  der  Foraminiferen  als 
X^erwandte  des  Nautilus  bestehen.  Erst 
Dujardin  (1835)  erkannte  diesen  Irrtum 
und  gab  damit  der  Klasse  ihre  heutige  Be- 
grenzung. 

Ihr  Name  rührt  von  Cuvier  her  und  be- 
zieht sich  auf  die  eigentümlichen  Kopfarme, 
die  bei  vielen  Formen  auch  der  kriechenden 
Bewegung  dienen.  Außerdem  sind  für  die 
Cephalopoden  das  trichterförmige  Schwimm- 
organ (Fig.  1  Tr),  die  außerordenthch  dotter- 
reichen Eier,  sowie  für  die  älteren  Formen 
die  gekammerte  Schale  charakteristisch 
(Fig.  3). 

Die  Cephalopoden  stellen  seit  dem  Beginn 
der  geologischen  Zeitrechnung  neben  Gastro- 
poden und  LameUibranchiern  einen  wesent- 
lichen Bestandteil  der  marinen  Tierwelt  dar ; 
man  zählt  etwa  8000  ausgestorbene  und  400 
lebende  Arten.  Die  ersteren  gehören  größten- 
teils in  die  heute  nur  noch  durch  Nautilus 
vertretene  Gruppe  der  Tetrabranchiaten, 
welche  in  den  älteren  Formationen  überhaupt 
allein  vertreten  ist  und  auch  morphologisch 
als  die  ursprünghche  gegenüber  den  lebenden 
Dibranchiaten  erscheint. 

Die  Cephalopoden  werden  an  vielen 
Küsten  mit  Angeln  und  Netzen  gefischt 
und  bilden  mancherorts  z.  B.  in  Italien  ein 
behebtes  Nahrungsmittel.  Technische  Ver- 
wendung finden  zum  Teil  heute  nach  die 
Schalen  von  Nautilus  (Perlmutter)  und  Sepia 
(Os  sepiae)  (die  erstere  auch  als  Schmuck- 
gegenstand) und  die  sogenannte  Tinte  der 
gemeinen  Sepia  (als  Farbstoff). 

Die  Schalen  der  ausgestorbenen  Formen 
besitzen  ein  besonderes  Interesse  für  die 
geologische  Wissenschaft  zur  Bestimmung 
des  relativen  Alters  der  Erdschichten  („Leit- 
fossilien"). Die  lebenden  Arten  dagegen  — 
besonders  die  der  Octopoden  —  haben  für  die 
vergleichende  Physiologie  eine  große  Bedeu- 
tung gewonnen  wegen  der  Mannigfaltigkeit 
ihrer  vitalen  Leistungen  und  der  Lebens- 
zähigkeit ihres  Organismus  und  seiner  iso- 
lierten Teile. 

Wie  die  folgende  Figur  ergibt,  schwankt 
die    Körpergröße    bedeutend;    die    kleinsten 


Cephalopoden  (Fig.  lg)  sind  wenige  Milli- 
meter, die  größten,  vom  Typus  der  Figur  Ib 
mit  Armen  bis  18  m  lang.  Auf  solche 
Riesencephalopoden  dürften  sich  die  be 
kannten  Sigen  vom  „Kraken"  beziehen. 


Fig.  1.  Typen  lebender  dibranchiater 
Cephalopoden.  a  bis  c  in  ventraler,  d  bis  g 
in  dorsaler  Ansicht  und  schwimmender  Stellmig. 
ajLoligo  vulgaris  V4nat.  Größe);  b)Ommato- 
strephes  bartrami  (jugendlich)  (V4);  c)  Poly- 
pus  vulgaris  (V4);  d)  Cristalloteuthis  gla- 
cialis  (Ys).  Nach  Chun;  e)  Pterygioteuthis 
Giardi(i/2)-  Nach  Chun;  f)  Sepiola  ronde- 
letii  (V2);  b)  Idiosepius  pygmaeus  (172)- 
Nach  Steenstrup.  ag  bis  ag  =  Arme  von  der 
Dorsalseite  her  gezählt;  au  =  Auge;  Tr  = 
Trichter;  M  =  Mantel;  Fl  =  Flossen. 


I.  Allgemeine  Körpergliederung.  Die 
Cephalopoden  besitzen  die  für  Mollusken 
charakteristischen  Organe  nicht  nur  in 
höherer  Vollendung,  sondern  zum  Teil  auch 
in  größerer  Vollständigkeit  und  ursprüng- 
licher Regelmäßigkeit  der  Anordnung  als  die 
übrigen  Gruppen  und  sind  dadurch  geeignet, 
die  Morphologie  derselben  in  manchen  Punk- 
ten zu  erläutern.  Wie  bei  typischen  Gastro- 
poden ist  ein  Vorder-  und  Hinterkörper 
wohl  zu  unterscheiden:  Der  erstere,  Mund, 
Augen,  Arme  und  Trichter  tragend,  ist  als 
Kopffuß  zu  bezeichnen:  der  letztere  stellt 
den  vom  Mantel  umhüllten  Eingeweide- 
sack dar.  Die  ringförmige  Spalte,  welche  beide 
scheidet,  führt  in  die  Mantelhöhle,  einen 


Cephalopoda 


247 


(geräumigen  Spaltraura  zwischen  Körper  und  j  Körpers  in  die  Schale,  oder  die  eigene  Musku- 
Mantel.  j  latur   des   (sehr  großen)   Trichters   erfolgen. 

Die  Mantelöffnung  wird  durch  den  i  Der  letztere  bildet  auch  kein  geschlossenes 
Trichterapparat  eingeengt,  welcher  den  Rohr,  sondern  wird  aus  2  seitlichen 
Halsteil  umgibt  und  aus  4  Teilen  besteht:  Lappen  dütenförmig  zusammengelegt.  Ein 
Ventral  hegt  das  Trichterrohr  (tr),  dessen  '  ähnlicher  Zustand  besteht  vorübergehend 
weite  Oeffnung  in  die  Mantelhöhle  mündet;  bei  den  Embryonen  der  Dibranchiaten, 
während  die  verengte  nach  außen  führt,  j  deren  Trichterrohr  dann  durch  Ver- 
seithch  sieht  man  die  Trich- 
tertaschen (tt),  welche  nur 
nach  der  Mantelhöhle  offen 
sind;  im  Nacken  endlich  findet 
sich  ein  Apparat,  der  eine  auf 
Adhäsion  beruhende  Verbin- 
dung mit  dem  Mantel  (und 
der  Schale)  herstellt  (Fig.  3, 
nk).  Diese  Nackenverbin- 
dung wird  bei  Nautilus  durch 
eine  einfache  Hautfalte,  als 
Fortsetzung  der  Trichter- 
taschen, vermittelt,  bei  Dibran- 
chiaten durch  den  sogenannten 
Nackenknorpel,  auf  dessen 
obere  Fläche  genau  eine  eben- 
falls verknorpelte  des  Mantel- 
randes paßt.  Aehnhch  sind 
bei  Dibranchiaten  die  Schließ- 
knorpel (sk)  an  der  Ventrai- 
seite  des  Trichters  gebaut,  in 
die  eine  Erhebung  des  Mantels 
(skj)  eingreift.  An  beiden 
Stellen  kann  die  gelenkige  Ver- 
bindung durch  Verwachsung 
ersetzt  werden  (Fig.  1,  f).  Bei 
der  Kontraktion  der  Mantel- 
höhle werden  die  Trichter- 
taschen, sowie  der  freie  Innen- 
rand desTrichterrohrs  gegen  den 
Mantel  gepreßt,  als  Taschen- 
ventile einen  völhgen  Ver- 
schluß herstellend,  und  so  das 
Wasser  durch  das  Trichterrohr 
nach  außen  gestoßen.  Beim 
Einatmen  wird  umgekehrt  die 
Trichteröffnung  durch  eine 
Klappe  (Fig.  3,  Id)  verschlossen, 
und  das  Wasser  strömt  seithch 
und  ventral  in  die  Mantel- 
höhle ein.  Dieser  Mechanis- 
mus arbeitet  ununterbrochen 
(Atembewegungen)  und 
stellt  zugleich  den  Schwimm- 
ap parat  dar,  bei  dem  der 
Rückstoß  des  Wassers  die  trei- 
bende Energie  hefert.  Wird 
der  Trichter  rückwärts  ge- 
bogen (Fig.  3,  b),  so  schwimmt 
das    Tier   vorwärts    und    um- 


Fig.  2.  Sepia  officinalis  (hn  natürlicher  Größe).  Der 
Mantel  ist  in  der  ventralen  Mittellinie  durchsclinitten  und 
auseinander  geklappt.  Es  kommen  die  in  der  Mantelhöhle 
liegenden  und  angrenzenden  Teile  zum  Vorschein.  Dies 
sind  vor  allem  die  federförmigen  Kiemen  und  die  Oeff- 
nungen  des  Enddarms  (a),  der  Nieren  (n),  des  äußeren  Ge- 
schlechtsorgans (g)  und  der  Nidamental drüsen  nid);  tb  = 
Tintenbeutel;  apl  =  arteria  pallialis;  acc  =  Accessorische 
Nidamentaldrüse;  a  =  After;  r  =  Retractor  des  Trichters; 
vp  =  Vena  pallialis;  kv  =  Vena  respiratorica;  kb  =  Kie- 
menband; sk^  und  sk  =  Schließlmorpel  des  Mantels;  st  = 
Stellarganglion;  tt  =  Trichtertasche;  vc  =  Vena  cava;  Fl  = 
Flossen;  au  =  Augen;  m  =  Mund  umgeben  vom  Biiccal- 
trichter;  a^  bis  a-^  =  Arme;  wg  =  Wimpergrube  (Geruchs- 
organ ?) 


gekehrt.       Bei    Nautilus     ist 

die  Funktion  eine  wesenthch   andere:     Der '  wachsung    der  Lappen    gebildet   wird  (Fig. 

Mantel   ist    häutig    und    adhänert    an    der  12  und  14). 

Schale  (Fig.  3, a);  daher  muß  die  Kontraktion         Seitlich    am    Kopf    hegen    die    Augen, 

d^r  Mantelhöhle  durch  Rückzug;  des  ganzen  entweder  auf  dünnen   Stielen  herausra2:encl 


248 


Cephalopocla 


(Nautilus,  Fig.  5a)  oder  in  Gruben  versenkt,         Der  Mund  ist  begrenzt  durch  die  Lippen- 
deren Kand  bei  den  einen  als  Lid  dient,  bei   membran  (Lm),'' hinter  welcher  vielfach  die 

schnabelartigen 
Kiefer  sichtbar 
werden,  und  um- 
stellt von  den 
Kopfarmen;  letz- 
tere sind  bei 
Nautilus  in  großer 
Zahl  (etwa  90) 
vorhanden  und 
bestehen  aus 

einem  distalen 
Teil,  dem  „Cir- 
rus",  der  geringelt 
erscheint  und 
einem  proxima- 
len, der  „Schei- 
de", in  die  der 
Cirrus  zurückge- 
zogen werden 
kann.  Sie  stehen 
größtenteils  in   2 

konzentrischen 
Bingen  um  den 
Mund  herum, 
deren  äußerer(ext) 
weniger  und  grö- 
ßere Arme  (38) 
trägt.  Die  Schei- 
den der  Dorsal- 
arme sind  enorm 
vergrößert  und 
verschmolzen  und 
stellen  die  „Kopf- 
kap pe"(Kk)  dar, 
welche  bei  zurück- 
gezogenem Tier 
die  Schale  ver- 
schheßt.  Der 

innere  King  (int) 
besteht  aus  drei 
Lappen  mit  zu- 
sammen bis  52  Ar- 
men. Ihm  ent- 
spricht der  Buc- 
caltrichter    der 

Dibranchiaten 
(Fig.  3b,  Bt),  der 
bei  Decapoden 
noch  7  bis  10 
rudimentäre  Arme 
mit  2  Keihen  von 
kleinen  Saug- 
näpfen tragen 
kann  (z.  B.  Loligo 
viügaris),  bei  den 
Octopoden  aber 
vöUig  rückgebil- 
det ist.  Die  Zahl 
derArmeimäuße- 
anderen  als  durchsichtige  Cornea  über  das  ren  Bing  beträgt  bei  Dibranchiaten  nur  noch 
Auge  wegwächst  (Fig.  6).  10  oder  8,  was  durch  Bückbildung  und  Ver- 


;  Ni  :  Gs 
Ed      Hz 

Fig.  3.?  Medianscknitte  durch  Isautilus  und  Sepia.  (Schematisch.)  Lm 
=  Lippen  membran ;  Ok  =  Oberkiefer;  Zg  =  Zimge;  Kk  =  Kopfkappe; 
Nk  =  Nacken  Verbindung ;  Ml  =  dorsaler  Mantellappen;  Seh  =  Schale; 
Si  =  Sipho ;  Sw  =  Scheidewände  der  Schale;  Gd  =  Gang  der  Gift- 
drüse; Gg  =  Gehirnganglion  (Kommissur);  Pg  =  Pedalganglion;  Vg  = 
Visceralganglion ;  Vd  =  Vorderdarm,  Vc  =  Venacava;  Ed  =  Enddarm;  Mg 
=  Magen;  Bs  =  Blindsack  des  Magens;  Ov  =  Ovarium;  Lh  =  Leibeshöhle;  Gs 
=  Genitalseptum;  Hz  =  Herz,  Ni  =  Niere;  Km  =  Kieme;  Mt  =  Mantel; 
Tr  =  Trichterrohr;  Tk  =  Trichterklappe;  Ext  =  Scheiden  des  äußeren; 
Int  =  Scheiden  des  inneren  Armkreises;  Ci  =  Girren;  Ar  =  Kopf- 
arme; Tk=  Tentakelkeule;  Bt  =  Buccaltrichter;  Tb  =  Tinten beutel;  Ts  = 
Hode;  Rs  =  Rostrum;  Os  =  Ospkradinum  (der  unteren  Kieme);  Nd  = 
Nidamentaldrüse;  Org  =  Subradularorgan ;  Gl  =  Genitalligament.  Die 
Figur  hat  als  Wegleitiuig  für  die  Vergleiclnmg  der  Topographie  von  Nautilus 
und  Dibranchiaten  zu  dienen.  Abgesehen  von  der  Umwachsung  und  Um- 
bildung der  Schale  ist  zu  beachten:  1.  Der  Enddarm  ist  bei  Diljranchiaten 
am  Körper  nach  vorn  gewachsen  (vgl.  Fig.  13  bis  15).  2.  Die  Mantelhöhle 
hat  sich  vertieft,  und  zwar  ist  dabei  das  Dach  der  ]\Iantelhöhle,  das  Kiemen, 
Nieren  usw.  trägt  und  bei  Nautilus  etwas  nach  oben  gerichtet  ist,  an  den 
Körper  verschoben  worden  imd  somit  nach  imten  gerichtet.  Dies  hängt 
mit  der  Verlängenmg  des  Körpers  zusammen,  die  bei  vielen  Formen 
der  Dibranchiaten  noch  viel  weiter  geht.  Es  ist  natürlich  nicht  richtig, 
zu  sagen,  daß  die  Kiemen,  Nieren  usw.  bei  Nautilus  am  oder  im  Mantel  sitzen. 
Dies  trifft  jedoch  für  die  Nidamentaldrüsen  zum  Teil  zu,  welche  auch 
vielleicht  hier  ilrre  ursprüngliche  Lagerung  zeigen. 


Ceplialopoda 


249 


Schmelzung  zu  erklären  ist  (Fig.  11  und  12). 
Sie  tragen  auf  ihrer  Innenseite  Saugnäpfe, 
deren  Entstehung  Figur  12  zeigt:  Man  findet 
zuerst  eine  einfache  Reihe  von  Papillen, 
die  sich  dann  zickzackförmig  anordnen  und 
so  2-  später  ebenso  auch  4-  oder  8  reihig 
werden.  Die  daraus  entstehenden  Saug- 
näpfe können  später  beim  jungen  Tier 
nochmals  eine  Umwandlung  erleiden:  Ein 
Hornring,  welcher  ihnen  Stütze  verleiht,  weist 
regelmäßig  feine  Zähnchen  auf,  unter  denen 
einzelne  besonders  stark  werden  können 
(Ommatostrephes ,  Loligo).  Daraus  ent- 
stehen dann  bei  anderen  Haken,  welche 
die  Saugnäpfe  funktionell  ersetzen.  Die 
Umwandlung  betrifft  entweder  nur  einzelne 
Saugnäpfe  oder  Arme,  oder  sie  ist  allgemein; 
.sie  kam,  wie  Abdrücke  zeigen,  auch  fossilen 
Formen  fast  allgemein  zu. 

Bei  den  lebenden  10  armigen  Cephalo- 
poden  ist  das  4.  Armpaar  mehr  oder  weniger 
verlängert  und  umgestaltet  (Fig.  2).  Nur  der 
Endteil  („Keule")  trägt  Saugnäpie.  Der 
Rest  ist  meist  kahl  und  besitzt  eine  besondere 
muskulöse  Struktur,  die  ihm  erlaubt,  sich 
plötzlich  enorm  zu  verlängern.  An  ihrer 
Basis  entwickelt  sich  vielfach  eine  Tasche, 
in  die  sie  zurückgezogen  werden  können, 
am  vollständigsten  bei  Sepiiden  und  SepioU- 
den.  Diese  ,, Tentakelarme"  werden  mit 
großer  Treffsicherheit  nach  der  Beute  ge- 
schleudert, an  der  sich  die  Saugnäpfe  (oder 
Haken)  der  Keule  blitzschnell  festheften. 
Den  8  armigen  Cephalopoden  fehlt  diese 
Umbildung,  nicht  aber  (wie  man  meint)  das 
betreffende  Armpaar,  sondern  das  erste 
(dorsale). 

Stets  ist  ein  Teil  des  Armapparates  beim 
Männchen  für  die  Begattung  umgebildet 
(„hectocotylisiert").  Bei  Octopoden  be- 
trifft dies  besonders  einen  Arm  ihres  3.  Paares, 
der  die  Spermatophoren  im  Eileiter  des 
Weibchens  befestigt,  und  kann  soweit  gehen, 
daß  derselbe  für  jeden  anderen  Dienst  un- 
brauchbar wird;  bei  Decapoden  ist  die  Um- 
wandlung geringfügiger  und  findet  sich  meist 
asymmetrisch  an  einem  Ventral-  oder 
Dorsalarm. 

Bei  allen  paläozoischen  Cephalopoden, 
unter  den  lebenden  nur  noch  bei  Nautilus, 
ist  der  Mantel  von  einer  wohl  ausgebildeten 
Schale  bedeckt.  Dieselbe  stellt  ein  nach  hin- 
ten verjüngtes  Rohr  dar,  welches  entweder 
gerade,  mit  dem  Hinterende  hornartig  nach 
oben  gekrümmt  oder  (Fig.  3  a)  spirahg 
aufgerollt  ist.  Das  Tier  füllt  nur  den  Endteil, 
die  sogenannte  Wohnkammer,  die  durch 
eine  Scheidewand  nach  hinten  abgegrenzt 
ist,  aus,  und  ist  darin  festgewachsen.  Eben- 
solche Scheidewände  teilen  den  Rest  der 
Schale  in  eine  große  Zahl  lufthaltiger  Kam- 
mern, welche  die  Stellen  bezeichnen,  an  denen 
das  Tier  früher  saß.     Sie  sind  in  der  Mitte 


von  einem  feinen  Rohr  durchzogen,  in  welches 
sich  auch  ein  Fortsatz  des  Weichkörpers  er- 
streckt; diese  Bildung  wird  als  „Sipho" 
bezeichnet.  Die  ,, Luftkammern"  heben 
das  Gewicht  der  sohden  Schale  auf  und  befähi- 
gen so  das  Tier  zum  Schwimmen  („hydro- 
statischer Apparat").  Die  Schale  der  übrigen 
Cephalopoden  ist  vom  Mantel  umwachsen 
und  daher  eine  innere  (Fig.  3  b,  Seh). 

2.  Anatomie.  2a)  Die  Haut  zerfällt 
in  die  ektodermale  Epidermis,  und  die 
mesodermale  Cutis.  Die  erstere  stellt  eine 
einfache  Epithelschicht  von  meist  drüsiger  Be- 
schaffenheit dar.  Bei  den  Larven  der  Octo- 
poden erzeugt  sie  in  dichtgedrängten  flaschen- 
förmigen  Einsenkungen  pinselartige  Büschel 
chitiniger  Borsten,  die  der  Haut  derselben  ein 
charakteristisches  Aussehen  verleihen.  Inner- 
halb der  Mantelhöhle  gehen  aus  ihr  beim  Weib- 
chen die  mächtigen  Drüsen  hervor,  welche  die 
sekundärenEihüllen  (Nidamente)  erzeugen  (vgl. 
Fig.  2).  Solcher  Drüsen  sind  bei  Nautilus  und 
den  Myopsiden  dreierlei  vorhanden,  nämhch  1. 
die  Eileiterdrüsen,  2.  die  Nidamentaldrüsen 
und  3.  die  accessorischen  Nidamentaldrüsen. 
Die  letzteren  bestehen  aus  einer  großen  Zahl 
tubulöser  Drüsen,  deren  gemeinsames  Mün- 
dungsfeld zwischen  und  vor  den  Nidamental- 
drüsen hegt  (Fig.  2.  acc).  Die  Nidamental- 
drüsen stellen  bei  Nautilus  ein  median  zu- 
sammenhängendes Drüsenfeld  am  Ansatz 
des  Mantels  dar,  welches  erst  sehr  spät 
bei  halbausgewachsenen  Tieren  einen  Besatz 
dichtgedrängter  Drüsenlamellen  entwickelt, 
der  vom  Rand  des  Feldes  her  unvollkommen 
überfaltet  wird.  Bei  den  Decapoden  geht  diese 
Ueberfaltung  der  entsprechenden  Epithel- 
strecke der  Entwickelung  der  Drüse  selbst 
voraus,  so  daß  die  letztere  in  einem  Säckchen 
mit  verengter  Oeffnung  ebenfalls  in  Form 
dichtgedrängter,  buchartig  ins  Innere  vor- 
springender DrüsenlameUen  entsteht  (Fig.  2, 
nid).  Aehnlich  verhält  sich  die  Eileiterdrüse, 
die  durch  Bau  und  Entwickelung  als  ein 
dem  vorigen  homonomes  Gebilde  erscheint. 
Ihr  Ausgang  (Fig.  2,  g)  entspricht  der  weib- 
hchen  Geschlechtsöffnung,  da  bei  allen  Ce- 
phalopoden der  weibliche  Gonodukt  in  sie 
einmündet  (vgl.  S.  257).  Den  oegopsiden 
Decapoden  fehlen  die  accessorischen,  den 
Octopoden  auch  die  eigenthchen  Nidamental- 
drüsen. Die  Cutis  enthält  Nerven,  Gefäße 
und  Muskelzellen  und  zeigt  im  ganzen  eine 
gallertige  oder  faserige  Beschaffenheit. 
In  der  obersten  Schicht  derselben  liegen  die 
Chromatophoren  (Fig.  10,  c),  große,  farbstoff- 
haltige  Zellen,  welche  sich  unter  dem  Einfluß 
des  Nervensystems  —  auf  optische,  tak- 
tische und  chemische  Reize  hin  —  reflekto- 
risch ausdehnen  und  zusammenziehen  können, 
worauf  der  berühmte  Farbenwechsel  der 
Cephalopoden  beruht.  Die  Ausdehnung  wird 
durch   einen   Strahlenkranz   von  radiär  an- 


250 


Cephalopoda 


Fig.  4.  Schematische  Medianschnitte  durch  lebende  und  aus- 
gestorbene Cephalopoden.  Sie  sollen  die  verschiedene  Aus- 
bildimg der  Schale  und  deren  Lagebeziehung  zum  Weich- 
kürper  zeigen,  a)  Ortho  ceras  (Rekonstruktion)  mit  äußerer, 
gestreckter  imd  gekammerter  Schale.  Wie  bei  Nautilus  wird 
ein  dorsaler  Lappen  auf  sie  zurückgeschlagen.  Daran  schließt  sich 
die  Umwachsung  an,  die  bei  allen  bekannten  Dibranchiaten  voll- 
ständig ist.  b)  Belemnites  (Rekonstruktion).  Die  Kammenmg 
ist  an  der  inneren  Schale  erhalten,  die  Wolmkammer  aber  nicht 
mehr  imstande,  das  ganze  Tier  aufzunehmen.  Die  ventralen  und 
seitlichen  Partien  des  Mantels  sind  an  der  Bildmig  der  Schale 
im  beteiligt;  dorsal  wird  ein  schmaler  Fortsatz  derselben,  das 
,,Proostracum"  (pro)  gebildet.  Der  gekammerte  Teil  heißt 
,,Phragmo Conus"  (phr)  und  ist  in  eine  kalldge  Scheide,  das 
,, Rostrum"  (rst)  eingeschlossen,  c)  Onychoteuthis  (lebend). 
Der  Phragmoconus  ist  rudimentär,  ungekanimert;  die  ganze 
Schale  un verkalkt  und  nur  aus  Conchyolin  bestehend;  sie  wird  auf 
Grund  dieser  Charaktere  als  ,,Gladius"  bezeichnet,  d)  Spiruli- 
rostra  (Rekonstruktion).  Die  wohlerhaltene,  kalkige  Schale 
ist  verkürzt,  der  Phragmconus  gekrümmt;  bei  e)  Spirula  (lebend) 
ist  er  Spiral  aufgerollt,  im  Gegensatz  zu  Nautilus  ventralwärts; 
Rostrum  und  Prostracum  sind  reduziert,  f)  Sepia  (lebend)  weist 
eine  umgebildete,  aber  wohlerhaltene  und  verkalkte  Schale  auf, 
die  als  ,,Rückenschulpe"  (Os  sepiae)  bezeichnet  wird.  Der 
Phragmoconus  ist  sehr  flach  und  die  Kammerwände  stellen 
dichtcledrängte  Lamellen  dar.  Sie  greifen  dorsal  weit  nach  vorn, 
so  daß  das  Proostracum  vom  Phragmoconus  verdrängt  erscheint. 
Dem  Sipho  entspricht  eine  seichte  Grube  im  hinteren  Teile  der 
Schale  (Fig.  4  g  si,  diese  Figur  veranschaulicht  die  Verhältnisse 
beim  Embryo);  h)  Loligo  (lebend)  besitzt  einen  federförmigen 
Gladius  ohne  deutlichen  Conus  und  ohne  Rostrum,  wie  die 
^lehrzahl  der  lebenden  Dibranchiaten. 


setzenden ,  elastischen 
Fasern  erreicht,  die  Kon- 
traktion durch  Eigenbe- 
weg'ung  der  Farbzelle 
selbst;  die  Funktion  des 
ganzen  Apparates  wird 
durch  ein  Netz  von  Ner- 
venzellen und  -fasern  in 
der  Haut  vermittelt.  Im 
ausgedehnten  Zustand  er- 
scheinen die  Chromato- 
phoren  als  dichtgedrängte 
farbige  Fleckchen  unter 
der  durchsichtigen  Epider- 
mis. Dieselben  können  in 
mehrfachen  Lagen  vor- 
handen sein  und  in  den- 
selben verschiedene  Farben 
besitzen  (karminrot,  gelb, 
braun).  Durch  Kombi- 
nation kommen  dann  die 
verschiedensten  Zeich- 
nungen und  Tönungen  zu- 
stande. 

Bei  völliger  Kontrak- 
tion erscheinen  die  Chro- 
matophoren  als  winzige 
dunkle  Punkte,  welche  die 
Färbung  des  Körpers  nicht 
beeinflussen,  sondern  die 
milchig  durchscheinende 
oder  glashelle  Beschaffen- 
heit desselben  hervortreten 
lassen.  An  der  Gesamt- 
wirkung des  Apparates  ist 
eine  unter  den  Chromato- 
phoren  hegende  Flitter- 
schicht, die  ,,Argentea" 
beteiligt,  welche  bald  gelb- 
grünes  bald  blaugrünes 
oder  violettes  Licht  reflek- 
tiert, was  durch  senl^recht 
gestellte  irisierende  Plätt- 
chen ,  „Iridocyten",  be- 
dingt wird. 

Die  Haut  der  Tiefsee- 
formen (Oegopsiden)  ist 
allgemein  mit  Leuchtor- 
ganen versehen,  die  durch 
Phosphoreszenz  verschie- 
denfarbiges Licht  auszu- 
strahlen vermögen.  Ihre 
Ausbildung  knüpft  sich 
vielfach  an  die  Chro- 
matophoren  und  wie  diese 
kommen  sie  nicht  nur  an 
der  äußeren  Oberfläche, 
sondern  auch  an  den  durch 
Ueberfaltung  und  Ein- 
stülpung in  die  Tiefe  ge- 
ratenen Hautpartien  der 
Mantelhöhle  und  des  Or- 
bitalraumes vor.  Ihr  Bau 
ist      sehr      mannigfaltig; 


Cephalopoda 


251 


vielfach  sind  an  ihnen  Leuchtkörper, 
Eeflelitor,  Pigmenthülle  und  Linse  zu  unter- 
scheiden. Den  Or-topoden  fehlen  derartige 
Gebilde,  ebenso  Nautilus.  Bei  niyopsiden 
Decapoden  kommen  Drüsen  in  der  Mantelhöhle 
vor,  die  ein  leuchtendes  Sekret  ausscheiden, 
welches  durch  den  Trichter  ausgespritzt  wer- 
den kann  (Heteroteuthis).  Bei  anderen 
bleibt  dasselbe  auf  der  Drüse  hegen  und  wirkt 
wohl  vermöge  des  unterliegendenTintenbeutels 
und  eines  Reflektors  ähnhch  wie  die  Organe 
der  Oegopsiden.  All  diese  Bildungen  machen 
die  Cephalopoden  mit  zu  den  auffälligsten 
und  farbenprächtigsten  Erscheinungen  der 
marinen  Tierwelt,  die  das  Auge  des  Beobach- 
ters durch  imraei  neue  Effekte  überraschen 
und  entzücken. 

2b)  Die  innere  Schale  der  Dibran- 
chiaten  ist  auf  die  äußere  der  Nautiliden 
zurückzuführen  (Fig.  3),  wobei  freihch  eine 
gestreckte,  nicht  eine  spiralig  aufgerollte 
Form  zugrunde  gelegt  werden  muß,  wie  sie 
den  ältesten  Formen  auch  vielfach  zukommt 
(Orthoceras). 

Die  Umwachsung  der  Schale  durch  den 
Mantel  wird  in  der  Ontogenese  durch  Ueber- 
faltung  der  später  schalentragenden  Dorsal- 
fläche dargestellt  (Fig.  11  und  12).  Dieselbe 
führt  zur  Bildung  des  „Schalensackes",  der 
in  der  Regel  verschlossen  ist,  bevor  die  Aus- 
scheidung der  Schale  beginnt  (Fig.  13  und 
14  s.).  Die  innere  Schale  der  Octopoden  ist 
noch  stärker  rückgebildet,  fehlt  oft  völlig 
und  ist  nicht  auf  den  Belemnitentypus 
zurückzuführen. 

2c)  Knorpelskelett  und  Muskula- 
tur. Außer  der  inneren  Schale  finden  sich 
an  verschiedenen  Stellen  des  Körpers  knorpe- 
lige Hartteile,  die  durch  Umwandlung  von 
Bindegewebe  entstanden  sind.  Sie  überziehen 
als  Trichter-  und  Nackenknorpel  die 
Adhäsionsflächen  des  Mantelschheßappa- 
rates  (S.  247)  und  stützen  als  Flossen-  und 
Armknorpel  die  Basis  dieser  Organe.  All- 
gemein ist  der  Kopf  knorpel  verbreitet,  der 
als  eine  Art  Schädelkapsel  das  Gehirn  und  die 
statischen  Organe  aufnimmt  (Fig.  3,  b)  und 
die  Augenhöhlen  stützen  hilft  (Fig.  6,  kk). 
Diese  Knorpel  entstehen  im  Zusammenhang 
mit  der  Körpermuskulatur,  die  ebenfalls 
dem  Mesoderm  entstammt  und  für  die  sie 
nebst  der  Schale  die  wichtigsten  Ansatz- 
steUen  hefern.  Die  Muskeln  bestehen 
im  allgemeinen  aus  glatten  Fasern,  doch 
kommen  auch  quergestreifte  vor.  Sie  setzen 
in  dichten  Geflechten  Mantel,  Flossen, 
Trichterapparat  und  Fangarme  zusammen; 
außerdem  stellen  die  paarigen  Retraktoren 
des  Kopfes  und  Trichters  mächtige  Muskel- 
massen dar.  Letztere  entspringen  an  den 
Trichter-  und  Kopfknorpeln  und  setzen 
bei  Formen  mit  wohlentwickelter  Schale 
an  dieser,  sonst  an  entsprechender  Stelle  des 


Mantels  an.  Den  Octopoden  und  vielen 
Decapoden  kommt  auch  eine  ausgedehnte 
Hautnniskulatur  zu. 

2d)  Das  Nervensystem  ist  charak- 
terisiert durch  die  außerordenthche  Entwicke- 
lung  der  zentralen  Teile,  die  bei  Dibranchiaten 
ein  eigenthches  Gehirn  darstellen,  das  im 
Kopfknorpel  eingeschlossen  liegt.  Dasselbe 
umgibt  den  Schlund  und  setzt  sich  aus  drei 
Paaren  von  Ganglien  zusammen  (Fig.  3),  die 
untereinander  innig  verschmelzen.  Sie  ent- 
stehen als  paarige  Wucherungen  des  Ecto- 
derms,  lösen  sicli  dann  ab,  und  treten  in 
der  Mittelebene  des  Körpers  zusammen 
(Fig.  15).  Ueber  dem  Schlund  liegen  die 
Cerebral-,  darunter  die  Pedalganglien; 
sie  stellen  initeinander  einen  Schlundring 
dar,  und  versorgen  den  Kopffuß.  Bei  den 
Dibranchiaten  ghedert  sich  vom  Cerebral- 
ganghon  jederseits  ein  Augen-,  vom  Pedal- 
ganghon  ein  Armganglion  ab.  Die  Zentren 
des  Eingeweidesackes  verschmelzen  unter 
sich  zum  Visceralganglion  (Fig.  15)  und 
dieses  wieder  mit  der  Schlundmasse  zum 
Gehirn  (Fig.  3).  Auch  im  Verlauf  der  peri- 
pheren Nerven  finden  sich  kleinere  Ganghen 
eingestreut;  so  an  der  Kiemenbasis,  am 
Magen,  an  der  Mundmasse,  an  der  Basis  der 
Saugnäpfe.  Sie  sind  als  abgegliederte  Teile 
der  Hauptganglien  aufzufassen. 

2e)  Die  Sinnesorgane  sind  Bildungen 
des  Ectoderms.  An  den  verschiedensten  Stel- 
len der  Körperoberfläche  und  in  der  Mantel- 
höhle finden  sich  Hautsinneszellen,  ent- 
weder einzeln  oder  in  Gruppen.  Ihre  spezi- 
fische Leistung  wie  ihr  Bau  sind  noch  nicht 
genügend  bekannt.  Für  taktische  Reize 
sind  die  Saugnäpfe  der  Arme  überaus  enip- 
findhch.  Als  Organe  chemischen  Sinnes 
werden  betrachtet : 

1.  Das  Subradularorgan  (Geschmacks- 
organ Fig.  3,  Org);  2.  die  ,,Osphradien"  des 
Nautilus,  Hautläppchen,  welche  der  Kiemen- 
basis zugeordnet  sind  und  wohl  das  Atem- 
wasser zu  prüfen  haben  (Fig.  3,  Os);  3.  drei 
kleine  Tentakel  in  der  Augengegend  bei  Nau- 
tilus, von  denen  einer  am  Grunde  eine 
Wimpergrube  trägt;  4.  eine  Wimpergrube 
oder  ein  kleiner  Tentakel  hinter  dem  Auge 
bei  Decapoden  (Fig.  2,  w  g). 

Eine  höhere  Entwickelung  zeigen  die 
statischen  Organe,  dargestellt  durch  ein 
Paar  von  Kapseln  an  der  Trichterbasis 
(Fig.  3b,  st),  welche  von  Sinneszellen  ge- 
tragene, schwere  Körperchen  (Statohthen) 
enthalten.  Sie  entstehen  weit  auseinander 
als  Gruben  der  Haut  (Fig.  10  und  11,  st), 
rücken  später  zusammen  und  schnüren  sich 
vom  Ectoderm  ab  (Fig.  15);  sie  sind  schheß- 
hch  nur  durch  eine  dünne  Scheidewand  ge- 
trennt und  vom  Kopfknorpel  eingeschlossen. 

Besonderes  Interesse  verdienen  die  Augen, 
die,  obwohl  auf  prinzipiell  andere  Weise  ent- 


Cephalopocla 


stellend,    in    vielen    Punkten  Analogien    zu  ]  nung  (p)  immerhin  erlaubt,  über  die  Herkunft 


denen  der  Wirbeltiere  zeigen.  Bei  Nautilus 
(Fig.  5a)  stellen  sie  becherförmige  Gebilde 
auf  Stielen  dar.  Der  Grund  derselben  ist 
von  der  Retina  eingenommen,  auf  der  zwar, 
mangels  eines  optischen  Apparates,  kein  Bild 
entstehen  kann,  während  die  Enge  der  Oeff- 


Fig.  5.  Entwckelung  des  Cephalopodenauges  in 
Frontalschnitten  durch  das  Organ  der  rechten 
Seite,  a  Nautilus;  b  bis  e  Embryonalstadien 
des  Sepiaauges,  n  =  Sehnerv,  ret  =  Retina, 
pp  =  primäre  Sehöffnung.  Durch  Ueberfaltmig 
einer  Entodermverdickmig  (ret),  der  Anlage  der  Re- 


der Lichtreize  sich  zu  orientieren. 

Die  Retina  ist  ein  einschichtiges,  aber 
bei  Dibranchiaten  durch  Wanderung  der 
Retinazellenkörper  hinter  die  Basalmembran 
zweizediges  Epithel,  bestehend  aus  Seh-  und 
Stützzellen.  Die  ersteren  besitzen  einen  der 
Linse  zugekehrten  Fortsatz,  das  „Seh- 
stäbchen", welcher  zur  Aufnahme  der  Licht- 
reize dient.  Beide  Zellformen  enthalten 
Pigment  in  wechselnder  Verteilung,  das  die 
ganze  Retina  braunschwarz  erscheinen  läßt. 
Der  Hohlraum  des  Auges  ist  von  wässeriger 
Flüssigkeit  erfüllt,  die  Linse  konzentrisch 
geschichtet  und  annähernd  kugelförmig.  Sie 
besteht  aus  2  ungleichen  Hälften,  von  denen 
die  zuerst  erzeugte,  innere  stets  bedeutend 
größer  ist.  In  der  Ringfurche,  welche  beide 
trennt,  setzt  der  Ciharkörper  an  (Fig.  6a,  ck). 
Der  Irisrand  ist  verschieden  gestaltet.  Die 
Pupille  stellt  bei  Oegopsiden  ein  senkrecht, 
bei  Octopoden  ein  wagrecht  gestelltes  Oval 


lihl^^^SsJJ^^^rSJSSuSS"^  T^l^l-  bei  Moypsiden  durch  einen  ^n 

Verschluß  des  primcären  Sehloches  wird  der  opti- '  oben  herunterhangenden  Lappen  noch  weiter 
sehe  Apparat  gebildet,  bestehend  aus  der  Linse  (1),  |  spaltförmig  eingeengt  wird.  Der  so  beschatiene 
die  zuerst  nur  nach  innen,  später  (Fig.  6)  auch  Augapfel   wird  Jjei   Dibranchiaten   während 


nach  außen  gebildet  wird,  und  der  Irisfalte  (ir 
Diese  entsteht  als  Wiüst  im  Umkreis  der  pri- 
mären Sehöffnung  imd  bildet  eine  sekundäre, 
die  ,, Pupille";  ihr  ist  vielleicht  ein  RingAmlst 
(ir)  des  Nautilusauges  homolog.  Der  damit 
angelegte  Augapfel  ist  dem  von  Nautilus  auch 
darin  vergleichbar,  daß  er  auf  dem  Kopfe  heraus- 
tritt und  beim  Embryo   stets  auf  einem   Stiele 


der  späteren  Entwickelung  in  eine  Grube 
seitlich  am  Kopfe  eingezogen,  welche  meist 
so  tief  wird,  daß  die  Organe  beider  Seiten 
nur  durch  eine  schmale  Zone  voneinander 
getrennt  erscheinen.  Dabei  richten  sich  die 
dicken  Stiele  etwas  nach  vorn  (Fig.  6  a). 
Indem     die     Ränder     dieser    Augengruben 


sitzt,   der  nm   deshalb  viel  dicker  ist,  weil  er  I  sich   über    dem   Angapfel    zusammenziehen, 

umfangreiche  Organanlagen  enthält,  die  Nautilus  \  entsteht    die    Augenhöhle    (orb),    die    durch 

fehlen     (Augenganglion     und     weißer     Körper.  |  einen   ungleich   beschaffenen   Lidapparat   in 

Fig.  6  go  imd  wk).  i  verschiedenem  Grade  abgeschlossen  erscheint. 

Im   Verschluß   der 
ursprünglich  weit 

offenen  orbita  gehen 
die  Decapoden  und 
Octopoden  verschie- 
dene Wege.  Bei  den 
ersteren  ist  es  aus- 
schließlich der  hintere 
Rand,  welcher  über 
die  Lmse  gezogen 
wird,  so  daß  bei  den 
Myopsiden  schließlich 
vorn  der  letzte  Rest 
der  (Jeffnung  bestehen 
bleibt  (Fig.  6  b).  Die 
Stelle  des  Perus  ist 
auch  bei  den  Oego- 
psiden durch  eine 
scharfe  Ausbuchtung 
des  Randes  angedeutet 
(Fig.  Ib).  Um  die 
dvuchsichtige  zentrale 
Partie  der  aus  dem 
primären  Lid  entstan- 
denen Cornea  erhebt 
sich  bei  den  meisten 
Myopsiden  eine  halb- 
mönd-  bis  kreisförmige 
Falte    als    sekundäres 


Fig.  6.  Frontal  schnitte  durch  das  rechte  Auge  verschiedener  Dibranchiaten. 

a.  Oegopside.  Die  Augenhöhle  ist  weit  offen;  der  Hinterrand  kann 
als  „primäres  Lid"  über  die  Linse  weggezogen  werden  (pl)  orb  =  Orbi- 
tal,    wk  =    weißer    Körper,     kk    =    Kopfknorpel,    ck  =    Ciliarkörper, 

ir   =   Iris,  ret   =    Retina,  1  =   Linse. 

b.  Myopside  (Loligo).  Die  Augenhöhle  ist  während  der  Entwickehmg 
bis  auf  einen  feinen  Porus  (por)  verschlossen  worden;  dem  primären  Lid 

entspricht  jetzt  die  Cornea  (sk). 

c.  Octopode  (Tremoctopus).  Die  Augenhöhle  besitzt  über  der  Linse 
noch  eine  weite  Oeffnung,  welche  von  einem  Häutwulst  (sl)  umzogen 
wird,  der  als  Lid  funktioniert,  pol  =    primäres  Oberlid,  pid  =   primäres 

Unterlid. 


Ceplialopoda 


Lid.  Dabei  kommt  der  Poiusbaldinnerhalb  (Sepia), ' 
bald  außerhalb  (Sepiola)  zu  liegen.  Er  ist  bei  Sepia 
meist  nur  noch  schwer  nachweisbar  imd  fmik- 
tionell  wohl  ganz  bedeutungslos.  Bei  gewissen 
Formen  (Heferoteuthis)  scheint  er  völlig  ver- 
schlossen zu  sein.  Bei  den  Octopoden  wird  die 
Oeffnmig  zuerst  allseitig  eingeengt  luid  hält 
sich  dabei  über  der  Linse.  Schließlich  wird  sie 
mandelförmig,  so  daß  ein  oberer  mid  unterer 
Lidrand  zu  unterscheiden  sind.  An  den  Ecken 
schiebt  sich  nmi  der  untere  (pul)  allmählich 
unter  den  oberen  (Fig.  6c,  pol)  und  umgekehrt, 
so  daß  sie  sich  an  dieser  Stelle  kreuzen.  Bei 
der  Kontraktion  kann  dann  ein  vollkommener 
Verschluß  des  Orbitalraumes  hergestellt  werden. 
Ln  Umkreis  der  Oeffnmig  entsteht  ebenfalls 
als  Ringwulst  die  undurchsichtige  derbe  sekun- 
däre Lidspalte.  Auf  diesem  Zustand  bleibt  der 
Cornealapparat  bei  den  Argonautiden  zeitlebens 
bestehen  (Fig.  6c).  Bei  den  Polypodiden 
(Octopus)  schiebt  sich  der  untere  und  innere,  i 
primäre  Lidrand  weiter  dorsalwärts  —  so  daß  ; 
eine  Oeffnung  der  Lidspalte  nicht  mehr  möglich  i 
ist  —  schließlich  kommt  sie  ganz  auf  die  Dorsal- 
seite des  Kopfes  zu  liegen  mid  der  Eingang  in 
den  Orbitalraum  kann  nur  durch  Entfernung 
des  äußeren  Lides  gefunden  werden ,  besser 
noch  durch  Präparation  von  innen  her.  Von 
außen  gesehen  scheint  das  Auge  durch  eine 
zarte  Cornea  bedeckt  (das  untere,  primäre  Lid); 
darüber  zieht  sich  ein  zartes  Oberlid,  das  seiner- 
seits wieder  von  dem  \nilstigen  sekundären  Lid 
ringförmig  umgeben  ist. 

Die  Augen  des  Cephalopoden  sind  Seh- 
organe von  einer  Leistungsfähigkeit,  welche 
unter   den    Wirbellosen   einzig   dasteht   und 
derjenigen    der    niederen    Wirbeltiere    min- 
destens gleichkommt.     Auf  der  Retina  ent- 
steht auch  hier  ein  umgekehrtes,  verkleiner- 
tes, wirkMches  Bild,  von  großer  Vollkommen- 
heit.    Durch  Akkommodationsvorrichtungen 
kann  dasselbe  genau  eingestellt  werden ;  die- 
selbe n  beruhen,  wie  bei  wasserlebenden  Wir- 
beltieren, nicht  auf  einer  Form  Veränderung 
der  völlig  starren  Linse,  sondern  auf  einer 
wechselnden  Entfernung  derselben  von  der 
Retina.       Bei    vielen    Arten    ist    eine    Zone 
schärfsten   Sehens    in  Form    eines   horizon- 
talen helleren  oder  dunkleren  Streifens  auf 
der    Retina    ausgebildet,    die    optisch    der 
ebenfalls  horizontal  liegenden  Irisspalte  ent- 
spricht; auf  derselben  ist  die  Zalil  der  licht- 
rezipierenden  Elemente    auf    mehr  als   das 
Doppelte    vermehrt     z.    B.    105  000     statt 
40  000  bei  Sepia.     Die  Zahl  dieser  Elemente 
ist  am  größten  bei  Lohgo,  wo  sie  auf  der 
ganzen    Retina    gleichmäßig    verteilt    sind 
(162  400  pro  qmm),  doch  ist  dieselbe  auch  bei 
Sepia  bei  gleichem  Umfang  noch  erheblich 
größer   als   bei  einem  Menschenauge.     Eine 
langsame  Anpassung  an  verschiedene  Licht- 
intensität (Tiefe)  findet  statt  durch  Wande- 
rung des  Pigmentes  innerhalb  der  Retina,  sowie 
momentan  durch  Verengerung  und  Erweite- 
rung der  Pupille.     Die  Augäpfel  vermögen 
innerhalb  der  Augenhöhle  rotierende  Bewe- 


gungen  auszuführen,    durch   welche   es   er- 
möghcht  wird,  die  Horizontalstellung  der  Pu- 
pille in  den  verschiedensten  Lagen  annähernd 
festzuhalten.    Die  entsprechende  Muskulatur 
gehört    dem  ursprünghchen  Augenstiel    an. 
Dazu    kommt    eine    nicht    unbeträchthche 
Beweghchkeit      der     ganzen     Augenpartie, 
welche  z.  B.  bei  Octopoden  wieder  stielartig 
heraustreten  kann,  wobei  dann  jedes  Auge 
selbstständige  Bewegungen  ausführen   kann, 
2f)   Der    Darmkanal  (Fig.   3)   zerfällt 
in   Vorder-,    Mittel-   und    Enddarm;    davon 
entsteht     der     erstere     durch     Einstülpung 
des  Ectoderms,  die  übrigen  Teile  sind  ento- 
dermal  (Fig.  13  bis  15).^    Den  Anfang   des 
Vorderdarms  stellt  der  muskulöse  Schlund- 
kopf (Fig.  3,sk)  mit  den  papageischnabelähn- 
lichen  hornigen  Kiefern  (ok)  dar.     Er  um- 
schließt   eine    enge    Mundhöhle,    auf    deren 
Grund    sich    das"  Geschmacksorgan    (Org) 
mit    der  Mündung   der  Giftdrüsen  (Gd)^) 
und  die  sogenannte  Zunge  (Zg),  die  von  einer 
fei]enarti2;en  Reibplatte  („Radula") bedeckt 
ist  (vgl  den  iVrtikel,,Gastropo  da'-),  erheben. 
Die   Speiseröhre  (Vd)  ist  bei  Decapoden 
(Fig.  3  b)  eng,  sonst  sackförmig  erweitert  (Fig. 
3  a)  und  dient  so  als  Speisereservoir,  wenn  der 
Magen  schon  voll  ist.    Der  Mitteldarm,  aus 
j  Kaumagen,    Blindsack    (Bs)    und    Leber 
(seitlich)  bestehend,  enthält  nur  im  ersteren 
Teile   ungelöste   Nahrung,    die   dann   direkt 
in  den  Enddarm  (Ed)  übergeht.   Der  Blind- 
darm sammelt   vor  allem   das   verdauende 
Sekret   der   Leber,   welches   ihm   durch   die 
Gallengänge   zugeführt   wird,    sowie   gelöste 
Nahrung.      Die    Leber   entsteht   jederseits 
durch    Ausstülpung    der    Mitteldarmanlage 
und  stellt   eine   zusammengesetzte,    acinöse 
Drüse  von  großem  ITmfang  dar,  welche  außer 
der  Verdauung  noch  der   Speicherung   von 
Reservenahrung   in  Form   von    Fett    dient. 
Der   Enddarm   ist   ein   wenig   gewundener 
Kanal,  der  bei  Dibranchiaten  dicht  am  After 
als  Anhang  den  Tintenbeutel  (Tb)  trägt 
(Fig.   13  bis   15).     Der  letztere  enthält  ein 
gelb-  bis   schwarzbraun  gefärbtes   Pigment, 
das   vom  gereizten   Tier  ausgestoßen   wird; 
bei  Sepia  ist  der  Beutel  samt  der  sezernieren- 
den  Drüse  asymmetrisch  gegen  die  Spitze  des 
Eingeweidesackes    zurück    verlagert.      Der 
ganze  Darmkanal  ist,  entsprechend  der  aus- 
schließlichen Fleischnahrung  sehr  kurz  und 
die   Verdauung  außerordenthch  lebhaft;   18 
Stunden   nach   dein   Fraß   ist   derselbe   bei 
Octopus  wieder  völhg  leer.    Die  Resorption 
der  gelösten    Nahrung  geschieht   durch   die 


1)  Sie  sondern  ein  Sekret  zum  Abtöten 
der  Beutetiere  ab,  werden  aber  gewöhnlich  fälsch- 
licherweise als  Speicheldrüsen  bezeichnet  (Fig.  14 
mid  15  sp).  Aehnliche  Drüsen  münden  bei 
vielen  Formen  etwas  weiter  hinten  jederseits  in 
.  die  Mundhöhle. 


254 


Cephalopoda 


venösen  Gefäße  des  Blind-  und  Enddarms; 
doch  ist  die  funktionelle  Bedeutung  aller 
Teile  noch  sehr  unsicher. 

2g)  Das  Blutgefäßsystem  entsteht 
aus  Lücken  im  Mesoderm,  die  aus  den  an- 
grenzenden Zellen  ihre  Wandlung  erhalten. 
Ein  Teil  der  Lücken  wird  zu  geräumigen 
venösen  Blutsinus,  die  verschieclene  Organe 


I  (Gehirn,  Sehlundkopf,  ]\Iitteldarm)  um- 
:  spülen.  Li  dieselben  ergießen  arterielle 
I  Gefäße  und  periphere  Venen  ihr  Blut,  wäh- 
rend größere  Venen  es  wieder  in  den  Kreis- 
lauf zurückführen.  In  anderen  Teilen  ist 
das  Gefäßsystem  geschlossen,  indem  die 
arteriellen  Kapillaren  direkt  in^venösc  über- 
gehen. 


Fig.  7.  Zentrale; Blutgeföße.  Nieren  mu\  Cölomoducte  von  Nautilus.  Von  imten  gesehen.  Man 
beachte  die  metamere  Anordnmig  der  Kiemen  imd  ihrer  Gefäße  samt  deren  Anhängen  sowie 
der  Nieren  imd  Cölomoducte  in  ihrer  Korrelation.  Ov  =  Ovarium;  B.  =  birnförmige  Blase;  od  = 
Oviduct;  a.gen  =  Arteria  genitalis;  atr  =  Herzvorhof ;  rect  =  Enddarm:  gl.od.  =  Eileiterdrüse; 
V.  cav  =  Mündmig  der  Vena  Cava  (von  miten  her)  in  das  respiratorische  System;  pdr  =  Pericar- 
dialdrüsen;  x  =  die  Stellen  wo  dieselben  links  abgeschnitten  ^vm•den;  a.  resp.;i  =  Arteria  respira- 
torica  der  oberen,  a.  resp,  =  die  der  vmteren  Kieme;  v.  resp.j  imd  v.  resp.g  =  respiratorische 
Kiemen venen;  a.br.  =  Arteria  branchialis;  v.br  =  Vena  branchialis;  ptr  =  Pericardial- 
trichter;  Ni  =  obere,  N2  =  imtere  Niere;  vah  =  Venenanhänge;  v.abd  =  Vena  abdominalis; 
v.pall.  post  =  hintere  Mantelvene;  a.per.  =  Arteria  pericardiaca;  a.pall  —  Aiteiia  pallialis  (Aeste 
der  Aorta  posterior);  sin.  pall.  =  seitlicher  Mantelsiiius,  in  welchen  verschiedene  Venen  des  Mantel- 
komplexes einmünden. 


Das  Herz,  durch  Knappen  gegen  die 
„Vorhöfe"  (atr)  abgegrenzt,  stellt  einen 
querliegenden,  muskulösen  Schlauch  dar, 
der  aus  paarigen  Anlagen  entsteht.  Jeder 
Anlage  kommt  eine  eigene  vordere  Aorta  zu, 
es  obliteriert  aber  von  diesen  bei  Nautilus 
die  rechte,  sonst  die  linke  (Fig.  8  aoa).  In 
der  Medianebene  geht  die  Aorta  poste- 
rior ab,  welche  Mantel,  Kiemen,  Nieren, 
Gonodukte  und  Enddarm,  bei  Nautilus  auch 
den  Sipho  versorgt,  sowie  nach  vorn  die 
Arteria  genitahs  (agn)  zur  Keimdrüse 
(Fig.  7  und  8). 

Die  Venen  besitzen  eine  eigene  Mus- 
kulatur, welche  durch  peristaltische  Bewe- 
gungen das  Blut  weiter  treibt.  Das  des 
Vorderkörpers   sammelt   sich   in   der   Vena 


Cava  (Fig.  3,  7,  8,  14),  die  sich  vor  dem 
Enddarm  in  die  beiden  Venenschenkel 
gabelt.  Dieselben  kommen  in  der  Regel 
hinter  dem  Darm  nochmals  zur  Vereinigung 
und  es  gehen  von  dieser  Stelle  dann 
die  zuführenden  Kiemengefäße  ab.  Bei 
Octopoden  obhteriert  später  der  rechte, 
bei  Oegopsiden  der  Mnke  Venenschenkel, 
während  der  Entwickclung;  bei  Sepia  und 
Nautilus  wird  die  hintere  Verbindung  der 
Venenschenkel  wieder  aufgegeben.  Die 
zuführenden  Kiemengefäße,  bei  Nautilus  4, 
sonst  2,  tragen  traubige  Ausstülpungen, 
welche  in  die  Nierensäcke  liineinhängen,  die 
sogenannten  Venen  anhänge  (Fig.  7  vah). 
Sie  stellen  Exkretionsorgane  dar,  indem 
durch    Gefäßwand    und    Nierenepithel    hin- 


Cephalopoda 


durch  die  Zerfallstoffe  difiindieren  und  sich 
in  den  Nierensäcken  sammeln.  Diese  Bildun- 
gen greifen  bei  Decapoden  auch  auf  die  Venen- 
schenkel und  einige  Seitenvenen  über,  soweit 
dieselben  an  die  Harnsäcke  grenzen. 

Schon  bei  Nautilus  tragen  auch  die  Basal- 
stücke der  hinteren  Mantelvenen  (Fig.  7  luid  8 
v.abd.)  Venenanhänge,  was  sich  durch  die  An- 
nahme erklären  würde,  daß  hier  einst  das  zu- 
führende Gefäß  einer  weiteren  Kieme  abging, 
der  auch  eine  weitere  Niere  entsprochen  hätte. 
Jedenfalls  bildet,  wie  aus  der  Entwickelungsge- 
schichte  hervorgeht,  dieser  Teil  mit  dem  Rest  der 
Venenschenkel  eine  morphologische  Einheit  imcl 
den  ältesten  Teil  di  s  eigenwandigen  Venen- 
svstems. 


Fig.  8.  Zentrale  Blutgefäße  von  Sepia  offi- 
cinalis.  Von  unten  gesehen.  Bezeichnung  wie 
Fig.  7.  Aixßerdem  pdr  Pericardialdrüse,  besser 
Kiemenherzanhang ;  v.  seh.  Venenschenkel;  a. 
ceph.  Arteria  cephalica;  aoa  Aorta  anterior. 

Ueber  dem  ganzen  Komplex  der  Figur  7 
liegt  das  Cölom,  speziell  der  hintere  Teil  des- 
selben, das  Pericard.  In  dieses  ragen  büschel- 
förmige Ausstülpungen  der  Kiemenarterien 
herein  (pdr.),  welche  den  ,, Venenanhängen" 
gegenüberliegen  und  „Pericardialdrüsen" 
heißen.  Sie  stellen  kleine  Aussackungen 
dar,  auf  welchen,  wie  die  Finger  an  der 
Hand,  die  einzelnen  drüsigen  Blindsäcke 
sitzen.  Dem  unteren  Paar  dieser  Ge- 
bilde entsprechen  bei  den  Dibranchiaten  die 
Kiemenherzen  mit  ihrem  Anhang  (Fig.  8 
cbr  -)-  pdr).  Sie  stellen  Aussackungen  der  zu- 
führenden Kieraengefäße  dar,  die  an  ent- 
sprechender Stelle  im  Pericard  hineinragen 


und  durch  ihre  Kontraktionen  das  Blut  in 
die  Kiemen  treiben.  Ihre  Wand  ist  schwam- 
mig verdickt  und  scheint  eine  drüsige  Neben- 
funktion zu  besitzen,  die  ebenso  wenig,  wie 
die  der  Pericardialdrüsen  von  Nautilus,  und 
der  Kiemenherzanhänge  der  Dibranchiaten, 
sicher  bekannt  ist,  aber  wohl  eine  cxkreto- 
rische  sein  dürfte.  Zur  Regulierung  des 
Blutstromes  sind  an  verschiedenen  Stellen 
des  Gefäßsystems  Klappen  vorhanden,  so 
am  Eingang  zum  Herzen,  zu  den  Aorten,  zu 
den  Kiemenherzen  naw.  Das  Blut  ist 
durch  Hämoc^yan  bläulich  gefärbt  und  enthält 
spärliche  Blutzellen,  welche  aus  den  so- 
genannten Blutdrüsen  stammen.  Als  solche 
gelten  die  „Milz",  ein  parenchymatöser 
Strang  in  der  Kiemenachse  der  Dibranchiaten 
und  der  ,, weiße  Körper",  welcher  die  Basis  der 
Augen  dieser  Cephalopoden  umgibt  (Fig.  6  k). 

2h)  Die  Kiemen  (Ctenidien)  sind  bei 
Nautilus  in  zwei  übereinanderliegenden 
Paaren  vorhanden  (Fig.  3);  bei  den  Dibran- 
chiaten ist  das  obere,  kleinere  (nicht,  wie  ich 
ursprünglich  glaubte,  das  untere),  ver- 
schw^unden.  Sie  entstehen  in  Form  von 
Papillen  unter  dem  Mantel  (Fig.  10—12,  k), 
welche  durch  alternative  Faltungen  ihren 
gefiederten  Bau  (Fig.  2)  erhalten.  Jede 
Falte,  als  ,,Kiemeiiblättchen"  bezeichnet, 
ahmt  die  Struktur  der  ganzen  Kieme  nach 
und  kann  ihrerseits  wieder  Falten  zweiter 
und  dritter  Ordnung  erzengen.  Auf  der  nach 
innen  und  unten  gerichteten  Seite  der 
Kiemenachse  (Fig.  2,  kv)  verläuft  das  ab- 
führende Kiemengefäß  oder  die  ,,Kiemen- 
^  vene",  besser  Vena  respiratorica,  auf  der 
entgegengesetzten,  Inder  Tiefe,  das  zuf  ü  hrend  e, 
oder  die  ,, Kiemenarterie"  besser  Arteria 
respiratorica.  Dieselben  sind  durch  Gefäß- 
schlingen untereinander  verbunden,  die  durch 
den  Rand  der  Kiemenblättchen  laufen. 
Außer  diesem  respiratorischen  Gefäßsystem 
ist  ein  ernährendes  vorhanden,  wobei  eine 
kräftige  Arterie  das  abführende,  eine  Vene  das 
zuführende  respiratorische  Gefäß  begleitet 
(Fig.  7  und  8,  a.br  und  v.br).  In  der  Um- 
gebung letzterer  Vene  entsteht  bei  den  Di- 
branchiaten die  sogenannte  .,Milz".  Eine 
Hautfalte,  das  ,, Kiemenband,"  befestigt  die 
Kieme  auf  der  Seite  des  zuführenden  Kiemen- 
gefäßes am  Mantel;  dieses  ist  bei  Nautilus 
nur  an  der  Kiemenbasis  ausgebildet  während 
es  bei  Dibranchiaten  die  Kieme  bis  gegen  die 
Spitze  begleitet  (Fig.  2;  kb).  Ebenso  sind  die 
einzelnen  Kiemenblättchen  „geheftet".  Bei 
den  Lohginiden  und  den  meisten  Oegopsideii 
wird  das  Kie^neiiband  während  der  späteren 
Entwickelung  am  Grunde  aufgelöst  und  die 
Kieme  entfernt  sich  auch  sonst  beträchtlich 
von  dem  typischen  Bau  (Sepia,  Nautilus). 

2i)  Die  Nieren  (Harnsäcke,  Nephridien) 
sind  Epithelsäcke,  welche  den  zuführenden 
Kiemengefäßen      anhegen,      und      dement- 


256 


Ceplialopoda 


sprechend  bei  Nautilus  in  zwei,  sonst  in  einem 
Paar  (dem  unteren  von  Nautilus)  ausgebildet 
sind.  Bei  Decapoden  greifen  sie  auch  auf  die 
Hohlvenen  und  Gallengänge  über,  ver- 
schmelzen untereinander  und  senden  eine 
asymmetrische  Aussackung  am  hnken,  weiter 
auch  am  rechten  Gallengang  entlang  zum 
Magenblindsack  hinauf.  Sie  sind  vor  allem 
Harnreservoire,  während  die  Exkretion 
durch  die  Venenanhänge  besorgt  wird.  Frei- 
lich gehört  das  exkretorische  Epithel  der  letz- 
teren den  Nieren  zu.  Zweifelhaft  ist  die  Be- 
deutung ähnlicher  traubiger  Anhänge,  die  bei 
Decapoden  von  den  Gallengängen  aus  ins 
Nierenlumen  hineinhängen  und  als  ,, Pan- 
kreas" bezeichnet  werden.  Die  äußeren 
Oeffnungen  stellen  einfache  Sehlitze  mit 
Kingmuskeln  oder  Papillen  dar  und  sind 
ursprünglich  wie  bei  anderen  Mollusken  der 
Kiemenwurzel  zugeordnet  (Fig.  7).  Bei 
Decapoden  werden  sie  weiter  gegen  vorn  ver- 
lagert, wobei  die  Entleerung  nicht  mehr,  wie 
bei  Nautilus  und  Octopoden  über  die  Kiemen- 
venen hinweg  (Fig.  7),  sondern  darunter 
erfolgt. 

Diese  Verschiebung  ist  nur  dadurch  denkbar, 
daß  der  Vnrhof  im  Bereich  der  Oeffnung  einmal 
völlig  ringförmig  von  der  Niere  umgeben  ^\^lrde, 
was  in  der  Entwiekelrmg  des  Decapoden  tat- 
sächlich vorübergehend  statthat. 

Da  hier  auch  der  Pericardialtrichter 
mündet,  kommt  eine  doppelte  Renopericar- 
dial  verbin  düng  zustande,  welcher  aber  im  Gegen- 
satz zu  meiner  früher  geäußerten  Ansicht  nur 
ein  Cölomoduct  —  topographisch  nur  eine 
Mündimg  im  Cölom  entspricht. 

2  k)  Das  Cölomsystem  (Leibeshöhle, 
Gonaden,  Pericardialtrichter  und  Gonoducte). 
Die  Cephalopoden  besitzen  unter  den  leben- 
den Mollusken  das  bestausgebildete  Cölom- 
system und  erweisen  sich  darin,  sowie  in 
den  Beziehungen  der  hierher  gehörigen  Or- 
gane zu  den  zentralen  Gefäßen,  Kiemen, 
Nieren,  Osphradien,  Hautdrüsen  und  den 
diese  Organe  versorgenden  Nerven  als  die 
ursprünghchsten  Mollusken  überhaupt,  die 
wir  kennen.  Es  ist  nämlich  ganz  unzweifel- 
haft, daß  in  den  primären  topographischen 
Verhältnissen  dieses  Komplexes  eine  echte 
Metamerie,  ähnhch  derjenigen  typischer 
Cölomaten  vorhegt,  welche  Ansicht  zwar 
schon  mehrfach  geäußert,  aber  bis  dahin 
mangelnder  Sachkenntnis  halber  noch  nie 
ausreichend  begründet  werden  konnte.') 
Die  Leibeshöhle  umschließt  außer  dem 
Herzen  noch  die  Gonade,  die  Kiemenherzen 
(resp.  Pericardialdrüsen),  den  Magen,  sowie, 
bei   Nautilus,  beträchtliche   Teile   des  End- 


^)  Dies  kann  auch  hier  nur  kiu'sorisch  und 
zum  Teil  zwischen  den  Zeilen  geschehen,  da  eine 
ausführliche  Darstellung  der  Verhältnisse  den 
Rahmen  dieses  Artikels  überschreiten  würde. 


darms.  Sie  bildet  (Fig.  3)  einen  geräumigen 
Spaltraum,  der  den  ganzen  hinteren  Teil  des 
Eingeweidesackes  einnimmt  (Fig.  3)  und 
von  einem  äußerst  zarten  Epithel  ausge- 
kleidet wird,  das  die  hereinhängenden  Organe 
alle  von  außen  überzieht.  Sie  ist  bis  auf  zwei 
Paare  von  Ausführgängen  („Cölomo- 
dueten")  völlig  abgeschlossen  und  von 
wässeriger  Flüssigkeit  erfüllt.  Die  Anlage 
der  Leibeshöhle  erfolgt  durch  Spaltung  des 
Mesoderms  in  Form  paariger  Säckchen,  welche 
in  der  Medianebene  des  Körpers  unter  Bil- 
dung eines  dorsalen  Mesenteriums  zu- 
sammenstoßen. Von  letzterem  bleiben  einige 
Teile  dauernd  erhalten,  vor  allem  eine 
mittlere  Partie,  welche  den  Magen  an  der 
dorsalen  Körperwand  befestigt  und  die 
Gonade  trägt  und  ein  schmales  Band,  wel- 
ches das  Herz  mit  dem  darunter  hegenden 
Enddarm  befestigt.  Das  erstere  ist  als 
Gastrogenitalligament  (Gl),  das  letztere 
als  Mesocardium  zu  bezeichnen.  Ein 
ventrales  Mesenterium  kommt  nicht  zu- 
stande, da  auch  bei  Nautilus  der  Enddarm 
nur  unvollständig  ins  Cölom  aufgenommen 
wird.  Eine  Schlinge  desselben  dringt  se- 
kundär bruchsackartig  in  dasselbe  hinein 
und  wird  am  Gastrogenitalligament  be- 
festigt. Die  Gonade  hegt  zwischen  den 
beiden  Lamellen  des  letzteren;  sie  ist  stets 
unpaar,  doch  ist  dieses  Verhalten  bei  Nau- 
tilus wohl  durch  die  Reduktion  der  links- 
seitigen Anlage,  bei  den  übrigen  Cephalo- 
poden dagegen  durch  mediane  Verschmel- 
zung der  beiden  zu  erklären.  Die  männhche 
Gonade  besitzt  stets  ein  eigenes  Lumen,  das 
vom  Keimepithel  begrenzt  wird  (Samenkanäl- 
chen)  und  ins  Cölom  mündet  (Fig.  3  b), 
während  die  Eier  durch  Platzen  der  Cöloni- 
wand  chrekt  in  che  Leibeshöhle,  bei  Nautilus 
in  einen  besonders  abgekammerten  Teil  der- 
selben (Fig.  3  a,  Ov),  fallen. 

Die  weitere  Ausleitung  der  Geschlechts- 
produkte erfolgt  durch  das  obere  Paar  von 
Cölomoducten,  das  für  diesen  Zweck  in 
besonderer  Weise  differenziert  erscheint  und 
sich  von  seiner  ursprünghchen  Ausbildung 
stark  entfernt  hat.  Dieselbe  ist  uns  an  dem 
unteren  Paar,  den  ,,Pericardialtrichtern" 
(,, Nierenspritzen",  ,,Renopericardialgängen"> 
erhalten  gebheben  (Fig.  7,  ptr.).  Dieselben 
stellen  Zipfel  des  Cöloms  dar  (auf  der  Figur 
abgeschnitten  gedacht),  welche  über  die 
untere  Kiemenarterie  und  Kiemenvene  hin- 
weg, zwischen  Vorhof  und  Nierenöffnung 
die  Mantelhöhle  erreichen  und  durch  eine 
verschheßbare  Spalte  mit  derselben  kom- 
munizieren. Bei  den  übrigen  Mollusken, 
auch  bei  den  dibranchiaten  Cephalopoden, 
hat  sich  auf  die  Mündung  des  Pericardialtrich- 
ters  auch  der  Nierenausgang  verschoben,  was 
sich  bei  den  topographischen  Verhältnissen 
leicht  verstehen  läßt.     Doch  kommen  auch 


Ceplialopoda 


mt 


unter  den  Dibranchiaten  und  primitiven  den  Canalis  ciliaris,  der,  entsprechend  wie 
Gastropoden  Formen  vor,  bei  denen  sich  der  der  weibliche  Gonoduct,  in  die  Hauttasche 
Pericardialtrichter  wieder  frei  gemacht  hat  mündet.  Nahe  der  Öffnung  entsteht  nun 
und  neben  der  Niere  mündet  (so  Sthenoteu-  eine  Anlage,  die  dem  weibhchen  Geschlecht 
this  Cartrami  unter  den  Oegopsiden).  Die  fehlt  und  aus  der  der  ganze  sekundäre  Ge- 
Umbildung  der  Gonoducte  ist  auch  bei  schlechtsleiter  hervorgeht.  Dieselbe  ist  zu- 
Nautilus Ijeträchthch,  läßt  sich  aber  topo-  nächst  ungegUedert  und  stellt  einen  Blind- 
graphisch unschwer  verstehen,  wenn  man  sack  dar,  dessen  distales  Ende  (pen)  gegen 
die    Entwickelungsgeschichte     der    Dibran-  die    Oefi'nung    der    Tasche    vorwächst    (die 


chiaten  zum  Vergleich  heranzieht. 

4us  derselben  geht  nämlich 
hervor,  daß  eine  sekundäre  Ver- 
schiebung der  inneren  Oeffnung 
gegen  die  Gonade  hin  statt- 
findet ,  während  die  äußere 
unter  Verbindung  mit  einer 
ectodermalen  Einstülpung  eben- 
falls eine  Verlagenmg  erfährt. 
Wenn  wir  daraufhin  die  Figui"  7 
betrachten,  so  sehen  wir  die 
innere  Oeffnung  des  Gonoductes 
(od)  der  Gonade  genähert;  die 
äußere  mündet  in  die  Eileiter- 
drüse (gl.od).  Das  ganze  Or- 
gan zeigt  aber  sehr  ähnliche  Be- 
ziehungen zum  Gefäßkomplex 
und  der  Niere,  die  der  oberen 
Kieme  entsprechen ,  wie  der 
Pericardialtrichter  zu  denen 
der  miteren.  Er  ist  jedoch 
ein  wenig  nach  innen  verschoben, 
so  daß  obere  INierenöffnimg  imd 
Geschlechtsöffiumg  getrennt  er- 
schemen. 

Zum  weiteren  Verständnis 
der  topographischen  Bezie- 
hungen ist  hinzuzufügen,  daß 
die  Verschiebung  der  Gono- 
ducte mit  der  Ausbildung 
einer  Cölothelfalte  zusammen- 
hängt, mit  welcher  der  Gono- 
duct nach  innen  rückte  und 
welche  eine  unvollständige 
Abtrennung  des  unteren 
Cölomabschnittes.  des  ,,Peri- 
cards"  von  einem  viel  größeren 
oberen  herbeiführt,  der  die 
Gonade  einschUeßt.  Dieses 
„Genitalseptum"(Fig.3Gs) 
kommt  in  viel  schwächerer 
Ausbildung  auch  den  Di- 
branchiaten zu  und  entsteht 
erst  mit  der  Ausbildung  der 
-Geschlechtswege 


weiteren  Bezeichnungen   beziehen    sich    auf 


coel 


Fig.  9.  Morphologie  des  Geschlechtsleiters  der  Cephalo- 
poden.  a)  Anlage  des  weiblichen  Geschlechtsapparates  bei 
Loligo  vulgaris,  g.ov  =  Eileiterdrüse;  duct  =  Eileiter;  b)  An- 
lage des  männlichen  Geschlechtsapparates  von  Loligo  vulgaris, 
cöl  =  Mimdung  ins  Cölom;  slt  =  proximaler  S.  menleiter;  spd 
=  Spermatophorendrüse;  eil  =  Canalis  ciliaris;  gnt  =  Genital- 
tasche; pen  =  Penis;  die  Bezeichnungen  acc,  app  und  spt 
geben  die  Stellen  der  Anlage  an,  aus  denen  die  in  Fig.  9  c 
dargestellten  Bildnngen  entstehen;  c)  Schema  des  (/^  Ge- 
schlechtsapparates der  Dibranchiaten.  dac  =  Eingang  zur 
Accessorischen  Drüse  (acc);  spg  =  Spermatophorengang;  app 
=  Appendix;  spt  =  Spermatophorentasche.  d)  Männlicher  Ge- 
schlechtsleiter von  Nautilus,  mh  =  Grenze  der  Mantelhöhle; 
div  =  Penisdivertikel;  g.sin  =  Rudiment  des  linken  Ge- 
schlechtsleiters. 


Viel  komplizierter  gestal- 
tet   sich    die  Entwickelung  des  männlichen  j  das  spätere  Schicksal  der  betreffenden  Stellen 
Geschlechtsweges.     Auch  dieser  mündet  zu-    der  Anlage).  Durch  Auswachsen  und  Knickung 
erst  in  eine  Einstülpung  des  Ectoderms.         entstehen  nämlich  aus  derselben  die   acces- 

Diese  Einstülpung  entspricht  der  Eileiter-   sorische    Drüse,    der    Spermatophorengang 
drüse,  entwickelt  sich  aber  nicht  in   ihrem    mit  dem  „Appendix",  die  Spermatophoren- 


Sinne,  sondern  wird  zu  einer  einfachen 
Hauttasche,  welche  sich  um  den  sich  krüm- 
menden Samenleiter  herumlegt.  Dieser 
ghedert  sich  früh  in  drei  Abschnitte,  den 
Samengang,    die  Spermatophorendrüse    und 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


tasche  und  der  Penis,  welcher  später  durch 
Kuptur  eine  Oeffnung  erhält.  Bei  Octopoden 
verschwindet  der  Canalis  ciHaris  und  die 
Genitaltasche  wird  völlig  geschlossen.  Aehn- 
lich  bei  Nautilus,  wo  die  Teile   im   übrigen 

17 


258 


Cephalopoda 


ein  wesentlich  anderes,  aber  keineswegs  prirai- 1  selben  1.  der  die  Gonade  umgebende  Teil, 
tives  Verhalten  zeigen  (Fig.  15 d).  Der  Penis  ;  2.  die  Gonoducte,  3.  die  ,, Wassergefäße", 
verschiebt  sich  in  die  Medianebene,  woselbst  [  feine  Kanäle,  welche  von  der  Genitalkapsel 
die  Organe  beider  Seiten  zur  Verschmelzung   aus  die   Gonoducte  begleiten,  4.  eine  Aus- 


kommen. 

Die  Geschlechtswege  sind  bei  dem  Mann- 
von  CalHteuthis,  sowie  bei  allen  weiblichen 


sackung  derselben,  welche  den  Kiemenherz- 
anhang  umgibt,  5.  die  Pericardialtrichter. 
Das  Herz  und  die  Kiemenherzen,  sowie  der 


Oegopsiden  und  Octopoden  paarig  ausge- 1  ganze  Darm,  liegen  später  außerhalb  des 
bildet,  sonst  fehlt  bei  Dibranchiaten  der  \  Cöloms  im  Bindegewebe, 
rechte.  Bei  Nautilus  dagegen  ist  der  linke  3.  Entwickelungsgeschichte.  Die  Eier 
rückgebildet  und  zwar  in  beiden  Geschlech-  sind,  wie  bei  vielen  Wirbeltieren,  von  außer- 
tern.  An  seiner  Stelle  findet  sich  die  „birn-  j  ordentlicher  Größe  (ohne  Hüllen  bis  6  mm), 
förmige  Blase"  (Fig.  7  B),  welche  als  Rudi- j  was  durch  den  Reichtum  an  Nahrungs- 
ment  betrachtet  wird  (?).  Außerdem  zeigt  |dotter  bedingt  ist.  Sie  haben  ungefähr  die 
sich  beim  Männchen  ein  Rest  des  distalen  Form  eines  Vogeleies  (Fig.  4a),  wobei  das 
Teiles  (Fig.  9  g.sin.),  woraus  ein  Vorhanden  Bildungsplasma  am  einen  Pol  liegt.  Die 
sein  der  embryonalen  Anlage  geschlossen  |  Furchung  ist  eine  meroblastische,  symine- 
werden  kann.   Auch  unter  den  Dibranchiaten  I  trische  (?)  und  führt  zu  einer  erst  ein-,  später 

durch  noch  nicht  ge- 
nügend klargelegte  Vor- 
hänge mehrschichtigen 
Keimscheibe,  welche 
erst  allmählich  denDotter 
umwächst  (Fig.  4a). 

Der  eigentliche  Em- 
bryo nimmt  nur  den 
einen  Eipol  ein,  während 
aus  dem  Rest  ein  vor- 
übergehendes Anhangs- 
organ, der  , ,D  Otter - 
sack"  entsteht,  der 
später  wieder  eingezogen 
wird.  Er  stellt  bei  man- 
chen Formen  (Oegop- 
siden) nur  eine  geringe 
Vorbuchtung  unter  dem 
Munde  dar;  besitzt  da- 
gegen bei  anderen  eine 
außerordentliche  Größe, 
die  des  Embryos  um  das 
Vielfache  übertreffend 
(Fig.  6).  Dieser  Zustand 
ist  sekundär  durch  all- 
mähliche Zunahme  des 
Dotters  entstanden  zu 
denken,  wodurch  die 
Form  des  Embryos  in  der 
Weise  verändert  wurde, 
daß  der  ursprünglichdicht 
am  Munde  liee;ende  Arm- 


Fig.  10.  Embryonen  von  Loligo  vulgaris  von  der  Ventral- 
sei'te  gesehen,  ä)  Stadium  mit  mehrschichtiger  mützenf  irmiger 
Keimschei..e.  Dotter  (D)  zum  großen  Teil  noch  freiliegend; 
b)  Dotter  völlig  umwachsen;  es  treten  die  äußeren  Anlagen  der  Arme 
(ag  bis  5)  des  "Trichters  (tr),  de  statischen  Organe  (st)",  der  Trichter- 
taschen (tt),  de-  Kiemen  (K),  des  Mantels  (M)  rmd  des  Schalensackes 
(S)  hervor.  Die  Stelle  der  Darmanlage  und  des  späteren  Afters 
ist  mit  ,,da"  bezeichnet;  c)  der  entwickelte  Embryo  mit  abge- 
schnürtem Dottersack  (D);  die  Augen  sind  im  Begriff  von  der  Corneal- 
falte  überwachsen  zu  werden.  Saugnäpf->,  Flossen  (fl)  und  Chro- 
matophoren  (ehr)  sind  angelegt. 


mit  rudimentärem  Geschlechtsleiter  ist  eine 
solche  Anlage  nachweisbar. 

In  der  Spermatophorendrüse  werden  die 
Samenmassen  in  kompliziert  gebaute  Pakete 
gehüllt  (,,Sperinatophoren"),  welche  bei  der 
Begattung  am  weiblichen  Körper  befestigt 
werden 


kränz  zum  Rand  der 
scheibenföimigen  Embryonalanlage  ausein- 
andergezogen wurde  (vgl.  10b  mit  der  ent- 
sprechenden Fig.  11,  wo  der  Vorgang  sein 
Extrem  erreicht  hat). 

Der  innere  Bau  der  Embryonen 
wird  aus  einigen  Medianschnitten  durch 
Loligoembryonen  deutbch  (Fig.  13 — 15).  Das 


Das  Cölomsystem  der  Octopoden  zeigt  j  jüngste  Stadium  (entsprechend  Fig.  10b) 
im  Jugendzustand  ähnliche  Verhältnisse  zeigt  bereits  eine  Zusammensetzung  aus  drei 
wie  die  oben  dargestellten;  später  verengt   Schichten; 

sich  die  Leibeshöhle  in  ihrem  pericardialen         Die  äußerste,  das  Ectoderm  (ect)  er- 
Teil  immer  mehr.  Erhalten  bleiben  von  der-  zeugt  in  Form  einer  Einstülpung  die  Anlage 


Cephalopoda 


259 


des  Vorderdarms  (m)  und  bei  s  durch  Ueber- 
faltung  der  später  schalentragenden  Epithel- 
strecke die  des  Schalensackes. 

Die  innere  Schicht,  das  Entoderm  (ent) 
ist   zusammengesetzt   aus   zwei   Elementen: 
1.  dem  Dotterepithel,  das  als  dünne  Lage 
mit    weit    auseinanderliegen- 
den Kernen  die  Dottermasse 
umgibt  und  2.  der  eigenthchen 
Darmanlage    (da),    die    der- 
selben   hinten    mützenförmig 
aufsitzt.      Wenn    wir   dieses 
Entoderm   mit   dem   anderer 
Mollusken  vergleichen,  so  muß 
uns  diese  Teilung  als  sekun- 
därer Zustand  erscheinen. 

Die  Dotterzellen  gehören 
sonst  dem  Verband  der  ge- 
schlossenen Darmanlage  an,  und 
der  Dotter  ist  intiazeüulär. 
Die  Anknüpfung  ist  darin  ge- 
geben, daß  die  Darmanlage  auf 
diesem  und  späteren  Stadien 
erst  durch  das  Dotterorgan  ge- 
schlossen wird  und  daß  die 
Zellen  des  letztern  gegen  den 
Dotter  ni  ht  scharf  abgegrenzt 
sind.  Das  Dotterorgan  ist 
demnach  aus  einer  Gruppe  von 
Entomeren  entstanden  zu  den- 
ken, deren  enormer  Dottergehalt 
zusammengeflossen  ist,  während 
Plasma  und  Kern  niu"  noch  eine 
oberflächliche  Schicht  zu  bilden 
imstande  sind.  Die  Dotterzellen 
sind,  wie  bei  anderen  Mollusken, 
der  Leberanlage  zuzurechnen. 

Die  Figur  13  b  und  c 
stellen  die  weitere  Entwicke- 
lung  der  Darm  anläge  dar. 
Man  sieht  von  der  Spitze  der 
Mütze,  welche  zum  Enddarra 
wird,  eine  Ausstülpung  ent- 
stehen ,  aus  welcher  der 
Tintenbeutel  hervorgeht.  Die 
Mütze  selbst  wird  zum 
Mittel darm.  Zwischen  Ecto- 
darm  und  Entoderm  hegt  als 
eine  lockere  Schicht  von 
Zellen,  ohne  epithehalen  Ver- 
band, das  sogenannte  Meso- 
derm.  Es  enthält  Bildungs- 
material für  Bindegewebe, 
Knorpel,  Blutgefäße,  Cölom- 
wand,  Keimzellen  und  Niere. 

4.  Systematik.  I.  Unter- 
klasse Tetrabranchiata. 
Meist  fossile  Cephalopoden 
mit  wohl  ausgebildeter, 
äußerer,  verkalkter  und  ge- 
kammerter  Schale.  Dieselbe 
beherbergt  das  Tier  annähernd 
vollständig  und  ist  ent- 
weder gerade,  gebogen  oder 
Spiral  aufgewunden.   Lebende 


Formen  mit  zwei  Paar  Kiemen  und 
Nieren.  Kopffuß  mit  zahlreichen  Ten- 
takeln, ohne  Saugnäpfe.  Trichter  aus 
zwei  Lappen  dütenförmig  zusammengelegt. 
Mantel  häutig.  Augen  einfach,  gestielt ;  Chro- 
matophoren  fehlen.  Einzige  lebende  Gattung: 


Fig.  11.     Keimscheibe    voir    Sepia   officinalis  mit  den 
Anlagen  der  wichtigsten  Organe,  m  =  Mund;  vd  =  Ein- 
stülpung des  späteren  Vorderdarms;  au  =  Augenanlagen. 
Man  beachte  die  zweiteiligen  Armanlagen. 


Fig.  12.  Aeltere  Embryonen  von  Sepia  officinalis  zur 
Zeit  der  Abschnürung  des  Dottersackes.  Der  Mantelwulst  ist 
zu  einer  schlüsseiförmigen  Falte  geworden,  die  Kiemen,  Anal- 
gegend mid  Trichter  überwölbt;  der  Schalensack  ist  bis  auf 
einen  Porus  (s)  geschlossen  und  auf  d(  m  Mantel  werden  die 
Flossenanlagen  (fl)  sichtbar;  die  Augen  (au)  treten  auf 
Stielen  heraus,  der  Armkranz  zieht  sich  zusammen.  Die 
Armanlagen  tragen  auf  der  inneren  Seite  eine  Rinne,  in  welcher 
die  Saugnäpfe  entstehen  (<g).  Der  Trichter  ist  im  Begriff, 
sich  zum  Rohre  zu  schließen. 

17* 


260 


Cephalopoda 


Nautilus.       Nautilus    pompiUus    (L.)     im 
Stillen    Ozean.    Hierher    die    fossilen    Nau- 


tiloidea   und 
ontologie"). 


Fig.  13.  Sagittalschiiitt  durch  einen  Loligoembryo  des 
auf  Figiu  4  b  dargestellten  Stadiums.  Etwas  schematisiert. 
Die  Mantelanlage  ist  noch  ein  flacher  Ringwidst  (M — M). 
Die  Dotterpartie  ist  weggelassen.  Weitere  Aulagen:  sp  = 
Giftdrüse;  m  —  Mimd;  vd  =  Vorderdarm;  s  =  Schalensack; 
da  =  Darm;ed  =  Enddarm;  a  =  After;  tb  =  Tintenbeutel; 
D  =  Dotter;  ent  =  Entoderm;  mes  =  Mesoderm;  ect  = 
Ectoderm.     b)  und  c)  sind  weitere  ^Stadien  der  Darmanlage. 


Ammonoidea  (s.  unten  „Palä- 
Aus  dieser  Unterklasse  ist  die 
folgende  hervorgegangen  zu 
denken.^) 

II.  Unterklasse  Dibran- 
chiata.  Cephalopoden  mit  nur 
einem  Paar  Kiemen  und  Nieren 
(dem  unteren  von  Nautilus 
homolog).  Schale  vom  Mantel 
umwachsen,  entweder  gekam- 
mert  oder  in  verschiedenem 
Grade  rückgebildet.  Mantel 
muskulös.  Kopffuß  mit  8 — 10 
wohl  ausgebildeten  Armen  mit 
Saugnäpfen.  Trichter  durch 
frühe  Verwachsung  der  Lappen 
einheithch.  Augen  hochaus- 
gebildet, in  eine  Augenhöhle 
eingezogen.  Chromatophoren 
vorhanden. 

1.  Ordnung  Decapoda. 
Zehnarmige  Dibranchiaten  mit 
wohl  erhaltenem  Cölom.  Saug- 
näpfe gestielt  und  mit  Horn- 
ring;  sie  können  sich  in  Haken 
umwandeln.  Innere  Schale  ent- 
weder gekammert,  aus  Phragmo- 


sp     rd 


Fig.  14.  Medianschnitt  durch  einen  älteren  Loligoembryo  samt  dem  sich  abgliedernden 
Dottersack.  Das  Dotterorgan  beginnt  sich  in  einen  inneren  mid  äußeren  Abschnitt  zu  gliedern. 
Der  Schalensack  (s)  und  das  Trichterrohr  (tr)  haben  sich  geschlossen  imd  der  Mantelwoilst  ist 
zur  Mantelfalte  (i\I)  geworden,  die  allmählich  über  die  Analgegend  hinwegwächst.  Im  besonderen 
werden  die  ersten  Anlagen  der  Blutgefäße  als  Lücken  sichtbar  (v  cp). 


^)  Von  den  hieher  gehörigen  Formen  sind 
allerdings  die  Weichteile  größtenteils  unbekannt 
und  es  können  dieselben  sehr  wohl  mehr  oder 
weniger  als  4  Kiemen  besessen  haben;  doch  er- 
lauben die  korrelativen  Beziehungen  der  Organe 


zur  Schale,  trotzdem  mit  Sicherheit  einen  engeren 
Anschluß  an  Nautihis  anzunehmen.  Besser  wäre 
es  freilich  gewesen,  die  Unterklassen  auf  Grund 
der  Schalenmerkmale  zu  bezeichnen  und  zu 
charakterisieren. 


Cephalopoda 


261 


Conus,  Proostracum  und  Rostrum  bestehend 
oder  von  dieser  Zusammensetzung  ausgehend 
rück-  und  umgebildet  (Fig.  10). 


Fig.  15.  Fertig  differenzierter  Embryo  von 
Loligo  vulgaris.  Der  Mitteldarm  beginnt 
sich  vom  Dotterorgan  abzuschnüren  mid  gliedert 
sich  in  Magen  (Ma),  Blindsack  (B)  mid  Leber 
(seitlich).  Er  ist  auch  mit  dem  Vorderdarm  (vd) 
in  Verbindung  getreten.  Die  Herzanlagen  sind 
in  der  Medianebene  zusammengetreten  (H);  dar- 
über liegt  die  der  Gonade  (G),  dahinter  die  des 
Cöloms  (C).  Auch  die  Ganglien,  auf  früheren 
Stadien  auseinanderliegend,  sind  jetzt  median 
vereinigt  (cg  pg  vg),  ebenso  die 'Statocysten  (st). 

1.  Unterordnung  Belemnoidea.  Fossile 
Decapoden  mit  ziemlich  gleichartig  ausge- 
bildeten Armen,  deren  Saugnäpfe  meist  in 
Haken  umgewandelt  sind.  Innere  Schale  voll- 
ständig, kalkig  (Fig.  10b).  Aus  dieser  Gruppe 
sind  die  beiden  folgenden  durch  Speziali- 
sierung hervorgegangen. 

2.  Unterordnung  Myopsida.  Decapoden 
mit  typischen  „Tentakelarmen",  die  meist 
in  eine  Hauttasche  an  ihrer  Basis  zurückzieh- 
bar sind,  Saugnäpfe  nie  zu  Haken  umge- 
wandelt. Orbital  höhle  meist  bis  auf  einen 
feinen  Gang  verschlossen  und  die  Linse  von 
einer  Cornea  bedeckt  (Fig.  6  b).  Innere  Schale 
entweder  noch  deuthch  gekammert  und  vei- 
kalkt  oder  in  verschiedenem  Grade  rudimentär. 
Die  Arteria  genitahs  entspringt  direkt  aus 
dem  Herzen.  Flossen  selbständig  dem  Mantel 
aufsitzend. 

a)  Spirulidae.  Orbitalhöhle  noch  weit 
offen.  Innere  Schale  wohlausgebildet,  gekammert, 
mit  deutlichem  Sipho  (Fig.  4d  und  e). 

Einzige  lebende  Form:  Spirula  australis 
(Lam).  Kosmopolitische  Tiefenform  mit  nuid- 
lichen  endständigen  Flossen. 

b)  Sepiidae.  Die  Cornea  trägt  eine  sekim- 
däre  Lidfalte,  welche  den  Porus  einschließt. 
Schale  (,,Rückenschulpe")  kalkig  mit  xmdeut- 
lichem  Sipho  und  dicht  blättriger  Kammeriuig 
Fig.  4f  und  g,  dient  wie  bei  a  vermöge  ihres 
Luftgehaltes  als  Schwebeapparat.  Flossen  seitlich 
am  Körper  nach  vorn  ziehend  (Fig.  2).  Litoral- 
formen. 

Sepia  officmalis(L.)  gemeiner  „Tintenfisch" 
der  atlantischen  und  Mittelmeerküsten  Europas 
(Fig.  3b). 


c)  Sepiolidae.  Augen  mit  sekundärer  Lid- 
falte, welche  den  Porus  nicht  einschließt.  Schale 
(Gladius)  rudimentär.  Flossen  rimdlich,  rücken- 
ständig (Fig.  If),  Körper  kurz  gedrungen.  Mantel 
durch  einen  Muskel  ventral  median  an  den  Körper 
geheftet.  Meist  mit  Leuchtdrüsen  die  dem 
Tintenbeutel  seitlich  ansitzen.  Sepiola  ronde- 
letii  (Leach).    Mittelmeer. 

d)  Idio  sepiidae.  Schale  rudimentär^ 
Flossen  rundlich,  endständig;  Körper  gestreckt. 
Mantel  wie  bei  c  geheftet.  Idiosepius  pygmaeus 
(Steenstrup)  (Fig.  lg).  Zwergform  des  ost- 
indischen Archipels. 

e)  Loliginidae.  Innere  Schale  ein  wohl- 
augebildeter  horniger  Gladius;  federförmig. 
Augen  ohne  sekundäres  Lid  (Fi.g  12b).  Flossen 
in  der  Jugend  endständig,  rundlich,  später  am 
Mantel  in  verschiedenem  Maße  nach  vorn  wachsend 
(Fig.  la).  Tiere  schlank,  Leibesende  stumpf  oder 
in  eine  Spitze  ausgezogen.  Ruhelose  Schwimmer 
z.  T.  von  bedeutender  Größe  (1  m). 

Loligo  vulgaris  (Lam.).  Verbreitimg  wie 
Sepia.  Teuthis  media  (L.)  mit  zugespitztem 
Hinterende.    Mittclmcer. 

f)  Lepidoteuthidae.  Soweit  bekannt  den 
vorigen   (Teuthis)   ähnlich   aber   mit  geheftetem 

j  Mantel  wie  bei  c  imd  mit  schilderartigen  Bildungen 
der  Cutis.     Daher  der  ]Xame. 

Lepidoteuthis  Grimaldii  (Joubin).  Nur  der 
Hinterkörper  aus  dem  Magen  von  Walen  bekannt. 
Atlantischer  Ozean.  Von  bedeutender  Größe 
(über  1  m). 

i  3.  Unterordnung  Oegopsida.  Decapo- 
den mit  weitoffener  Orbitalhöhle  (Fig.  6a). 
Tentakelarme  oft  den  übrigen  ähnlich  (z.  B. 
Ommatostrephes) ;  nicht  in  Taschen  zurück- 
ziehbar.     Saugnäpfe    vielfach    während   der 

I  späteren  Entwickelung  in  Haken  umge- 
wandelt. Innere  Schale  durch  den  hornigen 
Gladius  dargestellt ,  der  nie  verkalkt  oder 
gekammert  ist,  aber  oft  ein  Rudiment  des 
Phragmocons  als  ,,Endconus"  trägt  (Fig.  4c). 
Die  Arteria  genitahs  entspringt  aus  der  hin- 
teren Aorta.  Die  Flossen  der  Larven  sind 
wie  bei  Lohgo  endständig  und  selbständig  am 
Mantel  befestigt.  Später  vereinigen  sie  sich 
median  und  wachsen  am  letzteren  nach  vorn. 
Ihre  typische  Gestalt  ist  die  der  Figur  Ib. 
Ruhelose  Schwimmer  des  offenen  Meeres. 
Zum   Teil    von   bedeutender   Größe.      Viele 

j  sind  Tiefenformen  und  tragen  Leuchtorgane. 
Von  den  zahlreichen,  oft  noch  ungenügend 
bekannten  und  nicht  einwandfrei  abge- 
grenzten Famihen  sind  die  wichtigsten  fol- 
gende: 

a)  Enoploteuthidae:  Gladius  mit  Falme, 
ohne  Endconus.  Saugnäpfe  aller  Arme  wandeln 
sich  zu  Haken   um.      Tiefenformen  mit  Leucht- 

j  Organen. 

j         Abraliopsis  morisii   (Verany).     Kosmopo- 

'  litisch. 

j  b)  Onychoteuthidae,  Gladius  mit  rudi- 
mentärer Fahne.  Endconus  mit  aufgesetztem 
Dorn  (Fig.  10c),  nm'  an  den  Tentakelkeulen 
werden  Haken  ausgebildet. 

Onycho teuthis  banksii  (Leach).  Kosmo- 
politisch.    Leuchtorgane  in  der  Mantelhöhle, 


262 


Cephalopoda 


c)  Veranyidae.  Gladius  wie  bei  a.  Ten- 
takelarme gehen  im  Verlauf  der  späteren  Ent- 
wickelung  verloren.  Arme  mit  Haken.  Octo- 
podoteuthis  sicula  (Riippell).  Körper  gallert- 
artig durchsichtig.    Mittelraeer. 

d)  Cranchiidae.  Mantel  mit  dem  Trichter 
und  Nacken  verwachsen.  Gladius  ohne  Fahne, 
mit  langem  End.'onus.  Selten  werden  die  Saug- 
näpfe der  Tentakel  in  Haken  umgewandelt. 

Cranchia  scabra  (Leach).    Mittelmeer. 

e)  Chiroteuthidae.  Mantel  frei.  Gladius 
wie  d,  charakteristische  Larven  (Doratopsis)  mit 
verlängertem  Hals  und  Querträger. 

Chiroteuthis  veranyi  (Ferussac).  Mittel- 
meer; Atlantischer  Ozean. 

f)  Histioteuthidae.  Gladius  mit  Fahne, 
ohne  Conus.  Flossen  rundlich,  hinter  dem 
stumpfen  Leibesende  vereinigt.  Ventralseite 
mit  Leuchtorganen. 

Histioteuthis  bonellii  (Ferussac).  Dorsale 
und  laterale  Arme  durch  eine  Art  Schwimmhaut 
verbunden.     Mittelmeer;  Atlantischer  Ozean. 

Calliteuthis  reversa  (Owen).  Ohne 
Schwimmhaut.     Kosmopolitisch. 

g)  Ommatostrephidae.  Gladius  ohne 
Fahne  mit  kleinem  Conus.  Trichterknorpel  drei- 
eckig mit  Längs-  imd  Querrinne.  Larven  mit 
einem  durch  vorübergehende  Verschmelzmig 
der  Tentakelarme  gebildeten  Rüssel  (,,Rhyn- 
choteuthis"  Chun). 

Ommatostrephus  sagittatus.  Mittelmeer. 
Atlantischer  Ozean. 

Sthenoteuthis  bartrami  Lesueur.  Kos- 
mopolitisch. 

h)  Architeuthidae.  Gladius  mit  Fahne 
und  Conus.   Flossen  endständig.   Arme  sehr  lang. 

Architeuthis  princeps  (Verill),  Atlantischer 
Ozean.     Riesencephalopoden,  bis  18  m  lang. 

2.  Ordnung  Octopoda.  Achtarmige  Di- 
branehiaten  mit  rednzierter  Leibeshölile, 
olme  Bnccaltrichter.  Mantel  im  Kacken 
mit  dem  Kopf  verwachsen,  medioventral 
durch  einen  Muskel  geheftet.  Saugnäpfe  ohne 
Hornringe  und  abgegliederte  Stiele.  Diese 
Ordnung  ist  durcliaus  selbständig,  d.  h. 
nicht  näher  mit  irgendeiner  anderen  Di- 
branchiatengruppe  verwandt. 

1.  Unterordnung  Lioglossa.  Inneres 
iRudiment  der  Schale  einteilig  quer  ausge- 
zogen, Flossen  erhalten;  Saugnäpfe  ein- 
reihig; Arme  mit  zwei  Keihen  von  Girren. 
Kadula  rückgebildet. 

a)  Cirrhoteuthidae.  Arme  durch  eine 
selu'  große  Schwimmhaut  schirmartig  verbimden. 
Mantelöffnung  bis  auf  einen  kleinen  Aussclmitt 
für  den  Trichter  zugewachsen. 

Cirrhoteuthis  magna  (Hoyle),  Opistho- 
teuthis  depressa  (Verill).  Letztere  Form  platt- 
gedrückt, olme  abgesetzten  Eingeweidesack. 
Tiefsee. 

2.  Unterordnung  Trachyglossa.  Schulp 
nur  in  zwei  kleinen  seitlichen  Resten  (,, Knor- 
pelstäbchen") erhalten  oder  fehlend.  Arme 
ohne  Girren.  Eadula  wohl  entwickelt.  Flossen 
fehlen  meist.  Saugnäpfe  ein-  bis  zweireihig. 
Brutpflege. 

a)  Polypodidae.  Knorpelstäbchen  im 
Mantel  vorhanden.     Hectocotylisierter  Arm  niu 


an  der  Spitze  umgebildet,  bei  der  Begattung 
nicht  abgelöst.  Männchen  ungefähr  ebenso  groß 
oder  größer  als  das  Weibchen.  Primäres  Unter- 
lid zu  einer  „Pseudocornea"  entwickelt.  Formen 
der  litoralen  Zone.  Polypus  (Octopus)  vulgaris 
(Lam.)  Kosmopolitisch,  Arme  mit  2  Reihen  von 
Saugnäpfen.  Moschites  (Eledone)  moschata 
(Lam.).  Mittelmeer.  Mit  einer  Reihe  von 
Saugnäpfen. 

b)  Philonexidae.  Linere  Schale  ver- 
schwunden. Hectocotylus  stark  umgebildet,  vor 
Gebrauch  in  einer  Tasche  getragen,  bei  der 
Begattung  abgelöst  und  in  der  Älantelhöhle  des 
V  verbleibend,  o-^  \äel  kleiner  als  das  $.  Orbital- 
höhle über  der  Linse  offen  (Fig.  6c).  Saugnäpfe 
zweireihig.    Pelagische  Formen. 

Tremoctopus  (Philonexi-;)  violaceus  (Delle 
Chiaje),  Mittelmeer. 

Argonauta  argo  (L.)  9  mit  einer  von  den 
verbreiteten  Dorsalarmen  gebildeten  papier- 
dünnen Schale,  in  welcher  die  Eier  sich  ent- 
wickeln. 

Hierher  auch  Alloposus  und  Ocythoe. 
5.  Oekologie.  Die  Anpassungserschei- 
nungen der  Gephalopoden  sind  außerordent- 
lich mannigfaltig  und  eigenartig,  was  vor 
allem  durch  die  hohe  Ausbildung  des  Zen- 
tralnervensystems bedingt  ist.  —  Sämtliche 
Arten  sind  ausschließhch  marin  und  es 
scheint,  daß  ein  Uebergang  ins  Süßwasser 
niemals  stattgefunden  habe.  Nach  der  spe- 
ziellen örtMchen  Anpassung  kann  man  vor 
allem  zwei  Typen  unterscheiden:  pela- 
gische und  Grundformen.  Die  ersteren 
kennen  nur  schwimmende  Bewegung,  in  der 
sie  eine  außerordenthche  Vollkommenheit 
besitzen,  welche  einigen  sogar  erlaubt,  sich 
auf  der  Flucht  nach  Art  der  fliegenden  Fische 
unter  ]\Iithilfe  ihrer  Flossen  über  das  Wasser 
emporzuschnellen  (,,flying  Squid"),  wobei  sie 
nicht  selten  auf  das  Deck  von  Schiffen  fallen. 
Die  letzteren  sind  in  der  Ruhe  an  den  Grund 
gebunden  und  besitzen  zum  Teil  die  Fähig- 
keit mit  Hilfe  ihrer  Arme  zu  kriechen  (Octo- 
poden),  während  andere  sich  auch  dicht 
über  dem  Grunde  nur  schw'immend  bewegen 
(Sepia,  Sepiola).  Beide  Typen  zerfallen 
weiter  nach  der  Anpassung  an  verschiedene 
Tiefen,  wobei  die  Abnahme  und  der  schließ- 
Mche  Mangel  des  Sonnenlichtes  nach  der  Tiefe 
hin  die  Verschiedenheit  der  Lebensbedin- 
gungen ergibt.  Eine  eigenartige  Anpassung 
der  meisten  Tiefseecephalopoden  stellen  die 
Leu  cht  Organe  der  Haut  dar.  Dieselben 
entsenden  vielfach  buntes  Licht  und  sind 
zum  Teil  so  angeordnet,  daß  sie  das  Ge- 
sichtsfeld des  Tieres  erleuchten,  zum  Teil 
machen  sie  das  Tier  selbst  sichtbar  und 
kennthch  für  Artgenossen  oder  Beutetiere,  die 
angelockt  werden  sollen.  Ein  besonderes 
Interesse  verdient  der  Farbwechsel.  Der- 
selbe dient  bei  den  Grundformen  der  Küsten- 
zone (Sepia,  Octopus,  Eledone)  vor  allem 
zur  Nachahmung  der  wechselnden  Unterlage 
und  ist  vom  Gesichts-  und  Tastsinn  abhängig. 


Cephalopoda 


263 


Die  Anpassung  wird  wesentlich  vervoll- 
kommnet durch  die  Möghchkeit,  vermittels 
der  Hautmuskulatur  die  verschiedensten 
Fortsätze  und  Höckerbildungen  auf  dem 
Körper  zu  erzeugen,  wodurch  Octopus  z.  B. 
einen  mit  Algen  besetzten  Stein  täuschend 
nachzuahmen  vermag.  Zur  aggressiven  und 
defensiven  Deckung  dienen  außerdem  ver- 
schiedene Reflexe  und  I  n  s  t  i  n  k  t  e.  So  graben 
sich  Sepia  und  Sepiola  mit  Hilfe  ihrer  Flossen 
in  den  Sand,  Octopus  zwischen  zusammen- 
gehäufte Steine  ein,  wobei  nur  Augen  und 
Atemöffnungen  frei  bleiben.  Diese  Stellungen 
werden  fast  nur  zu  nächtlichen  Raub- 
zügen verlassen;  tagsüber  lauern  die  Tiere  so 
auf  vorüberziehende  Beuteobjekte.  x\ls  solche 
sind  vor  allem  Krebse,  sowie  Fische  und  an- 
dere Cephalopoden,  nicht  zum  wenigsten  auch 
kleinere  Tiere  derselben  Art  zu  bezeichnen. 
Alle  Cephalopoden  sind  gefräßige  Räuber 
und  eingefleischte  Kannibalen.  Ihre 
Schwärme  verkleinern  sich  an  Zahl,  je  größer 
die  Tiere  werden,  vor  allem  auch  dadurch, 
daß  die  schwächeren  Exemplare  fortwährend 
von  den  übrigen  aufgezehrt  werden.  Die 
Decapoden  erhaschen  ihre  Beute  mit  Hilfe 
der  vorgeschleuderten  Tentakelarme,  wobei 
sie  eine  außerordenthche  Treffsicherheit  an 
den  Tag  legen. 

Das  Ausspritzen  der  Tinte  dient 
besonders  bei  Sepia  als  wirksames  Schutz- 
mittel: in  der  dadurch  erzeugten  trüben  Wolke 
kann  sich  die  verfolgte  Sepia  durch  eine 
blitzschnelle  seithche  Bewegung  retten. 

Die  pelagisch  lebenden  Formen  weisen 
vielfach  grelle  Farben  auf,  und  bedienen 
sich  ihres  Chromatophorenapparates  wohl 
auch  als  S  c  h  r  e  c  k  m  i  1 1  e  1.  Wenn  ein  Schwärm 
fliehender  Loligo  plötzlich  eine  purpurrote 
Färbung  annimmt,  dürfte  dies  sicher  eine 
verblüffende  Wirkung  auf  den  Verfolger 
(gröiere  Cephalopoden,  Fische,  Cetaceen) 
ausüben. 

Das  Chromatophorenspiel  ist  bei  die- 
sen hoch  organisierten  und  meist  sozial  leben- 
den Tieren  auch  Aus  drucks  mittel.  Alle 
Stimmungen  und  Affekte,  auch  der  Gesund- 
heitszustand spiegeln  sich  darin  wieder. 
Von  außerordenthcher  Lebhaftigkeit  ist  es 
bei  Kämpfen,  vor  allem  aber  bei  den  Liebes- 
spielen und  bei  der  Begattung. 

Bei  diesem  Vorgang,  der  schon  von 
Aristoteles  beobachtet  wurde,  werden  die 
Spermatophoren  vom  Männchen  entweder 
in  der  Nähe  des  Mundes  (Nautilus,  meiste 
Myopsiden),  in  der  Mantelhöhle  (Oegopsiden, 
Sepiohden)  oder  im  Eileiter  (Octopoden) 
des  Weibchens  befestigt,  wobei  sie  sich 
durch  Zerrung  gewisser  Teile  entladen. 
Die  Uebertragung  geschieht  mit  Hilfe  des 
hectocotyhsierten  Armes,  dem  seinerseits  die 
Spermatophoren    vom    Penis    und    Trichter 


zugeleitet  werden.  Die  Art  der  Befestigung 
kann  nicht  beobachtet  werden.  Nach  der- 
selben findet  man  die  Spermatophoren  in 
Bündeln  fest  an  der  Haut  kleben,  während 
sie  durch  einen  feinen  Kanal  allmähhch  ihr 
Sperma  ausströmen.  Bei  den  Decapoden 
findet  dabei  vielfach  ein  richtiger  Kampf 
zwischen  den  Geschlechtern  statt,  wobei 
das  Weibchen  überwältigt  und  erst  nach 
Beendigung  der  Aufgabe  wieder  freigegeben 
wird;  bei  Octopus  und  Verwandten  dagegen 
wird  aus  einiger  Entfernung  nur  die  Spitze 
des  hectolysierten  Armes  in  die  Mantel- 
höhle des  stillsitzenden  Weibchens  eingeführt. 
Rätselhaft  ist  der  Vorgang  bei  den  pelagischen 
Philonexiden.  Man  findet  bei  den  Weibchen 
derselben  den  augenscheinhch  bei  der  Be- 
gattung abgerissenen  Hectocotylus  lebend 
in   der  Mantelhöhle,    oft  in   der  Mehrzahl. 

Die  neapolitanischen  Fischer  nützen  die 
Heftigkeit  des  Sexualaffektes  bei  Sepia  offi- 
cinalis  für  den  Fang  aus:  sie  binden  ein  Weib- 
chen mit  dem  Hintevende  an  eine  Schnur  und 
lassen  es  in  die  Tiefe,  um  es  bald  darauf,  mit 
einem  Älännchen  vereinigt  wieder  heraufzuziehen. 
Diese  Prozedur  kann  mit  demselben  Weibchen 
sehr  oft  wiederholt  werden. 

Die  Eier  werden  durch  das  ausströmende 
Sperma  entweder  schon  im  Eileiter  (Octo- 
poden) oder  erst  bei  der  Ablage  befruchtet. 
Sie  sind  stets  von  einer  zähen  Haut  (,, Cho- 
rion") umgeben,  welche  bei  Octopoden  die 
einzige  Hülle  darstellt.  Sonst  kommen  dazu 
gallertige  Scheiden,  welche  durch  Eileiter- 
und Nidamentaldrüsen  bei  der  Ablage  ge- 
bildet werden.  Die  Eier  entwickeln  sich  bei 
Ocythoe  bis  zum  Ausschlüpfen  im  Eileiter; 
sonst  werden  sie  einzeln  oder  in  traubigen 
Massen  abgelegt,  bei  Oegopsiden  flottierend, 
bei  den  Uebrigen  an  festen  Gegenständen 
des  Meeresgrundes  befestigt.  Argonauta  trägt 
ihre  Eier  bis  zum  Ausschlüpfen  in  der  Schale 
mit.  Diese  Brutpflege  ist  schon  bei  den  Weib- 
chen der  übrigen  Octopoden  angebahnt,  welche 
ohne  Nahrung  zu  sich  zu  nehmen,  wochenlang 
bei  den  zwischen  Felsen  abgelegten  Eiern 
sitzen,  sie  in  Bewegung  erhalten  und  ihnen 
durch  den  Trichter  einen  beständigen  Wasser- 
strom zuführen.  Die  besonders  dotterreichen 
Eier  mancher  Litoralformen  (Sepia,  Se- 
piola, Eledone)  entwickeln  sich  innerhalb 
ihrer  Hüllen  fertig;  die  anderen  machen 
eine  Art  Metamorphose  durch. 

Die  pelagischen  Jugendformen,  sowie 
auch  die  kleinsten  Arten  sind  durch  völlige 
Durchsichtigkeit  ausgezeichnet.  Dieselben 
besitzen  bei  den  Decapoden  (Loliginiden, 
Oegopsiden)  stets  kleine  endständige  Flossen 
und  sind  in  ihrer  sonstigen  Ausbildung  für 
die  einzelnen  Famihen  charakteristisch.  Sie 
wurden  vielfach  als  selbständige  Arten  be- 
schrieben, die  der  Ommatostrephiden  als 
Rhynchoteuthis    (Chun),    die    der   Ony- 


264 


Cephalopoda 


choteuthiden  als  Teleonychoteuthis 
(Pfeffer),  die  der  Cliiroteutliiden  als  Do- 
ratopsis  (de  Rochebrune)  usw.  Die 
Larven  der  Octopodeu  sind  mit  Büscheln 
von  Chitinborsten  besetzt,  die  in  Einsen- 
kungen  der  Epidermis  entstehen.  Das 
Alter  der  Cephalopoden  ist  schwer  festzu- 
stellen; die  einen  werden  mit  einem,  andere 
mit  2  Jahren  geschlechtsreif,  wachsen  aber 
später  noch  weiter.  Da  die  größeren  Tiere 
allmähhch  nach  der  Tiefe  wandern,  entziehen 
sie  sich  für  gewöhnhch  unserer  Beobachtung. 
Gewisse  Riesenformen  unter  den  Octopoden 
und  Oegopsiden  dürften  ein  beträchtliches 
Alter  besitzen.  Auch  die  „pelagischen" 
Formen  entfernen  sich  vielfach  nicht  über  ein 
ihrer  Größe  entsprechendes  Maß  von  der  Küste 
der  entlang  sie  sich  dementsprechend  ver- 
breiten. Da  außerdem  das  Klima  gewisse, 
wenn  auch  sehr  weite  Grenzen  setzt,  be- 
schränkt sich  das  Verbreitungsgebiet  vieler 
der  bekannten  Arten  auf  die  nördliche  oder 
südhche  und  östhche  oder  westhche  Ufer- 
zone der  größeren  Meeresgebiete.  Innerhalb 
dieser  Grenzen  aber  findet  man  dieselben 
gewöhnhch  weithin  verbreitet.  Einige  pe- 
lagische  Arten  des  atlantischen  Gebietes 
finden  sich  gleichmäßig  an  den  örthchen 
und  westMchen  Küsten  (Sthenoteuthis  bar- 
trami,  Hlex  iUecebrosus  u.  a.)  während  an- 
dere überhaupt  kosmopohtisch  sind  (Ar- 
gonauta  argo,  Octopus  vulgaris,  Onycho- 
teuthis  banksii  und  viele  Tiefenformen) ; 
für  die  Gattungen  als  Ganzes  ist  das  letztere 
die  Regel.  Was  speziell  die  uralte  Gattung 
Nautilus  betrifft,  die  einst  allgemein  ver- 
breitet war,  so  ist  sie  heute  auf  den  stillen 
Ozean  beschränkt. 

Literatur,  St.  delle  Chiaje,  Memorie  sui  Ce- 
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Berlin  1896.  —  A.  Lang,  3Iolhisca  im  Lehr- 
buch der  vergleichenden  Anatomie  der  ivirbel- 
losen  Tiere,  II.  Auflage  bearbeitet  von  K.  He  • 
sc  hei  er,  Jena  1900  (enthält  ein  ausfiihrliches 
Literaturverzeichnis).    —     J?..     Hesse,      Unter- 


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V.  Bauer,  Einführung  in  die  Physiologie  der 
Cephalopoden.  Milteil.  d.  zool.  Station  Neapel, 
Bd.  19,  1909.  —  W.  E.  Hoyle,  A  Catalogue 
of  Recent  Cephalopoda.  Proc.  Roy.  Soc.  Edin- 
burgh, Vol.  17,  1909.  —  Ad.  Naef,  Die  Organo- 
genese des  Cölomsyslems  und  der  zentralen  Blut- 
gefäße von  Loligo.  Jen.  Zeitschr.  Naturw., 
Bd.  45,  1909,  —  L.  W.  Williams,  The  ana- 
tomy of  the  common  Sguid,  Loligo  Pealii,  Le- 
sueur,  Leiden  1909.  —  C.  Chun,  Cephalopoden 
I.  Teil:  Oegop>sida ;  in  Wissenschaftliche  Ergeb- 
nisse d.  deutschen  Tiefseec.rpedition  B.  18,  Jena 
1910.  II.  Teil  in  Vorbereitung.  Herselbe, 
Spirula  australis  (Lam),  Berichte  d.  Math.  Physik. 
Kl.  d.  Sachs.  Ges.  d.  Wiss.,  Bd.  62,  1910.  — 
A.  Naef,  Zur  vergl.  Anatomie  und  Entwickelungs- 
geschichte  des  Blutgefäßsystems  der  Cephalo- 
poden. Zool.  Anz.,  Bd.  36,  1910.  —  W.  Meyer, 
Die  Spermatophoren  von  Polypus  (Octopus)  vul- 
garis ibid,  B.  37,  1911.  —  In  Vorbereitung  Ad. 
Naef,  Cephalopoda,  IL  Teil,  Anatomie,  Ent- 
wickelung, Oekologic  us7V.  in  „Fauna  und  Flora 
des  Golfes  von  Neapel".  —  Derselbe,  Teutholo- 
gische  Notizen,  Zool.  Anz.  Bd.  38,  1912.  • 

A.  Naef 


Cephalopocla  (Paläontologie) 


265 


Cephalopoda. 

Paläontologie. 

1.  Einleitendes.  2.  Bau  und  Wcachstum  der 
Nautilusschale.  3.  Tetrabranchiata:  a)  Nauti- 
loidea:  k)  Schalenformen,  ß)  Anfangskammern, 
y)  Wohnkammern  und  Mundränder.  6)  Skulp- 
turen, s)  Septen  und  Suturen.  J)  Siphonal- 
bildungen.  t{)  Bau  des  Weichkörpers,  Lebens- 
weise. ■9')  Systematik  und  Stammesgeschichte, 
t)  Zeitliche  Verbreitung.  b)  Ammonoidea: 
a)  öchalenformen.  ß)  Anfangskammern.  7)  Scha- 
lenbau, Wohnkammern  und  Mundränder,  Apty- 
chen.  ö)  Skulpturen,  e)  Septen,  Suturen,  Sipho. 
^)  Ontogeiiie.  tj)  Lebensweise.  ■9')  Systematik 
und  Stammesgeschichte,  t)  Geologische  Verbrei- 
tung und  Bedeutung.  4.  Dibranchiata.  a)  Be- 
lemnoidea.  b)  Spiruloidea.  c)  Sepioidea.  d)  Chon- 
drophorida.    e)  Oktopoda.  5.  Zusammenfassung^ 

I.  Einleitendes.  Mehr  als  alle  anderen 
Klassen  der  Mollusken  haben  die  Cephalopoden 
in  paläontologischer  wie  geologischer  Beziehung 
Bedeutung  erlangt.  Kalk-,  seltener  Konchiolin- 
schalen  fossiler  Cephalopoden  sind  —  weit  mehr 
als  9000  Ai-ten  angehörend  —  seit  den  Zeiten  des 
Unterkambrium  bekannt.  Vorwiegend  sind  es 
äußere  Schutzschalen,  dann  innere,  stützende 
Schalen,  welche  wir  fossil  kennen.  Seltener 
sind  verkalkte  Ivieferteile  erhalten  und  Haken 
von  Fangarmen.  Von  vielen  f  Ammoniteni)  sind 
den  Opercula  der  Gastropoden  vergleichbare 
Deckel,  die  Aptychen,  erhalten.  Aeußerst  selten 
sind  Reste  der  Weichkörper  fossilisiert:  E.  Fraas 
konnte  aus  dem  oberen  Lias  von  Württemberg 
einen  nahezu  vollständigen  Tintenfisch,  fGeo- 
teuthis  Zitteli,  beschreiben;  von  mehreren 
fBelemniten  und  einzelnen  anderen  Dibran- 
chiaten  sind  Teile  des  Körperumrisses,  der  Arme, 
verkohlte  Tintenbeutel,  fossilisierte  Muskelreste 
erhalten. 

In  manchen  Formationen  und  Stufen  treten 
die  Cephalopoden  in  riesigen  Mengen  auf.  Vom 
Devon  bis  zur  oberen  lüeide  sind  sie  mit  die 
besten  Charakteristika  mariner  Faunen  und 
vielfach  leisten  sie  der  Stratigraphie  als  ,, Leit- 
fossilien" wichtigste  Dienste. 

Aus  allen  Fazies  mariner  Ablagerungen  sind 
Cephalopoden  bekannt  geworden.  Doch  nicht 
in  allen  treten  sie  gleichmäßig  auf.  Im  allgemeinen 
werden  ihre  Schalen  in  kalkigen,  mergligen  und 
in  vielen  tonigen  Ablagerungen  besonders  häufig 
angetroffen. 

Alle  Cephalopoden  aus  dem  Paläozoikum 
und  die  weitaus  überwiegende  Zahl  derjenigen 
aus  mesozoischen  Ablagerungen  sind  durch  äußere, 
gekammerte  Schutzschalen  überliefert,  welche 
sich  in  ihrem  Bau  teils  vollkommen,  teils  wenig- 
stens in  den  Hauptzügen  der  gekammerten 
Schale  des  lebenden  Nautilus  gleich  verhalten. 
Ihre  Träger  —  die  Nautiloideen  und  f  Ammo- 
noideen —  werden  darum  von  den  meisten 
Systematikern  mit  der  einzigen,  lebenden  Vier- 
kiemergattung  Nautilus  L.  als  Unterklasse  der 
Tetrabranchiata  (Owen)  zusammengefaßt, 
obwohl  die  fossilen  Schalen  keinen  beweisenden 
Anhalt  zur  Entscheidung  des  Tetrabranchiaten- 


1)  Ein    f    vor    einem    Gruppen-,    Gattungs- 
oder  Artnamen    bedeutet:    nur  fossil    bekannt. 


Charakters  der  einst  damit  verbundenen  Weich- 
körper liefern. 

Seit  der  oberen  Trias  sind  ferner  in  erheblicher 
Zahl  verschieden  gestaltete  und  struierte  Schalen 
— ^ teils  Kalk-,  teils  Konchiolinschalen  —erhalten, 
welche,  wie  in  erster  Linie  die  fBelemniten, 
als  innere  Schalenbildungen  mit  denen  lebender 
Dibranchiaten  in  Verbindung  zu  bringen  sind. 
Für  die  einstigen  Träger  solcher  Schalen  läßt 
sich  zwar  wieder  kein  zwingender  Anhalt  hier  für 
die  Zweizahl  ihrer  Kiemen  gewinnen;  sie  werden 
trotzdem  mit  der  überwiegenden  Menge  der 
lebenden  Cephalopoden  als  Unterklasse  der 
Dibranchiata  (Owen)  vereinigt. 

Des  öfteren  wurden  Versuche  gemacht,  die 
Cephalopoden  unter  besonderer  Betonung  der 
fossilen  Schalenformen  anders  zu  ordnen.  So 
unterschied  F.  A.  Bather  1888:  1.  Nautiloidea, 
2.  Ammonoidea,  3.  Coleoidea  (=  Dibranchiata); 
derselbe  Autor  teilte  1894  die  Cephalopoden  in 

1.  Lipo -pro  toconchia  (=  Nautiloidea)  das  sind 
Formen  mit  vergänglichem  (nicht  verkalktem 
oder  abgeworfenem)  ,,Protoconch",  also  ohne 
in     der     Schale     erhaltene     Embryonal  kammer, 

2.  Sosi-pro  toconchia  (=  Ammonoidea  und 
Coleoidea),  das  sind  Formen  mit  erhaltungs- 
fähigem, verkalktem  Protoconch.  G.  Stein- 
mann verficht  seit  1888  die  Einteilung  in:  1. 
Nautiloidea,  2.  f  Ammonoidea  (denen  die  okto- 
poden  Dibranchiaten  zugerechnet  werden),  3.  Be- 
lemnoidea  (welche  auch  die  dekapoden  Dibran- 
chiaten umfassen).  E.  H.  J.  Schwarz  stellte 
1894  die  Lage  der  Schale  zum  Weichkörper  für 
systematische  Zwecke  in  den  Vordergrund  und 
unterschied:  1.  Ectocochlia  (Nautiloidea,  f  Am- 
monoidea, Octopoda),  2.  Endocochlia  (f  Belemni- 
tidae,  Sepiadae,  Teuthidae,  Spirulidae,  d.  h. 
von  lebenden  Cephalopoden  die  dekapoden  Di- 
branchiaten). Solche  Versuche  vermeiden  in 
berechtigt  scheinender  Weise  eine  bestimmte 
Stellungnahme  zu  der  auf  die  Kiemen  zahl  be- 
gründeten Systematik  der  rezenten  Cephalopoden. 
In  Wirklichkeit  bieten  sie  keinen  sachlichen 
Gewinn  und  zum  Teil  entbehren  sie  des  Be- 
weises für  ihre  Exaktheit:  so  ist  immer  noch  nicht 
die  seit  E.  Suess  besonders  von  Steinmann 
verfochtene  genetische  Verbindung  der  f  Am- 
moniten  mit  der  lebenden  Oktopodengattung 
Argonauta  erwiesen  worden. 

Wenn  hier  im  folgenden  die  fossilen  Cephalo- 
poden im  Einklang  mit  der  allgemein  gebrauchten 
Systematik  in  die  beiden  Unterklassen  der 
Tetrabranchiata  und  Dibranchiata  eingeordnet 
werden,  so  soll  damit  nicht  auf  die  lüemenzahl 
ein  besonderes  Gewicht  gelegt  werden.  Vielmehr 
soll  nur  betont  sein,  daß  von  den  Schalen  der 
fossilen  Cephalopoden  in  morphologischer  Be- 
ziehung der  eine  —  größere  —  Teil  dem  tetra- 
branchiaten  Nautilus  gleichwertig  ist,  während 
der  andere  —  weniger  umfangreiche  —  Teil 
engere  morphologische  Beziehungen  zu  den 
Schalenbildungen  lebender  dibranchiater  Cepha- 
lopoden aufweist.  Die  morphologischen  Bezieh- 
ungen lassen  sich  auch  als  phyletische  deuten, 
wie  das  u.  a.  aus  der  zeitlichen  Aufeinanderfolge 
analog  struierter  Schalen  hervorgeht. 

2.  Bau  und  Wachstum  der  Nautilus- 
schale. Alle  äußerlichen  und  innerlichen 
Cephalopodenschalen  mit  Ausnahme  der 
Kalkschale  des  Weibchens  von  Argonauta, 


266 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


lassen  sich  in  morphologische,  und  mehr 
oder  weniger  klar  auch  in  phyletische  Be- 
ziehungen zu  der  Schale  des  heute  lebenden 
Nautilus  bringen  (vgl.  zoolog.  Teil  S.  250, 
Fig.  4).  Die  Nautilusschale  bietet  in  ihrem 
Bau  und  in  ihren  Beziehungen  zum  Weich- 
körper des  Tieres  die  Grundlage  für  die 
Beurteilung  aller  Cephalopodenschalen. 

Die  in  einer  Ebene  spiral  eingerollte, 
bilateral  symmetrische,  äußerliche  Schale  von 
Nautilus  entspricht  einem  gekammerten 
Kegel,  in  dessen  vorderer,  größter  Kammer, 
der  Wohnkammer,  der  sackförmige  Weich- 
körper des  Tieres  liegt.  Dieser  ist  durch  den 
Mantelrand  am  vorderen  Schalenende,  dem 
Mundrande,  befestigt.  Eine  zweite,  innigere 
Befestigung  des  Tierkörpers  hat  im  Hinter- 
grunde der  Wohnkammer  statt.  Hier  ist 
der  Eingeweidesack  im  Bereich  der  nieren- 
förmigen  Endigung  der  großen  Seitenmuskeln 
und  eines  rings  um  den  Körper  laufenden 
Haftbandes,  des  Annulus,  fest  an  die 
Innenseite  der  Sehale  geschmiegt.  Die 
procölen  Scheidewände,  die  Septen  der 
Luftkammern,  hinter  der  Wohnkammer 
sind  durchbohrt.  Durch  die  gasgefüllten, 
nach  Vrolik  an  Stickstoff  besonders  reichen 
Luftkammern  zieht  eine  rohrförmige  iVus- 
stülpung  des  Eingeweidesackes,  der  Sipho, 
bis  in  die  erste,  stumpf  napfförmige  Luft- 
kammer zurück. 

Die  Einrollung  des  Kegels  zu  der  plan- 
spiralen  Schale  ist  exogastrisch:  die  Ven- 
tralregion liegt  auf  der  konvexen  Außenseite 
der  Spiralschale.  Mit  Ausnahme  des  ersten 
Umgangs,  der  sich  um  ein  offenes  Windungs- 
zentrum, eine  ,, Nabeldurchbohrung"  legt, 
wird  bei  der  Einrollung  die  Ventralregion 
jedes  früheren  Umgangs  von  der  Dorsal- 
region jedes  folgenden  weit  umfaßt.  Da- 
durch entsteht  auf  den  Seiten,  Flanken, 
ein  trichter-treppenförmiger  Nabel,  der  bei 
Nautilus  pompilius  durch  einen  kalkigen 
Kallus  geschlossen  wird. 

Die  in  der  Nabelgegend  dickere,  bei 
erwachsenen  Exemplaren  auf  den  Flanken 
und  außen  wenig  mehr  als  1  mm  messende 
Schale  wird  hauptsächlich  aus  2  Schichten 
aufgebaut  (Fig.  1).  Die  äußere,  Porzellan- 
schicht, pz,  (Periostracum),  milchig  weiß 
bis  gelblich  gefärbt,  nimmt  etwa  Yg  der 
Schalendicke  ein.  Sie  wird  aus  rundhchen, 
dichtgelagerten  Aragonitkörperchen  aufge- 
baut. Feine,  dem  Vorder-Mundrande  der 
Schale  gleichsinnig  gerichtete  Anwachs- 
linien, ebenso  wie  zugleich  auf  Mantelrand- 
verletzungen beruhende,  beim  Weiterbau 
fortgesetzte  Schalennarben  beweisen,  daß 
diese  äußere  Schalenschicht  ein  Produkt 
des  Mantelrandes  ist.  Durch  eine  dünne, 
gegen  außen  unregelmäßig  abgegrenzte  Zone 
ohne  bestimmte  Struktur  wird  die  Porzellan- 
schicht von  der  dickeren,  inneren  Schalen- 


schicht getrennt.  Diese  innere,  Perl- 
mutterschicht plj  (Ostracum),  besteht  aus 
äußerst  dünnen,  parrallelen  Lagen  von  Ara- 
gonit,  welche  nach  vorne  unter  äußerst 
spitzem  Winkel  gegen  die  Porzellanschicht 
stoßen  und  von  dichtstehenden,  zur  Außen- 
fläche senkrechten  dunklen  Linien  gekreuzt 
werden.  Die  Oberfläche  des  Mantels  ist  es, 
welche  die  Perlmutterschicht  ausscheidet. 

Die  Porzellanschicht  umgibt  übrigens  nur 
"im  Anfangsteil  der  Nautilusschale  die  Röhre 
[  ringsum.  Sobald  der  Vorderteil  der  ersten  Win- 
dung sich  auf  die  Ventralseite  des  Schalenanfangs 
legt,  wird  nur  noch  auf  den  Flanken  und  der 
Externseite  Porzellansubstanz  ausgeschieden,  also 
von  Nabelrand  zu  Nabelrand,  während  Perl- 
muttersubstanz ringsum  —  im  Flächenkon- 
takt des  Mantels  mit  der  Schale  —  die  Innen- 
wand auskleidet  (pU)- 

Flanken  und  Externseite  der  Schale  wer- 
den bis  über  den  Beginn  der  letzten  Windung, 
so  weit  die  Umhüllung  einer  Windung  durch 
die  folgende  reicht,  von  einer  schwarzen 
Schicht  (ss)  bedeckt.  Diese,  zwischen  der 
Porzellanschicht  des  einen  und  der  Perl- 
mutterschicht der  Dorsalregion  des  folgenden 
Umgangs  gelagert,  ist  dicht,  reich  an  kohliger 
Substanz,  enthält  aber  auch  karbonatisches 
Material;  sie  ist  oberflächlich  uneben,  z.  T. 
gerunzelt,  auch  rissig.  Der  dorsale,  zungen- 
förmige  Mantellappen  scheidet  sie  aus ;  z.  T. 
dürfte  an  ihrer  Bildung  wohl  auch  die 
aus  den  beiden  dorsalen  Tentakeln  ent- 
standene ,, Kopfkappe"  beteiligt  sein. 

Im  hinteren  Teile  der  Wohnkammer  wird 
die  Perlmutterschicht  in  der  Ausdehnung 
des  Haftbandes  von  einer  dünnen  Lage 
gelblicher  chitinöser  Substanz  überzogen,  von 
dem  Konchiolinbelag  oder  der  Annulus- 
substanz.  In  der  Ausdehnung  der  Schalen- 
muskelendigungen  und  dahinter  zeigt  dieser 
Belag  dem  Vorderrande  der  Muskeln  parallele 
Anwachsstreifen,  deren  vorderster  bei  er- 
wachsenen Tieren  kräftig  fadenförmig  ver- 
dickt ist  (in  dem  Schnitt  Fig.  1  war  die 
Annulussubstanz  nicht  markiert). 

Die  procölen  Scheidewände  der  Luftkam- 
mern, die  Septen  s^  Sa  (Hypostracum)  sind 
wie  die  innere  Schalenschicht  aus  Perlmutter- 
substanz gebaut,  deren  parallele  Lagen  von 
der  Hinterseite  des  Eingeweidesacks  ausge- 
schieden werden.  In  breitem,  nach  vorne  lang- 
sam verjüngtem  Bande,  dem  Septalrande, 
legen  sich  die  Septen  an  die  Innenwand  der 
Schale  an.  Zwischen  Septalrand  und  Perl- 
mutterschicht der  Außenschale  zieht  sich  in 
dünner,  nach  der  Dorsal-  und  Ventralregion 
noch  abgeschwächter  Lage  die  rückwärtige 
Fortsetzung  des  Konchiolinbelags  hin.  In 
den  spitzen  Winkeln  zwischen  Septalrand 
und  Innenwand  ist  einmal  geschichtete,  der 
Perlmutter  ähidich  struierte,  mit  dünnen 
Chitinlagen  durchsetzte  Kalksubstanz  aus- 
geschieden,   die  gegen  vorne  langsam  aus- 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


2G7 


P'i      pz    SS  ph^v 


Fig.  1.  Schnitt  durch  die  Schale  von  Nauti- 
lus pompilius  L.  nahe  der  Medianebene. 
Die  Ventralregion  einer  inneren  und  die  Dorsal- 
region einer  äußeren  Windung  sind  durchsclinit- 
ten.  Innere  Windung  (pli  Perlmutterschicht, 
pz  Porzellanschicht,  s^  Septum),  äußere  Win- 
dung    (ss    schwarze    Schicht,     pL    Perlmutter- 


keilt,  ge^en  hinten  mit  ihrer  Schichtung  gegen 
die  Luftkammer  zum  Teil  unregelmäßig, 
plötzlich  absetzt,  zum  Teil  in  sehr  dünner 
Lage  auf  der  Innenwand  nach  hinten  sich 
fortsetzt  (wi,  Appellöfs  dunkle  Substanz  der 
Innenseite).  Hinter  ihr  Hegt  in  dem  Septen- 
winkel  ungeschichtete,  lockere,  körnige  Sub- 
stanz —  in  Chitin  eingebettete  Körperchen 
von  kohlensaurem  Kalk  (wa,  Appellöfs  Aus- 
füllungsmasse des  vorderen  Kammerwinkels). 
Die  Kammerwände  sind  außerdem  noch 
von  einer  dünnen,  rissigen,  bräunlichen, 
kalkigen,  opaken  Membran  o  überkleidet, 
welche  auf  der  Hinterwand  der  Septen  ihre 
größte  Stärke  besitzt  und  dort  häufig  un- 
regelmäßige, fest  zusammengepreßte  Fält- 
chen  zeigt. 

Die  Septen  w^erden  von  dem  Sipho 
durchbohrt,  der  alle  Luftkammern  durch- 
zieht. Das  Siphonairohr  des  Eingeweide- 
sacks wird  von  einem  Schalensipho, 
Ektosipho,  umgeben.  Dieser  besteht  aus 
1.  einer  kurzen,  kragenförmigen,  rückwärts- 
gerichteten Ausstülpung  jedes  Septums,  der 
Siphonaldute,  2.  der  Sipho nalhülle. 
Letztere,  eine  dünne  Röhre  bildend,  legt 
sich  —  den  Körpersipho  einschnürend  —  an 
die  Innenseite  der  Siphonaldute  an  und  greift 
nach  vorne  auf  die  Hinter-Außenseite  der 
nächst  vorderen  Siphonaldute  über.  Die 
Hülle  wird  aus  ^  senkrecht  zur  Siphowand 
stehenden  Kalkpfeilerchen  gebildet,  zwischen 
denen  feine  Chitinmembranen  gespannt  sind; 
vom  Hinterende  jeden  Hüllenabschnitts 
ziehen  lockere  Kalkpfeilerchen  noch  ein 
Stück  weit  —  auf  der  Einsenkung  des  Sep- 
tums zur  Dute  —  hinauf.  Die  lunenfläche 
des  ganzen  Schalensipho  ist  mit  einer  feinen 
Chitinmembran  ausgekleidet. 

Der  Schalensipho  endigt  hinten  in  der 
ersten  Kammer  des  Nautilus  bliudsackartig 
mit  einer  an  die  erste  Sii^honaldute  gehef- 
teten haubenförmigen  Bildung  der  Hülle, 
welche  sich  an  die  Hinter- Innenwand  der 
Schale  anlegt.  Auch  die  Siphonalhülle  der 
zweiten  Luftkammer  ist  nach  Hyatt  und 
Appellöf  hinten  blindsackartig  geschlossen, 
sie  schmiegt  sich  der  Innenseite  des  ersten 
Hüllenendes  enge  an. 

Ueber  die  Embryonalentwickelung 
von  Nautilus  und  über  die  erste  Schalen- 
anlage liegen  leider  keine  direkten  Beobach- 
tungen vor.  Aus  einer  medialen,  vertieften 
,, Narbe"  auf  der  Hinterseite  des  Schalen- 
anfangs bei  Nautilus  und  manchen  fossilen 
Verwandten,  wurde  von  Barrande,  Hyatt 
und    anderen    geschlossen,    daß    Nautilus 

(Fortsetzung  der  Figurenerklärung.) 
Schicht,  So  Septen,  sv  Septalrand,  o  opake  Mem- 
bran, Wj  geschichtete  Substanz  im  vorderen  Sep- 
tenwinkel  und  auf  der  Innenseite,  Wg  lockere 
und  körnige  Substanz  im  vorderen  Septenwinkel> 
Etwa  12  mal  vergrößert. 


268 


Cephalopoda  ( Paläontologie) 


eine  nicht  verkalkte  Embryonalscliale  be- 
sessen habe,  daß  die  erste  erhaltene  flache 
Kammer  eigentlich  eine  zweite  Kammer  wäre. 
Jaekel  glaubt  an  einer  Nautilusschale  aus  der 
oberen  alpinen  Trias  vom  Rötheistein  bei 
Aupsee  wenigstens  den  iVbdruck  einer  echten 
(kugehgen)   Embryonalschale   zu   sehen. 

Wie  auch  immer  der  ,,Protoconch"  eines 
Nautilus  gestaltet  sein  mag,  der  Schalenbau 
erläutert  folgenden  Gang  des  Schalen- 
wachstums.  Der  Mantel  produziert  eine 
stumpf  kegelförmige,  sich  langsam  zur  Spirale 
krümmende  Schale  aus  Porzellansubstanz  und 
tapeziert  sie  innen  mit  Perlmutter  aus.  Am 
Mundrande  der  Schale  baut  das  wachsende  Tier 
immer  neue  schmale  Schalenlagen  an.  Das 
Höhen-,  Breiten-  und  Längenwachstum  der 
Schale  droht  die  Volumzunahme  des  Körpers 
zu  überflügeln.  Dieser  gleitet  in  der  bis 
dahin  ungeliammerten  Schale  vorwärts,  löst 
sich  im  Hintergrunde  von  der  Schale  ab  — 
doch  nicht  ganz.  Der  hintere  Pol  des  Einge- 
weidesackes bleibt  im  Kontakt  mit  der  Schale ; 
es  bildet  sich  eine  kurze,  röhrige  Ausstülpung 
des  Eingeweidesackes,  die  mit  durch  Chitin- 
membranen verbundenen  Kalkpfeilerchen 
umkleidet  wird:  Die  erste  Anlage  des  Körper- 
und  Schalensipho.  Zum  Ausgleich  des 
Wasserdruckes  werden  auf  der  von  der 
Schale  gelösten  Hinterseite  des  Körpers  Gase 
ausgeschieden;  zugleich  finden  in  gering- 
fügigem Maße  Ausscheidungen  kalkiger  und 
chitinöser  Massen  statt.  Ein  Stillstand  des 
Vorrückens  tritt  ein.  Die  opake  Membran 
auf  der  Hinterseite  des  Eingeweidesackes 
wird  durch  Anhäufung  zunächst  lockerer 
Kalkausscheidungen  gebildet  und  verfestigt. 
Auf  ihrer  Vorderfläche  scheidet  der  Einge- 
weidesack von  der  Innenschicht  gegen  die 
Mitte  hin  Perlmuttersubstanz  aus,  baut  das 
erste  Septum  auf,  dessen  rückwärts  ge- 
richtete Dute  naturgemäß  in  das  erste 
Stück  Hülle  des  Schalensipho  hineingreift. 
Erst  jetzt  konnte  im  Kontakt  des  Körper- 
sipho  mit  dem  Schalensipho  die  Ausscheidung 
der  inneren  Chitinhülle  des  Schalensipho 
beginnen. 

Die  erste  Luftkammer  ist  fertig,  vor  ihr 
liegt  die  zweite  Wohnkammer  des  Tieres. 
Der  geschilderte  Vorgang  wiederholt  sich 
nun  so  oft,  als  die  Zahl  der  Luftkammern 
es  angibt.  Ein  Kriterium  für  das  Ausge- 
wachsensein einer  Nautilusschale  Avird 
durch  das  letzte  Septum  gegeben:  dieses  ist 
dicker  als  alle  übrigen  und  sein  Abstand 
vom  vorletzten  ist  geringer,  als  er  nach  der 
geringen  Abstandvergrößerung  vom  ersten 
bis  zum  vorletzten  Septum  sein  sollte. 

Jedes  Septum  bedeutet  eine  Stillstands- 
lage, welche  das  langsame  Vorrücken  des 
Tieres  in  der  Schale  unterbricht.  Daß  das 
Vorrücken  langsam,  in  minimalsten  Rucken 
vor  sich  ging,  wird  durch  mehrere  Umstände 


bewiesen:  1.  durch  die  sehr  schmalen  Zu- 
wachslinien der  äußeren  Porzellanschale, 
2.  durch  die  feinen  ZuwachsHnien  auf 
dem  Konchiolinbelag  des  Haftbandes 
(daß  diese,  wie  Keferstein  und  Appellöf 
meinen,  auf  Resorption  des  Muskels 
auf  der  Hinterseite  und  Apposition 
neuer  Muskelsubstanz  auf  der  Vorderseite 
des  Muskels  hindeuten,  ist  nicht  bewiesen,  ist 
auch  höchst  unwahrscheinhch),  3.  durch  die 
aus  Kalk-Chitinlagen  bestehende,  geschichtete 
,, dunkle  Substanz  der  Innenseite".  Der 
Eingeweidesack  sonderte  während  seines  Vor- 
rückens in  der  Kontaktregion  mit  der  Schale 
wechselnde  minimale  Lagen  kalkiger  und 
chitinöser  Substanz  ab,  welche  —  da  die 
Hinterwand  des  Eingeweidesackes  beim  Vor- 
rücken zwischen  dem  Bau  je  zweier  Septen 
keine  längere  Stillstandslage  einnahm,  nicht 
zu  Septen  ausgebaut  werden  konnten  und 
naturgemäß  bei  vorrückender  Kontaktregion 
gegen  das  Lumen  der  werdenden  Luftkammer 
abgebrochen  endigen  mußten. 

Wie  besonders  Keferstein  und  Waagen 
betonten,  müssen  Gase,  die  zwischen  Septum 
und  vorrückender  Hinterwand  des  Einge- 
weidesackes ausgeschieden  werden,  eine  Rolle 
spielen.  Ihnen  kommt  aber  nicht  die  ihnen 
von  iVppellöf  zugeschriebene  Aufgabe  zu, 
daß  sie  eine  hinter  dem  vorrückenden  Ein- 
geweidesack ausgeschiedene,  ganz  lockere 
Kalkmasse  spalteten  und  als  ,, opake  Mem- 
bran" an  die  Hinterwand  des  Eingeweide- 
sackes preßten.  Die  Beobachtungen  Willeys 
an  Schalen  in  verschiedenen  Stadien  des 
Septenbaues  bestätigen  die  Appellöfsche 
x\nnahme  nicht. 

Der  Bau  der  Nautilusschale  erinnert 
durch  die  Septenbildungen  an  die  Querböden 
und  Cystiphragmen  bei  Korallen,  Bryozoen, 
f  Rudisten,  f  Richthofenien.  Doch  bei  Nau- 
tilus und  seinen  Verwandten  handelt  es  sich 
nicht  darum,  das  Tier  in  verlängerter  Schale 
über  seine  Umgebung  emporzuheben.  Die 
Luftkammern  schaffen  vielmehr  eine  spezi- 
fische Erleichterung  des  Gesamtkörpers  von 
Nautilus  und  sichern  dem  Tiere  Schwimm- 
fähigkeit und  leichtere  Beweghchkeit.  Gleich- 
zeitig bilden  die  Septen  eine  Versteifung  des 
Gehäuses,  welches  nun  bei  verhältnismäßig 
dünner  Außenschale  den  Wasserdruck  größe- 
rer Tiefen  auszuhalten  vermag,  wie  das  E. 
Pf  äff  jüngst  für  Nautilus  pompihus  —  aus 
Tiefen  von  300  und  mehr  Faden  —  rech- 
nerisch nachweisen  konnte. 

3.     Unterklasse:  Tetrabranchiata, 

Owen.  Cephalopoden  mit  äußerer,  gehämmer- 
ter Schale,  deren  Luftkammern  von  einem 
Sipho,  einer  rückwärtigen  Ausstülpung  des 
Eingeweidesackes  durchzogen  sind.  Nauti- 
loidea  und  fAmmonoidea. 

Unterkambrium,  Oberkambrium  bis 
j  etzt. 


Cephalopocla  (Paläontologie) 


269 


3a)  Ordnung:  Nautiloidea.  Die  Schei- 
dewände der  sehr  verschieden  gestalteten 
Schalen  sind  procöl.  Die  Siphonalduten  der 
in  bezug  auf  ihre  Lage  nicht  bestimmt 
fixierten  Siphonen  sind  mit  einer  Ausnahme 
rückwärts  gerichtet.  Der  Schalenanfang, 
welcher  mit  äußerst  seltenen  Ausnahmen 
nicht    mehr    die    Embryonalschale    enthält, 


schließen  sich  leicht  gebogene  Schalen 
(f Cyrtoceras,  Fig.  3)  bis  posthornförmig 
gekrümmte  (f  Phragmoceras),  dann  in 
loser  Spirale  gewundene  Schalen (f  Phragmo- 
ceras e.  p. ,  f  Gyroceras,  Fig.  10)  und  solche 
von  geschlossener  Spiralform  mit  mehr  oder 
weniger  enger  Nabellücke  im  Windungs- 
zentrum (f  Hercoceras,  Nautilus  i.  w.  S., 


t^. 


Flg.  6. 


Fig.  2, 


Fig.  2  bis  6.  Schalenformen  f os- 
siler Nautilo  Ideen.  Fig.  2. 
fOrthoceras  aptum  Hall 
(jVIitteldevon ;  New  York),  a 
Schalenreste,  b  Steinkern  der 
Luftkammern;  c  der  Wohn- 
kammer. 1/3  nat.  Gr.  Aus 
V.Stromer.  Fig.  3.  fCyrto- 
ceras     Murchisoni      Barr. 

(Obersilur;  Böhmen.    Aus 
Zittel.  Fig. 4.  fPleuronau 
tilus  superbus  Mojs.   (Mit- 
teltrias ;  Salzkammergut),  weit- 
nabelig,     evolut    mit    weiter 
'  '  Nabellücke.    Aus  v.  Stromer. 

|.|,,    -,  Fig.  5.     Nautilus   |inorna- 

°'     '  tu s  d' Orb.  (Unter jura;  Frank- 

reich), engnabelig,  involut. 
Zuwachsstreifen  der  Schale ; 
Lobenlinien  auf  dem  Steinkern.  Aus  v.  Stromer.  Fig.  6.  fLituites  lituus  Montf.  (Unter- 
silur;  Diluvialgeschiebe,  Ostpreußen),  mit  spiraligem  Schalenanfang,  dann  gestreckt.  „1/4  nat.  Gr. 

Aus  V.  Stromer. 


ist  mehr  oder  weniger  napfförmig  bis  stumpf- 
konisch; auf  seiner  Hinterseite  zeigt  er 
häufig  eine  zentrale  Narbe. 

Die  Nautiloideen  sind  mit  einziger  Aus- 
nahme der  Gattung  Nautilus  nur  fossil 
bekannt. 

Unterkambrium,  Oberkambrium  bis  jetzt. 

a)  Schalenformen.  In  weitestem  Maße 
variieren  die  Formen  der  Nautiloideen- 
schalen.  Die  ursprüngüchste  Gestalt  ist  die 
des  gerade  gestreckten  Kegels:  schlank,  mit 
langer  Wohnkammer  (longikon,  Barrande; 
fOrthoceras  e.  p.,  Fig.  2,  fEndoceras), 
nach  vorn  schneller  verljreitert,  mit  kurzer 
Wohnkammer  (brevikon,  Barrande;  fOr- 
thoceras    e.    p.,    fRizoceras).      Daran 


Fig.  4,  5,  f Trocholites,  f Nothoceras), 
deren  Vorderende  sich  mehr  oder  weniger 
weit  ablösen  und  gerade  strecken  kann 
(f  B  a  r  r  a  n  d  e  0  c  e  r  a  s ,  f  0  p  h  i  d  i  0  c  e  r  a  s , 
fLituites,  Fig.  6).  Seltener  treten  asym- 
metrische, in  Schueckenspirale  gewachsene 
Formen  auf  (f Trochoceras).  Die  Ein- 
rollung gebogener  und  spiraler  Formen  ist 
meist  eine  exogastrische. 

Weit  wechselt  auch  der  Querschnitt  des 
Gehäuses.  Er  ist  gewöhnhch  :£  kreisrund 
bei  gerade  gestreckten  Schalen,  nimmt  bei 
gebogenen  bis  eingerollten  Jz  eUiptische, 
ovale,  trapezoidische,  lanzettförmige,  drei- 
seitige bis  polygonale  Form  an.  Bei  in  ge- 
schlossener Spirale  gewachsenen  Formen  wird 


270 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


der  Querschnitt  der  Windungen  im  allge-  \ 
meinen  bei  jüngeren  Gliedern  einer  Reihe 
höher,  die  Externseite  wird  schmäler  bis 
schneidend,  oxygastrisch,  galeat; 
die  Windungen  umhüllen  einander  weiter, 
der  Nabel  wird  enger. 

Die  Größe  der  Gehäuse  schwankt  unge- 
mein. Die  kambrischen  fVolborthella 
sind  nur  in  Schälchen  von  kaum  1  cm 
Länge  bekannt;  von  manchen  yOrthoceras 
und  fEndoceras  sind  Schalenstücke  er- 
halten, die  auf  Längen  bis  über  2  m  schließen 
lassen. 

ß)  Anfangskammern.  Die  Schalen- 
anfänge sind  bei  der  Mehrzahl  der  fossilen 
Nautiloideentypen  nicht  erhalten.  Wo  sie 
bekannt  sind,  stellen  sie  sich  als  :i:  kegel- 
förmige Gebilde  dar,  auf  deren  Hinterende 
öfters  eine  Narbenbildung  wie  bei  den  rezen- 
ten Nautilus  zu  beobachten  war  (f  0  r  t  h  o  - 
c  e  r  a  s ,  Nautiliden),  oder  eine  i  deutliche 
Durchbohrung  (fEndoceras,  fActino- 
ceras).  Hieraus  wird  von  den  meisten  ge- 
schlossen, daß  - —  analog  wie  es  bei  dem  leben- 
den Nautilus  angenommen  wird  —  der 
Protoconch  der  fossilen  Nautiloideen  nicht 
verkalkt,  resp.  nicht  erhaltungsfähig  war. 
Ganz  selten  sind  nun  echte  Protoconche 
gefunden  worden:  J.  M.  Clarke  beschrieb 
den  eines  jugendlichen! Orthoceras  (?)  aus 
dem  Styliolakalk  von  New  York,  und  Po  cta, 
fand  im  böhmischen  Obersilur  mehrere 
jugendliche  Schälchen  ebenfalls  vonf  Ortho- 
ceras  mit  erhaltenem  Protoconch:  eine  zt 
kugelige  Kammer,  die  von  der  übrigen  Schale 
durch  eine  flache  Einschnürung  deutlich 
abgegrenzt  ist.  War  ein  analoger  Protoconch 
bei  allen  Nautiloideen  vorhanden  —  die 
Annahme  ist  berechtigt  —  so  muß  er  ent- 
weder normal  weichhäutig  gewesen  sein, 
oder  er  wurde  später  abgestoßen. 

y)  Wohnkammern  und  Mundrän- 
der. Im  allgemeinen  bauen  die  Nautiloideen 
ihre  Schalen  so,  daß  Breite  wie  Höhe  gleich- 
mäßig bis  zum  Schalenende,  dem  Mund- 
rande, zunehmen.  Dabei  ist  der  Mundrand 
nur  selten  einfach,  in  einer  senkrecht  oder 
schief  zur  Längsachse  liegenden  Ebene,  gerade 
abgeschnitten  (fOrthoceras,  fCyrto- 
ceras).  Li  sehr  vielen  Fällen  zeigt  er  mit 
den  hinter  ihm  liegenden  Anwachslinien  wie 
bei  den  lebenden  Nautilus  (Fig.  o,  S.  269) 
eine  ±  kräftige  rückwärtige  Buchtung  auf 
der  Ventralseite,  einen  Trichters  in  us. 
Neben  diesem  kann  der  Mundrand  auf  den 
Flanken  läppen-  oder  ohrenförmig  gebuchtet 
sein.  Die  seitlichen  Ohren  können  weit  vor- 
springen (fLituites,  Fig.  6,  S.  269).  Von 
den  Flanken,  auch  von  der  Dorsal-  und 
Ventralseite  können  die  vorderen  Randteile 
der  Wohnkammer  gegen  die  Mündung  ein- 
gebogen werden.  Dadurch  entstehen  einfach 
verengte  Mündungen  (fHercoceras),  C|uer- 


gestellte  (f  Mesoceras),  solche  von  Schlitz- 
form, dorsal  und  ventral  erweitert  (f  Phrag- 
moceras),  von  T-Form  und  dorsal  noch 
^  durch  sekundäre  Einfaltungen  kompli- 
zierte (fGomphoceras),  von  Hufeisenform 
(f Ophidioceras,  fGlossoceras).     Durch 


Fie:.  7. 


Fig.  9. 

Fig.  7  bis  9.  Ab- 
norme Mundränder 
und  Wohnkammern 
fossiler  Nautilo- 
ideen. Fig.  7. 
f  G  0  m  p  h  0  c  e  r  a  s 
bohemicum  Barr. 
Fig.  S.  (Ubersilur;    Dvorec, 

Böhmen).  T-förmig 
verengte  Mündung.  AusZittel.  Fig.  8.  jPhrag- 
moceras  Broderipi  Barr.  (Obersilur;  Loch- 
kow,  Böhmen).  Schlitzförmige,  ventral  und 
dorsal  weniger  verengte  Mündung.  Aus  Zittel. 
Fig.  9.  fAscoceras  decipiens  Lindstr. 
(Obersilur;  Gotland).  Sagittalschnitt.  Die  \Yolm- 
kammer  wird  zuerst  abnorm  birnförmig  erwei- 
tert, dann  durch  seitliche  Luftkammern  wieder 
eingeengt.     Nach  Lind  ström  aus  Dacque. 

eine  Ringfalte  kann  der  Mundrand  einge- 
schnürt sein  (f  Poterioceras,  fAsco- 
ceras e.  p.).  Die  ganze  Wohnkammer  kann 
in  anderen  Maßverhältnissen  gewachsen  sein 
als  die  hinter  ihr  liegenden  Schalenteile: 
z.  B.  fAscoceras. 

Lange  Mundrandohren,  verengte  Mün- 
dungen, ,, anomale"  Wohnkammern  zwingen 
zur  Frage  nach  ihrer  Bedeutung.   Barrande 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


271 


—  und  eine  Zeitlang  auch  Hyatt  — ■  sah  in 
solchen  Bildungen  unter  der  Annahme,  die 
Wohnkammern  der  betreffenden  Tiere  wären 
stets  den  fossil  erhaltenen  gleich  gebaut  ge- 
wesen, Anzeichen  dafür,  daß  jeweihges 
Weiterwachsen  der  Schale  nur  nach  Resorp- 
tion des  anomal  gebauten  Teiles  möghch 
gewesen  sei.  Aus  dem  Fehlen  von  Resorp- 
tionsgrenzen in  den  Schalen  schloß  Pom- 
peckj  hier  wie  bei  den  f  Ammonoideen, 
wo  analoge  Bildungen  häufig  vorkommen: 
abnorme  Mundränder,  anomale  Wohnkam- 
mern werden  je  nur  einmal  von  jedem  Nauti- 
loideentiere  produziert.  Ihr  Auftreten  ist 
ein  Kriterium  für  das  Ausgewachsensein 
des  betreffenden  Individuums.  Anomale 
Wohnkammern  kommen  außerdem  nur  bei 
Gruppen,  Gattungen,  Reihen  vor,  die  dem 
Aussterben  entgegengehende  Seitenzweige 
des  Nautiloideenstammes  sind. 

Mehrfach  stellen  neben  Typen  mit  einfachen 
solche  mit  verengten  Mündungen: 

f  Ürthoceras  —  f  Gomphoceras 

fCyrtoceras  —  f  Phragmoceras 

fTrochoceras    —   f  Adelphoceras    n.     a.     m. 

Dieses  Nebeneinander  etwa  als  Ausdruck  eines 
sexuellen  Dimorphismus  anzusehen ,  geht 
nicht  wohl  an.  Die  Lebensdauer  der  so  neben- 
einander zu  stellenden  Typen  stimmt  meist  nicht 
überein.  Die  Frage,  ob  die  Geschlechter  bei  den 
Nautiloideen  an  Formdifferenzen  der  Gehäuse 
zu  erkennen  sind,  ist  selbst  bei  dem  lebenden 
Nautilus  noch  nicht  entschieden:  Willey  sieht 
die  flacheren  Schalen  als  die  der  Weibchen, 
BashfordDean  dagegen  als  die  der  Männchen  an. 

ö)  Skulpturen.  Die  Außenfläche  der 
Nautiloideenschalen  ist  meistens  nur  durch 
Zuwachslinien  verziert,  welche  die  einfachste 
Querskulptur  darstellen.  Die  selteneren 
kräftigeren  Skulpturen  sind  vorwiegend  quer- 
gerichtet: kräftigere  Zuwachsleisten,  lamellen- 
artig abstehend,  gerade,  leicht  gebogen, 
seltener  weUig  (f Ortho ceras,  fxVctino- 
ceras,  fCyrtoceras  e,  p.).  Gerade  oder 
schief  gestellte  Querrippen  sind  seltener 
(annulate  f  Orthoceren,  fCyrtoceras  e.  p., 
f Pleuronautilus,  fTrochoceras).  Noch 
seltener  treten  Längsskulpturen  auf:  Längs- 
leistchen  bei  f  Orthoceren,  an  den  Jugend- 
stadien von  Nautilus,  gröbere  Längskanten 
bei  fOrthoceren,  fCyrtoceras,  fVesti- 
nautilus,  f Triboloceras.  Gitterung  der 
Schalen  durch  Längs-  und  Querskulpturen 
kommen  bei  fOrthoceren  und  fCyrto- 
ceren  vor.  Knotenbildungen  treten  selten 
auf  bei  f  Kophinoceras,  f  Gyroceras  e.  p., 
f  Her  CO  ceras.  Die  stumpfen  Knoten  bei 
letzteren  Gattungen  sind  besonders  eigen- 
artig. Sie  resultieren  daraus,  daß  der  Mund- 
rand an  der  Grenze  zwischen  Flanken  und 
Externseite  von  Zeit  zu  Zeit  seithche,  ohr- 
förmige  Ausstülpungen  bildet,  analog  den  j 
vorne  offenen  Stacheln  am  Mundrande  der 
Schnecke    Murex.       Zum    Weiterbau     der  i 


Schale  wird  der  Mantelrand  vom  Ohrrand 
gelöst,  greift  im  Ohr  rückwärts  bis  zu  der  der 
Wachstuniszunahnie  der  Schale  entsprechen- 
den Stelle  und  baut  hier  am  Grunde  der 
Vorder-Innenseite  des  Ohres  neue  Schalen- 
substanz an.  Beim  Herauspräparieren  eines 
f  Gyroceras  aus  einhüUendemGestein  bricht 
das  Ohr  gewöhnlich  ab.  Seine  Basis  wird 
in  der  Skulptur  der  Schale  durch  einen 
flachen  Knoten  markiert,  dessen  Hinter- 
rand eine  „Parabellinie",  den  Bruchrand 
des  Ohres  zeigt,  an  welchem  die  Regelmäßig- 
keit  der   Zuwachslinien   der    Schale   natur- 


Fig.  10.    ,, Parabellinien",  ,, Parabelknoten",  alte 

Mundräncler  bei  fGyroceras    alatum    Barr. 

(Unterdevon;      Koneprus,     Böhmen).         Nach 

Barrande,     a  Flanken-,  b  Externansicht. 


gemäß  gestört  ist.  In  diesen  Knoten  und 
,, Parabeln"  sehen  wir  Reste  ehemaliger, 
eine  Stillstandslage  des  Schalenwachstums 
—  wohl  während  der  Zeit  des  Baues  eines 
Septums  —  bezeugender  Mundränder.  Para- 
bellinien und  -Knoten  treten  häufiger  bei 
f  Ammoniten  auf,  siehe  unten. 

e)  Septen  und  Suturen.  Die  Scheide- 
wände der  Luftkammern,  die  Septen,  sind 
wie  die  des  lebenden  Nautilus,  procöl, 
Ihre  Zahl,  bei  den  verschiedenen  Gattungen 
sehr    verschieden,    ist    bei    den    Individuen 


272 


C ephalopoda  ( Paläontologie ) 


derselben  Art  ungefähr  konstant.  Mit 
ganz  wenigen  Ausnahmen  folgen  die  Scheide- 
wände sämtlicher  Kammern  der  Nauti- 
loideenschalen  in  gleichmäßigen  Abständen 
und  sind  von  gleichartigem  Bau.  Die  eigen- 
artigste Ausnahme  von  dieser  Regel  bildet 
die  silurische  Gattung  fAscoceras:  in  dem 
älteren  Schalenteil  Septen  von  Uhrglasform, 
in  unregelmäßigen  Abständen  aufeinander 
folgend;  in  dem  jüngeren,  birnförmig  an- 
schwellenden Gehäuseteil  Septen,  welche 
an  der  dorsalen  Schalenwand  neben  der 
Wohnkammer  weit  gegen  vorne  hinaufreichen, 
wobei  die  jüngere  Luftkammer  je  die  ältere 
nur  randlich  umrahmt. 

Mehrfach  finden  sich  bei  paläozoischen 
Nautiloideen  (fOrthoceras,  f Endoceras), 
zwischen  den  normalen  Septen  sogenannte 
Pseudosepten:  dünne,  in  einer  Luft- 
kammer den  Septen  ^^  parallel  gerichtete 
oder  diagonal  vom  vorderen  Kammerwinkel 
gegen  die  nächst  ältere  Siphonaldute  ver- 
laufende (manchmal  doppelte)  Kalkblätter. 
Dazu  können  interseptale,  längsgestellte 
Kalklamellen  (,,  Vertikallamellen"  Schrö- 
der)   treten.       In    Verbindung    mit    diesen 


gegen  die  Innenwand  der  Schale,  die  Suturen 
oder  Lobenlinien  (nur  bei  abgesprengter 
Außenschale  oder  auf  Steinkernen  sichtbar) 
sind  bei  den  meisten  Nautiloideen  einfach, 
geradhnig  bis  leicht  wellig  gebogen,  zu- 
weilen, wie  bei  fTrochoceras,  verlaufen 
sie  erhebHch  schief  zur  Schalenachse.  Stär- 
kere Differenzierungen  weisen  die   Suturen 


ES 


Fig.  11.    ,,Pseiidosepten"  zwischen  den  Scheide- 
wänden     von     fOrthoceras      intermedium 
Markl.  (Obersihir;  Gotland).     Aus  Zittel. 

Bildungen  können  kleinere  oder  größere 
Teile  der  Luftkammern  mit  ,, organischem 
Depot"  ausgefüllt  sein,  das  sind  von  dem 
Tiere  selbst  vorgenommene  Kalkausschei- 
dungen. Woodward,  Barrande,  Dewitz, 
Holm,  Jaekel,  Ruederaann  diskutierten 
diese  Bildungen.  Einmal  müssen  sie  mit 
dem  Vorrücken  des  Tieres  in  der  Schale 
in  Verbindung  stehen:  die  Pseudosepten 
entsprechen  (als  der  opaken  Membran  bei 
Nautilus  gleichwertige  Bildungen)  inter- 
mediären Stillstandslageu  des  Eingeweide- 
sackes zwischen  der  Bildung  zweier  echter 
Septen;  das  organische  Depot  ist  wohl  der 
lockeren  Füllmasse  in  den  Kammerwinkeln 
des  lebenden  Nautilus  ±  gleichwertig.  Zum 
Teil  handelt  es  sich  bei  diesen  Bildungen  um 
Gewichtserhöhung  der  Schale  (siehe  unten). 
Die   Grenzlinie  oder  -fläche  der   Septen 


L 


Yis.  12. 


Fig.  13. 
Fig.  12,  13.  Septen  und  Lobenlinien  fossiler 
Nautiloideen.  Fig.  12.  Nautilus  f  Geinitz. 
Pict.  (Oberjura,  Tithon;  Stramberg,  Mähren) 
ES  Externsattel,  LS  Seitensattel,  L  erster. 
1  zweiter  Seitenlobus.  Aus  Zittel.  Fig.  13. 
fAscoceras  decipiens  Lindstr.  (Obersilur; 
Gotland).  Durchschnittene  Septen  abnorm  ge- 
stalteter Luftkammern  neben  einer  Wohn- 
kammer (vgl.   Fig.   9,  S.   270).     Aus  Dacque. 

im  allgemeinen  nur  bei  Formen  auf,  welche 
in  geschlossener  Spirale  gewachsen  sind, 
und  deren  Windungen  einander  weit  um- 
fassen, wie  bei  zahlreichen  fossilen  Arten 
der  Gattung  Nautilus  i.  w.  S.  Hier  zeigt 
die  Sutur  auf  jeder  Flanke  häufig  eine 
breite  Vorbiegung,  Seitensattel,  über  und 
unter  der  flache  bis  geknickte  Rückbiegungen, 
Seitenlob en,  auftreten.  In  die  externe  Vor- 
biegung, den  Externsattel,  ist  dann  ge- 
wöhnhch  ein  flacher  bis  spitziger  Extern- 
lobus  eingesenkt,  dem  auf  der  internen  Dor- 
salseite ein  kleiner  Innenlobus  entspricht. 
Abnormen  Verlauf  zeigen  die  Suturen  der 
letzten  Septen  von  fAscoceras,  f Glosso- 
ceras,  f Choanoceras,  entsprechend  der 
hier  abnormen  Gestaltung  der  letzten  Luft- 
kammern. 

C)  Siphonalbildungen.  Die  fossilen 
Nautiloideen  geben  vorwiegend  nur  Auf- 
schluß über  den  Bau  des  engen  (stenosipho- 
nateu)  oder  weiten  (eurysiphonaten)  Schalen- 
Ektosipho. 

Die  Lage  des  Sipho  wechselt  in  der 
Symmetrieebene  von  einer  ventralen  bis   zu 


Cephalo})oda  (Paläontologie) 


273 


dorsaler:  häufig  ist  sie  eine  der  Mitte  ^b 
genäherte,  intermediäre.  Auch  in  den  ver- 
schiedenen Wachstumsstadien  eines  Indivi- 
duums kann  sie  wechseln;  im  allgemeinen 
ist  sie  aber  für  die  „Art"  konstant.  Auch  die 
Weite  der  Si])honen  ist  sehr  verschieden; 
bei  paläozoischen  Gattungen  kommen  Sipho- 
nen  vor,  welche  Yg  und  mehr  des  Schalen- 
durchmessers erlangen  (fEndoceras,  f  Ac- 
tinoceras,  bei  fPiloceras  nimmt  der 
Sipho  weit  mehr  als  die  Hälfte  des  Schalen- 
lumens ein).  Auch  bei  einem  Individuum 
kann  die  Weite  des  Sipho  erheblich  wechseln 
{|D i s c 0 s 0 r u s ,  f  S a c 1 0 ce r as). 

Die  Siphonalduten  der  Septen  sind 
rückwärts  gerichtet;  nur  eine  Ausnahme 
dieser  Regel  ist  bekannt:  fNothoceras 
bohemicum  Barr,  aus  dem  Unterdevon 
Böhmens  hat  kurze,  gegen  vorn  gerichtete 
Duten. 

Die  Länge  der  Duten  schwankt  zwischen 
meist  kurzen,  kragenförmigen  Ausstülpungen 
bis  zu  langen  Kalkröhren,  die  bei  f  Aturia 
z.  B.  sich  über  die  Höhe  einer,  bei  silurischen 
-[•Endoceratiden  bis  zweier  Luftkammern 
erstrecken  können.  Die  ±  weit  verkalkte 
Hülle  ist  entweder  ein  zwischen  je  2  Septen 
gerades,  zylindrisches  Rohr,  oder  sie  ist 
bei  besonders  kurzen  Duten  zwischen  den 
Septen  aufgetrieben:  Perlschnursipho  bei 
Nautilus  fbidorsatus,  bei  fActino- 
•ceras,  jOoceras,  aus  dicken  Scheiben 
zusammengesetzter  Sipho  bei  fDiscosorus. 

Bei  den  Typen  mit  weitem  Schalensipho 
treten  verschiedenartige  Endo  sipho  nal- 
bildungen  auf.  Die  fEndoceratiden 
zeigen  in  ihrem  Schalensipho  ,,Endosipho- 
naltrichter",  deren  Spitzen,  gegen  hinten 
gerichtet,  von  einem  dünnen,  bis  zum  hin- 
teren Schalenende  reichenden,  ±:  rohrför- 
migen  ,,Prosipho"  durchbohrt  sind;  längs- 
gestellte ,,Endosiphonalblätter"  fixieren  wie 
Mesenterien  die  Lage  der  Endosiphonal- 
trichter  gegen  den  Schalensipho  und  ältere 
Trichter  (f Vaginoceras,  fCameroceras 
u.  a.  m.).  Bei  fActinoceras  und  ver- 
wandten werden  um  die  Siphonalduten  ring- 


Fig.  14.  Obstruk- 
tionsringe im  wei- 
ten Sipho  vonf  Ac- 
tinoeeras  ver- 
tebratum  Hall 
(Obersihir;  Lock- 
port, New  York). 
Aus  Zittel. 


iörmige  Kalkpolster  ,, Obstruktionsringe"  aus- 
geschieden, durch  deren  Zentrum  ein  dünner 
Prosipho  zieht,  von  welchem  dünne  rohr- 
förmige  Fortsätze  radial  gegen  die  Ekto- 
siphonalwand    zwischen    den    Obstruktions- 

Handwörterbucli  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


ringen  strahlen.  Bei  7Cyrtoceras,fPhrag- 
raoceras,  f  Jovellania  u.  a.  werden  die 
weiten  Siphonairöhren  durch  radialgestellte 
Längsblätter  von  Kalk  eingeengt,  die  zentral 
nur  einen  engen  Raum  für  einen  Prosipho 
offen  lassen.  Das  untersilurische  fCono- 
ceras  verengert  sein  Siphonairohr  durch 
schief  nach  vorn  gerichtete,  dicke  Kalkaus- 
scheidungen, so  daß  der  Sipho  mit  seitlichen 
taschenförmigen  Ausstüljiungen  versehen  ist. 
Die  Endosiphonalbildungen  sind  nament- 
lich bei  den  fEndoceratiden  von  Holm, 
Bat  her  und  Rüdemann  sehr  eingehend 
studiert  worden.  Ihnen  kommt  eine  beson- 
dere Bedeutung  zu,  weil  sie  geeignet  sind, 
das  ganze  Siphoproblem  zu  erklären.  Die  zu 
ihrer  Bildung  führenden  Vorgänge  seien  an 
einem  fP^ndoceras  geschildert.  Das  Endo- 
cerastier  hatte  (nach  dem  Verlassen  eines 
unverkalkten  Protoconchs  —  Foord,  Rüde- 


Fig.  15.  Siphonal- 
bilduiigen  von  fEn- 
doceras belemni- 

tiforme  Holm 
(Untersilur  ;Oeland). 
Oben  2  verletzte 
Luftkammern,  dar- 
unter Sagittal- 
scbnitt;  dieser  zeigt 
den  weiten,  randlich 
liegenden  Sipho,  die 

Kammerscheide- 
wände mit  langen 
Siphonalduten.  Der 
hinten  die  ganze 
Schale  ausfüllende 
Sipho  zeigtdie  Endo- 
siphonaltrichter  und 
den  dünnen,  fein- 
röhrenförmigen Pro- 
sipho. Nach  Holm. 
Aus  V.  Stromer. 


mann)  eine  schlanke  Kegelschale  gebaut, 
deren  ganzen  Raum  es  einnahm.  Körper 
und  Schale  wuchsen.  In  einiger  Distanz 
vom  hinteren  Schalenende  löst  sich  der 
Eingeweidesack  von  der  Innenwand;  es 
wird  eine  von  einer  Kalkwand  umgebene, 
±  ringförmige  erste   Luftkammer  gebildet, 

18 


274 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


die  von  einem  weiten,  exzentrisch  liegenden 
Siplio  dnrchbohrt  wird,  hier  nur  einer  Ein- 
schnürung des  Eingeweidesackes,  der  hinten 
noch  das  ganze  Schalenlumen  erfüllt.  Die 
Siphonaldute  des  ersten  Septums  legt  sich 
hinten  an  die  Schalenwand  an.  Vor  der 
ersten  Luftkammer  werden  neue  gebildet, 
deren  Septen  lange  Siphonalduten  haben.  Die 
Einschnürung  des  Eingeweidesackes  wird 
verlängert.  Bei  weiterem  Schalenwachstum 
wird  die  hintere  Verlängerung  des  Einge- 
weidesackes aus  dem  weiten  Sipho  gelöst, 
dessen  Innenwand  sie  mit  Kalkausscheidungen 
(„Endosiphoüning"  Rüdemann)  bedecken 
konnte.  Die  Ablösung  von  der  Siphonalwand 
ist  keine  vollständige.  In  der  Kegelspitze, 
der  Kommunikationsstelle  des  Schalen- 
raumes mit  dem  einstigen  Protoconch,  wird 
der  Kontakt  erhalten  durch  die  Bildung 
eines  ±  rohrförmigen,  engen  Fortsatzes  des 
Sipho,  des  „Prosipho",  der  von  Kalkaus- 
scheidungen (dem  ,,Endo sipho t übe  und 
-koleon"Rüdemaun) umgeben  wird.  Auch 
in  einigen  Längslinien  bleibt  der  Kontakt 
±  gewahrt  durch  Ausscheidung  der  längs- 
gestellten verkalkenden  Eudosiphonalblätter. 
Bei  einem  Stillstand  des  Vorrückens  wird  auf 
der  Hinterseite  des  Eingeweidesackes  ein 
verkalkender  Kegel  ausgeschieden,  der  erste 
Endosip  hon  altrichte  r.  Der  geschil- 
derte Vorgang  wiederholt  sich  bei  weiterem 
Wachsen  des  Tieres,  bei  verschiedenen  Gat- 
tungen und  Arten  verschieden  oft,  verschie- 
den schnell  und  verschieden  lange.  Daraus 
resultiert  schließlich  eine  Form,  deren  weiter 
Schalensipho  im  vorderen  Teil  einen  weiten, 
hinten  kegelförmig  endigenden  Körpersipho 
besitzt  (mit  Sediment  gefüllt  und  fossihsiert, 
der  ,,  Spieß"  der  Endoceraten).  Dahinter 
liegen  im  Ektosipho,  dessen  hinterste  Partie 
die  ganze  Weite  des  Schalenanfangs  ein- 
nimmt, die  zL  vollständig  erhaltenen  (zum 
Teil  auch  nicht  ganz  vollständig  ausgeschie- 
denen) Endosiphonaltrichter,  die  vom  Pro- 
sipho und  seiner  Scheide  durchzogen  und 
von  Endosiphonalblättern  gestützt  werden. 
Die  ganzen  endosiphonalen  Kalkausschei- 
dungen sind  am  besten  wohl  der  opaken 
Kalkmembran  gleich  zu  erachten,  welche  bei 
Nautilus  aber  vor  der  Ausscheidung  der  Septen 
und  der  Siphonalhülle  von  der  Hinterwand 
des  Eingeweides  produziert  wird.  Mutatis 
mutandis  müssen  dem  hier  geschilderten 
Vorgange  auch  die  Bildungen  der  Pseudo- 
septen  und  Vertikallamellen  in  den  Luft- 
kammern der  f  Orthoceratiden  usw.  ent- 
sprechen. Das  Vorrücken  des  Weichkörpers 
in  der  Schale  und  die  Produktion  des  Sipho 
und  Prosipho  vollzieht  sich  bei  den  eury- 
siphonaten  f  Endoceratiden  und  den  Typen 
mit  endosiphonalen  Obstruktionsbildungen 
also  in  3  Etappen,  bei  den  stenosiphonaten 
Orthoceratiden  und  den  dem  lebenden  Nau- 


tilus gleich  gebauten  Schalen  in  nur  zweien. 
Der  Sipho  ergibt  sich  hiernach  ledighch  als 
eine  iVusstülpung  des  Eingeweidesackes,  durch 
die  der  Weichkörper  des  Nautiloideentieres 
in  zt  engem  Kontakt  mit  den  früher  gebauten 
Schalenteilen  erhalten  wird. 

rj)  Bau  des  Weichkörpers.  Lebens- 
weise. Die  Aufschlüsse,  welche  die  fossilen 
Nautiloideenschalen  über  den  Bau  der  zuge- 
hörigen Weichkörper  geben,  sind  äußerst 
geringfügige.  Die  Konstruktion  der  Schalen 
lehrt,  daß  ein  wie  bei  dem  lebenden  Nautilus 
funktionierender  Mantel  sie  ausschied.  Und 
der  Mantel  war  im  Hintergrunde  der  Wohn- 
kammer nach  Feststellungen  von  Dames, 
Dewitz,  Nötling,  Schröder,  Mojsiso- 
vics  durch  ein  Haftband  analog  dem  des 
lebenden  Nautilus  an  die  Schale  geschmiegt. 
Sonst  kennen  wir  nur  noch  verkalkte  Kiefer- 
teile (als  Rhyncholithes,  Conchorhyn- 
chus  bezeichnet),  die  mit  fossilen  Schalen 
zusammengefunden  zeigen,  daß  wenigstens 
die  Typen  mit  Nautilus-artig  geformten 
Schalen  auch  mit  festen  Kiefern  versehen 
waren. 

Sonst  wissen  wir  über  den  Bau  der 
Nautiloideentiere  nichts.  Sie  mögen  und 
werden  natürlich  in  den  Grundzügen  dem 
lebenden  Nautilus  gleich  organisiert  gewesen 
sein.  Aber  aus  den  recht  verschiedenen  Ge- 
stalten, aus  den  verschieden  geformten  Mund- 
rändern und  den  anomalen  Wohnkammern 
muß  auf  mannigfache  Verschiedenheiten 
in  den  Details  der  Organisation  geschlossen 
werden.  Koken  nahm  z.  B.  für  die  f  Gom- 
phoceraten  mit  T-förmig  verengten  Mün- 
dungen an,  daß  bei  ihnen  Kopf  und  Arme 
außerhalb  der  Schale  gelegen  waren!  Es 
ist  durchaus  wahrscheinHch,  daß  die  Arme 
mancher  paläozoischer  Nautiloideen  kaum  zu 
Tentakelgruppen  umgestaltet  waren,  sondern 
in  ihrer  Form  eher  Dibranchiatenarmen 
ghchen.  Wenn  Barrandes  Annahme  zu- 
träfe, daß  die  Kalkausscheidungen  bei  den 
Trunkaturen  vonf  Orthoceras  truncatum 
(hier  sollen  von  Zeit  zu  Zeit  mehrere  Luft- 
kammern  abgestoßen  und  die  Hinterenden 
der  Schalen  dann  von  Armen  mit  einer  Kalk- 
kappe bedeckt  werden;  Schröder  bestreitet 
diesen  Vorgang  und  sieht  in  den  Trunkaturen 
nur  ein  Brechen  der  Schale  längs  den  Flächen 
von  Pseudosepten)  durch  Arme  hervorgerufen 
würden,  so  wäre  hierin  ein  Beweis  für  anders 
gestaltete  Arme  als  die  des  lebenden  Nautilus 
gegeben. 

Liegen  schon  über  die  Lebensweise  des 
rezenten  Nautilus  nur  spärhche  Beobach- 
tungen vor,  so  ist  es  selbstversändlich,  daß 
die  Biologie  der  fossilen  Formen  ein  höchst 
umstrittenes  Gebiet  darstellt.  Alle  waren 
Meeresbewohner.  Die  in  niedrigerer  Schnek- 
kenspirale  gewachsenen  asymmetrischen  For- 
men (fTrochoceras)  waren  zweifellos  krie- 


Cephalopoda  (raläontologie) 


275 


chende  Tiere  (oder  pseudoplanktonisch 
lebende?).  Den  spiralgerollten,  symmetrische 
Schalen  bewohnenden  eignete  sicher  größere 
Beweghchkeit,  sie  mögen  wie  Nautilus  als 
„ground-feeders"  (Willey)  über  dem  Meeres- 
grunde schwimmend,  oder  auf  ihm  kriechend 
gelebt  haben.  Für  die  Formen  mit  verengten 
Mündungen  nahm  Jäkel  an,  daß  sie 
(f Gomphoceras,  -j-Phragmoceras)  mit 
ihrer  ganzen  Schale  im  Boden  eingebettet 
lebten;  auch  Rüde  mann  meint,  daß  diese 
ihre  Schalen  in  den  Bodenschlamm  gesenkt 
hätten  —  aber:  Phragmoceras- Schalen  findet 
man  (stets?)  seitlich  liegend  fossilisiert. 
Jäkels  These,  die  gerade  gestreckten 
fOrthoceren  seien  in  aufrechter  Stellung 
mittels  einer  massigen,  die  unverkalkte 
Embryonalkammer  umgebenden  Konchiolin- 
wurzel  festgewachsen  gewesen,  ist  widerlegt: 

1.  auf  dem  schlammigen  Boden  kalkiger  und 
toniger  Sedimente,  in  denen  man  die  Ortho- 
ceren meistens  findet,  hätten  die  Schalen 
so  gar  nicht  fest  verankert  werden  können, 

2.  mit  ganz  wenigen  Ausnahmen  sind  die 
Schalen    liegend,    nicht    aufrecht    gefunden, 

3.  haben  ja  J.  M.  Clarke  wie  Pocta  bei 
einzelnen  Orthoceren  verkalkte  Embryonal- 
kammern nachgewiesen.  Die  fOrthoceren 
waren  frei  beweglich.  Es  ist  durchaus 
möghch,  daß  sie  mit  aufwärts  gerichteter, 
durch  die  Luftkammern  leichterer  Schale 
krochen  oder  auch  schw^ammen,  vielleicht 
mochten  sie  auch  mittels  Armen,  die  zurück- 
geschlagen waren,  ihre  Schale  beim  Schwim- 
men i  horizontal  getragen  haben.  Die- 
jenigen Formen,  bei  denen  ,, organisches 
Depot"  dem  Auftrieb  der  Luftkammern 
entgegenwirkte,  waren  Kriechtiere  oder  mögen 
ihre  Schalen  auch  in  Schlamm  gebohrt 
haben.  Auch  brevikone  Formen,  bei  denen 
durch  das  relativ  geringe  Volumen  des  ge- 
kammerten  Schalenteiles  kein  erheblicher 
Auftrieb  wirkte,  mögen  als  Kriechtiere  oder 
Bodenschlammwühler  gelebt  haben.  Und 
ebenso  mußten  Formen  leben,  die  Teile  der 
gekammerten  Schale  (fOrthoceras 
t r  u  n  c at u m)  oder  den  ganzen  gekammerten 
Teil  (f  D  i  s  c  0  c  e  r  a  s  a  n  t  i  q  u  i  s  s  i  m  u  m 
F.  Rom.,  Frech)  abzustoßen  vermochten. 

&)  Systematik  und  Stammesge- 
schichte. Eine  natürhche,  phyletischen 
Verhältnissen  Rechnung  tragende  Syste- 
matik der  Nautiloideen  begegnet  darum 
großen  Schwierigkeiten,  weil  abgesehen  von 
der  zeitlich  ganz  isolierten  unterkambrischen 
Gattung  fVolb ort hella,  die  älteste  Nauti- 
loideenfauna  —  im  Tremadoc,  dem  aller- 
jüngsten  Kambrium  —  die  verschiedensten 
Typen  unvermittelt  nebeneinander  zeigt: 
stabförmige  (f Orthoceras,  fEndoceras 
und  Verwandte,  f  Actinoceras),  gebogene 
(fCyrtoceras,  fPiloceras,  fCJyrtac- 
tinoceras,      fOoceras),     spiral     gerollte 


(fTrocholites,  fTrocholitoceras, 
fSchroederoceras,  f  Tarphyceras,  f  Eu- 
rystoniites,f Aphetoceras).  Die  phyle- 
tischen Beziehungen  dieser  Typen  sind  nicht 
gut  zu  eruieren. 

Im  allgemeinen  werden  zylindrisch-ko- 
nische Formen  die  Anfangsglieder,  gebogene 
die  intermediären,  spiralgerollte  die  nor- 
malen Endglieder,  sich  wieder  auflösende 
und  schneckenförmige  Gestalten  aberrante 
Seitenglieder  von  genetischen  Reihen  sein. 
Jäkel  meint  dagegen,  gebogene  Formen 
seien  von  spiralgewundenen  abzuleiten. 

Ob  von  den  geraden  Formen  die  steno- 
siphonaten  vom  Orthocerentypus,  oder  eury- 
siphonate  mit  Endosiphalbildungen  die  ur- 
sprünghcheren  sind,  ist  nicht  entschieden. 
Physiologisch  wäre  es  vielleicht  näherhegend, 
die  eurysiphonaten  Formen  als  Ausgangs- 
typen anzunehmen:  in  dem  altsilurischen 
fBaltoceras  könnte  man  einen  in  bezug 
auf  die  Siphoausbildung  vereinfachten  Ueber- 
gang  vom  Endoceratiden-  zum  Orthocera- 
tidentypus  sehen.  Die  lange  Lebensdauer 
der  stenosiphonaten  Orthoceren  (Unter- 
kambrium, Oberkambrium  bis  obere  Trias) 
würde  nach  der  vielfach  zutreffenden  Regel: 
primitiver  organisiertes  ist  das  langlebigere, 
den  Orthoceratentypus  als  den  ursprünglich- 
sten aufzufassen  gestatten,  und  fVol- 
bort hella  könnte  solche  Annahme  stützen. 
Die  Urform  der  Nautiloideen  ■ —  nach  Jäkel 
wäre  sie  von  der  Art  der  f  Conularien  ge- 
wesen —  ist  unbekannt. 

Während  Barrande,  dem  auch  Zittel 
in  der  Hauptsache  folgte,  abgesehen  von 
der  Richtung  der  Siphonalduten  als  erstes 
systematisches  Prinzip  Form  und  Biegung 
der  Schale  betonte,  dann  die  Gestalt  der 
Mündungen,  Skulpturen  und  Siphonalbil- 
dungen,  stellt  Hyatt  die  Ausbildung  der 
Siphonen  als  Grundlage  der  Nautiloideen- 
systematik  hin  und  betont,  daß  gleiche 
Schalenformen  aus  ganz  verschiedenen  Grund- 
formen hervorgehen  können.  Der  Grund- 
gedanke des  Hyattschen  Systems  verdient 
im  allgemeinen  den  Vorzug  vor  dem  Barran- 
des;  leider  ist  Hyatt  in  der  ,, Pulverisierung" 
der  Famihen  und  Gattungen  so  sehr  weit 
gegangen,  daß  sein  System  in  den  Details 
eine  Menge  von  Unsicherheiten  bietet.  In 
gekürzter  und  etwas  abgeänderter  Form  sei 
es  hier  wiedergegeben. 

1.  Unterordnung:  f  Holochoanites 
(Familie  Orthoceratidae  Zitt.  e.  p.).  Die 
Duten  der  weiten,  meist  exzentrisch  bis 
randlich  liegenden  Siphonen,  reichen  bis  zum 
nächsten  Septum  oder  noch  weiter  zurück; 
der  Schalensipho  bildet  also  ein  langes 
Kalkrohr  (Fig.  5);  in  diesem  sind  Endo- 
siphonaltrichter  und  ein  Prosipho  aus- 
geschieden.    Tremadoc  bis  Obersilur. 

18* 


276 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


Familie :  f  E  n  d  o  c  e  r  a  t  i  d  a  e  (f  Vaginati 
Qiienst.).  Vorwiegend  zylindro konische  Geiiäuse 
mit  einfachen  Mündungen  nnd  einfachen  Suturen. 
fEndoceras  Hall  (fVaginoceras  Hyatt, 
fCameroceras  Conr.,  fNanno  J.  M.  GL, 
fSuecoceras  Holm)  longikon,  mit  den  S.  273 
beschriebenen  Siphonalbildungen  blüht  im  Un- 
tersilur (Vaginaten-  und  ürthocerenkalke  in 
Skandinavien  \mä  Rußland);  ihm  gehören  die 
Riesen  der  Nautiloideen  an:  f  E.duplexWahlbg 
mit  Schalen  von  mehr  als  2  m  Länge.  fPilo- 
ceras  Salt.  (Tremadoc,  Untersilur)  ist  leicht 
gebogen,  brevikon  mit  sehr  weitem,  kegelförmigem 
Sipho.  f Cyrtendoceras  Rem.  (Oyrtocerina 
Holm)  mit  dorsalliegendem  Sipho  ist  in  loser, 
offener  Spirale  gewunden  (Untersilur),  f  Clar-  ' 
koceras  Rüd.  (Untersilur)  brevikon,  leicht  ge- : 
bogen,  hat  nur  wenige  Endosiphonaltrichter. 
Fürf  Diphragmoceras  Hyatt  (Tremadoc)  wird 
Teilung  des  Siplio  durch  Querböden  angegeben; 
Stellung  also  unsicher. 

An  die  f  Endoceratidae  mag  die  ganz  isolierte 
Gattung  f(ionoceras  Bronn  (f Bathmoceras 
Barr)  (Untersilur)  anzuschließen  sein,  mit  weitem 
Sipho,  kurzen  Duten,  dicken  dutenförmigen, 
schräg  nach  vorn  gerichteten  Ubstruktions- 
bildungen;  Hyatt  erhob  f Conoceras  mit  fCyr- 
tocerina  Bill.,  einer  hornförmig  gekrümmten 
Gestalt  aus  dem  Untersilur,  zu  einer  besonderen 
Unterord nung :  f  S c li is to  c h o  a n  i t e s. 

2.  Unterordnung:  fCyrtochoanites 
(f  Fam.  Orthoceratidae  Zitt.  e.  p.).  Zylin- 
drokonische  bis  in  gescldossener  Spirale 
gewachsene  Formen,  deren  Siphonalhüllen 
hinter  ganz  kurzen,  z.  T.  kaum  angedeuteten 
Duten  aufgetrieben  (nummuloid)  sind.  Die 
häufig  sehr  weiten  Siphonen  enthalten 
dicke  Obstruktionsringe  (Annulosiphonata) 
oder  radialgestellte  Längsblätter  (Actinosi- 
phonata) ;  die  Zusammenziehung  dieser  beiden 
Sektionen  zu  einer  Unterordnung  erscheint 
willkürlich.  Die  Obstruktionsbildungen  sind 
übrigens  niclit  bei  allen  von  Hyatt  hier 
vereinigten  Formen  nachgewiesen. 

f  Annulosiphonata.  Meist  gerade  Formen 
mit  einfachen  ^lüiulungen  und  einfachen  Suturen. 
Tremadoc     bis     Karbon,     Blüte     im     Übersilur. 

Den  Ausgangstypus  bildet  die  häufig  groß- 
wüchsig  werdende  zylindrokonische  Gattung 
fActinoceras  Brown  — ■  Fig.  14  —  (mit  fUr- 
moceras,  fSactoceras,  fHuronia  u.  a.  m.) 
mit  meist  besonders  weitem  Sipho  (bis 
über  '/s  tler  Schalendieke)  und  stark  ausgebil- 
deten Obstruktionsringen.  fCyrtactinoceras 
Hyatt  (Untersilur)  ist  leicht  gebogen.  Bei  den 
f  Loxoceratidae  (fLoxoceras,  Campylo- 
ceras  M'Coy,  Untersilur-Karbr)n)  ist  die  Aus- 
bildung endosiphonaler  Ausscheidungen  unregel- 
mäßig, und  bei  den  gebogenen  fUranoceras 
Hyatt  (Devon,  Karbon)  und  f  Gigantoceras 
Hyatt  (Obersilur)  sind  Obstruktionen  nicht 
nachgewiesen.  Einzelne  Typen  sind  auffällig 
durch  besondere  Siphoformen:  so  wird  bei  fPa- 
ractinoceras  Hyatt  (Obersilur)  der  Sipho 
gegen  vorn  enger,  und  fDiscosorus  Hall 
(Silur)  hat  in  dem  gegen  vorn  schnell  erweiterten 
Sipho  mit  niedrigen  nummuloiden  Segmenten 
nur  eine  (?)  Endosiphonaldute,  die  in  ein  dünnes 
Pfosiphorohr  übergeht. 


f  Actinosiphonata.  Um  die  meist  horn- 
förmig gebogene  Gattung  fCyrtoceras  Goldf. 
Fig.  3  (Tremadoc  bis  Perm)  mit  einfacher 
Mündung,  welche  von  Hyatt  in  eine  sehr  große 
Zald,  besonders  nach  Querschnitt  und  Skulptur 
unterschiedene  Gattungen  zerlegt  uairde,  ordnen 
sich  diejenigen  Formen,  welche  immer  oder  meist 
radialgestellte  Obstruktionsblätter  in  dem  ^j^ 
nummuloiden  Sipho  besitzen.  Die  Lage  des  Sipho 
schwankt  zwischen  ;£  dorsal,  J;  zentral  und  :j^ 
ventral.  Verhältnismäßig  selten  sind  gerade  For- 
men: fRizoceras  Hyatt  (Silur  bis  Karbon) 
brevikon  mit  kreisförmigem  bis  elliptischem  Quer- 
schnitt und  flachem  Trichtersinus  der  Mündung, 
f  Jovellania  Bayle  (Silur,  Devon)  und  Ver- 
wandte mit  J:;  dreiseitigem  Querschnitt  und  öfters 
mit  groben,  buckeligen  Knoten.  In  verschieden- 
ster Art  treten  Verengungen  der  Mündung  und 
Wohnkammer  auf:  f CJlinoceras  Mascke  (Si- 
lur, Devon),  f  Poterioceras  M'Coy  (Silur- 
Karbon)  mit  breiter  und  flacher  Einengung  am 
Vorderende  der  Wohnkammer;  fOncoceras 
Hall  (Silur)  mit  eingebogenem  Mundrand, 
f  Phragmoceras  Brod.  (Silur)  mit  gebogenen, 
meist  in  loser  Spirale  von  wenig  mehr  als  einem 
Umgang  gewachsenen,  brevikonen  Schalen  von 
elliptischem  Querschnitt,  hat  schlitzförmige 
Mündungen  mit  breiterer  dorsaler  und  engerer 
ventraler  Ausbuchtung.  T-förmige  ^lündungen 
besitzt  das  brevikone,  it  gerade  oder  schwach 
gebogene  f  Gomphoceras  Sow.  (Silur-Karbon); 
nach  der  selamdären  Lappung  im  Dorsal  teil  der 
]\Iündung,  dem  Querteil  des  T,  unterschied 
Bar  ran  de  in  Gomphoceras  eine  Anzahl  von 
Sektionen,  die  Hyatt  zu  besonderen  Gattungen 
erhob  (fTetra-Hexa-Octo-,  Tri-Penta-Heptamero- 
ceras).  (Die  Biegung  von  Phragmoceras  ist  meist 
nach  der  Lage  des  Trichtersinus  eine  endo- 
gastrische). 

An  die  Actinosiphonaten  mag  wohl  die  ganz 
isolierte,  nur  durch  eine  Art  aus  dem  böhmischen 
Mitteldevon  bekannte  Gattung  fNothoceras 
Barr  anzuschließen  sein:  die  in  geschlossener 
Spirale  mit  weitem  Nabel  eingerollten,  dicken 
Windungen  haben  einen  an  der  Externseite 
liegenden  Sipho  mit  kurzen,  nach  vorn  gerich- 
teten Duten  und  mit  radialen  Obstruktions- 
blättern. 

3.  Unterordnung:  yOrthochoanites 
(Familien  f  Orthoceratidae  Zitt.  e.  p.  Nautili- 
dae  Zitt.,  f  Trochoceratidae  Zitt.) 

Die  meist  engen  Ektosiphonen  mit  ge- 
wöhnlich kurzen  Siphonalduten  sind  vor- 
wiegend zylindrisch,  seltener  zwischen  den 
Septen  etwas  aufgebläht.  Endosiphonalbil- 
dungen  sind  nicht  beobachtet.  Die  äußeren 
Formen  variieren  zwischen  schlankst  kegel- 
förmigen gerade  gestreckten  (fOrtho- 
ceras)  und  engnabligst  eingerollten  mit 
hohen,  außen  zugeschärf ten Windungen (jCly- 
donautilus  Mojs.),  neben  denen  Formen 
mit  abgelöstem  bis  langgestrecktem  Endteil 
der  Spirale,  in  Schneckenspirale  gewachsene 
und  ziemlich  selten  einfach  gebogene  auf- 
treten. Die  Mundränder  sind  einfach,  gerade 
abgeschnitten,  können  einen  ±  tiefen  Trichter 
sinus,  breite  Seitenlappen,  seltener  Ohren 
besitzen;   sehr  selten  kommen  stärker  ver- 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


277 


engte  Mündungen  vor.  Die  Suturen  sind 
meistens  einfach  bis  wellig  gebogen;  bei 
involuten,  spiralgewundcnen  Formen  werden 
sie  stärker  gebogen  bis  gclvnickt.  Unter- 
kambriiim  bis  jetzt. 

In  riesiger  Formenfiille  —  Ilyatt  unterschied 
nicht  weniger  als  24  „Familien"  —  ordnen  sich 
die  Ürthochoaniten  um  den  in  der  Gattung 
f  Ürthoceras  Bre3'n  (Tremadoc  bis  Obere  Trias) 
ausgeprägten  Grund typus  —  Fam .  f  U rt  h o  c e  r a  - 
tidae  im  engeren  Sinne  — :  Meist  gerade  ge- 
streckte Formen,  vorwiegend  longikon,  seltener 
brevikon  (f  Geisonoceras  Hyatt);  die  Schalen 
sind  glatt,  seltener  quergeringeft  mit  gewellten  Zu- 
wachslamellen (Annulati  und  Undulati  C)uenst., 
f  Cyc  loceratidae  H3'att,  f  Dawsono  ceras 
Hyatt)  oder  mit  Längsrippen  (Lineati 
Quenst.,  f Kionoceras,  fSpyroceras  Hyatt). 
Die  Siphonen  sind  meistens  eng  (f  Bai to ceras 
Holm  aus  dem  Untersilur  hat  einen  besonders 
weiten  Sipho  mit  langen  Du ten),  liegen  gewohnlich 
±  zentral,  selten  randlich;  die  Suturen  sind  ein- 
fach, fast  geradlinig  bis  leicht  wellig.  Die  Mund- 
ränder sind  einfach.  Die  Blüte  der  außerordent- 
lich artenreichen  Gattung  (Barrande  zählte 
schon  mehr  als  1100  Arten)  fällt  ins  Obersilur; 
ihr  letztes  Auftreten  ist  aus  der  alpin-mediterran- 
pazifischen Ober-Trias  bekannt.  An  f  Ortho - 
ceras  sind  mit  Hyatt  auch  einige  gebogene 
Formen  zu  schließen,  die  sonst  zu  der  CjTto- 
choaniten-Gattung  fCjTtoceras  gezählt  wurden 
(unter  anderem  fThoraco ceras  Eichw.,  Si- 
lur-Karbon, mit  grober  Gittersloilptur).  Ob  die 
sehr  kleinwüchsige  f  Volborthella  F.  Schmidt 
aus  dem  Unter-  (und  Mittel-?)  Kambrium  den 
Orthoceratiden  angehört,  ist  unsicher. 

Die  Gattung  f  Orthoceras  ist  für  die  Stam- 
mesgeschichte der  Cephalopoden  von  höchster 
Bedeutung.  Sehr  möglicher  Weise  führt  von  ihr 
der  Weg  zu  den  Ammonoideen :  Die  sehr  schlanken 
Kegel  des  Orthoceratiden  f  Bactroceras  Holm 
(Untersilur)  mit  randlich  liegendem  Sipho  stehen 
der  mit  gewissem  Recht  als  sehr  primitiv  an- 
zusehenden Ammonoideengattung  fBactrites 
Sandb.  aus  dem  Devon  morphologisch  äußerst 
nahe.  Dann  begegnen  sich  in  der  alpin-mediterran- 
pazifischen  Mitteltrias  f  Ortho  ceras  und  der 
Belemnoideentyp  der  f Aulacoceratidae.  — 
auch  morphologisch  — ,  so  daß  Orthoceras  auch 
die  Wurzel  der  Belemnoideen  und  damit  der  oder 
doch  wenigstens  der  meisten  Dibranchiaten  sein 
mag.  Auf  der  anderen  Seite  ist  die  Verbindung 
der  Orthoceren  mit  den  übrigen  Unterordnungen 
der  Nautiloideen  nicht  recht  sicher  gestellt. 
fBaltoceras  (s.  oben)  mag  einen  Weg  be- 
zeichnen, wie  etwa  f Holochoaniten  (fEndo- 
ceratiden)  und  f  Orthoceratiden  in  gegenseitige 
Beziehungen  getreten  sind;  aber  ob  dieser  Gat- 
tung wirklich  eine  genetisch  vermittelnde  Rolle 
zwischen  f  Holo-  und  Orthochoaniten  zukommt 
ist  nicht  testzustellen. 

Durch  die  Siphonalbildungen  den  f Ortho- 
ceratiden nächststehend  ist  die  Familie  Nautili- 
dae  Zitt.  Seit  dem  Tremadoc,  also  seit  der 
Zeit  auch  des  ersten  sichergestellten  Auftretens 
von  fOrthoceras,  sind  aus  allen  Formationen 
spiraleingerollte  Nautiloideen  • —  insgesamt  weit 
über  300  Arten  —  bekannt.  Teils  sind  es  Formen, 
die  in  loser  Spirale  gewunden  sind,  wie  fApheto- 
ceras   Hyatt   (Tremadoc,    Untersilur),  jEsto- 


nioceras  Nötl.  (Silur),  fGyro ceras  H.  v.  M. 
(Silur-Karbon).  Vorwiegend  jedoch  sind  die 
Gehäuse  in  geschlossenen  Spiralen  gebaut,  deren 
Windungszentrum  eine  engere  oder  weitere  Lücke 
aufweist,  und  deren  Involution  und  Windungs- 
querschnitt ganz  ungemein  verschieden  ist. 
Das  ist  die  große  Masse  der  seit  dem  Tremadoc 
(f Trocholites  Conr.,  f  Trocholitoceras  Hy- 
att) bekannten  Formen,  die  früher  alle  unter  dem 
Namen  Nautilus  Breyn  gingen.  Genauere 
Kenntnis  führte  zur  Abtrennung  besonderer 
Gattungen,  deren  Hyatt  mehr  als  70  unter- 
schied. Sehr  verschiedenartige  Form-,  Win- 
dungs-  und  Skidpturverhältnisse  zwingen  nicht 
nur  zur  Zerlegung  der  alten  Gattung  Nautilus, 
sondern  sie  machen  es  auch  höchst  unwahrschein- 
lich, daß  die  vielen  Nautilusformen  eine  gene- 
tische Einheit  repräsentierten.  ,, Nautilus"  ist 
nicht  mehr  als  ein  Sannnelbegriff  für  recht  zahl- 
reiche Gruppen  nautilikoner  Formen,  welche 
direkt  oder  indirekt  zu  verschiedenen  Zeiten 
aus  verschiedenen  in  fOrthoceras  liegenden 
Wurzeln  hervorgingen.  Die  meisten  paläozoischen 
Formen  sind  weitnablig,  niedermündig;  sie 
produzierten  nur  selten  hochmündiger  werdende 
Typen  (fDiscites  M'Coy,  fPhacoceras  Hy- 
att). Engnablig  werdende  Formen  stellen  sich 
erst  in  der  Trias  ein,  bei  diesen  werden  dann 
auch  die  Suturen  intensiver  gebogen  bis  ge- 
knickt (f Hercoglossa  Conr.,  Trias-Tertiär; 
f  Gonionautilus  Mojs.,  Trias,  fCIydonauti- 
Ins  Mojs.,  Trias;  fAturia  Bronn,  Tertiär). 
Unter  den  vielen  Sondertypen  ist  fAturia 
durch  die  langen  Siphonalduten  eigentümlich;  der 
Ektosipho  wird  daehirch,  abgesehen  von  seiner 
geringen  Weite,  dem  eines  f  Holochoaniten  gleich. 
Durch  einen  ,,Perlschnursipho"  ist  f  Germano- 
nautilus  bidorsatus  Schloth.  ausgezeichnet. 
Formen,  welche  dem  heute  lebenden  Nautilus 
im  engeren  Sinne  entsprechen,  kann  man  kaum 
weiter  als  bis  ins  jüngere  Paläozoikum  zurück- 
verfolgen. An  nautilide  Typen  schließen  sich  eine 
Anzahl  besonderer  Gattungen  im  Paläozoikum 
an:  Bei  f Barrandeoceras  Hyatt,  fTar- 
phyceras  Hyatt,  f Eurystomites  Schröd., 
f  Solenocheilus  Meek,  fAsymptoceras 
Ryckh.  geht  das  Vorderende  der  Wohnkammer 
±  aus  der  Spirale  hinaus.  Die  Ablösung  kann 
zur  geraden  Streckung  des  vorderen  Wohn- 
kammerteiles führen:  f  Ophidioceras  Barr. 
(Silur),  grobgerippt,  mit  niedrigen,  weitgenabelten 
Windungen,  außen  oft  doppelt  gekielt,  mit  einer 
Mündung,  die  durch  einen  überschlagenen dorsalen 
Schalenlappen  U-förmig  verengt  sein  kann.  Bei 
den  silurischen  fLituites  Breyn  (lonoikon) 
und  f  An  eis tro ceras  Boll  (brevikon)  ist  nur 
ein  Ideiner  Anfangsteil  der  Schale  spiral  ge\\T.inden, 
der  größte  Teil  ist  ganz  gerade  gestreckt.  Von 
den  mit  kräftigen,  schiefliegenden  Rippen  be- 
setzten fPlectoceras  Hyatt  (Untersilur)  mögen 
die  in  niedriger,  loser  Schneckenspirale  gewundenen 
Formen  abzuleiten  sein,  die  Barrande  als 
fTrochoceras  (Silur)  bezeichnete.  fHerco- 
ceras  Barr.  (Devon)  mit  einer  Reihe  grober 
Knoten  auf  den  Flanken  und  mit  verengter 
Mündung  leitet  Hyatt  von  dem  in  offener 
Spirale  gewachsenen  fGyro  ceras  H.  v.  M.  ab. 
Im  Obersilur  von  Böhmen,  Gotland,  England, 
Nordamerika  begegnet  man  einigen  besonders 
eigentümlichen  Gattungen:  fAscoceras  Barr. 
(Fig.  9),  f  Glossoceras  Barr.,  fChoanoceras 


278 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


Lindstr.,  f Billingsites  Hyatt,  fMesoceras 
Barr(?),  (Familie  fAscoceratidae  Barr.), 
bei  denen  die  Schalenanfänge  leicht  gebogen, 
vom  Bau  eines  fOrthoceras  mit  einfachen 
Septen  sind;  die  letzten  Schalenteile  sind  zb  er- 
weitert, und  die  in  sie  eingeschlossenen  letzten 
Luftkammern  zeigen  abweichenden  —  beif  Asco- 
ceras  und  f  Glossoceras,  wo  sie  die  Wohn- 
kamroer  einengen,  höchst  komplizierten  —  Bau. 
In  den  letzten  Luftkammern  wird  der  Sipho  i 
erweitert,  nummuloid,  und  die  Siphonalduten 
können  minimale  Vorstülpungen  zeigen.  Die 
Mund  Öffnungen  können  sehr  stark  verengt  sein. 
Meist  werden  nur  die  isolierten  Wohnkammern 
mit  den  letzten  aberrant  gebauten  Luftkammern 
gefunden ;  das  gab  Anlaß  zu  der  Meinung,  f  Asco  - 
ceras  und  die  anderen  vermochten  ihre  normal 
gekammerten  Anfangsteile  abzustoßen.  Hyatt 
faßte  die  Ascoceratiden  als  besondere  Unter- 
ordnung f Mixochoanites  auf;  es  handelt  sich 
bei  diesen  Formen  doch  wohl  um  ganz  aberrante 
Seitenzweige  der  f  Orthoceratidae. 

f)  Zeitliche  Verbreitung  der  Nau- 
tiloideen.  Nach  dem  vereinzelten  Auf- 
treten von  (?)  Orthoceratiden  —  fVol- 
borthella  —  im  Unterkambrium  sehen  wir 
im  jüngsten  Oberkambrium,  Tremadoc,  euro- 
päischer und  namentlich  nordamerikanischer 
Gebiete  ganz  unvermittelt  die  verschiedenen 
Grundtypen  der  Nautiloidea  nebeneinander 
(siehe  S.  275).  Mächtig  blühen  sie  im  Unter- 
und  Obersilur  auf,  letzteres  die  Zeit  ihrer 
reichsten  Entfaltung  mit  etwa  1500  Arten, 
unter  denen  die  f  Orthoceraten  voranstehen. 
Alle  überhaupt  bekannten  größeren  Gruppen 
sind  im  Silur  vertreten.  Vom  Devon  ab 
stellt  sich  ein  merkbarer  Kückgang  ein. 
Die  Grenze  vom  Paläozoikum  zur  Trias  ward 
nur  noch  von  2  Typen  überschritten-  fOrtho- 
ceras, dessen  letzte  Arten  ans  der  oberen 
Trias  bekannt  sind,  und  vondenNautilidae, 
die  besonders  in  der  alpinen  Trias  in  größerer 
Zahl  von  Gattungen  gefunden  werden. 
Vom  Jura  ab  stehen  die  Nautilidae  allein  da, 
im  Jura  und  in  der  Kreide  sind  sie  noch  recht 
zahlreich.  Im  Tertiär  sind  nur  noch  f  Aturia 
und  Nautilus  vorhanden.  Und  heute 
existieren  als  einzig  Ueberlebende  der  vielen 
Geschlechter,  welche  die  Meere  des  Paläo- 
zoikum bevölkerten,  4  Arten  von  Nautilus 
in  dem  Refugium  so  manchen  Restes  alten 
Lebens  vom  Sunda-Archipel  bis  zu  Fidji- 
Inseln. 

3b)  Ordnung:  fAmmonoidea.  Die  ge- 
kammerten, äußeren,  glatten  bis  vielfältigst 
durch  Rippen,  Kiele  und  Knoten  verzierten 
Schalen  sind  weitaus  meistens  bilateral- 
symmetrisch in  ebener,  geschlossener,  nach 
sehr  verschiedenartigen  Maßverhältnissen  ge- 
wachsener Spirale  gebaut.  In  den  Schalen  ist 
dieEmbryonalschale  in  Gestalt  einer  eiförmigen 
bis  kugeligen,  meist  subeUipsoidischen  An- 
fangskammer erhalten.  Die  Kammerscheide- 
wände sind  bei  den  geologisch  älteren  Formen 
procöl,   bei   den   jüngeren   opisthocöl.      Die 


Suturen  der  Scheidewände,  die  LobenUnien, 
sind  einfach,  w^elUg  gebogen,  geknickt,  ge- 
kerbt und  gezackt  bis  ungemein  kompliziert 
geschützt.  Der  die  Luftkammern  durch- 
ziehende Sipho  liegt  mit  Ausnahme  der 
Anfangswindungen  randUch  und  zwar  meist 
extern  (ventral).  Die  Siphonalduten  sind 
meistens  kurz  und  meist  nach  vorn  gerichtet. 
Bei  vielen  Ammonoideen  sind  Deckel  nach- 
gewiesen, i\ptychen  und  Anaptychen,  welche 
den  Operkeln  der  Gastropoden  entsprechen. 

(Obersilur  ?)Unterdevon  bis  oberste  Kreide. 

Die  ,,Ammonshörner''i)  —  die  Goniatiten, 
Clymenien  und  Ammoniten,  haben  durch  die 
ungemein  große  Fülle  ihrer  zum  Teil  hervor- 
ragend schön  gezierten  Schalen  seit  jeher  das 
besondere  Interesse  der  Sammler  erweckt.  Ihre 
große  Häufigkeit  in  manchen  Ablagerungen 
machte  sie  dann  zunächst  dem  Geologen  als 
Charakteristika  geologischer  Formationen' 
Stufen  und  Zonen  wertvoll.  Schließlich  bieten 
sie  dem  Paläontologen  in  ihrer  riesigen  Formen- 
fülle  reichstes  Älaterial  zur  Frage  der  Umgrenzung 
der  Arten  und  Gattungen,  der  Variabilität  und 
Umformung  der  Arten,  zur  Diskussion  stammes- 
geschichtlicher Fragen  auf  der  Grundlage  der 
in  ihren  Schalen  klar  erhaltenen  Ontogenie  und 
auf  Grund  der  zeitlichen  Aufeinanderfolge  mor- 
phologisch nahestehender  Formen.  Das  mehr- 
fache Aufblühen  und  Zurückgehen  der  Ammo- 
noideen, ihr  vollständiges  Verschwinden  zu 
Ende  der  Kreidezeit  zwang  zur  Diskussion  des 
Problems  vom  Aussterben  der  Arten.  Die  Art 
der  Verbreitung  der  Ammonoideen  bei  völliger 
Unkenntnis  der  Organisationsdetails  ihrer 
Weichkörper  veranlaßt«  zu  den  verschiedensten 
Spekulationen  über  Bau  und  Lebensweise  der 
Ammonitentiere.  Sie  sind  —  die  riesige  Literatur 
beweist  es  —  die  weitaus  wichtigsten  der  fossilen 
Mollusken,  doch  leider  ,,Ammonites  at  present 
form  the  happy  hunting  ground  for  theorists" 
(J.  F.  Blake). 

a)  Schalenformen.  Im  Aufbau  der 
x\mmonitensehale  herrscht  im  allgemeinen 
das  die  Nautilusschale  kennzeichnende  Prin- 
zip. Wie  bei  dieser  ist  die  meist  recht  dünne 
äußere  Schale  aus  2  Schichten  gebaut,  von 
denen  die  innere  Perlmutterschicht  die 
wesentlich  dickere  ist.  Mehrfach  sind  auch 
Aequivalente  der  schwarzen  Schicht  des 
Nautilus  erhalten,  bei  7  Goniatiten  und 
f  Arcestiden  z.  B.  in  der  Form  ±  radial 
gestellter  feiner  Runzelungen,  bei  jAmaltheus 
in  Form  spiraler  Streifen;  solche  Bildungen 
bedecken  die  Schale  in  einer  Ausdehnung, 
wie  wir  sie  von  der  schwarzen  Schicht  bei 
Nautilus  kennen. 


1  Blanckenhorn  versuchte  darzutun,  daß 
mit  den  ,,cornua  Ammonis",  von  denen  Plinius 
u.  a.  zu  berichten  wußte,  daß  sie  weissagerische 
Träume  erzeugten,  nicht  unsere  Ammoniten 
gemeint  seien,  sondern  die  Steinkerne  einer 
großen  Schnecke,  einer  Natica.  Der  Name  Am- 
monites  wurde  für  uasere  Versteinerungen  wohl 
zuerst  von  G.  Agricola  und  Geßner  im  16. 
Jahrhundert  angewendet. 


Ceplialopoda  (Paläontologie) 


279 


'^'''  Als  Normalform  der  iVmmonitengehäiise 
herrscht  die  scheibenförmige,  geschlossene 
Spirale  mit  scharf  ausgeprägter  bilateraler 
Symmetrie.  Die  nach  vorn  erweiterten 
Windungen  sind  entweder  nur,  wie  strick- 
förmig  gewunden,  aneinander  gelegt  und 
lassen  einen  weiten  Nabel  offen  (f  Cly- 
menien     e.     p.,     |  Lytoceras,    f  Deroceras) 


meist  ±  oval,  schlank  lanzettförmig  (f  Pina- 
coceras),  breit  bogenförmig  (f  Stephano- 
ceras  e.  p.).  herzförmig  (f  Cardioceras),  recht- 
eckig (7Peltoceras\  trapezoidisch  u.  a.  m. 
Die  Externseite  der  Windungen,  meist  die 
Siphonalseite  (und  nach  der  Analogie  mit 
Nautilus  die  ventrale)  ist  breit  (ambly- 
gastrisch),    gewölbt,    gerundet,    abgeplattet, 


FIk.  18 


Fig.  16  bis  19.  Schalenformen  normal  gewachsener  f  Ammonoideen.  Fig.  16.  Weitnabelig, 
evolut;  fLytoceras  Liebigi  Opp.  sp.  (Überjura,  Tithon;  Stramberg,  Mähren).  Ans  Zittel. 
Fig.  17a,  b.  Weitnabelig;  f Stephanoceras  Humphriesi  Sow.  sp.  (Mitteljura;  Bayeux, 
Frankreich).  Grobe  Skulptur,  Mundrand.  a  von  der  Seite,  b  von  vorn.  Aus  Steinmann. 
Fig.  18.  Engnabelig,  involut,  kugelig;  f Waagenoceras  Stachel  Gemm.  (Perm;  Sosio, 
Sizilien),  mit  Radialwülsten,  Lobenlinie.  Aus  Zittel.  Fig.  19  A,  B.  Engnabelig,  involut, 
flach  scheibenförmig,  oxygastrisch;  fPinacoceras  parma  Mojs.  (Obertrias;  Salzkammergut). 
A  von  der  Seite,  B  von  vorne.    Nach  Stein  mann. 


oder  sie  umfassen  einander  mehr  oder  weniger 
weit  bis  vollkommen  —  evolute  bis  involute 
Gehäuse  (f  Lytoceras,  f  Phylloceras).  Der 
Querschnitt  der  Windungen  wechselt  un- 
gemein, er  ist  kreisrund  (f  Lytoceras  e.  p.). 


häufig  schneidend  zugeschärft  (oxygastrisch) ; 
sie  kann  gekielt  sein,  von  Marginalkanten 
begrenzt,  seltener  gehöhlt.  In  allem 
wechselt  die  Form  eines  Ammonitengehäuses 
von  der  Gestalt  einer  i  dicken  Scheibe  bis 


280 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


zu  kugeliger  dickgeblähter  Form  oder  bis  zur 
Gestalt  einer  verhältnismäßig  äußerst  dünnen 
Scheibe. 

Im  allgemeinen  sind  auch  hier  wie  bei 
Nautiloideen  die  Anfangsgheder  einer  Reihe 
niedermündig  und  Aveitnabhg,  während  die 
geologisch  jüngeren  GUeder  engnabhger, 
hochmündiger  werden,  mit  einander  mehr 
umhüllenden  Windungen.  Ebenso  sind  die 
Anfangswindungen  eines  Individuums  niedrig 
weitnabUg,  während  die  Endwindungen 
immer  hochmündiger,  engnabliger  werden 
können.  In  bezug  auf  die  Windungsverhält- 
nisse tritt  eine  sehr  große  Menge  von  Kon- 
vergenzen auf:  gleiche  Gestalten  werden 
bei  den  verschiedensten  Gattungen  und 
Familien  zu  den  verschiedensten  Zeiten 
produziert. 

Abweichungen  von  der  regelmäßigen  ge- 
schlossenen Spirale  sind  selten,  kommen 
aber  zu  verschiedenen  Zeiten  wieder  bei 
verschiedenen  Stammen  in  fast  gleicher 
Weise  vor  und  führen  mehrfach  auch  zu 
Konvergenzformen  mit  Nautiliodeen: 

t  Choristoceras  (Ceratitide  der  Trias) 
mit  losgelöstem  vorderstem  Schalenteil  wieder- 
holt die  Form  z.  B.  eines  jBarrandeo- 
ceras    (Nautilide    des    Silur).      fRli'^^^^O" 


Fig.  20. 


Fig.  21. 


Fig.  20,  21.  Abnorm 
gewachsen  fAmmono- 
ideen.  Fig.  20.  fTurri- 

lites  catenatus 
d'Orb.      (Unterkreide; 

Basses  Alpes). 
.Schneckenspirale.     Aus 
Stein  mann.     Fig.   21. 
fScaphites   Geinitzi 

d'Orb.  (Oberkreide, 
Turon;  Norddeutsch- 
land). Die  Wohnkam- 
mer ist  zuerst  gestreckt, 
dann  hakig  umgebogen. 
Aus  V.   Stromer, 


Geras  (Ceratitide.,  Trias),  fBaculites 
(Lytoceratide,  Kreide"!  zeigen  wie  der 
Näutihde  fLituites  des  Silur  den  Schalen- 
anfang in  geschlossener  Spirale,  strecken 
dann  die  Schale  stabförmig.  jBactrites 
(Goniatitide      des     Devon),      -J-Baculina. 


(?  Lytoceratide  des  Jura)  sind  wie  ein 
7  0  r  t  h  0  c  e  r  a  s  ganz  gerade  gestreckt. 
fCochloceras (Ceratitide,  Trias) und  f T u r- 
rilites  Fig.  20  (Lytoceratide,  Kreide)  sind 
in  Schneckenspirale  gewunden.  BeifMa- 
croscaphites  (Lytoceratide,  Kreide)  und 
fScaphites  Fig.  21  (HopUtide,  Kreide) 
sind  die  letzten  Windungsteile  hakenförmig 
gekrümmt,  j  Spiro c er as  im  Jura  und 
7  Crioceras  in  der  Kreide  bauen  ihre  Schalen 
in  losen,  offenen  Spiralen.  Solche  als 
,, Nebenformen,  Krüppelformen"  bezeichneten 
Gestalten  begegnen  uns  besonders  häufig 
bei  den  Ammoniten  der  Kreidezeit:  außer 
den  genannten  die  hakenförmigen  fHa- 
mites,  -j-Hamulina,  fPtychoceras,  die 
fAncyloceras  und  f  Toxoceras. 

Die  weitaus  meisten  Ammonoideen  sind 
mit  einem  Durchmesser  der  Spirale  von  einigen 
Zentimetern  bis  ±  1  dm  ausgewachsen.  Da- 
neben gibt  es  vielfach  Zwerge  von  einem  Durch- 
messer von  rt  1  cni  (f  Nannites,  f  Cymbites, 
f  Oecoptychius,  fPimelites,  fDiaphori- 
tes)  wie  Riesen  von  gewaltigen  Dimensionen: 
f  Ai'ieten  und  Perisphincten  von  Yo  m,  f  Pina- 
coceras  Metternichi,  f  Pachydiscus  c  o  n - 
duciensis  von  mehr  als  1  m  und  f Pachy- 
discus seppenradensis,  der  größte  von 
allen,  dessen  Schale  ausgewachsen  einen  Durch- 
messer von  mehr  als  2.5"  m  besessen  haben  muß. 

ß)  Anfangskammern.  Der  Schalen- 
anfang der  Ammonoideen  ist  gewöhnlich 
als  eine  geblähte,  ±  ellipsoidische  Kammer 
ausgebildet,  deren  größere  Achse  vertikal 
zur  Symmetrieebene  des  ganzen  Gehäuses 
gerichtet  ist;  der  Umfang  dieser  ,,Enibryonal- 
kammer"  bildet  eine  ±  regelmäßige  Spirale. 
Bei  den  devonischen,  stabförmigen  fBac- 
trites  und  bei  einzelnen  fMimoceras 
zeigt  die  Anfangskammer  Eiform;  die  größere 
Achse  ist  hier  der  Längsachse  der  Schale 
gleichgerichtet. 

Die  Anfangskammer  der  Ammonoideen 
entbehrt,  im  Gegensatz  zur  Nautiloideen- 
schale,  der  Narbe  auf  ihrer  Hinterseite. 
Sie  ist  als  persistierende  Embryonalkammer 
mit  verkalkter  Schale  aufzufassen.  Ihr  regel- 
mäßiges Vorhandensein,  ihre  Kalkschale,  die 
Art  ihrer  Abgrenzung  gegen  die  zweite 
Kammer  und  ihre  Form  gibt  einen  der  allge- 
meinen Unterschiede  der  Ammonoideen  gegen- 
über den  Nautiloideen  (vgl.  Fig.  44  S.  288). 

y)  Schalenbau,  ]\Iundränder,  Wohn- 
kam m  e  r  n ,  A  p  t  y  c  h  e  n.  Das  der  Embryonal- 
kammer folgende  Stück  der  Schale  ist 
zunächst  im  Bereich  etwa  der  ersten  halben 
Windung  schmäler  und  niedriger  als  die 
erste  Kammer.  Höhe  und  Dicke  der  Röhre 
resp.  der  Windungen  nehmen  alsdann  normal 
je  in  gleichem  Maße  bis  zum  vorderen 
Schalenrande,  dem  Mundrande  der  letzten 
Wohnkammer,  zu.  Je  nach  den  W^achstums- 
verhältnissen  der  Schalen  sind  die  Wohn- 
k  a  ni  m  e  r  n   äußerst  verschieden  gestaltet. 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


281 


dadurch  ist  natürlich  auch  für  den  Weich- 
körper  der  Tiere  große  Mannigfaltigkeit  der 
Form  bedingt.  Die  Länge  der  Wohnkammer 
schwankt  zwischen  ^  o  Umgang  und  1 U  bis  2 
Umgängen.  Bei  den  Ammonoideen  des  Jura 
und  der  Kreide  ist  die  Wohnkammerlänge 
bei  engnabhgen,  hochmündigen  und  schnell- 
wüchsigen Formen  im  allgemeinen  geringer 


c  e  r  a  s)  springt  der  Mundrand  und  ebenso 
die  Zuwachslinien  auf  der  —  meistens- 
siphonalen  —  Externseite  in  J^  weiter 
und  tiefer  Bucht  nach  hinten  zurück: 
wie  bei  Nautiloideen  wird  ein  externer 
Trichtersinus  gebildet.  Mundrand  und 
Anwachsstreifen  können  i  gerade  über  die 
Externseite  hinübersetzen,  so  bei  manchen 


Fig.  22. 


Fig.  24. 


Fig.  23. 


Fiff.  25. 


Fig.  26. 


Fig.  27. 


fAnarcestes  plebejus 
Aus  V.  Stromer.  Fig.  23. 
A  von  der   Seite,  B  Ven- 


Fig.  22  bis  27.  Mundrandformen  von  fAmmonoideen.  Fig.  22. 
Barr.  (Mitteldevon;  Böhmen),  mit  Externsinus  der  Zuwachsstreifen. 
fPopanoceras    multistr  iatum    Gemm.    (Perm;    Sosio,   Sizilien). 

tralansicht.  C  Lobenlinie,  mit  Externsinus  s  auf  der  gewölbten  Externseite  t.  Aus  Steinmann. 
Fig.  24.  fArcestes  inf latogaleatus  ^lojs.  (Obertrias;  Sandbng  b.  Aussee),  mit  einwärts 
gebogenem  jMundrand.  Aus  v.  Stromer.  Fig.  25.  fPhylloceras  mediterraneum  Neum. 
(Mitteljura;  Chaudon,  Basses  Alpes),  mit  Seiten-und  Externlappen.  Nach  Hang.  Aus  v.  Stromer. 
Fig.  26.  f  Amaltheus  margaritatus  Montf.  (Mittellias:  Schwaben),  mit  externem  Kielfort- 
satz. Aus  v.  Stromer.  Fig.  27.  f  Perisphi  nctes  Lothari  Opp.  (Oberjura:  Pappenheim,  Bayern) 
mit  gestielten   Seitenohren.     Aus  Zittel. 


(f  Phylloceras  Vo  bis  %  Windung),  bei 
weitnabhgen,  niedermündigen,  langsam  an 
Höhe  zunehmenden  Formen  größer  (f  Arie- 
tites  bis  2  Umgänge);  paläozoische  und 
triadische  Formen  folgen  dieser  Regel  nicht 
allgemein.  Die  Wohnkammerlänge  kann 
übrigens  bei  den  Arten  einer  Gattung  nicht 
unerhebHch  schw^anken. 

Aeußerst  mannigfaltig  sind  die  Mund- 
randformen gestaltet.  Bei  der  Mehrzahl 
der  fGoniatitiden,  bei  den  f C 1  y - 
m  e  n  i  e  n  und  bei  manchen  älteren  Ammo- 
niten    (fPopanoceras,     fStacheo- 


Goniatiten  (f  Prolobites)  und  einigen 
permischen  Ammoniten  (f Waage noceras 
e.  p.,  j  Adrianites).  Weitaus  den  meisten 
Ammonoideen  ist  jedoch  eine  breitere  bis 
spitzige  Vorwärtsbiegung  des  Mundrandes 
und  der  ZuwachsHnien  auf  der  Externseite 
eigen;  bei  manchen  Typen  (f  Amal- 
theus, fQuenstedtoceras,fCar- 
d  i  0  c  e  r  a  s)  kann  sie  lang,  schnabelartig 
vorgezogen  sein.  Auf  der  Internseite,  meist 
der  antisiphonalen,  also  im  Kontakt  zweier 
aufeinanderliegender  Windungen  springt  der 
Mundrand    in    flachem    Bogen     vor;     bei 


282 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


■f  Scaphites   kann    diese  Vorbiegung  zu 
einer  umgeschlagenen  Lippe  werden. 

Sehr  gewöhnlich  sind  auf  den  Flanken 
Vorbiegungen  des  Mundrandes  vorhanden. 
Diese  können  bei  f  Goniatitiden  und  manchen 
Jungpaläozischen  Ammoniten  nahe  an  die 
Externseite  rücken;  meist  liegen  sie  in  der 
oberen  Hälfte  oder  in  der  Mitte  der  Win- 
dungshöhe. Vielfach  sind  die  Vorbiegungen 
zu  :±:  langen  ,, Ohren"  ausgezogen;  dabei 
kann  ein  schmaler  Stiel  (Mj^olabe,  Suess) 
in  ein  :j^  verbreitertes  vorderes  Ohrende 
(Myothek,  Suess)  übergehen.  Solche  länger 
ausgezogenen  Ohren  sind  bei  paläozoischen 
Formen  Seltenheiten  (f  Adrianites), 
während  sie  bei  manchen  jurassischen  Gat- 
tungen recht  häufig  gefunden  werden 
(f  Harpoceratiden,  fOppelien,  f  Ha- 
ploceras,  f  Stephanoceras,  f  Peri- 
sp h  i  n  c  t  e  s ,  7  C  0  s  m  0  c  e  r  a  s ,  f  0  e  c  o  p  t  y  - 
chius).  Die  verbreiterten  Ohren  können, 
gegen  innen  :£  stark  umgebogen,  die  Schalen- 
mündung visierartig  verengen;  bei  -j-Mor- 
p  h  0  c  e  r  a  s  p  s  e  u  d  o  a  n  c  e  p  s ,  f  H  a  p  1  o  c  e  r  a  s 
C a  d  0  m  e  n  s  e  und  bei  manchen  f  S  t  e  p  h  a  n  o- 
ceratiden  ist  das  in  weitgehendem  Maße 
der  Fall. 

Häufig  sind  die  Mündungen  durch  seit- 
liche Einbiegungen  der  Schalenränder  ver- 
engt, oder  durch  ,, Einschnürungen",  Rinnen 
hinter  dem  Schalenrande,  oder  auch  durch 
innere  Schalenwülste,  ,, Labialwülste".  Ein 
schnürungen  und  Wülste  treten  häufig  in 
größeren  Abständen  als  Spuren  ,. alter" 
Mundränder  auf  den  Schalen  auf.  Nicht 
selten,  wie  bei  den  triadischen  f  Arcestiden 
ist  der  Querschnitt  der  Mündung  auch  sonst 
ein  anderer  als  der  der  übrigen  Schale: 
^t  dreiseitig,  trapezoidisch  u.  a.  m. 

Solche  Mundrandformen  führen  hinüber 
zu  den  bei  zahlreichen  Gattungen  sich  ein- 
stellenden anomalen  Wohnkammern,  die 
bei  den  f  x\mmonoideen  in  viel  größerer 
Mannigfaltigkeit  angetroffen  werden  als  bei 
Nautiloideen.  Meist  bleibt  ja  das  Höhen- 
Dickenwachstum  der  Schale  \m  zum  Mund- 
rande ein  gleichmäßiges  (abgesehen  von 
geringfügigen  Verengerungen  am  Vorderende, 
die  an  Steinkernen  deutlicher  erkennbar 
wohl  meist  nur  auf  Verdickungen  der  inneren 
Schalenlage  nahe  dem  Mundrande  bei  langer 
stationärer  Lage  des  Weichkörpers  in  der 
letzten  Wohnkammer  zurückzuführen  sind). 
Recht  häufig  stellt  sich  aber  im  Bereich 
der  Wohnkammer  oder  eines  Teiles  derselben, 
selten  schon  etwas  vor  Anfang  der  Wohn- 
kammer eine  Aenderung,  meist  Verminderung 
des  Höhen-,  oft  auch  des  Breitenindex  ein. 
Gewöhnlich  wird  die  Wohnkammer  absolut 
oder  relativ  schmäler,  der  Nabelrand  wächst 
nicht  mehr  in  der  bisher  verfolgten  Spirale 
fort,  er  wird  weiter,  ,,egrediert"  langsam 
oder    sprunghaft;    auch   die   Windungshöhe 


kann  verringert  oder  auch  im  Lauf  der 
Wohnkamraer  mehrfach  geändert  werden: 
verengerte,  egredierende,  gekniete,  geknickte, 
scaphitoide  Wohnkammern  entstehen 
und  solche,  deren  Vorderende  kapuzen- 
förmig  umgestaltet  ist  (fProlobites, 
f  Hyattoceras,  fTropites,  fHalo- 
rites,  fCymbites,  f  Diaphorites, 
fPimelites,  fSphaeroceras,  fOppe- 
lia  e.  p.,  fLobites,  f Oecoptychius 
u.  a.  m.).  Mit  dem  Eintreten  anomaler 
Wohnkammern  verbunden  können  Aende- 
rungen  der  Wachstumsrichtung  zur  Lösung 


Fis.  30. 


Fig.  29. 


Fig.  28  bis  30.  f  Ammonoideen  mit  anomalen 
Wohnkammern.  Fig.  28.  f  Sphaeroceras  mi- 
crostoma  d'Orb.  sp.  A  von  der  Seite,  e  um- 
bonale  Einbiegung  des  Mundrandes  mr,  wu 
Wulst.  B  Querschnitt,  n  Nabel,  w  Wohnkammer. 
Aus  Steinmann.  Fig.  29.  fOppelia  macro- 
tela  Opp.  sp.  (Oberjura,  Tithon;  Mähren). 
Aus  v.  Stromer.  Fig.  30.  fLobites  del- 
phinocephalus  v.  Hau.  (Obertrias;  Aussee). 
Aus  v.  Stromer. 

der  vorderen  Schalenteile  von  der  ge- 
schlossenen Spirale  führen  (f  Scaphites, 
fMacro  scaphites);  die  Bildung  von 
„Nebenformen,  Krüppelformen"  kann  ein- 
setzen. 

An  die  besonders  differenzierten  Mund- 
ränder und  die  anomalen  Wohnkammern  wurden 
von  Bukowski,  Frech,  Glangeaud,  Haug, 
Ilyatt,  Munier-Chalmas,  Mojsisovics, 
Pompeckj,  Tornquist  u.  a.  Fragen  ge- 
knüpft nach  der  Art  des  Schalenwachs- 
tums solcher  Formenundnach  der  eventuellen 
Deutung  solcher  Bildungen  als  Geschlechts- 
unterschiede. 

Mundränder  mit  i  langgestielten,  nach 
vorne  verbreiterten  oder  eingebogenen  Ohren, 
ebenso  durch  Einbiegung  der  Schalenränder 
verengte    Mündungen   sind   letzte    Mundränder 


Ceplialopoda  (Paläontologie) 


283 


der  Aramonitentiere ;  sie  sind  ein  Merkmal  ans- 
gewaclisener  Tiere.  Gingen  solchem  geehrten 
Mundrande  gleichgestaltete  vorauf,  dann  müßten 
die  weiter  zurückliegenden  Zuwachslinieu  der 
Schale  das  zeigen;  sie  verlaufen  aber  stets  ein- 
facher, weniger  weit  vorgezogen  als  unmittel- 
bar hinter  dem  Ohrrand.  Weiterwachsen  der 
Schale  wäre  außerdem  immer  nur  nach  Re- 
sorption des  Mundrandes  möglich:  aber  an  den 
Schalen  sind  niemals  Resorptionsgrenzen  zu 
erkennen. 

Ebenso  sind  anomale  Wohnkammern  (mit 
rt  modifizierten,  von  der  Richtung  der  weiter 
zurückliegenden  Zuwachslinien  abweichenden 
Mundrändern)  letzte  Wohnkammern  ausge- 
wachsener Individuen  trotz  der  oft  recht  sehr 
erheblichen  Größenunterschiede  bei  Individuen 
derselben  Art.  Das  Fehlen  von  Resorptions- 
grenzen in  den  weiter  zurückliegenden  Schalen- 
teilen beweist,  daß  das  Ammonitentier  nur  ein- 
mal eine  anomale  Wohhkammer  konstruierte. 
Die  Ausbildung  langer  Ohren,  die  bei  mor- 
phologisch nächststehenden  Formen  fehlen 
oder  vorkommen  können  (f  Harpoceratiden), 
wurde  von  Quenstedt  als  vielleicht  mit  Ge- 
schlechtsunterschieden zusammenhängend  be- 
trachtet. Anomale  Wohnkammern  wurden 
ebenso  bewertet  (Munier-Chalmas,  Glan- 
geaud).  Kleinwüchsige,  ohrentragende  Formen 
mit  anomaler  (,,scaphitoider")  Wohnkammer 
stellte  Munier-Chalmas  als  Männchen  größe- 
ren, regelmäßig  gewachsenen  Formen  ohne 
Ohren  —  Weibchen  —  gegenüber: 
fCreniceras    (Oppelia)    ^  —   fNeumayria 

(fOppelia)  $ 
f  Oecotraustes    (Oppelia)     genicularis     cJ 

—  fOppelia  subradiata  $ 
fOecotraustes  stenorhynchus  (J  — 

fOppelia  arolica  $ 
fHorioceras     (Oppelia)     cJ    —    fDisticho- 

ceras  (Oppelia)  §  u.  a.  m. 
Glangeaud   sieht  in  den  ganz  besonders  aber- 
rant    gebauten    f  Oecop tychius    die    Weib- 
chen ( ?)  von  f  Sphaeroceras. 

So  lockend  auch  nach  den  Formverschieden- 
heiten der  (^  und  $  bei  der  lebenden  Argonauta 
die  Annahme  eines  schärfer  ausgeprägten 
Sexualdimorphismus  bei  den  Ammonoideen 
sein  mag  —  sie  läßt  sich  nicht  beweisen,  kaum 
wahrscheinlich  machen.  Es  ist  durchaus  nicht 
immer  möglich,  den  Ammoniten  mit  anomaler 
Wohnkammer  solche  mit  regelmäßig  gebauten 
Schalen  als  anderen  Geschlechts  in  gleicher 
zeitlicher  (und  räumlicher)  Verbreitung  gegen- 
überzustellen. Bei  ungemein  vielen  Ammo- 
Doideengattungen  fehlen  Formen  mit  anomaler 
Wohnkammer  und  mit  Ohren  gänzlich  i).  Diese 
hätten  dann  des  Sexualdimorphismus  ent- 
behrt, und  morphologisch  ausgedrückte  Ge- 
schlechtsunterschiede wären  überhaupt  nur 
einer  relativen  geringen  Zahl  von  Gattungen 
eigen  gewesen  (Glangeaud  nennt  22  von  vielen 
hunderten)? 

Eine  wesentlich  andere  Deutung  der  ano- 
malen Wolmkammern  leitete  Pompeckj  ab: 
Sie  kommen  bei  den  verschiedensten  Zweigen 
des  Ammonoideenstammes  vor;  bei  manchen 
Reihen  (z.  B.  fCymbites,  f  Sphaeroceras  f  Oeco- 

^)  Bei  den  Ammoniten  der  Trias  sind  Ohren 
noch  nie  beobachtet  worden. 


ph tychius)  ist  eine  deutliche  Steigerung  des 
anomalen  Wachsens  von  geologisch  älteren  zu 
jüngeren  Arten  zu  erkennen;  anomale  Wohn- 
kammern (und  basonders  komplizierte  Mün- 
dungen) kommen  immer  nur  bei  solchen  Reihen 
und  Gruppen  vor,  welche  nach  meistens  nur 
kurzer  Existenzdauer  erlöschen  —  sie  charakteri- 
sieren demnach  aussterbende  Zweige  der 
Ammonitengattungen.  Pompeckj  bezeichnete 
(mit  Mojsisovics)  die  anomalen  Wohnkammern 
als  ,, senile"  Charaktere,  welche  bei  degene- 
rierenden, dem  Aussterben  verfallenden  Stamm- 
linien sich  einstellen.  (Frech  spricht  Ammo- 
niten mit  anomaler  Wohnkammer  als  ,, Hem- 
mungsformen" und,  da  sie  bei  manchen  Gruppen 
zugleich  mit  reduzierten,  vereinfachten  Loben- 
linien  auftreten,  als  atavistische  Erscheinungen 
an.)  -  ^ 

Während  von  den  normalen  Anwachs- 
streifen  abweichende  Mnndsäume  mit  Ohren, 
Verengerungen  (und  anomale  Wohnkammern) 
nur  bei  ausgewachsenen  Individuen  vorkom- 
men, zeigen  manche  Ammoniten  auf  der 
Schale  in  verschiedenen  Zwischenräumen 
(auch  auf  verschiedene  Größenstadien  be- 
schränkt) wiederkehrende  Reste  verschieden- 
artig erweiterter  Mündungen.  M. 
Neumayr  beschrieb  aus  dem  Tithon  der 
Alpen  ein  fLytoceras  immane,  auf 
dessen  Flanken  abstehende  zerbrochene 
Schalenleisten  in  größeren  Abständen  als 
Reste  trompetenförmig  erweiterter  Mün- 
dungen sich  finden;  das  Gehäuse  muß  aus 
tubusartig  ineiuander  steckenden  Gliedern 
bestanden  haben.  Weiterbauen  der  Schale 
nach  einer  erweiterten  Mündung  war  immer 
nur  so  möglich,  daß  das  Tier  seinen  Mantel- 
rand vom  Schalenrande  löste,  ihn  kontrahierte 
und  rückwärts  an  die  Innenseite  der  Schale 
(hinter  der  Stelle  stärkerer  Erweiterung)  an- 
legte, von  hier  aus  wieder  ein  Stück  weit  die 
Schale  in  den  normalen  Maßen  weiter  baute, 
um  nach  einiger  Zeit  die  Mündung  wieder 
zu  erweitern  usf.  Der  Verlauf  der  Zuwachs- 
linien hinter  und  vor  solchen  abstehenden 
Schalenleisten  zeigt  das  deutlich  an.  W  ä  h  n  e  r 
beschrieb  ganz  gleich  zu  deutende  Bildungen 
bei  fPleuracanthites  biformis  aus  dem 
unteren  Lias  der  Alpen.  Von  solchen  trom- 
petenförmig erweiterten  Mündungen  sind 
es  nur  kleine  Schritte  bis  zu  den  ,,festonierten" 
„alten"  Mundrändern  auf  den  Schalen 
mancher  fLytoceras  (fL.  fimbriatum, 
cornucopiae,  Eudesi),  wo  in  verschiedenen 
Zwischenräumen  abstehende  Schalenleisten 
erhalten  sind,  welche  welhge  Ausbiegungen 
zeigen.  Und  weiter  stehen  trompetenförmig 
erweiterte  Mundränder  in  inniger  Verbindung 
mit  den  ,, Parabellinien  und  -knoten" 
bei  fLytoceras  articulatum,  bei  vielen 
f Perisphinctes,  bei  manchen  fAspido- 
ceras,  f Sphaeroceras,  f Zigzagiceras 
u.  a.  m.  Hier  wiederholen  sich  auf  den 
Schalen  in  regelmäßigen  Abständen,  öfters 
der    Distanz    zweier    Septen    entsprechend, 


284 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


Beste  von  Mundrändern,  welche  durch  eine 
leichtere  Ausbiegung  auf  dem  unteren  Teil 
der  Flanken  schwach  trompetenförmig  und 
auf  dem  Uebergang  von  den  Flanken  zur 
Externseite  in  ein  seitlich  abstehendes  nach 
vorn  offenes  Ohr  erweitert  waren  (an  der 
Basis  des  Ohres  liegt  in  der  Schale  vor  der 
Parabellinie  der  Parabelknoten,  welcher 
durch  Zurückzwängen  des  Mantelrandes  in 
die  Ohrbasis  beim  Weiterbau  der  Schale  in 
normaler  Röhrenweite  entsteht).  Die  Pa- 
rabellinieu  sind  bei  erhaltener  Schale  als  Bruch- 
ränder markiert,  an  welchen  die  Zuwachslinien 
der  Schale  und  auch  die  Rippen  abgeschnitten 
erscheinen.  Hier  wiederholen  sich  dieselben 
Bildungen  wie  bei  dem  devonischen  Nauti- 
loideen  fGyroceras  alatum.  Die 
Parabellinien  der  f  P  e  r  i  s  p  h  i  n  c  t  e  n  z.  B. 
wurden  mehrfach  mit  Resorptionserschei- 
nungen in  Zusammenhang  gebracht;  damit 
haben  sie  nichts  zu  tun,  sie  sind  in  Wirklich- 
keit Reste  (fast  immer  nur  als  Bruchreste  er- 
halten) alter  Mundränder,  welche  in  ihrem 
Verlauf  weder  mit  den  normalen  Zuwachs- 
linien  übereinstimmen,  noch  mit  den  letzten 
Mundrändern,  die  gerade  nach  vorn  ge- 
streckte, ±  gestielte  Seitenohren  haben,  und 
hinter  denen  Einschnürungen  der  Schale  vor- 
kommen können.  Sie  bedeuten  intermediäre 
Stillstandslagen  des  Schalenwachstums,  wie 
solche  analog  von  den  Schalen  der  Muriciden 
z.  B.  bekannt  sind. 


Fig.  31,  32.  Apty- 
chen  von  fAinmo- 
iioideen.  Fig.  31. 
Abdruck  von  fOp- 
jielia  steraspis 
Opp.  sp.  (Oberjura, 

Ijthogr.  Schiefer; 
Franken),  a  Apty- 
c  h  u  s  von  der  Innen- 
seite (hb  Haftband - 
grenze,  si  Sipiio). 
Aus  V.  Stromer. 
1/,  nat.  Gr.  Fig.  32. 
yiierschnitt     durch 

einen  Aptychus 
(vergrößert),  bi  mitt- 
lere, blasige  Schicht, 
i  kompakte  innere 
Schicht,  p  Poren  der 
Überseite.  Aus  v. 
Stromer. 


Fig.  32. 


Aptychen  (Fig.  31,  32).  Recht  häufig 
findet  man  in  den  Wohnkammern  der 
Ammonoideen  oder  isoliert,  symmetrisch 
gebaute,  flach  gewölbte  Schalenstücke,  die 
Aptychen  —  2  in  einer  ,, Harmonielinie" 
aneinander  stoßende  Klappen  —  seltener  An  - 
aptychen,  ein  einheitliches  Schalenstück 
(Fig.  49,  S.  294).  Ihr  Umriß  entspricht  ziemlich 


gut  demWindungsquerschnitt  der  Ammoniten, 
mit  denen  sie  zusammen  gefunden  werden; 
er  zeigt  gebogene  Außenränder,  gebuchteten 
Unterrand.  Meist  bauen  3  Schichten  den 
Aptychus  auf:  eine  dicke  zellige  Innenschicht 
ist  außen  von  einer  dünneren,  porösen,  ge- 
körnelten,  manchnuil  längsgefalteten  Schicht 
überdeckt  und  liegt  auf  einer  dünnen, 
dichten  Innenschicht,  mit  der  verbunden 
Reste  kohliger  Substanz  erhalten  sein  können. 
Die  Anaptychen  sind  dünnschalig,  hornig- 
kalkig, konzentrisch  gestreift. 

Die  Aptychen  gehörten  ohne  Zweifel  den 
Ammonitentieren  an.  Ihre  Deutung  schwankte 
vielfach;  man  sah  u.  a.  in  ihnen  Deckel  von 
Nidamentaldrüsen  (Keferstein,  Waagen), 
Kiefer  (Meck  u.  Hayden),  verkalkte  Kopf- 
laiorpel  (v.  Ihering,  der  sie  die  Dibranchiaten- 
natnr  der  Ammoniten  beweisend  ansah)  u.  a.  m. 
Ihrer  Skulptur  nach  müssen  sie  äußere  Ver- 
kalkungen sein.  Da  ihre  Zuwachslinien  an  der 
Harmonielinie  und  der  unteren  Einbuchtung 
abstoßen  und  nur  dem  Außenrand  parallel 
liegen,  können  sie  nur  entsprechend  der  Weiten- 
zunahme der  äußeren  Schale  gewachsen  sein: 
sie  können  nur  Verschlußstücke  der  Schale  ge- 
wesen sein.  Einzelne  Funde  bestätigen  das: 
bei  einer  fOppelia  subradiata  (Owen)  bei 
zwei  fHaploceras  elimatum  (Retowski) 
und  bei  einigen  fOppelia  steraspis  aus  dem 
lithographischen  Schiefer  von  Solnhofen  wurden 
Aptychen  am  ^lundrandedie  Schale  verschließend 
gefunden.  Michael  fand  Aptychen  schon  bei 
ganz  jungen  Formen,  die  in  der  Wohnkammer 
eines  ausgewachsenen  Tieres  lagen;  und  zwar 
hatten  alle  Aptychen.  Danach  ist  es  ausge- 
schlossen, daß  sie  Deckel  von  Nidamentaldrüsen 
w^aren.  Ob  diese  Deckel  —  wie  wahrscheinlich  — 
auf  einem  der  Kopfkappe  des  Nautilus  ent- 
sprechenden Organ  ausgeschieden  wurden,  läßt 
sich  nicht  feststellen. 

(5)  Skulpturen.  Das  primitivste  Ele- 
ment der  sehr  mannigfaltigen  Ammonoideen- 
skulptur  ist  der  Zuwachsstreifen.  Zu  ihm 
tritt,  phylogenetisch  und  ontogenetisch  später, 
±  radialgerichtete  Faltung  der  Schale  zu 
,,Rippen",  welche  meist  den  Zuwachs- 
linien gleichlaufend  auf  verschiedenen  Teilen 
des  Schalenumfangs  verschieden  stark  sein 
können.  Die  Rippen  können  einfach,  gespalten, 
gegabelt,  gebündelt  sein.  Die  Spaltungsstellen 
der  Rippen  sind  oft  durch  einen  (meist  hohlen) 
Knoten  markiert.  Kn  o  t  e  n  und  S  t  a  c  h  e  1  n 
treten  besonders  häufig  bei  mesozoischen 
Formen  zu  den  Rippen  hinzu ;  des  öfteren 
sind  die  Ivnoten  in  Längsreihen  geordnet, 
dadurch  wird  der  Eindruck  von  Spiral- 
skulptur erzeugt.  Spirale  Längsleisten  sind 
selten,  sie  kommen  bei  fSturia,  fCladis- 
cites,  f  Agathiceras ,  fAdrianites, 
f  Gas  trio  ceras  ,  f  Liparoceras  ,  fStrigo- 
c  e  r  a  s  vor,  bei  den  drei  letzteren  zusammen 
mit  radialer  Skulptur:  die  Schalenoberfläche  ist 
gegittert.  Die  Externseite  zeigt  häufig  eine, 
seltener  zwei  oder  drei  Längsfalten,  Kiele, 
die  durch  Fortsetzungen  der  Querskulpturen 
gekerbt,  gezähnt,  gezopft  werden  können. 

Rippen,  Knoten,  Iviele  sind  nicht  Verdik- 
kungen,  sondern  wellige  Auf-  und  Abbiegungen 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


285 


der  Schale;  diese  gröberen  Skulpturelemente 
sind  darum  auch  auf  Steinkernen  der  Ammo- 
niten  deutlich  ausgeprägt.  Gröbere  Knoten 
und  Stacheln  sind  ;uif  den  Steinkernen  oft 
(fAegoceras,  f  Liparo  ceras)  durch  eine 
ebene  Fläche  stumpf  abgeschnitten.  Knoten  und 
Stacheln  sind  nichts  anderes  als  Ausstülpungen 
der  Schale  nach  Art  der  abstehenden  Parabel- 
ohren, bei  denen  aber  bai  Weiterbau  der  Schale 
der  Mantel  vom  Ohrrande  nicht  gelöst  wurde, 
sondern,  sich  zur  Normahveite  der  Windung 
senkend,  das  ,,Parab3lohr"  vorne  schloß:  ein 
hohler  Stachel  war  fertig.  Das  Tier  wuchs 
weiter;  sein  Eingeweidesack  kam  in  die  Region 
des  Stachels;  war  dieser  hoch,  so  wurde  die 
Wand  des  Eingeweidesackes  nicht  weit  in  den 
Stachel  gespreßt;  es  blieb  ein  Hohlraum  übrig, 
der  durch  sekundäre  Ausscheidung  von  Perl- 
muttersubstanz abgeschlossen  wurde.  Ein  Stein- 
kern kann  nun  in  solchem  Fall  nur  einen  niedrigen, 
abgeschnittenen  Knoten  -zeigen.  Analog  sind 
Hohlkiele  zu  erklären  (z.  B.  bei  fHarpo- 
ceratiden),  wo  längs  der  Basis  der  hohlen 
Kielfalte  eine  sekuncläre  Kalklamelle  entlang 
zieht. 

e)  Septen,  Suturen  (Lobenlinien), 
S  i  p  h  0 11  a  1  b  i  1  d  u  n  g  e  n.  Für  die  Charakteristik 
der  Ammonoideengattiingen  und  für  die 
Feststellung  ihrer  Verwandtschaftsverhält- 
nisse sind  die  Septen  und  Suturen  von 
größtem  Werte. 

Den  älteren  paläozoisclien  fGoniatitiden 
und  Clymenien  eignen  wie  den  f  Nautiloideen 
procöle  Kammerscheidewände.  Die  jüngeren 
paläozoischen  und  die  mesozoischen  f  Am- 
monoideen haben  opisthocöle  Septen.  Die 
meist  äußerst  dünnen  Septen  sind  bei  ihrer 
Annäherung  an  die  xAußenschale  schwach 
gebogen  bis  ganz  ungemein  kompliziert 
gefaltet;  die  Lobenlinien  zeigen  darum  ganz 
außerordentlich  verschiedenen  Verlauf.  Im 
allgemeinen  gilt  die  Regel:  Die  Suturen 
geologisch  älterer  Formen  —  im  Devon  und 
Karbon  —  sind  wie  bei  Nautiloideen  schwach 
wellig  gebogen  bis  kräftig,  aber  nur  wenige 
Male  gewellt,  oder  geknickt,  oder  zungen- 
förmig  gebogen.  Schon  im  jüngeren  Paläo- 
zoikum kompliziert  sich  die  Sutur;  die 
weit  vorspringenden  Sättel  und  die  Loben 
werden  durch  sekundäre  Einbiegungen  ge- 
kerbt, geschlitzt  bis  ungemein  zierlich  zer- 
schnitten. Die  Regel  von  der  höheren  Kom- 
plizierung der  Sutur  bei  geologisch  jüngeren 
Formen  ist  nur  so  zu  verstehen,  daß  je  die 
jüngeren  Glieder  einer  Reihe  die  kompli- 
ziertere Sutur  haben:  So  finden  wir  kompli- 
zierteste Suturen  bei  fPinaco ceras  der 
oberen  Trias  und  dann  wieder  bei  manchen 
fPachydiscus  der  oberen  Kreide;  ein- 
fachere bei  vielen  Trias-  und  Juragattungen; 
außerdem  ist  auch  z.  B.  bei  vielen  Kreide- 
gattungen regressive  Suturentwickelung  be- 
kannt. 

Regelmäßig  (mit  Ausnahme  einiger  f  Cly- 
menien) ist  in  der  Mediane  der  Externseite 
ein  meist  zweispitziger  Extern  lob  us   (Ven- 


tral-, Siphonallobus)  vorhanden,  dem  ein 
schmaler  ein-  oder  zweispitziger  Intern- 
lobus  (Dorsal-,  Antisiphonallobus)  gegen- 
überliegt; auf  den  Flanken  der  Windung 
liegen  die  Seitenloben  —  bei  zahlreichen 
paläozoischen  -J-Goniatiten  nur  einer,  bei  den 
fAmmoniten  kann  die  Zahl  der  Loben  auf 
einer  Flanke  bis  auf  mehr  als  30  steigen. 
Die  Zahl  der  Loben  wächst  im  allgemeinen 
mit  zunehmender  Windungshöhe,  mit  größerer 
Involubilität  und  Engnabligkeit  der  Win- 
dungen, und  sie  wird  meistens  bei  geologisch 
jüngeren  Gliedern  eines  Stammes  größer. 
Man  ist  nach  dem  Vorgange  von  L. 
V.  Buch  daran  gewöhnt,  nach  dem  Schema 
ganz  evoluter  mesozoischer  Ammoiiiten  wie 
fLyto ceras  die  Grundzahl  von  6  (Haupt-)- 
Loben    anzunehmen:     je     1     Extern-    und 


Fig.  33.  Scheide- 
wand eines  ganz 
e Voluten  Ammo- 
niten  fLytoce- 
ras  fimbria- 
tum  Sow.  sp. 
(Mittellias).  SL 
£xtern(siplional)- 
lobus,  AL  Intern- 

(antisiphonal) 
lobus,  ES  Ex- 
ternsattel, LS  er- 
ster, Is  zweiter 
Seitensattel,  L 
erster,  1    zweiter 

Seitenlobus. 

Aus  Zittel. 


Internlobus,  auf  den  Flanken  je  2  Lateral- 
loben; zwischen  ihnen  liegen  6  Sättel: 
rechts  und  links  von  außen  nach  innen 
1  Externsattel,  2  Lateralsättel.  Bei  hoch- 
mündigeren, involuteren  Formen,  deren 
Lobenzahl  größer  geworden  ist,  werden  die 
größeren  Loben  auf  den  Flanken,  welche 
außerhalb  der  Projektion  der  Externspirale 
des  vorhergehenden,  verhüllten  Umgangs 
liegen,  als  die  (meist  2)  Lateralloben  be- 
zeichnet; die  kleineren  Lobenelemente  vom 
zweiten  Seitenlobus  bis  zur  Nabelnaht  (und 
von  hier  bis  zum  Internlobus)  heißen 
A  u  X  i  1  i  a  r  -  =  H  i  1  f  s  1  o  b  e  n  und  -  s  ä  1 1  e  l 
(der  Flanken  und  Internseite);  die  unter- 
geordneten Loben  zwischen  Externlobus  und 
erstem  Seitenlobus  sind  dieAdventiv- 
loben  und  -  s  ä  1 1  e  1. 

Meistens  sind  die  Suturelemente  in  i  radialer 
Reihe  geordnet;  häufig  liegen  die  Auxiliar- 
loben  in  schräg  nach  hinten  gerichteter  Reihe, 
sie  können  mit  dem  kleiner  werdenden  zweiten 
Seitenlobus  einen  ,,Suspensivlobus"  bilden.  Sel- 
tener sind  die  Suturelemente  in  nach  vorn  kon- 
vexem Bogen  geordnet,  und  selten  steigt  ihre 
Reihe    gegen    den    Nabel    hin    nach    vorne    auf. 

In  bezug  auf  die  allgemeine  Form  der 
Suturelemente  sind  2  Grundtypen  zu  unter- 


286 


Ceplialopoda  (Paläontologie) 


scheiden:  1.  goni  atitische  Loben  und 
Sättel  —  ganzrandig,  gebogen  oder  ge- 
kniclvt,  ohne  sekundäre  Inzisionen  und 
Zackungen,  2.  ammonitische  mit  sekun- 
dären Einschnitten.  Die  Normalform  ammo- 
nitischer  Loben  ist  d  r  e  i  s  p  i  t  z  i  g ,  t  r  i  ä  n  i  - 
disch  (Hang).  Bei  manchen  karbon-per- 
niischen  und  triadischen  Ammoniten  kommen 


können  aus  triänidischen  Loben  prionidische 
werden  dadurch,  daß  die  Nebenzacken  der 
Lobenäste  i  gleichlang  werden,  sich  im  Bogen 
anordnen,  wodurch  der  ganze  Lobus  öfters 
Garben-  oder  Pinselform  annehmen  kann. 
Die  Sättel  ammonitischer  Suturen  sind 
ganzrandig  oder  nur  an  den  Seiten  gekerbt 
bei  ceratitischen  und  dicranidischen,  seltener 


Fig.  39. 

Fig.  34  bis  40.  Lobenlinien  von  fAmmonoi- 
deen.  Fig.  34,  35.  Goniatitische  Lobenb'nien: 
Fig.  34.  f  Anarcestes  subnautilinusSchloth. 
sp.  (Mitteldevon).  Fig.  35.  f  Gephyroceras 
intumescens  Beyr.  sp.  (Uberdevon).  Fig.  36. 
Aramonitisch  -  d  i  k  r  a  n  i  s  c  h  e  Lobenlinie : 
fMedlicottia  primas  Waag.  (Perm).  Fig.  37. 
Ammonitisch-  p  v  i  o  n  i  d  i  s  c  h  e  (ceratitische)Loben- 
linie  von  fCeratites  nodosus  de  Haan 
(Muschelkalk).  Fig.  38,  39.  Ammonitisch- 
triaenidische  Lobenlinien:  Fig.  37.  fPhylloceras  Milssoni  Heb.  sp.  (Oberlias) 
Fig.  38.  fPinacoceras  Metternichi  v.  Haii,  sp.  (Ubertrias).  Hier  ist  der  Raum  zwischen 
zwei  aufeinandertolgenden  Lobenlinien  schwarz  ausgefüllt.  Fig.  40.  Triänidische,  sekundär 
bipartite  Loben  und  Sättel  von  fLytoceras  Liebigi  Opp.  sp.  (Uberjura).  [El,  el  Extern- 
lobus,  Es,  es  Externsattel,  in  Fig.  38  mit  Adventivloben,  L,  1^  erster,  1,  1"  zweiter  Seitenlobus,  LS^ 
und  s'  erster,  1  und  11"  zweiter  Seitenlobus,  AS  in  Fig.  38  Hilfsloben  und  -sättel,  Jl  Internlobus, 
n  Nahtlinie].     Fig.  36  aus  v.  Stromer,  die  übrigen  nach  Zittel. 


Fig.  40. 


zweispitzige,  dikranidische  Loben  vor; 
Zweiteiligkeit  der  Loben  kann  wie  bei  -j-  Lyto- 
ceratiden  auch  durcli  Verschiebung  und  un- 
gleiches Wachsen  der  Aeste  triänidischer 
Loben  entstehen.  Cer  atitisch  oder])rioni- 
disch  sind  Loben,  deren  Zackungen  in  grö- 
ßerer Zahl  im  Bogen  am  Grunde  der  Loben 
angeordnet  gleich  klein  sind  (ceratitisch  im 
engeren  Sinne  bei  vielen  triadischen  Ammo- 
niten).  Bei  manchen  Jura-Kreideammoniten 


bei  triänidischen  Loben,  oder  sie  können  in 
vielfache  Aeste  zerschnitten  sein,  wie  bei 
den  meisten  triänidischen,  rein  ammonitischen 
Suturen.  Je  nach  der  Form  der  Sättel 
spricht  man  von  lanceolaten,  pliylloiden, 
stenophyllen,  brachyphyllen,  dohchophyllen 
usw.  Sätteln;  das  sind  Termini  ohne  scharfe 
Abgrenzung  gegeneinander. 

Die  Ursache  der  zunehmenden  Kompli- 
zierung der  Lobenlinien  ist  nicht  eindeutig 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


287 


klar.  Die  stärker  differenzierten  Septen 
geben  dem  sehr  dünnschaligen  Gehäuse 
natürlich  größere  Festigkeit;  der  hieraus 
etwa  zu  ziehende  Schluß:  Ammoniten  mit 
kompliziertester  Sutur  lebten  unter  größtem 
Druck  im  tiefsten  Wasser,  läßt  sich  leider 
nicht  beweisen. 

Siphonalbildungen.  Der  die  Luft- 
kammern durchziehende,  stets  enge  Sipho 
ist,  abgesehen  von  den  innersten  Windungen 


Fig.  41.  Sagittalschnitt 
durch  die  ersten  Windun- 
gen eines  fTropites  at'f. 
Phoebus  Dittm.  (Ober- 
trias, Salzkammergut).  Der 
anfangs  intern  liegende 
Sipho  rückt  allmählich  an 
die  Externseite;  die  zuerst 
rückwärts  gerichteten  Si- 
phonakliiten  werden  nach 
vorn  gekehrt;  die  Scheide- 
wände werden  nach  vorne 
gewölbt.  Nach  Branca  und 
V.  Stromer.      Vergrößert. 


mancher  Formen,  stets  in  randlicher  Lage 
fixiert  und  zwar  liegt  er  meist  dicht  unter 
der  Externseite,  nur  bei  den  devonischen 
fClymenien  ist  er  intern  gelagert  (Fig.  42). 


wohl  rein  chitinös  (sie  ist  bei  paläozoischen 
Formen  fast  nie  erhalten),  bei  jüngeren  war 
sie  wohl  chitinös-kalkig  wie  bei  Nautilus; 
Mojsisovicskonnte  deu  Aufbau  aus  konzen- 
trischen Lagen  nachweisen. 

In  der  Embryonalkammer  endigt  der 
Sipho  unmittelbar  hinter  dem  Septuni  mit 
einer  kleinen,  kugeligen  x\nschwellung. 
Munier-Chalmas  konnte  als  erster  in  der 
Embryonalkammer  die  Existenz  eines 
,,Prosi])ho"  nachweisen,  der  meist  dem  ,, Pro- 
oder Endosipho"  der  yEndoceratiden  und 
dem  ,,Prosipho"  der  Spirula  gleich  erachtet 
wird.  Nur  der  letztere  Vergleich  trifft  zu.  In 
dem  ,,Prosipho"  derAmmoniten  handelt  es  sich 
(Fig.  43,  nach  Präparaten  vonDr.  E.  Mascke) 
um  eine  dünne  gefaltete  Membran,  die  von 
der  Hinterseite  des  Siphoblindsackes  zur 
gegenüberliegenden  Wand  zieht,  nicht  aber 
um  eine  Röhre  wie  bei  dem  Prosipho  der 
f Endoceratiden.  Der  ,, Prosipho"  in  der 
Anfangskammer  der  Ammonoideen  ist  etwa 
den  Endosiphonalblättern  der  fEndocera- 
tiden  gleichzusetzen,  wie  diese  bedeutet  er 


Fig.  42.  f  Gonio- 
clymenia  spe- 
ciosa  Mstr. 
(Oberdevon;  Fich- 
telgebirge). Mit 
intern  liegendem 
Sipho  und  langen 

Siphonalduten. 
Aus   V.    Stromer. 


j^ 


Die  Siphonalduten  sind  bei  f  Goniatiten  und 
fClymenien  rückwärts,  bei  den  übrigen 
fAmmonoideen  nach  vorn  gerichtet.  Meist 
sind  sie  ganz  kurz;  nur  einige  fClymenien 
haben  lange,  von  Septum  zu  Septum 
reichende  Duten,  wie  wir  solche  von  den 
Nautiloideen  fEndoceras,  f  Aturia  kennen. 
Branca  zeigte,  daß  in  den  innersten 
Windungen  mancher  Formen  die  Duten 
rückwärts  gerichtet  sind,  daß  dann  eine  nach 
vorn  gerichtete  Dute  gebildet  wird,  während 
der  rückwärtige  Teil  obliteriert  (Fig.  41). 
Die  SiphonalhüUe  war  bei  älteren  Formen 


Fig.  43.  Schnitt  durch  die  Embryonalkammer  A 
und  die  vier  ersten  Luftkammern  (LJ,  L2-4  eines 
fStephanoceras  (Normannites)  sp.  Der 
Blindsack  des  in  den  Luftkammern  zentral 
liegenden  Siphos  füllt  nocli  fast  ganz  die  erste 
Luftkammer  aus.  ps  ,, Prosipho".  Die  gewölbten 
Septen  sind  infolge  der  Dicke  des  Schnittes, 
flächenhaft  gezeichnet.     Vergrößert  50:1. 

(und  der  ,, Prosipho"  von  Spirula)  einen  durch 
Ausscheidung  von  lockerer  Kalksubstanz, 
(?  =  der  opaken  Schicht  auf  den  Kammer- 
wänden von  Nautilus)  hergestellten  Kontakt 
zwischen  der  Innenwand  der  Anfangskammer 
und  dem  sich  langsam  von  ihr  lösenden 
und  vorrückenden  Ende  des  Eingeweide- 
sackes. 

Mehrfach  (fPsiloceras  e.  p.,  fNeolo- 
bites,  fGarnieria)  rückt  der  Sipho  aus  der 
Symmetrieebene  zur  Seite,  mit  ihm  der  Extern- 
lobus;  dadurch  wird  dann  die  Sutur  asymme- 
trisch. 


288 


Cephalopocla  ( Paläontologie) 


^)  Ontogenie.  Untersuchungen  über  die 
Ontogenie  der  Ammonoideenschalen  ver- 
danken wir  namentlich  Branca,  Hyatt 
und  J.  P.  Smith.  Branca  unterschied 
S  Typen  der  skulpturlosen  8chalenantänge: 
1.  Asellate  Embryonalkamnier  (bei  den 
fClymenien  und  einem  Teil  der  yGoniatiten), 
die  Sutur  der  ersten  Scheidewand  der  sack- 
förmigen, meist  i  kugeligen  Kammer  ver- 
läuft nahezu  geradlinig  über  Flanken  und 
Externseite;  2.  Latisellate  Embryonalkamnier 
(t  Goniatitidae  e.  p.,  f  Ceratitidae.  f  Troj)i- 
tidae,  f  Trachyceratidae,  f  Arcestidae),  die 
erste  Sutur  der  quer  ellipsoidischen  Kammer 
bildet  außen  einen  breiten  Bogen,  Extern- 
satte),  neben  dem  bis  zum  Nabel  rechts  und 
links   ein   ganz   schwacher   Lobus   auftreten 


*s^ 


B 


C 


Fig.  44.  Anfangskammern  von  f Ammonoideen; 
vergrößert  30:1,  auf  das  erste  Septum  gesehen. 
A  asellate  Anfangskammer  eines  fGoniati- 
tiden  (Devon).  B  latisellate  eines  fTropites 
'(Trias),  (]  angustisellate  eines  fLytoceras  (Lias). 
Nach  Branca.    Aus  v.  Stromer. 

kann;  3.  Angustisellate  Embryonalkammer 
(bei  den  triadischen  f  Ptychitidae,  f  Pinaco- 
ceratidae,  f  Ciadiscitidae  und  bei  allen 
Jura-  und  Kreideammoniteni,  die  Sutur 
bildet  auf  der  Externseite  eine  Jz  schlanke 
Zunge  mit  je  einem  deutlichen  Lobus  da- 
neben. 

Die  Weiterentwickelung  zeigt  auf  den 
anfangs  engen  und  niedrigen,  dann  all- 
mählich weiter  und  höher,  bei  vielen 
Formen  involut  werdenden  Windungen  zu- 
nächst nur  feinste  Zuwachslinien  auf  der 
Schale.  Skul|)turen  gröberer  Art,  Rippen, 
Knoten,  Kiele,  stellen  sich  erst  später  ein; 
gegen  Ende  der  Wohnkammer  ausgewachsener 
Exemplare  kommen  häufig  Abschwächungen 
der  Skulpturen  vor.  Eine  besonders  von 
Württenberger  und  Neumayr  betonte 
Regel  zeigt,  daß  neue  Skulpturelemente 
zuerst  nahe  dem  letzten  Mundrande  einer 
Form  erzeugt  werden,  bei  den  Nachkommen 
treten  sie  früher  auf,  rücken  also 
gegen  den  Schalenanfang  zurück.  Das  läßt 
sich  schön  bei  yPerisphinctes  —  f  Pelto- 
ceras  —  f  Aspidoceras,  -j-Perisphinctes 
—  fHoplites  —  fPlacenticeras  zeigen,  wo 
•sich  klare  Parallelen  zwischen  Ontogenie  und 
Phylogenie  ergeben. 

In    der   individnellen    Entwickelung   der 


Lobenlinien  konnte  zuerst  Braue  a  zeigen,  daß 
auf  die  erste  a-,  lati-  oder  angustisellate  Sutur 
eine  einfachst  goniatitische  folgt,  in  welcher 
der  externe  Sattel  durch  einen  ^t  schmalen 
Lobus  zerlegt  ist;  auf  den  Flanken  folgt  dem 
Sattel  ein  flacher  Seitenlobus;  langsam  wird 
bei  den  folgenden  Septen  die  Zahl  der  Loben 
und  Sättel  vermehrt.  Die  folgenden  Suturen 
bleiben  entweder  ganzrandig,  goniatitisch 
(f  Goniatitidae,  fClymenidae  und  wenige 
Ammoniten)  oder  sie  werden  nach  einem  oder 
mehreren  Umgängen  ceratitisch-prionidisch 
bis  triänidisch  durch  Schlitzung  der  Loben, 
oder  sie  werden  durch  Kerbung  der  Loben 
und  Sättel  rein  ammonitisch.  Die  Vermehrung 
der  Suturelemente  spielt  sich  im  wesent- 
lichen durch  Teilung  der  Sättel  ab,  in  welche 
neue  Loben  eingesenkt  werden  (nur  iniExtern- 
und  Internlobus  kommt  Teilung  durch  ein- 
geschaltete Sättelchen  vor). 

Auch  in  der  Entwickelung  der  Loben- 
linie  ergeben  sich,  wie  J.  P.  Smith  nament- 
lich'' an  fLytoceras,  fPlacenticeras, 
fSchlönbachia,  fBaculites  zeigen 
konnte,    deutliche   Parallelen    zwischen    On- 


Fig.  45.  Entwickelungsstadien  von  fPlacenti- 
ceras pacificum  J.  P.  Sm.  Die  anfangs  glatte 
Schale  nimmt  allmählich  die  Skulptur  eines 
fHoplitiden  an;  die  anfangs  goniatitischen 
Lobenlinien  werden  ammonitisch-triänidisch. 
Durchmesser  von  a  0,98  mm,  b  1,99  mm, 
c  6,6  mm.     Nach  J.  P.  Smith. 

togenie  und  Phylogenie:  die  Normalstadien 
zeitlich  vorangegangener  Typen  bis  zurück 
zu  goniatitischen  Ausgangsformen  werden  von 
einer  geologisch   jüngeren  Art   durchlaufen. 

Das  Verhalten  des  Sipho  weist  in  der 
Ontogenie  der  ,,prosiphonaten"  Ammoniten 
auf  „retrosiphonate"  goniatitische  Stadien 
und,  vor  der  Fixierung  in  randlicher  Lage, 
auf  nautilide  Stadien  zurück. 

}])   Organisation    und    Lebens- 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


289 


weise.  Ueber  Ore;anisation  und  Lebensweise 
der  Amnionoideen  können  wir  fast  nichts 
Sicheres  aussprechen. 

Aus  dem  Schalenbau  wird  der  Schluß 
auf  manche  Analogien  mit  dem  Nautilus- 
tiere  gerechtfertigt.  Die  Schale  ist  eine  rein 
äußere,  kann  also  nur  wie  die  von  N.autilus 
vom  Mantel  gebildet  worden  sein.  Uhligs 
Annahme,  auf  die  Schale  eines  fL^^toceras 
€Xoticum  aus  dem  Oberjura  des  Himalaya 
wäre  von  außenher  eine  Schalenschicht 
aufgelegt,  entbehrt  des  genügenden  Beweises; 
■der  Schalenbau  ganz  ähnlicher  f  Lytoceraten 
widerspricht  ihr. 

Die  Befestigung  des  Tieres  in  der  Schale 
war  analog  der  bei  Nautilus:  des  öfteren 
sind  (von  Oppel  und  Cr  ick)  der  Dorsal- 
region genähert,  Spuren  der  vorderen  Grenzen 
des  Haftmuskels  —  bei  sehr  involuten, 
hochmündigen  Formen  allerdings  auffallend 
weit  nach  vorn  gezogen  —  nachgewiesen. 
Die  hinteren  Haftbandgrenzen  mögen  mit 
den  Lobenlinien  zusammengefallen  sein;  ob 
dabei  in  die  oft  so  vielfach  gespaltenen  Loben 
Muskelzüge  hineingriffen  oder  nicht,  ist  ganz 
unsicher. 

Das  Wachsen  und  Vorrücken  des  Tieres 
in  der  Schale  ging  ebenso  wie  bei  Nautilus 
vor  sich,  d.  h.  in  kleinsten,  der  Weite  von 
Zuwachsstreifen  entsprechenden  Schritten. 
Hin  und  wieder  (bei  f  H  u  d  1  e  s  t  o  n  i  a 
serrodeus,  f  O^ynoticeras  oxynotum) 
ist  aus  feinsten,  Teilen  der  Lobenhnie 
parallelen,  Linien  auf  den  Steinkernen  dieses 
langsame  Vorrücken  deutlichst  zu  erkennen. 

Neben  Analogien  mit  dem  lebenden 
Nautilus  gibt  es  für  den  Weichkörper  be- 
stimmte Differenzen:  das  Fehlen  verkalkter 
Kiefer,  das  Auftreten  von  Anaptychen  und 
Aptychen. 

Ob  der  Kopf  mit  Tentakeln  oder  Armen  be- 
setzt war,  wissen  wir  nicht.  H. D  o  u  v  i  1 1  e  nahm 
a,us  der  bis  auf  vier  Oeffnungen  geschlossenen, 
visierartigen  Mündung  von  f  Morpho- 
ceras  pseudoanceps  das  Vorhanden- 
sein von  Armen  wie  bei  Argonauta  an  — 
möglich,  doch  nicht  zu  beweisen.  Umbonale 
rückwärtige  Buchtung  des  Mundrandes 
könnte  für  rückenständige  und  auf  die  Schale 
zurückgreifende  Arme  sprechen,  aber  solche 
umbonale  Bucht  zeigt  auch  Nautilus 
ohne  solche  Arme. 

i\.us  dem  Ventralsinus  der  Anwachs- 
streifen bei  vielen  jGoniatiten  und  manchen 
fAmmoniten  kann  auf  den  Besitz  eines 
Trichters  wie  bei  Nautilus  geschlossen  werden; 
ob  die  ventralen  Fortsätze  am  Mundrande 
mancher  f  Goniatiten  und  der  meisten  Ammo- 
niten  (f  Amaltheus!)  etwa  als  Stützen  (?) 
für  den  Trichter  gedient  haben  mögen, 
ist  unklar.  Bei  Formen,  deren  Mündung 
von  der  Externseite  her  ±  kapuzenförmig ' 

Jiandwörterbuch  der  Naturwi.ssenschaften.    Band  II 


überdeckt  war  (fLobites,  fOecopty- 
chius),  ist  die  Annahme  eines  die  Be- 
wegungsrichtung dirigierenden,  extern  liegen- 
den Trichters  recht  schwierig. 

Das  einzige,  in  bezug  auf  die  Lebens- 
weise der  Ammonoideen  feststehende  ist 
es,  daß  sie  Meeresbewohner  waren.  Aus  der 
,, weltweiten  Verbreitung"  mancher  ,, Arten" 
(f  M  a  c  r  0  c  e  ])  h  a  1  i  t  e  s  m  a  c  r  o  c  e  p  h  a  1  u  s) 
wurde  früher  allgemein  geschlossen,  dieAmmo- 
noideen  wären  exzellente  Schwimmer  ge- 
wesen. Tatsächlich  läßt  sich  die  Verbreitung 
der  gleichen  Art  über  wirklich  sehr  große 
Gebiete      nicht      feststellen.  Besonders 

großes  Lokomotionsvermögen  dürften  die 
Ammonoideen  als  erwachsene  Tiere  nicht 
besessen  haben.  Weder  die  riesigen,  ganz 
flachen  Scheiben  von  fPinacoceras,  noch 
breite  flache  Außenseiten  wie  bei  manchen 
fStephanoceras  sprechen  für  leichtbeweg- 
licheSchwimmer.  Tiere  mit  schneckenförmigen 
Gehäusen  (f  Cochloceras,  jTurrilites) 
lebten  wohl  kriechend  als  vagiles  Benthos, 
andere,  wie  fScaphites,  fHamites 
fBaculites  könnte  man  sich  pseudo- 
planktonisch  oder  auch  kriechend  lebend 
vorstellen.  Es  ist  nicht  unwahrscheinlich, 
daß  wohl  die  Mehrzahl  der  Ammoniten  dem 
vagilen  Benthos  angehörte. 

Manche  Formen,  wie  die  meisten  fPhyl- 
loceras  und  fLytoceras  bevorzugten 
nach  ihrem  häufigeren  Vorkommen  in  nicht 
detritogenen  Gesteinen  tieferes  oder  wenig- 
stens küstenferneres  Meer,  resp.  waren  sie 
stenotherme  Tiere. 

&)  Systematik  und  Stammes- 
g  e  s  c  h  i  c  h  t  e.  Die  große  Menge  der  f  Am- 
monoideen wurde  früher  nach  dem  Charakter 
der  Suturen  in  die  Gattungen  fGoniatites 
de  Haan,  fCeratites  de  Haan,  fAm- 
monites  Lam.  und  fClymenia  Mstr. 
geschieden,  neben  welchen  die  nicht  in  planer, 
geschlossener  Spirale  gebauten  Typen  als  selb- 
ständige Gattungen:  fTurrilites,  fBaculites, 
fHamites,  fCrioceras,  fScaphites  u.  a.  m. 
aufgefaßt  wurden.  Die  großen  morphologi- 
schen Differenzen  innerhalb  der  zahlreichen 
Formen  der  alten  Gattungen  veranlaßten 
zuerst  L.  von  Buch,  dann  Quenstedt, 
d'Orbigny,  v.  Hauer  und  viele  andere  bei 
f  Ammonites,  dann  Beyrich  und  die  beiden 
Sand  berger  b?i  fGoniatites  ,, Familien"  zu 
unterscheiden  (die  Armati,  Dentati,  Amalthei, 
Falciferi,  Arietes  usw.  bei  Ammonites,  und  die 
Nautilini,  Simplices,  Primordiales  usw.  bsi  Gonia- 
tites).  E.  Sueß  bahnte  1865  eine  gesunde  Re- 
form der  Ammonoideensystematik  an:  unter  be- 
sonderer Betonung  der  Wohnkammergröße  und 
der  Mundrandform  kreierte  er  Gattungen  als 
Ersatz  der  Buch- Quenstedt-d'Orbigny- 
schen  Familien:  fPhylloceras  für  Heterophylli, 
fLytoceras  für  Lineati,  fArcestes  für  Globosi 
usw.  Der  neue  Weg  wurde  schnell  viel  be- 
gangen. Hyatt,  Mojsisovics,  Zittel, 
Waagen,  Neumayr  und  seither  fast  alle 
Autoren,    welche    sich    mit    Ammonoideen    be- 

19 


290 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


scMftigten,  schufen  neue  Gathingen;  und  das 
Pulverisieren  der  alten  Ammonoideengattungen 
ist  so  weit  gegangen,  daß  Hyatt  (1900)  nicht 
weniger  als  482  Gattungen  unterschied. 

Von  Zittel  und  unter  seinem  Einfluß  durch 
W.  Waagen  wurde  der  Anstoßgegeben,  genetische 
Momente  in  die  Ammonitensystematik  einzu- 
füliren.  Waagen  fand  z.  B.  innerhalb  der  Gat- 
tung f  Oppelia  eine  Anzahl  zeitlich  aufeinander- 
folgender ,, Mutationen",  für  welche  er  den 
Zusammenhang  als  genetische  ,, Formenreihe" 
annahm.  M.  Neumayr  und  L.  Württenberger 
ballten  auf  diesem  Wege  weiter  und  umgrenzten 
die  Gattungen  als  Gruppen  und  Reihen  morpho- 
logisch nächststehender  Arten,  welche  unter- 
einander auch  zeitlich  in  engem  Zusammenhang 
standen.  Zugleich  schied  Neumayr  morpho- 
logisch nahe  stehende  Gruppen  voneinander, 
wenn  sie  durch  umfangreichere  Zeitintervalle 
getrennt  sind.  Erwies  auf  die  Unwahrscheiulich- 
keit  direkten  genetischen  Zusammenhanges  solcher 
Gruppen  hin  (fCeratiten  der  Trias  und  Formen 
mit  ceratitischen  Lobenlinien  in  der  Kreide). 
Dadurch  betonte  er  zugleich  die  für  eine  natür- 
liche Systematik  der  Ammonoideen  sehr  kritische 
Klippe  der  in  ungemein  großer  Zahl  voi  kommen- 
den Konvergenzerscheinungen:  gleiche  Formen 
mit  i  gleicher  Skulptur  und  mit  nahezu  gleichen 
Lobenlinien  treten  zu  den  verschiedensten  Zeiten 
auf,  ohne  daß  sie  untereinander  in  direkter 
phyletischer  Verbindung  stehen. 

Die  wachsende  Zahl  der  Gattungen  zeitigte 
das  Bedürfnis,  diese  wieder  zu  größeren  Ein- 
heiten zusammenzufassen.  So  unterschied 
Neumayr  bereits  1875  die  ,, Familien"  der 
Arcestidae,  Tropitidae,  Lytoceratidae,  Acgo- 
ceratidae;  Hyatt  (1800)  steigerte  die  Zahl  der 
Familien  auf  101. 

Und  weiter  entstanden  Versuche,  die  Ammo- 
noidenen  unter  bestimmte  systematisehePrinzipicn 
zu  zwängen.  Branca  unterschied  nach  den 
Anfangskammern  die  Asellati,  Latisellati  und 
Angustisellati.  P.  Fischer  legte  die  Richtung  der 
Siphonalduten  zugrunde  und  schied  Retro- 
siphonata  von  den  jüngeren  Prosiphonata. 
Zittel,  die  Lage  des  Sipho  betonend,  trennte 
die  Intrasiphonata  (Clymenien)  von  den  Extra- 
siphonata  (Goniatiten  und  Ammoniten). 
Mojsisovics  teilte  die  vorjurassischen  Am- 
monoidenen  nach  der  Verzierung  der  Schalen  in 
glattschalige  Leiostracaund  rauhschalige  Trachyo- 
straca,  die  sich  nach  Mojs  isovics  übrigens  auch 
in  der  Schlitzung  der  Suturen  unterscheiden: 
schlanke  Satteläste  kommen  nur  bei  letzteren 
vor  (bei  den  Jura-Kreideammoniten  wüide 
solche  Scheidung  zu  Undingen  führen).  Haug, 
Holzapfel,  Arthaber  betonen  ^b  scharf  die 
Länge  der  Wohnkammern  als  systematisches 
Prinzip,  und  Hyatt  stellte  (1900)  die  Form  der 
Sättel,  die    Ausbildung  der    Internloben   voran. 

Teils  brachten  solche  Versuche  keine  wesent- 
liche Klärung  der  genetischen  Verhältnisse, 
teils  entbehren  sie  überhaupt  der  Natürlichkeit. 
Noch  fehlt  ein  System  der  Ammonoideen, 
welches  der  Geschichte  des  Stammes  vollkommen 
gerecht  wird.  Und  noch  fehlt  eine  Durcharbeitung 
des  gesamten  riesigen  Materials  —  weit  über 
6Ö0O  ,, Arten"  sind  beschrieben  worden—,  welche 
vorurteilsfrei,  ohne  das  Heer  der  Ammonoiden 
unter  ein  ±  künstliches  Prinzip  zu  zwängen, 
die  Arten  unter  Berücksichtigung  der  Ontogenie 


nach  morphologischen,  zeitlichen  untl  geogra- 
phischen Momenten  unterschiede,  sie  nach  gleichen 

!  Gesichtspunkten  zu    Gattungen  verbände,  diese 

'  zu  Familien  usw. 

I        Hindernd  steht  einer  natürlichen  Systematik 

i  und  Stammesgeschichte  der  Ammonoideen  ent- 
gegen einmal,  daß  für  recht  viele  Gattungen 
die  Verknüpfung  mit  älteren  Formen  noch  nicht 
möglich  ist,  daß  viele  Typen  ,, unvermittelt" 
auftreten,  und  dann,  daß  sehr  zahlreiche  Kon- 
vergenzerscheinimgen  das  Stammesbild  ver- 
schleiern. 

In  der  folgenden  systematischen  Uebersicht 
(für  Details  ist  zu  vergleichen:  Zittel,  Grundzüge 
der  Paläontologie  I,-  3.  Aufl.)  ist  es  vermieden 
worden  ,,,Ordmingen"  oder  ,, Unterordnungen" 
zu  unterscheiden,  tia  es  eben  vorläufig  unmöglich 
erscheint,  die  ,, Familien"  in  größere,  bestimmt 
zu  fassende  Stammäste  zu  rangieren. 

Herkunft  der  Ammonoideen.  Nach 
den  zahlreichen  Uebereinstimmungen  der  devo- 
nischen   Goniatiten   mit  Nautiloideen  unterliegt 

'  es  keinem  Zweifel,  daß  die  Amnionoideen  mit 
jenen  früher  auftretenden  stammesgleich  sind. 
Nach  dem  bei  Nautiloideen  bekannten  könnte 
angenommen  weiden,  daß  auch  die  Ahnform  der 
Amnionoideen  stabförmig  gestreckt  gewesen  sei. 
Der  stabförmige  Goniatit  jBactrites  Sandb. 
und  das  spiralgerollte,  sehr  evolute  f  Mimoceras 

!  Hyatt,    in     dessen     Schalenmitte     die     ersten 

;  Kammern  geradlinig  geordnet  sein  können,  und 
wo  zwischen  diesen  und  dem  folgenden  umgebo- 
genen Teil  der  ersten  Windung  eine  Nabellücke 

I  vorhanden   sein   kann,  würden  den  Weg  zeigen, 

I  wie   aus   gestreckten  Formen  die  spiralgeiollten 

'werden.  fBactrites  ähnelt  zudem  sehr  dem 
silurischen  Orthoceratiden  f  Bactroceras  Holm 
mit  randlich  liegendem  Sipho.  Aber  fBactrites 
ist  erst  aus  dem  Mitteldevon  bekannt,  während 

'  schon  im  Unteidevon  eine  ganze  Reihe  von  in 
geschlossener  Spirale  gewachsenen  Goniatiten 
voikommen.  Denckmann  gibt  sogar  aus  dem 
Obersilur  des  Kellerwaldes  Goniatiten  an;  nach 
R.  Wedekind  (mündliche  Mitteilung)  handelt 
es  sich  dort  um  jAnarcestes,  fAgoniatites 
und  f  Mimoceras;  aber  das  obersilurische 
Alter  ist  bis  jetzt  nicht  sicherzustellen.  Möglicher- 
weise zeigen  f  Bactrites-Mimoceras  nicht  den 
Weg  von  den  Nautiloideen  zu  den  Goniatiten- 
Ammonoideen,  sondern  nur  einen  Weg,  auf 
dem  solche  Umprägung  vor  sich  ging.  Es  ist 
durchaus  möglich,  daß  die  Goniatiten  auf  mehreren 
Wegen  aus  Nautiloideen  —  vielleicht  aus  schon 
spiralgerollten,  etwa  aus  fGyroceras-  oder 
fTrocholites-ähnlichen  Formen,  und  dann 
auch  aus  f  Orthoceratid  en  wurden.  Dann  wären 
die  Goniatiten,  die  Ammonoideen  überhaupt, 
eine  polyphyletische  Formenmenge,  keine  gene- 
tische Einheit. 

Systematische  Uebersicht.  Die  über- 
wiegende Mehrzahl  der  älteren  paläozoischen 
Ammonoideen  wird  als  Familie  jGoniatitidae 
zusammengefaßt:   Fast  immer  in  geschlossener, 

1  ebener  Spirale  gewachsene  Schalen,  deren  Wohn- 
kammer 1/2  bis  lYo  Umgang  messen  kann.  Die 
Skulptur  besteht  meist  nur  aus  Anwachsstreifen, 
seltener  aus  einfachen  Rippen  und  Spirallinien. 
Die  Anwaehsstreifen  setzen  gerade  oder  leicht 
gebogen  bis  doppelt  vorgebogen  über  die  Flanken 

!  und  sind  meistens  auf  der  Externseite  rückwärts, 
seltener  gerade  oder  vorwärts  gebogen.  Der  Mund- 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


291 


rand,  dessen  Verlauf  nicht  immer  dem  der  weiter 
zurückliegenden  Zuwachslinien  entspricht,  zeigt 
meistens  einen  ventralen  (Trichter-)  Sinus; 
nahe  der  Außenseite  kann  er  lappig  vorgezogen 
bis  geohrt  sein.  Die  Anfangskammer  ist  asellat, 
meistens  latisellat.  Die  procölen  Septen  werden 
von  einem  randlich,  externliegenden  Sipho  mit 
meist  rückwärts  gerichteten  kurzen  Duten  durch- 
bohrt. Die  Suturen  sind  einfach  bis  wellig,  bis 
zungenförmig  gebogen  bis  geknickt;  häufig  ist 
auf  den  Flanken  nur  ein  Lobus  vorhanden,  bei 
den  hochmündigen  fBeloceraten  steigt  die 
Lobenzahl  durch  Auxiliar-  und  Adventivloben 
auf  10  und  mehr.  Der  Externlobus  ist  bei  primi- 
tiveren Formen  schmal,  einfach,  bei  vorgeschritte- 
neren durch  einen  Mediansattel  geteilt.  — ■  (Ober- 
silur?).    Unterdevon  bis  Perm. 

Die  Goniatitiden  sind  (nach  einer  noch 
unpublizierten  Arbeit  von  R.  Wedekind)  in 
zwei  größere  Sektionen  zu  ordnen:  1.  fTorno- 
ceratina,  mit  auf  den  Flanken  zweimal  vor- 
gebogenen Zuwachslinien  und  kräftigem  ven- 
tralem Sinus,  2.  f  Cheiloceratina  mit  i 
geraden  oder  einfach  vorgebogenen  Zuwachs- 
linien und  verschieden  tiefem  ventralem  Sinus. 
In  beiden  Sektionen  ergeben  sich  aus  parallelen 
Aenderungen  der  Suturen  i  parallele  Unter- 
familien und  Gattungen. 

Die  Ausgangstypen  der  f  Tornoceratina 
sind  die  f Anarcestinae  (Unter-  und  Mittel- 
devon), niedermündige  und  weitgenabelte  bis 
hochmündig  engnabelige  Formen  mit  langer 
Wohnkammer,  engem  einfachen  Externlobus 
und  flachem  Seitenlobus,  der  auf  der  Mitte  der 
Flanken  (lateral),  nalie  <lem  Nabel  (subumbonal) 
oder  so  liegt,  daß  die  Nabelnaht  ilm  schneidet 
(umbonal)  —  f  Anarcestes  Mojs.,  Unter-  und 
Mitteldevon,  (Fig.  22,  S.  281),  fAgoniatites 
Meek  (Aphyllites  Mojs.),  Unter-  und  Mittel- 
devon, fPinacites  Mojs.,  Mitteldevon.  Durch 
Ausbildung  eines  flachen  bis  spitzigen  Seiten- 
lobus zwischen  dem  Extern-  und  dem  umbonal- 
liegenden  Lobus  bei  engnabelig  hochmündigerer 
Form  werden  aus  f  Anarcestinae  diefTorno- 
ceratinae:  fTornoceras  Hyatt,  Unter- und 
Oberdevon;  fMaeneceras  Hyatt,  Mittel-  und 
Oberdevon,  dessen  Externsattel  durch  eine  flache 
Adventiveinsenkung  geteilt  ist.  Ausbildung  eines 
Mediansättelchens  im  Externlobus  ergibt  die  f  Ge- 
phyroceratinae,  dei  denen  die  Zahl  der  Sutur- 
elemente  erhöht  werden  kann:  f  Gephyroceras 
Hyatt,  Mittel- und  Oberdevon  (Pig.  35),  fManti- 
coceras  Hyatt,  Mitteldevon,  fTimanites 
Holz.,  Oberdevon,  fProbeloceras  GL,  Oberde- 
von. An  die  Gephyioceratinae  schließen  sich  durch 
die  karbonischen  f Nomismoceras  und  fDi- 
morphoceras  Hyatt  (mit  gespaltenem  Lateral- 
lobus)  vermutlich  die  mit  einfachen,  echtammo- 
nitischen  Suturen  versehenen  f Thalassoceras 
Gemm.  des  Perm(mitExternsinus)undf  Ussuria 
Dien.,  Untertrias  (und  weiter  dann  die  ammo- 
nitischen  f  Ptychitidae  der  Trias)  an.  Vermehrung 
der  Loben  bei  rb  zungenförmiger  Ausbildung 
von  Loben  und  Sätteln  führt  von  f  Tornoceratinae 
zu  den  f Prolecanitinae,  Oberdevon-Karbon 
(fPharciceras  Hyatt,  f  Prolecanites  Mojs.) 
und  auf  der  anderen  Seite  zu  den  flachscheiben- 
förmig, sehr  hochmündig  und  engnabelig  werden- 
den! Beloc  er  atinae,  Unter-Oberdevon,mit  zahl- 
reichen Adventiv- und  Auxiliarloben,-i-B  eloc  er  as 
Hyatt.      Ein    Teil   der    sogenannten    Glyphio- 


ceraten  des  Karbon,  f Münsteroceras  Hyatt, 
mit  doppelt  vorgebogenen  Zuwachslinien,  mit  in 
den  Loben  geknickter  Sutur  und  mit  einem  ge- 
teilten Mediansättelchen  im  Externlobus  mag 
auch  den  fTornoceratina  angehören. 

Vielleicht  stehen  auch  fBactrites  und 
fMimo Geras  mit  ganz  flachem  Seitenlobus 
in  verwandtschaftlicher  Beziehung  zu  den  Torno- 
ceratina, speziell  zu  den  f  Anarcestinae? 

Der  zweite  Hauptstamm,  die  f  Cheilo- 
ceratina, nach  Wedekind  auch  im  Unter- 
und  Mitteldevon  vorhanden,  ist  in  den  den  Torno- 
ceratina parallelen  fCheiloceratidae  durch 
das  engnabelige  fCheiloceras  Frech  (mit 
Tornoceras-ähnlicher  Sutur  der  Flanken  und 
mit  rb  radialen  Schalenleisten-Sternkerneinschnü- 
rungen) im  Oberdevon  vertreten.  Durch  Modifi- 
zierung und  Komplizierung  der  Suturen  schließen 
sich  daran  die  hochmündigen,  engnabeligen  karbo- 
nischen -j-Aganides  Fisch.,  fBrancoceras 
Hyatt  mit  sehr  tiefem  Seitenlobus  und  die 
devonischen  f Sporadoceras  und  fDimero- 
ceras  Hyatt  mit  2  ^h  zugespitzten  Seitenloben. 
Die  meist  ^b  kugeligen,  involuten  fGlyphio- 
ceratinae  des  Karbon  und  Perm  (f  Glyphio- 
ceras,  f  Beyrichoceras  Hyatt)  mit  winklig 
geknickt  werdenden  Loben  und  Sätteln  scheiden 
sich  wohl  im  Oberdevon  durch  f  Praeglyphio- 
ceras  Wed.  von  den  Cheiloceratinae.  Sie  leiten 
vermutlich  zu  den  häufig  durch  Spiral-  und 
Gitterskulptur  ohne  Ventralsinus  gekennzeich- 
neten f Gastrioceras  Hyatt  (Karbon-Perm) 
mit  einem  zungenförmig  zugespitzten,  und 
f Paralegoceras  Hyatt  (Karbon)  mit  zwei 
solchen  Loben  (Parallele  zu  den  Prolecanitinae) 
hinüber,  und  wohl  ebenso  zu  den  durch  starke 
Radialslailptur  und  meist  flachen  Ventralsinus 
ausgezeichneten  fPericyclus  Mojs.  (Karbon). 
Ob  die  permisehen  f  A  g  a  t  h  i  c  e  r  a  s  und  f  A  d  r  i  a  - 
nites  Gemm.  mit  zungenförmigen  Loben  und 
Sätteln  hier  oder  an  Tornoceratinen  sich  an- 
reihen, ist  noch  unentschieden. 

Vielleicht  eine  dritte  Goniatitidensektion  — ■ 
den  Cheiloceratinen  parallel  oder  aus  ihnen  hervor- 
gegangen —  sind  die  f  Prolobitinae  Wed.:  Ge- 
rade Zuwachslinien  der  Flanken  setzen  gerade  oder 
etwas  vorgebogen  über  die  Externseite,  so  daß 
kein  Ventralsinus  zustande  kommt:  f  Prolobites 
Karp.  (Oberdevon),  dessen  bisher  beschriebene 
Formen  anomale  Wolmkammern  besitzen  (Wede- 
kind  fand  aber  auch  normal  gewachsene 
Formen). 

Neben  den  Goniatitiden  tritt  im  unteren 
Oderdevon  Nordamerikas  (fAcanthoclymenia 
neapolitana  Gl.)  ganz  unvermittelt  der  dann 
im  höheren  Oberdevon  äußerst  weit  verbreitete 
und  wieder  schnell  erlöschende  Typus  der 
asellaten  fGlymenidae  (Intrasiphonata 
Zitt.)  mit  der  in  mehrere  Gattungen  zerlegten 
fClymenia  Mstr.  (Fig.  42,  S.  287;  Fig.  46) 
auf:  meist  niedermündige  und  weitgenabelte 
Formen  goniatitischen  Aussehens  mit  scharfen 
Zuwachslinien,  z.  T.  mit  ±  stumpfen  Rippen, 
mit  einfach  gebogenen  bis  scharf  geknickten 
Suturen,  mit  intern  liegendem  Sipho,  dessen 
Duten  rückwärts  gerichtet  von  Septum  zu 
Septum  reichen  können.  Branca  konnte  bei 
fGl.  cf.  undulata  und  J.  M.  Glarke  bei 
fAcanthocl.  neapolitana  zeigen,  daß  der 
Sipho  der  innersten  Windungen  extern  liegt, 
also  erst  später  interne  Lage  annimmt.     Frech 

19* 


292 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


sieht  die  Wurzel  der  f  Clymenieii  in  dem  isoliert ;  längsgefurchter,    und    seitlich    gekielter  Extern- 
stehenden  Goniatiten  fMimoceras;  sie  mögen    seite    mit    sehr    zahlreichen,     schlank     zungen- 


nach  ihren  Lobendifferenzierungen  aus  ver- 
schiedenen goniatitischen  Wurzeln  hervorgegangen 
sein. 

Aus  den  Goniatitidae  zweigten  im  Karbon 
und  Perm  zu  verschiedenen  Malen  Typen  ab, 
welche    zunächst    (.Kirch    Kerbung    der    Loben, 


Fig.  46.  fOxyclymenia  undulata  Mstr. 
(Oberdevon;  Fichtclgebirge).  Auf  einem  Teil  der 
letzten  Windung  sind  nach  Entfernung  der 
Schale  die  Lobenlinien  sichtbar.  Aus  v.  Stromer. 


dann  der  Lob3n  und  Sättel  ammonitische 
Suturen  erwarben  und  bei  denen  der  ventrale 
Sinus  der  Anwachslinien  ^  schnell  verloren  ging 
und  durch  Vorbiegungen  ersetzt  wurde,  Typen, 
welche  sicher  auf  mehreren  Stammlinien  zu  <len 
die  mesozoischen  Meere  in  riesiger  Formenfülle 
bsvülkernden  ,,Ammoniten"  wurden. 

Sogingen  im  Karbon  wohl  durch  fTriaino- 
ceras  Hyatt,  d.  i.  aus  dem  Tornoceratinen- 
stamm  die  fNoritidae  hervor:  in  der  Trias 
engnabeliger  werdende  Formen  mit  zungonförmigen 
Sätteln  und  mit  Loben,  deren  äußere  zwei- 
zackig (fPronorites  Mojs.,  Karbon,  Perm) 
oder  prionidisch-ceratitisch  werden  können 
(fNorites  Mojs.,  Trias,  fDaraelites  Gemm., 
Perm).  Von  den  Noritidae  zweigten  die  besonders 
im  Perm  Siziliens,  des  Ural,  Indiens,  von  Texas 
weit  verbreiteten  f Medlicottiidae  (Karbon 
bis  Trias)  ab:  engnabelige,  sehr  hochmündige, 
flache  Formen,    meist  glatt,    mit   schmaler,    oft 


Fig.  47.   f  Sageceras 
Waltheri  Mojs. 
(Obertrias;  Buko- 
wina).   Von  vorn  ge- 
sehen.      14    i^'it.    Gr. 
Aus  v.  Stromer. 


förmigen,  ganzrandigen  oder  nur  einmal  seitlich 
eingeschnittenen  Sätteln  und  gewöhnlich  zwei- 
spitzigen Loben:  f Schuchertites  J.  P.  Sm., 
Karbon;  f  Parapronorites,  fPropinaco- 
ceras,  fSicanites  Gemm.,  Perm;  fMedli- 
cottia  Waag.,  f Episageceras  Nötl.,  Perm, 
Untertrias;  f  Pseudosageceras  Dien.,  f  Sage- 
ceras Mojs.,  Trias  (Fig.  36  und  47). 

Ebenfalls  auf  tornoceratine  Goniatiten 
(PProlecanitinae?)  gehen  wohl  die  im  Oberperra 
beginnenden,  dann  in  der  Trias  herrschenden 
und  aussterbenden  fCeratitidae  zurück.  Um 
die  alte  Gattung  f  Ceratites  de  Haan  (Fig.  48). 
schaart  sich  eine  sehr  große  Menge  von  Gattungen 
mit  kurzer  Wohnkammer,  äußerst  verschiedenen 
Windungsverhältnissen,  mir  bei  jüngeren  Formen 
gröber  werdender  Radialskulptur  und  Knotung, 
deren  zahlreicher  werdende  Loben  bei  manchen 
noch  ganzrandig  sind,  meist  aber  in  verschieden 


Fig.    48.      fCeratites    compressus    E.   Phil. 

(Mitteltrias,  Muschelkalk;  Altenburg).  2/3  nat.  Gr. 

Aus  V.  Stromer. 

weitem  Grade  gezähnelt,  ,,ceratitisch"  sind, 
während  die  Sättel  ganzrandig  bleiben  oder  nur 
an  ihren  Seiten  kurze  Einschnitte  zeigen.  Vor 
ihrem  Erlöschen  produzieren  sie  in  der  Obertrias 
mehrere  Nebenformen:  f  Choristoceras  mit 
beginnender  Loslösung  von  der  geschlossenen 
Spirale,  fCochloceras  schneckenförmig, 
fRhabdoceras  stabförmig  werdend. 

Den  Ceratitidae  mögen  nahestehen  die 
f  Trachyceratidae  der  Trias  mit  kurzer  Wohn- 
kammer, mit  groben  ±  steif  sichelförmigen 
Rippen,  auf  denen  häufig  in  Spiralreihen  geordnete 
Ivnoten  stehen,  die  kurzgeschlitzten  ammo- 
nitischen  Lobenlinien  haben  auffallende,  nach  vorn 
verjüngte  Sättel.  Ebenso  dürfte  aus  Ceratitiden 
die  Gattung  f Acrochordiceras  Hyatt,  mit 
groben,  von  subumbonalen  Knoten  ausgehenden 
Rippen  abzuleiten  sein. 

Auf  dem  Wege  über  das  permischefThalasso- 
ceras  (s.  o.)  gingen  wohl  aus  gephyroceraten 
Tornoceratinen  die  fPtychitidae  der  Trias 
hervor  (fPtychites  Mojs.,  fProcarnites 
Arth.,  fMetacarnites  Dien.,  fCarnites 
Mo  j  s., t  Gy  m  ni  tes  Mo  js.,tBud(lh  altes  Dien., 
fSt'uria  Mojs.),  das  sind  meist  (mit  Ausnahme 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


293 


mancher  Ptychiten)  flach  und  auch  engnabelig 
werdende  Formen,  deren  Flanken  von  flachen, 
steifen  Sichelfalten  übersetzt  werden  können, 
und  deren  Sättel  und  Loben  meist  plump,  durch 
kurze  Inzisionen  geschlitzt  sind.  Bei  f  Gymnites 
und  f  Buddhaites  sind  die  Suturen  tiefer  geschlitzt, 
die  Hilfsloben  sind  als  Suspensivlobus  angeordnet. 
fSturia,  mit  dichter  Spiralstreifung  und  fein 
geschlitzten  Suturen  kann  zweispitzige  Seiten- 
loben  haben. 

Die  ganz  flach  scheibenförmig  werdenden, 
engnabeligen,  sehr  hochmündigen  fPinaco- 
ceratidae  der  Obertrias  (fPlacites,  fPinaco- 
ceras,  [Fig.  19,  S.  21d,  Fig.  39,  S.  286]  Pom- 
peckiites  Mojs.)  mit  ganz  ungemein  vielfach 
zerschlitzten  Lobenlinicn,  bei  den  hochmündigsten 
mit  vielen  Auxiliar-  und  Adventivloben,  sind 
vermutlich  nur  ein  besonders  spezialisierter 
Seitenzweig  der  Ptychitiden  und  können  nicht, 
wie  mehrfach  versucht  wurde,  von  dem  devo- 
nischen fBeloceras  abgeleitet  werden. 

Aus  fGastrioceras- Verwandten  des  Paläo- 
zoikum dürften  die  fTropitidae  der  Trias 
geworden  sein :  weit  bis  engnabelige,  tonnenförmige , 
kugelige  bis  flache  Gestalten  mit  langer,  mehr  als 
einen  Umgang  messender  und  vielfach  anomaler 
Wohnkammer,  mit  groben,  manchmal  unregel- 
mäßig gewellten  Rippen ;  zum  Teil  Knoten  und 
einen  Externkiel  tragend:  fTropites,  fHalo- 
rites,  flu  va  vi  tes,  f  Sir  enites  u.v.a.  bei  denen 
die  schlanken,  meist  wenig  tief  geschlitzten 
Sättel    nach    vorne    leicht    verschmälert    sind. 

Wieder  aus  tornoceratinen  Goniatiten  mögen 
( ?  über  f A  g  a  t  h  i  c  e  r  a  s  G  e  m  m. )  die  karbo - 
nischen-triadischen  glattschaligen  fCyclolo- 
bidae  abzuleiten  sein,  bei  denen  die  i  schmalen 
Sättel  fast  stets  in  ein  größeres  rundes  Eudblatt 
auslaufen,  unter  welchem  die  Sattelränder  eine 
oder  mehrere  Kerben  tragen;  die  Loben  sind 
teils  triänidisch,  teils  dikranidisch.  Die  scheiben- 
förmigen, engnabeligen  f  Popanoceratinae  ent- 
halten in  fPopanoceras  Hyatt,  Fig.  23.  S.  281 
(Karbon-Trias)  Formen,  deren  Anwachslinien 
mit  externem  Sinus  noch  vollkommen  torno- 
ceratinen Typus  zeigen;  sie  gehen  mit  fMega- 
phyllites  Mojs.  bis  in  die  obere  Trias.  Bei  den 
zt  gewölbten  f Cyclolobinae,  hat  f  Waageno- 
ceras  Gemm.  (Perm;  Fig.  18,  S.  279)  Suturen, 
die  in  nach  vorn  konvexem  Bogen  über  die 
Flanken  ziehen ;  mit  ihm  resp.  mit  fC  y  c  1  o  1  o  b  u  s 
Waag.  (Kraf f tocer as  Dien.)  magf  Joanni- 
tes  Mojs.  (Trias)  verwandt  sein,  dessen  fein  ge- 
zackte Suturelemente  mit  zweiteiligen  Sätteln 
ebenso  bogig  angeordnet  sind.  fKrafftoceras 
hat  wie  fHyattoceras  Gemm.  (Perm,  mit 
stark  anomaler  Wohnkammer)  wenigstens  einen 
zweiteiligen  Externsattel.  f  Stacheoceras 
Gemm.  (Perm),  erwachsen  mit  radial  angeord- 
neten Loben  (bei  mehreren  Arten  mit  externem 
Sinus  der  Zuwachslinien)  dürfte  die  Wurzel  der 

fArcestidae  aus  der  alpinen  Trias  sein, 
das  sind  meist  involute  und  glatte  Formen  mit 
langer  Wohnkammer,  deren  fein  verästelte 
Sättel  und  Loben,  mit  besonders  engen  Stämmen 
seitlich  parallel,  nach  vorn  resp.  hinten  winklig 
begrenzt  sind.  Bei  f  Arcestes  Suess  kommen 
häufig  unregelmäßige  Mündungen,  anomale  Wohn- 
kammern, zum  Teil  auch  ,,galeat"  werdende 
Formen  mit  schneidender  Externseite  vor  Ob 
die  meist  hier  angeschlossene   Gattung  jDidy- 


mites  Mojs.  mit  plumpen  Sätteln,  zweiteiligem 
Externsattel  hierher  gehört,  ist  ganz  unsicher. 
Dubiös  ist  auch  die  Stellung  von  fLobites 
Mojs  (Fig.  30,  S.  282)  (Trias)  mit  anomaler 
Wohnkammer  und  zungenförmigen  Sätteln  und 
Loben. 

An  die  f  Cyclolobidae  mögen  auch  die  tria- 
dischen f  Cladiscitidae  anzuschließen  sein, 
deren  enggenabelte  Schalen  mit  meist  plan- 
parallelen Flanken  und  flacher  Externseite 
häufig  dichte  Spiralsknlptur  tragen  und  deren 
Loben  und  Sättel  bei  fCladiscites  Mojs. 
äußerst  fein  verzweigt  gegen  hinten  resp.  vorne 
i  gerade  abgestutzt  sind. 

Die  aus  verschiedenen  Zweigen  der  Goniatitiden 
sich  ableitenden  Ammonitenfamilien  des  jüngeren 
Paläozoikum  und  der  Trias  zeigen  ein  über- 
raschendes Verhalten:  sie  erlöschen  vor  Ausgang 
der  Trias,  die  letzten  im  Rhät.  Nur  ein  einziger 
Zweig,  die  Gattung  fPhylloceras  Suess  s.  1. 
hat,  soweit  bis  heute  festzustellen,  die  Grenzzeit 
von  der  Trias  zum  Jura  überschritten. 

Die  Familie  der  f Phylloceratidae  be- 
ginnt mit  f  Monophyllites  Mojs.  in  der  oberen 
Trias,  mit  evoluten  Formen,  deren  einblättrig 
endigende  Sättel  an  Cyclolobiden  erinnern, 
mit  denen  Verwandtschaft  existieren  mag. 
Dadurch  daß  Seitenäste  größer  werdend  an  das 
Vorderende  des  Sattels  rücken,  wird  aus  fMono- 
phyllites  fPhylloceras  (Obertrias  bis  untere 
Kreide;  Fig.  25,  S.  281,  Fig.  38  S.  286),  dessen 
triadische  Formen  (fDiscophyllites  Hyatt.)  noch 
Aveitgenabelt  sind,  während  die  Jura-Kreide- 
formen meist  engnabelig,  hochmündig  werden. 
Meist  sind  die  Schalen  nur  durch  Zuwachslinien 
verziert;  Rippen  treten  seltener  auf,  öfters  da- 
gegen Einschnürungen  und  Labialwülste;  die 
Sätteläste  endigen  in  zb  ovalen,  großen  Blättern. 
Einige  kräftigere  gerippte  Formen  mit  gekielter 
Externseite  sind  als  f  Rhacophyllites  Zitt.  s. 
str.  (Lias)  abzutrennen. 

Aus  fPhylloceras  ist  die  ganze  riesige 
Formenmenge  der  Jura-Kreideammoniten  mit 
normal  triänidisch-ammonitischen,  meist  reich- 
geschlitzten, seltener  durch  Reduktion  ±  prio- 
nisch-ceratitisch  gewordenen  Lobenlinien  und 
mit  meist  reich  verzierten  Schalen  hervorgegangen. 
Steinmann  versuchte  zwar,  eine  Anzahl  be- 
sonderer Stammlinien  von  triadischen  zu  jurassisch- 
kretazischen  Formen  zu  ziehen:  Konvergenz- 
formen verband  er,  ohne  den  Nachweis  von 
wirklichen     Bindegliedern     liefern     zu     können. 

Von  fPhylloceras  spalteten  im  untersten 
Lias  die  f Lytoceratidae  ab;  fLytoceras 
Suess  (UnterHas  bis  Unterkreide;  Fig.  16, 
S.  279,  Fig.  40,  S.  286)  zeigt  in  fL. 
articulatum  des  Unterlias  deutlich  das 
Werden  aus  Formen  mit  typisch  triänidisch- 
phyllocerater  Lobenlinie;  einzelne  Reihen  der 
niedermündigen  ganz  evoluten  Formen  mit  häufig 
fast  kreisrundem  Windungsciuerschnitt  erwerben 
dann  sehr  schnell  die  charakteristischen  zwei- 
ästigen Loben  und  Sättel,  die  meist  in  der  Gesamt- 
zahl von  nur  6  vorhanden  sind.  In  der  Unter- 
kreide spalten  eine  Anzahl  von  ,, Nebenformen" 
ab:  f  Macroscaphites  Meek  mit  hakenförmiger 
Wohnkammer,  fHamites  Park.,  fHamulina 
d'Orb.,  fPtychoceras  d'Orb. ,  gestreckt 
hakenförmig,  f  Baculites  Lam.  (bis  in  die  Ober- 
kreide   reichend)    mit    ganz     wenigen     spiralen 


294 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


Anfangswindurigen,  dann  stabförmig,  fTurri- 
lites  Lam.,  Fig.  20,  S.  280,  (mit  fHelico- 
ceras  d'Orb.  und  f Bostrychoceras  Hyatt) 
schneckenförmig  gewunden,  fNipponides 
Yabe,  anfangs  links,  dann  rechts  gew'unden. 

Aus  f  Phylloceras  ist  auch  der  große  Stamm 
der  liasischen  fAegoceratidae  geworden.  Ueber 
fEuphyllites  Wähn,  führt  im  untersten  Lias 
der  Weg  zu  dem  zum  Teil  nur  schwach  skulptierten, 
weitgenabelten    fPsiloceras    Hyatt,    Fig.    49, 


Fig. 49.  fPsiloceras  planorbis  Sow.  sp.  Zum 
Teil  beschälter  Steinkern  mit  Anaptychus  (S. 
284)  in  der  Wohnkammer;  oben  Lobenlinie 
(unterster  Lias;  Bebenhausen,  Württemberg). 
Aus  Zittel. 

dessen  alpine  Formen  noch  vollkommen  phyllocera- 
ten  Lobentyp  zeigen.  Durch  Variation  der  Loben- 
linien,  der  Skulpturen  und  Wachstumsverhältnisse 
werden  aus  fPsiloceras  einmal  die  unterliasischen 
f Schlotheimia  Bayle,  die  ,,Angulaten"  — 
normal  mit  ventraler  Rinne,  tlie  die  winklig 
aufeinanderzulaufenden  Rippen  unterbricht, 
dann  die  meist  grob  skulptierten,  weitgenabelten 
fAegoceras  Waagen  und  die  fPolymor- 
phinae,  aus  denen  die   gekielten  fHammato- 


ceratinae  des  Mittellias-Dogger  hervorgehen. 
Durch  Kielbildung  wird  aus  fPsiloceras  vielleicht 
auf  mehreren  Wegen  im  Uiiterlias  die  formen - 
reiche  Gattung  f  Arietites  Waagen,  Fig.  50, aus 
welcher  die  ±  schlank  und  oxygastrisch  werdenden 
fAmaltheidae  (f  Oxynoticeras  Hyatt, 
fAmaltheus  Montf.,  —  Fig.  26,  S.  281  — 
letzterer  meist  mit  ,, Zopf  kiel")  des  Unter-  und 
Mittellias  sich  entwickeln. 

Aus  f  Arietites  sind  die  meist  flachen,  mit 
Sichelrippen  verzierten  und  extern  gekielten  oder 
scharf  oxygastrischen  f  Harpoceratidae  (f  Har- 
poceras  Waag.,  Fig.  51,  mit  zahlreichen  Unter- 
gattungen, Mittellias  bis  Untermalm)  abzuleiten, 
an  welche  sich  im  Dogger  und  Malm  die  f  Oppe- 
linae  anschließen:  Formen  mit  vielfach  kräftiger 
Sichelskulptur,  zum  Teil  mit  marginalen  Knoten, 
bei  denen  ein  gezähnelter  oder  auch  in  Knoten 
aufgelöster  Kiel  auftreten  kann ;  manche  der 
Formen  sind  geohrt,  produzieren  anomale  Wohn- 


Fig.  50.      fArietites   bisulcatus    Brug.    sp. 

Von    vorn    und    von   der    Seite    (unterer    Lias; 

Cöte  d'or).     Aus  Zittel. 


Fig.  51.   f  Harpoceras  (Leioceras)  opalinum 

Rein.    sp.    (Unterdogger;    Teufelsloch    b.   BoU, 

Württemberg).     Aus  Zittel. 


kammern  (als  f  Oecotraustes  Waag.,  fCreni- 
ceras  uncl  fHorioceras  M.-Ch.  grundlos  von 
der  neuestens  in  viele  Untergattungen  zerlegten 
f  Oppelia  Waag.  abgetrennt).  Glatt  werdende, 
ungekielte  Formen  mit  flachen,  parallelen  Flanken, 
den  Oppelien  äußerst  nahe  stehend,  nannte 
Zittel  f  Haploceras  (Malm,  Unterkreide).  Mit 
diesen  sind  wohl  die  kretazischen  fDesmo- 
ceratidae  verwandt,  in  deren  fein  verästelter 
Lobenlinie  die  regelmäßige  Zweiteilung  der 
Sättel  auffällt;  in  f  Pachydiscus  der  Oberkreide 
produzierten  sie  die  größten  Riesen  unter  den 
Ammoniten. 

Auf  die  fAegoceratidae  sind  die  vom 
Mittellias  in  die  Unterkreide  zu  verfolgenden 
f  Stephanoceratidae  zurückzuführen.  Kraftige, 
meist  gespaltene  und  an  der  Spaltungsstelle 
häufig  mit  einem  Knoten  besetzte  Rippen  ver- 
zieren die  Schale,  deren  Lobenlinien  stark  zer- 
schlitzt meist  einen  großen  Externsattel  und  die 
Hilfselemente  oft  zu  einem  Suspensivlobus  an- 
geordnet zeigen.  Sie  beginnen  im  Mittellias  mit 
den  meist  strickförmig  gewundenen,  weitnabeligen 
fCoeloceras  Hyatt,  deren  Nachkommen,  wie 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


295 


fDactylioceras  Hyatt,  f  Stephanoceras 
Waag.  (Fig.  17,  S.  279)  und  die  ungeheuer 
artenreiche  Gattung  f Perisphinctes  Waag. 
(Fig.  27  S.  281)  rh  niedormiindige  Windungen 
behalten.  Andere  werden  hochmündiger,  diele 
gebläht:  fMacrocephalites  Sutn.  (besonders 
im  Oberdogger,  Fig.  52),  aus  dem  zum  Teil 
tonnenförmig  werdende  (fCadoceras  Fisch.) 
oder   außen    zugeschärfte    (f  Quenstedtoceras 


Fig.    52.       f  ]\Iacrocephalites     compressus 
Quenst.  sp.  (Oberdogger;  Ehniiigen,   Württem- 
berg).    Aus  Zittel. 


Hyatt)  und  gekielte  (f  Card  iocer as  Neum.  u. 
Uhl.)  Gattungen  entstehen.  Engnab.dig,  kugelig 
mit  anomaler  Wohnkammer  wird  fSphaero- 
ceras  Bayle  (Dogger)  und  f Oecoptychius 
Neum.,  dessen  Wohnkxmmer  scharf  geknickt, 
bei  manchen  mit  Ohren  und  Kapuze  versehen  ist. 
Oft  sehr  dick  werdend,  weit  bis  eng  genabelt,  mit 
meist  groben,  ein-  oder  mehrmal  gespaltenen 
Rippen  ist  fOlcostephanus  Neum.  (Malmund 
Unterkreide),  f  Reineckeia  Bayle  mit  Ventral- 
rinne (Callovien)  und  viele  andere  gehören 
hierher. 

Aus  f  Perisphincten   wurden   im   Oberdogger 
die  f  Aspidoceratidae  (Dogger,  Malm),  welche 


Fig.  5;'.  fCosmoceras  ornatum  Schloth. 
s p.  (Überdogger;  Gammelshausen,  Württemberg). 
Von  vorn,  von  der  Seite.  Lobenlinie.  Aus  Zittel. 


in  -j-Peltoceras  Waag.,  f  Aspidoceras  Zitt., 
f  Waagenia  Zitt.  zu  den  Rippen  eine  oder  zwei 
R?ihen  von  Knoten  erwarben,  deren  äußere 
bai  involuter  werdenden  Formen  in  die  Nähe 
des  Nabels  gedrängt  wird. 

Von  den  -J-Stephanoceratiden  zweigen  im 
Dogger  die  reich  verzierten,  gerippten  und  ge- 
knoteten fCosmoceratidae  ab  (mit  fParkin- 
sonia  Bayle,  fCosmoceras  Waag.,  Fig.  53, 
und  der  in  offener  Spirale  gewachsenen  ,, Neben- 
form" fSpiroceras  Qu.,).  Im  Malm  werden 
aus  ihnen  (?  mehrfach  aus  Perisphincten)  die 
fHoplitidae  mit  den  f Acanthoceratidae, 
welche  besonders  in  der  Unterkreide  mit  zahl- 
reichen, stark  skulpturierten  Formen  blühen,  und 
aus  denen  in  der  Kreide  mehrere  abnorm  ge- 
wachsene "iTypen  hervorgehen:  fCrioceras, 
f Ancyloceras  d'Orb.,  fScaphites  Park  (Fig. 
21,  S.  280). 

Aus  fHoplitiden  der  Unterkreide  sind  dann 
eine  Menge  von  Gattungen  abzuleiten,  welche  den 
f  Amaltheen  des  Lias  und  auch  f  Harpoceratiden 
i  ähnlich  werden,  wie  fPlacenticeras  Meek, 
die  außen  meist  gekielten  f  Schi  on  b ach ia 
Neum.  und  die  f  Prionotropidae,  ferner  wohl 


Fig.  54.  f  Tisso- 
tia  Fourneli 
Bayle  (oberste 
Kreide ;  Algier) 
mit  pseudocerati- 
tischer  Loben- 
linie. Aus  V. 
Stromer. 


auch  die  ,,Kreideceratiten"  —  fEngenocera- 
tidae,  fTissotiidae  (Fig.  54),  fPulchel- 
liidae  und  viele  andere  — ,  deren  Suturen  durch 
±  ganzrandige  Sättel  und  prionidisch,  pseudo- 
ceratitisch  werdende  Loben  denen  der  triadischen 
f  Ceratitidae  öfters  auffallend  ähnlich  werden. 

Die  Geschichte  der  fAmmonoideen 
zeigt  bei  dem  ersten  sichergestellten  Auftreten 
dieser  Cephalopoden  im  Unterdevon  bereits 
die  Spaltung  in  mindestens  zwei  größere 
Aeste  der  f  Goniatitiden.  Schnell  immer 
neue  Typen  produzierend,  blühen  die  Gonia- 
titen  im  Devon  mächtig  auf,  und  im  Ober- 
devoii  überrascht  die  explosive  Entwicke- 
lung  und  das  plötzliche  Erlöschen  der 
fClymeniden.  Im  jüngeren  Paläozoikum 
differenzieren  sich  auf  verschiedenen  Stamm- 
linien aus  Goniatiten  Typen  mit  ammoni- 
I  tischen  Suturen,  die  dann  in  den  Meeren 
I  der  Trias  besonders  der  alpin-mediterran- 
pazifischen Regionen  mit  den  f  Ceratitiden, 
f  Trachyceratiden,  fTropitiden,  fArces- 
tiden,    f Ptychitiden,    fPinacoceratiden    in 


296 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


ungeheurer  Formenfülle  verbreitet  sind.  Da 
—  im  Rhät,  in  der  obersten  Trias  —  das 
rätselhafte  Erlöschen  aller  Aeste  bis  auf  ein 
einziges  Reis:  f Phylloceras.  Dieser  eine 
Typ  rettet  den  Stamm,  der  in  vielfältig 
zerteilten  Aesten  in  der  Jura-Kreide  wieder 
üppigst  aufblüht.  Das  Schicksal  der  Triaszeit 
wiederholt  sich:  Ast  um  x\st  stirbt  ab,  und 
in  der  jüngsten  Oberkreide  erlöschen  die 
letzten  Ausläufer  des  Stammes,  nachdem 
vorher  eine  Anzahl  degenerierter  Neben- 
formen und  solche  mit  regressiver  Entwicke- 
lung  der  Suturen  abgespalten  worden  waren. 
Kein  Ammonit  hat  die  Grenze  von  Kreide  zu 
Tertiär  überschritten.  Die  auf  E.  Suess 
zurückzuführenden  Versuche  Steinmanns, 
die  lebende  Dibranchiatengattung  Argo- 
nauta  als  Nachkommen  der  Ammonoideen 
zu  stempeln,  entbehren  überzeugender  Be- 
weise: die  Ammonoideen  sind  aus- 
gestorben. 

i)  Geologische  Verbreitung  und 
Bedeutung.  In  ganz  hervorragendem 
Maße  sind  die  Ammonoideen  der  Geo- 
logie dienstbar  geworden:  als  Leitfos- 
silien  zur  Charakterisierung  sowohl  grö- 
ßerer geologischer  Zeitabschnitte  vom  Unter- 
devon bis  zur  Oberkreide  (f  Goniatitidae 
im  Devon-Karbon,  f  Clymeniidae  im  Ober- 
devon, I  Ceratitidae  der  Trias  usw.)  als 
auch  zur  Abgrenzung  kürzester  geologischer 
Zeiteinheiten,  der  sogenannten  ,, Zonen", 
,d.  h.  weniger  umfangreicher  Schichtkom- 
plexe, welche  der  vertikalen,  zeitUchen  Ver- 
breitung einer  oder  weniger  Arten  mit 
ihren  Varietäten  und  ihren  Begleitarten  ent- 
sprechen (z.  B.  Zone  der  f  Agoniatites  fi- 
delis,  der  f  Clymenia  annulata  im  Devon, 
des  f  Ceratites  semipartitus  im  Muschelkalk, 
des  i  Psiloceras  planorbis,  f  Amaltheus  mar- 
garitatus,  f  Macrocephalites  macrocephalus, 
f  Peltoceras  bimammatum  u.  a.  m.  im 
Jura),  ferner  der  ,,Hemerae"  (Buckman), 
lokal  unterscheidbarer  Unterzonen,  deren 
jede  der  Dauer  nur  einer  engstbegrenzten 
Art  entspricht.  Die  Eignung  als  Leitfossilien 
beruht  zunächst  auf  der  kurzen  Lebensdauer 
(und  schnellen  Abänderungsfähigkeit)  der 
Ammonitenarten,  aber  auch  der  (Gattungen, 
deren  meiste  nicht  durch  mehrere  größere 
Abteilungen  eines  geologischen  Systems  zu 
verfolgen  sind. 

Nachdem  William  Smith  1816—19  als 
erster  im  Jura  Englands  die  Ammoniten  mit 
als  Leitfossilien  zur  Unterscheidung  einzelner 
Horizonte  zu  verwenden  wußte,  gliederte 
Quenstedt  den  schwäbischen  Jura  haupt- 
sächlich nach  charakteristischen  Ammoniten- 
arten und  Oppel  erkannte  dann  im  Jura 
Frankreichs  und  Englands  seine  —  über 
30  —  ,, Zonen"  des  schwäbischen  Jura  nach 
den  Ammoniten  wieder.  Waagen,  Gottsche 
und  andere  glaubten  die  schwäbischen  Zonen- 


ammoniten  über  weite  Gebiete  der  Erde 
verfolgen  zu  können.  Dann  wäre  also  den 
Ammonitenarten  bei  geringer  zeitlicher  gan& 
auffallend  große  räumliche  Verbreitung  eigen  ? 
Die  Ammoniten  im  Jura  Schwabens  und  West- 
europas zeigen  eine  durchaus  diskontinuierliche 
Entwickelung.  Die  bestimmenden  Arten 
der  einzelnenZonensind  hier  nicht  autochthon, 
sie  treten  plötzlich,  ,, unvermittelt"  (Neu- 
mayr)  auf  als  Einwanderer  meist  aus  alpin- 
mediterranen,  seltener  (und  s])äter)  aus 
russisch-arktischen  Meeren.  Immer  neue 
Einwanderer  erscheinen  und  treten  an  die 
Stelle  der  früheren,  die  je  nur  für  kurze  Zeit 
als  Kolonisten  in  den  Meeren  des  west- 
europäischen Jura  existierten.  Das  Ver- 
halten der  Juraammoniten  in  Westeuropa 
läßt  wenigstens  in  vielen  Fällen  sehr  ener- 
gisches Reagieren  auf  auch  nur  gering- 
fügige Aenderungen  der  Fazies,  d.  h.  der 
physikalisch-chemischen  Verhältnisse  der  Um- 
welt, in  den  epikontinentalen  Flachmeeren 
Westeuropas,  erkennen.  Und  bei  dieser 
großen  Empfindlichkeit  der  Ammoniten  eines 
Gebietes  —  zum  Teil  weltweite  Verbreitung 
leitender  Arten?  Diese  müßten  ja  dann 
recht  unempfindlich  gewiesen  sein  gegenüber 
den  auf  weiten  Verbreitungswegen  passierten 
Gebieten  von  sicherlich  recht  sehr  verschiede- 
nen bionomischen  Verhältnissen.  In  Wirklich- 
keit zeigen  selbst  schon  wenig  weit  voneinander 
entfernte  Gebiete,  selbst  ähnlicher  Fazies, 
Unterschiede  in  den  Ammoniten:  Lokal- 
rassen und  selbständig  differenzierte  Arten. 
Das  ist  schon  an  den  Goniatiten-  und  Cly- 
menienfaunen  des  Devon  zu  erkennen,  wie 
bei  allen  mesozoischen  Faunen;  Arten  von 
wirklich  größerer  Verbreitung  —  ohne  merk- 
barere Anzeichen  von  Abänderungen  —  sind 
größte  Seltenheiten.  Regionen  analoger  biono- 
mischer  Verhältnisse  zeigen  dabei  vielfach 
parallele  Zusammensetzung  und  Entwicke- 
lung der  Ammonoideenfaunen,  ohne  daß 
absolute  Gleichheit  der  Arten  vorhanden 
wäre:  z.B.  Schwaben  und  Libanon-Molukken; 
Berner  Jura  und  Abessynien. 

Unsere  Unbekanntschaft  mit  der  Organisation 
der  Ammonitentiere  macht  die  Ersclieiming  der 
weiten  Verbreitung  einzelner  Gattungen  (fCly- 
menia,  f  Medlicottia,  f  ]\Iacrocephalites,  f  Scaphites 
u.  a.  m.)  und  einzehier  ausnahmsweise  weit  ver- 
breiteter Arten  (f  Cardioceras  tenuicostatum  im 
Unteroxford  von  Moskau,  Littauen,  Norddeutsch- 
land, der  Schweiz)  zu  einer  schwer  erklärbaren. 
J.  Walther  glaubte  die  Lösung  — ■  für  das  ganze 
LeitfossilprobJem  der  Ammonoideen  —  in  der 
Annahme  gefunden  zu  liaben,  daß  die  Ammoniten- 
schalen  nach  dem  Verwesen  der  Tiere  mit 
Hilfe  der  Luftkammern  planktonisch  (wie  tote 
Schalen  von  Nautilus  niid  Spivula)  verfrachtet 
seien,  bis  sie  —  an  ihren  Luftkammern  verletzt — - 
zu  Boden  gesunken  und  fossilisiert  worden  wären. 
Das  läßt  sich  für  so  ganz  isolierte  Vorkommnisse 
wie  des  einzig  gebliebenen  Exemplares  von 
fLytoceras    album   aus  dem   Malm  Schwa- 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


296a 


bens  annehmen ;  das  ist  recht  wahrscheinlich  f üi' 
Schalen,  die  in  großen  Mengen  zusammen  vor- 
kommen und  alle  mehr  oder  weniger  verletzt 
sind  („Ammonitenbreccie"  im  Oberlias  von  Boll 
in  Württemberg,  in  Ivnollen  der  Uxfordgeschiebe 
von  Ostpreußen).  Das  wäre  auch  möglich  für  die 
Aptychenschiefer  des  oberen  alpinen  Jura,  wo 
Aptychen,  Deckel,  zu  vielen  Tausenden,  Ammo- 
nitenschalen  ungemein  selten  gefunden  werden; 
hier  könnten  bei  langsamer  Sedimentbildung  die 
leeren,  toten  Schalen  emporgestiegen,  wegge- 
schwemmt sein,  während  die  Aptychen  zu  Boden 
sanken  (falls  nicht  die  Aragonitschalen  schneller 
aufgelöst  wurden  als  die  Ka]kspat(?)-Deckel). 
Walthers  Anschauung  kann  nicht  allgemeine 
Geltung  haben:  die  Verbreitung  der  Arten  müßte 
dann  eine  viel  universellere  sein  als  sie  wirklich 
ist.  Die  Verbreitung  der  Ammonoiden  spielte 
sich  möglichsterweise  in  der  Zeit  des  Larven- 
stadiums der  Individuen  ab,  die  an  verschiedenen 
Entwickelungsstätten  zu  Lokalrassen  und  Arten 
werden  konnten. 

Weiter  lassen  sich  die  Ammonoideen  zur 
Konstruktion  von  M  e  e  r  e  s  v  e  r  b  i  n  d  u  n  g  e  n 
und  zur  Abgrenzung  einzelner  Meeres- 
gebiete der  Vorzeit  verwenden.  Einzelne 
Arten  von  f  P  t  y  c  h  i  t  e  s ,  f  A  r  n  i  o  t  i  t  e  s , 
fCardioceras,  |01coste]3lianus 
zeigen  Wanderwege,  bestimmte  Meeresver- 
bindungen der  mesozoischen  Zeiten  an. 
fCeratites  nodosus  mit  seinen  Ver- 
wandten ist  charakteristisch  für  das  Binnen- 
meer des  jüngeren  germanischen  Muschel- 
kalkes. Im  Jura  konnte  Neumayr  nach 
dem  Auftreten  bestimmter  Ammonitengat- 
tungen  in  Europa  Meeresprovinzen  unter- 
scheiden: eine  alpin-niediterrane  mit  reicher 
Entwickelung  von  f  Phylloceras,  f  Ly  to- 
ceras.  fHaploceras,  fSimoceras, 
eine  mitteleuropäische,  in  der  diese  Gattungen 
seltener  oder  in  ganz  auffallend  diskonti- 
nuierlicher Entwickelung  vorhanden  sind, 
und  eine  russisch-arktische  Provinz  mit  be- 
sonderem Reichtum  an  fCardioceras, 
,,virgatiten"  f  P  e  r  i  s  p  h  i  n  c  t  e  s  u.  a.  m. 
Klimadifferenzierungen,  einen  tropi- 
schen, gemäßigten  und  borealen  Gürtel 
glaubte  Neumayr  zum  Teil  mit  Hilfe  der 
Ammoniten  konstruieren  zu  köimen.  Heute 
wissen  wir,  daß  es  sich  hier  um  lediglich 
geographisch  differenzierte  Meeresgebiete 
handelt,  in  denen  verschiedene  Besiedelungs- 
wege  und  Faziesunterschiede  häufig  aus- 
schlaggebend für  die  Zusammensetzung  der 
Ammonoideenfaunen  waren. 

Nur  in  geringstem  Maße  lassen  sich  die 
Ammonoideen  zur  bathy  metrischen 
Deutung  von  Faziestlif  ferenzierungen 
verwenden.  Sie  bevorzugen  kalkige,  mergelige 
Ablagerungen,  sie  werden  in  manchen  tonigen 
Schichten  (hier  öfters  in  kleinwüchsigen 
Formen)  in  riesigen  Mengen  gefunden;  sel- 
tener sind  sie  in  rein  sandigen  Ablagerungen. 
Daraus  ließe  sich  —  falls  die  Schalen  immer 
dort  fossilisiert  wurden,  wo  die  iVmmoniten- 


tiere  lebten,  der  Schluß  ziehen,  daß  sie 
küstennächste  Gebiete  mit  reichlichem  gro- 
bem, terrigenem  Detritus  im  allgemeinen 
mieden.  Die  gebankten,  cephalopodenreichen 
Kalke  im  Devon  und  im  Mesozoikum  — 
,,Cephalopodenfazies"  —  sah  man  mit  Vor- 
liebe als  Tiefseebildungen  an,  z.  B.  di& 
roten  Kalke  im  Lias  von  Adneth  und  ähn- 
liche Bildungen,  die  roten  Goniatitenkalke^ 
im  Devon  u.  a.  m.  Das  mag  in  manchen 
Fällen  —  wenn  mit  den  Ammoniten  nur 
wenige  Reste  typisch  benthonischer  Faunen- 
elemente vorkommen  —  zutreffen,  und  manche- 
der  Ammoniten  mögen  vorwiegend,  wie 
f  Phylloceras  und  fLytoceras,  Be- 
wohner größerer  Tiefen  und  dann  stenotherm 
gewesen  sein  (Hang,  Pompeck j).  Vor- 
sichtiger wäre  aber  hier  die  Deutung:  die 
Bewohner  der  Cephalo])odenkalke  bevor- 
zugten Meeresgebiete,  deren  Sedimentation 
nur  in  geringerem  Maße  abhängig  war 
von  (gröberem  und)  reichlicherem,  terri- 
genem Detritus.  In  manchen  Riffkalken 
(Spongienriffe  im  Malm  Süddeiitschlands^ 
tithonische  Riffe  der  Karpathen)  und 
in  Krinoideenkalken  (,,Hierlatzfazies"  des 
alpinen  Lias)  werden  Ammonoideen  häufig- 
gefunden, besonders  oft  in  kleinwüchsigen 
Individuen:  solche  Stellen  mögen  trotz  stärker 
bewegten  Wassers  um  der  reichlicheren 
Beutemöglichkeit  willen  (vielleicht  auch 
wegen  der  reicldichen  Schlupfwinkel  an 
Riffen)  besonders  gern  besacht  worden  sein. 
—  Die  ungemein  schwierige  Frage  nach  der 
Abhängigkeit  der  Ammonoideen  von  be- 
stimmten bionomischen  Verhältnissen  harrt 
noch  der  entscheidenden  Lösung. 

4.     Unterklasse:   Dibranchiata,    Owen. 

Den  in  der  Jetztzeit  durch  2  Kiemen  cliarak- 
terisierten  Dibranchiata,  von  welchen  nur  das 
Argonautaweibchen  eine  äußere  lose,  von  2 
rückenständigen  Armen  gehaltene  Schale  besitzt» 
werden  sehr  verschiedenartige  fossile,  ihrem  Bau 
nach  innere  Schalen bildungen  kalkiger  bis  chiti- 
nöser  Art  zugezählt,  die  morphologische  Bezie- 
hungen zu  den  innerlichen  Schalen  lebender 
Dibranchiaten  erkennen  lassen.  Mehrfach  sind 
außerdem  besonders  in  jurassischen  Gesteinen 
chitinöse  Haken  verschiedener  Form  und  Größe 
gefunden  (f  Onychites  Quenst.),  welche  ebenso 
wie  verkalkte  Kiefer  (f  Hadrocheilus,  f  Rhyn- 
choteuthis,  f  Scaptorhynchus)  dibran- 
chiaten Tintenfischen  der  X'orzeit  angehörten. 
Das  seit  der  Trias  bekannte,  fossile  Material 
läßt  die  Gruppierung  in  5  ,, Ordnungen":  f  Be- 
lemnoidea,  Spiruloidea,  Sepioidea» 
f  Chondrophorid  a  und  Oktopoda  zu. 

4a)  Ordnung:  f  Belemnoidea. 

Das  innere  kalkige  Stützskelett  (Fig. 55) 
besteht  aus  einer  geraden,  meist  brevikonen» 
durch  procöle,  uhrglasförmige  Perlmutter- 
septen  gekammerten  Schale,  dem  Phrag- 
mokon,  welcher  mit  einer  kleinen  kugehgen 
Anfanffskammer,    ähnlich   der  des  asellaten 


296b 


Cephalopoda  (Paläontologie) 


Ammonoideen    f  Mimoceras,    beginnt,     und  j 
dessen  meist  bis  nahe  an  den  Vorderrand  , 
reichende    Kammern    von    einem   randstän- 1 
digen,    meistens    ventralliegenden,    zwischen 
den  Septen  i  erweiterten    Sipho  durchzogen 
sind.      Die  Wand  des   Kegels,    die   Kono- 
thek,    ist    aus    dünnen    Kalklagen   gebaut, 
deren  äußerste,  die  Epicuticula,  dorsal  in  ein 
langes,  schuhlöffelförmiges  Blatt  —  gewöhn- 
lich wird  nur  dieses  als  Proostrakum  be- 


Der  Phragmokon  steckt  in  der  kegel- 
förmigen Alveole  eines  massiven  kalkigen, 
reichhch  mit  organischer  Substanz  durch- 
setzten Rostrum,  dessen  Gestalt  schlank 
konisch,  zigarrenförmig,  plump  zylindrisch, 
keulenförmig,  lateral  oder  auch  dorsoventral 
abgeflacht,  nach  hinten  ±  zugespitzt,  nach 
vorn  —  in  der  Alveolarregion  meist  er- 
weitert ist.  Das  Rostrum  ist  aus  meist  dün- 
nen, konzentrischen,  idutenförmigen  Lagen 


Ph 


R 


\R 


Fig.  55.    A  Sagittalschnitt 

durch  ein  Belemniten- 
rostrum  R,  in  dessen  Al- 
veole der  Phragmokon  Ph 
die  Kammerung  1  iind  zum 
Teil  die  Skulptur  der  Kono- 
thek  zeigt;  im  hinteren 
durchschnittenen  Teil  des 
Phragmokon  ist  die  An- 
fangskammer 0  und  der 
Sipho  s  sichtbar,  a  Apikal- 
linie.  B  fBelemnites 
ßrugieri  Mill.  (Unter- 
lias;  Charmouth,  England). 
Reste  eines  ganzen  Tieres. 
R  Rostrum,  Ph  Phrag- 
mokon, X  Tintenbeutel,  Po 
Proostrakum,  b  Arme.  Va 
nat.  Gr.  Nach  Huxley. 
C  Rostrum,  Phragmokon 
•und  Proostrakum  eines  Be- 
lemniten;  restauriert.  Aus 
Zittel. 


C 


zeichnet  —  ausgezogen  sein  kann.  Die 
Kegelwand  ist  außen  mit  feinen  Zu- 
wachslinien verziert,  welche  ventral  und  auf 
den  Flanken  quer  laufen,  dorsal  und  auf  dem 
Proostrakum  nach  vorn  gebogen  das  durch 
feine,  von  der  Kegelspitze  nach  vorn  diver- 
gierende ,, Asymptotenlinien"  begrenzte 
,,Hyperbolarfeld"  überziehen.  Kräftigere 
Längsstreifung  des  Phragmokon  ist  sel- 
tener; Cr  ick  sah  auf  einem  Proostrakum 
von  einer  schwachen  Mittelrippe  feinste, 
nach  vorn  außen  laufende  Linien. 


von  Kalkprismen  gebaut,  welche  ±  senk- 
recht zu  der  vom  Anfang  des  Phragmokons 
zur  Spitze  des  Rostrums  ziehenden  und 
der  Ventralseite  häufig  stark  genäherten 
,, Apikailinie"  gestellt  sind.  Die  glatte,  sel- 
tener leicht  granulierte  Oberfläche  des 
Rostrums  kann  von  ±  flachen  Furchen  über- 
zogen sein;  häufig  strahlen  kurze  Furchen 
vom  Hinterende  aus,  öfters  ist  eine  längere 
Ventralfurche  deutlicher  ausgeprägt.  Flache 
Seitenfurchen,  meist  verdoppelt,  können 
vom    Vorderende    zur    Spitze    ziehen,    die 


Cephalopoda  (Palriontologie) 


296c 


„Dorsolateralfurchen",  von  denen  vielver- 
zweigte Eindrücke  (fBelemnitella,  fAc- 
tinocamax)  ausgehen  können:  Gefäß- 
eindrüeke,  welche  das  Rostrum  als  inner- 
liche Schalenbildung  beweisen.  Im  Bereich 
der  Alveole  kann  auf  der  Ventralseite  (sel- 
ten auch  auf  der  Dorsalen)  ein  Schlitz 
vorhanden  sein.  Die  Anfangsteile  eines 
Belemnitenrostrunis  zeigen  häufig  eine  von 
der  definitiven  reclit  sehr  abweichende  Form, 
wie  das  bei  dem  oberliasischen  f  Bei.  acu- 
arius  und  dem  fast  nadeiförmigen  „Em- 
bryonalrostrum" (Stolley)  vieler  Kreide- 
belemniten  besonders  ausgeprägt  ist. 

Meist  findet  man  nur  isolierte  Rostra 
(„Donnerkeile,  Teufelsfinger,  Katzensteine") 
mit  leeren  Alveolen,  die  durch  Verwitterung 
der  Innenwand  häufig  erweitert  und  vertieft 
sein  können,  und  deren  Rand  gewöhnlich 
zerbrochen  ist.  Bei  manchen  (f  Actino- 
camax)  ist  der  Alveolarrand  immer  weit 
zurück  zerstört,  er  war  hier  vielleicht  weniger 
fest  verkalkt.  Rostra  mit  Phragmokonen, 
isolierte  Phragmokone  sind  Raritäten. 

Wenige  ii'unde  aus  dem  Lias  und  Oxford 
Englands  und  aus  den  lithograpnischen 
Schiefern  Bayerns  unterrichten  über  den 
Weichkörper.  Der  schlanke  Rumpf 
schließt  in  seiner  Hinterregion  das  Rostrum 
mit  dem  Phragmokon  ein,  davor  —  ventral 
unter  dem  Proostrakum  —  liegen  die  Vis- 
cera;  ein  Tintenbeutel  ist  vorhanden.  Der 
rundliche  abgeschnürte  Kopf  trägt  vorn  3 
(bei  f Acanthoteuthis  4)  mit  paarigen 
Häkchenreihen  besetzte,  ungleich  lange  Arni- 
paare;  ob  ein  5.  resp.  4.  und  5.  Armpaar 
ohne  Haken  vorhanden  war,  ist  ungewiß. 

Die  Größe  der  Belemnoideentiere  war 
sehr  verschieden;  die  meisten  Rostra  sind 
klein,  sie  überschreiten  die  Länge  von 
20  cm  selten;  vereinzelte  Arten  waren  groß- 
wüchsig,  manche  Rostra  von  fBel.  gi gan- 
ten s  lassen  auf  Tiere  von  2  und  mehr  m 
Länge  schließen. 

Meist  werden  die  Belemnoideen,  deren  Rostra 
ganz  ungemein  häufig  in  marinen  Tonen 
(Quenstedts  ,,Belemnitenschlachtfelder"),  dann 
auch  in  Mergeln  und  Kalken  gefunden  werden, 
als  pelagische  Schwimmer  aufgefaßt.  Jaekel 
meinte  dagegen,  sie  hätten  mit  ihren  Rostren 
in  den  schlammigen  Meeresgrund  verankert, 
also  sessil  benthonisch,  gelebt.  Das  ist  bei  der 
ausgesprochenen  Bilateralsymmetrie  der  Tiere 
nicht  wahrscheinlich.  Sie  werden  in  der  Haupt- 
sache wohl  Schwimmtiere  gewesen  sein;  das 
Rostrum  mag  ihnen  gewissermaßen  als  Wasser- 
teiler gedient  haben.  Manche  mögen  sich  vorzugs- 
weise kriechend  bewegt  haben:  dafür  sprechen 
Kriechspuren  von  f  Acanthoteuthis  im  lithographi- 
schen Schiefer  und  die  ganz  gleichmäßig  abge- 
wetzten Rostra  einer  neuen  Belemnitenart  aus 
der  Unterkreide  der  Arktis;  bei  letzteren  muß 
das  Ende  des  Rostrums  wie  der  Dorn  bei  alten 
Sepien  aus  dem  Mantel  hervorgeragt  haben. 


Systematische  Uebersicht. 
In  der  Mittel-  und  Obertrias  alpin-mediterran- 
pazifischer Gebiete  treten  die  ersten  Belem- 
noideen auf,  die  f Aulacoceratidae  mit 
langem,  schlankem  Phragmokon  (ohne  lang 
ausgezogenes  Proostrakum),  der  mit  kräf- 
tiger Quer-  und  Längsskulptur  verziert  sein 
kann;  das  meist  aus  konzentrischen  Kalk- 


Fig.  56.  Rekonstruktion 
eines  fBelemni  ten. 
Längsschnitt.  Die  Weich- 
teile sind  nach  dem  Typ 
der  rezenten  Dibranchiaten, 
die  Arme  nach  fAcantho- 
teuthis  ergänzt,  a  Arme, 
d  Darmtraktus,  k  Kiefer, 
ki  Kiemen,  m  Mantel, 
ph  Kammerung  des  Phrag- 
mokon,    po    Proostrakum, 

r   Rostrum,     s    Sipho, 

ti  Tintenbeutel,  tr  Trichter. 

Nach  V.  Stromer. 


lagen  ohne  Prismenstruktur  aufgebaute  Ro- 
strum umgibt  gewöhnlich  nur  den  hintersten 
Teil  des  Phragmokons.  Die  Septen  der 
weiten  Kammern  sind  an  der  Siphonal- 
durchbohrung  etwas  vorgestülpt.  Der 
Sipho  liegt  bei  f  Aulacoceras  Mojs.  dorsal, 
sonst  ventral.  f  Calliconites  Gemm 
(Obertrias,  Sizilien)  hat  im  Phragmokon  vor 
wenigen   Kammern  eine  lange  ,, Wohnkam- 


296d 


Ceplialopoda  (Paläontologie) 


mer";  bei  den  übrigen  Gattungen  reicht 
die  Kammerung  bis  nahe  an  den  Vorder- 
rand. Nach  der  Skulptur  der  Rostra  und 
Phragmokone  lassen  sich  mehrere  Typen 
unterscheiden:  grobe  Längsrippen  bedecken 
das  Rostrum  von  fAulacoceras;  die 
Rostra  von  f Dictyoconites  Mojs.  sind 
glatt  mit  groben  Dorsolateralfurchen  und 
feinen  Gefäßeindrücken,  während  die  Phrag- 
mokone gröber  gegittert  bis  glatt  sind. 
fAsteroconites  Teil,  hat  das  Rostrum 
aus  radialen  Lamellen  aufgebaut,  die  auf 
der  Außenseite  hervorragen.  Bei  f  Atrac- 
tites  Gümb.  (Mitteltrias  bis  Lias)  sind 
die  Rostra  ganz  glatt,  manchmal  seitlich 
zusammengedrüclvt. 

Nacli  der  an  f  Orthoceratiden  gemahnen- 
den Form  der  Pliragmokone  leiten  Hyatt, 
Steinmann,  Ruedemann  die  fAulaco- 
ceratiden  von  jenen  gerade  gestreckten 
Nautiloideen  ab,  deren  Schale  vom  Mantel 
umwachsen  zum  Phragmokon  wurde,  auf 
welchen  dann  als  Neubildung  die  Kalkmasse 
des  Rostrums  aufgelagert  wurde.  Das  Vor- 
kommen der  f  Aulacoceratidae  in  den  alpin- 
mediterran-pazifischen Gebieten  der  Trias 
stützt  solche  Annahme:  die  letzten  triadi- 
schen fOrthoceren  kommen  in  den  gleichen 
Regionen  vor. 

Aus  den  Aulacoceratiden  sind  dann  — 
nach  Munier-Chalmas  und  Steinmann 
auf  verschiedenen  Stammlinien  —  die 
fBelemnitidae  geworden,  deren  engge- 
kammerter,  meist  kurz  konischer  Phragmo- 
kon ganz  (immer?)  von  dem  Alveolarteil 
des  Rostrums  umgeben  ist,  und  welche  durch 
den  Besitz  eines  lang  ausgezogenen  Pro- 
ostrakum  ausgezeichnet  sind.  Vom  untersten 
Lias  bis  in  die  jüngste  Kreide  ist  die  Gattung 
fBelemnites  List,  (mit  fAcanthoteu- 
this  Wagn.)  zu  verfolgen  mit  vielen,  nach 
der  ungemein  variierten  Form  der  Rostra 
unterschiedenen  Untergattungen  (f  Mega- 
teuthis,  7  Belemnopsis,  f  Hibolites,  f  Neo- 
hibolites,  f  Duvalia,  f  Belemnitella,  f  Ac- 
tinocamax  u.  a.  m.).  Neben  den  f  Ammo- 
niten  sind  j  Belemniten  die  hervorstechend 
wichtigsten  Charakterfossilien  der  Jura-  und 
Kreideablagerungen,  für  deren  einzelne  Stu- 
fen manche  Arten  bedeutsame  Leitfossilien 
sind.  Auch  für  paläogeographische  Kon- 
struktionen besitzen  manche  Belemniten 
Wichtigkeit:  es  sei  an  die  Beschränkung 
von  f  Belemnitella  und  f  Actinocamax 
wesentlich  auf  gemäßigte  Breiten  in  der 
jüngsten  Kreidezeit  hingewiesen.  Abkömm- 
linge von  j  Belemnites  finden  wir  noch  im 
Alttertiär:  Hier  sind  fBayanoteuthis  und 
fVasseuria  M.-Ch.  durch  sehr  schlanke 
Rostra  mit  langen  Alveolen  auffallend,  wäh- 
rend jBeloptera  Blv.  und  jBelopterina 
M.-Ch.  kurze  Rostra  (erstere  mit  Seiten- 
flügeln)   haben,    deren    Hinterende    konisch 


gehöhlt  ist.  fXiphoteuthis  (LTnterlias, 
England),  deren  Proostrakum  die  fünf- 
fache Länge  des  Rostrums  besitzt,  mag  eine 
frühe  Abzweigung  aus  den  Belemniten  (oder 
aus  dem  Aulacoceratiden  fAtractites)  sein. 

In  der  oberen  Trias  der  Alpen  (Raibler 
Schichten)  stellt  sich  in  fPhragmoteuthis 
Mo  j  s.  ein  Typ  ein,  dessen  kurzer  gekammerter 
Phragmokon,  in  ein  langes,  von  2  breiten 
Seitenfeldern  flankiertes  Proostrakum  aus- 
laufend, von  einer  nur  dünnen  Deckschicht 
überzogen  ist;  mit  Häkclien  besetzte  Arme 
und  ein  Tintenbeutel  sind  nachgewiesen. 
Wenn  f  Phragmoteuthis  von  den  j  Aulaco- 
ceratiden abzuleiten  wäre,  so  wäre  in  ihr  die 
ErAverbung  eines  besonders  großen  Proostra- 
kum und  die  frühe  Reduktion  des  Rostrum 
ausgedrückt;  möglicherweise  steht  dieser  Typ 
aber  auch  beziehungslos  neben  den  Aulaco- 
ceraten.  Durch  Reduktion  des  Rostrums 
zu  einem  nur  dünnen,  faserig  struierten  LTeber- 
zug  des  Phragmokons  (und  durch  Verlust 
des  Proostrakum)  ist  aus  Belemniten  fBe- 
lemnoteuthis  Pearce  ( Gallo vien,  Eng- 
land und  Württemberg)  mit  5  Armpaaren 
abzuleiten  (von  Zittel  mit  f  Phragmoteuthis 
zur  Familie  jBelemnoteuthidae  ver- 
einigt). Eine  ähnliche  Reduktion  des  Ro- 
strum zeigen  fDiploconus  Zitt.  (Tithon), 
wo  der  Phragmokon  nur  von  wenigen  Kalk- 
duten  (ohne  Prismenstruktur)  überdeckt 
ist,  und  fConoteuthis  d'Orb.  (Unter- 
kreide). 

Durch  Umgestaltung  des  Phragmokon, 
Proostrakum  und  des  Rostrum  bei  ^  weit- 
gehender Reduktion  sind  auch  die  übrigen 
innerlichen  Dibranchiatenschalen  aus  denen 
der  Belemnitiden  ableitbar. 

4b)  Ordnung:  Spiruloidea  (Myopsida 
e.  p.). 

Die  im  Oligozän  Norddeutschlands  und 
im  Miozän  Italiens  gefundene  f  S  p  i  r  u  1  i  r  0  s  t  r  a 
d'Orb.  Fig.  57  vermittelt  morphologisch  und 


Fig.  57.  f Spirulirostra 
Bellard ii  d'Orb.  Sagit- 
talschiütt,  zum  Teil  er- 
gänzt, ph  Phragmokon  mit 
Sipho  s,  r  Rostrum  (Mio- 
zän, Turin).  Aus  v. 
Stromer. 


zeitlich  zwischen  f  Belemniten  und  der  heute 
lebenden  Spirula  Lam.  f  Spirulirostra 
hat  einen  schlanken,  gehämmerten,  anfangs 
gebogenen,  dann  gerade  gestreckten  Phrag- 
mokon   mit    ventralhegendem    Sipho;    um- 


Cephalopocla  (Paläontologie) 


296e 


geben  ist  der  Anfang  des  Phragmokon  von 
einem  kurzen,  massiven,  dornförmigen  Ro- 
strnm,  das  sich  dorsal  über  den  Phragmo- 
kon fortsetzt  und  in  seinem  rückwärtigen 
Teil  einen  belemnitenartigen  Bau  zeigt. 
Bei  Spirula  (Miozän  bis  jetzt)  ist  der  in 
loser  Spirale  gewundene  Phragmokon  auf 
seiner  Außenseite  von  einer  gekörnelten 
Kalkschicht  (Appellöfs  ,, äußere  Platte") 
überzogen,  die  den  letzten  Rest  des  redu- 
zierten Rostrum  darstellt. 

In  der  Reihe  Belemnites-Spirulirostra-Spirula 
ist  in  der  Umformung  des  Phragmokon  vom 
geraden  Kegel  bis  zur  Spirale  eine  Parallele  zu 
den  Nautiloideenformen  Urthoceratidae-Gyro- 
ceras  zu  erkennen. 

40)  Ordnung:  Sepioidea  (Myopsidae.  p.). 

Auch  die  Sepien  sind  wohl  als  Nach- 
kommen der  yBelemnitiden  zu  nennen.^)  Der 
„Wulst"  im  Sepienschulp  läßt  sich  in  seinen 
durch  Kalkpfeilerchen  gestützten  schrägen  Sep- 
ten  ebenso  wie  die  Septenmasse  der  „Gabel" 
den  Kammern  des  Phragmokon,  die  Alveole 
zwischen  Schulp  und  Gabel  dem  (erweiterten) 
Sipho  der  Belemnoideen  vergleichen.  Die 
Kammern  des  Phragmokon  sind  hier  ähn- 
lich zur  Seite  und  nach  vorn  gedrängt,    wie 


::-  V-   Rs 


Fig.   58.     fBelosepia 
Blainvillei  Dech. 

Ph  (Eozcän;  Auvers  b.  Pa- 
ris). A  Hinterende  des 
Schulp,  von  der  Ven- 
tralseite. B  Sagittal- 
schnitt.  Nach  Munier- 
Chalmas.  R  Rostrum, 

R  Ph  Dorsalteil  des 

Phragmokons,  Rs  Dor- 
salschale   (?    Proostra- 
kum),  S  Siphonairaura. 
Aus  Zittel. 


wir  das  von  den  letzten  Luftkammern  des 
silurischen  Nautiloideen  fAscoceras  ken- 
nen.   Der  Dorn  am  Hinterende  des  Schulps 


^)  Wenn  die  höchst  dubiöse  f  C  a  m  p  y  1 0  s  e  p  i  a 
Picard  aus  dem  Muschelkalk  Thüringens  wirk- 
lich eine  Sepioidee  ist  (selbst  der  Cephalopoden- 
charakter  scheint  zweifelhaft),  dann  wäre  die 
Verbindung  zwischen  j-Belemnites  und  Sepioideen 
unmöglich. 


zeigt  ähnliche  Struktur  wäe  das  Rostrum 
eines  Belemniten,  und  Dorn  +  körnige 
Rückenplatte  des  Schulps  sind  dem  Belem- 
nitenrostrum  gleichzusetzen.  Sepia  Lam. 
selbst  ist  seit  dem  Alttertiär  bekannt.  Bei 
der  eozänen  fBelosepia  Volz  (Fig.  58j  ist 
der  Dorn,  das  Rostrum,  noch  kräftiger  ent- 
wickelt, und  in  dem  allein  bekannten  hin- 
teren Teile  des  Schulps  ist  die  Kammerung 
des  Phragmokons  neben  dem  trichterför- 
migen w'eiten  Sipho  deutlich  erhalten. 

4d)  Ordnung :  f C h  0  n  d r 0  p  h 0 r  i  d a  (Myop- 
sida,  Oegopsida  e.  p.). 

Aus  Jura  und  Kreideablagerungen  kennt 
man  eine  erkleckliche  Anzahl  von  dünnen, 
aus  Konchiolin-  oder  aus  wechselnden  Lagen 
von  Konchiolin  und  Kalk  aufgebauten,  nach 
Form  und  Skulptur  recht  verschiedenen 
Schulpen  ohne  Rostra  und  ohne  gekammerte 
Phragmokone.  Des  öfteren  wurden  mit  ihnen 
die  Abdrücke  der  zugehörigen  ±  sackförmigen 
Körper  mit  Kopf  und  Armen,  zum  Teil  mit 
Resten  petrifizierter  Muskulatur,  oft  auch  in 
Gagat  erhaltene  Tintenbeutel  gefunden.  Sie 
zeigen  größere  oder  geringere  Aehnlichkeiten 
mit  den  Schulpen  verschiedener  der  lebenden 
Tintenfische,  f Coccoteuthis  Ow.  (Ober- 
jura),  langoval,  hinten  mit  breiten  Seiten- 
flügeln, ähnelt  durch  die  rauhgekörnelte,  kal- 
kige Außenplatte  der  Rückenplatte  des  Sepien- 
schulps.  Andere  wie:  fBeloteuthis  (Fig.  59) 


Fig.  59.  fBeloteuthis 
Schübleri  Quenst. 
Schulp.  Y2.  iiat-  Gr. 
(Oberlias;  Holzmaden, 
Württemberg).  Aus 
Zittel. 


Geoteuthis  Mstr.,  fTeuthopsis  DesL 
(Lias);  f Leptoteuthis  v.  M.,  fKelaeno 
Mst.  (Oberjura);  f Ptiloteuthis  Gabb., 
f Phyllo teilt his  M.  a.  H.  (Kreide)  zeigen 
manche  Uebereinstimmungen  mit  den  Schul- 
pen von  myopsiden  Loliginiden.  Wieder 
andere:  f Plesioteuthis  A.  Wagn.  (Ober- 
jura,   Kreide)     erinnern    an    ögopside    Om- 


296f 


Cei)halopoda  ( Paläontologie) 


matostrephiden.  Da  diese  zum  Teil  viel- 
leicht aus  Y  Phragmoteuthis  der  Trias,  zum 
Teil  wohl  aus  f  Belemniten  hervorgegangenen, 
durch  vollkommene  Reduktion  der  Rostra 
und  der  Phragmokonkammerung  ausgezeich- 
neten Formen  nicht  mit  genügender  Sicher- 
heit zu  bestimmten  Gruppen  der  lebenden 
Myopsiden  und  Oegopsiden  in  Verbindung 
gebracht  werden  können,  empfiehlt  es  sich, 
sie  unter  dem  Sammelnamen  ,,Chondro- 
phorida"  zu  vereinigen  (P.  Fischer  faßte 
alle  Myopsiden  und  Oegopsiden  als  Chondro- 
phora  zusammen);  dabei  soll  es  dahingestellt 
bleiben,  ob  alle  Chondrophorida  eines  Ur- 
sprungs sind. 

40)  Ordnung:   Octopoda. 

Fossile  Oktopoden  sind  äußerste  Selten- 
heiten. Aus  der  Oberkreide  des  Libanon  ist 
der  Abdruck  einer  f  Calais  (Palaeoctopus) 
Newboldi  Sow.  bekannt:  ein  kurz  sack- 
förmiger Rumpf,  hinten  mit  kurzen,  breiten, 


Fig.  60.  Argonauta 
fSismondae  Bell. 

(Pliozän;    Ober- 
italien).  ^1  i  nat.  Gr. 

Aus  V.  Stromer. 


dreieckigen  Flossen,  mit  kleinem  Kopf  und 
schlanken  langen  Armen.  \^on  Argonauta 
sind  Schalen  der  Weibchen  aus  dem  Jung- 
tertiär von  Piemont  bekannt. 

5.  Zusammenfassung.  Die  Entfaltung 
des  Cephalopodenstammes  zeigt  die  schwer- 
beschalten  Tetrabranchiaten  als  die 
zuerst  auftretenden,  und  von  diesen  be- 
gegnen uns  die  Nautiloidea  im  Unter- 
und  Oberkambrium  als  die  ersten.  Schnell 
produzieren  sie  neben  gestreckten  Formen 
durch  Spiralrollung  besser  versteifte  Scha- 
len. In  größter  Formenfülle  herrschen 
sie  im  Silur.  Im  Devon  gehen  sie  unter 
der  Konkurrenz  der  (?im  Silur  beginnen- 
den) 7 Ammonoideen,  zunächst  der  fGo- 
niatitiden,  zurück,  welche  im  jüngeren  Pa- 
läozoikum reicher  differenziert  immer  mehr 
an  TeiTain  gewinnen.  Schon  in  der  Trias 
haben  die  Ammonoideen  ihren  Eiterstamm 
bis  auf  zwei  Aeste:  f  Orthoceras,  Nautilidae 
ersetzt,  und  sie  blühen  nun  in  ungeheurer 
Formenfülle,  schmücken  ihre  Schalen  mit 
den  vielfältigsten  Skulpturen  und  kompli- 
zieren in  erstaunlicher  Mannigfaltigkeit  ihre 
die  Schale  stützenden  Scheidewände.  Aber 
Zweig  um  Zweig  des  üppig  verästelten  Stam- 


mes stirbt  schnell  ab,  immer  neue  nehmen 
die  Stellen  erloschener  ein,  doch  mit  Aus- 
gang der  Kreide  ersterben  auch  die  letzten. 
Ein  Ast  des  Nautiloideenstammes,  die 
Nautilidae,  überdauert  den  Tod  der  Stammes- 
genossen und  der  Ammonoideen,  und  Nau- 
tilus, der  zähest  konservative,  lebt  als 
letzter  Tetrabranchiat  noch  heute.  Und 
der  andere  langlebigere  Nautiloideenast, 
fOrthoceras,  wurde  in  der  Trias  die 
Wurzel  der  Dibranchiaten.  Vergleichbar 
dem  Ersatz  des  schweren  Schutzskeletts 
der  älteren  Fische  durch  die  Erwerbung  des 
inneren  Stützskeletts  der  Knochenfische, 
schufen  sich  die  letzten  Orthoceren,  indem 
ihre  Schale  vom  Mantel  umwachsen  wurde, 
ein  inneres  stützendes  Skelett,  erwarben  da- 
mit wohl  die  Möglichkeit  der  Ausbildung 
kräftigerer  Muskulatur  und  größerer  Be- 
weglichkeit, sie  wurden  zunächst  zuf  Belem- 
noideen.  Diese,  in  Jura  und  Kreide  mit 
den  Ammoniten  reich  blühend,  wurden  auf 
verschiedenen  Linien  durch  Umgestaltung 
und  Reduktion  der  Innenschalen  zu  dem 
Heer  der  heute  lebenden  nackten  deka- 
poden  Myopsiden  und  Oegopsiden 
und  wohl  auch  der  Oktopoden,  die  Stein- 
mann zu  Nachkommen  teils  alter  Nauti- 
loideen,  teils  der  Ammonoideen  stempeln 
möchte.  Entgegen  der  lange,  seit  der  Trias, 
bei  Dibranchiaten  herrschenden  Entwicke- 
lungstendenz  erwirbt  das  Weibchen  der 
oktopoden  Argonauta  im  Tertiär  als 
Neubildung  eine  äußere,  ammonitenähnliche, 
aber  ungekammerte  Schale,  die  als  Ei- 
behälter  verwendet  wird. 

Literatur.  Vgl.  die  Zusammenslclluvgcn  in  K. 
A.  V.  Zittcl,  Grundzüge  der  Paläontologie. 
I.  Abt.  Invcrtebrata,  3.  Avfl.  1910,  S.  429  bis 
619;  dazu:  A.  Appellöf,  Die  Schalen  von 
Sepia,  Spirula  xvnd  Nautilus.  K.  Svenska  Akad, 
Handl.  Bd.  25,  1893.  —  G.  v.  Arthaber, 
Die  Trias  von  Albanien.  JBeiir.  z.  Geol.  u. 
Pal.   Oesterr.-Ung.    u.  d.   Orients,    Bd.  24,    1911. 

—  11.  John,  Lebensweise  und  Organisation  der 
Ammoniten.  Diss.  Tübingen,  1909.  —  J".  P. 
Smith,  The  development  and  Phylogeny  of 
Placenticeras.  Proc.  Calif.  Acad.  of  Sc.,  Bd.  1, 
1900.  —  E.  Stolley,  Beitr.  z.  Kenntnis  d.  Ce- 
phnlojjoden  der  norddeutschen  unteren  Kreide. 
Geol.    u.     Pal.    Ahhandl.     N.    F.,    Bd.  10,    1911. 

—  G.  Steinniann,  Zur  Phylogenie  der  Belem- 
noidea.  Zeitschr.  f.  induktive  Abstammiings- 
und    Vererbungslehre,     Bd.  4,  1910. 

J.  F.  Ponipech-J. 


Cesalpino  —  Chätognatha 


297 


Cesalpino 

A ndrea. 
1519  bis  1603.  Er  wurde  geboren  zu  Arezza 
in  Toscana ,  studierte  in  Pisa ,  promovierte 
daselbst  1651,  wurde  bald  danach  Professor  der 
Medizin,  1555  Professor  der  Eotanik  in  Pi^a  und 
folgte  1592  einem  Ruf  als  Leibarzt  des  Papstes 
Clemens  VIII.  und  Professor  der  Medizin  nach 
Rom,  wo  er  bis  zu  seinem  Ableben  verblieb.  Er 
war  ein  bedeutender  Botaniker.  Wenn  ihm  jedoch 
schon  die  Kenntnis  des  großen'  Blutkreislaufes 
vor  Harvey  zugeschrieben  wird,  so  geschieht 
das  mit  Unrecht.  Sicher  ist  nur,  daß  Cesal- 
pino, eine  vortreffliche  Beschreibung  der  Herz- 
klappen, sowie  der  großen  Gefäße  lieferte  und  das 
Herz  als  Mittelpunkt  der  Blutbewegung  kannte. 
Von  der  eigentlichen  Entdeckung  des  großen 
Blutkreislaufes  war  er  noch  weit  entfernt.  Auch 
der  kleine  lü-eislauf  war  ihm  sicher  noch  unbe- 
kannt. 

Literatur.     Blogr.  Lex.  ed.  Hirsch. 

J.   Pagel. 


Chätognatha. 

1.  Anatomie.  2.  Entwickhmgsgeschichte. 
3.  Biologie.    4.  Systematik  und  Verwandtschaft. 

I.  Anatomie.  Die  Chätognathen  (Pfeil- 
würnier)  sind  bilateralsymmetrische,  glas- 
helle Tiere  von  wurmförmiger  Gestalt,  deren 
Länge  zwischen  wenigen  Millimetern  und  9cm 
schwankt.  Ihr  Körper  läßt  äußerlich  und  in- 
nerlich eine  Gliederung  in  Kopf,  Rumpf 
und  Schwanz  erkennen  und  trägt  senkrecht 
zur  Oberfläche  gestellte  Rumpfflossen  (ein 
oder  zwei  Paare)  und  eine  unpaare  Schwanz- 
flosse, die  von  starren  Strahlen  gestützt, 
dem  Tier  zur  Erhaltung  des  Gleichgewichtes 
und  bei  der  stoßweisen  Bewegung  dienen. 
Ein  queres  Septum  trennt  Kopf  von  Rumpf 
und  Rumpf  von  Schwanz.  Das  gerade  Darm- 
rohr, das  mit  einem  etwas  ventral  verscho- 
benen Mund  beginnt,  öffnet  sich  am  Ende 
des  Rumpfsegmentes  auf  der  Bauchseite. 
Es  ist  dorsal  und  ventral  durch  ein  Mesen- 
terium befestigt  und  zerlegt  so  die  Leibeshöhle, 
die  von  einem  parietalen  und  viszeralen  Ento- 
edrm  ausgekleidet  ist,  in  je  einen  rechten  und 
linken  Abschnitt  (Fig.  1). 

Die  Muskulatur  ist  quergestreift.  Im 
Kopf  bildet  sie  ein  kompliziertes  System,  das 
vor  allem  der  Bewegung  der  dort  sich  findenden 
paarigen  Fangorgane  (Greif haken)  und  einer 
einfachen  oder  doppelten  Zahnreihe  dient. 
Im  Rumpf  ziehen  zwei  dorsale  und  zwei 
ventrale  Längsbündel  (Epithelmuskelzellen, 
wie  bei  Cölenteraten,  Nematoden  und  Anne- 
liden). 

Das  Nervensystem  besteht  aus  einem 
dorsalen  im  vorderen  Teile  des  Kopfes  ge- 
legenen Gehirn  und  einem  doppelten  Kom- 
missurensystem.   Frontalkommissuren  ziehen 


zu  zwei  seitlich  vom  Mund  gelegenen  Ganglien^ 
die  durch  eine  ventrale  Schlundkommissur 
verbunden  sind.  Die  Hauptkommissur  aber 
geht  nach  hinten  zu  einem  großen  Bauch- 
ganglion, das  noch  völlig  im  Ektoderm  liegt. 
Zwei  Optici  innervieren  einfach  gebaute 
Augen,  zu  denen  sich  als  weitere  Sinnesor- 
gane nur  noch  Tasthügel  gesellen,  Sinnes- 
zellgnippen  mit  feinen  Borsten,  die  über 
den  ganzen  Körper  regelmäßig  zerstreut 
sind  und  sich  außerdem  zu  einem  hinter  dem 
Gehirn  nach  rückwärts  ziehenden,  schleifen- 
förmigen  Organ  vereinen,  die  in  ihrer  Gestalt 
varial3le  und  deshalb  systematisch  wichtige 
Corona. 

Alle  Chätognathen  sind  hermaphrodit. 
Die  paarigen  Ovarien  liegen  am  Ende  des 
Rumpfsegmentes,  begleitet  von  einem  langen 
blinden  Schlauch,  der  als  Receptaculura 
seminis  dient  und  wohl  nur  in  seinem  letzten 
Stück  auch  als  Ovidukt  funktioniert.  Er 
öffnet  sich  hart  vor  dem  hinteren  Septum. 
Die  Hoden  sind  an  der  Wandung  des  Schwanz- 
segmentes fixiert,  stoßen  aber  die  Spermato- 
cyten  frühzeitig  in  das  Cölom,  wo  sie  —  in 
ständiger  Bewegung  —  sich  vollends  ent- 
wickeln. Zwei  Kanäle,  die  in  dieses  münden, 
leiten  die  Spermien  in  merkwürdige  äußerlich 
aufsitzende  Samenblasen. 

2.  Entwicklungsgeschichte.  Die  Fur- 
chung der  Chätognatheneier  ist  eine  totale 
und  verläuft,  wenn  auch  wenig  deutlich, 
nach  dem  Spiraltypus  (Sagitta).  Es  kommt 
zu  einer  typischen  Invaginationsgastnila, 
deren  Urdarm  in  Bälde  durch  zwei  von  vorn 
nach  hinten  sich  schiebende  Falten  des- 
Entoderms  in  drei  Hohlräume  geteilt  wird, 
deren  mittlerer  dem  Darmrohr  entspricht, 
während  die  seitlichen  zwei  Cölom  sacke 
darstellen.  Die  Chätognathen  sind  durch 
diese  Entdeckung  0.  Hertwigs  zu  einem 
klassischen  Beispiel  für  die  Enterocölbildung 
geworden  (Fig.  2). 

Der  zweite  Punkt,  der  die  Entwicklungs- 
geschichte dieser  Tiere  bedeutsam  gemacht 
hat,  betrifft  die  frühe  Sonderung  der  Ge- 
schlechtszellen vom  Soma.  Schon  0.  Hert- 
wig  hatte  dargelegt,  daß  in  der  Gastnila  am 
Boden  des  Urdarms  zwei  große  Zellen  als 
Urgeschlechtszellen  zu  erkennen  sind,  die 
sich  vor  Beginn  der  Cölombildung  in  vier- 
teilen. Je  eine  von  diesen  rückt  nach  hinten 
und  gibt  den  Hoden  den  Ursprung,  die  ent- 
sprechenden anderen  Tochterzellen  werden 
nach  vorn  verlagert  und  bilden  das  Ovar. 
In  der  Folge  ließ  sich  die  Keimbahn  bis  in 
das  ungefurchte  Ei  zurückverfolgen.  Dieses 
ist  schon  auf  frühen  Stadien  mittels  eines 
komplizierten  Aufhängeapparates  (Stevens) 
am  Keimlager  befestigt,  von  dem  eine  Zelle 
in  der  Ovocyte  selbst  liegt.  Nach  Elpe- 
tiewsky  degeneriert  diese  und  es  entsteht 
an  gleicher  Stelle  ein  chromatischer  Körper^ 


298 


Chätoffnatha 


der  in  den  Fiirchungsteilungen  stets  nur  in   Differenzierung  Hand    in    Hand    geht,    ist 
eine  Zelle  gelangt,  deren  Abkömmlinge  die   zweifelhaft. 

Urgeschlechtszellen   sind.      Nach   Buchner         3.  Biologie.  Die  Tiere  schwimmen  frei 

sind    es    die    Zerfallsprodukte    der    fremden  [  im  Ozean;  nur  die   Spadellen  leben  im  Li- 


r-  bo 


r —    h 


Fig.  2.  Bildung  des  Mesepithels  und  des  Cocloms  von  Sagitta. 
A.  Vom  Grund  der  (iastvula  erheben  sich  2  Falten,  welche  den 
Urdarm  in  den  bleibenden  Darm  und  die  Coelomdivertikel  ab- 
teilen. B.  Die  Sonderung  ist  durch  Vordringen  der  Falten  fast 
beendet,  ak  cäußeres,  mk  mittleres,  ik  inneres  Keimblatt,  mk^ 
Hautfaserblatt,  mk-  Darmfaserblatt,  Ih  Leibeshöhle,  g  vier  Ur- 
geschlechtszellen. 


Fig.  1.  S  a  g  i  1 1  a  (nach  0. 
Hertwig),  von  der  Bauchseite  ge- 
sehen, m  Mund,  d  Darm,  sc 
Schlundkomniissur,  bg  Bauch- 
ganglion, fl,  stl  Flossen,  ov  Ovar, 
rsReceptacuhimserainis.  h Hoden, 
sl  Samenleiter,  s  Spermatozoim,  sb 
Samenblase,  a  After,  dis  Scheide- 
wand zwischen  Rumpf-  und 
Schwanzhöhle,  w  Scheidewand 
in  letzterer. 


Fig.  3.     Ei  von  Sagitta  unmittelbar    vor  Verschmelzung 
der  Vorkerne.     Es  folgen  von  links  nach  rechts:  keimbahn- 
bestimmender  Körper,  a"  Vovkern,  9  Vorkern,  2  Richtungs- 
körper.    Nach  P.  Buchner,  1910. 


Zelle  selbst,  die  determinieren,  eine  Form 
der  Keimbahnbestimmung  (trophogamer 
Modus),  der  seitdem  an  anderen  Objekten 
bestätigt  wurde  (Fig.  3).  Ob  auch  mit  der 
Teilung  einer  Urgeschlechtszelle  in  eine 
Hoden  und  eine  Ovar  gebende  eine  sichtbare 


torale  und  kriechen  deshalb  zuweilen.  Es 
gibt  Chätognathen  in  allen  Tiefen  und  geo- 
graphischen Breiten.  Einzelne  Arten  jedoch 
sind  auf  die  Tiefe  oder  Oberfläche  beschränkt 
(phytoplanktonische  Lichtgrenze).  Unter 
letzteren  sind  Freunde  des  kalten  und  warmen 


Chätos-natha  —  Chamisso 


299 


Wassers  zu  unterscheiden.  Allgemein  leben 
junge  Tiere  höher  als  alte  (Ritter-Zahony). 
Die  Nahrung  der  sehr  räuberischen  Würmer 
besteht  in  planktonischen  Krebsen,  kleineren 
Sagitten  und  ähnlichem.  Die  Eier  werden 
meist  einzeln  (bei  manchen  Formen  zu  ganz 
bestimmten  Tages-  und  Nachtzeiten)  abgelegt 
und  entwickeln  sich  planktonisch.  Nur 
Spadella  klebt  sie  mit  Stielchen  an 
Algen  usw.  fest.  Bei  Eukrohnia  kommt  es 
zu  einer  Brutpflege,  indem  kleine  Eierpakete 
eine  Zeitlang  von  den  Eltern  am  Rücken 
getragen  werden. 

4.  Systematik  und  Verwandtschaft. 
Man  kennt  heute  sechs  Gattungen  mit  etwa 
30  Arten,  von  ihnen  ist  Sagitta  (Quoy  und 
J.  Gaimard  1827)  die  bei  weitem  arten- 
reichste, Pterosagitta  (C  0  s  t  a)  ,  Spadella 
(Langerhans),  Eukrohnia,  Heterokrohnia 
und  Krohnita  (Ritter-Zahony)  sind  sich 
recht  ähnliche  artenarme  Gattungen, 

Verwandtschaftlich  stehen  die  Chäto- 
gnathen  recht  isoliert.  Die  meisten  Bezie- 
hungen bestehen  zu  Nematoden  und  vor 
allem  zu  Anneliden.  Andere  Versuche,  sie 
im  Tierreich  einzuordnen,  sind  kaum  zulässig. 

Literatur.  P.  Buchnev ,  Die  Schicksale  des 
KcimpJasmas  der  Sagilten  in  Reifwng,  Befruch- 
tung, Keimhahn,  Ovogenese  und  Spermatogenese. 
Festschr.  f.  R.  Hertwig,  Bd.  1.  .Jena  1910.  — 
W.  Eipcitiewsky,  Die  Entwicklungsgeschichte 
der  Genitalprodukte  bei  Sagitta.  1.  BioL  Zcitschr., 
Bd.  1.  Noskau  1910.  —  B.  Grassi,  I  Chae- 
tognati.  Fauna  und  Flora  des  Golfes  von 
Neapel  V.  —  O.  Hertwig,  Die  Chätognatlieyi, 
ihre  Anatomie,  Systematik  und,  Entwicklungs- 
geschichte. Studien,  zur  Blättertheorie  IL  Jena  1880. 
—  U.V. Ritter-Zahony,  Chaetognatki.  Das  Tier- 
reich, 29.  Lief.  Berlin  1911.  —  N.M.Stevens, 
Further  Studies  on  reproduction  in  Sagitta. 
Journ.  Morph.    Vol.  21,  1910. 

P.  Buchner. 


Chätognatha. 

Paläontologie. 

Fossile  Chätognathen  waren  bislang  un- 
bekannt. Jüngst  beschrieb  nun  Walcott 
aus  dem  mittelkambrischen  Burgess-shale 
von  British-Columbia  unter  dem  Namen 
fAmiskwia  sagittiformis  Wale,  zarte, 
nicht  mehr  als  20  mm  messende,  in  dünnen 
Häutchen  erhaltene  Formen,  welche  durch 
größere  Seitenflossen  und  ziemlich  große 
Schwanzflossen  an  die  lebende  Spadella 
erinnern.  Am  ovalen  Kopfabschnitt  soll 
die  Kopfkappe  fehlen;  vorn  stehen  2  grobe 
Tentakeln,  Walcott  glaubt  auch  Spuren 
der  Fanghaken  zu  sehen.  Wenn  die  Beob- 
achtungen Walcotts  und  seine  Zeich- 
nungen richtig  sind,  so  wäre  sogar  die  Lage 
des  Cerebralganglions,  das  Septum  zwischen 


Kopf  und  Rumpf,  die  Mesenterien  mit 
dem  Darmtraktus  und  ein  nicht  durch  eine 
Scheidewand  abgeteiltes  Schwanzcölom  zu 
erkennen.  Bestätigt  sich  Walcotts  Inter- 
pretation der  Funde,  so  würden  die  Chäto- 
gnathen zu  einem  sehr  alten  Typus  gesteni- 


f  A  m  i  s  k  w  i  a  sa- 
gittiformis 
Wale.  Mittelkam- 
brium ,  Burgess- 
Schiefer;  b.  Bur- 
gess  Pass,  Britisch 
Kolumbia.  3  mal 
vergrößert.  Nach 
Walcott. 


pelt  —  oder  aber  in  kambrischer  Zeit 
existierte  ein  den  rezenten  Chätognathen 
gleichender  Typ,  dem  ähnliches  erst  wieder  in 
jüngster  Zeit  entstand? 

Literatur.  C.  D.  Walcott,  Middle  Cambrian 
Annelides.  Smiths.  3Lisc.  Coli.  Bd.  57,  Nr.  5, 
1911. 

J.  F.  Pompecly'. 


Chamisso 

Adelbert  von. 


Geboren  am  30.  Januar  1781  auf  dem  Schlosse 
Boncourt  in  der  Champagne,  gestorben  am 
21.  August  1838  in  Berlin.  War  zugleich  als 
deutscher  Lyriker  und  als  Naturforscher  be- 
deutend. Auf  seine  dichterische  Wertschätzung 
kann  an  dieser  Stelle  nicht  eingegangen  werden. 
Seine  Neigung  zur  Naturwissenschaft,  besonders 
der  Botanik  und  Zoologie,  entstand,  als  er  nach 
der  Niederlage  der  Preußen  1806  nach  Frank- 
reich zurücklfehrte  und  in  den  Kreis  der  Frau 
von  S  t  a  e  1  zu  Coppet  gelangte.  1812  kehrte  er 
nach  Berlin  zurück  und  nahm  1815  einen  Antrag, 
als  Naturforscher  der  Brigg  Rurik  den  rus- 
sischen Kapitän  von  Kotz  ebne  auf  einer  Welt- 
umsegelung zu  begleiten,  mit  Freuden  an.  Als 
Frucht  dieser  Reise  entstand:  Die  Reise  um 
die  Welt,  bestehend  aus  einem  Tagebuch,  und 
Bemerkungen  und  Ansichten.  Als  er  1818 
nach  Berlin  zurückkehrte,  ^vurde  er  zum  Kustos 
am  botanischen  Institut  und  später  zum  Vor- 
stande    der     könidichen    Herbarien    befördert. 


300 


Chamisso  —  Chemie 


1835  \TOrde  er  zum  ]\Iitgliede  der  Akademie  der 
Wissenschaften  ernannt.  Auf  zoologischem  Ge- 
biete hat  er  sich  ein  namhaftes  Verdienst  durch 
die  Entdeckung  des  Generationswechsels  der 
Salpen  erworben.  Eine  Schilderung  seiner 
naturwissenschaftlichen  Bestrebungen  findet 
man  in:  Du  Bois  Reymond,  Adelbert  von 
Chamisso  als  Naturforscher,  Berlin  1889; 
V.  Schlichtendal  gab  eine  Würdigung  Chamis- 
so s   als  Botaniker  in  Linnaea  1839,  Bd.  XIII. 

Literatur.  Allgcm.  Deutsche  Biograjyhie.    Bd.  IV. 
lS7ß. 

W.  Hanns. 


Charakter  der  Doppelbrechung. 

Positiver  (  +  )  oder  negativer  ( — )  Cha- 
rakter der  Doppelbrechunp;  bedeutet  bei 
den  optisch-einachsigen  Kristallen,  daß  der 
außerordentliche  (+)  oder  der  ordentliche 
( — )  Strahl  der  stärker  gebrochene  ist,  bei 
zweiachsigen  Kristallen,  daß  der  spitze  optische 
Achsenwinkel  durch  den  größten  y  (+)  oder 
durch  den  kleinsten  a  ( — )  Brechungsexpo- 
nenten halbiert  wird  (vgl.  den  Artikel  „Kri- 
stalloptik"). 


Charles 

Jaques  Alexandre. 
Geboren  am  12.  November  1746  in  Beaugency, 
gestorben  am  7.  April  1823  in  Paris.  Er  widmete 
sich  zunächst  der  Musik  und  Älalerei,  wandte 
sich  dann,  durch  Franklins  Arbeiten  angeregt, 
zur  Physik,  über  deren  Probleme  er  anfangs 
vor  einigen  Freunden,  später  vor  weiteren  Kreisen 
Privatvorlesungen  hielt;  später  ^\1^rde  er  Pro- 
fessor der  Physik  am  Conservatoire  des  arts 
et  metiers  in  Paris  und  1785  ]\Iitglied  der  Pariser 
Akademie.  Charles  ist  Erfinder  der  mit  Wasser- 
stoffgas gefüllten  Luftballons  (Charlieres),  1783 
unternahm  er  mit  einem  solchen  eine  Luftfahrt. 
Er  gab  ein  thermometrisches  Hygrometer  an 
und  verbesserte  den  Gravesandschen  Helio- 
staten. Nach  Aragos  Angabe  unternahm  er 
die  ersten  Versuche  zur  Herstellung  photo- 
graphischer Bilder,  indem  er  auf  einem  mit  Chlor- 
silber überzogenen  Papier  durch  das  direkte 
Sonnenlicht  Silhouetten  herstellte. 

Literatur.  Fourler,  Eloge  Mstorique  de  Ch., 
dans  Ics  meinoh-es  de  l'acadnnie  des  sciences, 
1825,  t.  VJII,  'p.  73.  —  Biot,  Tratte  I,  414  u. 
111.  375. 

E.  Drude. 


Chemie. 

1.  Aufgaben  der  Chemie.  2.  Allgemeine, 
physikalische,  theoretische  Chemie.  3.  Analyti- 
sche Chemie.  4.  Spezielle,  anorganische  und  orga- 
nische Chemie.  5.  Angewandte,  technische,  phar- 
mazeutische Chemie.  6.  Biologische  und  physio- 
logische Chemie.  7.  Induktive  und  deduktive 
Chemie.  8.  Chemische  Erscheinungen  und  Vorgänge. 
9.  Elemente,  Verbindungen,  Zerlegungen,  Formeln. 


10.  Chemische   Grundgesetze  und   Grenzgesetze. 

11.  Chemische  Gebilde:  a)  Stoffe,  Stoffsysteme. 

b)  Homogene    Gebilde,    chemische    Individuen. 

c)  Heterogene  Gebilde,  Gemenge,  d)  Phasen. 
e)  Stabile,  metastabile,  pseudostabile,  labile, 
passive  Zustände.  12.  Chemische  Eigenschaften, 
a)  Allgemeine-,  Gruppen-,  individuelle  Eigen- 
schaften, b)  Additive,  kolligative,  konstitutive 
Eigenschaften.  c)  Neutrale,  saure,  basische 
Eigenschaften.  d)  Chemische  Aehnlichkeiten. 
e)  Chemisches  Verhalten.  13.  Affinität  und  che- 
mische Energie.  14.  Reaktionsgeschwindigkeit 
und  Älassenwirkung.  15.  Chemische  Wirkungen 
der  verschiedenen  Energieformen. 

1.  Aufgaben  der  Chemie.  Die  Chemie  ist 
ein  Zweig  der  Naturwissenschaft.  Ihre  Auf- 
gabe besteht  in  der  Untersuchung  der  Stoffe 
und  derjenigen  Vorgänge,  bei  denen  die  physi- 
kalischen Eigenschaften  der  Stoffe  dauernde 
Aenderungen  erleiden.  Die  Untersuchung 
der  Eigenschaften  selbst  bildet  einen  Gegen- 
stand der  physikalischen  Forschung.  Da 
jedoch  die  Veränderungen,  welche  durch 
chemische  Vorgänge  (vgl.  den  Artikel  ,,Che- 
mische  Vorgänge")  herbeigeführt  werden, 
nur  aus  dem  Wechsel  der  physikalischen 
Eigenschaften  erkannt  werden  können,  so 
muß  sich  die  Chemie  mit  der  Natur  der 
Stoffe  in  ihrem  Kuheznstande  ebenso  be- 
schäftigen, wie  mit  ihren  Veränderungen. 
Für  beide  Aufgaben  ist  es  nötig,  die  Eigen- 
schaften jedes  einzelnen  Stoffes  genau  zu 
kennen,  und  die  Erscheinungen,  die  den 
Wechsel  der  Eigenschaften  begleiten,  zu  ver- 
folgen. 

2.  Allgemeine,  theoretische,  physikali- 
sche Chemie.  Die  allgemeine,  theore- 
tische oder  (in  engerem  Sinne)  physikali- 
sche Chemie  bildet  das  Fundament  der  che- 
mischen Wissenschaft  überhaupt,  Sie  be- 
schäftigt sich  nicht  mit  den  Eigenschaften 
der  einzelnen  Stoffe  und  den  zwischen  diesen 
möghchen  Erscheinungen,  sondern  gruppiert 
die  gesamte  stoffliche  Welt  nach  wenigen, 
aber  desto  allgemeineren  Ci-esichtspunkten; 
sie  weist  che  Gesetze  auf,  welche  die  Aggregat- 
zustände beherrschen  (vgl.  die  Artikel 
„Aggregatzustände,"  ,, Feste  Kör- 
per", ,, Flüssigkeiten",  „Gase",  ,, Lö- 
sungen" usw.),  sie  leitet  die  theoretischen 
Vorstellungen  ab,  welche  für  alle  Substanzen 
Geltung  haben  sollen  (vgl.  die  Artikel  „Che- 
mische Theorien",  ,, Atomlehre",  ,, Mo- 
lekularlehre" usw.),  sie  studiert  die  Ein« 
flüsse,  welche  die  physikalischen  Energien  auf 
das  Verhalten  der  Stoffe  ausüben  (eigenthche 
physikalische  Chemie )  (vgl.  die  Artikel  ,,T  h  e  r  - 
mochemie",  „Elektrochemie", ,, Photo- 
chemie"), sie  gewinnt  aus  den  einzelnen 
chemischen  Erfahrungen  die  allgemeinen 
Anschauungen  und  Grundgesetze,  die  für  das 
Gesamtgebiet  der  Chemie  Geltung  besitzen 
(vgl.  die  Artikel  „Chemische  Kinetik'', 
,, Chemisches  Gleichgewicht",  „Chemi- 


(.'lienüe 


301. 


sehe    Verwandtschaft",     „Physika- 
lische Chemie"). 

3.  Analytische  Chemie.  Die  analyti- 
sche Chemie  hat  die  Aufgabe,  die  Bestand- 
teile natürlicher  oder  künstlicher  Substanzen 
oder  Substanzgemische  zu  ermitteln.  Das 
Ziel  der  Analyse  kann  entweder  darauf 
gerichtet  sein,  die  Elemente  einer  einheitlichen 
Verbindung  der  Art  und  Menge  nach  fest- 
zustellen, oder  auch  die  in  einem  behebigen 
Gemisch  vorhandenen  Stoffe  voneinander 
zu  scheiden.  Man  bezeichnet  diejenige  Ana- 
lyse, die  ausschließlich  die  Art  der  Elemente 
oder  Substanzen  ohne  Berücksichtigung  ihrer 
Menge  feststellt,  als  qualitative  Ana- 
lyse, diejenige,  deren  Ziel  die  Mengenbe- 
stimmung einzelner  Elemente  oder  Stoffe 
ist,  als  quantitative  Analyse.  Die 
quantitative  Analyse  anorganischer  Stoffe 
beruht  auf  zwei  Prinzipien.  Entweder  bringt 
man  das  zu  untersuchende  Element  nach 
Ueberführung  in  eine  bekannte,  reine,  unlös- 
liche Verbindung  zur  Wägung  (Gravimetrie) 
oder  man  läßt  in  der  Lösung  durch  Zusatz 
einer  bekannten  Menge  einer  mit  dem  ge- 
lösten Stoff  in  bekannter  Weise  reagierenden 
Verbindung  sich  eine  Reaktion  abspielen 
und  bestimmt  aus  der  Menge  der  zugesetzten 
Reaktionskomponente,  die  gerade  ausreicht, 
um  die  Reaktion  zum  vollständigen  Ablauf 
zu  bringen,  die  Menge  der  zu  ermittelnden 
gelösten  Substanz  (Ti  tri  nie  tri  e). 

In  der  organischen  Chemie  kennt  man 
nur  eine  qualitative  Analyse,  die  auf  die 
einzelnen  Elemente  Rücksicht  nimmt:  Die 
Trennung  organischer  Substanzen  von- 
einander ist  stets  ein  spezielles  chemisches 
Problem,  das  aus  dem  Rahmen  der  ana- 
lytischen Chemie  herausfällt.  Auch  die 
quantitative  organische  Analyse  bezieht  sich 
im  wesentlichen  auf  die  vorkommenden  Ele- 
mente, und  zwar  wird  durch  Verbrennungs- 
methoden der  Kohlenstoff  als  Kohlensäure, 
der  Wasserstoff  als  Wasser,  der  Stickstoff 
als  solcher  oder  durch  Verschmelzen  mit 
Kalk  resp.  Zerstörung  der  organischen  Sub- 
stanz durch  Schwefelsäure  als  Ammoniak  be- 
stimmt. Der  Sauerstoff  läßt  sich  nicht  direkt, 
sondern  nur  als  Differenzwert  ermitteln. 
Für  die  andern  Elemente,  die  wie  Schwefel, 
Phosphor  und  Eisen  in  organischen  Verbin- 
dungen häufig  vorkommen,  gelten  die  Me- 
thoden der  qualitativen  Analyse,  wobei  nur 
für  vollständige  Zerstörung  der  organischen 
Substanz  zu  sorgen  ist.  Die  eingehende  Dar- 
stellung der  analytischen  Chemie  erfolgt  in 
dem  Artikel  ,, Chemische  Analyse". 

4.  Spezielle,  anorganische  und  organi- 
sche Chemie.  Unter  dem  Begriff  der  an- 
organischen Chemie  (siehe  den  Artikel 
„Anorganische  Chemie")  faßt  man  die 
Kenntnis  und  die  Erforschung  aller  Elemente 
und  ihrer  Verbindungen  zusammen,  soweit 


sie  nicht  das  Element  Kohlenstoff  enthalten. 
Man  unterscheidet  die  Elemente  als  Metalle 
und  als  Metalloide,  welch'  letztere  keinen 
metaUischen  Charakter  aufweisen.  Auch  der 
Kohlenstoff  gehört  zu  den  Metalloiden.  Da 
man  gefunden  hatte,  daß  alle  lebenden 
Organismen,  die  sogenannte  organische  Na- 
tur, stets  Kohlenstoff  enthalten,  so  dehnte 
man  den  Begriff  der  organischen  Chemie 
(siehe  den  Artikel ,, Organische  Chemie"), 
der  ursprünglich  nur  für  die  Substanzen  des 
organischen  Lebens  galt,  auf  alle  kohlenstoff- 
haltigen Verbindungen  aus,  sowohl  auf  die 
natürlichen,  wie  auch  auf  die  künstlich 
hergestellten.  Bei  der  großen  Reaktions- 
fähigkeit des  Kohlenstoffs  übertrifft  der 
Umfang  der  organischen  Chemie  bezüglich 
der  Zahl  der  Verbindungen  den  der  anorga- 
nischen Chemie  beträchthch.  Den  künstUchen 
Aufbau  von  Verbindungen,  der  vornehmlich 
für  die  organische  Chemie  Bedeutung  besitzt, 
bezeichnet  man  als  organische  Synthese. 
Man  kennt  auch  eine  anorganische  und  die 
in  der  Natur  sich  abspielende  natürhche 
Synthese  (vgl.  den  Artikel  ,,Synthese"). 
Synthese  und  Analyse  sind  entgegen- 
gesetzte Begriffe  und  bedeuten  Aufbau  von 
Verbindungen  aus  einfachen  Bestandteilen, 
bezw.  Zerlegung  von  Verbindungen  in 
einfache  Bestandteile. 

Die  einfachsten  Verbindungen  der  orga- 
nischen Chemie  sind  die  des  Kohlenstoffs 
mit  Wasserstoff:  Kohlenwasserstoffe.  Es 
gehngt,  die  organische  Chemie  systematisch 
darzustellen,  indem  man  die  Kohlenwasser- 
stoffe als  Ausgangssubstanzen  auffaßt,  die 
durch  Aufnahme  weiterer  Elemente  oder 
Elementgruppen  (Radikale)  in  die  komph- 
zierteren  Verbindungen  übergeführt  werden 
(vgl.  hierzu  die  Artikel ,,  Anorganische  Che- 
mie", „Organische  Chemie",  ,, Syste- 
matik" usw.). 

5.  Angewandte,  technische,  pharma- 
zeutische Chemie.  Auch  nach  der  Art  der 
industriellen  Verwertung  der  chemischen 
Erzeugnisse  wird  der  Lehrstoff  der  Chemie 
eingeteilt.  Sobald  chemische  Kenntnisse 
industriell  benutzt  werden,  treten  sie  in  das 
Gebiet  der  angewandten  Chemie.  Dieselbe 
ist  daher  von  großem  Umfang  und  durchdringt 
unzählige  Betriebe  und  zwar  alle  die,  welche 
irgendein  Rohmaterial  durch  chemische  Re- 
aktionen in  die  zur  Weiterbearbeitung  nötige 
Form  bringen,  z.  B.  Gerberei,  Papierfabri- 
kation usw.  Unter  technischer  Chemie 
versteht  man  den  auf  irgendwelche  che- 
mische Substanzen  gerichteten  Großbetrieb. 
Man  unterscheidet  eine  anorganische  und 
organische  technische  Chemie. 

Die  anorganische  Großtechnik  wird,  so- 
weit sie  sich  mit  der  Darstellung  der  Metalle 
aus  Erzen  oder  auch  der  Reindarstellung 
von  Metallen    aus  natürlich  vorkommenden 


301a 


Chemie 


gediegenen  Metallen  beschäftigt,  als  Metal- 
lurgie (vgl.  die  Artikel  „Metalle"  und 
„Legierungen")  bezeichnet.  Diese  bildet 
ein  Gebiet  für  sich.  Des  weiteren  erzeugt  die 
anorganische  technische  Chemie  alle  die- 
jenigen Stoffe,  welche  im  großen  Maßstabe 
in  den  Industrien  gebraucht  werden,  wie 
Wasserstoff  und  Sauerstoff,  Chlor,  Salzsäure, 
Schwefelsäure,  Soda,  Nitrate,  Nitrite  usw. 
Ein  Teil  dieser  Substanzen,  der  mit  Hilfe 
der  elektrischen  Energie  hergestellt  wird, 
gehört  zu  den  Erzeugnissen  der  technischen 
Elektrochemie  (siehe  den  Artikel  „Elek- 
trochemie"). 

Die  organische  technische  Chemie  wurzelt 
in  dem  Prozeß  der  Steinkohlendestillation. 
Diese  führt  einerseits  zur  Leuchtgasindustrie 
(vgl.  den  Artikel  „Leuchtgas"),  andererseits 
zur  Gewinnung  von  Ammoniak  und  zu  dem 
Steinkohlenteer  (vgl.  den  Artikel  ,,Teer"),  der 
den  Ausgangspunkt  der  spezielleren  organi- 
schen technischen  Chemie  bildet.  Aus  ihm 
werden  in  größtem  Maßstabe  diejenigen  Stoffe 
gewonnen,  welche  durch  weitere  Bearbeitung 
in  die  künstlichen  Farbstoffe  (vgl.  den  Artikel 
„Farbstoffe")  übergeführt  werden.  Gleich- 
zeitig liefert  der  Steinkohlenteer  Substanzen, 
aus  denen  pharmazeutisch  wichtige  Prä- 
parate (vgl.  den  Artikel  „Pharmazeutische 
Präparate")  hergestellt  werden.  In  dieser 
Weise  hängt  die  organische  technische  Chemie 
mit  der  pharmazeutischen  aufs  engste  zu- 
sammen. In  der  Tat  sind  die  großen  Farbstoff- 
fabriken auch  meist  die  Stätten  der  Darstel- 
lung pharmazeutischer  Präparate. 

Einen  weiteren  Ausgangspunkt  der  orga- 
nischen technischen  Chemie  bilden  die  Gä- 
rungsgewerbe (vgl.  den  Artikel  „Gärung"), 
die  in  Alkohol,  Glyzerin,  Milchsäure  Stoffe 
liefern,  welche  sowohl  als  solche  große 
Bedeutung  besitzen,  als  auch  wieder  Ausgangs- 
punkte neuer  technischer  Prozesse  sind. 
So  ist  das  Glyzerin  der  Stoff,  der  in  der 
Technik  der  Explosivstoffe  (Dynamit)  (vgl. 
den  Artikel  ,,  Explosion")  eine  große  Rolle 
spielt.  Ebenso  steht  die  Zellulose  (der  Holz- 
stoff) durch  die  Schießbaumwolle  mit  der 
Chemie  der  Explosivstoffe  in  naher  Beziehung, 
wie  auch  die  Holzdestillation  in  dem  Holz- 
teer der  organischen  Technik,  ein  Produkt 
zur  Verfügung  stellt,  daß  für  viele  Zweige 
derselben  von  großer  Bedeutung  geworden 
ist,  nicht  am  wenigsten  für  die  pharmazeu- 
tische Chemie. 

Ein  anderer  Teil  der  chemischen  an- 
organischen Großindustrie  beschäftigt  sich 
mit  der  Erzeugung  anorganischer  Farbstoffe, 
die  häufig  in  der  Form  gefärbter  Erden 
und  Metalloxyde  in  der  Natur  fertig  gebildet 
vorkommen,  und  nur  einem  Reinigungs- 
prozeß  unterworfen  werden,  häufig  aber 
auch  durch  künstliche  Synthese  erzeugt 
werden  (vgl.   den  Artikel  „Farben"). 


6.  Biologische  und  physiologische  Che- 
mie. Unter  der  biologischen  Chemie 
oder  Biochemie  versteht  man  die  Kenntnis 
aller  derjenigen  Reaktionen,  die  sich  im 
pflanzlichen  oder  tierischen  ■  Organis- 
mus abspielen.  Die  physiologische  Che- 
mie, die  den  Ablauf  chemischer  Vorgänge 
im  Zusammenhang  mit  physiologischen  Er- 
scheinungen zum  Gegenstand  hat,  ist  mit- 
hin ein  Teil  der  Biochemie.  Man  teilt  die 
Biochemie  je  nach  ihrer  Aufgabe  in  ein  rein 
chemisches  und  ein  physikalisch-chemisches 
Gebiet.  Zu  der  rein  c  h  e nii  s  c  h e  n  Biochemie 
gehören  alle  die  Probleme,  die  stoffliche  Um- 
wandlungen, Synthesen  und  Abbaureaktionen 
betreffen,  sei  es,  daß  dieselben  sich  im  Orga- 
nismus selbst  abspielen,  sei  es,  daß  sie  sich 
auf  die  für  den  lebenden  Organismus  wichtigen 
Substanzen,  die  außerhalb  des  letzteren 
untersucht  werden,  beziehen.  So  ist  ein  großer 
Teil  der  Chemie  der  Kohleiihydrate,  der 
Eiweißstoffe  und  Fette  nicht  nur  ein  Teil 
der  organischen  Chemie,  sondern  ebenso  der 
Biochemie  (vgl.  di«  Artikel  ,, Atmung", 
„Stoffwechsel",  „Verdauung",  „Nah- 
rungsmittel",  ,, Eiweißkörper"  usw.). 

Die  physikalische  Biochemie  beschäftigt 
sich  mit  den  Bedingungen,  die  für  den  Ab- 
lauf der  Lebensreaktionen  von  Bedeutung 
sind,  wie  mit  den  Erscheinungen  der  Katalyse, 
der  Osmose,  elektrochemischen  und  thermo- 
chemischen  Vorgängen,  soweit  sie  zu  den 
biochemischen  Prozessen  Beziehung  haben. 
Besonders  die  Katalyse  hat  in  der  Form 
des  Problems  der  zeitlichen  Reaktionsregu- 
lierung große  Bedeutung  gewonnen.  Die  von 
den  Organismen  selbst  erzeugten  Reaktions- 
regulatoren, die  sogenannten  Enzyme  und 
Antienzyme,  stehen  zurzeit  im  Vordergrund 
des  biochemischen  Interesses,  so  daß  die 
Enzymchemie  trotz  der  Unkenntnis  über 
die  chemische  Natur  der  Enzyme  eins  der 
wichtigsten  Gebiete  der  Biochemie  ist  (vgl. 
die  Artikel  „Osmotische  Theorie",  ,, Lö- 
sungen", ,, Chemisches  Gleichgewicht", 
„Katalyse",  ,, Enzyme"  usw.). 

7.  Induktive  und  deduktive  Chemie. 
Das  wissenschaftüche  Verfahren  der  che- 
mischen Forschung  ist  von  dem  der  Lehre 
verschieden.  Während  che  Forschung  von 
Einzeltatsachen  ausgeht  und  aus  der  Summe 
der  Erfahrungen  den  allgemeinen  Begriff, 
der  möglichst  zu  einem  Naturgesetz  führen 
soll,  ableitet,  also  induktiv  verfährt,  hat  es 
sich  als  zweckmäßig  erwiesen,  in  der  Lehre 
die  allgemeinen  Begriffe  zum  Ausgangspunkte 
der  Betrachtung  zu  wählen,  und  ihnen  die 
Einzeltatsachen  unterzuordnen,  d.  h.  deduktiv 
zu  verfahren.  Es  hat  sich  herausgestellt, 
daß  die  induktive  Forschungsweise  für  das 
chemische  Studium  die  allein  brauchbare 
ist;  daher  verfügt  die  chemische  Wissenschaft 
über  eine  L^-oße  Anzahl  sicher  festgestellter 


Chemie 


801b 


Einzeltatsachen,  deren  Wert  unabhängig 
von  ihrer  theoretischen  Deutung  bleiJst. 
Die  declulvtive  Methode,  welche  die  allge- 
meinen Theorien  an  die  Spitze  stellt,  birgt 
in  sich  die  Gefahr,  die  Tatsachen  in  den 
Rahmen  einer  bestimmten  Anschauung  zu 
zwingen  und  zerstört  dadurch  die  für  die 
chemische  Forschung  nötige  Vorurteils- 
losigkeit. In  Wirklichkeit  sind  die  Theorien 
abhängig  von  dem  jeweiligen  Stande  der  be- 
kannten Einzeltatsachen.  Sie  sind  im  Gegen- 
satz zu  diesen  vergänglich.  Daher  veralten 
deduktiv  gehaltene  Lehrbücher  und  deduktiv 
entstandene  Lehren  leicht,  während  das 
Tatsachenmaterial  seinen  Wert  behält  und 
stets  von  neuem  der  induktiven  Ausdeutung 
unterworfen  werden  kann. 

8.  Chemische  Erscheinungen  und  Vor- 
gänge. Während  die  Untersuchung  der 
äußeren  Eigenschaften  wie  die  der  Farbe, 
der  Temperatur,  der  Form  usw.  den  Gegenstand 
der  Physik  bildet,  ist  es  die  Aufgabe  der  che- 
mischen Forschung,  die  Veränderung,  welche 
die  Stoffe  selbst  erleiden,  zu  untersuchen. 
Man  benutzt  die  Eigenschaften  der  Stoffe, 
ihr  Gewicht,  ihre  Härte,  ihre  Form,  ihre 
Farbe,  ihren  Geruch  usw.,  um  die  Stoffe  zu 
charakterisieren  und  voneinander  zu  unter- 
scheiden. Findet  man  nun,  daß  durch  irgend- 
welche Bedingungen  alle  diese  Eigenschaften 
oder  ein  wesentlicher  Teil  dauernd  verändert 
sind,  so  sagt  man:  Die  stoffliche  Natur  ist 
verändert,  oder  aus  dem  ursprünglichen 
Stoff  ist  ein  neuer  entstanden. 

Bringt  man  eine  oder  mehrere  Substanzen 
in  Verhältnisse,  die  ihre  dauernde  Veränderung 
veranlassen,  so  nennt  man  den  Vorgang, 
der  sich  dabei  abs])ielt,  eine  chemische  Re- 
aktion Den  wechselweisen  Uebergang  in 
die  Aggregatzustände  bezeichnet  man  nicht 
als  eine  chemische  Reaktion,  sondern  als  einen 
physikaHschen  Vorgang,  da  die  Veränderung 
keine  dauernde  ist,  sondern  lediglich  von  der 
Temperatur  abhängt.  Li  diesem  Sinne  ist 
auch  die  Destillation  einer  Flüssigkeit,  die 
bei  diesem  Prozeß  ihre  Eigenschaften  nur 
vorübergehend  ändert,  ein  physikahscher 
Vorgang.  Jede  Prozedur  aber,  welche  durch 
irgendwelche  Vorgänge  Substanzen  so  ver- 
ändert, daß  sie  unter  den  Anfangsbeding- 
ungen einen  Wechsel  ihi'er  Eigenschaften  auf- 
weisen, stellt  einen  chemischen  Vorgang  dar 
(vgl.  den  Artikel  ,, Chemische  Vorgänge"). 

9.  Elemente,  Verbindungen,  Zer- 
legungen, Formeln.  Einzelne  Stoffe  oder 
auch  ein  System  von  Stoffen,  die  Gegen- 
stand chemischer  Vorgänge  oder  chemischer 
Untersuchungen  sind,  bezeichnet  man  als 
chemische  Gebilde  (siehe  auch  unter  11). 
Diese  Benennung  ist  also  der  allgemeinste 
Ausdruck,  der  nichts  über  die  Natur  der 
Substanzen  aussagt.  Eine  eingehende  For- 
schung hat  eine  speziellere  Systematik  not- 


wendig gemacht.  Man  unterscheidet  Stoffe, 
welche  bei  Fernhaltuiig  anderer  Stoffe  durch 
behebige  Bedingungen  der  Temperatur  und 
des  Drucks  usw.  keine  dauernde  Veränderung 
erleiden,  als  Elemente  (vgl.  den  Artikel 
,, Chemische  Elemente")  von  solchen 
Stoffen,  die  durch  diese  Bedingungen  dauernd 
verändert  werden  und  die  man  Verbindun- 
gen (vgl.  den  Artikel ,, Chemische  Verbin- 
dungen") nennt.  Die  Verbindungen  ent- 
stehen aus  den  Elementen  durch  chemische 
Reaktionen  und  können  aus  ihnen  wieder 
durch  chemische  Reaktionen  abgeschieden 
werden.  Da  jede  Verbindung  durch  Vereini- 
gung von  Stoffen,  die  nur  unter  Gewichtszu- 
nahme vor  sich  gehen  kann,  zustande  kommt, 
jede  Zersetzung  in  Elemente  aber  Stoffe 
abgibt,  die  natürlich,  jeder  für  sich,  leichter 
sind,  als  die  ursprüngliche  Verbindung,  so 
kann  man  die  Elemente  als  die  Stoffe  defi- 
nieren, die  nur  unter  Gewichtszunahme  rea- 
gieren, da  sie  einer  weiteren  Zersetzung  nicht 
fähig  sind.  Schwefel  und  Eisen  sind  Elemente. 
Jeder  der  beiden  Stoffe  für  sich  den  höch- 
sten Temperaturen,  den  stärksten  elektrischen 
Strömen  ausgesetzt,  ändert  keine  seiner 
Eigenschaften  dauernd.  Durch  Erhitzen 
des  Gemisches  der  beiden  Elemente  gelingt  es 
aber  leicht,  sie  chemisch  miteinander  zu  ver- 
binden. Die  Verbindung,  Schwefeleisen, 
besitzt  unter  allen  äußeren  Bedingungen 
ganz  andere  Eigenschaften,  als  jedes  der  sie 
bildenden  Elemente. 

Man  nennt  den  Aufbau  von  Verbindungen 
aus  Elementen  Synthese,  den  entgegen- 
gesetzt gerichteten  Vorgang  der  Spaltung 
von  Verbindungen  in  die  Elemente,  Zerle- 
gung. Hilfsmittel  der  chemischen  Zerlegung 
sind  vor  allen  Dingen  hohe  Temperaturen 
und  die  elektrische  Energie.  So  kann  man 
durch  Einleiten  des  elektrischen  Stromes 
Wasser  in  seine  beiden  elementaren  Bestand- 
teile, Wasserstoff  und  Sauerstoff,  zerlegen. 
Auch  durch  chemische  Reaktion  selbst  ge- 
Hngt  häufig  die  Abspaltung  von  Elementen, 
z.  B.  werden  viele  Metallsauerstoffverbin- 
dungen dadurch  unter  Abspaltung  des  Me- 
talles, eines  Elementes,  zerlegt,  daß  man 
sie  mit  einem  Stoff  zusammen  reagieren 
läßt,  der  eine  größere  chemische  Anziehung 
zum  Sauerstoff  hat.  als  das  Element,  und 
daher  den  Sauerstoff  von  demselben  abzu- 
reißen vermag  und  sich  mit  ihm  verbindet. 
So  wird  die  Eisensauerstoffverbindung  Eisen- 
oxyd oder  Rost  durch  Erhitzen  mit  Kohle 
in  die  Kohlensauerstoffverbindung  Kohlen- 
oxyd, und  elementares  Eisen  (Hochofenpro- 
zeß) zerlegt.  Es  ist  bisher  gelungen,  etwa 
80  Elemente  auf  der  Erdoberfläche  zu  isolieren. 
Darunter  sind  einige,  wie  das  Radium  und 
das  Thorium,  dadurch  besonders  ausgezeichnet, 
daß  sie  trotz  ihres  elementaren  Charakters, 
d.  h.  der  Eigenschaft  durch  äußere  Bediugun- 


302 


Chemie 


gen  nicht  weiter  zerlegbar  zu  sein,  einer 
selbsttätigen,  von  den  äußeren  Bedin- 
gungen unabhängigen,  weiteren  Spaltung 
unterHegen,  die  mit  äußeren  Mitteln  weder 
zu  hemmen  noch  hervorzurufen  ist.  Man 
kann  deshalb  diese  Stoffe  gemäß  der  gege- 
benen Definition    als   Elemente   betrachten. 

Unter  der  Zusammensetzung  eines 
Stoffes  versteht  man  Ai't  und  Menge  der 
ihn  bildenden  Elemente  (qualitative  und 
quantitative  Zusammensetzung).  Ferner 
ist  es  notwendig,  zu  ermitteln,  in  welcher 
Weise  die  Elemente  miteinander  verbunden 
sind,  ob  z.  B.  eine  Verbindung  aus  drei 
Elementen  diese  so  enthält,  daß  zwei  Ele- 
mente mit  dem  dritten  verbunden  sind, 
ohne  miteinander  verbunden  zu  sein,  oder  ob 
das  letztere  der  Fall  ist.  Für  alle  diese  Auf- 
gaben, die  im  einzelnen  in  anderen  Artikeln 
präzisiert  werden,  hat  sich  eine  chemische 
Formelsprache  als  zweckmäßig  erwiesen. 
Dieselbe  beruht  in  erster  Linie  darauf,  daß 
jedes  Element  durch  einen  bestimmten  inter- 
national geltenden  Buchstaben  bezeichnet 
wird,  und  zwar  wählt  man  meist  den  An- 
fangsbuchstaben des  griechischen  oder  la- 
teinischen Namens  des  Elementes  als  dessen 
Symbol  (vgl.  die  Tabelle  im  Artikel  „Atom- 
lehre"). 

Für  die  Darstellung  der  quantitativen 
Verhältnisse  ist  es  aber  notwendig,  eine  Be- 
zeichnungsweise auch  für  diese  einzuführen. 
Diese  wird  äußerlich  in  der  Weise  zum  Aus- 
druck gebracht,  daß  man  den  die  Elemente 
bezeichnenden  Buchstaben  obere  oder  untere 
Indices  gibt,  welche  das  relative  Mengenver- 
hältnis, das  die  Elemente  in  der  gerade  vor- 
liegenden Verbindung  besitzen,  wiedergeben. 
Diese  Mengenverhältnisse  werden  aber  nicht 
einfach  nach  dem  Gewichtsanteil,  das  ein 
Element  in  bezug  auf  die  Verbindung  besitzt, 
ausgedrückt ,  sondern  man  wählt  eine 
andere  Angabe  dieser  Verhältnisse,  die  erst 
aus  den  Grundgesetzen  der  Chemie  ver- 
ständhch  wird. 

10.  Chemische  Grundgesetze  und  Grenz- 
gesetze. Das  Grundgesetz  der  chemischen 
Vorgänge  ist  das  von  Lavoisier  mit  der 
Wage  bewiesene  Gesetz  von  der  Erhaltung 
des  Stoffes.  Welche  Umwandlungen  chemi- 
scher Art  sich  auch  in  der  Natur  oder  durch 
künstliche  Hilfsmittel  vollziehen,  niemals 
wird  das  Gewicht  der  bei  den  Umwandlungen 
beteiligten  Stoffe  verändert;  es  addiert  sich 
bei  der  Entstehung  von  Verbindungen  aus 
den  Gewichten  der  diese  bildenden  Elemente, 
und  es  wird  bei  der  Spaltung  von  Verbin- 
dungen wieder  so  geteilt,  daß  auf  jedes  Ele- 
ment ein  bestimmtes  Gewicht  kommt,  deren 
Summe  immer  gleich  dem  Gewicht  der  Ver- 
bindung bleibt.  Mit  anderen  Worten:  Durch 
die  chemische  Reaktion  wird  kein  Stoff  ge- 
schaffen und  kein  Stoff  vernichtet;  es  werden 


nur  die  Formen,  in  denen  die  Stoffe  vor- 
kommen, verändert.  Die  chemischen  Verände- 
rungsmöglichkeiten bestellen  lediglhch  in 
der  Vereinigung  vorher  getrennter  und  in 
der    Trennung    vorher    vereinigter     Stoffe. 

Da  man  die'Verbindungen  wieder  in  die 
Elemente  spalten  kann,  aus  denen  sie 
entstanden  sind,  so  liegt  in  dem  Gesetz  von 
der  Erhaltung  des  Stoffes  noch  ein  weiterer 
Sinn.  Der  Stoff  ist  unzerstörbar;  auch  in 
dem  Sinne,  daß  die  Eigenschaften  der  Stoffe 
immer  wieder  hergestellt  werden  können, 
dadurch,  daß  die  entstehenden  Verbindungen 
wieder  in  die  Ausgangsstoffe  zerlegt  werden 
(vgl.  den  Artikel  ,, Chemische  Theorien"). 

Wenn  Kohle  verbrennt,  so  verbindet 
sie  sich  mit  dem  Sauerstoff  der  Luft  zu  einer 
Verbindung,  der  Kohlensäure.  Diese  ist  ein 
farbloses  Gas,  das  in  die  Luft  entweicht. 
Es  verflüchtigt  sich  mithin  die  Kohle  anschei- 
nend in  der  P'orra  eines  leichteren  Stoffes, 
eines  Gases.  Wenn  man  aber  die  gesamte 
Kohlensäuremenge,  die  durch  die  Verbren- 
nung von  einem  Kilo  Kohle  entsteht,  auf- 
fangen und  wiegen  würde,  so  fände  man  das 
Resultat,  daß  das  Gewicht  der  entstehenden 
Kohlensäure  gleich  dem  Gewicht  des  einen 
Kilo  Kohle,  vermehrt  um  das  Gewicht  des 
mit  der  Kohle  verbundenen  Sauerstoffs 
ist  und  über  3,5  kg  beträgt. 

Man  kann  die  Menge  der  an  chemischen 
Reaktionen  beteiligten  Stoffe  einmal  ihrem 
Gewicht  nach,  dann  ihrer  Raumerfüllung 
oder  ihrem  Volumen  nach,  bestimmen. 
Die  letztere  Methode  erweist  sich  nur  bei  den 
gasförmigen  Substanzen  als  brauchbar  und 
führt  zu  besonders  einfachen,  für  das  Ver- 
ständnis der  chemischen  Formelsprache  grund- 
legenden Verhältnissen  (vgl.  die  Artikel 
,, Molekularlehre",  „Gase"  und  „Che- 
mische Theorien". 

Neben  diesen  Grundgesetzen  unterscheidet 
man  die  sogenannten  Grenzgesetze,  die  dadurch 
ausgezeichnet  sind,  daß  die  Natur  ihnen 
nicht  genau  entsprechen  kann,  weil  sie  auf 
einfacheren  Voraussetzungen  basieren,  als 
sie  sich  in  der  Natur  tatsächlich  finden. 
Hierher  gehören  die  Gasgesetze,  für  die  der 
Zusammenhang  zwischen  Druck,  Volum  und 
Temperatur  unter  der  Annahme  abgeleitet 
ist,  daß  die  Gase  innerhalb  eines  größeren 
Temperaturintervalles  sich  wie  ideale  Gase 
verhalten,  in  denen  die  einzelnen  Gasteilchen 
keinerlei  Wirkung,  wie  z.  B.  Attraktion,  auf- 
einander ausüben.  In  WirkUchkeit  spielen 
aber  solche  Einflüsse  bei  dem  Verhalten 
der  Gase  mit,  so  daß  es  häufig  empirischer 
Korrekturen  bedarf,  um  die  Uebereinstim- 
mung  mit  der  Natur  herzustellen  (vgl.  die 
Artikel  „Gase"  und  „Chemische  Theo- 
rien"). 

II.  Chemische  Gebilde,  iia)  Stoffe, 
Stoffsysteme.  Unter  einem  Stoff  versteht 


C'hemic 


303 


man  in  der  Chemie  eine  Substanz,  die  in 
allen  ihren  Teilen  bestimmte  Eifi;enseliaften 
gleichmäßig  zeigt,  ohne  daß  die  Bedingung 
erfüllt  zu  sein  braucht,  daß  die  Substanz 
im  chemischen  Sinne  einheitlich  ist  (s. 
unten).  So  ist  die  Luft  als  ein  gasförmiger 
Stoff  zu  bezeichnen,  obgleich  sie  aus  den 
verschiedensten  chemischen  Einzelstoffen, 
wie  Sauerstoff,  Stickstoff,  Kohlensäure  usw. 
besteht.  Sie  zeigt  aber  in  allen  ihren  Teilen 
gleiche  physikalische  Eigenschaften,  wie 
Dichte,  Lichtbrechung  u.  a.  m.  Durch  ge- 
nauere Untersuchung  kann  ein  solcher  Stoff 
als  aus  einer  Anzahl  Stoffe  bestehend  er- 
kannt werden,  ohne  daß  auch  hier  die  Zer- 
legung bis  zur  Auflösung  in  chemisch  ein- 
heithche  Stoffe  durchgeführt  zu  sein  braucht. 
Durch  starke  Abkühlung  kann  man  die  Luft 
in  mehrere  Stoffe  zerlegen,  die  sich  durch 
ihren  Verflüssigungspunkt  und  Erstarrungs- 
punkt unterscheiden.  Aus  diesen  Verhält- 
nissen folgt,  daß  ein  chemisch  einheithcher 
Körper  einen  Sonderfall  unter  den  Stoffen 
darstellt. 

Ein  Stoffsystem  nennt  man  eine  durch 
räumliche  Grenzen  hergestellte  Vereinigung 
von  Stoffen,  die  in  irgendeiner  Weise  zuein- 
ander in  Wechselwirkung  stehen.  Wie  weit 
sich  diese  Grenzen  erstrecken,  ist  belanglos 
und  von  der  Art  der  Betrachtung  abhängig. 
So  bildet  die  Milchstraße  im  astronomischen 
Sinne  ebenso  ein  Stoffsystem,  wie  die  ein- 
zelne, mikroskopische  Zelle  im  biochemischen 
Sinne.  Hier  interessieren  vornehmlich  die 
Systeme  von  Stoffen,  die  in  gegenseitiger 
chemischer  Wechselwirkung  stehen.  Damit 
sind  notwendig  Wechselwirkungen  energe- 
tischer Art,  wie  Wärmeübergänge  u.  ähnl. 
verbunden.  Die  Untersuchung  von  gegen 
die  Umgebung  abgeschlossenen  Stoffsystemen 
hat  theoretisch  höchst  wertvolle  Resultate 
ergeben  (vgl.  die  Artikel ,, C h e m i s c h e  Theo- 
rien", „Energielehre"). 

Als  ,, Körper"  bezeichnen  wir  in  der 
Außenwelt  erkennbare  Dinge,  die  durch  ge- 
wisse Eigenschaften,  wie  Form  und  Größe, 
gekennzeichnet  und  von  ihrer  Umgebung  un- 
terschieden sind.  Häufig  wird  die  Bezeich- 
nung „Körper"  an  Stelle  des  richtigen  Aus- 
druckes „Stoff  gebraucht,  z.  B.  Eiweiß- 
körper statt  Eiweißstoffe. 

iib)  Homogene  Gebilde.  Chemische 
Individuen.  Wenn  ein  Stoffsystem  in 
allen  seinen  Teilen  physikalisch  gleichartig 
ist,  nennt  man  es  homogen,  gleichviel  aus 
wie  viel  einzelnen  Stoffen  es  besteht.  Gas- 
förmige Systeme  sind  daher  immer  homogen, 
Flüssigkeiten  nur  dann  nicht,  wenn  das 
System  nicht  miteinander  mischbare  Flüssig- 
keiten enthält.  Feste  Systeme  sind  nur  dann 
homogen,  wenn  sie  aus  einem  einzigen 
Stoffe  oder  aus  isomorphen  Mischungen 
bestehen.      Zu   den  letzteren   rechnet   man 


allgemein  die  festen  Lösungen,  unter  denen 
die  isomorphen  Kristalle  (vgl,  den  Artikel 
,, Isomorphismus")  einen  Sonderfall  dar- 
stellen. Statt  des  Ausdrucks  ,,  System" 
wendet  man  auch  vielfach  den  Ausdruck 
,,  Gebilde"  in  gleichem  Sinne  an. 

Die  in  sich  homogenen  Gebilde  können 
sowohl  nur  einen  chemischen  Stoff,  wie  auch 
deren  mehrere  homogen  gemischt  enthalten. 

Falls  aus  einem  homogenen  Gebilde 
auf  mechanischem  Wege  Bestandteile  ge- 
trennt werden  können,  so  stellt  jenes  ein 
Gemisch  dar.  Solche  Wege  sind  für  gas- 
förmige Systeme  die  Benutzung  der  ungleichen 
Diffusionsgeschwindigkeiten  der  Bestand- 
teile, oder  auch  starke  Abkühlung,  bei  der 
die  Bestandteile  infolge  ihrer  verschiedenen 
Verflüssigungs-  und  Erstarrungspunkte  ge- 
trennt werden  können. 

Ist  eine  solche  Trennung  nur  auf  chemi- 
schem Wege  erzielbar  oder  durch  die  Anwen- 
dung von  Mitteln,  welche  eine  Rückkehr 
in  den  ursprünglichen  Zustand  ausschließen, 
wie  Anwendung  hoher  Temperaturen  oder 
elektrischer  Ströme,  so  besteht  das  Ge- 
bilde aus  einem  chemischen  Individuum, 
mag  es  nun  eine  Verbindung  oder  ein 
Element  sein.  Auch  ein  Element  kann  che- 
mischen Veränderungen  unterliegen,  wie  einer 
Dissoziation  seiner  Moleküle  in  Atome,  oder 
einer  von  außen  nnbeeinflußbaren  Umwand- 
lung unterworfen  sein,  wie  es  bei  den  radio- 
aktiven Elementen  der  Fall  ist  Das  Stu- 
dium homogener  Gebilde  und  ihrer  Verände- 
rungen liefert  die  Grundlagen  für  die  theo- 
retische Darstellung  der  Reaktionskinetik 
und  ihrer  Gesetze  (vgl.  den  Artikel  ,, Che- 
mische Kinetik"). 

iic)  Heterogene  Gebilde.  Gemenge. 
Heterogene  oder  inhomogene  Gebilde  ent- 
stehen durch  Vereinigung  verschiedener  ho- 
mogener Gebilde,  die  aber  miteinander 
nicht  homogen  sind,  zu  einem  in  sich  abge- 
schlossenen System.  Besondere  Beispiele 
solcher  Gebilde  sind  feste  Salze  und  ihre 
gesättigten  Lösungen  (gesättigt,  weil  sonst  der 
Gleichgewichtszustand,  der  sich  nach  kurzer 
Zeit  herstellen  muß,  noch  nicht  erreicht  ist), 
Flüssigkeiten  und  ihre  Dämpfe,  feste  Körper 
und  ihre  Dämpfe  oder  dampfförmigen 
Dissoziationsprodukte  usw.  Sind  nur 
verschiedene  feste  Körper  vorhanden,  die 
miteinander  keine  festen  Lösungen  oder 
isomorphe  Mischungen  bilden,  so  repräsen- 
tieren dieselben  gleichfalls  ein  heterogenes 
Gebilde  oder,  wie  man  auch  sagt,  ein  Ge- 
menge. 

iid.  Phasen.  Die  einzelnen  in  sich 
homogenen  Gebilde,  welche  das  heterogene 
System  bilden,  nennt  man  nach  einem  Vor- 
schlag von  Gibbs  die  Phasen  des  hetero- 
genen Systems.  In  einem  System,  das  Calcium- 
karbonat,    Calciumoxyd    und    Kohlensäure 


304 


Chemie 


—  die  beiden  letzteren  sind  die  Zersetzungs- 
produkte des  ersteren,  mit  denen  es  sieh  ins 
Gleichgewicht  setzt  —  enthcält,  sind  also  drei 
Phasen  enthalten,  zwei  feste  und  eine  gas- 
förmige. Die  Anwendung  des  Begriffs  der 
Phasen  hat  zu  einer  wichtigen  Regel 
für  das  vollständige  heterogene  Gleichgewicht 
geführt,  der  sogenannten  Gibb  s'  sehen  Phasen- 
regel. Das  Kennzeichen  für  ein  vollständiges 
chemisches  Gleichgewicht  ist  die  Tatsache, 
daß  für  Jede  Temperatur  nur  ein  bestimmter 
Druck  existiert,  bei  dem  die  einzelnen  Phasen 
des  Systems  sich  im  Gleichgewicht  befinden. 

Um  nun  ein  chemisches  System  voll- 
ständig zu  beschreiben,  muß  man  die  unab- 
hängigen Bestandteile  des  Systems  und  ihre 
Zahl,  die  Anzahl  der  einzelnen  Phasen  und 
die  Versuchsbedingungen  (Temperatur, 
Druck  und  Konzentration  oder  Volum), 
sowie  die  ohne  Veränderung  der  Phasenzahl 
möglichen  Aenderungen  der  Versuchsbedin- 
gungen kennen.  Es  sei  zunächst  der  Fall 
betrachtet,  daß  nur  ein  Bestandteil,  z.  B. 
Wasser,  vorhanden  ist,  und  in  zwei  Phasen, 
als  flüssiges  Wasser  und  als  Dampf,  auftritt. 
Soll  in  diesem  System  entweder  der  Druck 
oder  die  Temperatur  geändert  werden,  so 
kann  die  Aenderung  einer  dieser  Größen  nicht 
ohne  eine  bestimmte  Aenderung  der  zweiten 
erfolgen.  Das  System  ist  „monovariant". 
Das  aus  drei  Phasen  bestehende  System: 
Calciumkarbonat,  Calciumoxyd,  Kohlen- 
säure, hat  zwei  feste  Phasen  und  eine  gas- 
förmige; es  besteht  aus  zwei  Bestandteilen, 
CaO  und  CO2,  und  ist  gleichfalls  monovariant. 

Hat  man  in  dem  ersten  System  außer 
Wasserdampf  und  flüssigem  Wasser  noch 
Eis,  so  ist  es  invariant  geworden,  weil  man 
weder  Temperatur  noch  Druck  veränderii 
kann,  ohne  eine  der  Phasen  zum  Verschwinden 
zu  bringen.  Hier  hat  man  drei  Phasen  und  nur 
einen  unabhängigen  Bestandteil,  das  Wasser. 
Die  in  diesen  Beispielen  ausgedrückten  Er- 
fahrungen sind  in  der  Phasenregel  verall- 
gemeinert.    Sie  lautet: 

Phasen  +  veränderliche  Bedingungen 
=  Bestandteile  +  2. 

In  anderer  Formulierung  (Nernst)  lautet 
diese  Regel:  Es  bedarf  mindestens  des 
Zusammenbringens  von  n  verschiedenen  Mole- 
külgattungen, um  ein  aus  n  +  1  verschie- 
denen Phasen  bestehendes  vollständiges  hete- 
rogenes Gleichgewicht  aufbauen  zu  können 
(vgl.  den  Artikel  ,. Phasenlehre"). 

iie)  Stabile,  metastabile,  pseudo- 
stabile, labile,  passive  Zustände. 
Wenn  ein  vollständiges  Gleichgewicht  in 
einem  chemischen  System  erreicht  ist,  so 
befindet  sich  dasselbe  im  stabilen  Zustand. 
Das  ist  z.  B.  der  Fall,  wenn  eine  Lösung  mit 
Bodenkörpern  in  bezug  auf  diese  Boden- 
körper gesättigt  ist,  und  die  Versuchsbe- 
dingungen konstant  bleiben.    Erniedrigt  man 


die  Temperatur  einer  gesättigten  Lösung 
ohne  Bodenkörper,  so  tritt  meist,  da  die 
Löslichkeit  mit  sinkender  Temperatur  ab- 
nimmt, eine  Ausscheidung  des  gelösten  Kör- 
pers ein.  Häufig  aber  findet  man,  daß  ge- 
sättigte Lösungen,  die  sorgfältig  von  jeder 
Spur  Bodenkörper  befreit  sind,  auch  dann 
keine  Ausscheidung  zeigen,  wenn  eine  solche 
nach  den  Versuehsbedingungen  zu  erwarten 
ist,  so  daß  also  mehr  Substanz  in  Lösung  ist, 
als  der  Löslichkeit  entspricht.  Die  Lösungen 
befinden  sich  dann  im  Zustand  der  Ueber- 
sättigung,  die  mithin  keinen  Gleichgewichts- 
zustand vorstellt.  Dieser  Zustand  ist  häufig 
nicht  instabil,  aber  trotzdem  vom  stabilen 
prinzipiell  verschieden.  Man  bezeichnet  ihn 
als  einen  metastabilen  Zustand.  Solche 
Zustände  treten  sehr  häufig  auf;  nicht  nur 
viele  Lösungen  lassen  sich  leicht  übersättigen, 
sondern  auch  Schmelzflüsse  lassen  sich  oft 
beträchtlich  unter  den  Erstarrungspunkt 
abkühlen,  ohne  daß  ein  Festwerden  eintritt. 
Man  bezeichnet  diese  Erscheinung  als  Un- 
terkühlung; viele  Flüssigkeiten  können 
über  ihren  Siedepunkt  erhitzt  werden,  ohne 
daß  sie  ins  Kochen  geraten:  Ueberhitzung. 
Alle  diese  Zustände  werden  als  metastabile 
betrachtet.  Es  gelingt  meist  leicht,  den 
metastabilen  Zustand  in  den  stabilen 
überzuführen.  Uebersättigte  Lösungen  und 
unterkühlte  Schmelzen  werden  durch  starke 
Erschütterung  oder  durch  Einimpfen  eines 
Kriställchens  des  gelösten  oder  unterkühlten 
Stoffes  meist  fast  momentan  in  den  stabilen 
Zustand  gebracht.  Bei  überhitzten  Flüssig- 
keiten gelingt  es  oft  durch  Vernichtung  der 
Glätte  der  Gefäßwandungen,  wodurch  der 
,, Siedeverzug"  ermöglicht  wird,  die  Blasen- 
bildung, das  Sieden,  hervorzurufen  (ein- 
werfen von  Glas-  oder  Holzstäbchen,  so- 
genannter Siedestäbchen).  Auch  die  Er- 
scheinung, daß  mit  Wasserdampf  gesättigte, 
vollkommen  staubfreie  Luft  beim  Abkühlen 
keine  Nebelbildung  zeigt,  gehört  in  das  Gebiet 
der  metastabilen  Zustände.  Besonders 
interessant  ist  es,  daß  es  in  diesem  Falle  ge- 
lingt, durch  Erzeugung  elektrischer  Ladungen 
(Elektronen)  die  Uebersättigung  aufzuheben. 
Man  kann  diese  Elektrisierung  oder  Joni- 
sierung  durch  Bestrahlung  der  Luft  mit 
Kathoden-,  Röntgen-  oder  Radiumstrahlen 
erzeugen,  wobei  jede  elektrische  Ladung  als 
Kern  eines  Nebeltröpfchens  fungiert.  Auf 
dieser  Erscheinung  beruht  eine  Methode 
der  Zählung  der  elektrischen  Ladungen  (vgl, 
die  Artikel  ,, Flüssigkeiten",  ,, Feste 
Körper",  ,, Lösungen",  ,, Elektronen"). 
Pseudostabile  Zustände  oder  schein- 
bare Gleichgewichte  sind  solche,  die  sich 
nicht  im  stabilen  Gleichgewicht  befinden, 
demselben  aber  mit  so  geringer  Geschwindig- 
keit zustreben,  daß  sich  die  Veränderungen 
dem  Nachweis  entziehen.     Solche  Zustände 


Chemie 


305 


können  sich  im  Laufe  einer  Reaktion  erst 
ausbilden,  indem  durch  sie  Stoffe  erzeugt 
werden,  welche  den  chemischen  Widerstand 
ungeheuer  vergrößern  und  einen  völligen 
Stillstand  der  Reaktion  vortäuschen.  Man 
beobachtet  derartige  Zustände  vielfach  bei 
katalytischen  Vorgängen  und  Enzymreak- 
tionen, bei  denen  bisweilen  durch  die  Re- 
aktion Stoffe  erzeugt  werden,  welche  die  be- 
schleunigende Wirkung  des  Katalysators 
lähmen,  bevor  das  stabile  Gleichgewicht  er- 
reicht ist. 

Unter  labilen  Zuständen  versteht  man 
solche,  welche  vom  stabilen  Gleichgewicht 
entfernt  sind  und  demselben  zueilen,  bis  es 
erreicht  ist,  wenn  eine  auch  noch  so  gering- 
fügige Zustandsänderung  eintritt.  Sie  ver- 
ändern sich  daher  nach  einem  Anstoß  frei- 
willig bis  zum  stabilen  Gleichgewicht.  Der 
labile  Zustand  unterscheidet  sich  vom  meta- 
stabilen dadurch,  daß  der  letztere  —  an  und 
für  sich  ganz  stabil  —  nur  dann  gestört 
wird,  wenn  die  im  metastabilen  Zustand 
nicht  auftretende  Phase,  die  nach  den  Ver- 
suchsbedingungen eigentlich  auftreten  müßte, 
zugefügt  wird  (,, Keimwirkung").  Die 
Begriffe  sind  aber  in  der  Chemie  nicht 
schaxf  unterschieden.  Denn  es  gibt  meta- 
stabile Zustände,  die  man,  wie  z.  B.  über- 
sättigte Lösungen,  ebenso  gut  durch  ein 
Hinzufügen  der  festen  Phase,  wie  durch 
mechanische  Erschütterungen  aufheben  kann. 

Manche  Metalle,  die  zu  den  relativ  che- 
misch leicht  angreifbaren,  unedeln  Me- 
tallen gehören  nehmen  durch  bestimmte 
Behandlung  in  gewisser  Beziehung  Eigen- 
schaften der  Edelmetalle  an.  Sie  sind  in 
den  passiven  Zustand  übergegangen.  Am 
schärfsten  ist  dieser  Zustand,  dessen  Ursache 
nicht  in  allen  Fällen  aufgeklärt  ist,  dadurch 
präzisiert,  daß  solche  passiv  gewordene 
Metalle  in  Berührung  mit  den  Stoffen,  gegen- 
über denen  sie  die  Eigenschaften  der  Passivi- 
tät erworben  haben,  auch  die  elektrischen 
Potentiale  der  edleren  Metalle  zeigen.  Das 
am  längsten  bekannte  Beispiel  des  passiven 
Zustandes  bietet  das  Eisen.  Wenn  man  Eisen, 
das  sehr  leicht  von  verdünnter  Salpetersäure 
gelöst  wird,  kurze  Zeit  in  ganz  konzentrierte 
Salpetersäure  taucht,  so  verliert  es  seine 
Eigenschaft,  sich  in  verdünnter  Salpeter- 
säure zu  lösen:  es  ist  passiv  geworden.  Ebenso 
verhalten  sich  Chrom  und  Aluminium.  Man 
nimmt  vielfach  an,  daß  eine  schützende  j 
Oxydhaut  die  Oberfläche  des  Metalles  nach 
der  Behandlung  mit  Salpetersäure  schütze 
und  passiv  mache,  jedoch  wird  diese  Ansicht 
nicht  allgemein  geteilt.  Chrom  wird  schon 
durch  längeres  Liegen  an  der  Luft  passiv. 
Durch  Erhitzen  gelingt  es  häufig,  den  pas- 
siven Zustand  wieder  zu  vernichten  und  den 
aktiven,  unedeln  herzusteUen.  In  weit 
schwächerem  Maße,  als  die  genannten  Me- 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


talle,  zeigen  auch  Nickel  und  Kobalt  die 
Eigenschaft,  bei  Behandlung  mit  bestimmten 
Säuren  in  den  passiven  Zustand  überzugehen 
(vgl.  „Passivität"  im  Ai-tikel  ,, Elektro- 
chemie"). 

12.  Chemische  Eigenschaften,  12a)  All- 
gemeine-, Gruppen-,  individuelle 
Eigenschaften.  Unter  den  allgemeinen 
Eigenschaften  versteht  man  diejenigen, 
welche  durch  die  allgemeine  Stoffnatur  be- 
dingt sind,  wie  die  Masse,  und  diejenigen 
Eigenschaften,  welche  zwar  quantitativ  ver- 
schieden, jedoch  qualitativ  gleich  allen  Stoffen 
eigen  sind.  So  besitzen  alle  Körper  in  Ab- 
hängigkeit von  den  Bedingungen  der  elek- 
trischen, thermischen  und  strahlenden  Energie 
bestimmte,  aber  nicht  unveränderliche  elek- 
trische, thermische  und  optischeEigenschaften. 

In  letzter  Linie  sind  es  gewissen  größeren 
Körperklassen  gemeinsame  Eigenschaften, 
die  zuerst  zu  einer  Systembildung  der  Stoffe 
geführt  haben.  So  unterscheidet  man  in 
der  anorganischen  Chemie  die  Hauptgruppen: 
Metalle  und  Metalloide,  deren  erstere  durch 
den  Besitz  der  bekannten  metallischen 
Eigenschaften,  wie  Glanz,  elektrisches-  und 
Wärmeleitungsvermögen  charakterisiert  sind, 
während  die  Metalloide  durch  das  Fehlen 
dieser  Eigenschaften  und  den  Besitz  anderer 
als  besondere  Gruppe  aufgefaßt  werden 
können.  Auch  die  chemischen  Eigenschaften 
sind  hier  von  Bedeutung.  So  besitzen  die 
Metalle  ausnahmslos  die  Fähigkeit,  sich  mit 
Sauerstoff  unter  Bildung  von  basenbildenden 
Oxyden  zu  vereinigen.  Sie  sind  demnach 
die  Basenbildner,  während  die  Metalloide 
durch  die  Fähigkeit,  mit  Wasserstoff  Säuren 
zu  erzeugen,  ausgezeichnet  sind.  Man  nennt 
diese,  größere  Zusammenhänge  herstellenden, 
Eigenschaften  Gruppeneigenschaften, 

Im  anderen  Sinne  als  Gruppeneigenschaf- 
ten werden  diejenigen  bezeichnet,  welche 
durch  den  Besitz  einer  bestimmten  chemischen 
Gruppe  veranlaßt  sind.  Sie  spielen  haupt- 
sächlich in  der  organischen  Chemie  eine  be- 
deutende Rolle.  So  sind  alle  Körper,  welche 
die  Karboxylgruppe  COOH  enthalten,  Säuren. 
Stoffe  mit  der  Aldehydgruppe  COH  haben 
alle  Eigenschaften  der  Aldehyde,  wie  die 
Fähigkeit  reduzierend  zu  wirken,  sich  mit 
Hydrazinen  zu  verbinden  u.  a.  m.  Die  Azo- 
gruppe  schließlich,  RN=NR  bedingt  die 
Eigenschaft  einer  lebhaften  Färbung.  Diese 
Beispiele  mögen  für  die  Gruppeneigenschaften 
genügen. 

Daneben  besitzen  alle  einzelnen  Stoffe 
ihre  spezifischen  individuellen  Eigen- 
schaften, die  jeden  einzelnen  Stoff  als 
chemisches  Individuum  charakterisieren.  Als 
solche  sind  zu  nennen:  Das  spezifische  Ge- 
wicht, das  Lichtbrechungsvermögen,  die  Lös- 
lichkeitsverhältnisse,  der  Schmelzpunkt,  der 
Erstarrungspunkt,     die     Leitfähigkeit     für 

20 


306 


Chemie 


Wärme  und  Elektrizität,  die  Zusammen- 
setzung usw. 

12b)  Additive,  konstitutive,  kolli- 
gative  Eigenschaften.  Additive  Eigen- 
schaften sind  solche,  die  bei  Verbindungen 
auftreten  und  sich  aus  der  Summe  der  Eigen- 
schaften der  die  Verbindungen  bildenden 
Komponenten  ergeben.  Man  kann  also 
sagen,  daß  für  diese  Eigenschaften  die  chemi- 
sche Verbindung  sich  wie  ein  physikalisches 
Gemisch  der  Komponenten  verhält.  Hierzu 
gehören  die  Wärmekapazitäten  vieler  Ver- 
bindungen oder  ihre  Molekularwärmen,  die 
als  Summe  der  Wärmekapazitäten  der  Be- 
standteile oder  als  Summe  der  Atom- 
wärmen dargestellt  werden  können.  In 
ähnlicher  Weise  sind  oft  die  Verbrennungs- 
wärme organischer  Verbindungen,  die  Re- 
fraktion, das  magnetische  Verhalten  mehr  oder 
weniger  additiv  (vgl.  die  Artikel  „Stöchio- 
metrie",  ,, Molekularlehre"  usw). 

Die  konstitutiven  Eigenschaften  sind, 
wie  der  Name  besagt,  solche,  die  von  der  Kon- 
stitution des  Moleküls  abhängen.  Sie  sind 
in  der  organischen  Chemie  häufig  identisch 
mit  den  Gruppeneigenschaften,  da  die  typi- 
sche Gruppe  das  Verhalten  des  ganzen  Mole- 
küls für  bestimmte  Eigenschaften  maßgebend 
beeinflußt.  So  kann  man  die  Farbe,  d.  h.  die 
Lichtabsorption,  die  optische  Aktivität,  die 
pharmakodynamische  Wirkung  mit  Sicher- 
heit als  durch  die  Konstitution  bedingt  an- 
sprechen. Auch  Flüchtigkeit,  Schmelzbarkeit 
u.  a.  in  ihren  speziellen  Werten  als  spezifisch 
anzusehende  Eigenschaften  erweisen  sich 
in  bezug  auf  ihre  Größenordnung  meist 
gleichzeitig  als  konstitutive  (vgl.  die  Artikel 
„Stöchiometrie"  ,  ,, Molekularlehre", 
„Feste  Körper",  ,, Flüssigkeiten", 
„Gase"  usw). 

Die  kolligativen  Eigenschaften  sind 
solche,  die  weder  additiv  noch  konstitutiv 
sind,  sondern  nur  durch  die  molare  Kon- 
zentration bedingt  sind.  Zu  ihnen  sind  alle 
diejenigen  Eigenschaften  zu  rechnen,  die 
zur  Ermittelung  des  Molekulargewichtes  be- 
nutzt werden  können,  z.  B.  die  Raum- 
erfüllung im  gasförmigen  Zustande,  der  osmo- 
tische Druck  in  Lösungen,  die  Gefrierpunkts- 
erniedrigung und  die  Siedepunktserhöhung 
in  Lösungen  (vgl.  die  Artikel  ,,Gase"  und 
,, Lösungen"). 

i2c)  Neutrale,  saure,  basische 
Eigenschaften.  Ob  ein  Stoff  als  Säure, 
Base  oder  Salz  fungiert,  hängt  von  dem  Besitz 
bestimmter  Ionen  (vgl.  den  Artikel ,, Ionen") 
ab,  die  für  die  zur  Unterscheidung  benutzten 
Reaktionen  allein  maßgebend  sind.  So 
beruht  die  Fähigkeit  aller  Säuren,  blaues 
Lackmuspapier  zu  röten,  Metalle  mehr  oder 
weniger  stark  anzugreifen,  Rohrzucker  zu 
invertieren,  lediglich  auf  dem  Besitz  freier 
Wasserstoffionen.      Man    kann    deshalb    die 


sauren  Eigenschaften  mit  denjenigen  des 
freien  Wasserstoffions  identifizieren. 

In  ähnlicher  Weise  ist  der  basische 
Charakter  einer  Verbindung  an  die  Gegenwart 
freier  Hydroxyhonen  gebunden.  Er  äußert  sich 
in  laugenhaftem  Geschmack,  in  der  Fähigkeit 
rotes  Lackmuspapier  zu  bläuen,  Fette  zu 
verseifen  usw.  So  ist  es  verstäudUch,  daß  alle 
Säuren  ebenso  wie  alle  Basen,  soweit  die 
saure  und  basische  Natur  in  Frage  kommt, 
qualitativ  gleiche  Eigenschaften  besitzen. 
Quantitativ  freilich  sind  diese  Eigenschaften 
bei  den  einzelnen  Vertretern  dieser  Körper- 
klassen verschieden,  und  zwar  ist  ihr  Maß, 
oder  wie  man  sagt,  die  Stärke  der  Säuren 
und  Basen  direkt  proportional  der  Anzahl 
freier  Wasserstoffionen  oder  Hydroxyhonen. 

Die  wichtigste  Reaktion  von  Säuren  und 
Basen  ist  ihre  Vereinigung  zu  Salzen  unter 
Austritt  von  Wasser,  indem  die  Wasserstoff- 
ionen der  Säuren  mit  den  Hydroxylionen  der 
Basen  sich  verbinden.  Die  Salze  haben  im 
allgemeinen  neutrale  Eigenschaften,  wenn 
die  Umsetzung  so  verläuft,  daß  das  resul- 
tierende Salz  keine  freien  Wasserstoff-  oder 
Hydroxyhonen  mehr  bilden  kann.  Bei 
mehrwertigen  Säuren  wie  der  Schwefel- 
säure H2SO4,  oder  der  Phosphorsäure  H3PO4 
ist  die  Möglichkeit  gegeben,  daß  nur  ein 
Wasserstoff  durch  Metall  ersetzt  wird,  so 
daß  das  zweite  Wasserstoffion  der  Schwefel- 
säure, oder  die  beiden  noch  unbesetzten 
Wasserstoffionen  der  Phosphorsäure,  trotz 
der  Salzbildung,  den  Charakter  einer  Säure 
aufrecht  erhalten.  Man  nennt  solche  Ver- 
bindungen saure  Salze,  wie  z.  B.  NaHSOi 
saures  Natriumsulfat. 

Ebenso  gehngt  es,  wenn  man  zu  einer 
mehrwertigen  Base  eine  zur  Neutralisation 
nicht  ausreichende  Menge  einer  einwertigen 
Säure  setzt,  Salze  darzustellen,  die  noch 
Hydroxylionen  bilden  können  und  damit 
basische  Eigenschaften  besitzen,  vor  allem 
die,  mit  Säuren  noch  weiter  bis  zur  Bildung 
des  Neutralsalzes  zu  reagieren.  Die  Bildung 
solcher  basischen  Salze  verdeutücht  z.  B. 
folgende  Umsetzung  Fe(0H)3+H2C03= 
Fe(0H)C03+2H,0. 

Die  organische  Chemie  kennt  außer  den 
Salzen  noch  eine  große  Anzahl  von  Stoffen 
mit  neutralen  Eigenschaften,  bei  denen 
also  Gruppen,  die  Wasserstoffionen  oder 
Hydroxylionen  zu  liefern  vermögen,  fehlen. 
Da  für  die  sauren  Eigenschaften  außer  der 
Karboxylgruppe  nur  noch  die  Imidgruppe 
NH  und  die  Methylengruppe  CH2  in  Frage 
kommen,  und  nur  die  Aminogruppe  NH;, 
außer  bestimmten  Sa\»erstoffderivaten  als 
Basenbildner  im  Molekül  wirksam  sein  kann, 
so  sind  alle  Stoffe,  die  diese  Gruppen  nicht 
besitzen,  neutral,  wie  die  Kohlenwasserstoffe, 
die  Aether,  die  Ester  usw. 

Schheßhch   ist   noch   zu   erwähnen,    daß 


Chemie 


307 


in  zusammengesetzten  Molekülen  sowohl 
Säuren  wie  Basen  bildende  Gruppen  gleich- 
zeitig vorhanden  sein  können,  wie  auch 
einzelne  Verbindungen  in  Abhängigkeit  von 
der  Natur  ihres  Mediums  bald  als  Säure, 
bald  als  Base  reagieren.  Zu  der  ersteren 
Klasse  gehören  vor  allem  die  Aminosäuren, 
die  durch  die  Aminogruppe  basische  und 
gleichzeitig  durch  die  Karboxylgruppe  saure 
Eigenschaften  besitzen.  Zu  den  letzteren 
gehört  das  Bleihydroxyd,  das  in  alkalischer 
Lösung  als  Säure  fungiert,  in  neutraler 
und  saurer  Flüssigkeit  hingegen  als  Base. 
Man  nennt  derartige  Verbindungen  am- 
photer  (vgl.  che  Artikel  ,, Salze",  ,, Säu- 
ren", „Basen"). 

i2d)  Chemische  Aehnlichkeiten.  Bei 
dem  Vergleich  der  einzelnen  Elemente  und 
Verbindungen  untereinander  findet  man  be- 
stimmte Gruppen,  deren  GHeder  weitgehende 
Aehnlichkeiten  aufweisen. 

Die  chemische  Aehnlichkeit  der  Elemente 
miteinander  findet  in  ihrer  Stellung  im 
periodischen  System  prägnanten  Ausdruck. 
Die  einzelnen  Gruppen,  wie  die  Alkalien, 
die  Erdalkahen,  die  Stickstoff-,  die  Kohlen- 
stoffgruppe, die  Halogene,  die  Eisengruppe 
und  die  Edelmetalle  zeigen  in  ihren  Gliedern 
ausgeprägte  chemische  Aehnlichkeiten,  die 
sich  auf  Wertigkeit,  elektrisches  Verhalten, 
Reaktionsfähigkeit  und  w^eitgehende  Ueber- 
einstimmung  im  chemischen  Verhalten  ihrer 
entsprechenden  Verbindungen  erstrecken.  So 
haben  die  Alkalimetalle  Lithium,  Natrium 
und  Kalium  in  ihrer  Reaktionsfähigkeit 
z.  B.  Sauerstoff  oder  Chlor  gegenüber, 
sowie  in  den  Eigenschaften  ihrer  Verbindun- 
gen, z.  B.  ihrer  Salze,  große  Aehnlichkeit 
(näheres  s.  im  Artikel  ,, Chemische  Ele- 
mente"). 

Die  chemische  Aehnlichkeit  vieler  Ver- 
bindungen miteinander  erstreckt  sich  sowohl 
auf  ihre  äußere  Form,  wie  auf  ihr  chemisches 
Verhalten.  So  gibt  es  eine  größere  Anzahl 
Salze,  die  bei  gleichem  Säurerest  Metalle 
enthalten,  deren  Stellung  im  periodischen 
System  (vgl.  den  Artikel  ,, Chemische  Ele- 
mente") nahe  Beziehung  im  chemischen 
Verhalten  andeutet.  Solche  Salze  kristalli- 
sieren oft  im  gleichen  kristallographischen 
System  und  enthalten  eine  gleiche  Anzahl 
Moleküle  Kristallwasser.  Wenn  solche  Stoffe 
das  Vermögen  haben,  Mischkristalle  mit 
wechselndem  Mengenverhältnis  der  beiden 
Stoffe  zu  bilden,  nennt  man  sie  isomorphe 
Verbindungen.  Zu  ihnen  gehören  z.  B.  die  | 
Hydrate  der  schwefelsauren  Salze  vieler 
zweiwertiger  Metalle,  z.  B.  ZnS04.7HoO, 
FeSOi.THaO,  MgS04.7H20,  die  sogenannten 
Vitriole.  Ferner  bilden  die  Alaune,  die 
Doppelsalze  des  Aluminiumsulfates  mit  Alkali- 
sulfaten,  isomorphe  Reihen.  Auch  Mineralien 
kommen  in  isomorpher  Mischung  vor:* Blei- 


glanz PbS  und  Schwefelsilber  AgjS.  Seltener 
ist  der  Fall,  daß  bei  gleichem  Metall  die 
Säurereste  verschieden  sind,  wie  bei  Kahum- 
permanganat,  KMn04,  und  Kahumchlorat, 
KCIO4,  die  beide  im  rhombischen  System 
isomorph  kristaUisieren. 

In  der  organischen  Chemie  zeigen  sich 
die  Aehnlichkeiten  einerseits  bei  Verbin- 
dungen mit  einer  oder  mit  mehreren 
gleichen  Gruppen,  die  bestimmte  über- 
einstimmende Reaktionen  veranlassen,  wie 
Karboxylgruppen  (Säuregruppen)  COOH, 
Aldehydgruppen  CHO,  Alkoholgruppen 
CH2OH,  Nitrogruppen  NOj  usw.  Durch 
solche  Gruppen  ist  ein  bestimmter  Teil  des 
chemischen  Verhaltens  festgelegt.  Die 
Säuren  bilden  alle  Ester,  die  Aldehyde 
Hydroxylaminderivate,  die  Alkohole  Aetlier, 
die  Nitroverbindungen  gehen  bei  der  Re- 
duktion in  Ammoniakderivate  über  usw. 
Andererseits  verbürgt  auch  ein  gleicher 
Aufbau  des  Kohlenstoffskeletts  weitgehende 
Aehnlichkeiten.  Das  zeigen  besonders  die 
homologen  Verbindungen,  che  sich  bei  sonst 
gleichem  Aufbau  nur  durch  die  Differenz 
einer  bestimmten  Gruppe  unterscheiden. 
Hierher  gehören  die  homologen  Kohlenwasser- 
stoffe, wie  Methan  CH4,  Äethan  CH3.CH3, 
Propan  CH2(CH3)2  usw,  ferner  Benzol  CßHg, 
Toluol  CeH^.CHa,  Xylol  C6H4.(CH3)2  usw. 
Auch  die  von  den  homologen  Kohlenwasser- 
stoffen sich  ableitenden  homologen  Säuren, 
Aldehyde,  Alkohole  usw.  weisen  Aehnhch- 
keiten  in  demselben  Sinne  auf.  Dieselben 
beziehen  sich  nicht  nur  auf  die  chemischen 
Reaktionen,  sondern  auch  auf  die  physika- 
lischen Eigenschaften,  wie  Schmelzpunkt, 
Siedepunkt,  Löshchkeit  und  Kristallform. 
Meist  zeigen  sich  in  den  homologen  Reihen 
bezüglich  der  Differenz  dieser  Eigenschaften 
bestimmte  Gesetzmäßigkeiten. 

i2e)  Chemisches  Verhalten.  Das 
chemische  Verhalten  der  Elemente  ist  einer- 
seits durch  die  ihnen  anhaftenden  chemischen 
Eigenschaften,  andererseits  durch  die  Ver- 
suchsbedingungen, unter  denen  sie  sich 
befinden,  und  zu  denen  auch  die  Gegenwart 
anderer  Stoffe  gehört,  mit  anderen  Worten 
durch  das  ganze  Medium  bestimmt.  Das 
chemische  Verhalten  der  Elemente  findet 
seinen  schärfsten  Ausdruck  in  dem  peri- 
odischen System,  das  sie  nach  ihrer  Wertigkeit, 
ihrer  Natur  als  Basen-  oder  Säurebildner  usw., 
die  als  Funktionen  ihrer  Atomgewichte  auf- 
treten, ordnet  (vgl.  den  Artikel  „Chemische 
Elemente").  In  ihm  sind  auch  die  Be- 
ziehungen ausgeprägt,  die  die  einzelnen 
Elemente  zu  anderen  besitzen,  ebenso  wie 
der  mit  der  Basen-  oder  Säurebildungs- 
fähigkeit parallel  gehende  elektropositive  oder 
elektronegative     Charakter     der     Elemente. 

In  dem  Verhalten  der  chemischen  Ver- 
bindungen  kann   man   zwei   große    Klassen 

20* 


308 


Chemie 


unterscheiden,  je  nachdem  sie  leicht  Sauer- 
stoff abgeben  oder  Wasserstoff  aufnehmen  — 
Oxydationsmittel  —  odt r  leicht  Wasserstoff 
abgeben  oder  Sauerstoff  aufnehmen  — 
Eeduktionsmittel  (vgl.  die  Artikel  „Oxyda- 
tion" und  „Reduktion").  So  gehören  zu 
den  Oxydationsmitteln,  die  leicht  Sauerstoff 
abgeben,  die  höheren  Oxydationsstufen  der 
mehrwertigen  Metalle,  wie  FcgOg,  CrOg,  CuO, 
HgOusw.,  ferner  die  sauerstoffreichen  Säuren, 
wie  HNO3,  HMn04  usw.  Zu  den  Stoffen, 
die  durch  Wasserstoff  auf  nähme  oxydierend 
wirken,  gehören  vor  allem  die  Halogene,  die 
nach  dem  Schema  2Cl+H,0=2HCl+0  re- 
agieren. 

Zu  den  Reduktionsmitteln  zählen  die 
leicht  Sauerstoff  aufnehmenden  freien  Metalle, 
deren  Verwandtschaft  zum  Sauerstoff  mit 
der  Steigerung  ihrer  Edelnatur  abnimmt, 
ferner  der  Kohlenstoff.  Als  Wasserstoff 
heferndes  Reduktionsmittel  kommen  außer 
dem  freien  Wasserstoff,  einem  nur  schwachen 
Reduktionsmittel,  auch  die  Metall-Wasser- 
stoffverbindungen, die  Metallhydride,  in  Be- 
tracht, sowie  die  große  Anzahl  der  Stoffe, 
die  erst  durch  eine  Reaktion,  wie  die  Um- 
setzung der  Metalle  mit  Säuren,  Wasserstoff 
zur  Verfügung  stellen. 

Auch  die  organischen  Verbindungen  lassen 
sich  ihrem  chemischen  Verhalten  nach  in 
Oxydationsmittel  und  Reduktionsmittel  ein- 
teilen, je  nach  ihrer  Fähigkeit,  Sauerstoff 
oder  Wasserstoff  aufzunehmen  oder  ab 
zugeben.  Zu  den  Oxydationsmitteln  sind 
z.  B.  die  Nitrokörper  und  die  organischen 
Peroxyde,  zu  den  Reduktionsmitteln  die 
organischen  Hydrazine  zu  rechnen.  Außerdem 
aber  ist  das  chemische  Verhalten  der  einzelnen 
organischen  Körper  durch  die  in  ihnen  be- 
findlichen Atomgruppen  bestimmt,  wie  durch 
die  Karboxyl-,  die  Alkohol-,  die  Aldehyd-, 
die  Nitrogruppe  usw.  (Vgl.  hierüber  den 
Artikel  „Chemische  Vorgänge"  und  unter 
I  dieses  Artikels). 

13.  Affinität  und  chemische  Energie. 
Die  Fähigkeit  der  Stoffe,  sich  entweder 
miteinander  zu  verbinden  oder  nicht  mit- 
einander in  Reaktion  zu  treten,  führt  man 
auf  die  zwischen  den  Stoffen  bestehende 
oder  nichtbestehende  Verwandtschaft 
oder  Affinität  zurück.  Ueber  das  Wesen 
der  Affinität  versuchte  man  durch  Ver- 
gleiche mit  bekannten  Anziehungs-  und 
Abstoßungserscheinungen  Aufschluß  zu  er- 
halten. Aber  alle  Versuche,  zwischen  den 
Elementen  Kräfte  anzunehmen,  die  denen 
analog  sind,  welche  die  Schwerkraft  oder 
die  elektrische  Anziehung  und  Abstoßung 
bedingen,  sind  gescheitert.  Man  ist  deshalb 
dazu  übergegangen,  in  den  chemischen 
Affinitäten  oder  der  chemischen  Energie 
eine  ganz  eigenartige  Naturenergie  zu  sehen, 
die  sich  auf  keine  andere  zurückführen  läßt. 


Als  Maß  der  chemischen  Energie  gilt 
die  bei  einer  Reaktion  auftretende,  durch 
die  Umwandlung  geschaffene  Wärme  oder 
elektrische  Energie  oder  auch  eine  andere 
Energieform,  sofern  dieselbe  meßbar  ist, 
wie  z.  B.  die  mechanische  Energie  bei  Ex- 
plosionsvorgängen. Die  Lehre  von  diesen 
Umwandlungen  der  chemischen  Energie 
ist  in  der  chemischen  Thermodynamik,  im 
besonderen  in  der  Thermochemie  und  Elektro- 
chemie (vgl.  die  Artikel  ,,T  h  e r  m  0  c  h  e  m i  e", 
,,Elektro Chemie")  entwickelt. 

Eine  zweite  Seite  der  chemischen  Affini- 
tätslehre betrifft  die  Betätigung  der  Affini- 
täten unter  verschiedenen  Bedingungen,  die 
eine  mehr  oder  minder  große  Heftigkeit 
ein  und  desselben  Reaktionsverlaufes  ver- 
anlassen können.  Als  Maß  hierfür  gilt  die 
Reaktionsgeschwindigkeit.  Je  schneller  eine 
Reaktion  sich  abspielt,  desto  konzentrierter 
kommen  die  mit  ihr  verbundenen  Energie- 
umwandlungen zur  Geltung  (vgl.  die  Artikel 
,, Chemische  Kinetik",  „Chemische  Ver- 
wandtschaft"). 

14.  Reaktionsgeschwindigkeit  und 
Massenwirkung.  Außer  der  mit  jedem 
Stoffe  gegebenen  chemischen  Affinität,  die 
eine  konstante  Eigenschaft  eines  jeden 
Stoffes  darstellt,  sind  die  Mengen  der  Re- 
aktionskomponenten von  maßgebender  Be- 
deutung für  die  Geschwindigkeit  oder  Heftig- 
keit der  Reaktion.  Eine  Gesetzmäßigkeit 
läßt  sich  bisher  nur  für  den  Fall  aufstellen, 
daß  sich  die  Reaktion  in  einem  homogenen 
Medium  abspielt.  Unter  diesen  Bedingungen 
ist  die  Reaktionsgeschwindigkeit  direkt  pro- 
portional den  Massen  der  sich  umsetzenden 
Stoffe. 

Bezeichnet  man  die  Reaktionsgeschwindig- 
keit mit  V,  die  Massen  der  reagierenden  Stoffe 
mit  m  und  m',  so  ist  v  gleich  k.m.m'. 
Hierbei  bedeutet  k  einen  konstanten  Faktor, 
der  durch  die  zwischen  den  reagierenden 
Stoffen  bestehende  Affinität  gegeben  ist. 
Man  nennt  das  durch  die  Gleichung  aus- 
gedrückte Gesetz  das  Massenwirkungs- 
gesetz.  Da  durch  die  Reaktion  m  und  m' 
immer  kleiner  werden,  weil  sie  entsprechend 
der  Bildung  der  Reaktionsprodukte  ab- 
nehmen, so  muß  auch  die  Geschwindigkeit 
der  Reaktion  selbst  dauernd  geringer  werden. 

Besondere  Bedeutung  besitzt  das  Gesetz  für 
den  Fall  der  umkehrbaren  (reversiblen) 
Reaktionen,  die  dadurch  gekennzeichnet 
sind,  daß  die  Reaktion  haltmacht,  wenn  die 
Reaktionsprodukte  in  bestimmter  Konzen- 
tration neben  den  Ausgangsstoffen  vor- 
handen sind. 

Reagieren  zwei  Körper  A^  und  A2  mit- 
einander, so  daß  dabei  zwei  neue  Stoffe  A'i 
und  A'2  nach  der  Gleichung  Ai+A2=A'i+ 
A'2  entstehen,  so  kommt  bei  einem  bestimmten 
Mengenverhältnis   der  vier   Körper   die   Re- 


Chemie 


309 


aktion  zum  Stillstand.  Zur  Andeutung 
einer  solchen  umkehrbaren  Reaktion  schreibt 
man  die  Gleichung 

Ai+A^^A'i+A',. 

Das  Zeichen  ^  sagt  aus,  daß  man  zu  dem- 
selben Gleichgewicht  kommt,  gleichgültig. 
ob  man  die  auf  der  linken  oder  die  auf  der 
rechten  Seite  der  Gleichung  stehenden  Stoffe 
als  Ausgangsprodukte  der  Reaktion  wählt. 
Für  die  linke  Seite  der  Gleichung  ist  die 
Geschwindigkeit  v=k.mi.m2,  während  die 
Geschwindigkeit  der  entgegengesetzt  ge- 
richteten Reaktion  v'=k'.m'i.m'2  ist.  Im 
Gleichgewicht  müssen  diese  beiden  Ge- 
schwindigkeiten gleich  sein,  also  k.nij.ma 
=k'.m'i.m'2.    Daraus  folgt 


mi.nia 


=  K, 


m'j.m'a  k 
wobei  K  eine  neue  Konstante  bedeutet. 
Diese  Ableitung  setzt  voraus,  daß  die  Tem- 
peratur sich  während  der  Reaktion  nicht 
ändert.  Die  Gleichung  sagt  aus,  daß  im 
Gleichgewichtszustande  der  Quotient  aus  dem 
Produkte  der  Konzentrationen  oder  Massen 
der  Ausgangsstoffe  und  dem  der  Reak- 
tionsstoffe einen  konstanten  Wert  besitzt. 

Ist  bei  der  Reaktion  der  Gleichgewichts- 
zustand nocht  nicht  erreicht,  so  verläuft 
sie  in  einer  bestimmten  Richtung,  und  zwar 
in  der  durch  die  größere  Reaktionsgeschwin- 
digkeit gekennzeichneten.  Ist  also  die  Ge- 
schwindigkeit V  überwiegend,  so  reichert 
sich  das  Reaktionsgemisch  an  A%  und  A'2  an. 
Die  gesamte  Reaktionsgeschwindigkeit  ist 
in  jedem  Augenbhck  =v — v'  oder  es  ist: 
V=k.mi.m2 — k'.m'i.m'g. 

Diese  Gleichung  ist  für  die  Lehre  von  der 
Reaktionskinetik  grundlegend  (vgl.  die  Artikel 
„Chemische  Kinetik",  ,, Chemisches 
Gleichgewicht"). 

15.  Chemische  Wirkungen  der  ver- 
schiedenen Energieformen.  Die  chemische 
Energie  kann  durch  Umwandlung  mit  den 
anderen  Energieformen  in  mannigfache  Be- 
ziehungen treten.  So  ist  der  Ablauf  chemischer 
Reaktionen  oft  mit  der  Bildung  von  Wärme, 
von  elektrischer,  mechanischer  oder  strah- 
lender Energie  verbunden.  Da  es,  wenigstens 
theoretisch,  möghch  ist,  jede  Energieform 
in  eine  andere  quantitativ  umzuwandeln, 
so  kann  man  alle  Energieformen  durch  ein 
und  dasselbe  Maß  messen.  Man  wählt  als  dieses 
Einheit  das  Meterkilogramm,  d.  h.  die  Ar- 
beit, die  notwendig  ist,  um  ein  Kilogramm 
einen  Meter  von  der  Erdoberfläche  aus  zu  heben. 
Oder  man  entnimmt  das  Maß  der  Wärme- 
energie und  definiert  als  Einheit  der  Wärme- 
arbeit diejenige,  die  notwendig  ist,  um  1  kg 
Wasser  von  0°  auf  1°  zu  erwärmen:  eine 
Kilogrammkalorie  (Cal.).  Für  die  Umwand- 
lung der  mechanischen  Energie  in  Wärme- 


energie hat  sich  ergeben,  daß,  um  die  Wärme- 
arbeit einer  Kalorie  zu  liefern,  rund  423  Meter- 
kilogramm nötig  sind.  BezügHch  der  Arbeits- 
leistung und  Arbeitsmessung  sind  daher 
423  Meterkilogramm  und  eine  Kalorie 
gleichwertig.  Die  Zahl  423  heißt  das  me- 
chanische Wärmeäquivalent.  Ebenso 
kann  man  ein  elektrisches  Wärmeäquivalent 
definieren,  und  auch  die  anderen  Energie- 
formen mit  dem  Wärme-  und  mechanischen 
Arbeitsmaß  in  zahlenmäßige  Beziehung  setzen 
(vgl.  den  Artikel  „Energielehre"). 

Die  chemische  Energieform  unterscheidet 
sich  von  den  physikahschen  Energieformen 
dadurch,  daß  ihr  Wert  durch  die  Natur 
der  einzelnen  Stoffe  selbst  bestimmt  ist, 
und  daß  sie  mit  den  einzelnen  Stoffen  selbst 
untrennbar  und  unübertragbar  verbunden  ist. 

Bei  jeder  chemischen  Reaktion  tritt, 
unbeschadet,  ob  noch  andere  Energieformen 
erzeugt  werden,  jedenfalls  immer  eine 
„Wärmetönung"  auf.  Man  ist  deshalb 
übereingekommen,  durchgängig  die  chemische 
Energie  durch  die  Kalorie  zu  messen,  wozu 
für  besondere  Bestimmungen  die  Messung 
durch  die  elektrische  Energie  kommt,  welche 
Reaktionen  begleitet; 

Mechanische  Energie  kann  in  chemische 
übergehen  bei  einer  durch  mechanische 
Erschütterungen  hervorgerufenen  Reaktion. 
Eine  Explosion  illustriert  den  Uebergang 
der  chemischen  Energie  in  die  mechanische. 
Man  kann  das  Gebiet,  das  diese  beiderseitigen 
Umwandlungen  umfaßt,  der  Mechano- 
chemie  zurechnen  (s.  diese).  Die  Be- 
ziehungen zwischen  der  Wärmeenergie  und 
der  chemischen  Energie  faßt  man  in  der  Lehre 
von  derThermochemie  zusammen.  Hieran 
schheßen  sich  die  Elektrochemie  und  die 
Photochemie  (oder  Radiochemie)  als  die 
Lehren  von  den  Wechselwirkungen  der 
chemischen  Energie  mit  der  elektrischen  und 
der  strahlenden  Energie  (vgl.  den  Artikel 
„Chemische  Energie"  und  die  ent- 
sprechenden anderen  Artikel). 

Literatur.  S.  Arrhenius,  Theorien  der  Chemie. 
Leipzig  1906.  —  F.  Auerbach,  Die  Grundbe- 
griffe der  modernen  Naturlehre.  Leipzig  1906.  — 
H.  V,  Jüptner,  Chemische  Technologie.  Leipzig- 
Wien  1906.  —  W.  Lob,  Einführung  in  die  che- 
mische Wissenschaft.  Leipzig  1909.  —  Derselbe, 
Ch-undzüge  der  Elektrochemie.  Leipzig  1910.  — 
Derselbe,  Einführung  in  die  Biochemie.  Leipzig 
1911.  —  Li.  Meyer,  Grundzüge  der  theoretischen 
Chemie  (bearbeitet  von  E.  Eimbach.  Leipzig 
1902.  —  W,  Kernst,  Theoretische  Chemie. 
Stuttgart  1908.  —  W.  Ostivald,  Lehr- 
buch der  allgemeinen  Chemie.  Leipzig  1893 
bis  1902.  —  Derselbe,  Entwickelung  der  Elektro- 
chemie. Leipzig  1910.  —  Derselbe,  Der  Werde- 
gang einer  Wissenschaft.  Leipzig  1908.  — 
A.  Reychler,  Physikalisch-chemische  Theorien. 
Braunschweig  1903.  —  A.  Smith,  Einfüh- 
rung in  die  allgemeine  und  anorganische 
Chemie.     Karlsruhe  1909.  —  J.  H.  vant  Hoff, 


310 


Chemie  —  Chemilummeszenz 


Vorlesungen  über  theoretische  und  physikalische 
Chemie.  Braunschweig  1898 — 1900.  —  A. 
Werner,  Neuere  Anschauungen  auf  dem  GeMete 
der  anorganischen  Chemie.  Braunschiceig  1905.  — 
A.  Hernthsen,  Kurzes  Lehrbuch  der  organischen 
Chemie.  Braunschweig  1910. — A.  W.  Stewart, 
Stereochemie.  Berlin  1908.  —  E.  Abder- 
halden, Lehrbuch  der  physiologischen  Chemie. 
Berlin  1906.  —  H.  Kauffmann,  Die 
Valenzlehre.     Stuttgart  1912. 

Walther  Lob. 


Chemilumineszenz. 

1.  Begriff.  2.  Nachweis.  3.  Verbreitung  und 
Beziehung  zur  chemischen  Zusammensetzung. 
4.  Beziehung  der  Lumineszenz  zur  Lichtemp- 
findlichkeit. 5.  Beziehung  der  Helligkeit  zur 
Reaktionsgeschwindigkeit  und  Temperatur.  6.  I\Io- 
lekulartheoretische  Bedeutung  der  Temperatur 
in  lumineszierenden  Systemen.  7.  Beziehung  der 
Lumineszenz  zu  Elektronenphänomenen. 

1.  Begriff.  Durch  chemische  Prozesse 
hervorgerufene  Strahlung,  die  dem  Kirch- 
hoff sehen  Gesetz  nicht  gehorcht,  wonach  das 
Verhältnis  von  Emissions-  und  Absorptions- 
vermögen für  jede  Temperatur  und  Wellen- 
länge gleich  dem  Verhältnis  von  Emissions- 
und Absorptionsvermögen  bei  gleicher  Tem- 
peratur und  gleicher  Wellenlänge  für  einen 
vollkommen  schwarzen  Körper  ist,  heißt 
Chemilumineszenz. 

2.  Nachweis.  Aus  der  Definition  ergibt 
sich  sogleich  die  Art  des  Nachweises.  Er  wird 
besonders  einfach  bei  Temperaturen  unter 
etwa  360".  Denn  die  Strahlung  eines  schwarzen 
Körpers  und  a  fortiori  die  anderer  thermak- 
tiner  Körper  ist  unterhalb  von  360"  für  das 
menschliche  Auge  unsichtbar.  Daher  jede 
sichtbare  Strahlung,  die  von  einem  Körper 
stammt,  dessen  Temperatur  360"  nicht  er- 
reicht, Lumineszenz  sein  muß  (vgl.  den 
Artikel  „Lumineszenz"). 

3.  Verbreitung  und  Beziehung  zur  che- 
mischen Zusammensetzung.  Chemilumi- 
neszenz entsteht  sehr  häufig,  ist  bei  hohen 
Temperaturen  bis  jetzt  seltener  aufgesucht, 
als  bei  tiefen.  Azetylen  oder  Ammoniak  in 
passender  Verdünnung  mit  Halogenen  zu- 
sammengebracht, führt  zur  Entstehung  fahler, 
bleicher  Flammen  von  sehr  niederer  Tem- 
peratur. Aehnliches  beobachtet  man  bei  dem 
ganzen  Heer  der  selbstentzündlichen  Stoffe, 
wenn  man  ihre  Dämpfe  mit  oxydierenden 
Gasen  oder  Dämpfen  unter  geeigneten  Be- 
dingungen zusammenbringt.  Reaktionen 
von  freiem  Halogen  oder  von  Hydroperoxyd 
in  wässeriger  Lösungoder  dieWedekindsche 
Reaktion  zwischen  Phenylmagnesiumbromid 
und  Chlorpikrin  in  absolut  ätherischer  Lösung 
sind  Beispiele  für  Lumineszenz  -  Vorgänge 
in  Flüssigkeiten. 

Die    Einwirkuns;    von    Sauerstoff    oder 


anderen  Oxydationsmitteln  oder  Halogenen 
fülurt  besonders  bei  folgenden  Stoffen  schon 
bei  niederer  Temperatur  häufig  zu  Chemilumi- 
neszenz: 

NHg-  und  P-Derivaten,  Leichtmetallen, 
Aldehyden,Phenolen,besondersmelu-wertigen, 
Stoffen  mit  mehrfaclien  Bindungen,  CS,  und 
Derivaten  davon,  Imidazolderivaten  und 
vielen  anderen  organischen  Stoffen. 

Neutralisationsvorgänge,  besonders  bei 
Anwendung  starker  Basen  im  festen  Zustand, 
sind  schon  lange  als  chemilumineszent  be- 
kannt. Inwieweit  hier  eine  plötzliche  Ent- 
stehung von  festen  Salzteilchen  mitwirkt, 
ist  nicht  untersucht.  Diese  verläuft  bei  Aus- 
fällung von  NaCl  in  wässeriger  Lösung  durch 
HCl  bei  geeigneter  Konzentration  unter 
Leuchten  und  es  läßt  sich  noch  nicht  sagen, 
ob  hier  Chemilumineszenz  vorliegt,  oder  nicht 
vielmehr  Kristallolumineszenz,  welch 
letztere  durch  die  Untersuchungen  von  T  r  a  u  t  z 
als  Tri  bohl  mineszenz  erkannt  und  so- 
mit durch  Piezoelektrizität  erklärt    ist. 

Radziszewski  fand,  daß  Amarin  und 
Lopirin  und  viele  andere  organische  Stoffe  in 
alkoholischem  Kali  gelöst  an  der  Luft  leuchten 
bei  60",  doch  für  gewöhnlich  nur  an  der 
Grenzfläche.  Beim  Umschütteln  geht  das 
Leuchten  durch  die  ganze  Flüssigkeit  und  wird 
auf  Zusatz  von  Bromwasser  sehr  hell,  gelbgrün. 

Zur  Demonstration  sehr  geeignet  ist  das 
Experiment  von  Trautz-Schorigin,  bei 
dem  Pyrogallol(10  ccm  10%  igin  Wasser  gelöst) 
zugleich  mit  Formaldehyd  (10  ccm  35%ig)  in 
alkalischer  Lösung  (10  ccm  40%iges  K2CO3) 
durch  Zusatz  von  (30  ccm  30%igem)  Hydroper- 
oxyd oxydiert  wird.  Die  Flüssigkeit  erhitzt 
siciiunterglühendrotemLeuchten  zum  Sieden. 
Später  wurde  von  Wedekind  die  schon 
zitierte  Phenylmagnesiumbromid  -  Chlorpi- 
krin-Reaktion  gefunden,  die  ein  smaragd- 
grünes sehr  helles  Licht  erzeugt. 

4.  Beziehung  der  Lumineszenz  zur 
Lichtempfindlichkeit.  Chemilumineszenz 
findet  sich  nicht  nur  besonders  häufig  bei 
solchen  Stoffen,  deren  Reaktionen  licht- 
empfindlich sind  (z.  B.  autoxydablen  Stoffen), 
sondern  es  sind  sogar  oftmals  die  Reaktionen 
lichtempfindlich  gerade  für  d  i  e  Lichtart,  die 
sie  selbst  emittieren.  Diese  Beziehung  zwi- 
schen chemischer  Emission  und  Absorption 
erinnert  an  den  Teilsatz  aus  dem  Kirch- 
hoff scheu  Gesetz,  nach  dem  die  Emission 
für  eine  bestimmte  AVellenlänge  dann  be- 
sonders groß  ist,  wenn  es  auch  die  Absorption 
ist,  ist  aber  als  eine  neue  Tatsache  davon 
wohl  zu  scheiden. 

5.  Beziehung  der  Helligkeit  zur  Reak- 
tionsgeschwindigkeit und  Temperatur. 
Chemilumineszenz  ist  ganz  allgemein  um  so 
heller,  je  rascher  die  lichterzeugende  Reaktion 
sich  abspielt.  Ol)  außerdem  noch  die  Tem- 
peratur unabhängig  von  ihrem  Einfluß  auf 


Chemilumineszenz 


311 


die  Reaktionsgeschwindigkeit  die  Helligkeit 
beeinflußt,  ist  nicht  bekannt.  Existieren  in 
einem  System  Stoffe,  die  lichtempfindlich 
sind  gegenüber  der  Strahlung,  die  vom  System 
erzeugt  wird,  so  ist  es  nicht  gleichgültig,  ob 
man  durch  Wände  die  Strahlung  zusammen- 
hält, oder  sie  frei  —  wie  etwa  bei  dünnen 
Flammen  — •  entweichen  läßt.  Im  letzteren 
Fall  wäre  man  berechtigt,  von  L  i  c  h t  v  e r  lu  s  t  - 
reaktionen  im  System  zu  reden,  die  also  das 
symmetrische  Gegenstück  zu  den  Licht  auf- 
nehmenden, den  Lichtreaktionen  darstellen, 
und  wohl  in  Flammen,  in  Lichtbogen  usw., 
also  besonders  bei  hohen  Temperaturen  eine 
Rolle  spielen  werden,  während  die  Licht- 
reaktionen umgekehrt  ihr  Hauptgebiet  in 
niederen  Temperaturen  haben.  Bei  der 
Untersuchung  der  Proportionalität  zwischen 
Reaktionsgeschwindigkeit  und  Lumineszenz- 
intensität ist  zu  beachten,  daß  man  hier 
kaum  noch  mit  der  Temperatur  des  Systems 
in  des  Wortes  gewöhnlicher  Bedeutung 
rechnen  darf. 

6.  Molekulartheoretische  Bedeutung 
der  Temperatur  in  lumineszierenden  Sy- 
stemen. Die  Molekulartheorie  definiert  die 
Temperatur  durch  den  Mittelwert  der  trans- 
latorischenEnergie  derMoleküle,  dieReaktions- 
geschwindigkeit  durch  die  Häufigkeit 
des  Reaktionsereignisses.  Und  sie  nimmt  an, 
daß  ebenso,  wie  für  die  translatorische  Energie 
der  Moleküle,  so  auch  für  die  innere  Energie 
der  Moleküle  ein  Verteilungsgesetz,  einiger- 
maßen analog  demMaxwellschen  gelte,  das 
ein  ganz  bestimmtes  ist  für  eine  gegebene 
Molekülart,  wenn  nur  der  Mittelwert  der 
translatorischen  Energie  konstant  gehalten 
wird.  Es  ist  klar,  daß  jedes  Reaktionsereignis 
in  einem  System  bestimmter  Temperatur  an 
der  Stelle,  w^o  es  sich  abspielt,  wo  also  Mole- 
küle miteinander  reagieren,  dort  eine  Er- 
höhung, beziehungsweise  Herabminderung 
der  inneren  Energie  (je  nach  dem  Vorzeichen 
der  Wärnietönung)  der  dort  befindlichen 
Moleküle  bedingen  und  so  an  dieser  Stelle  das 
Verteilungsgesetz  um  einen  Betrag  stören 
kann,  der  ül)er  die  gewöhnlichen  Abwei- 
chungen vom  Mittelwert  hinausgeht.  Die  Ab- 
weichung hinsichtlich  der  translatorischen 
Energie  kann  hier  zunächst  sehr  klein  sein, 
wird  sich  dann  aber  durch  den  automatischen, 
Ausgleich  zwischen translatorischerundinnerer 
Energie  einstellen  und  so  zu  einer  Temperatur- 
änderung  des  Gebildes  führen.  Bis  aber  dieser 
Ausgleich  merklich  stattgefunden  hat,  w^eicht 
die  tatsächliche  Verteilung  derinneren  Energie 
auf  die  einzelnen  Moleküle  um  so  mehr  von 
dem  Wert  ab,  der  ihr  entsprechend  dem 
gleichzeitigen  Wert  der  translatorischen 
Energie,  also  der  Temperatur  zukäme,  an  je 
mehr  Stellen  im  System  zugleich  Reaktion 
stattfindet.  Daher  verstellt  man  unter  dem 
Namen    Temperatur    für    ein    in    lebhafter 


'  Reaktion  befindliches  frei  ausstrahlendes 
Gebilde  de  facto  etwas  anderes,  als  man 
unter  dem  gleichen  Namen  für  ein  gleich 
zusammengesetztes,   aber  nicht  reagierendes 

I  verstünde.      Dem    wird   der   Umstand    ent- 

!  sprechen,  daß  ein  solches  nicht  im  chemi- 
schen Gleichgewicht  —  nur  in  diesem  ist 
die  Wärmeentwicklung  in  summa  Null  — 
befindliches  System  um  so  weniger  genau 
von  reiner  Temperaturstrahlung  erfüllt  ist, 

!  je  schneller  die  Reaktion  abläuft.  Die  Ab- 
weichung von  der  reinen  Temperaturstrah- 
lung kann  dabei  prinzipiell  in  allen  Teilen 
des  Spektrums  liegen.  Man  kann  diesen 
Sachverhalt  so  ausdrücken,  daß  man  sagt: 
Die  Temperatur  nicht  im  Gleichgewicht  be- 
findlicher frei  ausstrahlender  Systeme  hat 
eine  andere  Bedeutung  als  die  der  Gleich- 
gewichtssysteme  und  dies  um  so  mehr,  je 
schneller  sie  reagieren.  Oder  je  größer  die 
Reaktionsgeschwindigkeit  ,  desto  mehr 
Lumineszenz  —  ein  Ausdruck  für  die  bei 
sichtbaren  Strahlungen  gefundene  Gesetz- 
mäßigkeit. Dafür,  daß  eine  bei  ausreichender 
Geschwindigkeit  sichtbar  lumineszierende 
Reaktion  bei  geringer  Geschwindigkeit  über- 
haupt nicht  luminesziert,  also  für  die  Exi- 
stenz eines  Schwellenwerts,  liegt  kein  experi- 

I  menteller  Grund  vor,  und  eine  solche  Scliwel- 
lenwertannahme  widerspräche  auch,  wie  die 
vorstehenden  Ueberlegungen  zeigen,  gänzlich 

!  dem,  w^as  man  sich,  angelehnt  an  die  Mole- 
kulartheorie, an  Vorstellungen  über  chemische 
Reaktionen  gebildet  hat. 

7,  Beziehung  der  Lumineszenz  zu  Elek- 
tronenphänomenen. Diese  ist  zu  beachten 
bei  der  Beurteilung  der  Elektronenphänomene 
bei  chemischen  Reaktionen.  Der  lichtelek- 
trische Effekt,  —  bei  den  Alkalimetallen  und 
bei  leicht  oxydablen  organischen  Stoffen,  die 
zu  Chemilumineszenz-Reaktionen  brauchbar 
sind,  sehr  verbreitet,  bei  den  Alkalimetallen 
schon  durch  sichtbares  Licht  sehr  leicht 
hervorzurufen,  —  muß  demnach  entstehen, 
wenn  man  auf  ausreichend  von  Ueberzügen 
freigehaltenen  Flächen  in  ausreichend  gas- 
verdünntem Raum  chemilumineszente  Reak- 
tionen entstehen  läßt,  z.  B.  die  Einwirkung 
von  Halogenen  und  ähnlichen  aggressiven 
Gasen  auf  die  Alkalimetalle,  deren  Lumi- 
neszenz schon  lange  bekannt  ist. 

Man  kann  sich  das  so  vorstellen,  als  ob 
Chemilumineszenzlicht  von  der  Reaktionsstelle 
auf  l^enachbarte  Elektronen  einwirkt,  —  dann 
wäre  die  Elektronenemission  ein  lichtelek- 
trischer Effekt  — oder  daß  die  gleichen  Elek- 
tronen, deren  Bahngeschwindigkeitsänderung 
zuerst  das  Licht  erzeugte  —  die  Aenderung 
rührte  her  vom  Beginn  der  chemischen  Reak- 
tion am  Molekül  —  im  weiteren  Verlauf  der 
Reaktion  eine  so  große  Aenderung  der  Ge- 
schwindigkeit erfahren,  daß  sie  aus  dem 
System  entweichen  können.  In  der  Tat  wurde 


312 


Chemiluniineszenz  —  Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


schon  frühzeitig  das  Auftreten  von  elektrischer 
Leitfähigkeit  in  Gasen,  die  an  chemisch 
reagierende  Systeme  angrenzten,  aufgefunden. 
Doch  sind  hier  Effekte,  ähnlich  dem  Lenard- 
Ef  f  ekt ,  oft  schwer  zu  vermeiden.  F.  Haber 
und  G.  Just  fanden  in  neuester  Zeit  bei  sorg- 
fältiger Versuchsanordnung,  daß  Kalium- 
Natriumlegierung  bei  ihrer  Eeaktion  mit 
verschiedenen  aggressiven  Gasen  unter  x\n- 
wendung  geeigneter  Gasverdünnung  Elek- 
tronen aussenden. 

Literatur.  jP.  Haber  und  G.  flust,  Zeitschi',  f. 
Elektroch.  1910.  S.  275  bis  279.  —  31.  Trauts, 
Jahrb.  f.  Radiaktivität  u.  Elektronik.  4-  S.  1S6 
bis  158.     1907. 

M.   Trautz. 


Chemische  Analyse. 

Analyse  und  Synthese.  Auf  allen 
Gebieten  chemischer  Forschung  (Anorgani- 
scher, Organischer,  Physikalischer,  Ange- 
wandter Chemie)  lassen  sich  zwei  Arbeits- 
richtungen erkennen.  Die  eine,  die  ana- 
lytische, sucht  die  Bestandteile  natürlich 
vorkommender  oder  künstlich  gewonnener 
Objekte  zu  ermitteln.  Die  andere,  die 
synthetische,  sucht  Kombinationen,  Ver- 
bindungen, aus  den  bekannten  einfacheren 
Bestandteilen  herzustellen,  sei  es  im  Hinblick 
auf  die  künstliche  Gewinnung  von  ganz  be- 
stimmten, natürlich  vorkommenden  oder 
aus  Naturprodukten  isolierten  Objekten; 
sei  es,  um  neue,  nur  gemutmaßte  Kombina- 
tionen zu  verwirklichen.  Diese  Ai'beits- 
richtungen,  die  sich  übrigens  auch  bei 
anderen  Naturwissenschaften,  in  der  Mathe- 
matik und  Philosophie  finden,  sich  dann  aber 
natürlich  nicht  auf  stoffliche  Bestandteile 
beziehen,  stehen  zwar  in  einem  gewissen 
Gegensatz  zueinander,  aber  doch  auch  im 
Verhältnis  der  Abhängigkeit.  Denn  die 
Analyse  komplizierterer  Objekte,  namentlich 
auf  organischem  Gebiete,  kann  im  strengen 
Sinne  erst  dann  als  gelöst  angesehen  werden, 
wenn  es  gelingt,  clie  Verbindung  aus  den 
einfacheren  Komponenten  aufzubauen.  Und 
andererseits  leuchtet  es  ohne  weiteres  ein,  — 
und  die  Geschichte  der  Chemie  bestätigt 
das  —  daß  die  Zahl  der  möglichen  Kombi- 
nationen, die  Aufgaben  des  Synthetikers, 
mit  der  Auffindung  neuer  Bestandteile  oder 
neuer  Kombinationsweisen,  also  mit  jeder 
größeren  Ernmgenschaft  in  analytischer  Kich- 
tung,  ganz  bedeutend  wachsen. 

A.  Anorganische  Analyse. 

1.  Analyse  anorganischer  Stoffe.  Qualita- 
tive Analyse:  2.  Bestandteile.  3.  Prinzip  der 
qualitativen  Analyse.  4.  Vorprüfung ;  a)  Verhalten 
beim  Erhitzen  im  Glühröhrchen;  b)  Verhalten 
beim  Erhitzen  auf  der  Kohle,    c)  Farbe  der  Salz- 


perle, d)  Flammenfärbung,  e)  Vorprüfung  auf 
Säuren,  5.  Nasse  Analyse.  6.  Untersuchung  auf 
Kationen:  I.  Gruppe;  IL  Gnippe;  III.  Gruppe; 
IV.  Gruppe;  V.  Gruppe.  7.  Untersuchung  auf 
Anionen:  I.  Gruppe;  IL  Gruppe;  III.  Gruppe; 
IV.  Gruppe;  V.  Gruppe.  8.  Schwer  auflösbare 
Substanzen.  9.  Auf  Schließungen:  a)  ]\Ietalle 
und  Legierungen;  b)  Fluoride  und  Fluorsilikate; 
c)  Cyanide;  d)  Sulfide;  e)  Halogenide;  f)  Oxyde; 
g)  Sulfate;  h)  Silikate.  Quantitative  Analyse: 
10.  Allgemeines.  Maßanalyse  oder  Volume- 
trie: 11.  Allgemeines;  Einheiten.  12.  Konzen- 
tration der  Lösungen.  13.  Einfluß  der  Temperatur. 
14.  Einteilung  der  maßanalytischen  ]\Iethoden. 
Acidimetrie  und  Alkalimetrie.  15.  Indikatoren. 
16.  Beschränkung  der  Brauchbarkeit  von  Indi- 
katoren. 17.  Herstellung  von  Normallösungen. 
18.  Ursubstanzen  für  Acidimetrie  und  Alkali- 
metrie. 19.  Acidimetrische  und  alkalimetrische 
Bestimmung  von  Salzen.    20.  Praktische  Winke. 

21.  Komplikationen   bei  mehrbasischen   Säuren. 

22.  Oxydimetrie.  23.  Kaliumbichromat  als  Oxy- 
dationsmittel. 24.  Jodometrie.  25.  Fällungs- 
analysen. Argentometrie.  26.  Titration  in  saurer 
Lösung.  Gewichtsanalj'se  oder  Gravimetrie. 
27.  Allgemeines.  28.  Bestimmung  von  Chlor- 
oder Silberion  als  Silberchlorid.  29.  Be- 
stimmung von  Ba"  oder  SO4"  als  BaSOä. 
30.  Fällung  und  Behandlung  von  Sulfiden,  im 
besonderen  von  Cu"  als  CuS.  31.  Bestimmung 
von  K*  oder  Na'  als  Sulfat  oder  Chlorid.  32.  Be- 
stimmungsformen der  wichtigsten  Bestandteile. 
33.  Trermung  verwandter  Bestandteile.  34.  In- 
direkte Analyse.  35.  Formulierung  der  Ergebnisse 
von  quantitativen  Analysen.  Elektroanalyse. 
36.  Historisches  und  Hilfsmittel.  37.  Vorgänge  an 
den  Elektroden.  38.  Stromstärke,  Spannung  und 
Beschaffenheit  der  Niederschläge.  39.  Bestimmung 
von  Kupfer.   40.  Elektroanalytische  Trennungen. 

1.  Die  Analyse  anorganischer  Stoffe, 
Mineralanalyse.  Die  Analyse  anorga- 
nischer Stoffe,  zuerst  von  Robert 
Boyle  (1626 — 1691)  geübt,  hat  sich  zu 
einem  besonderen  Arbeitsgebiet  entwickelt, 
das  alle  diejenigen  Arbeitsmethoden  pflegt, 
die  Probleme  der  oben  gekennzeichneten  Art 
der  Lösung  näher  bringen  können.  Der 
großen  Bedeutung  der  organischen  Chemie 
entsprechend,  wird  die  Analyse  organischer 
Stoffe  in  einem  besonderen  Artikel  (s. 
unter  B)  behandelt.  Dieser  Artikel  betrifft 
demgemäß  nur  die  Analyse  anorganischer 
Stoffe  oder  die  Mineralanalyse. 

Qualitative  Analyse. 
Bezieht  sich  die  Ermittelung  der  Bestand- 
teile nur  auf  die  Natur  derselben,  so  spricht 
man  von  qualitativer  Analyse.  Diese 
Aufgabe  geht  in  der  Regel  der  anderen  und 
schwierigeren  voraus,  die  vorliegt,  wenn  die 
Menge  der  einzelnen  Bestandteile  bestimmt 
werden  soll  (s.  unter  lo  u.  ii). 

2.  Bestandteile.  Die  Zerlegung  in  ein- 
fachere Bestandteile  wird  vielfach  nicht  bis 
auf  die  einfachsten  Komponenten,  die  che- 
mischen Elemente,  durchgefülu-t,  sondern 
zum  Teil  nur    bis    auf    einfachere   Verbin- 


Cheniische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


313 


düngen  von  bekannter  Zusammensetzung, 
die  durch  ihre  chemischen  und  physikalischen 
Eigenschaften  unzweideutig  charakterisiert 
sind  (wenn,  wie  bei  organischen  Stoffen, 
die  Analyse  bis  auf  die  Elemente  durchgeführt 
wird,  spricht  man  von  Elementaranalyse). 
Die  zusammengesetzten  Bestandteile  brauchen 
übrigens  nicht  als  solche  isolier-  und  direkt 
analysierbar  zu  sein.  Vielmehr  gelten  seit 
Begründung  der  Lehre  von  der  Ionen  (s. 
den  Artikel  ,,Ionen")  die  Elemente  oder 
zusammengesetzten  Kadikaie,  die  in  wässe- 
riger Lösung  als  Ionen  auftreten  können, 
als  die  eigentlichen  Bestandteile,  auf  die 
man  die  Zusammensetzung  in  allen  den 
Fällen  bezieht,  wenn  es  sich  um  die  Unter- 
suchung von  Salzen  oder  Salzgemischen 
respektive  um  Verbindungen  oder  Gemische 
von  Verbindungen  sauren  oder  basischen 
Charakters    handelt    (s.     auch    unter    35). 

3.  Das  Prinzip  der  qualitativen  Ana- 
lyse. Das  Prinzip  der  qualitativen  Analyse 
besteht  in  der  Trennung  und  darauf 
folgenden  Identifizierung  der  einzelnen 
Bestandteile  durch  charakteristische  Re- 
aktionen (über  Abweichungen  hiervon  siehe 
unter  6,  V.  Gruppe).  Die  verschiedenen 
Methoden  der  Trennung  gründen  sich  auf 
Unterschiede  in  physikalischen  Eigen- 
schaften, wie  Dampfdruck  oder  Flüchtigkeit, 
Entladungspotential  u.  a.,  oder  auf  Unter- 
schiede im  chemischen  Verhalten  z.  B. 
gegen  Oxydations-  oder  Reduktionsmittel 
respektive  gegen  Stoffe,  die  mit  einem  Be- 
standteil (oder  mit  mehreren)  eine  schwer 
lösliche  Verbindung  geben. 

4.  Vorprüfung.  Der  eigenthchen  (nassen) 
Analyse  geht  die  trockene  Analyse  oder 
dieVorprüfung(s.  den  Artikel„Lötrohr") 
voraus,  durch  die  zunächst  nur  Anhalts- 
punkte für  die  Ausführung  der  weiteren 
Untersuchung  gewonnen  werden. 

Die  Vorprüfung  bezieht  sich  auf  die  Fest- 
stellung : 

4a)  des  Verhaltens  beim  Erhitzen  im 
Glühröhrchen;  eine  kleine  Menge  des  Materials 
wird  in  einem  trocknen  (8  bis  10  cm  langen) 
Glasröhrchen  aus  schwer  schmelzbarem  Glase 
über  kleiner  Flamme  erhitzt.  Falls  eine  Lösung  zu 
untersuchen  ist,  dampfe  man  eine  geeignete 
Menge  auf  dem  Wasserbade  zur  Trockne  ab  und 
verwende  den  Rückstand  zu  den  Vorproben. 
Man  beachte,  daß  sich  hierbei,  namentlich  wenn 
eine  saure  Lösung  vorliegt,  der  eine  oder  der 
andere  Bestandteil  verflüchtigen  kann.  Es  kann 
dabei  erfolgen: 

a)  Abgabe  von  Wasser  (kristallwasser- 
haltige Salze) ;  oft  tritt  gleichzeitig  Schmelzen 
ein. 

/5)  Bildung  ein  es  Sublimats;  ein  weißes 
Sublimat  geben  NH4-salze,  AsoO^,  SboOg, 
Hg- Salze,  beim  Erhitzen  mit  wenig  festem 
Na^COg  rot  werdend;  ein  gelbes  Sublimat 
kann  bestehen  aus  AsaSg,  HgJ,,  S;  ein  graues 
bis  dunkles  Sublimat  aus  Hg,  As,  J. 


y)  Aenderung  der  Farbe;  bei  Salzen 
von  Schwermetallen,  manchen  Oxyden  und 
organischen  Verbindungen. 

ö)    Abgabe    von    flüchtigen    Zerset- 
zungsprodiikten;     Uo    (glimmender     Span 
entflammt)  bei  Superoxyden,  HgO,  Nitraten, 
Chloraten;   stechende   Dämpfe   (SO2  oder 
SO3)    von    Sulfiden,    Sulfiten,    Sulfaten   und 
anderen    Schwefelverbindungen;    rotbraune 
Dämpfe  (NO,)  von  Nitraten   oder  Nitriten, 
(Bra)    von    Bromiden     bei     Gegenwart    von 
Oxydationsmitteln;   violette   Dämpfe   (J^) 
von  Jodiden;  bittermandelölartig  riechende 
Dämpfe  (Cyan)  von  Cyaniden;  knoblauch- 
artig   riechende    Dämpfe    von    Arsenverbin- 
dungen; Ammoniak  von  NH 4- Salzen,  Cyan- 
verbindungen;   empyreumatische  Dämpfe 
von  organischen  Verbindungen. 
4b)   des  Verhaltens  beim  Erhitzen  (mit 
der  doppelten  Menge   Soda  gemischt)  auf  der 
Kohle   vor  dem   Lötrohre   (vgl.   den   Artikel 
,,Lötrohr")inder  Reduktionsflamme.  Wenn 
nötig,  mische  man  dem  Gemenge  zur  Erleichterung 
der   Reduktion  etwas   Kohlepulver  bei.      Dabei 
können  folgende  Erscheinungen  auftreten. 

cc)  Metallkörner  und  Beschläge. 

Metallkörner  ohne  Beschlag  köimen  be- 
stehen aus: 

Gold  gelbglänzend,  duktil;  Silber  silber- 
glänzend, duktil;  Zinn  silberglänzend,  duktil; 
leicht  schmelzbar;  Kupfer  rote  Massen; 
Kobalt,  Nickel,  Eisen  bilden  graue  Massen, 
sind  magnetisch. 

Metallkörner  mit  Beschlag  können  bestehen 
aus: 

Antimon  silberglänzend,  spröde,  Beschlag 
weiß;  Wismut  spröde,  Beschlag  braungelb; 
Blei   silberglänzend,  duktil,    Beschlag    gelb. 

Beschläge  ohne  Metallkorn  können  be- 
stehen aus: 

AS2O3,  weiß  (Knoblauchgeruch!),  CdO, 
braun,  MgO,  weiß  (kein  eigentlicher  Be- 
schlag), ZnO,  weiß,  in  der  Hitze  gelb.  —  Man 
beachte,  daß  Holzkohle  meistens  einen  weißen 
bis  braunen  Anflug  hinterläßt,  der  bisweilen 
als  Beschlag  angesehen  wird:  Ein  Beschlag 
kann  vertrieben  werden. 

ß)  Grüne  oder  gelbe  Schmelzen.  Sie 
können  bei  Gegenwart  von  Mangan- oderChrom- 
oder  Schwefelverbindungen  auftreten.  Sicherer 
erkennt  man  jedoch  Schwefelverbindungen 
durch  die  sogenannte  Hepar  probe,  die 
auf  der  Bildung  von  Natrium-(poly-)sulfid 
beruht.  Man  bringe  dazu  einen  Teil  des 
Reaktionsprodukts  auf  eine  blanke  Silbermimze 
und  befeuchte  mit  wenig  Wasser.  Schwarzer 
bis  brauner  Fleck  (AgoS)  zeigt  Schwefelver- 
bindungen an.  Man  beachte,  daß  Leuchtgas 
bisweilen  HoS  enthält  und  verwende  daher 
in  zweifelhaften  Fällen  eine  Kerze  oder  Spiri- 
tusflamme. 

7)  Weiße  ungeschmolzene  Massen. 
Sie  geben  nach  Befeuchten  mit  Kobaltnitrat- 
lösung und  erneutem  Erhitzen  in  der  Oxy- 
dationsflamme charakteristische  Färbungen: 
graue  Massen  die  Oxyde  der  alkalischen 
Erden;  fleischfarbige  Massen  Magnesium- 
oxyd; blaue  Massen  Aluminiumoxj^d;  man 
beachte,  daß  auch  Borate,  Phosphate  und 
Silikate  blaue  Massen  geben  können. 


314 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


4c)  der  Farbe,   die  das  Material  der  Salz-   ihn  zu  einer  durchsichtigen  Perle.    Die  folgenden 
perle  erteilt.  ;  Angaben  von  0.  Lu  tz  (Z.  f.  analj't.  Ch.  47, 1, 1908j 

Man  entwcässere  an  einem  zu  einer  Oese  ge- 1  beziehen  sich  auf  die  kalte  Boraxperle, 
bogenen  Platindraht  etwas  Borax  und  schmelze  | 


Farbe  in  der  kalten 
0  X  y  d  a  t  i  0  n  s  perle 


bei  Verbindungen, 
die  enthalten 


farblos 

Zinn 

(m 

-Kupferboraxglas)^ 

rötlichbraun 

Nickel 

orangebraun ,  bräunlichgelb 

Eisen 

grünlichgelb 

gelbgrün 

C  h  r  0  m 

blau 

Kobalt 

(violettstichig) 

blau 

K  u  p  f  e  r 

Farbe  in  der  kalten 
R  e  d  u  k  t  i  0  n  s  perle 

karminrot  bis  trübe 

rotbraun 

trübe  karmingrau,  purpur- 

oder  violettgrau 

blaugrün 

blaugrün     bis     grasgrün 
wenig  charakteristisch 

karminrot  bis  trübe 
rotbraun. 


Kieselsäure  und  Silikate  geben  ein  soge- 
nanntes Skelett.  Leicht  reduzierbare  ]\Ietalle 
(wie  Ag,  Pb,  Bi,  Cd)  geben  graue  Reduktions- 
perlen. —  Weniger  geeignet  ist  das  ,, Phosphor- 
salz" Na(NHJH  PO4. 

4d)  Der  Flammenfärbung. 
Am  Oehr  eines  vorher  gut  ausgeglühten 
Platindrahts  wird  etwas  festes  Material  oder  ein 
Tropfen  der  Losung  aufgenommen,  die  Lösung 
langsam  verdampft  und  der  Rückstand  am  Draht 
(oder  das  aufgenommene  Material)  im  Schmelz- 
raum der  Bunsenflamme  erhitzt.  Auch  die  so- 
genannte Beckmannschen  Zerstäuber  eignen 
sich  zur  Erzeugung  gefärbter  Flammen.  Es  kann 
ausgesandt  werden : 

gelbes  Licht  von  flüchtigen  Natriumsalzen, 
rotgelbes  Licht  von  Calciumsalzen,  rotes  Licht 
von  Strontium-  und  Lithiumsalzen,  blauvio- 
lettes Licht  von  Kaliumsalzen,  grünes  Licht 
von  Bariumsalzen,  Borsäure,  Kupfersalzen,  fahl- 
blaues Licht  von  Blei-Arsen-  und  Antimon- 
verbindungen. 

Die  Schwermetallsalze  können  die  Farbe  des 
Lichts  beeinträchtigen.  Sicherer  geht  man  bei 
Betrachtung  des  ausgesandten  Lichts  durch  ein 
Spektroskop  (vgl.  den  Artikel  ,, Spektral- 
analyse"); die  einzelnen  Elemente  sind  durch 
bestimmte  Linien  charakterisierbar  (s.  z.  B.  S.  319). 
4e)  Zur  Vorprüfung  auf  Säuren  überzeuge 
man  sich  von  dem  Verhalten 

a)  gegenüber  verdünnter  H2SO4.  Es 
können  abgegeben  werden: 

CO,  (trübt  Ba(0H),-Lösung)2  von  Car- 
bonaten;  HCN  von  Cyaniden;  SO,  (riecht 
stechend)  von  Sulfiten  oder  Thiosulfaten; 
braune  Dämpfe  von  Nitraten;  gelbe, 
braune  oder  violette  Dämpfe  von  Chloriden, 
Bromiden  oder  Jodiden  bei  Gegenwart  von 
Oxydationsmitteln;  H.,S  von  Sulfiden;  Essig- 
säure von  Acetaten;  HCIO  von  Hypochlo- 
riien;  Sauerstoff  von  Superoxyden  der 
Alkalien  und  alkalischen  Erden. 

ß)  gegenüber  konz.  H2SO4.  Zu  einer 
kleinen  I\Ienge  des  Materials  gebe  man  zunächst 
einige  Tropfen  verdünnter  H2SO4  und  nach 
Aufhören  der  Wirlmng  einige  ccmkonz.  H2SO4; 

1)  1  Teil  Cu  in  1200  Na,B40;. 

2)  Man  beachte,  daß  Ba(OH)„  auch  von 
HCN  und  SO2  getrübt  werden  kann. 


es  können  entweichen  — ■  eventuell  erst  nach 
Erwärmen : 

HCl  (riecht  stechend,  trübt  AgNOg  am 
Glasstab)  von  Chloriden;  HF  (trübt  feuchten 
Glasstab)  von  Fluoriden  und  Fluorsilikaten; 
SO2  (riecht  stechend)  von  Sulfiten  und  Thio- 
sulfaten; Essigsäure  von  Acetaten;  Chlor 
von  Chloriden  bei  Gegenwart  von  Oxydations- 
mitteln; gelbes  Chlordioxyd  (leicht  zer- 
setzlich!)  von  Chloraten;  gelbe  Dämpfe 
(Brg  neben  HBr)  von  Bromiden;  violette 
Dämpfe  (Jj  neben  HJ)  von  Jodiden;  braune 
Dämpfe  (NO,  resp.  N2O4)  von  Nitriten  oder 
Nitraten,  Sauerstoff  von  Chromaten,  Per- 
manganaten,  Superoxyden;  CO,  von  Carbo- 
naten  und  Oxalaten,  CO  von  Oxalaten,  Tar- 
traten,  Cyaniden. 

y)  gegenüber  Alkohol  und  Schwefel- 
säure: 

Acetate  geben  mit  Alkohol  und  kon- 
zentrierter H2SO4  (gleiche  Volume!)  nach 
einigen  (5  bis  10)  ^Minuten  obstartigen 
Geruch  (Essigsäureaethylester) ;  man  stelle 
den  Versuch  in  einem  Reagensglase  an,  das 
man  lose  verschließt  und  mache  in  zweifel- 
haften Fällen  einen  Kontrollversuch  mit  einem 
Acetat;  Borate  geben  mit  viel  (5  bis  10  ccm 
Alkohol  (besser  Methylalkohol)  und  wenig 
(5  bis  10  Tropfen)  H,S04  Borsäureester,  der 
mit  grüngesäumter  Flamme  brennt.  Täu- 
schungen durch  Barium-  oder  Kupfersalze 
lassen  sich  bei  geeigneter  Ai;sführungsweise 
leicht  vermeiden. 

Im  allgemeinen  ist  bei  der  Bewertung 
der  Ergebnisse  der  Vorprüfung  zu  beachten, 
daß  die  für  einen  Bestandteil  charakte- 
ristischen Erscheinungen  durch  die  nicht 
abgetrennten  Stoffe  verdeckt  oder  abge- 
schwächt werden  können.  Demgemäß  wird 
die  maßgebliche  Entscheidung  (bis  auf  Aus- 
nahmen: Borate,  Carbonate,  und  Fluoride) 
in  der  Eegel  auch  erst  durch  die  nasse 
Untersuchuug  erbracht. 

5.  Die  nasse  Analyse.  Die  nasse  Ana- 
lyse gliedert  sich  in  die  Untersuchung  auf 
Kationen  (Metalle  und  metallähnliche  Radi- 
kale) und  auf  Anionen  (Säurereste).  Es  mag 
zunächst    vorausgesetzt    werden,    daß   eine 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


315 


Lösung  vorliegt  oder  daß  es  sich  um  Sub- 
stanzen handelt,  die  durch  Wasser  oder  ver- 
dünnte Säuren  in  Lösung  gebracht  werden. 
Auf  die  Fälle,  daß  das  Material  durch  besondere 
Maßnahmen  in  Lösung  zu  bringen  ist,  wird  in 
Abschnitt  8  eingegangen.  Ob  man  zum  Lösen, 
wenn  Wasser  allein  nicht  zum  Ziele  fülu^t, 
zweckmäßiger  Salz-  oder  Salpetersäure  an- 
wendet, ist  am  einfachsten  durch  einen 
Versuch  zu  entscheiden.  Wenn  kein  Unter- 
schied zu  bemerken  ist,  bevorzugt  man 
Salzsäure  (wobei  dann  natürlich  die  Prüfung 
auf  die  L  Gruppe,  s.  unter  7,  fortfällt), 
weil  bei  Anwendung  von  Salpetersäure 
eher  Störungen  auftreten  können.  Man  ver- 
wendet in  der  Regel  etwa  1  g  festes  Material 
und  löst  dasselbe  zu  etwa  50  ccm  in  destillier- 
tem Wasser  und,  wenn  nötig,  unter  Zusatz 
von  möglichst  wenig  Säure. 

6.  Untersuchung  auf  Kationen,  Wegen 
der  geringen  Unterscliiede  in  den  Eigen- 
schaften verwandter  Kationen  ist  es  nicht 
möglich,  die  einzelnen  Bestandteile  direkt 
nacheinander  von  den  etwa  vorhandenen 
übrigen  zu  trennen,  sondern  man  scheidet 
zunächst  Gruppen  verwandter  Kationen  ab 
und  trennt  danach  die  Bestandteile  einer 
Gruppe  voneinander.  Zur  Erreichung  dieses 
Zieles  sind  verschiedene  ,, Analysengänge" 
ausgearbeitet  worden.  Im  folgenden  wird 
nur  ein  derartiges  Verfahren  beschrieben, 
das  sich  nur  auf  die  häufigeren  Bestand- 
teile bezieht.  Für  die  Ermittelung  seltener 
Kationen  sei  auf  die  Arbeiten  von  A.  A. 
Noyes  und  W.  C.  Bray  (Journ.  amer. 
Chem.  Soc.  seit  1907)  verwiesen. 

Die  Gnippenreagentien,  die  nacheinander 
zur  Anwendung  gelangen,  sind:  I.  Gruppe 
Salzsäure,  IL  Gruppe  Schwefelwasserstoff, 
III.  Gruppe  Ammoniumsulfid,  IV.  Gruppe 
Ammoniumcarbonat.  Die  V.  Gnippe  um- 
faßt die  durch  diese  Stoffe  nicht  fällbaren 
Kationen  (Mg",  K-,  Na-,  Li-). 

Zur  Erhöhung  der  Uebersichtlichkeit 
werden  l^ei  der  Beschreibung  des  Analysen- 
ganges die  folgenden  Abkürzungen  benutzt: 
N  für  Niederschlag,  F  für  Filtrat,  L  für 
Lösung,  R  für  Rückstand,  Id  für  Identitäts- 
reaktion. Durch  römische  Zahlen,  die  den 
Abkürzungen  am  Fuße  beigefügt  sind,  werden 


die  Gnippen  bezeichnet;  arabische  Zahlen 
dienen  zur  Unterscheidung  der  verschiedenen 
Niederschläge  usw.  innerhalb  einer  Gruppe. 
Bei  Reagentien,  die,  wie  H2S,  (NH4)2S, 
(NH4)2C03,  wieder  zu  vertreiben  sind,  über- 
zeuge man  sich  immer  durch  einen  Vorversuch 
mit  einem  kleinen  Teile  der  zu  prüfenden 
Lösung,  ob  Bestandteile  der  betreffenden 
Gruppe  überhaupt  vorhanden  sind.  Eventuell 
sieht  man  von  der  Anwendung  des  Gruppen- 
reagens ab. 

L  Gruppe.  Fälhnigsmittel :  Salzsäure.  Die 
bereitete  Lösung  wird  in  kleinen  Portionen  mit  ver- 
dünnter HCl  versetzt  bis  keine  Fällung  mehr  ent- 
steht. Ni  kann  bestehen  aus  AgCl,  HgCl,  PabCl. 
Ni  wird  nach  AYaschen  mit  wenig  HoÜ  mit  heißem 
HoO ausgezogen^» Fl  +  eventuell  R^.  F^  +  H2SO4 
^-eventuell  weiße  Fällung  (Nj:  PbS04);  Id  für 
Pb".  Rj  +  NH4ÜH^ Fo  +  eventuell  R.,  schwarz: 
NHoHgCl  +  Hg;  Id  für  Hg-.  Fo  +  HNÜ3  (bis  zur 
sauren  Reaktion)  eventuell  N3  weiß,  AgCl;  Id 
fiü-  Ag-. 

IL  Gruppe.  Fälhnigsmittel:  Schwefel- 
wasserstoff. Fi  wird  mit  HjS  gesättigt.  — 
Die  Kationen,  die  dadurch  gefällit  werden  sollen, 
sind  IIa:  Hg"  (Pb",  Ag-)  Bi-,  Cu",  Cd",  ferner 
IIb:  die  Ionen  von  As,  Sb  und  Sn.  —  Die  Voll- 
ständigkeit der  Fällung  dieser  Ionen  hängt  in 
ausgesprochener  Weise  von  der  Konzentration 
der  Säure  ab,  die  beim  Lösen  oder  bei  der  Prüfung 
auf  die  I.  Gruppe  zugesetzt  worden  ist.  Ein  Zu- 
viel an  Säure  bewirkt,  daß  die  leichter  löslichen 
und  damit  durch  Säuren  leichter  zersetzbaren 
Sulfide  (CdS,  SnS)  unvollständig  oder  gar  nicht 
gefällt  werden  (siehe  auch  unter  33).  Wenn  es  an 
Säure  fehlt,  ist  andererseits  zu  gewärtigen,  daß  die 
Kationen,  im  besonderen  Zn--,  deren  Sulfide 
erst  in  der  III.  Gruppe  gefällt  W'erden  sollen, 
schon  in  der  IL  Gruppe  ausfallen.  Eine  ge- 
eignete Säurekonzentration  liegt  vor,  wenn  die 
Lösung  etwa  V4  ^-  (an  HCl)  =  1  %  ist.  Enthält 
die  Lösung  von  vornherein  mehr  Säure,  oder  ist 
infolge  reichlicher  Sulfidfällung  viel  Säure  ent- 
standen, so  verdünne  man  Fii  auf  das  2  bis  3- 
fache  Volumen  und  sättige  von  neuem  mit  HoS. 
Ein  etwa  entstehender  Niederschlag  wird  mit  Nu 
vereinigt. 

Der  Niederschlag  wird  mit  warmen  H^S- 
Wasser  ausgewaschen.  Falls  nur  ein  fein- 
körniger, gelblichweißer  Niederschlag  (Schwe- 
fel, bei  Gegenwart  von  Oxydationsmitteln)  ent- 
standen ist,  kann  die  weitere  Untersuchung  unter- 
bleiben. Ein  flockiger  Niederschlag  kann  be- 
stehen aus  den  Sulfiden  der  Metalle 


A.  Der  Ku  pf  ergruppe:         HgS,        PbS,        BigSg,        CuS,        CdS. 

schwarz     schwarz     braun-     schwarz      gelb 
schwarz 
B.  Der  Zinn  gruppe:         AsoSj,  resp.  As^Sj,       Sb.S.,,       Sh.ß,,      SnS,       SnS,. 
gelb  gelb  orangerot  braun      gelb 


Die  LTntersuchung  von  Nu  ist  alsbald  auszu- 
führen, da  infolge  Aufnahme  von  Luftsauerstoff 
Veränderungen  in  der  Zusammensetzung  ein- 
treten können,  die  den  ,,Gang"  stören 


einigen  ccm  gelbem  Ammoninmsulfid  (  =  (NH4)2S 
+  2%  S)  erwärmt.  Bei  vollständiger  Auflösung 
wären  nur  Sulfide  der  Zinngruppe  zugegen. 
Dann  kann  die  Hauptmenge  von  Nu  direkt  wie 


Prüfung    auf    die    Metalle    der    Zinn-lNi    (siehe    unten)    verarbeitet    werden.        Sonst 
gruppe.      Ein  kleiner  Teil    von  Nu  wird    mit    wird  von  dem  Rückstand  abfiltriert,  das  Filtrat 


316 


Chemisclie  Analyse  (anorganische  Analyse) 


mit  HCl  angesäuert  und  durchgeschüttelt.   Wenn  |  oder  rote  Abscheidung  ein,  wenn  nicht,  so  ist  die 
Gruppe  IIb  vorliegt,  tritt  eine  flockige  (gelbe  ]  Abscheidung  milchig  weiß  (Schwefel). 


Schema  für  die   Untersuchung  von  Nu 
Ri  (ev.  HgS)^  +  HCl  +  HNO 


Ra  +  HNO3 
y(ev.  HgS,  PbS,\ 


L  +  SnCla 

HgCl  oder  graues  Hg  (Id  für  Hg) 

R,,  wie  Ng  (auf  Bi) 


weißes 


Nu 


■[(NH,)2S  +  S] 


Bi^Sg,  CuS, 
CdS) 


^ 


Lo  (nach  Ein-^ 
dampfen)       ^p 
+  H,U  ' 


HoSO^  \ 


Fb  (ev.  AsSi'",  SbSi'",  SnSj 


')  +  HCl  -»  Nb 

+  (NH,),CO, 


Fl  +  HCl: 
gelbes  AS2S3 
(Id  für  As) 


Nähere  Beschreibung  der  Untersu- 
chung von  Nu.  Bei  positivem  Ausfall  des 
Vorversuchs  wird  die  Hauptmenge  von  Nu  mit 
20  bis  30  ccm  (NH4)2S  +  S  erwärmt,  der  Rückstand 
(Ra)  abfiltriert.  Ra  wird  nach  Auswaschen  mit 
warmem  H2S- Wasser  auf  Hg,  Pb,  Bi,  Cu  und  Cd 
untersucht,  Fb  auf  As,  Sb,  Sn. 

Ra  resp.  Nu  (wenn  die  Behandlung  mit 
(NH4)2S  +  S  unterblieben  ist)  mrd  einige  Mi- 
nuten mit  15  bis  25  ccm  verdünnter  HNÜ3  zum 
Sieden  erhitzt.  Der  etwa  bleibende  Rückstand 
(Ri)  vfiid  von  der  erhaltenen  Lösung  (L^)  durch 
Filtrieren  getrennt. 

Ri  ward  mit  3  bis  5  ccm  konzentrierter  HCl 
+  HNO3  (3 : 1)  erhitzt,  die  Lösung  bis  zur  Ver- 
treibung der  farbigen  Dämpfe  erwärmt  und  mit 
(eventuell  klar  filtrierter)  Stannochloridlösung 
versetzt:  weißes  HgCl  oder  graues  Hg  (Id  für  Hg). 

L2  Avird  fast  zur  Trockne  gedampft,  der  Rück- 
stand mit  wenig(10  bis  20  ccm)  HoO  aufgenommen. 
Bei  unvollständiger  Auflösung  wird  Ro  abfiltriert 
und  wie  N^,  (siehe  unten)  auf  Bi  untersucht. 
Das  Filtrat  Fo  (resp.  L,)  wird  mit  20  bis  30 
Tropfen  verdünnter  H2SO4  versetzt:  weiße  kör- 
nige Abscheidung  (PbS04),  löslich  nach  Abfil- 
tiieren  in  Ammoniumacetatlösung  und  daraus 
als  PbCr04  mit  KoCroO,  +  NH3  fällbar  (IdfürPb). 

Das  Filtrat  von  P"bS04  (F5)  wird  mit  verdünn- 
tem NH3  versetzt,  bis  die  Flüssigkeit  deutlich 
danach  riecht.  Ein  etwa  entstehender  weißer 
Niederschlag  (Ng)  wird  nach  Erwärmen  abfil- 
triert, ausgewaschen  und  in  wenig  warmer  ver- 
dünnter HNO3  gelöst.  Zur  Lösung  wird  verdünntes 
NH3  gegeben,  bis  eine  geringfügige  Abscheidung 
entsteht.  Durch  einige  Tropfen  verdünnte  HNO3 
wird  dieselbe  wieder  gelöst,  die  Lösung  auf  das 
mehrfache  Volumen  verdünnt.  Falls  sie  dabei 
klar  bleibt,  werden  noch  einige  ccm  KCl  oder 
NaCl-Lösung  zugesetzt:  weiße  Abscheidung  von 
BiOCl  (Id  für  Bi). 

Das  Filtrat  von  der  Fällung  mit  Ammoniak 
(Fl)  sieht,  wenn  Cu  in  größerer  Menge  vorhanden 
ist,  blau  aus.  Von  einer  farblosen  oder  nicht  aus- 
gesprochen blauen  Lösung  wird  ein  Teil  mit 
Essigsäure  angesäuert  und  mit  K4Fe(CN)6-Lösung 
versetzt:  (Id  für  Cu")  rotbraune  Fällung  oder  rote 
Färbung. 

Ein  anderer  Teil  wird  mit  HoS  auf  Cd"  ge- 
prüft. Falls  Cu"  zugegen,  wird  zuvor  KCN- 
Lösung  zugesetzt  bis  zur  Entfärbung:  (Id  für  Cd") 
gelbe,  flockige  Abscheidung  von  CdS. 


R 


ev.  weißes  PbS04  (Id  für  Pb) 

Ng  +  HNO3  + 

^H20    +    KCl: 

+  NH       weißes     BiOCl 

%       (Id  für-  Bi) 

F,  a)  +  C.H4O, 
+  K4Fe(CN)6: 
rotbraune  Fäl- 
lung oder  rote 
Färbung  (Id  für 

Cu) 
b)  +  H2S   (ev. 
nach  Zusatz  von 
KCN ) :      gelbe 
Fällung  (Id  für 

Cd) 


+  HCl  +  KCIO3 
->  L3 

a)  +  Sn  auf  Pt- 
Blech :  schwarzer 
Metallfleck,  (Id 
für  Sn) 

b)  nach  Erhitzen 
mit  Eisendraht 
+  HgCL:  weißes 
HgCl  (Id  für  Sn) 


Verarbeitung  des  Auszugs  mit  (NH4),S 
+  S.  Fb  wird  in  kleinen  Portionen  mit  Salz- 
säure bis  zur  sauren  Reaktion  versetzt.  Ein 
großer  Ueberschuß  von  Säure  ist  jedoch  zu  ver- 
meiden. Durch  Erwärmen  und  Schütteln  kann 
das  Zusammenflocken  befördert  werden.  Der 
Niederschlag  (Nb)  wird  abfiltriert  und  mit  heißem 
H2O  +  1%  NH4CI  ausgewaschen. 

Nb  kann  bestehen  aus  AS2S5,  ShSs  und  SnS.^ 
(eventuell  CuS).  Zur  Untersuchung  auf  As  wird 
Nb  resp.  Nu,  wenn  IIa  fehlt,  mit  einer  etwa 
10%  Lösung  von  (NH4)oC03  (ohne  Zusatz  von 
NH3  bereitet!)  etwa  10  Minuten  lang  unter  zeit- 
weiligem Erwärmen  auf  etwa  40"  behandelt. 
Von  dem  dabei  bleibenden  Rückstande  (Rj) 
wird  abfiltriert.  Das  Filtrat  F.  wird  mit  verdünn- 
ter HCl  versetzt,  bis  kein  Aufbrausen  mehr  er- 
folgt: (Id  für  As)  rein  gelbe  flockige  Abscheidung. 
Wenn  Zweifel  bestehen,  wird  ein  Teil  durch  Er- 
wärmen mit  konzentrierter  HNO3  in  Ai^sensäure 
übergeführt.  Nach  Vertreiben  des  Ueberschusses 
von  HNO3  wird  auf  das  mehrfache  Volumen  ver- 
dünnt, eventuell  filtriert,  das  Filtrat  mit  NH3  bis 
zur  alkalischeuReaktionund  mit  Magnesiamischung 
(=  MgS04  oder  MgClj  +  NH4CI  +  NH3)  ver- 
setzt: weißer  kristallisierter  Niederschlag, 
MgNH4As04,  zeigt  As  an. 

Rj  wird  mit  einigen  ccm  konzentrierter  HCl 
unter  Zusatz  von  wenig  KCIO,  erwärmt.  Nach 
Vertreiben  des  entwickelten  Chlors  durch  mäßiges 
Erwärmen  wird  die  Lösung  (L3)  geprüft: 

auf  Sb.  Einige  Tropfen  von  L3  werden  auf 
Platinblech  gebracht,  in  die  Flüssigkeit  ein  Stück 
Zinn  (Staimiol)  getaucht  so,  daß  es  das  Platin 
berührt:  schwarzer  Metallfleck  (Id  für  Sb). 
Cu  gibt  eine  rotbraune  Abscheidung.  In  zweifel- 
haften Fällen  wird  der  Fleck  mit  einigen  Tropfen 
(NH4)2  S  +  S  in  Lösung  gebracht  und'die  Lösung 
auf  dem  Wasserbad  verdampft  Roter  Rückstand: 
Id  für  Sb. 

Zur  Prüfung  auf  Sn  wird  ein  Teil  von  Lg 
5  bis  10  Minuten  mit  Eisendraht  erhitzt.  Von  dem 
Metall  (Fe  eventuell   Sb)  wird  abfiltriert.     Das 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


31" 


Filtrat  zu  HgClo-Lösuiig  gegeben.     Weiße  (HgCl) 
oder  graue  (Hgj  Fälhiiig  zeigt  Sn  an  (Id). 

III.  Gruppe.  Fällungsmittel:  farbloses  Am- 
moniumsulfid, am  besten  frisch  bereitet  durch 
Sättigen  einer  Portion  NH.,  mit  H,S  und  Zu- 
geben eines  gleichen  Volumens  NHj.  Man  stelle 
zunächst  mit  einem  kleinen  Teil  von  Fii  einen 
Vorversuch  an.  Bei  positivem  Ausfall  wird  der 
übrige  Teil  nach  Erwärmen  auf  50  bis  GO"  mit 
NHg  bis  zur  schwach  alkalischen  Reaktion  ver- 
setzt und  dann  tropfenweise  mit  (NH4)2S.  Eine 
neutral  regierende  Lösung,  zu  der  man  kein  NH3 
hinzuzugeben  braucht,  wird  (vor  dem  Fällen) 
mit  5  bis  10  cem  NHiCl-Lösung  versetzt.    Durch 


Schütteln  wird  das  Zusammenflocken  befördert. 
Wenn  der  Niederschlag  durchgeht,  setze  man  je 
5  ccm  NH3  und  Essigsäure  (von  gleicher  Konzen- 
tration) zu  und  koche  einige  Minuten.  Der  Nieder- 
schlag (Niii)  wird  mit  warmem  Hfi  und  etwas 
(NH4)2S  gewaschen.     Niii  kann  enthalten: 

die  Hydroxyde:  A1(0H)3,  (weiß)  Cr(0H)3 
(grün), 

die  Sulfide  FeS  (schwarz),  CoS  (schwarz), 
NiS    (schwarz),    MnS    (fleischrotj,    ZnS    (weiß), 

ferner  Oxalate  und  Phosphate  von  Ba,  Sr, 
Ca  und  Mg. 


F„  (AI-   Cr-  Zn- 


Schema  für  die  Untersuchung   von  Niii 
,F,  (CrO/',  AIO3'",  ZnO/'j 


Nm  +  HCl^^ 


Fe-  Mn- 


+  KOH 


\ 


Rj  (CoS,  NiS)  +  HCl  + 
HNÜ3  ->  L. 

a)L  +  KNÜ„:  K3Co(NO.;)6 
oder  L  +  C,  HgOH  + 
NH4SCN:  blaue  Färbung 
(Id  für  Co) 

b)  Filtrat  von  K3Co(NO„)6 
oder,  wenn  Co  fehlt,  L  + 
KOH :  grüne  Fällung 
Ni(OH)o,  oder  L  +  NH3  + 
Dimethylglyoxim  :  roten 
volum.  Niederschlag  (Id 
für  Ni). 

Nähere  Beschreibung  der  Untersu- 
chung von  Niii.  Auf  die  Gegenwart  von  Oxa- 
laten resp.  Phosphaten  der  Erdalkalimetalle 
ist  dabei  nicht  Bezug  genommen;  siehe  darüber 
Spezialwerke  über  qualitative  Analyse. 

Niii  wird  ohne  Verzug  mit  15  bis  25  ccm 
kalter,  verdünnter  HCl  behandelt.  Der  dabei 
eventuell  bleibende  schwarze  Rückstand  (Rj) 
ist  auf  Co  und  Ni  zu  untersuchen  (siehe  unten). 
Das  Filtrat  Fo  wird  erhitzt,  bis  der  HoS  ausge- 
trieben ist.  Nach  Erkalten  wird  solange  KOH 
zugesetzt  als  noch  ein  Niederschlag  entsteht  und 
noch  10  bis  20  ccm  mehr  (zum  Auflösen  der 
Hydroxyde  von  AI,  Cr,  Zn)  eventuell  nur  soviel, 
bis  vollständige  Auflösung  eingetreten  ist.  Zu 
dem  Gemisch  mrd  ohne  weiteres  in  kleinen  Por- 
tionen Bromwasser  oder  H202(3%)  gegeben,  bis 
keine  sichtbare  Veränderung  mehr  eintritt.  Durch 
Erwärmen  wird  die  Reaktion  befördert.  Das  Er- 
Avärmen  ist  nach  Oxydation  mit  H^Oa  fortzu- 
setzen, bis  keine  Gasentwickelung  mehr  statt- 
findet. Lösung  (F3)  und  Rückstand  (R4),  der 
aus  Fe(0H)3.  und  MnO(OH)2  bestehen  kann, 
werden  durch  Filtrieren  getrennt. 

F3  ist  zu  untersuchen  auf  Cr,  AI  und  Zn,  die 
gegebenenfalls  als  Cr04",  AIO3'"  resp.  ZnOo" 
in  der  Lösung  vorhanden  sind.  —  Zur  Prüfung 
auf  Cr04"  ^vird  ein  Teil  von  F3  mit  verdünnter 
H2SO4  angesäuert  und  tropfenweise  HoO^  dazu 
gegeben.  Blaufärbung  (Ueberchromsäure),  die 
beim  Schütteln  mit  Aether  in  diesen  übergeht, 
zeigt  Cr  an  (Id).  Wenn  nach  Oxydation  mit 
Bromwasser  beim  Ansäuern  mit  H2SO4  Braun- 
färbung (Brom)  eintritt,  wird  erhitzt  bis  auf  wei- 
teren Zusatz  von  etwas  Säure  keine  braunen 
Dämpfe  mehr  entweichen.  Vor  Zugabe  des  H2O2 
muß  abgekühlt  werden. 


R4  Fe(0H)3,  MnO(OH).,. 

a)R4  +  HCl  +  NH4SCN: 
rote  Färbung  Je(SCN)3 
(Id  für  Fe). 

b)  R4  mit  NajCOa  +  KNO3 
dunkelgrüne  Schmelze, 
oder,  mit  PbO,  +  HNO, 
gekocht,  rote  Lösung  (Id 
für  Mn). 


a)F3  +  H202:  blaueUeber- 
chromsäure  (Id  für  Cr). 

b)F3  +  Na.  C2H3O2  nach 
Kochen:  weiße  flockige 
Fällung,  A1(0H)2.C2H302 
(Id  für  AI).  Filtrat  da- 
von +  C0H4O.,  +  H„S: 
weiße  Fällung,  ZnS  (Id 
für  Zn). 


Prüfung  auf  AI  und  Zn.  Ein  anderer  Teil 
von  F3  wird  mit  HCl  eben  angesäuert.  Danach 
wird  NH3  zugegeben,  bis  ein  geringer  Nieder- 
schlag entsteht.  Dieser  wird  in  möglichst  wenig 
HCl  gelöst.  Nach  Verdünnen  auf  etwa  50  ccm 
und  Zusatz  von  10  bis  20  ccm  Na-Acetat-Lösung 
wird  einige  Minuten  lang  zum  Sieden  erhitzt. 
Bei  Gegenwart  von  AI  tritt  weiße  flockige  Ab- 
scheidung von  Al-Oxyacetat  (Id)  ein.  Man 
überzeuge  sich,  daß  die  Flüssigkeit  über  dem 
Niederschlag  Lackmuspapier  rötet!  —  In  das 
Filtrat  vom  AI-Niederschlag  wird  nach  Zugabe 
von  10  bis  20  ccm  Essigsäure  H2S  eingeleitet. 
Wenn  Zn  vorlianden,  tritt  alsbald  Abscheidung 
von  weißem  ZnS  ein.  Bei  sehr  schwachen  Trü- 
bungen, oder,  wenn  die  Möglichkeit  vorliegt, 
daß  die  Trübung  von  abgeschiedenem  Schwefel 
herrührt  (wie  bei  unvollständiger  Entfernung 
des  zur  Oxydation  benutzten  HoOo)  überzeuge 
man  sich,  ob  die  Trübung  auf  Zusatz  von  HCl 
(wenigstens  teilweise)  in  Lösung  geht. 

Von  R4  wird  ein  Teil  in  HCl  gelöst  und  zu  der 
Lösung  NH4SCN-Lösung  gegeben:  blutrote  Fär- 
bung Fe(SCN)3,  Id  für>e. 

Zur  Prüfung  auf  Mn  wird  ein  Teil  vor  R4 
mit  NajCOg  und  KNO3  geschmolzen:  dunkelgrüne 
Schmelze  (Manganat) ;  oder  ein  Teil  von  R4 
wird  mit  konzentrierter  HNO3  und  etwas  PbO 2 
einige  Minuten  erhitzt:  violettrote  Flüssigkeit 
(Permanganat),  Id  für  Mn. 

Zur  Untersuchung  von  R,  auf  Co  und  Ni  ward 
Rj  mit  3  bis  5  ccm  konzentrierter  HCl  unter 
Zusatz  von  wenig  konzentrierter  HNO,  in  Lösung 
gebracht.  Die  gasförmigen  Reaktionsprodukte 
(CL,  NOCl)  werden  durch  Erwärmen  vertrieben. 
Nach  Verdünnen  auf  10  bis  20  ccm  wird  der 
abgeschiedene  Schwefel  abfiltriert.    Ein  Teil  der 


318 


Chemische  Analj^se  (anorganische  Analyse) 


so  erhaltenen  Lösung  (L)  wird  zur  Prüfung  auf 
Co  mit  NaoCOg-Lösung  versetzt,  bis  ein  Nieder- 
schlag entsteht;  durch  Essigsäure  wird  derselbe 
wieder  in  Lösung  gebracht  und  die  Flüssigkeit 
mit  einer  konzentrierten  Lösung  von  KNO2 
versetzt:  Gelbe  Fällung,  K3Co(NOj)6  (entsteht 
langsam!)  Id  füi'  Co.  —  Oder  ein  Teil  von  L 
wird  mit  NH4SCN  und  Alkohol  versetzt:  blaue 
Färbung  zeigt  Co  an. 

Zur  Prüfung  auf  Ni  wird  das  Filtrat  von  der 
Fällung  des  Co  alsK3Co(NU.,)6  mitKÜH  erwärmt; 
apfelgrüne  Fällung  zeigt  Ni  an.  31an  beachte, 
daß  die  vollständige  Abscheidung  des  K3Co(»XÜ.,)6 
längere  Zeit  (mehrere  Stunden)  in  Anspruch 
nimmt.  Durch  Sättigen  von  L  (vor  Zugabe  des 
KNO2)  mit  KCl  kann  die  Abscheidung  sehr 
beschleunigt  werden.  —  Becjuemer  ist  die  Prüfung 
mit  Dimethylglyoxim  (nach  Tschugaeff) 
weil  Co  nicht  entfernt  zu  werden  braucht.  Bei 
Gegenwart  selbst  sehr  kleiner  Mengen  Ni  tritt 
nach  Erwärmen  mit  etwas  festem  Dimethyl- 
gl3^oxim  zu  der  ammoniakalischen  oder  mit 
Essigsäure  versetzten  Lösung  eine  charakteristi- 
sche rote  Abscheidung  (jNriC,Hi4N404)  ein;  Id  für 
Ni.     Starke  Säuren  verhindern  die  Abscheidung. 

IV.  Gruppe.  Fälhingsmittel:  Ammonium- 
carbonat.  Fiii  wird  auf  20  bis  30  ccra  einge- 
dampft. Durch  Zugabe  von  einigen  ccm  verdünn- 
ter HCl  kann  die  Zersetzung  des  Sulfids  und  die 
Vertreibung  des  HoS  befördert  werden.  ]\Ian 
vermeide  aber  einen  größeren  Ueberschuß  von 
Säure.  Etwa  ausgefallener  Schwefel  \\ird  abfil- 
triert. ■\lan  achte  darauf,  ob  sich  in  dem  Gefäß, 
das  zur  Aufbewahrung  von  Fiii  diente,  eine 
feinkörnige,  am  Glase  haftende  Abscheidung 
gebildet  hat.  Diese  wäre  eventuell  mit  etwas 
HCl  in  Lösung  zu  bringen  und  die  Lösung  der 
übrigen  Flüssigkeit  hinzuzufügen.  Auch  eine 
nicht  mit  (NH4)2S  behandelte  Lösung  wird  ein- 
gedampft. Zusatz  von  HCl  ist,  wenn  sie  nicht 
alkalisch  reagiert,  überflüssig. 

Die  so  vorbereitete  Flüssigkeit  wird  mit  NHg 
alkalisch  gemacht,  zum  Sieden  erhitzt  und  mit 
(NH^joCüg-Lösung  versetzt  (solange  noch  eine 
Fällung  entsteht  und  noch  5  bis  10  ccm  mehr). 
Vor  dem  Filtrieren  läßt  man  unter  öfterem  DurchT 
mischen  10  bis  15  Minuten  über  dem  Sparbrenner 
stehen  (längeres  Kochen  ist  zu  vermeiden!). 

Das  Ausbleiben  einer  Fällung  darf  nicht 
als  Kriterium  dafür  angesehen  werden,  daß  Ba", 
Sr"  und  Ca"  nicht  vorhanden  seien,  weil  Am- 
monsalze  die  Fällung  der  Carbonate  von  Ba, 
Sr  resp.  Ca  durch  (Nn4)2C03  verhindern  können. 
Man  nuiß  sich  vielmehr  bei  negativem  Ausfall 
überzeugen,  ob  ein  kleiner  Teil  der  Flüssigkeit 
mit  verdünnter  H2SO4,  ein  anderer  mit  (NH4)2 
C2O4  und  NH3  (bis  zur  alkalischen  Reaktion!) 
eine  Fällung  gibt.  Wenn  das  der  Fall  ist,  muß 
die  bis  zur  Fällung  vorbereitete  Flüssigkeit  zur 
Trockne  gedampft  und  die  Animonsalze  müssen 
abgeraucht  werden.  Am  zweckmäßigsten  verfährt 
man  so,  daß  man  eine  kleine  Probe  vor  der  Fäl- 
lung mit  (NH4),C03  prüft,  ob  Fällungen  mit 
H2SO4  resp.  (NH4)2C204+NH3  eintreten.  Bei 
negativem  Ausfall  erübrigt  sich  die  Fällung  mit 
('NH4)2C03.  Bei  positivem  Ausfall  stelle  num  mit 
einem  kleinen  Teil  der  Flüssigkeit  fest,  ob  (^114)2 
CO3  einen  Niederschlag  gibt.  Ist  das  nicht  der 
Fall,  so  wird  der  übrige  Teil  der  Flüssigkeit  zur 
Trockene  gedampft  und  der  Rückstand  auf  dem 


Asbestteller  erhitzt,  bis  keine  Dämpfe  (Ammon- 
salze)  mehr  entweichen.  Der  Rest  wird  mit 
wenig  Wasser  und  einigen  Tropfen  HCl  ausgezogen 
und  die  so  gewonnene  Lösung  nach  Filtrieren 
zur  Fällung  mit  (NH4)2C03  verwendet. 

Untersuchung  von  Niv  auf  Ba,  Sr  und  Ca. 

Niv  wird  gewaschen  und  in  wenig  warmer 
Essigsäure  gelöst  (L^).  Ein  kleiner  Teil  von  Lj 
wird  mit  KaCroU^-Lösung  auf  Ba"  geprüft. 
Bei  positivem  Ausfall  wird  Ba"  auch  aus  dem 
übrigen  Teil  von  L^  durch  KoCrjO,  unter  Zusatz 
von  einigen  ccm  Na-CoHgOa-Lösung  gefällt. 
Das  Filtrat  von  BaCrU4,  F^  (das  rotgelb  aussehen 
muß),  wird  zum  Sieden  erhitzt  und  wie  Fni  mit 
(NH4)2CU3  im  Ueberschuß  versetzt  (solange 
Fj  sauer  reagiert,  erfolgt  Aufbrausen).  Der 
erhaltene  Niederschlag  N3,  der  SrCÜ,  und  CaCOj 
bestehen  kann,  wird  abfiltriert,  und  in  wenig 
Essigsäure  gelöst  (L2). 

Zur  Untersuchung  auf  Sr"  wird  eine  Probe 
von  Lj  mit  dem  gleichen  Volumen  Gipswasser 
(CaSOi-Lösung)  versetzt  und  das  Gemisch  zum 
Sieden  erhitzt.  Wenn  Sr"  zugegen,  tritt  innerhalb 
einer  Minute  eine  feinkörnige  Abscheidung, 
SrS04,  ein  (Id  für  Sr). 

Ist  kein  Sr"  vorhanden,  so  kann  der  andere 
Teil  von  L2  direkt  mit  (NH4)2C204-rNH3  (bis 
zur  alkalischen  Reaktion)  auf  Ca  geprüft  werden: 
feinkörnige,  weiße  Abscheidung,  CaC2Ü4,  Id  für 
Ca.  Bei  Anwesenheit  von  Sr"  wird  der  andere 
Teil  von  L.,  15  bis  20  Minuten  lang  mit  verdünnter 
H2SO4  oder  K^SOi-Lösung  gekocht.  Der  ent- 
standene Niederschlag  wird  abfiltriert,  das  klare 
Filtrat  wie  oben  beschrieben  auf  Ca"  untersucht. 

V.  Gruppe.  Fiv  ist  noch  zu  untersuchen 
auf  Mg",  K'  und  Na".  Ein  kleiner  Teil  von  Fiv 
wird  zur  Prüfung  auf  Mg"  mit  Na2HP()4-Lösung 
und  eventuell  NH3  (bis  zur  deutlich  alkalischen 
Reaktion)  versetzt.  Bei  positivem  Ausfall  (Trü- 
bung) ist  zunächst  durch  Prüfen  eines  anderen 
Teils  von  Fiv  mit  H.SOj  resp.  (NH4)2C204+NH3 
festzustellen,  ob  Fiv  tatsächlich  frei  von  Ba", 
Sr"  resp.  Ca"  ist.  —  Entsteht  im  einen  oder 
anderen  Falle  eine  Trübung  (BaSOi  resp.  SrC^Oi 
oder  CaC2Ü4),  so  wird  der  übrige  nicht  zur  Prüfung 
auf  Mg"  verwendete  Teil  von  Fiv  ebenfalls  mit 
H2SO4  resp.  (NH4),Co04  behandelt.  Das  dann 
von  Ba",  Sr"  resp.  Ca"  freie  Filtrat  (Fiv')  wird 
nochmals  mit  Na.HPOi+NHg  auf  Mg"  geprüft. 
Weiße,  nach  einiger  Zeit  kristallinisch  werdende 
Abscheidung  (MgNH4P04)  zeigt  Mg"  an  (Id  für 
Mg").  Die  weitere  Behandlung  des  Restes  von 
Fiv'  hängt  davon  ab ,  ob   Mg"    vorhanden  ist. 

a)  Falls  kein  Mg  zugegen  ist,  wird  der  übrige 
nicht  zur  Prüfung  auf  ]\Ig"  verwendete  Teil  von 
Fiv'  zur  Trocltne  gedampft  und  .der  Verdamp- 
fung srückstand  zur  Vertreibung  der  NH4-Salze 
auf  dem  Asbestteller  unter  zeitweiligem  Durch- 
mischen mit  dem  Glasstabe  erhitzt,  bis  keine 
Dämpfe  mehr  entweichen.  Der  dabei  bleibende 
Rest  wird  in  wenig  (3  bis  5  ccm)  Wasser  gelöst. 
Die  filtrierte  Lösung,  die  neutral  reagieren  soll, 
dient  zur  Prüfung  auf  K'  und  Na'.  Zur  Unter- 
suchung auf  K"  wird  die  eine  Hälfte  mit  Wein- 
säure und  Na-Acetat-Lösung  (tropfenweise) 
versetzt  und  das  Gemisch  kräftig  geschüttelt. 
Bei  Anwesenheit  von  K"  entsteht  alsbald  eine 
kristallinische  Abscheidung  (KH-C4H4O6,  Wein- 
stein: Id  für  K').  Sicherer  geht  man,  wenn  man 
die  Lösung  (aus  der  die  Animonsalze  vertrieben 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


319 


sind)  mit  einigen  Tropfen  einer  (etwa  ö%)  Lösung 
von  Pltatinchlorwasserstofl'säure  und  etwas 
Allfohol     versetzt.  Gegebenenfalls     entsteht 

eine  gelbe,  kristallinische  Abscheidung  Id  für  K'). 

Auf  Na  prüft  man  mit  einer  frisch  bereiteten 
Lösung  von  Kaliumantimonat  (Kai.  stibicum). 
Na"  gibt  damit  einen  körnig-ki-istallinischen 
Niederschlag,  der  fest  am  Glase  haftet;  Id  für 
Na"  (nicht  zu  verwechseln  mit  einer  amorphen 
Abscheidung  von  Antimonsäurc). 

K-  und  Na- Verbindungen  lassen  sich  auch  auf 
Grund  der  charakteristischen  Färbungen  er- 
kennen, die  sie  der  ßunsenflamme  erteilen: 
Kaliumflamme  violett,  Natriumflamme 
gelb.  Die  Kaliumflamme  wird  jedoch  durch 
die  gelben  Strahlen  der  Natriumflamme  verdeckt. 
Nötigenfalls  betrachte  man  die  Flamme  durch 
ein  Kobaltglas  oder  durch  eine  Schicht  Indigo- 
lösung, die  das  gelbe  Licht  der  Natriumflamme 
absorbieren.  Sicherer  ist  die  Charakterisierung 
bei  Betrachtung  des  ausgesandten  Lichts  durch 
das  Spektroskop  (s.  den  Art.  ,,Spektral- 
analyse").  Bei  Kaliumsalzen  ist  eine  schwache 
rote,  bei  Natriumsalzen  eine  glänzende  gelbe 
Linie  sichtbar.  Der  spektroskopische  Nachweis 
des  Natriums  ist  aber  so  empfindlich,  daß  die 
gelbe  Natriumlinie  fast  immer  zu  sehen  ist. 

b)  Wenn  Mg  vorhanden  ist,  wird  der  Rest 
von  Fiv  resp.  Fiv'  in  der  gleichen  Weise  von 
Ammonsalzen  befreit.  Der  Rückstand  wird  mit 
wenig  Wasser  aufgenommen,  und  es  wnrd  unter 
Kochen  Barytwasser  zur  Fällung  des  Mg""  als 
Mg(ÜH).,  dazu  gegeben  bis  die  Flüssigkeit  Lack- 
mus deutlich  bläut  (das  Eintreten  einer  Fällung 
auf  Zusatz  von  Ba(OH).,  ist  allein  kein  ausreichen- 
der Beweis  fm  die  Gegenwart  von  Mg"").  Der 
Niederschlag  wird  abfiltriert  und  aus  dem  (zum 
Sieden  erhitzten)  Filtrat  wird  das  Ba""  durch 
Zugabe  (tropfenweise!)  von  H0SÜ4  und  NH. 
gefällt.  Das  Filtrat  vom  BaSÜ4  ist  in  der  gleichen 
Weise  zu  behandeln  wie  Fiv  resp.  Fiv',  wenn 
kein  ;\Ig""  vorhanden  ist.  Man  beachte,  daß  vor 
der  Prüfung  auf  K"  und  Na"  die  Ammonsalze 
nochmals  zu  vertreiben  sind. 

Auf  NH4'  ist  stets  eine  Probe  des  ursprünglichen 
^laterials  zn  untersuchen.  Mun  erhitzt  eine  aus- 
reichende Menge  mit  einigen  ccm  Kalilauge  über 
kleiner  Flamme  in  einem  Becherglase,  das  mit 
einem  auf  der  unteren  Seite  mit  Streifen  von 
rotem  Lackmuspapier  belegten  Uhrglas  bedeckt 
wird.  Gleichmäßige  Bläuung  zeigt  Ammonsalze 
an.  Man  beachte,  daß  Kali-  foder  Natron-)lauge 
bei  zu  starkem  Erhitzen  leicht  verspritzt  und 
dadurch    zu    Täuschungen    Anlaß    geben    kann. 

7.  Untersuchung  auf  Anionen.  In 
der  Regel  wird  hierzu  eine  Lösung  verwendet, 
die  man  durch  Kochen  des  festen  Matci'ials 
mit  einer  Lösung  von  Natriumkarbonat 
(2  bis  3  g  auf  etwa  1  g  Substanz)  bereitet  hat. 
Dadurch  werden  die  meisten  Kationen  als 
schwer  lösliche  Carbonate  (oder  Oxyde) 
abgeschieden  etwa  nach  dem  Schema: 

M11SO4  -f  Na2C03=  M11CO3  +  ^a.ßO,, 
während  das  x\nion  (neben  dem  im  Ueberschuß 
angew'endeten  NaaCOg)  im  Filtrat  enthalten 
ist.  Der  größere  Teil  des  alkalisch  reagieren- 
den Filtrats  wird  mit  einem  kleinen  Ueber- 
schuß HNO3  versetzt  und  zur  Austreibung 
des  CO 2  einige  Minuten  erwärmt.    Vor  Aus- 


führung der  weiteren  Versuche  wird  der 
Ueberschuß  der  Säure  mit  KOH  neutralisiert. 
Der  kleinere  Teil  des  Filtrats  (von  der  Be- 
handlung mit  Na.^COg)  wird  zur  Prüfung 
auf  NO 3'  mit  Essig-  oder  Schwefelsäure 
neutralisiert.  —  Die  folgende  Gruppierung 
der  Anionen  gründet  sich  auf  ihr  Verhalten 
gegenüber  BaCl,,  Pb(CoH302)2  und  AgNOg 
und  auf  das  Verhalten  der  betreffenden  Salze 
gegenüber  Säuren,  Ammoniak  und  anderen 
Stoffen  als  Auflösungsmittel.  Die  allge- 
meinen Merkmale,  die  zur  Erkennung  der 
Gruppen  dienen,  sind  den  für  die  einzelnen 
Anionen  spezifischen  Reaktionen  vorange- 
stellt. V  bedeutet  Vorprobe  (Abschnitt  4) 
und  bezieht  sich  auf  das  Verhalten  der 
festen  Substanz. 

L  Gruppe.  Der  Ba-Niederschlag  ist  in 
verdünnter    HCl    resp.    HNO3    nicht    löslich. 

Sulfation  (SO4"):  Da  dieses  Verhalten  nur 
noch  dem  selten  vorkommenden  Fluorsilikation 
(SiFg")  eigentümlich  ist,  kann  man  sich  auf  diese 
Feststellung  beschränken.  —  V.  Heparprobe 
(4b)  positiv;  nach  Reduzieren  mit  Mg  +  Säure: 
H.,S. 

IL  Gruppe.  Die  Ba-  und  Pb-Niederschläge 
sind  in  HNO3  löslich,  in  Essigsäure  nicht. 

Oxalation  (C2Ü4")  und  Fluorion  (F'): 
geben  zum  Unterschied  von  den  anderen  Anionen 
dieser  Gruppe  (eventuell  nach  Oxydieren  mit 
Jodlösung,  d.  h.,  wenn  diese  entfärbt  wird)  auch 
mit  Gipswasser  (gesättigte  Lösung  von  CaSÜ4. 
2H.,0)  Fällungen.  Zur  Unterscheidung  der  beiden 
beachte  man,  daß  der  abfiltrierte  CaCaO.j-Nieder- 
schlag  beim  Erwärmen  mit  verdünnter  H.SÜ4 
und  KMnU.i  dieses  entfärbt  und  CO,  entwickelt.  — 
BaF,  oder  CaF.,  gibt  mit  konzentrierter  H2SO4 
stechendes  Gas  (SiF4),  daran  erkennbar,  daß  an 
befeuchtetem  Glasstab,  der  mit  den  Dämpfen 
in  Berührung  gebracht  wird,  weiße  Abscheidung 
entsteht. 

Chromat-  (CrC),")  und  Bichromation 
(CroO/'):  sind  leicht  an  der  gelben  resp.  roten 
Farbe  der  Lösung  zu  erkennen;  der  Ag-Nieder- 
schlag  sieht  rotbraun  aus;  mit  HoOa  (tropfen- 
weise) und  verdünnter  H.,S04  geben  sie  blaue 
Ueberchromsäure,  unbeständig,  wird  beim  Schüt- 
teln mit  Aether  von  diesem  gelöst. 

Sulfition  (SO3"):  Der  weiße  Ag-Nieder- 
schlag  zersetzt  sich  beim  Erwärmen  unter  Ab- 
scheidung von  metallischem  Ag.  —  V.  Hepar- 
probe (4b)  positiv;  Sulfite  geben  mit  verd  ünnter 
H.S<;)4  stechende  Dämpfe  (SO,). 

Thiosulfation  (SoO,"):  Die  Anionenlösung 
gibt  beim  Ansäuern  Abscheidung  von  fein  ver- 
teiltem Schwefel;  der  weiße  Ag -Niederschlag 
schwärzt  sich  rasch  unter  Abscheidung  von  AgoS. 
—  V.  Heparprobe  (4b)  positiv;  Thiosulfate  geben 
mit  verdünnter  H,S04  Ktechende  Dämpfe  (SO,). 

IIL  Gruppe.  Dio  Ba-,  Pb- und  Ag-Nieder- 
schläge    sind    auch    in    Essigsäure    löslich. 

P  h  0  s  p  h  a  t  i  0  n  (PO4'"  HPO4",  H,P04') : 
mit  einem  Gemisch  von  MgCl,,  NH4CI  und  NH. 
entsteht  eine  weiße  kristallisierte  Fällung  (Mg- 
NH4PO4);  mit  einer  Lösung  von  NH4-Molybdat 
+  HNO3  ein  voluminöser  gelber  Niederschkg. 
Diese  Reaktionen  sind  nur  dann  beweiskräftig, 
wenn  es  feststeht,  daß  keine  Arsenate  vorliegen. 


320 


Cliemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


Gegebenenfalls  wird  As  durch  HjS  gefällt  und  die 
von  HoS  befreite  Lösung  auf  Phosphation  geprüft. 

Arsenation  (AsO/",  HASU4",  n2As04'): 
gibt  die  gleichen  Reaktionen  und  zum  Unter- 
schied von  Phosphation  mit  Silbernitrat  einen 
rotbraunen  Niederschlag  (Phosphate  dagegen  einen 
gelben).  —  V.:  Ivnoblauchgeruch. 

Arsenition  (AsÜ,'"  resp.  AsO/):  As  tritt 
bei  der  Untersuchung  auf  Kationen  in  der 
IL  Gruppe  auf;  gibt  beim  Erwärmen  mit  Feh- 
lingscher  Lösung  Abscheidung  von  rotem  Kupfer- 
oxydul. —  V.:  Knoblauchgeruch. 

Boration  (BÜ3'"  resp.  BO.,'):  Borate  geben 
mit  Alkohol  (besser  Methylalkohol)  +  konzen- 
trierter H2SÜ4  (tropfenweise!)  Borsäureester, 
brennt  mit  grüner  Flamme.  Kurkumapapier 
nimmt  beim  Befeuchten  mit  Borsäure  oder  mit 
Boraten  und  HCl  eine  braunrote  Farbe  an,  die 
beim  Befeuchten  mit  verdümiter  KOH  grün-  bis 
blauschwarz  wird. 

Silikation:  tritt  bei  der  Untersuchung  auf 
Anionen  nicht  auf.  Kieselsäure  und  Silikate 
geben  mit  einem  Gemisch  von  konzentrierter 
H2SO4  (2  bis  3  ccm)  und  KF  (einige  Tropfen 
25  prozentige  Lösung)  Gasentwickelung  (SiF4). 
Andere  Bestandteile,  die  mit  H,S04  allein  Gas- 
entwickelung geben  (Chloride,  Carbonate)  müssen 
zuvor  durch  Erwärmen  mit  H2SO4  (ohne  KF) 
zersetzt  werden. 

Carbonation  (CO3"):  tritt  bei  der  Prüfung 
auf  Anionen  nicht  auf,  wenn  die  Lösung  in  der 
oben  beschriebenen  Weise  bereitet  wird.  Carbonate 
werden  schon  bei  der  V.  daran  erkannt,  daß 
bei  Zugabe  von  verdünnter  Säure  Aufbrausen 
stattfindet;  das  entweichende  Gas  (CO2)  trübt 
Barytwasser. 

tartration  (C4H4O6"):  Der  Ag-Niederschlag 
in  NH3  gelöst,  gibt  beim  Erwärmen  Silberspiegel. 
—  V.:  Feste  Tartrate  geben  beim  Erhitzen  im 
Glühröhrchen  empyreumatische  Dämpfe. 

IV.  Gruppe:  Mit  Ba"  geben  die  Anionen 
dieser  Gruppe  keine  Niederschläge;  die  Ag-Salze 
werden  von  HNO3  nicht  gelöst,  dagegen  bis  auf 
wenige  Ausnahmen  von  NH3. 

Chlorion  (Cl'):  Der  käsige-Ag-Niederschlag 
wird  bei  Zutritt  von  Liclit  rasch  violett.  —  V. : 
Chloride  geben  mit  konzentrierter  H,SÜ4  stechen- 
des Gas  (HCl),  trübt  AgN03-Lösung. 

Bromion  (Br'):  Der  gelblich  weiße  Ag-Nieder- 
schlag wird  schwieriger  als  AgCl  von  NHg  gelöst; 
auf  Zusatz  von  Chlorwasser  entsteht  Gelbfärbung 
infolge  Abscheidung  von  Brom,  das  beim  Schüt- 
teln mit  CS2  oder  CHCI3  von  diesen  mit  rotgelber 
Farbe  gelöst  wird.  —  V.:  feste  Bromide  geben  mit 
konzentrierter  H^SO^  stechendes  Gas  (HBr)  und 
gelbe  Dämpfe  (Br). 

Jodion  (J'):  Der  Ag-Niederschlag  wird  von 
NII3  nicht  gelöst;  Chlorwasser  bewirkt  Rotfärbung 
infolge  Abscheidung  von  Jod,  das  von  CSo  oder 
CHCI3  mit  violetter  Farbe  gelöst  wird.  —  V. : 
feste  Jodide  geben  mit  konzentrierter  H,SÜ4 
stechendes   Gas  (HJ)   und  violette  Dämpfe  (J). 

Cyanion  (CN'):  Die  Lösung  mit  wird  einigen 
ccm  "KOH  und  einigen  Tropfen  FeSOi-Lösung 
gelinde  erwärmt  un(l  nach  Zusatz  von  wenig 
FeCl3  mit  HCl  angesäuert;  blauer  Niederschlag 
(Berliner  Blau)  oder  blaue  Färbung  zci2,t  Cyanion 
an.  Wenn  Fe(CN)6"'  oder  Fe(CN)V"  zugegen, 
wird  die  Flüssigkeit  in  einem  Destillierkölbclien 
mit  HCl  angesäuert  und  nach  Zugabe  eines 
Ueberschusses  von  CaCOg  einige  ccm  alsdestilliert; 


das  über  Kalilauge  aufgefangene  Destillat  wird 
in  der  beschriebenen  W'eise  geprüft.  —  V.:  Cy- 
anide geben  mit  verdünnter  H2SO4  bittermandel- 
ölartig riechendes  Gas  (HCN);  Vorsicht! 

Ferrocyanion  (Fe(CN)6""):  Der  Ag-Nieder- 
schlag ist  in  NH3  nur  spärlich  löslich;  mit  Cu- 
Sulfat  und  Essigsäure  brauner  Niederschlag  oder 
rötliche  Färbung;  mitFeCla-Lösung  blauer  Nieder- 
schlag oder  blaugrüne  Färbung.  —  V.:  im  Glüh- 
röhrchen Cyan,  NH3;  mit  H2SO4  Cyanwasserstoff 
(Vorsicht). 

Ferricyanion  (Fe(CN)6"'):  Der  Ag-Nieder- 
schlag sieht  rotbraun  aus  und  ist  in  NH3  leicht 
löslich;  mit  FeS04-Lösung  gibt  Fe(CN)6"'  blauen 
Niederschlag  oder  blaugrüne  Färbung.  —  V.: 
Ferricyanide    verhalten    sich    wie    Ferrocyanide. 

Hypochlorition  (CIO'):  Mit  Bleiacetat  ent- 
steht eine  weiße  Fällung,  die  sich  beim  Erwärmen 
bräunt  infolge  Bildung  von  Pb02;  mit  HCl  Ent- 
wickelung  von  Chlor;  Indigolösung  (in  kleiner 
Menge  zugesetzt)  wird  entfärbt.  —  V.:  Mit 
konzentrierter  H2SO4  reagieren  Hypochlorite  heftig 
unter  Entwickelung  von  O2  und  CI2. 

Rhodanion  (SCN'):  mit  FeClg-Lösung  Rot- 
färbung, in  Aether  löslich.  — V.:  Heparprobe  (4b) 
positiv;  mit  konzentrierter  H2SO4  Gas  (COS), 
brennt  mit  blauer  Flamme. 

V.  Gruppe.  Diese  Anionen  geben  mit  BaCla, 
Pb(C2H302)2  resp.  AgN03  keine  oder  schwache 
Fällungen;  auch  hier  ist  daherin  jedem  Falle  durch 
charakteristische  Reaktionen  zu  prüfen. 

Nitration  (NO3'):  Die  (mit  Essig-  oder 
Schwefelsäure  (siehe  S.  319)  neutralisierte) 
Lösung  wird  mit  dem  gleichen  Volumen  frisch 
bereiteter,  gesättigter  FeS04-Lösung  vermischt 
und  mit  2  bis  3  ccm  konzentrierter  H2SO4  unter- 
schichtet: brauner  Ring  an  der  Berührunfs- 
fläche  zeigt  NO3'  an.  Beim  Erhitzen  mit  Zink- 
staub oder  Aluminiumpulver  und  KOH  findet 
Entwickelung  von  NH3  statt;  erkennbar  durch 
die  Wirkung  auf  Lackmuspapier  (man  beachte 
die  Bemerloing  auf  S.  319  bei  NH4).  Nitrition 
(siehe  unten)  ist,  da  es  dieselben  Reaktionen  gibt, 
vorher  durch  Kochen  (15  bis  20  ^Minuten)  der 
Lösung  mit  Ammoniumsulfat  zu  zersetzen  (man 
überzeuge  sich  vor  der  Prüfung  auf  NO3',  ob  NO2' 
praktiscli  vollständig  zerstört  ist).  Andere 
Anionen  (Br',  J'_,  Fe(CN),"',  Fe(CN)/"'  u.  a.), 
die  gleichfalls  die  Charakterisierung  von  NO3' 
beeinträchtigen  können,  entfernt  man  am  ein- 
fachsten durch  Fällen  mit  Ag2S04  oder  AgCiHgOj. 
Das  im  Ueberschuß  angewendete  Silbersulfat 
wird  vor  der  Prüfung  mit  FeS04  -f  H,S04  durch 
KCl  gefällt.  —  V.:  Mit  konzentrierter  H2SO4 
geben  Nitrate  braune  Dämpfe;  feste  Nitrate 
geben    beim    Erhitzen   im    Glührohr    Sauerstoff. 

Nitrition  (NOj'):  gibt  mit  KJ  und  Essigsäure 
sofort  gelbe  bis  braune  Färbung  oder  Abschei- 
dung von  festem  Jod  (Id);  Nitrition  gibt  auch 
die  für  Nitration  beschriebenen  Reaktionen 
und  stört  darum  dessen  Erkennung  (Beseiti- 
gung siehe  oben).  V.:  Nitrite  geben  schon  mit 
verdünnter  H2SO4  braune  Dämpfe. 

Acetion  ("C2H3O2'):  Die  (neutrale!)  Lösung 
nimmt  auf  Zusatz  von  wenig  (1  bis  3  Tropfen) 
FeClg-Lösung  eine  dunkelrotp  Färbung  an;  beim 
Kochen  entsteht  eine  braunrote,  flockige  Fällung 
von  Eisenoxyacetat.  Wenn  Störungen  durch 
J',  CN',  SCN',  SO3",  S2O3'"  und  andere  Anionen 
zu  gewärtigen  sind,  erhitzt  man  das  feste  Material 
mit    verdünnter    HoSO^    im    Destillierkölbchen 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


321 


und  stellt  die  Reaktion  mit  dem  (neutralisierten!) 
Destillat  an;  man  beachte,  daß  einzelne  störende 
Anionen  z.  B.  SCN',  auch  im  Destillat  auftreten 
können.  —  V.:  Acetate  geben  mit  Alkohol  + 
konzentrierter  H3SO4  (gleiche  Volume)  Essig- 
siiureester,  obstartig  riechend. 

Chloration  (ClU/):  Die  Lösung  gibt  auf  Zu- 
satz von  AgNÜg  und  verdünnter  H,SÜ,j  beim 
Erwärmen  mit  metallischen  Zn  weiße,  flockige  Ab- 
scheidung von  AgCl.  Wenn  Anionen  der  IV. 
Gruppe  vorhanden  sind,  so  daß  schon  auf  Zusatz 
von  AgNOg  eine  Abscheidung  entsteht,  wird  die 
Reaktion  mit  dem  (klaren!)  Filtrat,  das  natürlich 
noch  einen  Ueberschuß  von  AgNUj  enthalten  muß, 
angestellt.  —  V.:  Chlorate  reagieren  heftig  mit 
konzentrierter  H0SO4  unter  Entwicklung  von 
gelbem,  leicht  zersetzlichem  CIÜ.,. 

8.  Schwer  auflösbare  Substanzen.  Zu 
den  Stoffen,  die  von  Wasser  nicht  oder  nur 
spärlich  gelöst  werden,  dagegen  von  Salz- 
oder Salpetersäure,  gehören  die  Oxyde  der 
Schwermetalle  (Ausnahmen:  Zinn-  und 
Antimonsäure  werden  nicht  von  HNO3 
gelöst,  die  natürlichen  oder  geglühten  Oxyde 
des  AI,  Cr,  Fe,  Ni  auch  nicht  oder  unvoll- 
ständig und  nur  langsam  durch  HCl);  die 
Superoxyde  von  Pb  und  Mn  (von  HNO3 
werden  sie  nur  spärlich  gelöst);  Carbonate, 
Cyanide,  Oxalate,  Phosphate,  Sul- 
fide, Tartrate,  wie  überhaupt  die  Salze 
schwacher  oder  mittelstarker  Säuren. 

Die  Auflösbarkeit  beruht  darauf,  daß  das 
von  dem  Salz  in  Lösung  gelangte  Anion 
mit  dem  Wasserstoffion  der  zugesetzten 
Säure  die  entsprechende  weniger  dissozherte 
Säure  gibt,  wodurch  Anlaß  zu  weiterer 
Auflösung  von  Salz  gegeben  ist.  Die  erforder- 
liche Konzentration  der  Säure  wird,  wie  leicht 
einzusehen  ist  (s.  den  Artikel  ,,Chemisches 
Gleichgewicht"),  durch  die  Löslichkeit 
des  Salzes  bedingt.  Sehr  schwer  lösliche 
Stoffe,  wie  viele  Sulfide,  sind  nur  durch 
konzentrierte  Säuren  in  Lösung  zu  bringen. 


üb  in  einem  gegebenen  Falle  besser  HCl  oder 
HNO3  anzuwenden  ist,  läßt  sich  am  einfachsten 
durch  einen  Vorversuch  entscheiden.  Man  ver- 
meide die  Anwendung  einer  zu  großen  Menge 
von  Säure  und  beachte,  daß  oftmals,  wenn 
man  mit  konzentrierter  Säure  arbeitet,  ein  Zusatz 
von  Wasser  nötig  wird  (bekanntlich  sind 
Salze  in  Gegenwart  eines  Ueberschusses  von 
Säure  mit  dem  gleichen  Anion,  wie  PbCla  neben 
HCl,  weniger  löslich  als  in  reinem  Wasser).  Wenn 
nach  Anwendung  von  zuviel  Säure  die  Konzen- 
tration derselben  durch  Eindampfen  vermindert 
werden  soll,  ist  zu  beachten,  daß  manche  Chloride 
(HgCla,  AsCIj)  sich  schon  bei  Wasserbadtempe- 
ratur verflüchtigen  können. 

Manche  Stoffe,  wie  HgS,  sublimiertes  SnSa 
{sogenanntes  Musivgold),  die  von  Salz-  oder  Sal- 
petersäure nicht  gelöst  werden,  kann  man  leicht 
■durch  ein  Gemisch  von  beiden  (3  Vol.  konzen- 
trierte HCl  und  1  Vol.  konzentrierte_  HNO 3)  — 
sogenanntes  Königswasser  —  in  Lösung 
bringen.  Vor  zu  ausgiebiger  Anwendung  des 
Gemisches  sei  aber  ausdrücklich  gewarnt,  da  die 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


leichtere  d.  h.  raschere  Auflösung  in  manchen 
Fällen  durch  Störungen  in  der  III.  Gruppe  (Ab- 
scheidung von  Schwefel,  unvollständige  Abschei- 
dung, siehe    S.   338)   aufgewogen   werden    kann. 

Ueber  die  Behandlung  der  Stoffe,  die  man 
durch  Salz-  oder  Salpetersäure  nicht  in  Lösung 
bringen  kann,  findet  sich  das  weitere  im  folgenden 
Abschnitt. 

9.  Aufschließungen.  Die  schwer  löslichen 
Salze  starker  Säuren,  wie  AgCl  oder  BaS04, 
müssen  aufgeschlossen  werden,  d.  h.  in 
andere,  durch  Säuren  zersetzbare  Verbin- 
dungen übergeführt  werden.  Dasselbe  gilt 
von  manchen  Oxyden  und  Salzen  schwacher 
Säuren  (wie  vielen  Silikaten),  die  selbst  durch 
starke  Säuren  nur  unvollständig  oder  langsam 
zersetzt  werden.  —  Um  das  geeignetste 
Verfahren  der  Aufschließung  zu  finden, 
kommt  es  zunächst  darauf  an,  den  Cha- 
rakter des  Materials  zu  erkennen.  Es  werden 
daher  im  folgenden  unter  Ch.  die  Merkmale 
vorangestellt,  durch  die  man  darüber  Auf- 
schluß gewinnen  kann. 

9a)  Metalle  und  Legierungen.  Ch.:  Me- 
tallisches Aussehen.  —  Aufschließung  mit  kon- 
zentrierter HCl  oder  HNO3  (nach  Vorversuch);  ein 
etwa  bleibender  metallischer  Rückstand  whd  mit 
HNO 3  + HCl  behandelt.  Wenn  bei  Einwirkung 
von  HNO3  ein  weißes  Produkt  entsteht,  wird  zur 
Trockne  gedampft  und  der  ausgewaschene  Rück- 
stand mit  NH4-Polysulfid  behandelt.  Etwaiger 
Rest  wird  mit  HNO3  resp.  HNO3  +  HCI  erwärmt. 
—  Bei  der  Untersuchung  von  Legierungen  ist 
immer  auf  das  Vorhandensein  von  C,  P,  S,  resp. 
Si  zu  achten.  Um  das  Entweichen  als  flüchtige 
Wasserstoff  Verbindung  zu  verhindern,  verwende 
man  gegebenenfalls  zum  Lösen  konzentrierte 
HNO3  oder  HNO3  +  HCI.  —  Kohlenstoffhaltige 
Legierungen  geben  mit  Bleichromat  gemengt 
beim  Erhitzen  im  Sauerstoff  ströme  CO  2,  er- 
kennbar durch  Trübung  von  Barytwasser  (bei 
Abschluß  von  Luft!):  P,  S  und  Si  werden  durch 
HNO3  resp.  HNO3  +  HCI  zu  den  entsprechenden 
Säuren  oxydiert.  SO4"  und  PO4'"  sind  leicht  m 
der  Lösung  nach  S.  319  nachzuweisen.  Kiesel- 
säure bleibt  nach  Eindampfen  mit  Säure  als 
feiner  Sand  zurück  und  kann  leicht  durch  das 
Verhalten  zu  KF  +  H0SO4  (S.  320)  charakteri- 
siert werden. 

gb)  Fluoride  und  Fluorsilikate.  Ch.:  Mit 
konzentrierter  H.^SOi  stechendes  Gas,  bewirkt 
Abscheidung  von  SiO,  an  feuchtem  Glasstab.  — 
Etwa  1  g  wird  in  Platingefäß  mit  2  bis  3  ccm 
konzentrierter  H.SO4  auf  Wasserbad,  dann  auf 
Asbestteller,  eventuell  direkt  über  der  Flamme 
erhitzt,  bis  keine  weißen  Dämpfe  mehr  entweichen. 
Der  Rückstand  wird  kurze  Zeit  mit  einigen  (2 
bis  3)  ccm  konzentrierter  HCl  erwärmt  und  nach 
Zugabe  von  10  bis  20  ccm  Wasser  zur  Beförderung 
der  Aufklärung  einige  Minuten  gekocht. 

gc)  Cyanide.  Ch.:  mit  verdünnter  resp. 
konzentrierter  H2SO4  HCN,  im  Glühiohr  NHg.  — 

1.  mit  konzentrierter  H,S04;  bei  zu  lebhafter 
Einwirkung  wird  mit  verdünnte  HoSOi  begonnen. 

2.  mittels  HgO;  auf  lg  Material  etwa  4g  HgO 
und  etwa  20  ccm  verdünnte  H.,S04;  laxrzes  Er- 
hitzen bewirkt  Auflösung;  das  Hg"  ward  durch 
H.,S  gefällt;  ob  das  Material  Hg  entfällt,  ist  durch 

21 


322 


Chemische  Analj^se  (anorganische  Analyse) 


besonderen  Versuch  festzustellen.  ■ —  3.  Kann  man 
(namentlich  schwer  lösliche)  Cyanide  mittels 
Kalilauge  resp.  Carbonat  (wie  bei  Herstellung 
der  Lösung  zur  Prüfung  auf  Anionen)  aufschließen. 
Das  Filtrat  dient  zur  Untersuchung  auf  Anionen, 
der  Rückstand  wird  in  HNUg  gelöst  und  die  Lö- 
sung auf  Kationen  untersucht. 

9d)  Sulfide.  Ch.:  Mit  verdiümter  H0SO4 
(eventuell  nacli  Zusatz  von  Zinkstaub)  HoS.—  Etwa 
1  g  wird  mit  10  bis  20  ccm  konzentrierter  HNÜj 
erhitzt,  Lösung  (Fj)  und  Rückstand  (R/)  werden 
getrennt.  Rj  wir  mitHCl+HNUj  behandelt,  nach 
Verdünnen  etwaiger  Rückstand  (R.,)  abfiltriert. 
Die  vereinigten  Filtrate  F^  und  Fj,  werden  auf  Kat- 
ionen untersucht.  Für  die  weitere  Untersuchung 
von  Ro  ist  zu  beachten,  daß  sich  darin  nach  der 
angegebenen  Behandlung  noch  (Musivgold  geht 
beim  Kochen  mit  einem  Gemisch  gleicher  Volume 
HNO3  d  =  1,4,  und  HCl,  d  =  1,2 ,  leicht  in 
Lösung)  AgC],PbSÜ4  resp.   SiÜ,  finden  können. 

9e)  Halogenide.  Ch.:  Nach  Erhitzen  mit 
Mg-Pulver  (in  Kapsel  aus  Filtrierpapier),  Aus- 
laugen mit  Wasser  und  Zugabe  von  HNÜ3  + 
AgNOä  zum  Filtrat  weißer  oder  gelblicher  Nieder- 
schlag. —  0,5  bis  1  g  Substanz  wird  5  bis  10  31in. 
mit  20  bis  30  ccm  2/1  n.  KOH  +  25  %  NaoSoOg  er- 
hitzt; ohne  abzufiltrieren  \nrd  H.,S  eingeleitet. 
Nach  Zugabe  von  NH4CI  wird  Niederschlag 
abfiltriert  und  auf  Gruppe  I  und  II  A  nach  S.  315 
untersucht.  Das  Filtrat  wird  angesäuert,  etwaiger 
Niederschlag  nach  S.  31(3  auf  As,  Sb,  Sn  unter- 
sucht. —  Zur  Untersuchung  auf  Anionen  wird 
etwas  Substanz  einige  Minuten  mit  Zinkstaub 
und  verdünnter  H0SO4  erhitzt,  das  Filtrat  auf 
Cl',  Br',  J'  eventuell  CNS'  nach  S.  320  geprüft. 

gf)  Oxyde.  Ch. :  Die  Oxyde  von  Sn  resp. 
Sb  geben  beim  Erhitzen  auf  der  Kohle  Metallkorn, 
die  von  Fe  und  Cr  sind  charakteristisch  gefärbt; 
auf  AI  ist  zu  untersuchen,  wenn  das  Filtrat  nach 
Kochen  mit  konzentrierter  HCl  auf  Zusatz  von 
NHg  weiße  Fällung  gibt.  —  1.  mit  K-Na-Carbonat 
+  KNO3.  Das  Älaterial  wird  mit  der  zehnfachen 
Menge  KNa-Carbonat  und  Vio  davon  KNO3 
geschmolzen.  Die  Schmelze  wird  mit  Wasser 
aufgeweicht,  mit  HCl  eingedampft,  der  Rück- 
stand mit  HCl  -f  Wasser  (10  bis  20  ccm)  auf- 
genommen. Die  Lösung  wird  auf  Kationen 
(außer  K  und  Na)  untersucht;  in  dem  etwa 
bleibenden  Rückstand  könnten  sich  u.  a.  ALO3, 
SiOo,  SnO,,  BaSO^  finden.  —  2.  mit  KOH.  Die 
Oxyde,  die  nach  1  nicht  in  Lösung  zu  bringen 
sind,  werden  mit  einigen  g.  festem  KOH  in 
Tiegel  ans  Ni  oder  Ag  geschmolzen,  die  Schmelze 
mit  Wasser  ausgezogen,  die  Lösung  mit  HCl 
angesäuert  usw.  Ein  von  Wasser  nicht  gelöster 
Rest  wird  in  konzentrierter  HCl  gelöst,  die 
Lösung  zur  weiteren  LTntersuchiing  mit  der  vorigen 
vereinigt.  —  3.  Mit  Na.,C03  -f  S.  Die  Oxyde  von 
Sn  uncl  Sb  erhitzt  man  mit  etwa  der  sechsfachen 
Menge  eines  Gemisches  NaoCOg  +  S  (1:1)  im 
bedeckten  (Porzellan-)Tiegel  über  kleiner 
Flamme.  Die  Schmelze  wird  mit  Wasser  aus- 
gezogen, die  Lösung  wie  Fb  nach  S.  316  auf  Sn 
und  Sb  untersucht. 

9g)  Sulfate.  Ch.:  Heparprobe  (S.  313)  oder 
TL^S  auf  Zusatz  von  Säure  nach  Erhitzen  mit 
Mg-Pulver  (in  Kapsel  aus  Filtrierpapier).  —  1. 
Ktwa  1  g  wird  10  bis  15  Minuten  mit  etwa  50  ccm 
ires.  Lösung  von  NaoC03  unter  beständigem 
Durclimischen  erhitzt;  Rückstand  und  Lösung 
(La)  werden  durch  Filtrieren  getrennt,  der  Rück- 


stand ^\^rd  mit  heißem  Wasser  ausgewaschen  und 
in  HCl  gelöst  (Lk).  Diese  Lösung  dient  zur 
Untersuchung  auf  Kationen ;  La  wird  nach  (S.  319) 
auf  Anionen  geprüft.  —  2.  Sicherer  erfolgt  die 
Umwandlung  der  Sulfate  in  Carbonate  durch 
Schmelzen  mit  NaK-Carbonat  (4  bis  5  fache 
Menge).  Die  Schmelze  wird  mit  Wasser  aufge- 
weicht, Rückstand  (R)  und  Lösung  (La)  ge- 
trennt, R  nach  Auswaschen  mit  heißem  Wasser  in 
HCl  gelöst  (Lk).  Lk  ist  auf  Kationen,  La  auf 
Anionen  zu  untersuchen. 

gh)  Silikate.  Ch.:  Skelett  in  Salzperle  (S. 
314),  Gasentwickelung  mit[KF  +  H.S04]  (S.  320). 
—  1.  Mit  HCl.  Das  Silikat  wird  mehreremal  mit 
20  bis  30  ccm  konzentrierter  HCl  zur  Trockne 
gedampft,  der  Rückstand  mit  HCl  +  Wasser  aus 
gezogen,  das  Filtrat  auf  Kationen  untersucht.  — 
2.  Mit  HF;  wird  angewendet  wenn  1  nicht  zum 
Ziele  führt  und  wenn  auf  Alkalien  zu  prüfen  ist. 
Das  Silikat  wird  im  Platingefäß  mit  konzen- 
trierter H0SO4  +  Wasser  (1:1)  zu  Brei  ange- 
rührt, dazu  werden  5  bis  10  ccm  HF  gegeben; 
es  wird  erhitzt  (zunächst  auf  Wasserbad,  dann 
über  freier  Flamme)  bis  keine  weißen  Dämpfe 
von  H2SO4  (+  SO3)  mehr  entweichen.  Die  Sul- 
fate werden  in  Wasser  +  HCl  gelöst,  ein  blei- 
bender Rückstand  (nach  f)  eventuell  aufge- 
schlossen. —  3.  IMit  KNa-Carbonat.  Wenn  nicht 
auf  Alkalien  untersucht  zu  werden  braucht,  kann 
man  Silikate,  die  durch  HCl  nicht  zersetzt  wer- 
den, auch  durch  Schmelzen  mit  der  4-  bis  6  fachen 
;\Ienge  KNa-Carbonat  aufschließen.  Die  Schmelze 
wird  mit  Wasser  ausgelaugt  und  wie  nach  1  mit 
HCl  behandelt. 

Quantitative  Analyse. 

10.  Allgemeines.  Die  chemischen  Me- 
thoden der  quantitativen  Analyse  lassen 
sich  in  zwei  Gruppen  klassifizieren.  Die  einen 
beruhen  darauf,  daß  der  Stoff  (etwa  H2SO4),. 
dessen  Menge  ermittelt  werden  soll,  mit  einem 
anderen  (etwa  BaCla)  zur  Wechselwirkung 
gebracht  und  daß  ans  der  Menge  des  einen 
der  nach  der  Gleichung:  H2S04+BaCl2: 
=  BaS04  +  2HCl  entstandenen  Produkte, 
nämlich  des  BaSOi,  auf  die  gesuchte  Menge 
geschlossen  wird.  Und  zwar  werden  in  der 
Regel  (aber  nicht  ausschließlich)  solche  Vor- 
gänge gewählt,  bei  denen  das  eine  Produkt,, 
w'ie  im  obigen  Falle,  sich  als  schwer  löslicher 
Stoff  abscheidet.  Bei  den  anderen  Me- 
thoden wird  aus  der  Menge  des  mit  A  reagie- 
renden Stoffs  B  auf  die  Menge  von  A  ge- 
schlossen. Dabei  ist  wieder  der  Unterschied 
zu  beachten,  daß  man  entweder  von  B 
eine  bestimmte  (zur  LTmsetzung  mit  A  mehr 
als  ausreichende)  Menge  zusetzt  und  nach 
vollzogener  LTmsetzung  die  nicht  verbrauchte 
Menge  von  B  ermittelt.  Oder  man  setzt 
von  B  eventuell  unter  Anw'endung  eines 
geeigneten  Zusatzes,  der  das  h]nde  der 
Reaktion,  d.  h.  ein  Mehr  von  B,  direkt  anzeigt 
oder  mittels  besonderer  Hilfsmittel  erkennen 
läßt,  —  Indikator  —  gerade  soviel  zu, 
wie  der  vorhandenen  Menge  von  A  ent- 
spricht   (äquivalent   ist).      In   dieser   Weise 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


323 


verfährt  man  bei  der  Mehrzahl  der  maß- 
analytischen Methoden. 

Bei  allen  Methoden  wird  die  Voraus- 
setzung gemacht,  daß  die  Reaktion  voll- 
ständig verläuft,  daß  also  die  Ableitung  der 
gesuchten  Menge  unter  Zugrundelegung  der 
stöchiometrischen  Beziehung  zwischen  den 
in  Betracht  kommenden  Stoffen  erfolgen 
kann.  Seit  einigen  Jahrzehnten  weiß  man 
jedoch,  daß  die  meisten  Reaktionen  unvoll- 
ständig verlaufen,  weil  die  Gegenreaktion 
sich  geltend  macht,  und  zu  einem  Gleich- 
gewichtszustand führen,  der  durch  die  Kon- 
zentrationen aller  an  der  Reaktion  beteiligten 
Stoffe  bestimmt  wird.  Nur  wenige  Reaktionen 
machen  davon  eine  scheinbare  (weil  durch  die 
Arbeitsweise  bedingte)  oder  wirkliche  Aus- 
nahme, —  Demgemäß  sind  (fast)  alle  auf 
die  eine  oder  andere  Weise  gewonnenen 
Resultate  mit  einem  durch  die  Natur  der 
Reaktion  gegebenen  (methodischen)  Fehler 
behaftet,  der  durch  keine  noch  so  weit 
getriebene  technische  Maßnahme  ganz  be- 
seitigt, wenn  auch  durch  geeignete  Mittel, 
welche  die  Umsetzung  vervollständigen,  ver- 
mindert oder  durch  andere  in  entgegen- 
gesetzter Richtung  liegende  Fehler  kompen- 
siert werden  kann,  so  daß  schließlich  gut 
stimmende,  ja  sogar  zu  hohe  Resultate 
erhalten  werden  können. 

Als  Mittel  zur  Vervollständigung  der 
Reaktion  kommt  bei  Methoden  der  1.  Gruppe 
die  Anwendung  eines  Ueberschusses  vom 
Fällungsmaterial  in  Betracht.  Der  Anwendung 
dieses  Mittels  ist  jedoch  dadurch  eine  Grenze 
gesetzt,  daß  durch  ein  Zuviel  des  Fällungs- 
mittels ebenso  wie  durch  andere  in  der 
Lösung  vorhandene  Salze  eine  Abweichung 
in  der  Zusammensetzung  des  Niederschlags 
herbeigeführt  werden  kann,  die  das  durch 
die  Ünvollständigkeit  der  Umsetzung  be- 
dingte Defizit  decken,  ja  sogar  überdecken, 
bisweilen  aber  auch  zu  großen  Abweichungen 
im  entgegengesetzten  Sinne  (s.  S.  335) 
führen  kann.  In  der  Regel  trifft  man  mit 
einem  Ueberschuß  von  10  bis  20%  das 
Richtige. 

Bei  den  Methoden  der  2.  Gruppe  ver- 
bietet sich  die  Anwendung  dieses  Mittels, 
wenigstens  wenn  von  dem  zweiten  Stoff 
nur  die  äquivalente  Menge  zugesetzt  wird. 
Dann  bleibt  nur  die  Möglichkeit,  die  Um- 
setzung durch  Verminderung  der  Kon- 
zentration der  (oder  eines  der)  Reaktions- 
produkte soweit  zu  treiben  (s.  S.  330), 
daß  der  nicht  umgesetzte  Anteil  einen  ver- 
schwindenden oder  so  kleinen  Bruchteil 
ausmacht,  daß  demselben  durch  eine  Kor- 
rektur   Rechnung    getragen    werden    kann. 

Bei  dieser  Gruppe  können  übrigens 
methodische  Fehler  auch  durch  den  Indikator 
aufgewogen  werden.  Es  hängt  nämlich 
ganz  von  der  Sinnfälligkeit  der  Erscheinung 


ab,  die  ein  Mehr  von  B  anzeigt  (es  kommen 
aber  auch  andere  Momente,  wie  Verdünnung 
der  Titrierflüssigkeit  in  Betracht),  um  wieviel 
die  der  Menge  von  A  entsprechende  Menge 
von  B  überschritten  werden  muß,  damit  das 
,,Ende  der  Titration"  erkannt  wird.  Es  gibt 
aber  auch  Indikatoren,  die  auf  ein  Ver- 
schwinden von  A  reagieren,  d.  h.  eine  auf- 
fällige Erscheinung  zeigen,  wenn  die  Kon- 
zentration von  A  unter  einen  bestimmten 
Betrag  gesunken  ist;  bei  diesen  kommt 
demgemäß  zu  dem  auf  Ünvollständigkeit 
der  Umsetzung  beruhenden  Fehler  eine 
in  gleicher  Richtung  liegende  methodische 
Abweichung  hinzu. 

Im  folgenden  wird  bei  der  Besprechung  der 
einzelnen  Arbeitsmethoden  nicht  mit  der  Aus- 
führlichkeit auf  die  hier  in  den  Vordergrund  ge- 
stellte Seite  eingegangen  werden,  wie  es  der  Be- 
deutung der  Sache  entspricht.  Das  verbietet 
scJion  der  beschränkte  Raum.  Außerdem  sind 
viele  Verfahren  auch  nicht  soweit  durchgearbeitet, 
daß  es  möglich  wäre,  in  der  ^Mehrzahl  der  Fälle 
die  erforderlichen  Angaben  zu  machen,  obgleich 
zweifellos  bei  vielen  Verfahren,  die  zur  Zeit  noch 
unaufgeklärte  Schwierigkeiten  bieten,  der  Grund 
für  die  irregulären  Abweichungen  darin  zu  suchen 
ist,  daß  dieser  Seite  bei  der  Bearbeitung  der 
einzelnen  Methoden  nicht  genug  Beachtung  ge- 
schenkt wird. 

Bezüglich  der  weiteren  Einteilung  ist 
noch  darauf  hinzuweisen,  daß  nicht  von  der 
oben  gegebenen  Gruppierung  ausgegangen 
wird.  Vielmehr  ist  sie  einem  weit  verbreiteten 
Brauche  gemäß  nach  der  Arbeitsweise  ge- 
troffen. Demgemäß  werden  die  Methoden, 
bei  denen  die  Mengenbestimmung  auf  eine 
Volummessung  hinausläuft,  als  volume- 
trische  oder  maßanalytische  von  den 
gravimetrischen  oder  gewichtsanaly- 
tischen unterschieden,  bei  denen  die 
Mengenbestimmung   durch  Wägung   erfolgt. 

Maßanalyse  oder  Volumetrie. 
II.  Allgemeines,  Einheiten.  Die  volu- 
metrischen  Methoden  bieten  gegenüber  den 
gewichtsanalytischen  den  Vorzug,  daß  die 
einzelnen  Bestimmungen,  wenn  einmal  die 
erforderlichen  Lösungen  vorhanden  sind, 
weniger  Zeit  beanspruchen.  Sie  werden 
daher  besonders  für  häufig  auszuführende 
Bestimmungen  bevorzugt.  —  Allen  maß- 
analytischen Methoden  ist  das  gemein, 
daß  zur  Mengenbestimmung  Lösungen  von 
bestimmter  Konzentration  verwendet  werden 
und  daß  aus  dem  verbrauchten  Volumen^) 
der  Maßflüssigkeit  die  Menge  des  zu  be- 
stimmenden S'toffs  abgeleitet  wird.  Es  ist 
nämlich: 


1)  Neuerdings  wägt  man  in  Fällen,  wo  es 
sich  um  besondere  Genauigkeit  handelt  auch 
wohl  die  Titrierflüssigkeiten,  da  das  Abmessen 
mit  den  gebräuchlichen  Hilfsmitteln  sich  nicht 
so  genau  bewerkstelligen  läßt. 

21* 


324 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


Konzentration  x   Volumen  =  Menge, 


da  Konzentration  = 


Menge 
Volumen' 


Bei  jeder  volumetrischen  Bestimmung 
kommt  es  daher,  abgesehen  von  den  metho- 
dischen Schwierigkeiten,  darauf  an,  daß 
die  Konzentrationsbestimmung  und  die  Mes- 
sung des  Volumens  mit  der  erforderlichen 
Genauigkeit  ausgefülurt  wird.  Da  in  die 
Konzentration  das  Volumen  eingeht,  braucht 
man  sowohl  zur  Herstellung  der  Maß- 
flüssigkeiten, wie  auch  zur  Abmessung  bei 
den  einzelnen  Bestimmungen  geeignete  Maß- 
geräte, sogenannte  Meßkolben,  Büretten 
und  Pipetten  (siehe  den  Ai'tikel ,, Chemische 
Apparate"  unter  4). 

Als  Raumeinheit  dient  das  Liter,  d.  i. 
der  Raum,  den  ein  Kilogramm  reinen  Wassers 
größter  Dichte  (von  4°),  gewogen  resp.  redu- 
ziert auf  den  leeren  Raum,  einnimmt.  Da 
sich  die  Temperatur  von  ¥*  nicht  bequem 
herstellen  läßt,  hat  man  als  Normaltempera- 
tur 15°  gewählt.  Daß  man  überhaupt  über  die 
Temperatur  eine  Festsetzung  zu  treffen  hatte 
und  sich  nicht  auf  die  Berücksichtigung  des 
(von  1  verschiedenen)  spezifischen  Gewichts 
bei  der  gerade  herrschenden  Temperatur 
beschränken  konnte,  hängt  damit  zusammen, 
daß  sich  infolge  der  Ausdehnung  des  Glases 
auch  der  Rauminhalt  des  Gefäßes  mit  der 
Temperatur  ändert  (siehe  auch  13). 

Diese  Einheit  entspricht  der  aus  (iera  Längen- 
maß abgeleiteten  theoretischen  Definition  mit 
solcher  Annäherung  (siehe  den  Artikel  ,,Che mi- 
sche Einheiten"),  daß  beide  als  praktisch 
identisch  angesehen  werden  können. 

Die  im  Handel  erhältlichen  Geräte  sind  jetzt 
in  der  Regel  nach  dieser  Einheit  hergestellt.  Der 
früher  benutzten  und  nach  dem  um  die  ]\Iaß- 
analyse  besonders  verdienten  Chemiker  Fried- 
rich Mohr  benannten  Raumeinheit,  dem  Mohr- 
schen  Liter  (d.  i.  der  Raum,  den  1  kg  Wasser  von 
beliebiger,  aber  bestimmter  Temperatur,  in  Luft 
mit  ■\Iessinggewichten  gewogen,  einnimmt),  be- 
gegnet man  immer  seltener.  Der  Unterschied  be- 
trägt je  nach  der  Temperatur  des  Wassers:  l,2<'/oo 
bei  150,  2,3«/oo  bei  17,5" und  2,9Voo  bei  20»  indem 
Sinne,  daß  das  wahre   Liter  um  diesen   Betrag 


kleiner  ist  (die  nach  Mohr  hergestellten  Geräte 
tragen  die  Aufschrift  . .  .g  statt  . .  .ccm).  Ueber 
Prüfung  und  besondere  Winke  für  Benutzung  der 
Meßgeräte  vgl.  den  Artikel  ,, Chemische  Ap- 
parate". 

12.  Die   Konzentration   der   Lösungen 

wird  in  Aequivalenten  per  Liter  ausgedi-ückt, 
so  daß  sich  durch  Multiplikation  Init  dem 
verbrauchten  Volumen  die  gesuchte  Menge 
des  zu  bestimmenden  Stoffs  ebenfalls  in 
Aequivalenten  ergibt.  Um  die  Menge  in 
Gramm  zu  finden,  braucht  man  das  Produkt 
von  Konzentration  in  Volumen  dann  nur 
nur  noch  mit  dem  Aequivalentgewicht  zu 
multiplizieren.  —  Für  die  Konzentration 
ist  eine  besondere  Bezeichnungsweise  in 
Gebrauch.  Lösungen,  die  7ii  Vio  respektive 
7n  Gramm  äquivalent  im  Liter  enthalten, 
werden  als  7i?  Vio  respektive  Yi^-iiormal 
bezeichnet  (s.  den  Artikel  ,,Aequivalent", 
ferner  S.  329).  Lösungen,  die  Vi>  Vio  re- 
spektive ^jn  Grammolekulargewicht  (Mol) 
im  Liter  enthalten,  werden  als  Vn  Vio  re- 
spektive 7n- molar  bezeichnet. 

13.  Einfluß  der  Temperatur.  Da  sich  das 
Volumen  einer  Flüssigkeit  mit  der  Temperatur 
ändert,  können  auch  bei  sonst  noch  so  sorgfältiger 
Arbeit  Fehler  begangen  werden,  wenn  man  nicht 
für  die  Konzentrationsänderung  eine  Korrektur 
anbringt.  Dabei  ist  —  solange  man  die  Flüssigkeit 
abmißt  —  zu  beachten,  daß  auch  der  Rauminhalt 
des  Gefäßes  sich  ändert.  Dieser  Umstand  be- 
wirkt, daß  der  durch  die  Ausdehnung  der  Flüssig- 
keit bedingte  Fehler  kleiner  ausfällt.  Demgemäß 
lautet  die  Formel: 


vt 


Vi5[l+«(t  — 15)-/?(t-15)], 


wo  ß:  der  Ausdehnungskoeffizient  der  Flüssigkeit, 
ß  der  kubische  Ausdehmingskoeffizient  des 
Glases  ist.  Da  a  >ß,  wird  ein  bei  Temperaturen 

{unterhalb  ■^^'^  abgemessenes  Volumen  immer 
jgro  er     ^^^^    ^^^    ^^^    ^^^    Normaltemperatur 

entsprechende.  Um  eine  Vorstellung  von  der 
Größe  der  Korrektur  zu  geben,  sollen  hier  einige 
Zahlen  angeführt  werden,  die  Mitteilungen  von 
H.  Schloesser  (Chem.  Ztg.  1904,  4;  1905,  510) 
entnommen  sind: 


Wasser  und 

Vi  HCli 

Vi  H,SO, 

Vi  NaXO, 

Vi  NaOf 

Vio  n.  Lös. 

10» 

+  0,46 

+  0,76 

+  1,09 

+  1,11 

+  1.18 

15« 

0,00 

0,00 

0,00 

0,00 

0,00 

20« 

—  0,76 

—  0,97 

—  1,30 

—  129 

— 1,33 

25« 

—  1,79 

—  2,14 

—  2,76 

—  2,75 

—  2,85 

Die  Zahlen  bedeuten  die  Beträge  in  ccm, 
die  auf  1000  ccm  zugefügt  oder  abgezogen  werden 
müssen,  um  das  Vohimen  zu  erfahren,  das  eine 
bei  einer  der  angegebenen  Temperaturen  be- 
reitete Lösung  bei  15«  haben  würde.  Bezüglich 
des  Sinnes  der  Korrektur  lassen  sich  leicht  Fehler 
vermeiden,  wenn  man  sich  vergegenwärtigt,  daß 
es  sich  um  Berichtigung  des  Volumens  handelt. 


die  bei  der  Konzentration  mit  entgegengesetztem 

Vorzeichen    zur    Geltung    kommt.       Wenn    also 

eine  bei  15«  bereitete  Maßflüssigkeit  (i/^o  HCl)  bei 

höherer  Temperatur  (etwa  20«)  benutzt   werden 

soll,   muß   die    Konzentration   (Normalität)   mit 

einem  Faktor  multipliziert  werden,  der  <  1,  näm- 

r  1    Aonoo^  (1000  —  0,76)  „ 

lieh  0,99924    =  ^ — -  usw.  —  Da,  wie 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


325 


man  sieht,  die  Korrekturen  selbst  bei  Temperatur- 
unterschieden von  10"  nur  2  bis  8"/oo  betragen, 
können  kleinere  Unterscliiede  in  vielen  Fällen 
ohne  weiteres  vernachlässigt  werden.  Bei  sehr 
genauen  Bestinunungen  ist  diesem  Umstände 
aber  unbedingt  Rechnung  zu  tragen. 

14.  Einteilung  der  maßanalytischen 
Methoden.  Acidimetrie  und  Alkalimetrie. 
Den  verschiedenen  maßanalytischen  Me- 
thoden liegen  Vorgänge  zugrunde,  bei  denen 
der  zu  bestimmende  Stoff  entweder  neutra- 
lisiert, oxydiert  oder  reduziert,  respek- 
tive gefällt  wird.  Danach  w'ird  die  weitere 
Einteilung  getroffen.  Dementsprechend 
werden  zunächst  diejenigen  Methoden  be- 
handelt, bei  denen  es  sich  um  die  Bestim- 
mung einer  Säure  oder  Base  durch  Neutrali- 
sation mit  einer  Base  oder  Säure  handelt. 
Das  allen  diesen  Vorgängen  Gemeinsame 
ist  die  Veremigung  des  Wasserstoffions  (H*) 
der  Säure  mit  dem  Hydro xylion  (OH') 
der  Base. 

Die  Umsetzung  zwschen  Säure  und  Base 
erfolgt  in  keinem  Falle  absolut  vollständig.  Aber 
als  praktisch  vollständig  kann  man  die  Reaktion 
zwischen  einer  starken  Säure  (HCl)  und  starken 
Base  (NaOH)  nach  dem  Schema: 

HCl  +  NaOH  ^  NaCl  +  H,,0 
resp.  in  Ionen:  H"  +  OH'  :ji  H^O 
ansehen,  weil  bekanntlich  (vgl.  den  Artikel 
,,Disso  ziation  ,  elektrolytische  Disso- 
ziation") bei  Zimmertemperatur  auf  10' 
Moleküle  Wasser  je  ein  H"  und  OH'  kommt 
und  somit  der  nicht  umgesetzte  Bruchteil 
10^'  ist.  Uebrigens  wird  durch  einen  kleinen 
Ueberschuß  der  Titrierflüssiekeit  der  nicht  neu- 


tralisierte Anteil  der  Säure  (oder  Base)  noch  er- 
heblich verkleinert.  —  Merklich  unvollständig 
ist  schon  die  Neutralisation  beim  Vermischen 
äquivalenter  Mengen  einer  starken  Base  (KOH) 
mit  einer  schwachen  Säure  (HCN)  oder  einer 
starken  Säure  (HCl)  mit  einer  schwachen  Base 
(CeHgNHo),  wie  sich  daraus  ergibt,  daß  die  be- 
treffenden reinen  Salze  (KCN  resp.  CJlsNHJiCl) 
infolge  Hydrolyse,  d.  i.  die  Umkehrung  der 
Neutralisation  (siehe  den  Artikel  ,,H  y  d  r  0 1  y  s  e") 
deutlich  alkalisch  resp.  sauer  reagieren.  —  Die 
Neutralisation  einer  schwachen  Säure  mit  einer 
schwachen  Base  ist  so  unvollständig ,  daß  an 
eine  exakte  maßanalytische  Bestimmung  der  einen 
durch  die  andere  unter  Benutzung  von  Indikatoren 
nicht  zu  denken  ist.  Es  ergibt  sich  daher  die 
Regel,  als  Titrierflüssigkeit  immer  eine  möglichst 
starke  Säure  oder  Base  zu  wählen. 

15.  Indikatoren.  Um  das  Stadium  der 
Neutralisation  zu  erkennen,  bei  welchem  man 
eine  der  gegebenen  Menge  der  Säure  oder 
Base  äquivalente  Menge  der  Titrierflüssigkeit 
zugesetzt  hat,  braucht  man  sogenannte 
Indikatoren.  Das  sind  Stoffe,  die  eine  auf- 
fällige Aenderung  der  Farbe  zeigen,  wenn 
von  der  Titrierflüssigkeit  ein  Mehr  zugesetzt 
oder  wenn  die  Konzentration  des  Stoffes, 
der  titriert  wird,  auf  einen  bestimmten  Wert 
gesunken  ist.  Derartige  Indikatoren,  die 
selbst  Säure-  oder  Basencharakter  haben, 
sind  Lackmus,  Phenolphtalein,  Methylorange 
(=  DimethylaminoazobenzolsuLfosäure),  Di- 
methylaminoazobenzol,  Congorot,  Jodeosin 
und  andere.  Das  Verhalten  dieser  Stoffe 
gegenüber  einem  Ueberschuß  von  Sänre  oder 
Base  erhellt  aus  folgender  Zusammenstellung: 


Indikator     und     Zusammen- 
setzung der  gebräuchl.  Lösung 


Lackmus 

Phenolphtalein 
l°o  in  Alhokol 


M  e  t  h  y  1  0  r  a  n  g  e 
(Na-Salz   als   Helianthin 
Poiriers  Orange  3  im  Handel) 

1  g  zu  1  1. 

Dimethylaminoazo- 

b  e  n  z  0  1 

0,1%  in  Alkohol 

Jodeosin 


alkal. 

blau 
1  X  10- 

rosa 
1  X  10- 


gelb 
X  10 


reib 


rosarot 


Farbe  in 

neutr. 

Lösung 

blauviolett 

1  X  10—7 
farblos 

1  X  10—7 


orange 
1  X  10— 


goldgelb 


rosa 
1  X  10—5 

farblos 
1  X  10—' 


orange 
1  X  10- 


rot 


Bemerkungen 
CO,  stört 

für  schwache  Basen 

wie  NH4OH  nicht 

brauchbar. 

K  (Säure)  8  x  10-" 

f  ik  schwache  und  mittelstarke 

Säuren  wie  Essigsäure  nicht 

brauchbar. 

K  (Säure)  4,6  x  10-* 

ebenso 


10—4 


1%  alkohol.  Lösung        (wäss.  Schicht)     farblos 


Ueber  die  in  obiger  Tabelle  unter  den  Angaben 
über  die  Farbe  beigefügten  Zahlenwerte  ist  noch 
folgendes  zu  sagen.  Sie  bedeuten  die  [H"],  die 
nach  Salm  (Z.  f.  El.  10,  344,1904  und  Z.  f.  physik. 
Ch.  57,  500,  1907)  bei  der  betreffenden  Farbe 
bestehen,  wenn  auf  10  ccm  der  Lösung  0,1  ccm 
Vioo  11.  Indikatorlösung  kommen.  Mit  der  Kon- 
zentration   des    Indikators   verschieben  sich   die 


1  X  10—3  K  (Base)  =  1,4  x  10—" 

farblos       besonders  zur  Titration  sehr 

verdünnter  Lösungen  geeignet. 

Die     Flüssigkeit     wird     mit 

(säurefreiem !)    Aether    über- 

überschichtet. 

Werte  etwas.  —  Wie  man  sieht,  findet  die  Farben- 
änderung bei  ziemlich  verschiedenen  Werten  der 
H"-Konzentration  statt.  Demgemäß  wird  die 
Bestimmung  einer  gegebenen  Säuremenge  mit 
verschiedenen  Indikatoren  bei  Verwendung  der- 
selben Lauge  nicht  ganz  übereinstimmend  aus- 
fallen. Beispielsweise  wird  man  für  die  Titration 
von   HCl  eine   kleinere   Menge   KOH  brauchen, 


326 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


wenn  man  Methylorange  als  Indikator  benutzt 
als  mit  Phenolphtalein,  weil  der  Umschlag  rot 
-i'  gelb  bei  einer  um  mehrere  Zehnerpotenzen 
größeren  [H"]  eintritt  als  der  Uebergang  farblos 
->  rot  und  man  außerdem  beidemal  in  der  Regel 
auf  ICintritt  der  Rotfärbung  titriert,  also  mit 
Methylorange  auf  Ueberschuß  an  Säure,  mit 
Phenolphtalein  auf  Ueberselmß  an  Base.  —  Die 
Unterschiede  treten  freilich  kaum  zutage,  wenn 
man  mit  Vi  normalen  Lösungen  arbeitet,  aber 
schon  mit  Vio  normalen  Lösungen  sind  sie  be- 
merkbar und  mit  Vioo  normalen  Lösungen  sind 
sie  bereits  so  groß,  daß  beträchtliche  Fehler 
unterlaufen  können,  wenn  man  diesen  Umstand 
nicht  beachtet  (s.  Scholtz,  Aixh.  d.  Pharm.  242, 
575;  1904). 

Außerdem  läßt  diese  Tabelle  erkennen,  daß 
kein  Indikator  den  eigentlichen  Neutralitäts- 
punkt, bei  welchem  [H"]  =  [OH']  =  10'*'^  exakt 
anzeigt;  diesen  findet  man  mit  Hilfe  physi- 
kalischer Methoden  (vgl.  den  Artikel  ,, Physi- 
kalisch -chemische  Analyse  "). 

Daß  die  Umschläge  bei  verschiedenen  Werten 
der  [H']  erfolgen,  hat  folgende  Bewandtnis.  Die 
Indikatoren  sind  ihrer  chemischen  Natur  nach 
Säuren  oder  Basen;  (die  Dissoziationskonstanten 
sind  in  der  Tabelle  unter  ,, Bemerkungen"  bei- 
gefügt). Indessen,  es  besteht  der  Unterschied, 
daß  es  sich  nicht  um  ein  einfaches  Dissoziations- 
gleichgewicht, wie  etwa  bei  Essigsäure,  handelt. 
Vielmehr  finden  die  Farbänderungen  dadurch 
ihre  Erklärung,  daß  das  Dissoziationsgleichgewicht 
mit  einem  UmwandlungsgleichgeA\'icht  zwischen 
zwei  oder  mehreren  nichtdissoziierten  Formen 
verknüpft  ist  (s.  A.  Thiel,  der  Stand  der  Indi- 
katorenfrage; Sammlung  chemischer  und  che- 
misch-teclmischer  Vorträge  15,  307  bis  422; 
1911).  Beispielsweise  nimmt  man  nach  Stieg- 
litz-Hantzsch  in  weiterer  Verfolgung  einer 
Ansicht  von  Bernthsen  und  im  Gegensatz  zu 
Ostwald,  der  seine  Theorie  der  Indikatoren 
nur  auf  die  Dissoziation  gründet,  für  das  Phenol- 
phtalein an,  daß  der  farblosen  Säure  die  laktoide, 
den  roten  Ionen  des  Salzes  die  chinoide  Kon- 
stitution : 


XJLOH 


XJLOH 


,  XT  /    ^CeH,  =  0 


CeH/       .Cell.OH  CeH 


\C=o 
laktoide 


^C" 


chinoide  Form 


zukommt.   Daß  Wasser  trotz  des  Säurecharakters 
des  Phenolphtaleins  eine  völlig  farblose  Lösung 
gibt,findetdadurch  seine  Erklärung,  daß  es  sich  um 
eine  sehr  schwache  und  dazu  noch  um  eine  sehr  | 
wenig      lösliche     Säure     handelt     (darum     die 
Trübung    beim    Vermischen    der    alkoholischen  | 
Lösung  mit  Wasser).    Nichtsdestoweniger  ist  das  , 
Verhältnis  zwischen  den  farbigen  und  farblosen  ! 
Molekülen  und   damit  die   Farbe  der  Lösungen  | 
eine  Funktion  der  [H"]  und  bei  basischen  Indi- 
katoren der  [OH'].     Und  für  jeden  Indikator  läßt 
sich    die    dem    Farbwechsel    ents])rech('nde  [IL] 
angeben   (wenigstens   der  Größenordnung   nach), 
die  beurteilen  läßt,  wie  weit  man  sich  bei  Titra- 
tionen mit  diesem  Indikator  der  gesuchten  Neu- 
tralität nähert. 

16.   Beschränkung  der  Brauchbarkeit  von 
Indikatoren.      Wie   aus   den    Bemerkungen    zu 


obiger  Tabelle  hervorgeht,  ist  die  Anwendbarkeit 
eines  Indikators  gewissen  Beschränkungen  unter- 
worfen. So  ist  über  das  Methylorange  gesagt, 
daß  es  für  die  Titration  mittelstarker  Säuren,  wie 
Essigsäure,  nicht  brauchbar  ist.  Man  bemerkt 
nämlich,  daß  man  viel  weniger  Lauge  zur  Neu- 
tralisation braucht,  als  wenn  man  Phenolphtalein 
als  Indikator  benutzt.  Dies  hängt  damit  zusammen, 
daß  sich  das  Methjdorange  bereits  an  der  Neu- 
tralisation der  zugesetzten  Base  beteiligt,  wenn 
erst  ein  Teil  der  Essigsäure  neutralisiert  worden 
ist,  während  eine  richtige  acidimetrische  Be- 
stimmung naturgemäß  an  die  Voraussetzung 
gebunden  ist,  daß  der  Indikator  mit  der  Base 
erst  in  Reaktion  tritt,  wenn  der  zu  bestimmende 
Stoff  (bis  auf  einen  vernachlässigbaren  Bruchteil) 
neutralisiert  worden  ist.  Die  liier  erörterte  Stö- 
rung tritt  immer  ein,  wenn  die  Indikatorsäure 
der  zu  titrierenden  Säure  hinsichtlich  der  Stärke 
zu  nahe  steht,  und  sie  läßt  sich  vermeiden,  wenn 
man  eine  hinreichend  schwache  Säure  wie  Phenol- 
phtalein als  Indikator  wählt. 

Eine  andere  Beschränkung  der  Brauchbarkeit 
tritt  bei  der  Titration  von  Salzsäure  mit  Am- 
moniak auf,  wenn  Phenolphtalein  als  Indikator 
benutzt  wird,  ^lan  beobachtet  in  diesem  Falle, 
daß  eine  merklich  g  rößere  Menge  Ammoniak 
benötigt  wird,  als  wenn  man  Methylorange  als 
Indikator  benutzt.  Außerdem  ist  der  Umschlag 
unscharf,  was  besagt,  daß  die  Salzbildung  zwischen 
Phenolphtalein  und  Ammoniak  (denn  darauf 
beruht  der  Umschlag)  träge  vor  sich  geht  und 
zwar  deshalb,  weil  sich  bei  dem  Salze  einer  sehr 
schwachen  Säure  mit  einer  mittelstarken  oder 
schwachen  Base  die  Gegenreaktion,  d.  i.  die 
Zerlegung  des  Salzes  durch  Wasser,  in  störender 
Weise  geltend  macht.  Hier  wird,  also  der  durch 
die  Uli  Vollständigkeit  der  eigentlichen  Reaktion 
bedingte  methodische  Fehler  durch  den  im 
entgegengesetzten  Sinne  zur  Geltung  kommenden 
Fehler,  dessen  Größe  durch  den  Charakter  des 
Indikators  bestimmt  wird,  sogar  mehr  als  auf- 
gewogen. Es  ergibt  sich  daher  die  Notwendigkeit, 
je  nach  der  Schwäche  der  zur  Titration  benutzten 
Base  eine  hinreichend  starke  Indikatorsäure  zu 
wählen,  so  daß  dieSalzbildung  prompt  vor  sich  geht. 

Drittens  wird  die  Brauchbarkeit  eines  Indi- 
kators durch  die  etwa  in  der  Lösung  (eventuell 
als  Carbonat)  vorhandene  oder  beim  Titrieren 
aus  der  Luft  aufgenommene  Kohlensäure  be- 
schränkt. Die  Natur  des  Indikators  macht  sich 
dabei  in  der  Hinsicht  geltend,  daß  der  eine  (wenn 
er  als  Säure  schwächer  ist  als  Kohlensäure)  erst 
neutralisiert  wird  und  damit  erst  den  Umschlag 
gibt,  nachdem  ein  merklicher  Teil  der  Kohlen- 
säure (die  also  aus  der  im  Ueberschuß  vorhandenen 
Säure  und  dem  in  der  Lauge  enthaltenen  Carbo- 
nat entstanden  ist)  neutralisiert  worden  ist.  Da 
von  den  beiden  oben  ausführlicher  erwähnten 
Indikatoren  das  Phenolphtalein  die  schwächere 
Säure  ist,  verbietet  sicli  die  Anwendung  desselben 
überall  da,  wo  carbonathaltige  Lauge  verwendet 
wird.  Und  selbst  wenn  man  mit  einer  (praktisch) 
carbonatfreien  Lauge  (wie  Barytwasser)  arbeitet, 
kann  man  doch  beobachten,  daß  der  mit  Phenol- 
phtalein auftretende  Umschlag  bei  uneingeschränk- 
tem Luftzutritt  wieder  verschwindet.  Man  sehe 
daher  in  diesem  Falle  die  erste,  kurze  Zeit 
(1  Minute)  stehen  bleibende  Rosafärbung  als  Um- 
schlag an.  Da  sich  Barytwasser  wegen  der  be- 
schränkten   Löslichkeit    des    Ba(0H)2    nur    bis 


Che  mische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


327 


etwa  zu  der  Konzentration  V^  normal  herstellen 
läßt,  ist  man  oft  darauf  angewiesen,  kohlen- 
säurefreie Natronlauge  herzustellen.  Man 
macht  das  nacli  Paul  durch  Auflösen  von  reineiu 
Natrium  in  Leitfähigkeitswasser,  oder  man  löst 
(nach  Küster)  reines  Natrium  unter  Erwärmen 
in  Alkohol  und  versetzt  diese  Lösung  mit  Wasser 
in  kleinen  Portionen,  wobei  starke  Erwärmung 
eintritt  und  der  Alkohol  fortkocht,  oder  man 
läßt  (nach  Küster)  reines  Natrium  auf  einem 
Trichter  aus  Nickeldrahtgewebe  in  einer  feuchten 
Atmosphäre  zerfließen  (über  nähere  Angaben 
siehe  eins  der  unten  verzeichneten  Bücher). 

17.  Herstellung  von  Normallösungen. 
Wenn  man  den  gelösten  Stoff  (wie  bei  HCl) 
nicht  in  reinem  Zustande  abwägen  oder 
sonstwie  nicht  direkt  eine  Lösung  von  be- 
stimmter Konzentration  herstellen  kann, 
bereitet  man  zunächst  durch  Verdünnen 
■einer  Säure  von  annähernd  bekanntem  Gehalt 
eine  Lösung  von  etwas  (1  bis  2  %)  höherer 
Konzentration  und  ermittelt  deren  Kon- 
zentration (Titer)  durch  eine  genaue  iVnalyse, 
um  alsdann  durch  Verdünnung  (am  besten 
indem  man  einen  Literkolben  bis  zur  Marke 
füllt  und  aus  einer  Bürette  die  fehlende 
Menge  Wasser  zulaufen  läßt)  die  richtige 
Konzentration  herzustellen.  Ob  die  ganze 
Operation  zu  dem  erwünschten  Ergebnis 
geführt  hat,  ist  nochmals  durch  eine  Analyse 
zu  kontrollieren  (Urprüfung).  Die  Gehalts- 
bestimmung  kann  sowohl  auf  gewichts- 
analytischem Wege  (etwa  bei  HCl  durch 
Fällen  des  Cl'  als  AgCl,  siehe  unter  28,  oder 
bei  H2SO4  durch  Fällen  des  SO4"  als  BaSO, 
siehe  unter  29)  wde  auch  durch  Bestimmen 
des  spezifischen  Gewichts  ausgeführt  werden. 
Lidessen,  es  ist  zu  beachten,  daß  so  der  Gehalt 
-an  H-  nicht  direkt  ermittelt  wird.  Es 
müssen  dann  jedenfalls  besondere  Maßnahmen 
getroffen  werden,  die  geeignet  sind,  eine  Ab- 
weichung von  der  vorausgesetzten  Be- 
ziehung T  [H-]  =  [CV]  respektive  [SO4"]  = 

/4[H']  oder  die  (jegenwart  anderer  Stoffe, 
■wodurch  die  Richtigkeit  der  Ableitung  der 
Konzentration  aus  dem  spezifischen  Gewicht 
in  Frage  gestellt  würde,  auszuschließen. 
Am  sichersten  ist  die  maßanalytische  Be- 
stimmung des  Gehalts  der  Lösung  und  zwar 
am  besten  unter  Anwendung  desselben 
Indikators  wie  bei  der  späteren  Verwendung 
der  Lösung.  Allerdings  muß  man  auch  dabei 
immer  von  einem  Stoffe  ausgehen,  aus  dem 
durch  Abwägen  eine  Lösung  von  bestimmter 
Konzentration  hergestellt  werden  kann.  Man 
nennt  solche  Stoffe  Ursubstanzen. 

18.  Ursubstanzen  für  Acidimetrie  und  Alkali- 
metrie.  Die  Voraussetzungen  für  die  Verwend- 
barkeit eines  Stoffs  als  Ursubstanz  ist,  daß  er 
leicht  in  reinem  Zustande  herstellbar,  nicht 
hygroskopisch  und  nicht  leicht  zersetzlich  ist. 
Für  die  Einstellung  von  Säuren  verwendet  man 
in  der  Regel  NaoCOg,  das  man  am  einfachsten 
durch  Erhitzen  von  mehrmals  umkristallisiertem 
NaHCOs  auf  250  bis  300»  (2  bis  4  Stunden  je 


nach  der  Menge)  unter  Einsetzen  des  Platin- 
tiegels in  ein  Sandbad  herstellt.  Man  kann  auch 
von  Natrium  Oxalat  (nach  Sörensen  herge- 
stellt) ausgehen,  von  dem  man  eine  bestimmte 
Menge  abwägt  und  durch  schwaches  Glühen 
über  dem  j^unsenbrenner  unter  Einsetzen  des 
Tiegels  in  eine  Asbestplatte  zum  Schutz  gegen 
die  Verbrennungsgase)  oder  über  der  Spiritus- 
flamme (die  keine  SU,  gibt)  in  NaaCÜg  (+  even- 
tuell Na^O)  überführt.  Der  Tiegelinhalt  wird  in 
Wasser  gelöst  und  zur  Titration  der  Säure  mit 
Methylorange  als  Lulikator  verwendet  (hierbei 
schadet  die  teilweise  Ueberführung  in  Oxyd  nichts, 
da  vor  dem  Erhitzen  gewogen  ward,  so  daß  man 
beim  Erhitzen  nicht  so  vorsichtig  zu  sein  braucht 
wie  bei  der  Ueberführung  vonNaHCOg  in  NaoCOg). 
Es  sind  noch  viele  andere  Stoffe  als  Ursubstanzen 
zum  Einstellen  von  Säuren  vorgeschlagen  worden; 
wegen  weiterer  Einzelheiten  muß  auf  Spezial- 
Werke verwiesen  werden. 

Den  Gehalt  einer  Lauge  ermittelt  man  am 
sichersten  durch  Titration  mit  einer  eingestellten 
Säure.  Auch  reine  Oxalsäure  (über  Herstellung 
siehe  S.  329)  läßt  sich  verwenden  (Indikator 
Phenolphtalein). 

19.  Acidimetrische  und  alkalimetrische 
Bestimmung  von  Salzen.  Daß  man  NaaCOg 
wie  eine  Base  zum  Titrieren  von  Säuren  ver- 
wenden kann  (siehe  oben),  hat  die  besondere  Be- 
wandtnis, daß  dieses  Salz  sich  infolge  Hydrolyse 
nach  dem  Schema: 

NaXOa  +  2H,0  5t  2NaOH  +  H0CO3 
wie  eine  schwache  Lösung  von  NaOH  verhält. 
Das  gleiche  Verhalten  zeigen  auch  die  Salze 
anderer  schwacher  Säuren  wie  Borax  (Na2B407). 
Die  Säuren  müssen  allerdings  so  schwach  sein, 
daß  sie  die  Salzbildung  )nit  clem  Indikator  nicht 
beeinflussen.  Darum  ist  Phenolphtalein  als  sehr 
scliwache  Indikatorsäure  in  diesen  Fällen  nicht 
brauchbar,  allenfalls  noch  mit  NaiCOg  (weil 
sich  in  diesem  Falle  die  störende  Säure  durch  Er- 
wärmen austreiben  läßt).  —  Es  gibt  auch  Salze, 
die  sich  wie  Säuren  verhalten  z.  B.  Anilinhydro- 
chlorid  CfillgNHoHCl.  Die  Titration  der  Säure 
ist  dann  der  Beschränlamg  unterworfen,  daß  die 
durch  Hydrolyse  entstandene  Base  (das  Anilin) 
nicht  mit  dem  Indikator  Salz  bildet. 

Natürlich  können  auch  saure  Salze  titri- 
metrisch  analysiert  werden.  Die  Basizität  des 
Salzes  ist  durch  die  Anzahl  der  ionisierbaren 
Wasserstoffatome  gegeben.  Demgemäß  ist  das 
sogenannte  Tetroxalat  (von  der  Zusammensetzung 
KH:,(C.,04),  dreibasisch,  das  Kaliumhydrotartrat 
KHCiH^Ue"  und  das  Kaliumbijodat  KH(J03). 
sind  einbasisch.  Welcher  Indikator  brauchbar 
ist,  ergibt  sich  aus  der  Natur  der  entsprechenden 
Säure  und  unter  Berücksichtigung  von  Ab- 
schnitt 16. 

Uebrigens  können  maßanalytische  ]\Iethoden 
auch  zur  Analyse  sogenannter  normaler  Salze 
benutzt  werden.  So  läßt  sich  der  Gehalt  an  NH4 
in  Ammonsalzen  oder  Salzgemischen  ermitteln 
dadurch,  daß  man  eine  bestimmte  Menge  des 
Materials  mit  einem  Ueberschuß  stickstofffreier 
Natronlauge  (unter  Zusatz  von  etwas  Zinkstaub 
zur  Vermeidung  von  Siedeverzug)  erhitzt  und  den 
entweichenden  Dampf,  nachdem  er  einen  Kühler 
passiert  hat,  durch  eine  bekannte  Menge  Salzsäure 
streichen  läßt.  Indem  man  ermittelt,  wieviel 
HCl  durch  das  übergegangene  NH3  neutralisiert 


328 


Cheniisclie  Analyse  (anorganische  Analyse) 


worden  ist,  ergibt  sich  der  Gehalt  an  NHg  resp. 

Um  Schwermetallsalze,  die  (wde  Kupfersalze) 
mit  CO,"  einen  schwer  löslichen  Niederschlag 
geben,  zu  analysieren,  kann  man  so  verfahren, 
daß  man  eine  bestimmte  Menge  des  Salzes  mit 
einer  bekannten  und  mehr  als  ausreichenden 
Menge  NaaCOg-Lösung  versetzt,  einige  Minuten 
kocht,  den  Niederschlag  abfiltriert  und  aus- 
wäscht und  durch  Titration  des  Filtrats  mit  einer 
eingestellten  Säure  die  zur  Fällung  des  Kations 
verbrauchte  Menge  Carbonatlösung  ermittelt. 
Dieses  Volumen  (in  Bruchteilen  eines  Liters)  x 
Konzentration  x  Aequivalentgewcht  (des  Salzes 
oder  Kations)  ergibt  die  Menge  des  Salzes  oder 
Kations  in  g. 

20.  Praktische  Winke.  Für  die  Aus- 
fülu"ung  maßanalytisclier  Bestimmungen  sind 
noch  folgende  Punkte  zu  beachten.  Da  in 
das  Endresultat  jeder  bei  der  Volummessnng 
begangene  Fehler  eingeht,  müssen  je  nach 
der  Genauigkeit,  die  erstrebt  wird,  ent- 
sprechende Maßnahmen  zur  Verkleinerung 
derartiger  Fehler  getroffen  werden.  So  ist 
zu  berücksichtigen,  daß  man  bei  einer 
Ablesung  an  der  Bürette  leicht  einen  Fehler 
von  0,01  bis  0,02  ccm  begehen  kann.  Wenn 
nun,  wie  es  häufig  vorkommt,  bei  einer 
Titration  vier  derartige  Ablesungen  zu 
machen  sind,  kann  es  sich  zwar  so  treffen, 
daß  die  Fehler  sich  gerade  oder  zum  Teil 
aufheben.  Aber  in  ungünstigen  Fällen 
wäirde  der  Gesamtablesefehler  0,04  bis  0,08 
ccm  betragen  können.  Da  dieser  Fehler 
auf  die  in  die  Rechnung  eingehende  Differenz 
zwischen  den  beiden  Titrierflüssigkeiten  (etwa 
Säure  und  Base)  fällt,  gewinnt  dieses  Moment 
eine  um  so  größere  Bedeutung,  je  kleiner 
das  verbrauchte  Volumen  (eben  jene  Differenz) 
ist.  Würde  sie  etwa  nur  1  ccm  betragen, 
so  wäre  das  Resultat  (in  ungünstigen  Fällen) 
mit  einem  Fehler  von  4  bis  8%  behaftet, 
ganz  abgesehen  von  anderen,  im  besonderen 
auch  von  methodischen  Fehlern.  Hätte 
man  sich  aber  so  eingerichtet,  daß  das  ver- 
brauchte Volumen  10  ccm  betragen  würde 
(etwa  durch  Anwendung  einer  zehnmal  so 
verdünnten  Lösung  oder  einer  zehnmal  so 
großen  Menge  des  Materials),  so  wäre  der 
Fehler  gleich  auf  den  zehnten  Teil  herab- 
gesetzt. Man  mache  es  sich  daher  zur  Regel, 
mit  solchen  Flüssigkeitsmengen  zu  arbeiten, 
daß  das  in  die  Rechnung  eingehende  Volumen 
etwa  20  ccm  beträgt.  Bei  farbigen  Lösungen, 
wie  Permanganat  und  Jodlösung,  sollte 
man  besser  mit  noch  größeren  Mengen 
arbeiten. 

Bezüglich  der  Verwendung  verdünnter  Lö- 
sungen ist  noch  darauf  hinzuweisen,  daß  dabei 
die  methodischen  Fehler  sehr  stark  in  den  Vorder- 
grund treten  können.  In  der  Acidi-  und 
Alkalimetrie  ist  man  wegen  Versagens  der  Indi- 
katoren (siehe  unter  i6)  in  der  Anwendung  ver- 
dünnterer  Losungen  beschränkt,  wenn  man  nicht 
zu   besonderen   Kunstgriffen   (wie   Aetherschicht 


beim  Jodeosin)  oder  physikalisch-chemischen 
Hilfsmitteln  (Leitvermögen-  oder  Potentialmes- 
sungen v^l.  den  Artikel  ,, Physikalisch-che- 
mische Analyse")  seine  Zuflucht  nehmen 
will.  —  Schon  beim  Arbeiten  mit  ^/^o  normalen 
Lösungen  empfiehlt  es  sich,  besonders  wenn  die 
zu  bestimmende  Flüssigkeit  noch  weiter  verdünnt 
ist,  das  Treffen  des  Umschlags  dadurch  zu  er- 
leichtern, daß  man  zwei  entsprechende  Portionen 
einer  Lösung  des  bei  der  Neutralisation  ent- 
stehenden Salzes  von  etwa  gleicher  Konzentra- 
tion mit  der  gleichen  Menge  Indikator  versetzt 
und  dann  die  eine  mit  1  bis  2  Tropfen  der  Base, 
die  andere  mit  ebensoviel  der  Säure.  Die  Titra- 
tion erfolgt  dann  auf  einen  Farbton,  der  zwischen 
den  beiden  Vergleichslösungen  liegt.  Außerdem 
kann  man  durch  Wiederholung  der  Einstellung 
die  Sicherheit  der  Bestimmung  erhöhen. 

21.  Komplikationen  bei  mehrbasischen 
Säuren.  Eine  Besonderheit  ist  bei  manchen 
mehrbasischen  Säuren  (wie  H,P04,  H3ASO4)  an- 
zutreffen. Bei  diesen  Stoffen  erfolgt  nämlich 
die  Dissoziation  nicht  nach  dem  einfachen 
Schema: 

H^po^^sir  +  po/", 

sondern  stufenweise: 

H3PO4  ^  H-  +  HoPO^', 

H,P0'4  5^  H-  +  HPO4" 

HPO4"  ^  H-  +  PO4'". 
Wenn  nun,  wie  gerade  in  diesem  Falle,  die 
Stärke  der  Dissoziation  in  1.,  2.  und  3.  Stufe 
sehr  ausgesprochene  Unterschiede  aufweist,  kaim 
es  vorkommen,  daß  ein  Indikator  seinen  Umschlag 
gibt,  wenn  das  erste  Aecjuivalent  H",  ein  anderer, 
wenn  das  zweite  Aecjuivalent  H"  neutralisiert 
worden  ist.  Dieser  Fall  liegt  in  der  Trt  bei  der 
Phosphor-  und  ebenso  bei  der  Ai-sensäure  vor. 
Man  kann  diese  Säuren  mit  Methylorange  als 
einbasische,  mit  Phenolph talein  als  zweibasische 
Säuren  (freilich  nicht  sehr  scharf)  titrieren.  — 
Hierher  gehört  auch  der  Fall,  daß  sich  Na  ..CO  3 
mit  ]\Iethylorange  als  zweisäurige  und  mit  Phenol- 
phtalein  als  einsäurige  Base  titrieren  läßt.  Die 
Hydrolyse  erfolgt  nämlich  stufenweise  (wegen 
der  verschiedenen  Stärke  der  Dissoziation  der 
Kohlensäure  in  erster  und  zweiter  Stufe)  und 
zwar  besteht,  wenn  gerade  so\iel  Säure  zugesetzt 
worden  ist,  daß  das  nach  dem  Schema: 

NaXOs  +  HoO  ^  NaHCOg  +  NaOH 
entstandene  erste  Aequivalent  Base  neutralisiert 
worden,  d.  h.  wenn  das  Carbonat  in  Hydro- 
carbonat  übergangen  ist ,  gerade  eine  solche 
Konzentration  des  Wasserstoffions,  daß  aus  dem 
roten  Salz  des  Phenolphtaleins  die  farblose  Säure 
entsteht. 

22.  Oxydimetrie.  Von  den  Methoden, 
bei  denen  der  zu  bestimmende  Stoff  oxydiert 
oder  reduziert  wnrd,  sollen  zunächst  die- 
jenigen behandelt  werden,  die  auf  der  An- 
wendung von  Permanganat  als  Oxydations- 
mittel beruhen.  Die  Verhältnisse  liegen 
hierbei  insofern  einfacher  als  man  keinen 
besonderen  Lidikator  braucht,  vielmehr  ist 
das  Ende  der  Titration  an  dem  leicht  be- 
merkbaren Auftreten  einer  schwachroten 
Färbung  zu  erkennen.  —  In  der  Regel 
wird  mit  einer  etwa  ^/^  oder  Y2o-i^ormalen 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


329 


Lösung  gearbeitet.  Die  Normalität  ist  auf 
Aequivalente  bezogen;  ein  Aequivalent  ist 
dadurch  definiert,  daß  diese  Menge  dieselbe 
Wirkung  hervorbringt  wie  8  g  (=  Y^O  =  1 
Aequivalent)  Sauerstoff.  Das  Aequivalent- 
gewicht  des  KMnOi  ist  gleich  Yr,  des  Formel- 
gewichts, da  KM11O4  dem  Oxyd  MiuO^  ent- 
spricht und  das  Mangansulfat,  das  dabei 
entsteht  (siehe  unten)  dem  Oxyd  MnO, 
so  daß  bei  der  Betätigung  des  Permanganats 
als  Oxydationsmittel  von  2KMn04  (=  Mn207) 
dasselbe  geleistet  wird  wie  von  5  Atomen 
oder  10  Aequivalenten  Sauerstoff.  Bei  Be- 
reitung   einer   Yi"    respektive  7io-i^ormalen 

Lösung  wären  daher  — ^ — ^=15 . 8  respektive 


:1,58  g  zum  Liter  zu  lösen. 


KMnO, 

50 

Bei  Herstellung  einer  Permanganatlösung 
sieht  man  in  der  Regel  davon  ab,  eine  genau 
Vn-normale  Lösung  zu  erhalten,  weil  infolge  der 
Gegenwart  oxydierbarer  Verunreinigungen  (be- 
sonders im  Wasser)  eine  langsam  fortschreitende 
Abnahme  des  Gehalts  stattfüidet.  Vielmehr  stellt 
man  durch  Abwägen  der  entsprechenden  Menge 
des  K-Salzes  eine  Lösung  von  annähernder 
Normalität  her  und  bestimmt  den  Gehalt  mit 
Hilfe  einer  sogenannten  Normalsubstanz.  Um 
die  Lösung  haltbarer  zu  machen ,  verwendet  man 
zweckmäßig  Wasser,  das  zuvor  von  alkalischer 
Permanganatlösung  abdestilliert  worden  ist,  fil- 
triert die  mit  dem  Destillat  bereitete  Lösung  1 
alsbald  durch  gereinigten  (zuletzt  mit  KMnOj 
ausgekochten)  Asbest  und  läßt  sie  vor  der  Ein- 
stellung 2  bis  3  Tage  stehen.  (Jxydierbare  Stoffe, 
wie  Kautschuk,  dürfen  nicht  damit  in  Berührung 
gebracht  werden.  Demgemäß  verwendet  man 
nur  Büretten  mit  Glashahn.  Als  Normalsub- 
s  tanz  verwendetman  das  schon  (unter  18 )erwähnte 
Natriumoxalat  nach  Sörensen.  Da  bei  der 
Oxydation  der  beim  Ansäuern  entstehenden 
COOK 

I  zu  2C0,  +  HoO  1  Atom  =  2  Aequivalente 

COOK 

Sauerstoff    verbraucht    werden     (die    Reaktion 
ist  so  zu  formulieren: 
2KMn()4  +  5NaoC.,Ü4  +  8H„S04  =  K,S04  + 

5Na,S04  +  2MnS04  +  lOCÜo  +  SH^O), 
ist  zur  Herstellung  einer  ^/j  resp.  Vio  normalen 
Lösung  1/,  resp.  V20  Formelgewicht  des  Salzes  zu 
lösen.  Wenn  a  ccm  dieser  Lösung  beim  Titrieren 
(wozu  man  auf  70  bis  80"  erwärmt  und  etwa 
20  ccm  25%  H2SO4  zusetzt)  b  ccm  Permanganat- 
lösung   verbraucht   werden,   für    1000  ccm   also 

1000  -   statt  1000  ccm,  dann  ist  jedes  Volumen 
a 

a 

der  KMn04-Lösung  mit  dem  Faktor  t-  zu  multi- 
plizieren um  es  auf  Vi  resp.  Vio  normal  zu  redu- 
zieren. Statt  des  Na2C204  kann  man  auch  Oxal- 
säure, und  zwar  das  Hydrat  H2C2O4.2H2O,  zum 
Einstellen  verwenden.  Wenn  die  reine  Oxal- 
säure des  Handels  beim  Erhitzen  in  einem  Platin- 
tiegel einen  wägbaren  Rückstand  hinterläßt, 
muß  sie  durch  Umkristallisieren  aus  HCl  (vom 
spezifischen  Gewicht  1,04)  und  dann  noch  meh- 
reremal  aus  Wasser  (bis  eine  Probe  in  HNO3  gelöst 


mit  AgNOg  keine  Trübung  von  AgCl  mehr  gibt) 
gereinigt  werden.  Um  zu  dem  richtigen  Hydrat 
zu  gelangen,  läßt  man  das  abgesaugte  Material 
in  einer  Kristallisierschale  (unter  Schutz  vor 
Staub!)  an  der  Luft  liegen.  Durch  Wägen  nach 
größeren  Zeiträumen  kann  festgestellt  werden,, 
ob  die  Kristalle  alle  anhaftende  Feuchtigkeit 
abgegeben  haben.  Durch  Titrieren  mit  einer 
eingestellten  Lauge  kann  übrigens  die  Zusammen- 
setzung der  Säure  kontrolliert  werden.  —  Das 
alkalimetrische  Aequivalent  ist  hier  mit  dem 
reduzimetrischen  identisch,  was  beiläufig  nicht 
allgemein  der  Fall  ist  (Beispiel:  Vom  Tetroxa- 
lat,  siehe  S.  327,  das  auch,  freilich  wegen  Schwan- 
lamgen  in  der  Zusammensetzung  mit  geringerem 
Verlaß  als  Normalsubstanz  in  der  Alkalimetrie 
und  Oxydimetrie  benutzt  werden  kann,  ist  das 
alkalimetrische  Aequivalent  =  ^/g  vom  Formel- 
gewicht, das  oxydimetrische  =  ^J^,  da 
1KH3(C204)2  =  2H2C2O4). 

Außerdem  können  auch  Ferroammonium- 
sulfat  (sogenanntes  Mohrsches  Salz)  und  metal- 
lisches Eisen  (sogenannter  Blumendraht)  zum 
Einstellen  von  Permanganatlösungen  benutzt 
werden.  Indessen  beide  Stoffe  stehen  den  zuerst 
genannten  an  Brauchbarkeit  nach. 

Zum  Ansäuern  wird,  wenn  nicht  be- 
sondere Umstände  die  Anwendung  verbieten 
(wie  z.  B.  bei  der  Gehaltsbestimmung  von 
Bleisuperoxyd)  Schwefelsäure  angewendet 
(Konz.  1 :4  verdünnt).  Salpetersäure  eignet 
sich  nicht,  weil  konzentrierte  Lösungen  oft 
niedere  Oxyde  des  Stickstoffs  enthalten, 
die  Permanganat  reduzieren.  Der  Anwendung 
von  Salzsäure  steht  in  vielen  Fällen  nichts 
im  Wege.  Wenn  aber  Eisensalze  zugegen 
sind,  muß  davon  abgesehen  werden,  weil 
sie  (und  zwar  im  besonderen  Ferrosalze) 
einen  Mehrverbrauch  von  Permanganat  be- 
dingen, der  auf  der  Oxydation  von  CP 
beruht  und  (nach  Manchot)  auf  die  inter- 
mediäre Bildung  eines  Superoxyds  des  Eisens 
(walu-scheinlich  der  Stufe  PcjOs)  zurück- 
zuführen ist.  Wenn  man  doch  genötigt  ist, 
in  salzsaurer  Lösung  zu  arbeiten,  setzt 
man  etwa  2  g  Mangansulfat  hinzu. 

Permanganatlösung  ist  sehr  weitgehender 
Anwendung  fähig,  so  zur  Bestimmung  des 
Eisengehalts  von  Ferro  salzen,  von  Ferro - 
cyankalium,  zur  indirekten  Bestimmung 
von  Stoffen,  die,  wie  Chlorate,  Nitrate  und 
Persulfate,  Ferrosalze  oxydieren,  ferner  zur 
Titration  von  Oxalsäure  und  Stoffen,  die 
als  Oxalate  fällbar  sind  (Ca",  Pb--),  von 
Nitriten,  Superoxyden  (von  Mn,  Pb),  Wasser- 
stoffsuperoxyd und  zur  Ermittelung  des 
Gehalts  an  organischer  Substanz  in  Trink- 
wässern. 

Für  die  Ableitung  der  Menge  des  zu  bestimmen- 
den Stoffs  hat  man  sich  über  die  erforderliche 
Sauerstoffmenge  die  in  dem  Unterschied  der 
Zusammensetzung  zum  Ausdruck  kommt, 
Rechenschaft  zu  geben  oder  bei  Elektrolyten  über 
die  Zahl  der  aufgenommenen  positiven  oder  ab- 
gegebenen negativen  Ladungen.  Einem  Liter 
Vn-    normaler  KMnOi-Lösung    entspricht    die- 


330 


Clieniisclie  Analyse  (anorganische  Analyse) 


jenige  Menge,  welche  ^/n  Aequivalent  Sauerstoff 
verbraucht  (also  ^/^nUX, 0^.211.0)  oder  V" 
■derjenigen  Salzmenge,  welche  eine  positive  Ladung 
aufnimmt  oder  eine  negative  Ladung  abgibt  (wie 
iFe-  resp.  lFeS04.7H,0). 

2^.  Kaliumbichromat  als  Oxydationsmittel. 
Ein  anderes  in  der  ]\Iaßanalvse  verwendbares 
Oxydationsmittel  ist  das  Kaliumbichromat. 
Man  arbeitet  ebenfalls  in  saurer  Lösung  und 
zwar  kann  bei  der  Bestimmung  von  Ferrosalz 
■(nach  Penny)  sowohl  in  schwefel-  wie  in  salz- 
saurer Lösung  gearbeitet  werden.  Die  Reaktion 
erfolgt  nach  dem  Schema: 
K,Cr,0-  +  14HC1  +  6FeCL  =  2KC1  +  SCrCls  + 

6FeCL  +  7H2O, 
xesp.  einfacher  als  lonenreaktion  geschrieben: 
€r20/'  +  14H-  +  6Fe"  =  2Cr-  +  6Fe-  +  7H.,0. 

Da  grünes  Chromisalz  entsteht,  muß  ein 
Indikator  benutzt  werden,  um  das  Ende  der 
Reaktion  zti  erkennen  d.  h.  den  ^Moment,  in  wel- 
chem das  vorhandene  Ferrosalz  gerade  aufge- 
braucht ist.  Zu  dem  Zweck  wird  ein  Tropfen 
frisch  bereitete  verdünnte  Lösung  von  reinem 
Kaliumferricyanid  auf  eine  weiße  Unterlage 
■(Porzellandeckel)  gebracht  und  dazu  wird  von 
Zeit  zu  Zeit  ein  Tropfen  der  Lösung  gegeben 
(Tüpfelmethode).  Solange  noch  viel  Ferro- 
salz vorhanden  ist,  entsteht  eine  Blaufärbung 
an  der  Stelle,  wo  die  Tropfen  zusammenfließen, 
bei  Gegenwart  von  nur  kleinen  Mengen  eine 
Grünfärbung.  Man  titriert,  bis  keine  Grünfärbung 
mehr  wahrnehmbar  ist. 

24.  Jodometrie.  Unter  dieser  Ueber- 
«chrift  sind  zahlreiche  Methoden  zu  er- 
wähnen, die  entweder  auf  der  Oxydierbarkeit 
vieler  Stoffe  durch  Jod  beruhen  oder  darauf, 
daß  andere  Oxydationsmittel,  die  Jod  aus 
Kaliumjodid  abscheiden,  durch  Titration 
des  Jods  mit  einer  Lösuns;  von  Thiosulfat 
oder  arseniger  Säure  bestimmt  werden. 
Uebrigens  braucht  die  Oxydation  nicht  immer 
durch  die  Abscheidung  von  Jod  zu  gehen. 
Man  kann  vielmehr,  wie  bei  der  Chlorkalk- 
bestimmnng,  das  Oxydationsmittel  auch  auf 
ein  bekanntes  Volumen  Arsenigsäurelösung 
einwirken  lassen  und  durch  Titration  mit 
.Jodlösung  feststellen,  wieviel  durch  den 
Chlorkalk  oxydiert  worden  ist. 

Da  Jod  bei  der  Betätigung  als  Oxydations- 
mittel nach  demSchemaf  J2  +  H.20=2HJ+0 
soviel  leistet  wie  ein  Aeqnivalent  Sauerstoff, 
ist  auf  1  Liter  Y^  respektive  Vio-"ormaler 
Lösung  7i  respektive  Yio  Verbindungs- 
gewicht Jod  zu  lösen.  Dasselbe  ergibt  sich, 
wenn  man  den  Vorgang  als  lonenreaktion 
schreibt:  J=J-+(-)  respektive  J+(')=J', 
welche  Gleichungen  besagen,  daß  der  Ueber- 
gang  von  Jod  in  Jodion  nur  erfolgt,  wenn 
ein  Stoff  zugegen  ist,  der  die  gleichzeitig 
entstehende  positiveLadung  aufnehmen  kann, 
wie  Fe-  (J+Fe"=  J'+Fe--),  oder  ein  solcher, 
der  eine  negative  Laduns  abgeben  kann,  wie 
Thiosulfation  S^O,"  (2S20>+ J2=  S.O."- 
-f2J'). 

Da  Jod  sich  in  Wasser  nur  spärlich  löst, 
wird  die  Lösung  (man  arbeitet  in  der  Regel 


mit  Vio  oder  Y2o-iiormaler  Lösung,  kann 
aber  auch  noch  gut  7ioo  normale  Lösung 
verwenden)  unter  Zusatz  von  KJ  bereitet 
(auf  Grund  der  Bildung  eines  komplexen 
Trijodions  J3',  siehe  ,,Jod"  im  Artikel 
,, Fluorgruppe").  Auf  12,7  g  Jod  werden 
20  bis  25  g  KJ  angewendet. 

Das  Jod  wird  mit  KJ  in  einem  Teil  (Vio) 
des  Wassers  gelost  und  erst  nachdem  vollständige 
Auflösung  eingetreten  ist,  wird  der  Rest  des 
Wassers  zugegeben  (wenn  man  gleich  das  ge- 
samte Wasser  hinzugibt,  erfolgt  die  Auflösung 
langsamer  und  es  treten  leicht,  infolge  unvoll- 
ständiger Auflösung,  nachträglich  noch  merkliche 
Zunahmen  der  Konzentration  ein).  Man  verzichtet 
meistens  auch  hierbei  auf  die  Herstellung  einer 
genau  Vio  oder  V2o-normalen  Lösung,  und  stellt 
vielmehr  eine  von  möglichst  annäherndem  Gehalt 
her.  Der  Abweichung  von  der  beabsichtigten 
Normalität  wird  mit  Hilfe  eines  Reduktions- 
faktors, wie  auf  S.  329  angegeben,  Rechnung 
getragen.  —  Da  Jod  auf  Kautschuk  einwirkt, 
benutzt  man  (wenigstens  bei  Lösungen,  die 
stärker  als  Vioo-noi'™al  sind)  Büretten  mit 
Glashahn. 

Außerdem  sind  noch  folgende  Lösnngen 
in  Gebranch;  A  r  s  e  n  i  g  e  Säure.  Einem 
Verbindungsgewicht  Jod  entspricht  V4 
Formelgewicht  AS2O3,  da  AsoOg  zur  Ueber- 
führung  in  AsjOg  4  Aeqnivalente  Sauerstoff 
benötigt. 

Zur  Herstellung  von  Vio-normaler  AsjOg-Lö- 
sung  wird  daher  V40  Formelgewicht  (am  besten 
vorher  sublimierter)  AsoOj  genau  abgewogen  und 
in  der  erforderlichen  Menge  K()H  oder  NaOH 
gelöst.  Dann  wird  die  Lösung  bis  zur  sauren 
Reaktion  mit  HCl  versetzt  und  darauf  NaHGUj 
zugegeben,  bis  kein  Aufbrausen  mehr  erfolgt 
und  noch  10  bis  20  g  mehr,  und  schließlich  bis 
zur  Marke  aufgefüllt.  Der  Ueberschuß  von 
Bicarbonat  ist  erforderlich,  um  die  bei  der  Reak- 
tion mit  Jod  nach  der  Gleichung: 
2  J,  +  AsoOg  +  2H.,0  ^  AsoOs  +  4H  J  resp. 
2J  +  As'Os'"  +  H'aO^As'O/"  +  2H-  +  2J' 
entstehende  Säure  (H")  zu  neutralisieren.  Bei 
ungenügender  -Menge  von  Bicarbonat  macht  sich 
die  Gegenreaktion  in  störender  Weise  geltend. 
Und  stärkere  Neutralisationsmittel  wie  NaoCOs 
oder  gar  NaOH  sind  nicht  brauchbar,  weil  diese 
Stoffe  einen  Mehrverbrauch  von  Jod  bedingen 
(Washburn,  J.  Am.  Ch.  Soc.  30,  31.  1908). 

Für  alle  Titrationen  von  Jod  in  saurer 
Lösung  verwendet  man  Natriumthio- 
sulfatlösung. 

Von  dem  im  Handel  erhältlichen  Salz 
("NaoSoO., +  5H.,0)  werden  zur  Herstellung  einer 
Vio-normalen  Lösung  24,9  g  zu  einem  Liter 
gelöst.  —  Die  Lösung  kann  zwar  unmittelbar 
gebraucht  werden.  Da  aber  infolge  der  schwer 
vermeidbaren  Gegenwart  von  Kohlensäure  eine 
langsam  vor  sich  gehende  Zersetzung  unter 
Abscheidung  von  Schwefel  nach  dem  Schema: 
S.,03"  +  H-^HSO,' +  S  stattfindet,  ist  es 
zweckmäßig  die  Lösung  vor  der  Einstellung 
einige  Tage  stehen  zu  lassen. 

Die  Einstellung  der  jodometrisehen  Lö- 
sungen  kann   auf  sehr   verschiedene   Weise 


Chemische  Analy.se  (anorganische  Analyse) 


331 


erfolgen.  Entweder  man  geht  von  ganz 
reiner  arseniger  Säure  aus,  bereitet  davon 
eine  Lösung,  stellt  damit  die  Jodlösung 
ein,  und  schließlich  gegen  diese  die 
Thiosulfatlösung.  Oder  man  stellt  die  Thio- 
sulfatlösung  gegen  eine  besondere  Normal- 
substanz ein  und  ermittelt  dann  die  Nor- 
malität der  Jodlösung.  — ^  Von  den  zahl- 
reichen Stoffen,  die  als  Ursubstanz  in 
Betracht  kommen  (reines  Jod,  K-Bichromat, 
K-Bijodat,  K-Permanganat  und  andere)  soll 
liier  nur  auf  das  Bichromat  eingegangen 
werden.  Das  Verfahren  besteht  darin,  daß 
durch  die  oxydierende  Wirkung  des  K- 
Chromats  (+  Säure!)  aus  K- Jodid  eine  dem 
Uebergang  von  Bichromat  in  Chromisalz 
entsprechende  Menge  Jod  abgeschieden  wird. 
Die  Reaktion  erfolgt  nach  dem  Schema: 
KoCr^O;  +  6KJ  +  14HC1  =  8  KCl  +  2CrCl3 

+  3J.,  +  7H,0 
respektive  als  lonengleichung  geschrieben: 
Cr  A"  +  6  J'  +  14H-  =  2Cr-  +  3  J2  +  ^HaO. 
Es  werden  also  durch  ein  Formelgewicht 
KoCi'aO^  sechs  Aequivalente  Jod  in  Freiheit 
gesetzt.  Demgemäß  ist  zur  Herstellung 
einer  Yio  respektive  Y2o-"ormalenBiclu-omat- 
lösung  Yeo  respektive  Yiao  Formelgewicht 
des  Salzes  zu  1  Liter  zu  lösen. 

Das  reine  K-Bichromat  des  Handels  wird 
durch  mehrmaliges  Umlo-istallisieren  gereinigt 
und  durch  längeres  Erhitzen  auf  130  bis  150"  voll- 
kommen von  anhaftendem  Wasser  befreit.  Von 
dem  Salz  wird  dann  die  entsprechende  Menge 
und  zwar  2,4498  g  zu  1  1  ^/oQ-normaler  Lösung 
gelöst.  Diese  Menge  ist  etwas  kleiner  als  ^/oo 
KoCrgO-,  um  der  durch  den  Liiftsauerstoff  ab- 
geschiedenen Jod-Menge  Reclmung  zu  tragen. 
Die  übrigen  Stoffe  werden  in  folgender  Konzen- 
tration angewendet:  KJ-Lösung  17  g  zu  500  ccm, 
HCl  vom  spezifischen  Gewicht  1,10  im  Verhältnis 
1:4  verdünnt.  Die  drei  Stoffe  werden  in  eine 
Flasche  (250  ccm)  mit  Glasstöpsel  abgemessen 
und  zwar  als  letzte  eine  von  denen  (KJ  oder  HCl), 
die  nicht  genau  abpipettiert  zw  werden  brauchen , 
weil  ein  Ueberschuß  davon  angewendet  wird. 
Bei  der  Titration  (in  dieser  Flasche)  ist  darauf  zu 
achten,  daß  kein  Jod  entweicht.  Das  Ende  der 
Titration  erkennt  man  mit  Hilfe  von  Stärkelösung, 
die  mit  freiem  Jod  blaue  Jodstärke  gibt.  Beim 
Einstellen  der  Thiosulfatlösung  mit  Bichromat 
tritt  aber  nicht  Entfärbung  ein  (wie  sonst  bei  der 
Titration  von  Jod  mit  Thiosulfat),  sondern  es 
erfolgt  Umschlag  von  tiefblau  in  hellgrün  (Farbe 
des  Chromisalzes). 

Die  Ermittelung  des  Faktors  zur  Reduktion 
eines  beliebigen  Volumens  der  Jodlösung  auf 
ccm  Vio  resp.  V-io-normaler  Lösung  geschieht  in 
der  auf  S.  329  angegebenen  Weise.  Der  Indikator 
(Stärkelösung)  wird  bereitet  durch  Anreiben  der 
entsprechenden  Menge  (2%)  sogenannter  löslicher 
Stärke  mit  kaltem  Wasser  zu  einem  Brei,  der 
nait  siedendem  Wasser  auf  das  erforderliche 
Volumen  gebracht  wird.  Von  dieser  Lösung 
werden  bei  jeder  Titration  2  bis  5  ccm  zugesetzt. 
Da  Stärkelösung  leicht  verdirbt,  setzt  man  in 
der  Regel  etwas   Quecksilberjodid  zu.     Eine  so 


bereitete  oder  gestandene  Lösung,  die  auf  Zusatz 
von  Jodlösung  keine  rein  blaue  Farbe  gibt,  ist 
zu  verwerfen. 

lieber  die  Natur  der  blauen  Jodstärke  be- 
stehen noch  Meinungsverschiedenheiten.  Sicher 
ist,  daß  außer  Jod  und  Stärkelösung  auch  Jodid 
zur  Bildung  notwentüg  ist.  Demgemäß  hat  man 
zu  beachten,  daß  beim  Arbeiten  mit  sehr  ver- 
düiniten  Jodlösungen  der  Umschlag  nur  prompt 
erfolgt,  wenn  der  zu  titrierenden  Lösung  auf  etwa 
150  ccm  1  gKJ  hinzugefügt  wird. 

Die  Bestimmungen,  die  mit  Hilfe  jodo- 
metrischer  Lösungen  ausgeführt  werden  kön- 
nen, sind  außerordentlich  zahlreich.  Zu- 
nächst Stoffe,  die,  wie  Verbindungen  des 
dreiwertigen  Arsens  und  Antimons,  schweflige 
Säure,  Schwefelwasserstoff  und  Sulfide,  ferner 
Formaldehyd,  direkt  durch  Jod  oxydierbar 
sind.  Ferner  die  große  Zahl  der  Stoffe, 
die  aus  Kaliumiodid  Jod  abscheiden:  Ferri- 
salze ,  Kaliu  m  -  Ferricy anid ,  Kupfersalze, 
die  freien  Halogene,  Hypochlorite,  Chlorate, 
Peroxyde,  Ozon,  Arsensäure  und  Verbin- 
dungen des  fünfwertigenAntimons  und  andere. 

25.  Fällungsanalysen,  Argentometrie. 
Von  den  Reaktionen,  die  auf  der  BUdung 
schwer  löslicher  Stoffe  beruhen,  sollen  hier 
nur  die  argentometrischen  Methoden  Er- 
wähnung finden,  bei  denen  es  sich  um  die 
Bestimmung  von  Silberion  durch  Titration 
mit  Natriumchlorid  respektive  Ammonium- 
rhodanid  oder  umgekehrt  um  die  Bestim- 
mung der  Ionen  der  Halogene  durch  Titration 
mit  Silbernitrat  handelt.  Es  sind  dabei  die 
beiden  Fälle  auseinanderzuhalten,  daß  die 
Titration  in  neutraler  oder  saurer  Lösung 
ausgeführt  wird.  Im  ersteren,  einfacheren 
Falle  wird  nach  Mo  hr  als  Indikator  Kaliu  m- 
chromatlösung  (1  bis  2  Tropfen  gesättigter 
Lösung)  benutzt.  Wenn  zu  der  neutralen 
Chloridlösung  (nach  Zusatz  von  K2Cr04) 
portionenweise  Silbernitratlösung  zugegeben 
wird,  findet  zunächst  nur  Abscheidung  von 
weißem  Silberchlorid  statt,  da  die  dem 
Löslichkeitsprodukt  des  Silberchlorids  ent- 
sprechende Silberionenkonzentration  (10-^) 
kleiner  ist  als  die  dem  Löslichkeitsprodukt 
(9x  lO-i^jfjpj-AgoCrOj  entsprechende  Konzen- 
tration des  Silberions:  2.6x10-*  und  oben- 
drein die  Konzentrationen  der  fällbaren  Ionen 
(CP  respektive  CrOi")  sehr  verschieden  sind, 
die  des  Chlorions  namentlich  zuerst  sehr  viel 
größer  ist  als  die  des  Clu'omations.  Von  einem 
gewissen  Moment  der  Zugabe  von  Silber- 
nitrat an,  wenn  die  Konzentration  des  Chlor- 
ions hinreichend  weit  gesunken  ist,  setzt 
die  Abscheidung  von  rotem  Silberchromat 
ein,  was  sich  bei  einiger  Uebung  leicht  und 
ziemlich  scharf  erkennen  läßt.  Falls  man 
zuviel  Silbernitratlösung  hinzugegeben  hat, 
kann  man  durch  Chloridlösung  die  bestehende 
Gelbfärbung  (des  Gemisches  von  weißem 
AgCl  und  rotem  Ag2Cr04)  wieder  beseitigen, 
um  den  Umschlag  von  neuem  hervorzurufen. 


332 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


—  Nach  Zugabe  der  dem  Chlorid  äquiva- 
lenten Menge  von  Silbernitrat  ist  zwar  die 
Ftällung  des  Chlorids  noch  nicht  beendet; 
aber  da  die  Abscheidung  des  Silberchromats 
erst  eintritt,  wenn  die  der  Sättigung  an 
Silberchlorid  entsprechende  Silberionenkon- 
zentration um  einen  bestimmten  Betrag 
überschritten  ist,  ergibt  die  Ableitung  der 
Chloridmenge  aus  dem  verbrauchten  Vo- 
lumen der  Silbernitratlösung  sogar  etwas 
zu  hohe  Kesultate. 

Die  erforderliche  Lösimg  von  Silbernitrat 
(i/io  resp.  V2o-noraial)  bereitet  man  durch  Auf- 
lösen von  Vio  resp.  ^/..^  Formelgewicht  des  reinen 
Salzes.  Die  Einstellung  erfolgt  am  besten  gegen 
reines  Natrium-  oder  Kaliumchlorid.  Die  durch 
Umkristallisieren  (KCl)  oder  Fällen  mit  Alkohol 
(NaCl)  gewonnenen  Salze  müssen  (durch  Er- 
hitzen auf  lßO°)  scharf  getrocknet  werden. 

Ebenso  wie  Chloride,  lassen  sich  Bromide, 
Jodide  und  einfache  Cyanide  bestimmen. 
Die  letzteren  kann  man  auch  ohne  Indikator 
titrieren,  indem  man  Silbernitratlösung  zur 
Cyanidlösung  tropfen  läßt,  bis  die  zunächst 
entstehende  Trübung  von  Silbercyanid,  die 
beim  Umrühren  infolge  Bildung  von  kom- 
plexem Kaliumsilbercyanid  zunächst  ver- 
schwindet: 

KCN  +  AgNOs  ="AgCN  +  KNO. 
KCN  +  AgCN    =  KAg(CN)2, 
bestehen   bleibt.      Dann  ist   das   Verhältnis 
lAgN03:2KCN     überschritten     und     jeder 
Tropfen     bewirkt     Abscheidung     der     ent- 
sprechenden Menge  Silbercyanid: 
KAg(CN),  +  AgNOa  =  Ag2(CN)2  +  KNO3. 

26.  Die  Titrationen  in  saurer  Lösung. 
Diese  können  (nach  Volhard)  mit  oder  (nach 
Gay  Lussac)  ohne  Indikator  ausgefülnt 
werden.  Da  das  letztere  Verfahren  nur 
spezielleres  Interesse  hat,  soll  hier  nur 
auf  die  Volhardsche  Methode  eingegangen 
werden.  Bei  diesem  Verfahren  kommt 
außer  den  bereits  erwähnten  Lösungen  noch 
Khodanlösung  zur  Anwendung.  Und  als 
Indikator  dient  Ferriammoniumsulfat- 
lösung,  das  einen  Ueberschuß  von  Rhodanid 
durch  Bildung  von  rotem  Ferrirhodanid 
anzeigt.  Damit  der  Umschlag  deutlich  aus- 
fällt, ist  es  freilich  notwendig,  daß  eine 
hinreichende  Menge  Säure  (HNO 3)  vorhanden 
ist.  Sonst  stört  die  rote  Farbe  des  Ferrisalzes, 
von  dem  man  (um  den  Umschlag  zu  ver- 
schärfen) eine  ziemlich  große  Menge  (5  ccm 
gesättigte  Lösung)  zusetzt.  Wenn  zu  dem 
Gemisch:  Silbernitrat,  Indikator  und  Säure, 
das  farblos  sein  soll,  Rhodanidlösung  zu- 
gesetzt wird,  fällt  zunächst  Silberrhodanid 
aus,  bis  schließlich  eine  schwache  Rötung 
der  Flüssigkeit  über  dem  Niederschlag  sich 
geltend  macht.  Falls  man  übertitriert, 
zuviel  Rhodanid  zugefügt  hat,  kann  man  die 
Flüssigkeit  durch  Zugabe  von  Silbernitrat 
wieder  entfärben. 


Die  Bestimmung  von  Cl',  Br'  oder  J' 
in  saurer  Lösung  wird  nach  dieser  Methode 
in  der  Weise  ausgeführt,  daß  man  die  Lösung 
mit  einer  genau  abgemessenen  und  zur 
Fällung  des  Halogenions  mein:  als  ausreichen- 
den Menge  Silbernitratlösung  versetzt  und 
die  nicht  zur  Fällung  als  AgCl,  AgBr  respek- 
tive AgJ  verbrauchte  Menge  Silberion  mit 
Rhodanidlösung  (Indikator  Eisenalaun,  even- 
tuell unter  Zugabe  von  HNO3  bis  zur  Ent- 
färbung vor  Zugabe  des  Rhodanids)  zurück- 
titriert. —  Bei  der  so  ausgeführten  Be- 
stimmung von  kleinen  Mengen  Chlorid 
können  allerdings  fehlerhafte  Resultate  er- 
halten w^erden ,  wenn  das  Silberchlorid  vor 
dem  Titrieren  mit  Rhodanid  nicht  abfiltriert 
wird.  Nach  V.  Rothmund  und  A.  Burg- 
staller  (Z.  f.  anoro-.  Ch.  63,  330,  1909) 
kann  man  diese  Fehlerquelle  auch  dadurch 
umgehen,  daß  man  einen  großen  Ueberschuß 
von  Silbernitrat  anwendet  und  die  Flüssig- 
keit, in  der  das  Silberchlorid  suspendiert  ist, 
mit  Aether  versetzt,  bis  zwei  Schichten 
auftreten  und  in  der  Kälte  schüttelt,^  bis 
Klärung  eingetreten  ist. 

Die  Silbernitratlösung  wird  gegen  reines 
KCl  oder  NaCl  (siehe  unter  25)  und  zwar  am 
besten  auf  dieselbe  Weise  eingestellt  wie  bei 
den  späteren  Bestimmungen  unbekannter  Cl'- 
Mengen,  die  Rhodanidlösung  gegen  die  Silber- 
nitratlösung. 

Außer  den  hier  behandelten  argento- 
metrischen  Methoden  gibt  es  noch  zahlreiche 
andere  Verfahren,  die  auf  der  Bildung  schwer 
löslicher  Stoffe  beruhen,  wie  die  Bestimmung 
von  Phosphorsäure  als  Uranylphosphat,  die 
Bestimmung  der  Härte  von  Wasser  und  die 
Bestimmung  von  Zucker  auf  Grand  der 
reduzierenden  Wirkung  gegenüber  alkalischer 
Cuprisalzlösung  nach  Trommer-Fehling- 
Soxhlet,  worüber  in  Spezialwerken  nähere 
Angaben  zu  finden  sind. 

Gewichtsanalyse  oder  Gravimetrie. 

27.  Allgemeines.  Wie  unter  11  darge- 
legt worden  ist,  kommen  die  gravimetrischen 
Methoden  darauf  heraus,  daß  eine  bestimmte 
Menge  des  zu  analysierenden  Stoffs  (A) 
mit  einem  anderen  Stoffe  (B)  oder  mehreren 
in  Wechselwirkung  gebracht  und  so  der  eine 
Bestandteil  von  A  in  eine  andere  Verbindung 
(C)  von  bekannter  Zusammensetzung  über- 
geführt wird.  In  sehr  vielen  Fällen  wird  als 
Stoff  C  ein  schwer  löslicher  gewählt,  so  daß 
beim  Vermischen  von  A  und  B  ein  Nieder- 
schlag entsteht.  —  Der  aus  der  Menge 
von  C  über  die  Zusammensetzung  von  A 
abgeleitete  Schluß  ist  auf  die  Voraus- 
setzung gegründet,  daß  A  vollständig  (oder 
wenigstens  bis  auf  einen  vernachlässigbaren 
Bruchteil)  in  C  übergeführt  worden  ist 
(siehe  unter  10),  und  weiter,  daß  die  Zu- 
sammensetzung von  C  oder  des  Stoffs,  der 
gewogen    wird    (in    manchen    Fällen,    siehe 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


333 


unter  30,  macht  sich  eine  weitere  stoffliche 
Umwandlung  nötig)  eine  vollkommen  ein- 
heitliche ist. 

Diese  einleuchtenden  Voraussetzungen 
sind  zwar  in  manchen  Fällen  auf  verhältnis- 
mäßig einfache  Weise  zu  erfüllen.  Es  gibt 
indessen  zahlreiche  Fälle,  in  denen  man  nur 
durch  einen  bei  Befolgung  einer  bestimmten 
Arbeitsvorschrift  stattfindenden  Ausgleich 
von  nicht  näher  bekannten  Fehlern  ent- 
gegengesetzten Vorzeichens  zu  befriedigenden 
Ergebnissen  gelangt.  Die  spezielle  Gewichts- 
analyse kommt  geradezu  auf  die  Mitteilung 
einer  Sammlung  von  derartigen  Vorschriften 
heraus.  Da  sich  dieses  Vorgehen  bei  dem 
beschränkten  Raum  von  selbst  verbietet,  soll 
eine  geeignete  Auswahl  von  Fällen  ausführ- 
licher behandelt  werden,  während  im  übrigen 
für  die  einzelnen  Bestandteile  (unter  32)  nur 
die  wichtigsten  Bestimmungsformen  mit  er- 
gänzenden Bemerkungen  angegeben  werden 
sollen. 

28.  Bestimmung  von  Chlor-  oder  Silber- 
ion als  Silberchlorid.  Als  Fällungsmittel 
dient  entweder  Silbernitrat  oder  ein  Chlorid 
(respektive  Salzsäure).  Die  zu  fällende 
Lösung  wird  mit  wenig  (10  bis  20  Tropfen) 
verdünnter  HNO3  angesäuert  und  nach 
Verdünnen  auf  100  bis  200  ccm  und  Erwärmen 
auf  60  bis  70°  wird  das  Fällungsmittel 
(ebenfalls  verdünnt)  in  dünnem  Strahle 
(am  besten  durch  ein  zu  einem  Trichter 
mit  feiner  Spitze  ausgezogenes  Reagensglas) 
hinzugegeben.  Man  überzeuge  sich  stets, 
ob  man  genug  Fällungsmittel  zugegeben  hat, 
indem  man  den  Niederschlag  zu  Boden 
sitzen  läßt  und  zusieht ,  ob  ein  weiterer 
Zusatz  einer  kleinen  Menge  des  Fällungs- 
mittels noch  eine  Abscheidung  bewirkt. 
Durch  einen  mäßigen  Ueberschuß  wird  die 
Ausfällung  infolge  Verminderung  der  Lös- 
lichkeit (s.  d.  Art.  „Chemisches  Gleich- 
gewicht") weiter  getrieben.  Aber  die  An- 
wendung eines  allzu  reichlichen  Ueberschusses 
ist  nicht  nur  zwecklos,  weil  die  überhaupt 
erreichbare  Verminderung  der  Löslichkeit 
schon  durch  einen  mäßigen  Ueberschuß  be- 
wirkt wird,  sondern  es  können  direkt  Stö- 
rungen dadurch  herbeigeführt  werden. 
Manche  Niederschläge  sind  nämlich  in  kon- 
zentrierteren  Lösungen  des  Fällungsmittels 
leicht  löslich.  Außerdem  erschwert  man 
sich  die  Arbeit  des  Auswaschens. 

Sobald  der  Niederschlag  sich  soweit 
abgesetzt  hat,  daß  die  Flüssigkeit  klar  ge- 
worden ist  (was  sich  durch  Umrühren  mit 
einem  Glasstabe  beschleunigen  läßt),  kann 
filtriert  werden.  Li  vielen  Fällen  ist  es  aller- 
dings zweckmäßig,  einige  (2  bis  4)  Stunden 
vor  dem  Filtrieren  zu  warten  (siehe  unter  29), 
nämlich  immer,  wenn  die  Abscheidung 
langsam  vor  sich  geht,  was  man  daran 
erkennt,  daß  die  Fällung  nicht  gleich  nach 


Zugabe    der    ersten    Tropfen    des    Fällungs- 
mittels entsteht. 

Zum  Filtrieren  benutzt  man  für  quan- 
titative Zwecke  aschefreie  Filter  oder  soge- 
nannte Goochtiegel  (siehe  im  Artikel  ,,Che- 
mische  Apparate"  unter  5c).  Durch  lang- 
sames Neigen  des  Becherglases  suche  man  zu 
erreichen,  daß  möglichst  wenig  Niederschlag 
auf  das  Filter  gelangt.  Um  die  eingeschlossenen 
und  adsorbierten  Salze  zu  beseitigen,  muß  der 
Niederschlag  noch  mit  Wasser  oder  einer 
Salzlösung  ausgewaschen  werden.  Das 
Auswaschen  ist  naturgemäß  so  lange  fort- 
zusetzen, bis  das  Waschwasser  keine  Re- 
aktion mehr  auf  eines  der  Ionen  des  Fällungs- 
mittels gibt.  Da  aber  beim  Waschen  immer 
auch  etwas  von  dem  gefällten  Stoff  in  Lösung 
geht  (dessen  Menge  von  der  Löslichkeit  und 
der  Lösungsgeschwindigkeit  abhängt),  muß 
man  darauf  bedacht  sein,  mit  möglichst  wenig 
Waschfhissigkeit  auszukommen.  Es  ist 
dabei  noch  zu  beachten,  daß  es,  wie  Ostwald 
gezeigt  hat,  wirksamer  ist,  ,,vielemal  mit 
kleinen  Portionen  Wasser  auszuwaschen  als 
einigemal  mit  großen".  —  Wenn  möghch  wird 
man  zum  Auswaschen  warmes  oder  heißes 
Wasser  benutzen,  da  das  Filtrieren  kalter 
Flüssigkeiten  langsamer  vor  sich  geht.  Aber, 
da  dadurch  auch  leicht  größere  Verluste 
herbeigeführt  werden,  nämlich  immer,  wenn 
die  Löslichkeit  mit  der  Temperatur  zu- 
nimmt, bleibt  diese  Maßnahme  auf  sehr 
wenig  lösliche  Stoffe  beschränkt.  So  ver- 
bietet sich  beispielsweise  auch  im  Falle 
des  Silberchlorids  die  Anwendung  von  heißem 
Wasser,  da  100  ccm  Wasser  von  100 "^  etwa 
2  mg  AgCl  lösen,  wähi'end  dieselbe  Menge 
Wasser  von  Zimmertemperatur  nur  etwa 
0,15  mg  aufnimmt.  —  Bei  sehr  genauen 
Bestimmungen  muß  die  Waschflüssigkeit 
auf  ein  kleines  Volumen  eingedampft  und 
was  sich  dabei  ausscheidet,  auf  einem  be- 
sonderen Filterchen  gesammelt  werden. 

Dem  Wasser  wird  etwas  (auf  100  ccm  etwa 
10  bis  20  Tropfen)  HNO,  zugesetzt,  um  zu  verhin- 
dern, daß  Silberchlorid  kolloid  al  in  Lösung  geht. 

Wenn  man  das  unterläßt,  kann  man  bemerken, 
daß  sich  in  den  oberen  Schichten  der  gesammelten 
Waschflüssigkeit  eine  feine  Trübung  bildet.  Dies 
hängt  mit  dem  bei  vielen  amorphen  Stoffen  vor- 
kommenden Verhalten  zusammen,  daß  sich  der 
auszuwaschende  Stoff  in  dem  Waschwasser  zu 
einer  ohne  besondere  Hilfsmittel  ganz  klar  er- 
scheinenden Flüssigkeit  verteilt  (kolloidal  löst), 
wenn  die  an  dem  Niederschlag  haftenden  Salze 
hinreichend  weit  ausgeswaschen  sind.  Sobald  die 
letzten  Portionen  zu  den  vorher  abgelaufenen 
Mengen  gelangen,  wird  der  kolloidal  gelöste  Stoff 
gefällt,  und  es  entsteht  eine  direkt  sichtbare 
Trübung.  Diese  Erscheinung  ist  je  nach  dem 
kolloidalen  Charakter  des  Stoffs  verschieden 
stark  ausgeprägt;  sie  macht  sich  in  besonders 
ausgesprochener  Weise  bei  manchen  Sulfiden 
geltend.  Bei  AgCl,  das  in  der  Hitze  gefällt  worden 
ist,  ist  die  hier  erörterte  Erscheinung  zwar   be- 


334 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


merkbar,  aber  nicht  so  ausgeprägt,  daß  größere 
Verluste  entstehen  können.  Und  durch  einen 
Zusatz  von  HNO3  zum  Waschwasser  (die  bei- 
läufig nicht  wie  bei  den  Salzen  einer  schwächeren 
Säure,  z.  B.  Silberoxalat,  ,, chemisch  lösend" 
wirkt)  kann  die  Störung  völlig  beseitigt  werden. 
Das  ausgewaschene  Silberchlorid  wird 
zur  Vorbereitung  für  die  Wägung  getrocknet. 
Wenn  man  mit  Papierfiltern  arbeitet,  muß 
man  Sorge  tragen,  daß  die  Temperatur  von 
100**  nicht  erheblich  überschritten  wird; 
sonst  kann  Verkohlung  eintreten.  Das  auf 
einem  Goochtiegel  mit  Asbesteinlage  ge- 
sammlte  AgCl  erhitzt  man,  nachdem  es 
bei  100"  vorgetrocknet  worden  ist,  einige 
Zeit  auf  etwas  höhere  Temperatur,  etwa  160°, 
um  sicher  zu  gehen,  daß  alles  Wasser  aus- 
getrieben wird.  Die  Dauer  des  Erhitzens 
richtet  sich  nach  der  Menge  des  Nieder- 
schlags. Wenn  man,  wie  in  den  meisten 
Fällen,  mit  Mengen  von  0,2  bis  0,5  g  arbeitet, 
erhitze  man  wenigstens  1  bis  3  Stunden 
lang,  ehe  man  zum  ersten  Male  wägt. 

Das    auf    dem    Papierfilter    gesammelte 
und    getrocknete     Silberchlorid     wird     zur 
weiteren    Verarbeitung    vom    Filter    gelöst 
und   auf   einem  Uhrglas   gesammelt    (wobei 
man,   um    abgefallene    Teilchen   leicht    auf- 
nehmen zu  können,   Glanzpapier  unterlegt). 
Das  Filter  wird  in  einem  sclu-äg  gestellten 
Porzellantiegel   verbrannt    (Platin   ist   nicht 
verwendbar,  wenn  der  Stoff  leicht  reduzierbar 
ist!).    Das  Erhitzen  ist  bei  Zutritt  von  Luft 
und  unter  Veränderung  der  Lage  des  Tiegels 
so,    daß    alle    Teile    der    Wandung    erlützt 
werden,  fortzusetzen,  bis  die  kohligen  Pro- 
dukte völlig  verschwunden  sind.    Nach  dem 
Erkalten    gibt    man    zu     dem    Rückstand 
(der  infolge  Reduktion  beim  Verbrennen  des 
Filters  immer  etwas  Silber  enthält)  ein  paar 
Tropfen  HNO3  und  nach  kurzem  Erhitzen 
auch  etwas  HCl.    Die  Säuren  werden  durch 
Erwärmen   auf  dem  Wasserbad  vertrieben. 
Dann   wird    zu    dem    Inhalt    die    abgelöste 
Menge  des  AgCl  gegeben,  und  es  wird  nun- 
mehr über  kleingedrehter  Flamme  des  Bunsen- 
brenners (unter  Hin-  und  Herbewegen)  er- 
hitzt, bis  das  AgCl  zu  schmelzen  beginnt. 
(Wie  man  sieht,  ist  das  Arbeiten  mit  dem 
Goochtiegel  einfacher,  und  es  setzt  weniger 
Fertigkeiten    voraus.       Dazu    kommt,    daß 
man   mit   einer   Asbesteinlage   mehrere   Be- 
stimmungen hintereinander  ausführen  kann.) 
Die  Temperatur,  bis  zu  welcher  ein  Stoff 
zu  erliitzen  ist,  wird  nach  der  einen   Seite 
durch   die   Flüchtigkeit   des    Stoffs,    der   so 
beseitigt  werden  soll,  begrenzt  und  nach  der 
anderen  durch  die  Verdampfbarkeit  des  zu 
trocknenden   Stoffs.      Da  es  sich  im  Falle 
des  AgCl  nur  um  die  Vertreibung  von  Wasser 
liandelt,    sollte    man    eigentlich    mit    einer 
Temperatur    von    etwa    100 •*    auskommen. 
Es  hat  sich  jedoch  herausgestellt,  daß  man 


das  vom  AgCl  eingeschlossene  Wasser  nicht 
völlig  austreiben  kann,  wenn  man  nicht  einige 
Zeit  auf  160"  erhitzt.  Da  AgCl  sich  erst 
oberhalb  des  Schmelzpunkts  (480  bis  490") 
in  merklichem  Betrage  verflüchtigt,  hat  man 
nach  oben  einen  ziemlich  weiten  Spielraum. 
Gleichwohl  ist  es  rätlich,  das  Erhitzen 
abzubrechen,    wenn    Verflüssigung    eintritt. 

Nach  dem  Erhitzen  wird  der  Tiegel  mit 
Inhalt  in  einem  sogenannten  Exsikkator,  der  mit 
einem  Trockenmittel,  wie  CaCL,  HoSO^  oder 
PoOg,  beschickt  ist,  gebracht,  worin  man  ihn 
erkalten  läßt.  Warme  Gegenstände  erzeugen 
nämlich  eine  Luftströmung  und  erscheinen  daher 
zu  leicht.  Wollte  man  aber  die  erhitzten  Gegen- 
stände direkt  im  Arbeitsraum  abkühlen  lassen, 
so  wäre  zu  befürchten,  daß  je  nach  der  Hygro- 
skopizität des  Materials  und  je  nach  dem  Wasser- 
dampfgehalt der  Luft  und  der  Dauer  des  Wartens 
zum  Wägen  wechselnde  Mengen  Wasser  wieder 
aufgenommen  werden.  Bei  besonders  hygrosko- 
pischen Substanzen  kann  man  schon  während 
der  Wägung  eine  Gewichtszunahme  beobachten, 
wenn  man  nicht  im  Wagekasten  ein  Schälchen 
mit  einer  Trockensubstanz  aufstellt  oder  ]\Iaß- 
nahmen  trifft,  die  (wie  vorheriges  Auflegen  der 
Gewichte)  eine  rasche  Wägung  ermöglichen. 
Um  sicher  zu  gehen,  daß  der  auszutreibende  Stoff 
tatsächlich  entfernt  worden  ist,  und  um  einem 
Fehler  beim  Wägen  vorzubeugen,  erhitzt  und 
wägt  man  wenigstens  zweimal,  nötigenfalls  so 
oft,  bis  bei  zwei  aufeinanderfolgenden  Wägungen 
nur  kleine  Differenzen,  je  nach  der  Empfindlich- 
keit der  Wage  0,2  bis  0,4  mg  (wobei  man  auf 
etwaige  Verschiebung  des  Nullpunktes  der  Wage 
Rücksicht  zu  nehmen  hat),  erhalten  werden. 

Die  Ableitung  der  Menge  des  Chlors 
oder  des  Silbers  geschieht  durch  Multipli- 
kation   der    gefundenen    Menge    AgCl    mit 

Cl  A.^ 

dem     Quotienten    -v^    respektive    ^^' 

Es  leuchtet  ohne  weiteres  ein,  daß  es  von 
Vorteil  ist,  wenn  der  Faktor  einen  kleinen 
Wert  hat,  weil  damit  ein  auf  mechanischem 
Verlust  beruhender  Fehler  verkleinert  wird 
(aber  nur  der  absolute,  nicht  der  relative).  — 
Ebenso  ist  es  günstig,  wenn  der  Stoff  kleines 
spezifisches  Gewicht  hat  und  der  Niederschlag 
nicht  gar  so  feinkörnig  ist ,  daß  er  im 
trockenen  Zustande  leicht  verstäubt. 

29.  Bestimmung  von  SO4"  oder  Ba" 
als  BaSOi.  Bei  dieser  Bestimmung  tritt 
eine  Fehler cpi eile,  die  schon  beim  AgCl  er- 
wähnt wurde,  nämlich  die  der  Einschließung 
;von  Salzen  besonders  stark  in  den  Vorder- 
grund. Die  Fällung  wird  ebenfalls  durch 
langsames  Vermischen  hinreichend  ver- 
dünnter und  möglichst  heißer  Lösungeii 
bewerkstelligt.  Der  letztere  Umstand  ist  bei 
der  Fällung  von  BaSOi  von  besonderer  Be- 
deutung, weil  man  sonst  einen  so  feinkörnigen 
Niederschlag  erhält,  daß  beim  Filtrieren 
und  Waschen  sehr  leicht  Verluste  eintreten, 
was  um  so  bedenklicher  ist,  als  die  ,,durch- 
'  gegangenen"  feinsten  Körnchen  sehr  leicht 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


335. 


der  Wahrnehnuuig  entgehen.  Man  kann 
zwar  einen  feinkörnigen  Niederschlag  ver- 
möge der  verschiedenen  Löslichkeit  kleiner 
nnd  großer  Körner  (kleine  sind  leichter 
löslich  als  größere)  dnrch  längeres  Erhitzen 
nach  dem  Fällen  in  einen  solchen  von  durch- 
schnittlich größerem  Korn  verwandeln  (wobei 
die  kleinsten  Kristalle  in  Lösung  gehen  und 
die  großen,  in  bczug  auf  welche  die  gegenüber 
den  kleinen  Kristallen  gesättigte  Lösung 
übersättigt  ist,  wachsen).  Aber  dieses  Hilfs- 
mittel erweist  sich  als  unzureichend,  wenn 
man  nicht  von  vornherein  möglichst  große 
Ivristalle  erzeugt  hat.  Um  das  zu  erreichen, 
kommt  es  darauf  an,  daß  man  keinen  zu 
starken  Uebersättigungsgrad  herstellt.  Man 
gebe  daher  namentlich  zu  Anfang  das  Fällungs- 
mittel in  kleinen  Portionen  zu  und  sorge 
durch  Umrühren  für  gleichmäßige  Verteilung. 
Dann  erübrigt  sich  in  der  Kegel  längeres 
Erhitzen  und  es  genügt,  wenn  die  Flüssigkeit 
mit  Niederschlag  noch  30  bis  60  Minuten 
lang    bis    nahe    zum    Sieden    erhitzt    wird. 

Beim  Filtrieren  kann  man  Verlusten  vor- 
beugen, wenn  man  keine  Saug  Vorrichtungen 
(wie  Verlängerung  des  Trichterrohres  zur  Er- 
zeugung eines  Unterdrucks)  anwendet  und  beim 
Waschen  das  Wasser  nicht  zu  lebhaft  aufspritzt. 
Es  gibt  übrigens  besonders  feinporiges  Filtrier- 
papier. Docli  kommt  man  bei  der  nötigen  Vor- 
sicht auch  mit  den  gewöhnlichen  quantitativen 
Filtern  durch. 

Zum  Waschen  kann  man,  da  die  Löslich- 
keit des  BaSOi  bei  weitem  nicht  so  stark 
mit  der  Temperatur  zunimmt,  und  die  Auf- 
lösung auch  nicht  so  schnell  vor  sich  geht, 
wie  beim  AgCl,  ohne  Bedenken  heißes  Wasser 
anwenden.  Auf  600  ccmWaschwasser  hat  man 
dann  mit  einem  Verlust  von  etwa  1mg  BaS04 
zu  rechnen.  An  Stelle  von  Papierfiltern 
kann  man  natürlich  ebensogut  Gcochtiegel 
mit  Asbesteinlage  anwenden.  Bei  der  weiteren 
Verarbeitung  des  auf  Papierfiltern  gesammel- 
ten Sulfats  kann  man  die  Vereinfachung 
eintreten  lassen,  daß  man  das  Filter  direkt 
im  bedeckten  Tiegel  (Platin!)  durch  Er- 
hitzen über  kleiner  Flamme  trocknet,  bei 
etwas  größerer  Flamme  verbrennt  und  schließ- 
lich den  offenen  Tiegel  bis  zur  vollkommenen 
Verbrennung  des  Filters  erhitzt.  Bei  dieser 
Operation  wird  leicht  ein  Teil  des  BaS04  zu 
Sulfid  reduziert;  durch  Abr  au  chen  mit  einigen 
Tropfen  verdünnter  H2SO4  oder  durch  Er- 
hitzen unter  Zutritt  von  Luft  kann  dieses  aber 
wieder  in  Sulfat  übergeführt  werden.  Wenn 
man  keinen  Platintiegel  zur  Verfügung 
hat  und  somit  auf  einen  Porzellantiegel 
angewiesen  ist,  sollte  das  Filter  mit  dem 
Niederschlage  allerdings  zuvor  getrocknet 
werden,  um  ein  Springen  des  Tiegels  zu 
vermeiden.  Beim  Erhitzen  von  BaSO« 
soll  die  Temperatur  nicht  über  Kotglut 
(700  0)  gesteigert  werden. 


Bei  der  Verwertung  einer  auf  diese  Weise 
ausgeführten  Ba"  oder  S()4"-Bestimnmng  ist  zu 
beachten,  daß  sich  dem  BaSOi  außerordentlich 
I  leicht  andere  Salze  beimischen,  die  auch  thirch 
noch  so  gründliches  Waschen  nicht  zu  beseitigen 
'  sind.  So  kann  man  in  einem  BaS<  )4-Niederschlage,. 
der  durch  Fallen  mit  einem  Ueberschusse  von 
BaCL  erzeugt  worden  ist,  fast  immer  eine  leicht 
erkennbare  JMenge  Chlorid  (und  zwar  BaClj) 
nachweisen,  so  daß  die  Bestimmung  zu  hoch 
'  ausfällt,  da  ein  Ciemisch  von  BaSÜ4  (dem  ge- 
gebenen SU 4"  entsprechend)  und  BaCl.,  vorliegt. 
Auch  wenn  man  umgekehrt  Ba"  mit  einem  Ueber- 
sclmß  von  H.,S04  fällt,  erhält  man  einen  chlorid- 
haltigen  Nietlerschlag.  Da  indessen  dann  der  Fall 
so  liegt,  daß  nicht  alles  Ba"  in  BaSOj  übergeführt 
ist,  sondern  dem  BaS04  etwas  BaClj  mit  kleinerem 
Formelgewicht  (208,3  statt  233,4)  beigemischir 
ist,  fällt  die  Bestimmung  zu  niedrig  aus. 

Im  ersteren  Falle  ist  bei  genaueren  Bestim- 
mungen das  dem  Chlorid  entsprechende  Gewicht 
abzuziehen,  im  anderen  die  dem  gefundenen  Chlor 
entsprechende  Differenz  der  Formelgewichte  hin- 
zuzufügen. Außerdem  ist  natürlich  auch  dem  im 
Waschwasser  gelösten  BaSC)4  Rechnung  zu  tragen 
(über  die  Ermittelung  des  Gehalts  an  Chlorid 
siehe  Th.  W.  Richards  und  H.  G.  Parker,  Z.  f.. 
anorg.  Chemie  8,  413;  895  und  G.  A.  Hulett  und 
L.  H.  Duschak,  ebenda  40,  196;  1907). 

Schwieriger  gestalten  sich  die  Verhältnisse,, 
wenn  man  die  Fällung  aus  einer  Lösung  vor- 
nimmt, die  andere  Salze:  Alkalichloride,  besonders 
aber  Nitrate  und  Chlorate,  enthält.  Dann  liegt 
nach  dem  Fällen  mit  Ueberschuß  von  BaCL,  ein 
Niederschlag  vor,  der  als  Beimengung  BaCU,  nor- 
males und  saures  Alkalisulfat  enthält.  Beim  Er- 
hitzen findet  zwar  partielle  Umsetzung  zwischen 
BaClound  saurem  Alkalisulfat  unter  Entwickelung 
von  HCl  statt.  Aber  es  ist  (sobald  mehr  Alkali- 
hydrosulfat  vorhanden  ist)  auch  nicht  zu  ver- 
meiden, daß  Schwefelsäure  entweicht,  so  daß  recht 
erhebliche  Abweichungen  auftreten  können.  Wie 
man  dennoch  in  solchen  Fällen  sehr  exakte  Sul- 
fatbestimmungen ausführen  kann,  ist  von  E.  T. 
Allen  und  John  Johnston,  Journ.  Amer. 
Chem.  Soc.  32,  588;  1910  und  John  Johns  ton 
und  L.  H.  Adams,  Jouni.  Amer.  Chem.  Soc. 
33,  829;  1911)  gezeigt  worden.  Um  rascher  zum 
Ziele  zu  kommen,  kann  man  nach  E.  Hintz  und 
H.  Weber  (Z.  f.  analyt.  Ch.  45,  31;  1906)  so  ver- 
fahren, daß  man  zu  der  mit  1  ccm  konz.  HCl  ver- 
setzten Lösung  das  BaCL  auf  einmal  unter  Um- 
rühren gibt.  Der  Niederschlag  wird  wie  sonst 
behandelt;  zur  Ueberführung  des  beim  Verbrennen 
des  Filters  entstandenen  Sulfids  in  Sulfat  wird  der 
Niederschlag  an  der  Luft  erhitzt,  nicht  mit  H0SO4 
abgeraucht  (bei  dieser  Ai-beitsweise  soll  die  durch 
rasche  Fällung  vermehrte  Einschließung  von 
BaClo  die  Verluste  decken,  die  beim  Waschen 
eintreten  und  auf  der  Verflüchtigung  von  H,,S04. 
beruhen).  Ein  anderes  Verfahren  zur  Reinigung 
von  BaS04,  das  mit  Salzen  verunreinigt  ist,  be- 
steht darin,  daß  das  gefällte  BaS04in  konz.  H0SO4 
gelöst,  die  Säure  vollständig  abgeraucht  und  der 
Rückstand  mit  Wasser  auf  ein  Filter  gebracht 
imd  wie  sonst  verarbeitet  wird. 

In  besonders  störender  Weise  kann  sich  die- 
Einschließung  von  Salzen  geltend  machen,  wenn 
SO4"  aus  einer  Lösung  gefällt  wird,  wie  bei  PjTit- 
analysen,  die  Fe"*  enthält.     Die  Abweichungen 


336 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


im  Resultat  der  S04"-Bestimmung  können  sich 
auf  7%  belaufen  (siehe  F.  W.  Küster  und  Thiel, 
Z.  f.  anorg.  Ch.  22,  428;  1899),  wenn  das  Fe- 
nicht  vorher  durch  NH3  entfernt  wird.  Die  Fäl- 
lung des  Eisens  wird  nach  den  Angaben  in  Lunges 
Taschenbuch  (siehe  auch  G.  Lunge,  Z.  f.  angew. 
€h.  17,  413;  1904)  vorgenommen.  Ueber  ein 
nocli  vollkommeneres,  aber  auch  etwas  umständ- 
licheres Verfahren  siehe  E.  T.  Allen  und  John 
Johns  ton  (Z.  f.  anorg.  Ch.  69,  102;  1911)  über 
,, Genaue  Bestimmung  von  Schwefel  in  Pyrit 
und  Markasit". 

30.  Fällung  und  Behandlung  von 
Sulfiden,  im  besonderen  von  Cu"  als  CuS. 
Die  Kupforsalzlösuiig  wird  mit  H2SO4  oder 
HCl  angesäuert  (und  zwar  kann  man  die 
Lösung  an  Säure  7i-"ormal  machen,  ohne 
daß  die  Vollständigkeit  der  Fällung  in 
Frage  gestellt  wäre),  bis  fast  zum  Sieden 
■erhitzt ,  und  es  wird  dann  30  Minuten  lang 
H2S  eingeleitet.  Der  Niederschlag  muß 
alsbald  filtriert  und  mit  HaS-haltigera  Wasser, 
•dem  außerdem  etwas  Essigsäure  zugesetzt 
ist,  gewaschen  werden,  bis  das  Filtrat 
Methylorange  nicht  mehr  rot  färbt.  Es  ist 
dabei  wesentlich,  daß  der  Niederschlag 
immer  mit  HaS-haltiger  Flüssigkeit  bedeckt 
ist,  um  die  leicht  erfolgende  Oxydation 
des  CuS  zu  CUSO4  zu  verhindern. 

Wenn  man  dieserhalb  das  Filtrieren  durch 
Saugen  beschleunigen  will,  muß  dem  Reißen  des 
Filters  durch  einen  Platinkonus  vorgebeugt  werden. 
In  diesem  Falle  saugt  man  den  Niederschlag  mög- 
lichst trocken.  Sonst  trockne  man  das  Filter 
•(um  einen  Verlust  durch  Abtropfen  von  CuSOj- 
Lösung  zu  vermeiden)  direkt  in  einem  gewogenen 
Tiegel.  Als  Tiegelmaterial  verwendet  man  so- 
genannte Rosesche  Tiegel  aus  unglasiertem  Por- 
zellan  oder   auch   solche   aus    Quarz. 

Das  CuS  wird  nicht  als  solches  gewogen, 
sondern  als  Cu^S.  Um  die  Ueberführung 
•zu  bewerkstelligen,  wird  der  Inhalt  des 
Tiegels  nach  vollständigem  Verbrennen  des 
Filters  und  der  kohligen  Massen  mit  etwas 
Schwefel  (durch  Umkristallisieren  aus  CS2 
vorher  reinigen!)  bedeckt  und  im  Ho-Strome 
■(vor  dem  Anzünden  Luft  verdrängen!) 
zunächst  bei  mäßiger  Temperatur  und  dann 
stärker  erhitzt,  bis  kein  Schwefel  mehr  unter 
dem  Deckel  hervorbrennt  und  der  Ge- 
ruch von  SO  2  nicht  mehr  zu  bemerken 
ist.  Nach  Abstellen  der  Flamme  läßt  man 
im  Hg-Strome  erkalten  und  wägt,  nachdem 
der  Tiegel  noch  kurze  Zeit  im  Exsilvkator 
gestanden  hat.  Das  C112S  soll  glänzende, 
•schwarzgraue  kristallinische  Massen  bilden. 
Falls  es  (nach  zu  langem  Erhitzen  im  H2- 
Strome)  rote  Punkte  erkennen  läßt,  ist  das 
Erhitzen  nach  erneuter  Zugabe  von  Schwefel 
zu  wiederholen. 

Einfacher  ist  es,  das  CuS  durch  Rösten 
in  CuO  überzuführen.  Zu  diesem  Ende  wird 
nach  Strell  (Dissertation,  München  1908) 
das  CuS  bei  100°  getrocknet,  nach  Ver- 
brennen   des    Filters    der    Niederschlag    im 


Tiegel  zu  einer  gleichmäßigen  Masse  zer- 
kleinert und  zunächst  mit  schwacher  Bunsen- 
f  lamme  (zur  Entfernung  des  freien  S), 
dann  stärker  erhitzt,  bis  schließlich  der 
Tiegelboden  rotglühend  wird. 

Bei  anderen  Sulfiden,  wo  sich  stärkeres 
Erhitzen  wegen  der  Flüchtigkeit  (HgS, 
AS2S3)  verbietet,  verwendet  man  zum  Auf- 
sammeln des  Niederschlages  am  bequemsten 
einen  Goochtiegel  und  trocknet  bei  100°. 
Der  von  der  Fällung  beigemischte  Schwefel 
wird  durch  Ausziehen  mit  CS 2  (der  zur 
Entfernung  von  gelöstem  Schwefel  eventuell 
vorher  frisch  destilliert  werden  muß)  ent- 
fernt. Zuvor  wird  das  Sulfid  nach  dem 
Auswaschen  mit  Alkohol  befeuchtet,  weil 
CS,  mit  Wasser  nicht  mischbar  ist  und 
daher  den  Niederschlag  nicht  benetzen 
würde. 

Wenn  man  die  Kationen  der  Metalle 
(Zn-,  Mn-,  Fe-,  Ni",  Co"),  deren  Sulfide 
von  Säuren  leicht  gelöst  werden,  als  Sulfide 
fällen  will,  muß  man  Ammoniumsulfid 
als  Fällungsmittel  benützen.  Die  Beschaffen- 
heit der  so  erhaltenen  Sulfide  ist  je  nach  der 
Arbeitsweise  verschieden  und  bisweilen  so, 
daß  die  weitere  Verarbeitung  (Filtrieren) 
recht  erhebliche  Schwierigkeiten  bieten  kann. 
Bei  der  folgenden  iVrbeitsweise  nach  Vestner 
(Dissertation,  München  1909  S.  37)  kann  man 
leicht  Niederschläge  erhalten,  die  gut 
filtrierbar  sind.  Außerdem  lassen  sich  so 
auch  sehr  kleine  Mengen  der  betreffenden 
Kationen  (praktisch)  vollständig  ausfällen. 
,,Die  schwach  mineralsaure  Lösung  würd  in 
einem  bedeckten  Becherglase  zum  Kochen 
erhitzt,  lüerauf  ein  flotter  HoS-Strom  bis 
zur  Sättigung  eingeleitet  und  ohne  das  Er- 
hitzen zu  unterbrechen,  in  kleinen  Portionen 
verdünntes  NH3  hinzugefügt,  bis  deutlicher 
Geruch  danach  auftritt.  Das  Einleiten  des 
;  H2S  wird  nur  noch  so  lange  fortgesetzt, 
!  bis  der  NH3- Geruch  verschwunden  ist. 
Hierauf  läßt  man  absitzen,  überzeugt  sich 
durch  Zugabe  eines  w^eiteren  Tropfens  NH3 
von  der  Vollständigkeit  der  Fällung,  erhitzt 
von  neuem  unter  Einleiten  von  H2S  zum 
Kochen  und  filtriert  heiß.  Das  Nachspülen 
und  Auswaschen  geschieht  mit  einer  kalten, 
ammoniumsulfidhaltigen  Yio'iiori^^'l^ii  NH4- 
NO3- Lösung"  (bei  Anwendung  dieser 
Flüssigkeit  unterbleibt  auch  das  sonst  beim 
Waschen  von  Sulfiden  leicht  eintretende 
trübe  Durchlaufen). 

31.  Bestimmung  von  K*  und  Na*  als 
Sulfat  oder  Chlorid.  Von  diesen  Kationen 
gibt  es  zwar  auch  hinreichend  schwer  lösliche 
Salze,  so  daß  man  sie  auf  dem  Wege  der 
Fällung  bestimmen  kann.  Wenn  jedoch 
keine  anderen  Bestandteile  weiter  abzu- 
scheiden sind,  führt  man  die  Bestimmung 
von  K-  und  Na-  in  der  Form  der  genannten 
leicht    löslichen    Salze    durch    Eindampfen 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


337 


der  vorliegenden  Lösung  in  einem  geeigneten 
Gefäß  (wenn  möglich  in  solchen  aus  Platin) 
unter  Zusatz  von  H2SO4  oder  HCl  aus. 
Falls  kein  besonderer  Anlaß  zur  Ueber- 
führung  in  das  Chlorid  vorliegt,  wird  der 
Bestimmung  als  Sulfat  der  Vorzug  gegeben, 
weil  die  Sulfate  weniger  flüchtig  sind. 
Man  dampft  die  Flüssigkeit  unter  Zugabe 
von  verdünnter  oder  einiger  (10  bis  20) 
Tropfen  konzentrierter  H2SO4  zunächst  auf 
dem  Wasserbade  ein,  erhitzt  danach  im 
Luftbade  (über  Asbestplatte),  schließlich 
direkt  über  der  Flamme  (Bunsenbrenner 
bezw.  Gebläse),  wobei  man  die  Flamme  aber 
nur  kurze  Zeit  auf  einen  bestimmten  Punkt 
des  Gefäßes  richtet,  so  daß  der  Inhalt  nur 
eben  durchschmilzt.  Um  sicher  zu  gehen, 
daß  kein  saures  Sulfat  mehr  vorliegt,  werden 
nach  dem  Wägen  einige  Tropfen  einer 
Ammoniumcarbonatlösung  zugegeben,  noch- 
mals verdampft,  geglüht  und  gewogen. 
Wenn  die  Bestimmung  als  Chlorid  aus- 
geführt werden  soll  (wie  bei  darauffolgender 
Trennung  von  K*  und  Na"  durch  Abscheidung 
des  K'  als  KoPtClg),  wird  mit  konzentrierter 
HCl  zur  Trockne  eingedampft  und  nach 
Erhitzen  im  Sandbade  oder  Trockenschrank 
auf  etwa  160"  kurze  Zeit  unter  Auflegen  des 
Deckels  zum  Schmelzen  erhitzt  (Vorsicht! 
die  Chloride  verflüchtigen  sich  leicht,  nament- 
lich KCl).  Um  ein  sulfathaltiges  Gemisch 
zum  Zweck  der  Trennung  von  K-  und  Na* 
in  Chloride  überzuführen,  wird  das  SO4" 
mit  wenig  BaClg  gefällt,  im  Filtrat  das  Ba" 
mit  (NH4)2C03+NH3.  Das  Filtrat  hiervon 
wird  zur  Trockne  gedampft  und  die  Ammon- 
salze  durch  schwaches  Glühen  vertrieben. 
32.  Bestimmungsformen  der  wichtigsten 
Bestandteile.  In  dieser  Uebersicht  über  die  er- 
probten Bestimmungsmethoden  für  die  wiclitigsten 
Bestantdeile  können  nur  Andeutungen  gegeben 
werden.  Ueber  Einzellieiten  der  Ausführnngs- 
weise  ist  eins  der  unten  genannten  Werke  nach- 
zuschlagen. Die  Anordnung  ist  nach  der  im  Gange 
der  quahtativen  Analyde  (6)  befolgten  Einteilung 
in  Gruppen  getroffen.  Es  wird  bestimmt: 
Ag"  als  AgCl  siehe  unter  28. 
Hg-  als  HgCI  durch  Fällen  mit  NaCl;  bei  105» 

trocknen. 
Pb"  als  PbS04 durch  Fällen  mit  H2SO4;  HNOsund 
HCl  stören,  sind  daher  durch  Abrauchen  mit 
H.,S04ZU  vertreiben.  Da  PbS04  ziemlich  leicht 
löslich  ist(100ccm  gesättigte  Lösung  enthalten 
rund  4  mg),  muß  zunächst  mit  H2S04-haltigem 
Wasser,  dann  mit  Alkohol  gewasclien  werden. 
Hg"  als  HgS,  siehe  unter  30  oder  nach  Reduktion 

mit   H3PO3  als   HgCl. 
Bi-  als  BijOg  nach  Fällen  mit  (NH4)2C03;  als 
BioSg  wie   HgS,   siehe   unter  30;  als  BiP04 
durch   Fällen  mit  Na.,HP04  und  NH3. 
Cu"  als  CuO  nach  Fällen  mit  KOH;    das  CuO 
schließt  leicht  Salze  ein,  die  sich  nach  dem 
Glühen  leicht  auswaschen  lassen;   als  Cu,S, 
siehe  unter  30. 
Cd"  als  Cd  SO  4  nach  Fällen  als  CdS  aus  schwach 
saurer  Lösung;  das  CdS  wird  direkt  in  einem 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


Porzellantiegel  durch  Lösen  in  HCl  und  Ab- 
rauchen mit  H2SO4  in  CdS04  übergefülirt 
und  durch  Erhitzen  unter  Einsetzen  in  einen 
anderen  Tiegel  getrocknet. 

As""  als  AsgSj  durch  Fällen  mit  HjS  aus  salz- 
saurer Lösung,  wegen  Flüchtigkeit  bei  100" 
trocknen;  oder  als  Mg.,Aso07  nach  Fällen  mit 
MgCU  +  NH4CI  +  NH3  als  NH4MgAs04. 

Sb"""  als  SbgSg  oder  SbO,  nach  Henz  (siehe  Z.  f. 
anorg.  Ch.  37,  18;  1903). 

Sn  als  Snini- Salz:  Fällen  mit  NH3,  Niederschlag 
mit  NH4NO3  waschen,  durch  Glühen  in  SnO., 
überführen  (nicht  im  Platintiegel!);  als  SnH- 
Salz:  mit  HoS  als  SnS  oder  nach  Oxydieren 
mit  Bromwasser  als  SnS.  fällen  und  durch 
Rösten  in  Sn02  überführen  (ev.  auch  mit 
NH3  fällen  usw.). 

Fe""  oxvdimetrisch,  siehe  unter  22,  oder  nach 
Oxydation  mit  HNO3  zu  Fe"""  als  Fe(0H)3  mit 
NH3  fällen  und  nach  Glühen  als  Fe^Og  wägen 
(NH3  enthält  oft  Kieselsäure,  daher  eventuell 
vorher  destillieren  und  das  übergehende  NH3 
dnrch  reines  H.,0  absorbieren). 

AI-  analog  dem  Fe""  mit  NH3  fällen;  A1(0H)3 
geht  leicht  kolloidal  in  Lösung,  daher  mit 
Lösung  von  NH4NO3  auswaschen:  oder  nach 
Stock  (Ber.  d.  deutsch.  Chem.  Ges.  33,  548; 
1900)  mit  Gemisch  von  KJO3  und  K.J: 
AL(S04)3  +  KJO3  +  5KJ  +  3H2O  =  2A1(0H)3 
+3K2SO4+3J2.  Das  geglühte  Al.,03  ist  auf 
Gehalt  an  Sulfat  oder  Chlorid  zu  prüfen 
und  nötigenfalls  nochmals  zu  waschen. 

Cr"""  als  Cr(0H)3  fällen  und  CraOg  wägen  wie  bei 
AI,  oder  als  Hg2Cr04  fällen  und  durch  Glühen 
in  CrgOg  überführen,  oder  als  BaCr04  fällen 
(Säure  durch  NaC2H302  abstumpfen)  und  als 
solches  wägen, 

Mn""  als  MnS,  siehe  unter  31,  oder  mit  (NH4)2C03 
fällen  und  durch  Glühen  an  der  Luft  in  Mn304 
überführen,  oder  als  Mn02  fällen  (durch 
Bromwasser  oder  HjOo  +  NH3)  und  Ueber- 
führen  durch  Glühen  in  Mn304  oder  Fällen 
mit  Na..HP04+NH3  als  NH4MnP04  und 
Glühen  zu  MnoPoOy. 

Zn""  als  ZnS  durch  Fällen  mit(NIl4)2S  (siehe unter 
31)  und  Wägen  als  ZnS  nach  Erhitzen  mit  S 
im  H2-Strome  oder  als  ZnO  nach  Fällen  mit 
Na2CÖ3  und  Ueberführen  durch  Glühen  in 
Oxyd  (beim  Verbrennen  des  Filters  treten 
leicht  wegen  Flüchtigkeit  von  Zn  Verluste 
ein!).  Das  geglühte  ZnO  ist  auf  Sulfat  und 
Chlorid  zu  prüfen  und  eventuell  nochmals 
zu  waschen. 

Co-  als  Co  durch  Fällen  als  Co(OH)3  durch  KOH 
oder  als  Co(OH)3  durch  KOH  +  Bromwasser 
oder  als  CoS  nach  Vestner  (siehe  unter  31) 
und  Abrösten  zu  Kobaltoxyduloxyd,  das  wie 
die  anderen  Stoffe  durch  Erhitzen  im  Hj- 
Strome    zu    Co    reduziert   wird. 

Ni""  wie  Co"",  ferner  als  Ni-Dimethylglyoxim 
(CH3)2C.,(NO),Ni(CH3),C„(NOH).,nachBrunck 
(Z.  f.  angew.  Ch.  20,  1844;  19Ö7). 

Ba"  als  BaS04,  siehe  unter  29,  oder  als  BaCr04 
in   essigsaurer   Lösung. 

Sr""  als  SrS04,  wegen  der  merklichen  Löslichkeit 
muß  Alkohol  (etwa  da-s  gleiche  Volumen)  zu- 
gegeben werden;  als  SrO  nach  Fällen  als 
Carbonat  oder  Oxalat. 

Ca""  als  CaO  nach  Fällen  als  CaC03  oder  besser 
als  CaC.,04. 

22 


338 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


Mg"  als  MgjPoOy  nach  Fällen  als  NH4MgP04  mit 
Na^HPO^  +  NKs. 

K"  als  K2SO4  oder  KCl,  siehe  unter  31 ;  oder  bei 
der  Trennung  von  Na'  als  KCIO4  oder  KoPtClg. 

Na"  als  NaoS04  oder  NaCl  siehe  unter  31. 

NH4"  alkalimetrisch  siehe  unter  19. 

er  als  AgCl,  siehe  unter  25  und  26 ;  analog  Br'  als 
AgBr,J'  als  AgJ. 

CN',  argentometrisch,  siehe  unter  25. 

SO4",  als  BaS04,  siehe  unter  29. 

S  in  Sulfiden  nach  Ueberführung  in  SO 4"  als 
BaS04. 

PO 4'"  als  MgoPoO^,  wie  Mg";  eventuell  auch  als 
12Mo03,(NH4)3P04  nach  Trocknen  bei  160« 
des  in  HNOa-saurer  Lösung  gefällten  Nieder- 
schlags. 

CO3"  durch  Gewichtsabnahme  (CO^)  beim  Glühen, 
eventuell  mit  NaPOg  oder  Na2B407  oder  durch 
Zersetzen  des  Carbonats  durch  Säure  und  Ab- 
sorbieren des  CO,  durch  Natronkalk  oder 
konzentrierte  Kalilauge,  wie  bei  der  Ver- 
brennung  organischer   Verbindungen. 

F'  als  CaFo. 

BO3'"  durch  Zersetzen  des  Borats  mittels  CH3OH 
+  C2H402und  Absorbieren  (als  B2O3)  der  sich 
als  B(0CH3)3  verflüchtigenden  Borsäure 
durch  CaO. 

NO3':  niaßanalytisch  (22)  durch  Bestimmen 
mit  KMn04  des  bei  der  Einwirkung  auf  eine 
bestimmte  Ferrosalzmenge  nicht  nach  der 
Gleichung  NOg'-f  4H--f  3Fe"=  NO+2H2O  + 
3Fe"'  oxydierten  Ferroions,oder  gravimetrisch 
als  Nitronnitrat  CaoHjeNiHNOs  nach  M.  , 
Busch  (Ber.  d.  deutsch.  Chem.  Ges.  38,! 
_  861;   1905). 

Kieselsäure:  Silikate  werden  nach  besonderen 
Verfahren, die  den  unter  9h  erwähnten  ähnlich 
sind,  zersetzt  und  die  abgeschiedene  SiOj 
gewogen,  lieber  Einzelheiten  siehe  besonders 
das  unten  genannte  Buch  von  Hillebrand. 

Wasser:  wird  indirekt  aus  der  Gewichtsab- 
nahme beim  Erhitzen,  wobei  eventuell  PbO 
zugegeben  wird  (wenn  Gefahr  besteht,  daß 
auch  Säure  entweichen  kann)  oder  direkt 
durch  Absorbieren  des  ausgetriebenen  Wassers 
durch  ein  geeignetes  Trockenmittel  (CaCh, 
II0SO4,  P2O5)  bestimmt.  —  Vielfach,  nament- 
lich bei  Mineralien,  ist  eine  besondere  Be- 
stimmung des  beim  Trocknen  bei  100—110" 
abgegebenen  Wassers  (Feuchtigkeit)  und  des 
erst  bei  höheren  Temperaturen  entweichenden 
sogenannten  gebundenen  Wassers  auszuführen. 

33.  Trennung  verwandter  Bestandteile. 
Der  Fall,  daß  nur  ein  Bestandteil  zu  be- 
stimmen ist,  kommt  nur  selten  vor.  In  der 
Regel  handelt  es  sich  um  die  Bestimmung 
mehrerer  Bestandteile,  die  dann  voneinander 
getrennt  werden  müssen.  Wie  das  auszu- 
führen ist,  kann  hier  im  einzelnen  nicht 
erörtert  werden.  —  Die  Trennung  verwandter 
Kationen  oder  Anionen  bietet  naturgemäß 
um  so  mehr  Schwierigkeiten,  je  weiter  die 
Uebcreinstimmung  im  chemischen  Verhalten 
geht.  Ob  und  wie  etwa  zwei  Bestandteile 
voneinander  getrennt  werden  können,  läßt 
sich  nach  dem  unter  6  erörterten  Analysen- 
gange beurteilen.  Bestandteile  verschiede- 
ner Gruppen  lassen  sich  bei  Einhaltung  der 


maßgebenden  Umstände  in  der  Regel  un- 
schwer voneinander  trennen.  Dagegen  kommt 
man  bei  den  Bestandteilen  derselben 
Gruppe  meistens  nur  daduich  zum  Ziele, 
daß  an  und  für  sich  bestehende  Unterschiede 
in  gewissen  Eigenschaften  durch  geeignete 
Maßnahmen  vergrößert  werden.  Als  Eigen- 
schaften, die  sich  in  dieser  Beziehung  ver- 
werten lassen,  kommen  vor  allem  Löslichkeit, 
Neigung  zur  Komplexbildung,  Flüchtigkeit, 
Beduktions-  und  Oxydationsvermögen  in 
Betracht. 

Ob  z.  B.  zwei  Kationen,  die  mit  einem 
dritten  Stoff  schwer  lösliche  Salze  bilden 
(z.  B.  Ba-  und  Ca"  mit  SO4'0,  auf  dem  Wege 
der  Fällung  getrennt  werden  können,  hängt 
von  dem  Unterschied  in  den  Löslichkeiten 
respektive  in  den  Werten  der  Löslichkeits- 
produkte  ab.  Aber  selbst  wenn  ein  hin- 
reichender Abstand  in  diesen  Größen  besteht, 
kann  sich,  wie  im  genannten  Falle,  der 
Umstand  geltend  machen,  daß  der  leicht 
lösliche  Stoff  sich  dem  schwer  löslichen,  der 
eigentlich  allein  ausfallen  sollte,  beimischt. 
In  solchen  Fällen  bietet  sich  der  Ausweg, 
den  venmreinigten  Niederschlag  nochmals 
in  Lösung  zu  bringen  und  ein  zweites  Mal 
zu  fällen.  Dann  ist  die  Konzentration  des 
Ions,  das  eigentlich  nicht  ausfallen  sollte, 
so  klein,  daß  in  der  Tat  ein  einheitlicher 
(d.  h.  Ca-freier)  Niederschlag  erhalten  wird. 
Aehnlich  liegen  die  Verhältnisse  bei  der 
Trennung  von  Ca--  und  Mg"  durch  Fällen 
des  ersteren  als  CaCfi^  oder  bei  der  Trennung 
der  dreiwertigen  Ionen  der  dritten  Gruppe 
(Fe--,  Ah--,  Cr"-)  von  den  zweiwertigen: 
Zn--,  Mn--,  Co--,  Ni--  durch  Fällen  der  ersteren 
als  basisches  Acetat  respektive  mit  NH3  -f 
NH4CI. 

In  anderen  Fällen  kann  man  nahe  ver- 
wandte Ionen  dadurch  trennen,  daß  man 
das  eine  Reaktionsprodukt  (z.  B.  bei  der 
Fällung  als  Sulfid  mittels  HjS,  die  Kon- 
zentration der  Säure)  so  regelt,  daß  das  eine 
praktisch  vollständig  gefällt  wird,  während 
das  andere,  dessen  Sulfid  leichter  löslich 
ist,  in  Lösung  bleibt.  So  läßt  sich  (nach 
Strell)  die  Trennung  von  Pb--  und  Cu-- 
(als  Chlorid)  leicht  durch  Fällen  mit  H2S 
bewerkstelligen,  wenn  man  die  Lösung  in 
bezug  auf  HCl  Vi-normal  macht  und  30  Mi- 
nuten lang  bei  80"  HoS  einleitet.  Aehnlich 
liegt  es  (nach  Vestner)  bezüglich  der  Ab- 
scheidung des  Zn--  aus  Lösungen,  die  gleich- 
zeitig Mn--,  Fe--,  Co--  oder  Ni  enthalten. 
Die  Lösung  wird  in  bezug  auf  die  Säure 
Vsnn-iiormal  gemacht  und  es  wird  soviel 
NH4CI  zugesetzt,  daß  sie  daran  7io-"OTmal 
ist;  bei  Zimmertemperatur  lallt  alsdann  nur 
ZnS  und   dieses   praktisch  vollständig   aus. 

Ebenso  kann  man  Unterscliiede  in  der 
Löslichkeit  durch  Zugabe  komplex- 
bildender Stoffe  so  erhöhen,  daß  sich  darauf 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


339 


gravimetrische  Tronninigsverfahren  gründen 
lassen.  So  lassen  sich  Gl'  nnd  J'  trennen 
dnrch  Fällen  mit  ammoniakalischer  AgNOg- 
Lösnng,  wobei  AgJ  gelallt  wird,  während 
Gl'  in  Lösung  bleibt,  wenn  der  Gehalt  an 
NH3  hoch  genug  bemessen  wird.  Dasselbe 
Moment  kommt  bei  der  Trennung  von  Gu" 
und  Gd"  durch  Fällen  mit  HoS  (nach  Fre- 
senius) aus  einer  mit  KGN  versetzten  Lö- 
sung zur  Geltung.  Li  diesem  Falle  wird 
der  Unterschied  in  der  Löslichkeit  (der 
Sulfide)  durch  die  größere  Neigung  zur 
Komplexbildung  beim  Cu"  ins  Gegenteil 
gekehrt. 

Auf  einen  Unterschied  in  der  Flüchtig- 
keit gründet  sich  z.  B.  die  Trennung  von 
As,  Sb  und  Sn,  wobei  durch  geeignete 
Zusätze,  wie  bei  der  Trennung  von  Sb 
und  Sn  durch  Zugabe  von  H3PO4  (nach 
Plato,  Z.  f.  anorg.Gh.  68,  26;  191Ü,  infolge 
Bildung  von  Zinnphosphorsäure),  der  Unter- 
schied in  der  Flüchtigkeit  günstiger  gestaltet 
werden  kann. 

Die  verscliiedene  Oxydierbarkeit  spielt 
eine  Rolle  bei  der  Trennung  der  Halogene, 
die  sich  nach  der  Methode  von  Jannasch 
mittels  KMn04  +  Säure  oder  mittels  salpe- 
triger Säure  nach  Gooch  oder  mittels 
Ferrisulfat  +  Schwefelsäure  bewirken  läßt. 
Dabei  wird  nur  Jod  oder  beim  Arbeiten  mit 
KMnOi  +  Säure  zunächst  nur  Jodion  und 
bei  angemessener  Steigerung  der  Säure- 
konzentration in  zweiter  Linie  Bromion 
oxydiert.  Ebenso  beruhen  die  älteren  Ver- 
fahren der  Trennung  von  Go**  und  Ni- 
auf  der  leichteren  Oxydierbarkeit  des  Kobalt- 
ions. Beispiele  für  die  Trennungsmethoden, 
die  auf  einen  Unterschied  in  der  Reduzier- 
barkeit  gegründet  sind,  werden  unter  40 
bei  Besprechung  der  elektroanalytischen 
Methoden  erwähnt. 

Indessen,  so  einfach  wie  die  allgemeinen 
Grundlagen  zu  verstehen  sind  und  wie  sich 
in  bestimmten  Fällen  auch  Wege  angeben 
oder  ersinnen  lassen,  die  zum  Ziele  führen 
können,  so  schwierig  ist  häufig  die  Bearbei- 
tung einer  Methode  bis  zu  dem  Punkte, 
daß  sich  die  einzelnen  Momente  angeben 
lassen,  welche  die  Ausführung  einer  Trennung 
bis  zu  einem  bestimmten  geforderten  Grade 
der  Richtigkeit  und  Zuverlässigkeit  gewähr- 
leisten. Es  würde  naturgemäß  den  Rahmen 
dieses  Artikels  überschreiten,  wenn  liier  auf 
spezielle  Verfahren  näher  eingegangen  würde; 
es  muß  daher  gegebenenfalls  eins  der  unten 
genannten  Werke  zu    Rate  gezogen  werden. 

34.  Indirekte  Analvse.  In  solchen  Fällen, 
wo  die  Trennung  zweier  Bestandteile  besonderen 
Schwierigkeiten  begegnet,  kann  man  aucli  auf 
indirektem  Wege  zum  Ziele  gelangen.  Das  Ver- 
fahren besteht  darin,  daß  man  ein  Gemisch  von 
zwei  Salzen  mit  gleichem  Anion  (oder  mit  gleichem 
Kation)  in  eine  andere  Verbindung  des  Anions 


(oder  des  Kations)  verwandelt  und  aus  der  so 
erlialtenen  Menge  und  aus  den  Mengen,  die  man 
erhalten  würde,  wenn  nur  das  eine  oder  das  andere 
Salz  des  Anions  (oder  des  Kations)  vorläge,  das 
Mengenverhältnis  der  beiden  Salze  ermittelt. 
Wenn  dann  noch  die  absolute  Menge  des  Salz- 
gemisches bekannt  ist,  kann  man  leicht  die  Mengen 
der  einzelnen  Salze  angeben.  —  Wenn  beispiels- 
weise ein  Gemisch  von  NaoSU4  und  K2SO4  vor- 
liegt, kann  man  so  verfahren,  daß  man  eine  be- 
stimmte und  hinreichend  genau  abgewogene 
Menge  (etwa  1  g)  durch  Fällen  mit  BaClj  in 
BaSOi  verwandelt.     Läge  reines  Na2S04  vor,  so 

BaS04  ,    ,  ,  BaS04 

würde  man  i;T~go"  g  erhalten  und  j^  qq    g  aus 

1  g  K2SO4.  Bei  einem  Gemisch  von  NaaSOj 
+  K.,SÜ4  wird  eine  Menge  erhalten,  die  natur- 
gemäß zwischen  diesen  Werten  liegt,  etwa  a  g. 
Der  Prozentgehalt  an  K2SO4  ergibt  sich  dann 
nach  der  Proportion: 


1  BaSOi 
VNaaSüi 


also  X  =  100  X 


BaS04    __  BaS04 
Na'aSOi        K2SO4 

BaS04   _ 

Na,SO^ 


=  X :  100, 


/  BaSU. 


BaSO,' 
K2SO4 


\Na2SU4 

BaS04 
denn  für  a  =  j^-  oq    (d.  h.  wenn  reines  K2SO4 

vorliegt)  folgt  x  =  100%.  Diese  Art  der  Er- 
mittelung der  Zusammensetzung  eines  Gemisches 
ist  aber,  wie  sich  leicht  zeigen  läßt,  weit  weniger 
genau  als  die  direkte  Bestimmung  der  einzelnen 
Bestandteile.  Wenn  man  nämlich  die  Zahlenwerte 
einsetzt,  ergibt  sich  der  Ausdruck: 


1,6432  — a 
x=  lOOX  1,6432—1,3395 


=  100 


1,6432  —  a 
0,3037     ' 


wo  also  a<  1,6432  und  >  1,3395.  Für  den  Fall, 
daß  z.  B.  nur  10%  K.,S04  vorliegen,  wird  also 
1,6432  — a  =  0,03037  d.  h.  bei  Verarbeitung  von 
1,0000g  des  Gemisches  dürfte,  wenn  die  K2S04-Be- 
stimmung  auf  1%  genau  sein  soll,  die  Abweichung 
im  Werte  von  a  0,3  mg  nicht  überschreiten.  Wie 
schwer  diese  Anforderung  zu  erfüllen  ist,  ergibt 
sich  aus  den  unter  29  gebrachten  Erörterungen, 
In  anderen  Fällen,  wo  die  experimentellen  Schwie- 
rigkeiten kleiner  sind,  können  die  Verhältnisse  in 
der  Beziehung  ungünstiger  liegen,  daß  die  Dif- 
ferenz zwischen  den  Grenzwerten,  die  im  Nenner 
auftreten,  kleiner  ist.  In  dieser  Beziehung  werden 
die  Verhältnisse  um  so  günstiger,  je  verschiedener 
die  Aequivalentgewichte  der  beiden  zu  bestim- 
menden Bestandteile  (Na'  +  K*)  sind,  je  kleiner 
das  des  anderen  Jons  (SO4")  ist  und  je  größer 
das  Aecjuivalentgewicht  des  Jons  ist,  mit  dem 
gefällt  wird  (Ba").  Nach  diesen  Gesichtspunkten 
ist  natürlich  unter  Berücksichtigung  methodischer 
Fehlerquellen  und  experimenteller  Schwierig- 
keiten die  Wahl  der  Reaktion  zu  treffen. 

35.  Formulierung  der  Ergebnisse  von 
quantitativen  Analysen.  Wie  man  bei  der 
qualitativen  Analyse  die  reagierenden  Ionen 
als  die  Bestandteile  ansieht,  so  sollten  auch 
die  Angaben  über  die  quantitative  Zusammen- 
setzung auf  die  zwar  nicht  durchgängig  als 
solche,  aber  dann  doch  in  Form  bestimmter 
Verbindungen    abscheidbaren    Bestandteile, 

22* 


340 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


welche  in  einer  Lösung  als  Ion  existieren, 
bezogen  werden.  Dieser  Gesichtspunkt  ist 
erst  vor  wenigen  Jahren  in  weiteren  Kreisen 
zur  Anerkennung  gebracht  und  bei  der 
Zusammenstellung  der  Analysenresultate  von 
Mineralwässern  (siehe  Deutsches  Bäderbuch, 
bearbeitet  unter  Mitwirkung  des  Kaiserlichen 
Gesundheitsamts,  Leipzig,  J.  J.  Weber,  1907) 
durchgeführt  worden.  Bei  Mineralanalysen 
begegnet  die  Durchführung  dieses  Gesichts- 
punkts nach  der  Ansicht  einer  Autorität 
auf  diesem  Gebiet  (W.  F.  Hill ebr and; 
siehe  das  unten  zitierte  Werk  S.  21) 
Schwierigkeiten,  wenn  LTnsicherheit  besteht 
über  die  Zusammensetzung  der  Kieselsäure- 
radikale, ihre  Menge  und  die  der  freien 
Kieselsäure.  Man  bezieht  daher  gegenwärtig 
die  Zusammensetzung  bei  ]\üneralanalysen 
in  der  Kegel  noch  auf  Oxyde  und  zwar  in 
der  Reihenfolge:  SiOa,  AlJOg,  Fe.ß^,  FeO, 
Mo-O,  CaO,  Na.,0,  KoO,  H^O  unter  105  bis 
110»,  HoO  über  105 bis  110",  CO2,  TiO,,  usw., 
derart,  daß  die  für  die  Charakterisierung  des 
Gesteins  wichtigsten  Bestandteile  an  die 
Spitze  gestellt  werden.  Außer  den  Prozent- 
zahlen sollten  aber  immer  auch  die  durch 
Division  mit  den  Formelgewichten  erhaltenen 
Molelailarfaktoren  beigefügt  werden.  Auf 
diese  Weise  kann  man,  einwandfreie  Daten 
vorausgesetzt,  Anhaltspunkte  gewinnen,  ob 
es  sich  um  eine  einheitliche  Verbindung  oder 
ein  gleichteiliges  Gemisch  zweier  oder  mehrerer 
einheitlicher  Stoffe  handelt,  wie  auch  zur 
Entscheidung  der  Frage,  ob  ein  Ortho-, 
Meta-  oder  Polysilikat  vorliegt.  Oder  in 
Fällen,  wo  etwa  über  die  Natur  des  analy- 
sierten Materials  kein  Zweifel  besteht,  kann 
das  Ergebnis  durch  Vergleichen  der  Kationen 
und  Anioneuäquivalente,  wobei  natürlich 
auch  auf  einen  möglichen  Ueberschuß  an 
Säure  respektive  Base  zu  achten  ist,  kon- 
trolliert werden.  Das  Stimmen  auf  100% 
ist  nämlich  allein  kein  ausreichendes  Kri- 
terium für  die  Richtigkeit  der  ermittelten 
Daten,  da  es  bei  Befolgung  eines  ungeeigneten 
oder  nicht  hinreichend  erprobten  Verfalu'ens 
vorkommen  kann,  daß  das  Minus  in  der 
einen  Zahl  etwa  infolge  Mißlingens  einer 
Trennung  als  Plus  in  einer  anderen  auf- 
tritt. 

Im  übrigen  sollten  bei  allen  zahlen- 
mäßigen Angaben  nicht  nur  die  abge- 
leiteten Resultate  (Prozentzahleu  und 
Molekularfaktoren)  mitgeteilt  werden, 
sondern  in  erst  er  Linie  die  direkt 
gewogenen  Mengen  des  Gegenstands 
und  der  abgeschiedenen  Verbindungen, 
so  daß  jederzeit  einem  Fehler  in  der  Rech- 
nung auf  die  Spur  zu  kommen  ist  oder 
eine  _  etwaige  Berichtigung  eines  stöchio- 
metrischen  Faktors  eventuell  später  Berück- 
sichtigung finden  kann.  In  diesem  Zu- 
sammenhange ist  schließlich  davor  zu  warnen, 


daß  durch  Berechnung  und  Angabe  der 
abgeleiteten  Zahlen  auf  zuviele  Dezimalen 
einem  Resultat  eine  größere  Exaktheit 
beigelegt  wird,  als  der  mit  einem  bestimmten 
Verfahren  und  bei  Verarbeitung  einer  be- 
stimmten Menge  des  Materials  erreichbaren 
und  außerdem  durch  die  Unsicherheit  in 
den  benutzten  Umrechnungsfaktoren  be- 
grenzten Genauigkeit  entspricht.  Die  Zahlen- 
angaben sollen  also  gleich  erkennen  lassen, 
wie  genau  etwa  ein  Resultat  ermittelt 
worden  ist.  Demgemäß  .bricht  man  die 
Zahlenangaben  bei  der  Dezimale  ab,  die  um 
einige  Einheiten  unsicher  ist,  oder  bringt 
die  bei  einer  bestimmten  Dezimale  be- 
ginnende Unsicherheit  dadurch  zum  Ausdruck, 
daß  man  die  entsprechende  Zahl  kleiner 
schreibt. 

Elektroanalyse. 

36.  Historisches  und  Hilfsmittel.  Wie 
für  präparative  Arbeiten  läßt  sich  der 
elektrische  Strom  auch  für  analytische 
Zwecke  verwenden.  Nach  den  ersten  grund- 
legenden Beobachtungen  von  Cruikshank 
(1801)  über  die  chemischen  Wirkungen  des 
elektrischen  Stroms  hat  derselbe  in  den 
ersten  Dezennien  des  vorigen  Jahrhunderts 
vorwiegend  für  qualitative  Zwecke  Ver- 
wendung gefunden.  Seit  etwa  1860  sind  aber 
die  gravimetrischen  Anwendungen,  um  deren 
erste  systematische  Ausbildung  sich  gleich- 
zeitig W.  Gibbs  und  Luckow  verdient 
gemacht  haben,  immer  mehr  in  den  Vorder- 
grund getreten.  Einen  besonders  bemerkens- 
werten Aufschwung  hat  die  Elektroanalyse 
im  letzten  Jahrzehnt  genommen  infolge 
der  tieferen  Einsicht  in  "den  Mechanismus 
der  elektrochemischen  Vorgänge  und  der 
damit  Hand  in  Hand  gehenden  Vervoll- 
kommnung der  apparativen  Hilfsmittel,  so 
daß  man  gegenwärtig  nicht  nur  mehr  Be- 
standteile als  vordem  auf  elektro analytischem 
Wege  bestimmen,  sondern  die  einzelnen 
Bestimmungen  auch  viel  rascher  und  mit 
größerer  Präzision  und  Sicherheit  ausführen 
kann. 

Auf  eine  nähere  Beschreibung  der  voll- 
ständigen Apparatur  braucht  hier  nicht 
eingegangen  zu  werden,  da  darüber  sowohl 
durch  die  unten  genannten  Spezialwerke 
wie  durch  Kataloge  von  Firmen,  die  sich 
mit  dem  Vertrieb  von  chemischen  und 
physikalischen  Apparaten  befassen,  leicht 
Auskunft  zu  erlangen  ist. 

Die  wichtigsten  Elektrodentypen  sind  die 
folgenden.  Als  Material  werden  unangreif- 
bare Metalle  wie  Platin  (ev.  mit  10%  Iridium) 
verwendet.  Nur  in  Ausnahmefällen  (siehe 
unten),  wie  bei  der  Abscheidung  von 
Zink  auf  einer  mit  Quecksilber  bedeckten 
Elektrode  aus  Messingdrahtgewebe,  wird  da- 
von abgewichen. 


Chemische   Analyse  (anorganische  Analyse) 


341 


a)  Schalenelektrode  nach  Classen  mit 
dazu  gehöriger  stationärer  oder  bewegbarer  Anode 
von  verschiedener  Gestalt  (Scheibe  oder  Spirale); 
die  Schalen,  die  125 — 25Ü  ccm  faßen,  werden 
zweckmäßig  innen  angerauht. 

b)  Netzelektroden  nach  Cl.  Winkler  aus 
Platindraht  von  0,12  mm  Stärke  mit  etwa  250 
Maschen  auf  den  qcm,  mit  schraubenförmig  ge- 
stalteter Anode.  —  Die  Haltbarkeit  der  Netz- 
elektroden kann  man  dadurch  sehr  erhöhen,  daß 
man  sie  am  Rande  mit  Platindraht  von  0,5  mm 
Stärke  versteift.  Der  Preis  dieser  Elektroden 
ist  dem  kleineren  Gewicht  entsprechend  viel 
niedriger  als  fih   Schalen. 

c)  Rotierende  Elektroden.  Von  diesen 
gibt  es  zahlreiche  Konstruktionen.  Als  besonders 
geeignet  sind  die  von  H.  Sand  (J.  ehem.  Soc.  91, 
374;  1907);  A.  Fischer  (Z.  f.  Elektroch.  13,  469; 
1907)  und  nach  M.  Perkin  (über  die  Dimensionen 
siehe  W.  Böttger,  Z.  f.  angew.  Ch.  23,  1131; 
1910)  zu  erwähnen. 

d)  Die  sogenannte  Hildebrandzelle  zur 
gleichzeitigen  Bestimmung  von  unedlen  Kationen 
(K-,  Na-,  Ba"  u.  a.)  und  solchen  Anionen,  die  (wie 
Cl',  CO3",  PO/")  mit  Ag  schwer  lösliche  Salze 
bilden  (siehe  Journ.  Amer.  Chem.  Soc.  29,  447; 
1907). 

e)  Quecksilberkathode  (hervorgegangen 
aus  dem  Laboratorium  von  E.  F.  Smith).  Bei 
dieser  wird  das  Metall  von  einer  gewogenen 
Menge  Quecksilber  aufgenommen.  Zur  Beseiti- 
gung des  Wassers  wird  nacheinander  mit  reinem 
Alkohol  und  Aether  gewaschen  und  der  Aether 
mit  Filtrierpapier  aufgenommen  und  durch 
Ueberleiten  von  Luft  abgedunstet.  Gegen  dieses 
Hilfsmittel,  das  den  Vorteil  bietet,  daß  man  so 
unedle  Metalle  wie  Cd,  Zu,  Cr  aus  saurer  Lösung 
abscheiden  kann,  ist  von  verschiedenen  Seiten 
geltend  gemacht  worden,  daß  es  nicht  gelinge, 
das     Quecksilber     respektive     das     entstandene 


Stellung  über  die  Elektrizitätsleitung  in 
Metallen  gesagt  sein  soll,  daß  an  der  Anode 
der  Elektrolysierzelle  die  abgegebenen  nega- 
tiven Ladungen  sich  im  Draht  weiter  be- 
wegen, während  die  an  der  Kathode  ein- 
tretenden die  positiven  Ladungen  neu- 
tralisieren. 

Aus  dem  Gesagten  ergibt  sich,  daß  nur 
die  Bestandteile  direkt  elektro analytisch 
bestimmbar  sind,  die  als  kompakte  Nieder- 
schläge auf  der  Platinelektrode  (Schale 
oder  Netz)  niedergeschlagen  und  gewogen 
werden  können.  Um  Anionen,  wie  Cl', 
Br',  J',  COa",  PO4'"  zu  bestimmen,  muß  die 
Platinelektrode  zuvor  mit  einem  Metall 
(wie  Ag)  bedeckt  werden,  das  mit  dem 
Anion  ein  schwer  lösliches  Salz  und  somit 
einen  auf  der  Elektrode  haftenden  Nieder- 
schlag gibt,  und  das  außerdem  die  Eigen- 
schaft besitzt,  daß  es  nicht  chemisch 
(d.  h.  unter  Entwicklung  von  H2)  in  Lösung 
geht,  ohne  daß  das  betreffende  Anion 
auf  der  Elektrode  fixiert  wird.  Sonst  würde 
die  Gewichtszunahme  zu  klein  und  damit 
die  Bestimmung  des  Anions  falsch  ausfallen. 

Außerdem  kommen  aber  auch  indirekte 
elektroanalytische  Bestimmungen  in  Betracht, 
wie  die  anodische  Oxydation  von  Jodion  zu  Jod 
oder  zu  Jodation,  die  titriert  werden  können 
(siehe  E.  Müller,  Ber.  d.  deutsch.  Chem.  Ges.  35, 
950;  1902).  Die  Voraussetzung  für  die  Ausfülirbar- 
keit  ist,  wie  man  leicht  einsieht,  daß  die  Oxydation 
nur  zu  einem  Produkt  führt,  daß  die  kathodische 
Reduktion  des  an  der  Anode  entstandenen  Produkts 
verhindert  werden  kann  (durch  ein  Diaphragma), 
und  ebenso  jeder  andere  V^erlust  vermieden  wird. 
Und   bei   mehrwertigen   Kationen,  die  nicht  zu 


Amalgam  mit  hinreichender  Genauigkeit  zu  trock-  Metall,  wohl  aber  zu  einer  niedrigeren  Wertig- 
nen.  Ueber  die  Widerlegung  dieser  Einwände  und  1  keitsstufe  reduziert  werden  können,  liegt  der  Fall 
die    Arbeitsweise    mit   diesen    Elektroden    siehe 


W.  Böttger  (Ber.  d.  deutsch,  chem.  Ges.  42, 
1824;  1909)  und  A.  Stähl  er  (ebenda  42,  2685; 
1909).  Als  Anode  wird  eine  Platinspirale  ver- 
wendet. —  Eine  besonders  zur  Ausführung  von 
Trennungen  geeignete  Zelle  ist  von  P.  Bau  mann 
(Chem.  Zte:.  1911  S.  854)  beschrieben  worden. 
37.  Vorgänge  an  den  Elektroden. 
Der  Vorgang  bei  der  elektrolytischen  Ab- 
scheidung eines  Kations  besteht  darin,  daß 
an  der  Kathode  —  der  Elektrode,  wo  bei  der 
Elektrolyse  von  H2SO4  Wasserstoff  auftritt 
und  die  mit  dem  negativen  Pol  (Anode)  eines 
galvanischen  Elements  (siehe  den  Artikel 
„Chemische  Apparate"  8)  in  Ver- 
bindung steht  —  dem  Kation  die  positiven 


ganz  analog.  Andere  Fälle  von  indirekten  elektro- 
analytischen  Bestimmungen  sind  die  der  Re- 
duktion von  NO3'  an  einer  mit  Cu  bedeckten 
Kathode  in  schwefelsaurer  Lösung  zu  NH3, 
dessen  Menge  durch  Titration  der  durch  NH3 
und  das  gleichzeitig  entstandene  OH'  nicht 
neutralisierten  H2SO4  ermittelt  wird,  und  der 
Bestimmung  von  SO 4"  durch  Titration  des  an 
der  Anode  (z.  B.  bei  der  Elektrolyse  von  CUSO4 
oder  NiS04  an  einer  Hg-Kathode)  infolge  Ent- 
ladung von  OH'  entstehenden  H-  (siehe  hierzu 
W.   Böttger   Z.   f.   Elektroch.    16,  698;   1910). 

Die  folgenden  Erörterungen  beziehen  sich  auf 
direkte  Bestimmungen,  bei  denen  also  das  ab- 
geschiedene Produkt  wägbar  ist. 

38.  Stromstärke,  Spannung  und  Be- 
schaffenheit    der     Niederschläge.         Die 


Ladungen  entzogen  und  durch  die,  durch  den   besonderen  Vorzüge  der  elektro  analytischen 
metallischen   Leiter   zugeführten,    negativen    Abscheidung    eines    Bestandteils    im    Ver- 


Elektronen neutralisiert  werden.    Man  kann 
das  schematisch  durch  die  Gleichung: 

M-  +  (')>M-f(-0 
ausdrücken. 

Für   den    Vorgang   an    der   Anode   wäre 
entsprechend  zu  schreiben: 
Cl'--Cl+(0, 


gleich  mit  der ,, chemischen"  Fällung  bestehen 
darin,  daß  man  das  Tempo  des  Vorgangs 
durch  Zugabe  oder  Fortlassen  von  (sonst 
nicht  störenden)  Salzen  oder  durch  Ein- 
schalten von  mehr  oder  weniger  äußerem 
Widerstand  leicht  regeln  und  daß  man  durch 
Anwendung   einer   geeigneten   Elektrolysier- 


womit  in  Uebereinstimmung  mit   der  Vor-  Spannung  den  erwarteten  Vorgang  in  den 


342 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


Vordergrund  treten  und  andere  störende 
Keaktionen  unterdrücken  kann.  Auch  daß 
bei  den  meisten  elektro analytischen  Fäl- 
lungen Einschließung  von  Salzen  nicht  in 
Betracht  kommt,  ist  ein  bemerkenswerter 
Vorteil.  Zur  Messung  der  durch  das  Bad 
fließenden  Strommenge  ^  der  Stromstärke 
—  wird  ein  technisches  Amperemeter  mit 
geeignetem  Meßbereich  in  den  Stromkreis 
eingeschaltet.  Die  Stromdiehte,  d.  i. 
die  Stromstärke  pro  Flächeneinheit  an  der 
Elektrode,  wo  die  Abscheidung  stattfindet, 
wird  in  der  Regel  auf  100  qcm  bezogen 
und  folgendermaßen  bezeichnet:  N.Dioo  = 
z.  B.  2  Amp.  Die  Elektrolysierspannung 
wird  durch  ein  an  die  Elektroden  gelegtes 
Voltmeter  gemessen. 

Die  bei  der  Abscheidung  eines  Metalls 
nach  einem  bestimmten  Zeitraum  gefundene 
Menge  wird  stets  kleiner  ausfallen  als  sich 
aus  der  durchgegangenen  Strommenge  ergibt 
(einem  Aequivalent  des  Metalls  entsprechen 
96600  Coulomb  und  1  Ampere  entspricht 
der  Durchtritt  von  1  Coulomb  in  der 
Sekunde).  Es  wird  nämlich  ein  kleiner 
Teil  des  Metalls  durch  die  Flüssigkeit 
„chemisch"  wieder  gelöst.  Außerdem  findet 
der  Durchtritt  des  elektrischen  Stroms  auch 
unter  Entladung  anderer  Ionen,  besonders 
von  Wasserstoffion,  statt.  Dieser  Umstand 
macht  sich  nicht  nur  dahin  geltend,  daß  ein 
entsprechender  Bruchteil  elektrischer  Energie 
mehr  verbraucht  und  die  Dauer  der  Ab- 
scheidung verlängert  wird.  Sondern  die 
gleichzeitige  Wassersto  f  f  entwickeln  ng  be- 
dingt in  manchen  Fällen  schwammige  Ab- 
scheidungen, die  schlecht  haften,  so  daß 
beim  Waschen,  Trocknen  und  Wägen  der 
Elektrode  Verluste  eintreten  können.  Das 
Auftreten  einer  schwammigen  Abscheidung 
kommt  daher,  daß  infolge  zu  rascher  Ab- 
scheidung des  in  Betracht  kommenden  Ions 
(im  Verhältnis  zur  Nachlieferung  durch 
den  Strom  und  durch  Diffusion  und  Kon- 
vektion)  Verarmung  in  unmittelbarer  Nähe 
der  Elektrode  eintritt  und  damit  vorüber- 
gehend nur  Entladung  von  Wasserstoffionen 
stattfindet,  bis  die  Toiien  des  Metalls  wieder 
in  hinreichender  Menge  an  die  Elektrode 
gelangt  sind. 

Um  kompakte,  gut  haftende  Nieder- 
schläge zu  erhalten,  muß  man  daher  die 
Stromstärke  hinreichend  niedrig  halten,  oder 
durch  Bewegen  des  Elektrolyten  dafür 
sorgen,  daß  keine  größeren  Schwankungen 
in  der  Konzentration  des  abzuscheidenden 
Ions  in  der  Nähe  der  Elektrode  auftreten. 
Von  diesem  Mittel,  dessen  Bedeutung  schon 
v.  Klobukow  im  Jahre  1886  erkannte, 
macht  man  seit  etwa  10  Jahren  in  sehr 
ausgiebiger  Weise  mit  dem  Erfolge  An- 
wendung, daß  man  mit  größeren  Strom- 
stärken  (als  bei  unbewegtem  Elektrolyten) 


arbeiten  und  die  meisten  Abscheidungen 
in  viel  kürzerer  Zeit  (bis  zu  Yw  der  früheren) 
beenden  kann. 

Auch  durch  Arbeiten  mit  hinreichend 
niedriger  Elektrolysierspannung,  so  daß  kein 
oder  nur  wenig  Wasserstoff  an  der  Kathode 
auftritt  (siehe  unter  39)  oder  durch  geeignete 
Zusätze,  die  mit  Wasserstoff  reagieren  und 
so  die  Abscheidung  als  Gas  verhindern, 
läßt  sich  der  Schwammbildung  vorbeugen. 
Allerdings  ist  die  Anwendung  von  derartigen 
Zusätzen  auf  edlere  Metalle,  deren  Ionen 
also  leichter  als  Wasserstoffion  entladen 
werden,  beschränkt.  Bei  unedleren  Metallen 
gewinnt  nämlich  die  durch  einen  solchen 
Zusatz  erleichterte  Entladung  der  Wasser- 
stoffionen (Depolarisation)  so  an  Aus- 
dehnung, daß  nur  noch  ein  kleiner  und  mit 
fortschreitender  Elektrolyse  immer  kleiner 
werdender  Bruchteil  des  Stroms  auf  die 
Entladung  der  Kationen  des  Metalls  entfällt. 

Daß  beim  Erwärmen  weniger  leicht 
schwammige  Abscheidungen  erzielt  werden, 
hängt  mit  dem  dadurch  erleichterten  Aus- 
gleich von  Konzentrationsunterschieden  zu- 
sammen. 

Ein  anderes  Mittel,  um  gut  haftende 
und  gleichmäßige  Niederschläge  zu  erzielen, 
besteht  in  der  Anwendung  komplexer  Salze: 
Oxalate  (Classen),  Tartrate,  Citrate,  For- 
miate,  Phosphate,  Cyanide,  Ammo- 
niak ate  und  andere.  Man  hat  sich  die 
Wirkung  solcher  Zusätze  so  erklärt,  daß  das 
betreffende  Metall  sekundär  abgeschieden 
wird,  also  beispielsweise  bei  der  elektro- 
lytischen Abscheidung  des  Silbers  aus  einer 
Lösung  von  KAg  (CN)2  (das  in  der  Haupt- 
sache in  die  Ionen  K*  und  Ag(CN)2'  zerfällt 
und  das  letztere  nur  in  untergeordnetem 
Betrage  weiter  in  Ag-  +  2CN')  zunächst 
Kaliumion  ausfällt,  das  dann  auf  KAg  (CN)2 
unter  Abscheidung  von  Ag  und  Bildung  von 
2KCN  einwirkt.  Es  läßt  sich  jedoch  zeigen 
(sieheH.  Daune el,  Bericht  der  X.  Sektion  des 
V.  Internat.  Kongr.  für  angewandte  Chemie 
S.  97),  daß  diese  Vorstellung  mit  anderen 
Erfahrungen  in  Widerspruch  steht.  Vielmehr 
ist  jedenfalls  unter  anderem  der  Umstand 
bestimmend,  daß  bei  komplexen  Salzen 
di^  Abscheidung  bei  (kleiner  und)  gleich- 
mäßiger Konzentration  des  in  Betracht 
kommenden  Ions  stattfindet,  weil  durch 
rasche  Nachlieferung  aus  dem  Komplex 
stärkere  Konzentrationsschwankungen  als- 
bald ausgeglichen  werden.  —  Wenn  irgend 
möglich,  wird  man  trotzdem  von  derartigen 
Zusätzen  absehen,  einmal,  weil  die  Ab- 
scheidung viel  mehr  Zeit  in  Anspruch  nimmt 
und  weil  obendrein  eventuell  mit  besonderen 
Störungen  (Abscheidung  von  C  bei  Anwendung 
kohlenstoffhaltiger    Stoffe)    zu    rechnen    ist. 

39.  Bestimmung  von  Kupfer.  Die 
Bedeutung    der    oben    erwähnten    Momente 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


343 


kommt  in  sehr  einleuchtender  Weise  bei 
der  elektroanalytischen  Bestimmung  des 
Kupfers  zur  Geltung.  Kupfer  läßt  sich  unter 
sehr  mannigfaltigen  Bedingungen,  z.  B.  aus 
saurer  (H2SO4  oder  HNO3)  Lösung,  aus 
Cyanid-,  Oxalat-,  Ammoniakatlösung,  ohne 
und  mit  Bewegung  des  Elektrolyten,  an 
Platin  und  mit  Benutzung  der  Hg-Kathode 
bestimmen.  Bei  der  Anwendung  komplexer 
Salze  erhält  man  zwar  gute  Niederschläge, 
aber  es  machen  sieh  auch  die  eben  genannten 
Nachteile  geltend.  Daß  man  Kupfer  aus 
saurer  Lösung  fällen  kann,  erklärt  sich  durch 
die  Stellung  zum  Wasserstoff  in  der  Span- 
nungsreihe bezw.  aus  den  Werten  der  elektro- 
lytischen Potentiale  (s.  den  Artikel  ,.Poten- 
tial-'.  Elektrolytisches  Potential).  Je  weiter 
ein  Mt'tall  in  der  Spannungsreihe  hinter 
dem  Wasserstoff  steht,  um  so  sicherer  kann 
es  aus  seiner  Lösung  abgeschieden  werden, 
und  das  Gegenteil  gilt  für  die  vor  dem  Wasser- 
stoff stehenden  Metalle.  Die  auf  die  Stellung 
in  der  Spannungsreihe  gegründeten  Folge- 
rungen über  die  elektrolytische  Abscheidbar- 
keit  eines  Bestandteils  werden  jedoch  durch 
den  Umstand  modifiziert,  daß  zur  Entladung 
des  Wasserstoffions  (d.  i.  zur  Ueberwindung 
der  Elektroaffinität)  je  nach  der  Natur 
des  Elektrodenmaterials  verschiedene  Span- 
nungsbeträge erforderlich  sind.  Am  leichte- 
sten erfolgt  die  Entladung  an  platiniertem 
Platin,  zunehmend  schwerer  an  Ni,  Cu,  Au, 
Bi,  Sn,  Cd,  besonders  schwer  an  Pb  und 
einer  Hg-Fläche  (bei  einer  um  etwa  1,1  Volt 
höher  liegenden  Spannung).  Deshalb  kann 
man  auch  Cd"  aus  in  bezug  auf  H2SO4 
0,1  normaler  Lösung  abscheiden.  Und  bei 
Verwendung  von  Hg  als  Kathodenmaterial 
lassen  sich  sogar  so  unedle  Metalle  wie  Zu 
und  Cr  quantitativ  aus  saurer  Lösung  be- 
stimmen. Dabei  kommt  freilich  auch  der 
Umstand  zur  Geltung,  daß  ein  durch  Queck- 
silber verdünntes  Metall  (die  dabei  erhaltenen 
Amalgame  enthalten  nur  0,1  bis  0,2  g  auf 
ÖO  bis  60  g  Hg)  viel  weniger  durch  Säuren 
chemisch  angegriffen  wird. 

Die  beiden  oben  erwähnten  Säuren  (H2SO4 
und  HNO3)  verhalten  sich  in  der  Beziehung 
verschieden,  daß  die  Abscheidung  aus  schwefel- 
saurer Lösung  leichter  (d.  h.  für  eine  ge- 
gebene Spannung  in  viel  kürzerer  Zeit) 
vor  sich  geht  als  aus  salpetersaurer  Lösung. 
Aber  aus  H2S04-Lösung  erhält  man  leicht 
schwammige  Abscheidungen  mit  zu  hohen 
Resultaten  (infolge  Oxydation),  aus  salpeter- 
saurer Lösung  dagegen  sehr  gut  haftende, 
hellrote  Niederschläge;  nur  sind  die  Re- 
sultate eicht  zu  niedrig  infolge  unvoll- 
ständiger Abscheidung.  Und  beim  Waschen 
ist  besonders  darauf  zu  achten,  daß  infolge 
der  lösenden  Wirkung  der  HNO 3  (die  durch 
die  durch  Reduktion  entstandene  HNOg  be- 
schleunigt wird)   leicht   erhebliche   Verluste 


eintreten  können,  wenn  der  Strom  vor  Ent- 
fernung der  Flüssigkeit  abgestellt  wird.  Mit 
dieser  Fehlerquelle  ist  übrigens  häufiger  zu 
rechnen  als  in  der  Regel  angenommen  wird. 
Man  hat  sogar  bei  der  Abscheidung  aus 
H2S04-Lösung  u.  U.  Verluste  von  1  bis  2  mg 
und  mein-  zu  gewärtigen,  wenn  der  Strom  vor 
dem  Abhebern  der  Flüssigkeit  unterbrochen 
wird.  —  Daß  man  bei  der  Abscheidung  aus 
HNOg-Lösung  gut  haftende  Niederschläge 
erhält,  erklärt  sich  durch  die  unter  38  schon 
erwähnte  (,, depolarisierende")  Wirkung  der 
HNO3,  wobei  nach  dem  Schema:  NO 3'  + 
H2=N02'  +  H20  Nitrition  entsteht.  Es 
kommt  also  nicht  oder  in  untergeordnetem 
Maße  zur  Abscheidung  von  Gasblasen,  wenn 
hinreichend  HNO3  vorhanden  ist.  Aber  je 
mehr  davon  zugesetzt  wird,  um  so  stärker 
kommt  auch  die  lösende  Wirkung  zur  Geltung 
und  ein  um  so  kleinerer  Anteil  des  Stroms 
entfällt  auf  die  Abscheidung    des   Kupfers. 

Die  depolarisierende  Wirkung  des  Nitrat- 
ions kann  bei  unedleren  Metallen  (Fe,  Co, 
Ni,  Cd,  Zn)  so  stark  in  Erscheinung  treten, 
daß  die  Vollständigkeit  der  Abscheidung 
selbst  dann  in  Frage  gestellt  ist,  wenn  die 
Flüssigkeit  alkalisch  reagiert  (wie  bei  NH3  -f 
(NH4)2S04),  obwohl  zur  Entladung  des 
Wasserstoffions  wegen  der  viel  kleineren 
Konzentration  eine  erheblich  höhere  Span- 
nung erforderlich  ist.  Deshalb  lassen  sich 
diese  Metalle  nur  aus  Lösungen  abscheiden, 
die  frei  von  Nitrat  sind.  Wenn  man  sie  aus 
nitrathaltigen  Lösungen  abscheiden  will, 
muß  man  sich  der  Quecksilberkathode 
bedienen  und  mit  hinreichend  starken  Strömen 
arbeiten. 

Bei  der  Bestimmung  des  Kupfers  aus  nitrat- 
haltiger  Lösung  erzielt  man  noch  vollständige 
Abscheidungen,  wenn  man  auf  100  bis  120  ccm 
Flüssigkeit  2  bis  5  ccm  HNO3  vom  spezifischen 
(lewicht  1.2  hinzugibt.  Man  arbeitet  mit  einer 
Stromdichte  von  1  bis  2  und  bei  Bewegung  des 
Elektrolyten  mit  3  bis  4  Ampere.  Wenn  die 
Flüssigkeit  vollständig  entfärbt  ist,  prüft  man, 
ob  die  Lösung  noch  Cu"  enthält  (mittels  K4Fe(CN)(| 
+Na-Acetat  oder  indem  man  den  Stand  der 
Flüssigkeit  durch  Zugabe  von  Wasser  um  einige 
mm  über  den  Rand  des  Kupferniederschlags  er- 
höht imd  zusieht,  ob  ein  schwach  roter  Ring  ent- 
steht). Nach  beendeter  Abscheidung  wird  die 
Flüssigkeit  ohne  Unterbrechung  des  Stroms 
unter  Zufließenlassen  von  Wasser  abgehebert, 
die  Schale  (respektive  Drahtnetzelektrode)  mit 
Wasser,  reinem  Alkohol  und  eventuell  Aether  ge- 
waschen und  einige  Minuten  im  Trockenschrank 
bei  100"  getrocknet. 

Die  schwammige  Beschaffenheit  bei  der  Ab- 
scheidung aus  schwefelsaurer  Lösung  (unter  sonst 
gleichen  Bedingungen)  hängt  mit  der  gleichzeitig 
stattfindenden  Ha-Entwickelung  (siehe  unten) 
zusammen.  Wenn  man  die  Flüssigkeit  durch 
Rotieren  einer  Elektrode  in  lebhafte  Bewegung 
versetzt  oder  mit  solchen  Spannungen  arbeitet,  daß 
eine  Wasserstoffentwickelung  nicht  in  größerem 
Umfange  eintreten  kann,  erhält  man  guthaftende 


■344 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse) 


eventuell  sogar  hellrote  Niederschläge.  Außer- 
dem ist  die  Fällung  in  erheblich  kürzerer  Zeit 
beendet.  —  Am  zweckmäßigsten  arbeitet  man  nach 
Förster  (Z.  f.  angew.  Ch.  19,  1890;  1906),  wenn 
man  keine  Rotiervorrichtung  zur  Verfügung  hat, 
mit  einer  Netzelektrode  und  benutzt  als  Strom- 
quelle einen  Bleiakkumulator,  der  gerade  die  er- 
forderliche Spannung  gibt.  Die  Flüssigkeit  wird 
mit  10  Volumprozent  ^/^-norm.  H0SO4  versetzt  und 
auf  70  bis  80"  erwärmt.  Erhitzen  auf  höhere 
Temperatur  bietet  keinen  Vorteil;  ein  Sparbrenner 
genügt  um  die  Flüssigkeit  während  der  Elektro- 
lyse auf  der  geeigneten  Temperatur  zu  erhalten. 
Während  sonst  die  Abscheidung  des  Kupfers  aus 
HNOj-Lösung  6  bis  8  Stunden  in  Anspruch 
nimmt,  ist  nach  diesem  Verfahren  die  Fällung  von 
0,1  bis  0,25  g  Cu  in  45  bis  80  ^Minuten  beendet. 
Das  Ende  ist  claran  zu  erkennen ,  daß  die  Sauerstoff- 
entwicklung an  der  Anode  nachläßt.  Um  sicher 
zu  gehen,  bricht  man  den  Versuch  erst  10  Minuten 
später  ab. 

Auf  die  gleiche  Weise  läßt  sich  Kupfer  auch 
von  Cd,  Zn  und  Ni  trennen.  Wenn  Eisensalze 
vorliegen,  muß  bei  Zimmertemperatur  gearbeitet 
werden. 

Im  übrigen  wird  über  die  Bestimmungs- 
methoden der  einzelnen  Bestandteile  in  den 
die  ein  zelnen  Elemente  behandelnden  Artikeln 
Näheres  mitgeteilt. 

40.  ElektroanalytischeTrennungen.  Die 
Trennung  von  zwei  Bestandteilen  bietet  am 
wenigsten  Schwierigkeiten,  wenn  es  sich  um 
Ionen  handelt,  von  denen  das  eine  an  der 
Kathode,  das  andere  an  der  Anode  abge- 
schieden wird,  wie  bei  Cu-  -f  Pb"-;  Blei 
fällt  dabei  als  Superoxyd  (PbOg)  an  der 
Anode  aus. 

Schwierigkeiten  sind  in  diesem  Falle  nur  dann 
zu  erwarten,  wenn  viel  Pb"  neben  wenig  Cu"  j 
vorhanden  ist,  wenn  also  an  der  Kathode  noch  ! 
andere  Kationen  entladen  werden.  Dann  kann  der 
bei  einfachen  Bleiabscheidungen  selbst  bei  größe- 
rem Zusatz  von  HNO3  (wenigstens  bei  Anwendung 
einer  kleinen  Kathode,  so  daß  eine  große  Strom- 
dichte herrscht)  immer  vorkommende  Fall  ein- 
treten, daß  sich  an  der  Kathode  etwas  Pdei  aus- 
scheidet. Nötigenfalls  ist  durch  Zugabe  von  etwas 
mehr  HNO3  auf  die  etwas  herausgehobene  Ka- 
thode oder  durch  kurzes  (1  bis  2  Minuten)  Unter- 
brechen des  Stromes  das  Blei  in  Lösung  zu 
bringen.  In  dem  Maße,  wie  das  Blei  an  der 
Anode  abgeschieden  würd,  was  folgendermaßen 
zu  formulieren  ist: 

Pb"  =  Pb""  +  2(') 

Pb""  +  2H,0  =  PbO^  -f  4H-, 

vermindert  sich  die  Gefahr,  daß  sich  dem  Kupfer 
Blei  beimischt.  Die  beim  Ablösen  des  Kupfers 
erhaltene  Lösung  sollte  aber  gleichwohl  auf  Pb" 
geprüft  werden. 

Die  Ausführbarkeit  der  Trennung  ver- 
wandter Bestandteile,  die  beide  an  der 
Kathode  ausfallen,  hängt  davon  ab,  ob 
die  beiden  Ionen  sich  hinsichtlich  ihrer 
Elektroaffinität  hinreichend  unterscheiden. 
Einen  Maßstab  dafür,  ob  das  der  Fall  ist, 
bilden  die  elektrolytischen  Potentiale  oder 
die  damit  in  Beziehung  stehenden  Zerset- 


zungsspannungen, die  für  die  wichtigsten 
Salze  (in  Yj-normaler  Lösung)  die  folgenden 
Werte  haben:  AgNOg  0,7Ü  V.;  CUSO4 
1,49  V.;  CdS04  2,03  V.;  Cd(N03)2  1,98  V.; 
C0SO4  2,3  V.;  NiS04  2,40  V.;  FeS04  2,46  V.; 
ZnS04  2,55  V.;  H0SO4  1,67  Volt. 

Die  Bedeutung  dieser  Zahlen  ist  die, 
daß  sie  diejenige  Spannung  angeben,  bei 
deren  Ueberschreitung  dauernder  Strom- 
durchgang unter  Abscheidung  des  betreffen- 
den Kations  und  von  Sauerstoff  an  der 
Anode  stattfindet.  Nitrate,  bei  denen  der 
Anodenvorgang  der  gleiche  ist,  geben  sehr 
nahe  denselben  Wert.  Dagegen  haben 
Chloride,  Bromide,  Cyanide,  überhaupt  solche 
Salze  andere  Zersetzungspunkte,  bei  denen 
ein  anderer  Vorgang  an  der  Anode  stattfindet 
oder  bei  denen,  wie  bei  vielen  Cyaniden, 
abnorme  Dissoziationsverhältnisse  vorliegen. 

Die  Bedeutung  der  Zersetzungswerte  für 
die  hier  erörterte  Frage  ist  zuerst  von  Le 
Blanc  klar  erkannt  und  gewürdigt  worden, 
nachdem  bereits  vor  ihm  durch  Kiliani 
auf  die  Möglichkeit  hingewiesen  worden  war, 
daß  sich  elektroanalytische  Trennungen  durch 
Abstufung  der  Elcktrolysierspannung  aus- 
führen lassen  müßten.  —  Es  ist  ohne  weiteres 
einleuchtend,  daß  eine  Trennung  möglich 
sein  wird,  wenn  die  Zersetzungswerte  soweit 
auseinanderliegen,  daß  beim  Ai'beiten  mit 
einer  Spannung,  die  den  höheren  Wert 
nicht  erreicht,  der  leichter  abscheidbare 
Bestandteil  in  einigen  Stunden  praktisch 
vollständig  abgeschieden  wird.  Der  erforder- 
liche Abstand  ergibt  sich  durch  Anwendung 
der  Nernstschen  Gleichung,  die  den  Einfluß 
der  lonenkonzentration  auf  das  elektro- 
lytische Potential  eines  Metalls  gegenüber  der 
Lösung  eines  Salzes  dieses  Metalls  zum  Aus- 
druck bringt  (siehe  den  Artikel  , .Poten- 
tial, elektrolytisches  Potential"). 
Danach  steigt  nämlich  die  zur  Abscheidung 
eines  ein-  bezw.  n-wertigen  Ions  erforderliche 
Spannung  bei  Zimmertemperatur  immer 
um  0,058  respektive  0,0ö8/n  Volt,  wenn  die 
Konzentration  der  Ionen  auf  Vio  gesunken 
ist.  Wenn  also  die  Abscheidungsspannung 
für  eine  0,1-normale  Lösung  eines  einwertigen 
Salzes  einen  bestimmten  Wert  hat,  wird 
eine  um  0,058  x  4  =  rund  0,25  Volt  höhere 
Spannung  erforderlich  sein,  nachdem  die  Kon- 
zentration des  Ions  auf  Vioooo  di^s  ursprüng- 
lichen Werts,  also  0,1  x  IQ-*  gesunken  ist. 
Bei  n-wertigen  Ionen  liegen  die  Verhältnisse 
insofern  noch  günstiger,  als  sich  ein  kleinerer 
Abstand,  nämlich  0,25/n  Volt  ergibt.  Ist 
der  Abstand  kleiner,  so  hat  es  keinen  Zweck, 
die  Trennung  zu  versuchen.  Dagegen  besteht 
die  Möglichkeit,  den  Abstand  durch  Zugabe 
von  komplexbildenden  Stoffen  (NH3,  KCN) 
zu  vergrößern  oder  sogar  umzukehren.  Dann 
sind  aber  die  oben  angegebenen  Zahlen 
nicht  direkt  verwertbar.     Und  wenn  keine 


Chemische  Acalyse  (anorganische  Analyse) 


345 


anderen  Daten  (Potentialmessnngen,  Gleich- 
gewichtskonstanten) vorliegen,  aus  denen 
sie  abgeleitet  werden  können,  müssen  zu- 
nächst die  Zersetzungswerte  bestimmt  werden. 

Das  geschieht  am  einfachsten  so,  daß  man 
von  jedem  Salz  eine  Lösung  von  bestimmter 
Konzentration  unter  Zugabe  eines  komplexbil- 
denckm  Stoffs  (von  ck'm  nuui  weiß,  daß  wenigstens 
ein  Kation  daraus  bestimmbar  ist)  bereitet 
und  dann  mit  einer  bestimmten  Spamuiug  w<ährend 
eines  angemessenen  Zeitraumes  (am  besten  unter 
Bewegen  des  Elektrolyten)  elektrolysiert.  Ehe 
die  Spannung  verändert  wir(l,  läßt  uian  die  Flüssig- 
keit ab  und  stellt  durch  Wägen  fest,  ob  das  Ge- 
wicht der  Kathode  zugenommen  hat.  Nur  wenn 
sich  so  für  jedes  der  in  Betracht  kommenden 
Salze  ein  hinreichender  Abstand  ergeben  hat, 
verlohnt  es  sich,  direkte  Trennungsversuche 
auszuführen. 

Wie  durch  geeignete  Zusätze,  läßt  sich  in 
manchen  Fällen,  wie  auf  Anregung  von 
F.  Fo  erster  durch  F.  Blankenburg  (Z.  f. 
Elektrochem.  13,  563;  1907)  für  die  Trennung 
von  Zn-  und  Ni"  ermittelt  worden  ist, 
eine  sonst  nicht  ausführbare  Trennung 
durch  Arbeiten  bei  höherer  Temperatur 
ermöglichen. 

Bei  der  Ausführung  von  Trennungen  ver-  ' 
wandter  Ionen  kommt  es  oft  darauf  an,  die 
Elektrolysierspannung  auf  0,01  Volt  genau  zu 
regeln,  wie  z.  B.  bei  der  Trennung  von  Ag'  -f  Cu", 
die  sich  nach  F.  W.  Küster  und  v.  Steinwehr 
(Z.  f.Elektroch.  4,  451;  1898)  mit  einer  1,38  Volt 
nicht  übersteigenden  Spannung  mit  großer  Prä- 
zision chirchführen  läßt.  Dies  erreicht  man  leicht 
dadurch,  daß  man  eine  Elektrizitätsciuelle  mit 
geeigneter  Spanirung  (Thermosäule,  Akkumu- 
lator) durch  einen  Widerstand  schließt  und  den 
Arbeitsstrom  von  der  einen  Klemme  und  einer 
dritten,  die  mit  einem  Gleitkontakt  in  Ver- 
bindung steht,  abzweigt.  Zu  beacliten  ist,  daß  der 
Kontakt  gut  funktioniert.  Die  Beendigung  der 
Abscheidung  zeigt  sich  chirch  Ansteigen  der 
Spannung  an  (wenn  der  Gleitkontakt  nicht  ent- 
sprechend verschoben  wird)  und  durch  Fallen 
der  Stromstärke.  Wenn  man,  wie  bei  der  Trennung 
des  Ag'  von  Cu",  unterhalb  der  Zersetzungs- 
spannung von  Säuren  ist,  fällt  der  Zeiger  am 
Amperemeter  gegen  Ende  (besonders  wenn  die 
eine  Elektrode  bewegt  wird)  in  kurzer  Zeit  auf 
den  Betrag,  welcher  dem  Stromdurchgang 
durch  das  Voltmeter  entspricht,  so  daß  der  Zeit- 
punkt, bei  welchem  die  Elektrolyse  abgebrochen 
werden  kann,  leicht  zu  erkennen  ist.  Ist  dagegen, 
wie  bei  der  Trennung  von  Cd"  und  Zn"  in  etwa 
0,1  normaler  H2SÜ4-Lösung,  eine  Spamiung 
(2,85  Volt)  erforderlich,  bei  der  von  vornherein 
auch  Abscheidung  von  W^asserstoff  stattfindet, 
dann  ist  der  Abfall  der  Stromstärke  ent- 
sprechend geringer. 

Kathodenpotential.  Noch  rascher 
und  sicherer  kommt  man  nach  H.  Sand 
(siehe  unter  36c)  zum  Ziele,  wenn  man  das 
Kathodenpotential  beobachtet,  d.  h.  die 
Kathode  mit  einer  mit  Hg2S04  und  7i- 
normalerH2S04  beschickten  Normalelektrode 
zu    einem    Ekment    kombiniert    und    die 


elektromotorische  Kraft  desselben  nach  der 
Kompensalionsmethode  bestimmt  und  deren 
Aenderung  während  der  Abscheidung  verfolgt. 
Da  jedes  derartige  Element  eine  bestimmte 
und  zwei  verschiedene  Metalle  auch  verschie- 
dene elektromotorische  Kräfte  (die  man  kurz 
als  Kathodenpotentiale  bezeichnet)  besitzen, 
läßt  sich  durch  Beobachten  des  Kathoden- 
potentials leicht  erkennen,  ob  sich  etwas 
von  dem  Metall  mit  dem  höheren  Kathoden- 
potential abgeschieden  hat.  Nötigenfalls 
ist  die  Elektrolysierspannung  etwas  zu  er- 
niedrigen, bis  das  Kathodenpotential  wieder 
auf  den  niedrigeren  Wert  gesunken  ist. 
Die  Arbeitsweise  ist  zwar  nicht  so  einfach 
wie  beim  Arbeiten  mit  begrenzter  Elektro- 
lysierspannung und  es  sind  kompliziertere 
Instrumente  erforderlich;  aber  sie  bietet, 
was  besonders  bei  Ausführung  häufiger 
Bestimmungen  von  großer  Bedeutung  wird, 
den  Vorzug,  daß  die  Elektrolysierspannung 
namentlich  zu  Anfang,  wenn  das  Ion,  das 
zunächst  abgeschieden  wird,  noch  in  großer 
Konzentration  vorhanden  ist,  über  dieZerset- 
zungsspannuug  des  Salzes  mit  dem  unedleren 
Kation  (mit  größerer  Elektroaffinität)  ge- 
steigert und  somit  eine  erheblich  größere 
Stromstärke  erzielt  werden  kann.  Der 
Vorteil  dieser  Methode  kommt  also  einmal 
darin  zur  Geltung,  daß  man  die  Trennung 
von  Ionen  mit  verhältnismäßig  kleinem 
Unterschied  in  der  Entladungsspannung  in 
erheblich  kürzerer  Zeit  durchführen  kann, 
als  wenn  man  sich  auf  die  Konstanthaltung 
der  Elektrolysierspannung  beschräukt;  außer- 
dem kann  aus  dem  Kathodenpotential 
(und  zwar  aus  der  Stellung  des  Gleitkontakts 
auf  der  Brücke  zum  Kompensieren)  ersehen, 
ob  der  Niederschlag  frei  von  dem  schwerer 
abscheidbaren  Metall  ist.  Ueber  die  Aus- 
übung des  Verfahrens  muß  auf  die  unter  36 
zitierte  Abhandlung  von  H.  Sand  und  auf 
das  unten  erwähnte  Buch  von  A.  Fischer 
verwiesen  werden. 

Ueber  weitere  im  besonderen  physikalische 
Methoden  der  chemischen  Analyse  siehe  den 
Artikel  ,,  P  h  y  s  i  k  a li s  c h -  c  h  e  m  i  s  c  h  e 
Analyse", 

Literatur.  W.  Ostwald,  Wissenschaftliche  Grvnd- 
lagen  der  analytischen  Chemie.  5.  Änfl.  Leipzig 
1910.  —  W.  Herz,  Physikalische  Chemie  als 
Grundlage  der  analytischen  Chemie.  3.  Band 
der  Sammlung :  Die  cht  mische  Analyse.    Stuttgart 

1907.  —  ir.  Böttger,  Qualitative  Analyse  vom 
Standpunkte    der   lonenlehre.     S.  Aufl.     Leipzig 

1908.  —  n.  Becknrts,  Die  Methoden  der  Maß- 
analyse. Braunschweig  1910.  —  A.  Classen, 
Theorie  und  Piaxis  der  ßlaßancdyse.  Leijnig 
1912.  —  Jf.  Weinland,  Anleitung  für  das 
Praktikum  in  der  Majkincdysc  und  den  maß- 
analytischen Bestimmungeyi  des  deutschen  Arznei- 
buchs. Tübingen  1911.  —  F.  P.  Treaduell, 
Kurzes  Lehrbuch  der  analytischen  Chemie.  7.  resp. 
5.  Aufl.    Leipzig  und  Wien  1911.  —  B.  Frese- 


346 


Chemische  Analyse  (anorganische  Analyse  —  organische  Analyse) 


nius,  Anleitung  zur  quantitativen  chemischen 
Analyse.  6.  Aufl.  Braunschweig  1875.  —  A. 
Classen,  Ausgewählte  Methoden  der  analytisclien 
Chemie.  Braunschweig  1901.  —  W.  F.  Hille- 
hrand,  Analgse  der  Silikat-  und  Carbonat- 
gesteine.  Uebersetzt  von  E.  Wilke  ■  Dörfurt, 
Leipzig  1910.  —  A.  Classen,  Quantitative 
Analyse  durch  Elektrolyse.  5.  Aufl.  Berlin 
1908.  —  A.  Fischer,  Elekiroanaly tische  Schwll- 
methoden.  Bund  4  '>^^d  5  der  Sammhing :  Die 
chemische  Analyse.  Stuttgart  1908.  —  F.  Sniith, 
Quanlitative  ElektroanaJyse.  Uebersetzt  von 
A.  Stähler.     Leipzig  1908. 

W,   Böttger. 


B.  Organische  Analyse. 

1.  Vorbereitende  Operationen.  Reinigungs- 
methoden. 2.  Kriterien  der  chemisclien  Reinheit. 
3.  Identifizieren.  4.  Elementarana.l3^se.  5.  Quali- 
tative und  quantitative  Bi^stimmung:  a)  Stick- 
stoff, h)  Halogene,  c)  Schwefel,  Phosphor,  Arsen 
uml  die  übrigen  in  Kohlen'^toff Verbindungen  ein- 
fiihrbaren  Elemente,  d)  Ermittelung  der  em- 
pirischen Formel.  6.  Bestimmung  der  Molekular- 
größe. 7.  Zurückf  üliren  auf  eine  Stammsubstanz. 
8.  Aufstellung  der  Konstitutionsformel.  9.  Quali- 
tative und  quantitative  Bestimmung  von  Atom- 
gruppen. 10.  Bestimmung  der  relativen  Stellung 
der  Atomgruppen  im  Molekül.  Substitutions- 
regeln. 

I.  Vorbereitende  Operationen.  Reini- 
gungsmethoden. Die  Worte,  die  der  Schöp- 
fer der  Hauptmethoden  unserer  Disziplin, 
Just  US  Liebig,  geschrieben  hat,  wer- 
den für  alle  Zeiten  Geltung  behalten:  „Die 
erste  Aufgabe,  welche  man  bei  der  Aus- 
führung der  organischen  Analyse  zu  lösen 
hat,  ist,  daß  man  sich  die  zu  analysierende  Sub- 
stanz in  dem  höchsten  Grade  der  Reinheit 
zu  verschaffen  sucht:  kein  Mittel  darf  ver- 
nachlässigt werden,  um  sich  über  die  Ab- 
wesenheit fremder   Stoffe  zu  vergewissern." 

Feste  Stoffe  werden  zu  ihrer 
Reinigung  fast  immer  zunächst  in  einer  pas- 
send(!n  Flüssigkeit  gelöst.  Dabei  kann  schon 
die  Verunreinigung  ungelöst  zurückbleiben, 
oder  durch  Zusatz  einer  dritten  Substanz 
zur  Fällung  gebracht  werden  (Zusatz  von 
Wasser  zu  alkohohschen  Lösungen,  Ein- 
leiten von  Gasen,  wie  Chlorwasserstoffsäure, 
Schwefelwasserstoff  usw.). 

Oftmals  verraten  Verunreinigungen  ihre 
Anwesenheit  dadurch,  daß  die  Lösung  der 
in  reinem  Zustande  farblosen  Substanz  ge- 
färbt erscheint.  Durch  Entfärben 
kann  man  dann  die  Hauptarbeit  der  Reini- 
gung leisten.  Das  meist  verwendete  Ent- 
färbungsmittel ist  T  i  e  r  k  0  h  1  e  ,  die  natür- 
lich keine  Stoffe  in  löslicher  Form  enthalten 
darf,  welche  (wie  z.  B.  Eisenverbindungen) 
mit  der  zu  reinigenden  Substanz  in  Reaktion 
treten  können.  Man  soll  aus  diesem  Grunde 
auch,  durch  Erhitzen  bei  Luftabschluß,  die 
massenhaft  okkludierten  Gase,  namentüch 
den  Sauerstoff,  aus  der  Kohle  entfernen. 


Beim  Schütteln  mit  der  Kohle,  meist 
schon  in  der  Kälte  und  in  kurzer  Zeit,  wird 
durch  die  Wirkung  der  Adsorption  ein  Teil 
der  gelösten  Substanzen  der  Flüssigkeit  ent- 
zogen. Da  die  in  geringerer  Konzentration 
vorhandenen  Stoffe,  namentlich  wenn  sie 
ein  höheres  Molekulargewicht  besitzen,  stär- 
ker adsorbiert  zu  werden  pflegen,  werden  vor- 
wiegend die  unerwünschten  Begleiter  der 
Hauptsubstanz  entfernt.  Wichtig  ist,  daß 
manche,  namenthch  hydroxylhaltige  Sub- 
stanzen, besonders  in  wässeriger  Lösung,  die 
Fähigkeit  besitzen,  die  Tierkohle  partiell  in 
kolloide  Form  überzuführen  (,,durchgehen" 
der  Kohle  durch  das  Filter).  Für  die  Analyse 
bestimmte  Substanzen  müssen  daher  nach 
dem  Entfärben  nochmals,  am  besten  aus 
einem  hydroxylfreien  Lösungsmittel,  um- 
kristallisiert zu  werden. 

Neben  der  Tierkohle  finden  als  adsorbie- 
rende Entfärbungsmittel  gelegentlich  auch 
Infusorienerde,  Talk,  Kaolin  u.  dgl.  An- 
wendung. 

Durch  Suspensoide  mehr  oder  weniger 
getrübte  Lösungen  werden  durch 
die  verschiedenen  Ausflockungsmittel  ge- 
klärt. 

Man  erzeugt  z.  B.  m  der  Lösung  einen 
voluminösen  Niederschlag  (zugefügte  Blei- 
ionen werden  mit  Schwefelwasserstoff  ge- 
fällt, oder  man  verwendet  äquivalente  Mengen 
von  Baryumliydroxyd  und  Aluminiumsulfat, 
Silbernitrat  und  Salzsäure  usf.).  Sali  es  hat 
bereits  im  Jahre  1839  die  schon  vor  Jahr- 
hunderten bekannte  Eigenschaft  des  Hühner- 
eiweißes, in  der  Hitze  zu  koagulieren  und 
dabei  Suspensionen  mitzureißen,  zu  einer 
brauchbaren  Methode  «lusgearbeitet,  die  seit- 
her vielfach  Verwendung  gefunden  hat. 

Manchmal  können  Verunreinigungen  auch 
durch  Oxydationsmittel  (Chlor- 
kalk, Natriumhypochlorit,  Kaliumperman- 
ganat, Chromsäure,  salpetrige  Säure,  Wasser- 
stoffsuperoxyd), die  man  in  kleiner  Menge 
zusotzt,  zerstört  werden. 

Kohlenwasserstoffe  und  vollkommen  hy- 
drierte heterozyklische  Verbindungen  werden 
von  sauerstoffhaltigen  oder  ungesättigten 
Begleitern  und  ebenso  von  Jod  und  Jod- 
wasserstoff durch  Kochen  mit  metallischem 
Natrium  befreit.  Li  ähnlicher  Weise  finden 
schweflige  Säure  und  Zinnchlorür  Ver- 
wendung. Endlich  kann  man  in  manchen 
Fällen  durch  Zusatz  von  K  o  n  d  e  n  - 
sationsmitteln,  wie  konzentrierte 
Schwefel-  oder  Salzsäure,  Aluminiumchlorid, 
Chlorschwefel,  Clilorzink  usw.,  leichter  an- 
greifbare Verunreinigungen  in  unlöshche 
Harze  verwandeln. 

Um  Substanzen  durch  Umkristalli- 
sieren zu  reinigen,  muß  man  ein  geeig- 
netes Lösungsmittel  wählen.  Man  beachte, 
daß  viele  Kristalle  die  Eigenschaft  besitzen. 


Cliemisclie  Analyse  (organische  Analyse) 


347 


das  Lösungsmittel,  entweder  in  stöchio- 
metrischen  Mengen  (Kristallwasser,  Alkohol, 
Aetherusw.)od  T  in  fester  Lösung  (Richards 
1911)  zurückzuhalten.  Man  ist  dann  nur 
durch  sorgfältiges  Trocknen,  eventuell 
im  Vakuum  und  bei  höherer  Temperatur, 
imstande,  die  Substanz  wieder  von  dem 
Aufgenommenen  zu  befreien. 

Auch  sonst  ist  es  unerläßlich,  die  zu  ana- 
lysierende Probe  vollständig  von  Feuchtigkeit 
zu  befreien.  Flüssigkeiten  löst  man  zu  diesem 
Behuf e  gewöhuHch  in  einem  indifferenten 
Medium  von  beträchtlich  niedrigerem  Siede- 
punkt, digeriert  mit  dem  Trocknungsmittel 
(Chlorcalcium,  P]u)sphorpentoxyd,  Barium- 
oxyd usw.)  filtriert  und  verflüchtigt  das 
Lösungsmittel. 

Der  Rückstand  wird,  wie  überhaupt  un- 
zersetzt  flüchtige  Flüssigkeiten,  durch  frak- 
tionierte Destillation  gereinigt, 
wenn  nötig,  im  Vakuum  von  wenigen  Milli- 
metern. 

Manche  feste  Substanzen  lassen  sich 
auch  durch  Sublimation,  eventuell 
unter  vermindertem  Druck  oder  in  einem 
Gasstrome  reinigen.  Einige  Substanzen 
lassen  sich  überhaupt  kaum  anders  voll- 
kommen rein  erhalten,  z.  B.  a-Jodanthra- 
chinon. 

Für  das  fraktionierte  Ausfällen  amorpher 
oder  flüssiger  Verbindungen  aus  ihren  Lösun- 
gen hat  W  i  1 1  s  t  ä  1 1  e  r  den  Terminus  U  m  - 
scheiden  eingeführt.  Das  Umscheiden 
kann  begreiflicherweise  nicht  zu  so  guten 
Resultaten  führen  wie  das  Umkristalli- 
sieren, hat  aber  doch  schon,  z.  B.  bei  nicht 
destillierbaren  Flüssigkeiten,  sehr  wertvolle 
Dienste  geleistet. 

Flüssigkeiten  können  endlich  noch  durch 
Ausschütteln,  feste  Präparate  durch 
Extraktion  gereinigt  werden.  Ist  eine 
Substanz  als  solche  aus  irgendeinem  Grunde 
der  Reinigung  nicht  zugänglich,  so  ver- 
wandelt man  sie  in  ein  geeignetes  Derivat 
(Salz,  Ester,  Oxim  usw.),  das  nach  ent- 
sprechender Behandlung  wieder  zerlegt  wer- 
den kann. 

,  2.  Kriterien  der  chemischen  Reinheit. 
Als  ,, chemisch  rein"  bezeichnen  wir  eine 
Substanz,  wenn  sie  keinerlei  nachweisbare 
Verunreinigungen  enthält.  Je  nach  der  Rich- 
tung, in  der  sich  die  beabsichtigte  Unter- 
suchuug  erstreckt,  ist  ein  verschieden  hoher 
Grad  von  Reinheit  nötig.  So  wird  ein 
wenig  Feuchtigkeit  das  Resultat  einer  Atom- 
g  r  u  p  p  e  n  bestimmuug  wesentlich  weniger 
alterieren  als  die  Elementaranalyse.  Als 
Kontrolle  für  das  Vorliegen  eines  einheit- 
lichen (kristaUisierbaren  oder  destillierbaren) 
Körpers  dient  die  Bestimmung  seiner 
physikalischen  Konstanten: 
Schmelzpunkt,  Siedepunkt,  Löslichkeit,  oder 
kritische    Lösungstemperatur,    ferner    spezi- 


fisches Gewicht  und  in  speziellen  Fällen  op- 
tisches Drehungsvermögen. 

Für  amorphe  Substanzen  lassen  im  all- 
gemeinen diese  Methoden  im  Stich.  Man 
ist  hier  darauf  angewiesen,  die  Substanz 
fraktioniert  zu  analysieren,  um  sich,  wenn 
auch  nicht  sicher  von  ihrer  Reinheit,  so  doch 
von  ihrer  Einheitlichlieit  zu  überzeugen. 

Natürlich  hat  man  in  allen  Fällen  auf 
fremde  flüchtige  (Halogene  usw.)  oder  nicht 
flüchtige  (Aschengehalt)  Elemente  zu  prüfen, 
die  durch  die  Darstellungsweise  in  das  Prä- 
parat hineingelangt  sein  können. 

3,  Identifizieren.  Die  primitivste 
Form  der  Analyse  ist  die  Identifizierung 
der  Präparate  mit  einem  Präparat  von  be- 
kannter   chemischer    Individuahtät    (Type). 

Zur  Identifizierung  dienen  neben  dem 
Vergleiche  der  physikalischen  Konstanten 
der  fraghchen  Substanz  und  der  Type  noch 
der  kristallographische  Vergleich  und  Speziai- 
reaktionen der  Type. 

Es  sei  dabei  betont,  daß  namentlich  Farb- 
und  Geruehreaktionen,  die  naturgemäß  mit 
Vorliebe  zu  Identifizierungszwecken  heran- 
gezogen werden,  zu  Täuschungen  Veran- 
lassung geben  können.  So  hat  man  lange 
Zeit  den  ,, Mäusegeruch"  als  Charakteristi- 
kum der  Fettsäureamide  betrachtet,  während 
die  reinen  Amide  geruchlos  sind.  Das  Aus- 
bleiben der  Blaufärbung  mit  Isatin  und 
Schwefelsäure  —  einer  Reaktion,  nach  der 
man  das  Benzol  zu  identifizieren  pflegte 
—  hat  bekanntlich  V.  Meyer  dazu  geführt, 
den  konstanten  Begleiter"  des  Teerbenzols, 
das  Thiophen,  dem  diese  „Indopheninreak- 
tion"  zukommt,  zu  entdecken. 

Ein  sehr  wichtiges,  wenn  auch  nicht  immer 
ausreichendes  Identifizierungsmittel  für  kris- 
taüisierbare  Substanzen  ist  die  Bestimmung 
des    M  i  s  c  h  u  n  g  s  s  c  h  m  0  1  z  p  u  n  k  t  e  s. 

Haben  zwei  Substanzen  gleichen  Schmelz- 
punkt und  sind  sie  identisch,  dann  wird  auch 
ein  Gemisch  der  beiden  (zu  etwa  gleichen 
Teilen)  denselben  Schmelzpunkt  besitzen. 
Sind  sie  verschieden,  so  tritt  Schmelzpunkts- 
depression ein,  die  bis  über  30"  betragen 
kann,  manchmal  aber  auch  so  gering  ist, 
daß  sie  nicht  mit  Sicherheit  konstatiert 
werden  kann.  Man  kann  also  nur  aus  der 
Depression  mit  Sicherheit  auf  Nichtidentität, 
dagegen  aus  der  Konstanz  dos  Schmelzpunktes 
nur  mit,  allerdings  großer,  Wahrscheinlichkeit 
auf  Identität  schheßen. 

Impfen.  Unterkühlte  Schmelzen  (und 
übersättigte  Lösungen)  laistalhsieren  aus, 
wenn  man  eine  Spur  der  zugehörigen  festen 
Phase  oder  einen  Partikel  einer  chemisch 
nahestehenden  Substanz  einträgt. 

4.  Elementaranalyse.  Unter  Elementar- 
analyse im  engeren  Sinne  versteht  man  die 
quantitative  Bestimmung  des  Kohlenstoffs 
als  Kohlendioxyd  und  des  Wasserstoffs  als 


348 


Chemische  Analyse  (organische  Analyse) 


"Wasser.  Diese  beiden  Elemente  werden  in 
einer  Operation  bestimmt,  eventuell  vor- 
handener Sauerstoff  stets  nur  aus  der  Dif- 
ferenz errechnet,  nachdem  man  sich  durch 
qualitative  Keaktionen  davon  überzeugt  hat, 
daß  keine  weiteren  Elemente  in  der  Substanz 
vorhanden  sind. 

Wird  die  Elementaranalyse  ■ —  was  fast 
immer  geschieht  —  auf  trockenem  Wege 
vorgenommen,  so  bezeichnet  man  sie  als 
V  e  r  b  r  e  n  n  u  n  g.  Die  Verbrennung  in 
der  üblichen  Ausführungsform  hat  bereits 
im  Jahre  1831  Just  u"s  L  i  e  b  i  g  ange- 
geben. 

0,1  bis  0,3  g  der  reinen,  trockenen  Sub- 
stanz werden  in  einer  Köhre  aus  schwer 
schmelzbarem  Glase  oder  Quarz  im  Luft- 
oder Sauerstoffstrome  erhitzt,  die  gas- 
förmigen Zersetzungsprodukte  über  glühendes 
Kupferoxyd  oder  Bleichromat  geleitet  und 
das  austretende  Gasgemisch  zunächst  durch 
ein  gewogenes  Chlorcalciumrohr,  welches  den 
Wasserdampf,  und  durch  einen  Kaliapparat 
oder  ein  Natronkalkrohr,  welche  das  Kohk-n- 
dioxyd  zurückhalten,  geleitet. 

Stickstoffhaltige  Substanzen  bedingen  das 
Verwenden  eines  Absorptionsmittels  für  die 
entstehenden  Stickstoffoxyde,  da  sonst  ein 
scheinbares  Plus  an  Wasser  zu  gewärtigen 
wäre.  Zumeist  wird  zu  diesem  Zwecke 
Bleisuperoxyd  verwendet,  das  an  das  Kehr- 
ende gebracht  und  auf  200  bis  300"  erhitzt 
wird.  Man  kann  auch  die  Stickoxyde  durch 
metalhsches  Silber  oder  Kupfer  reduzieren. 
Halogen-  oder  schwefelhaltige  Substanzen 
werden  mit  Bleichromat  ver])rannt  und 
es  wird  ebenfalls  eine  Bleisuperoxydschicht 
oder  eine  Silber(Kupfer)spirale  vorgelegt. 

Verbindungen,  welche  beim  Glühen 
nichtflüchtige  Asche  hinterlassen,  z.  B. 
Salze  der  Alkali-  oder  Erdalkalimetalle 
können  einen  Teil  der  Kohlensäure  zurück- 
halten. Man  vermischt  sie  mit  Kalium- 
bichromat,  Chromoxyd,  Kupferphosphat  oder 
dgl.,  um  die  Entstehung  von  Carbonat  zu 
verhindern. 

Dennstedt  (1897)  verbrennt  aus- 
schließlich mit  überschüssigem  gasförmigen 
Sauerstoff  und  benutzt  als  Katalysator  einen 
aus  mehreren  Platinblechstreifen  zusammen- 
geschweißten Platinstern.  Li  den  vorderen 
Teil  des  Rohres  werden  —  bei  Stickstoff-, 
Schwefel-  und  halogenhaltigen  Stoffen  — 
Schiffchen  mit  Bleisuperoxyd  und  mole- 
kularem Silber  gebracht,  deren  Gewichtszu- 
nahme zur  Bestimmung  dieser  Elemente  dient. 

E  1  e  m  e  n  t  a  r  a  n  a  1  y  s  e  n  auf  nas- 
sem Wege  d.  h.  Kohlenstoffbestim- 
mungen  —  da  ja  das  entstehende  Wasser 
hier  nicht  gewogen  werden  kann  —  ergeben 
nur  selten  brauchbare  Resultate,  da  eine 
vollständige  Oxydation  hier  nur  ausnahms- 
weise gelingt. 


Versuche,  auf  elektro thermischem 
Wege  Verbrennungen  auszuführen,  haben 
B  r  e  t  e  a  u  und  Leroux,  Carrasco 
und  P  1  a  n  c  h  e  r  und  andere  versucht,  doch 
haben  ihre  Methoden  vorläufig  keinen  An- 
klang gefunden,  ebensowenig  wie  das  wieder- 
holt vorgeschlagene  Verbrennen  im  Auto- 
klaven oder  der  kalorimetrischen  Bombe. 

Neuestens  hat  es  P  r  e  g  1  unternom- 
men, mit  milcroanalytischen  Methoden  zu 
arbeiten;  es  sollen  so  sehr  gute  Resultate 
erhalten  werden. 

Berechnung  der  Analysen. 
Man  findet  den  Prozentgehalt  an  Kohlen- 
stoff und  Wasserstoff  nach  den  Gleichungen: 


Pc  = 


3(C0o) 
11  X  S 


und  Ph  = 


(H,0) 

9x8 


5.  Qualitative  und  quantitative  Be- 
stimmung. 5a)  Stickstoff.  Der 
qualitative  Nachweis  des  Stick- 
stoffs gelingt  nahezu  ausnahmslos  nach  der 
von  Lassaigne  1843  angegebenen  Me- 
thode. 

Man  bringt  in  eine  enge  und  lange  Eprou- 
vette 10  bis  20  mg  Substanz  und  darauf 
etwa  die  10  fache  Menge  gut  abgetrock- 
netes Natrium  (in  seltenen  Fällen  ist  das 
leichter  schmelzende  Kalium  vorzuziehen) 
und  erhitzt  zum  Glühen.  Nach  Beendigung 
der  Reaktion  trägt  man  hi  Alkohol  ein,  um 
das  ü])erschüssige  Natrium  zu  zerstören, 
verdünnt  mit  Wasser,  filtriert,  setzt  je  einen 
Tropfen  Ferro-  und  Ferrisalzlösung  zu,  kocht 
auf  und  säuert  nach  dem  Wiedererkalten 
vorsichtig  mit  Salzsäure  ein;  beim  Stehen 
wird,  falls  die  Substanz  stickstoffhaltig  war, 
die  Abscheidung   von  Berlinerblau   erfolgen. 

Die  quantitative  B  e  s  t  i  m  - 
m  u  n  g  ies  Stickstoffs  wird  meist  nach 
Dumas,  sonst  nach  K  j  e  1  d  a  h  1  vor- 
genommen. 

Bei  der  Bestimmung  nach  Dumas  wu-d 
die  Substanz  mit  Kupteroxyd  vermischt  in 
eine  enge  Verbrennungsröhre  gebracht  in 
deren  vorderem  Teil  sich  eine  blanke  Kupfer- 
spirale befindet.. 

Man  füllt  das  Rohr  mit  Kohlendioxyd, 
legt  ein  mit  starker  Kalilauge  gefülltes  Azoto- 
meter  vor  und  verbrennt  nun  unter  zeit- 
weisem Durchleiten  von  Kohlendioxyd.  Aller 
Stickstoff  wird  dabei  elementar  abgeschieden. 

Schließlich  wird  der  entwickelte  elemen- 
tare Stickstoff  entweder  über  Kalilauge, 
oder,  etwas  genauer,  über  Wasser  gemessen. 

Den  Prozentgehalt  n  der  Substanzmenge 
S  findet  man  nach  der  Gleichung 
_      v.(b—w). 0,12511 
^  ~  S.760(l  +  o;00367t) 

in  der  v  das  gemessene  Gasvolumen  bei  der 
Temperatur  t  und  dem  Barometerstände  b, 


Chemische  Analyse  (organische  Analyse) 


349 


und  w  die  korrespondierende  Wasserdampf- 
tension bedeutet. 

Die  Methode  von  Dumas  liefert  fast 
immer  brauchbare  Resultate:  sie  besitzt  nur 
den  einen  prinzipiellen  Fehler,  den  zu  be- 
stimmenden Bestandteil  gewissermaßen  in- 
direkt, ohne  qualitative  Kontrolle  zu  ge- 
winnen. Bei  nicht  ganz  sorgfältiger  Arbeit 
kann  man  daher  zu  Fehlschlüssen  gelangen, 
und,  wie  dies  die  Gescliichte  dieser  Methode 
mehrmals  zeigt,  Stickstoff  quantitativ  be- 
stimmen, wo  er  gar  nicht  vorhanden  ist. 

Das  Prinzip  der  K  j  e  1  d  a  h  1  sehen  Me- 
thode ist,  die  stickstoffhaltige  Substanz  mit 
konzentrierter  Schwefelsäure  zu  erhitzen. 
Die  organische  Substanz  wird  oxydiert  und 
die  entstehende  schweflige  Säure  reduziert 
den  Stickstoff  zu  Ammoniak,  das  dann  durch 
überschüssige  Lauge  freigemacht,  abdestiUiert 
und  titriert  wird.  Man  pflegt  der  Schwefel- 
säure Salze,  die  ihren  Siedepunkt  erhöhen 
(z.  B.  Kaliumsulfat)  und  Sauerstoff  über- 
tragende Katalysatoren  (Quecksilber)  zu- 
zusetzen. 

Für  manche  Substanzgruppen  (Nitro- 
körper,  heterozyklische  Ringe  usw^)  ist  das 
Verfahren  nicht  ohne  weiteres  anwendbar, 
und  erfordert  mehr  oder  weniger  große  Modi- 
fikationen. Es  ist  aber  dort  besonders 
empfehlenswert,  wo,  wie  bei  den  Eiweiß- 
körpern, bei  relativ  niedrigem  Stickstoff- 
und  hohem  Kohlenstoffgehalte,  eine  große 
Menge  organischer  Substanz  bewältigt  werden 
muß. 

5b)  Halogene.  Zum  qualita- 
tiven Nachweis  von  Chlor,  Brom 
und  Jod  dient  die  B  e  i  1  s  t  e  i  n  s  c  h  e 
Probe.  Einige  Milligramme  der  Substanz 
werden  auf  ein  ausgeglühtes  Kupferoxyd- 
stäbchen gebracht  und  in  die  entleuchtete 
Bunsenbrennerflamme  gehalten.  Es  ent- 
steht flüchtiges  Halogenkupfer,  das  die 
Flamme  grün  liis  blaugrün  färbt.  Stickstoff- 
haltige Substanzen,  die  in  der  Hitze  Cyan- 
kupfer  liefern,  können  zu  Täuschungen  Ver- 
anlassung geben,  docli  ist  im  allgemeinen 
die  Reaktion  vollkommen  verläßlich. 

Zur  quantitativen  Bestim- 
mung von  Chlor  und  Brom  dient  nament- 
lich die  von  S  0  u  b  e  i  r  a  n  (1831)  und 
L  i  e  b  i  g  (1832)  unabhängig  ausgearbeitete 
„Kalkmethode",  am  besten  in  der  Ausfüh- 
rungsform von  P  i  r  i  a  und  Schiff. 

Die  Substanz,  die  nicht  allzu  flüchtig 
sein  darf,  wird  mit  überschüssigem  Kalk 
und  etwas  wasserfreier  Soda  gemischt  in 
einen  Platm-  oder  Nickeltiegel  gefüllt,  über 
den  man  einen  zweiten,  größeren  Tiegel 
stülpt.  Dann  kehrt  man  die  Tiegel  um, 
und  füllt  den  größeren  soweit  mit  Kalk, 
daß  der  kleinere  Tiegel  ganz  bedeckt  ist. 
Nach  dem  zuerst  sehr  vorsichtigen  Erhitzen 
ist    die    organische    Substanz    volllvommen 


zerstört  und  das  Halogen  an  Calcium 
gebunden.  Man  löst  in  Wasser,  neutralisiert 
mit  Salpetersäure,  filtriert  von  etwas  Kohle 
ab  und  fällt  in  übhcher  Weise  mit  Silber- 
nitrat. 

Fluor  kann  ähnlich  bestimmt  werden, 
nur  muß  man  —  in  einer  engen  Nickelröhre 
—  bis  zur  Gelbglut  erhitzen  (H.  Meyer 
und  Hub  1910).  —  Für  die  Bestimmung  von 
Jod  benutzt  man  ausschheßlich  Natrium- 
carbon at,  um  die  Bildung  des  schwerlös- 
lichen Calciumjodats  zu  vermeiden,  und  redu- 
ziert etwa  entstandene  Jodsäure  mit  schwef- 
liger Säure. 

Leichtflüchtige  Substanzen  werden  nach 
C  a  r  i  u  s  im  Einschmelzrohre  mit  stärkster 
Salpetersäure  und  festem  Silbernitrat  auf 
ca.  300*^  erhitzt,  wodurch  im  allgemeinen 
auch  vollständige  Aufschhcßung  erreicht 
wird. 

5c)  Schwefel,  Phosphor,  Arsen 
und  die  übrigen  in  Kohlenstoff- 
verbindungen cinführbaren 
Elemente.  Zum  quahtativon  Nach- 
w^eise  von  Schwefel  geht  man  wäe  zum  Stick- 
stoffnachweise vor:  Die  Schwefelnatrium 
enthaltende  alkalische  Lösung  gibt  mit 
Nitroprussidnatrium  die  charakteristische 
Rotfärbung,  nach  Zusatz  von  Bleiacetat 
Schwarzfärbung.  Arsen  wird,  eventuell 
nach  oxydativem  Aufschließen  der  Substanz, 
im  Mars  h  sehen  Apparate,  Phosphor 
als  Phosphorsäure  nachgewiesen. 

Zur  quantitativen  Bestimmung  des 
Schwefels  wird  derselbe  in  Schwefelsäure 
übergeführt,  am  besten  nach  A  s  b  0  t  h 
mittels  Natriumsuperoxyds.  Phosphorhal- 
tige  Substanzen  werden  meist  auf  nassem 
Wege  (mit  Chromsäure  oder  Salpetersäure) 
zerstört  und  die  gebildete  Phosphorsäure  in 
übhcher  Weise  bestimmt. 

Von  den  übrigen  Elementen  sind  die 
nachfolgenden  in  organischen  Verbindungen 
erhalten  worden:  Aluminium,  Antimon,  Ba- 
rium, Beryllium,  Blei,  Bor,  Cadmium,  Cä- 
sium, Calcium,  Cer,  Chrom,  Eisen,  Gold, 
Kalium,  Kobalt,  Kupfer,  Lithium,  Mag- 
nesium, Mangan,  Molybdän,  Natrium,  Nickel, 
Osmium,  Palladium,  Platin,  Quecksilber, 
Scandium,  Selen,  Silber,  Silicium,  Stron- 
tium, Tellur,  Thallium,  Thorium,  Titan, 
Uran,  Wismut,  Wolfram,  Zink,  Zinn,  Zirkon. 

Sind  diese  Elemente  Bestandteile  von 
Salzen  der  Carl)onsäuren,  so  kann  man  sie 
nach  den  Methoden  der  Mineralchemie  be- 
stimmen; sonst  wird  gewöhnlich  die  orga- 
nische Substanz  entweder  nach  Art  der  Me- 
thode von  C  a  r  i  u  s  oder  nach  K  j  e  1  d  a  h  1 
zerstört  und  so  das  betreffende  Element  in 
lonenform  übergeführt.  Manchmal  kann 
man  auch  (Gold,  Silber,  Kupfer,  Eisen, 
Platin)   durch    einfaches    Glühen,    eventuell 


350 


Chemische  Analyse  (organische  Analyse) 


nach  Zusatz  von  Schwefelsäure,  das  Metall 
als  solches  oder  als  Oxyd  erhalten. 

5d)  Ermittelung  der  empiri- 
schen Forme  1.  Das  (natürlich  ganz- 
zahlige) Verhältnis  der  Atome  wird  aus  den 
durcli  die  Elementaranalyse  gelieferten  Pro- 
zentzahlen folgendermaßen  ermittelt.  Die 
Quotienten  von  Prozentzahl  und  Atom- 
gewiclit  für  die  einzelnen  Elemente  werden 
nochmals  durch  die  kleinste  so  erhaltene 
Zahl  dividiert.  Dadurch  erhält  man  Werte, 
die  entweder  (nahezu)  ganzen  Zahlen  ent- 
sprechen oder  durch  "Multiphkation  mit 
2  oder  3  in  Zahlen  verwandelt  werden,  die 
durch  geringe  Abrundung  zu  Ganzen  werden. 

Man  berücksichtigt  beim  Aufstellen  der 
Formel,  daß  das  Gesetz  der  paaren  Valenz- 
zahlen erfüllt  sein  muß,  sowie  daß  die  Werte 
für  Wasserstoff  und  Stickstoff  (nach  Dumas) 
in  der  Regel  etwas  zu  hoch  (bis  zu  0,3  %), 
diejenigen  für  Kohlenstoff  bei  Substanzen, 
die  nur  C,  H  und  0  enthalten,  um  ebensoviel 
zu  niedrig  auszufallen  pflegen;  Substanzen, 
die  noch  andere  Elemente  (namenthch  N 
und  S)  enthalten,  liefern  oftmals  em  Plus 
an  Kohlenstoff  von  einigen  Zolmtelpro- 
zenten.  Bei  kompliziert  zusammengesetzten, 
besonders  hochmolekularen  Substanzen  läßt 
sich  die  empirische  Formel  nicht  mehr  mit 
Sicherheit  errechnen,  muß  vielmehr  auf 
Grund  von  Umwandlungsreaktionen  und 
nach  Ermittelung  der  Molekulargröße  be- 
stimmt werden. 

6.  Bestimmung  der  Molekulargröße. 
Dazu  werden  gegenwärtig  fast  nur  molu: 
zwei  physikalische  Methoden  angewendet: 
die  Ermittelung  der  Gefrierpunktserniedri- 
gung und  der  Siedepunktserhöhung  von 
lernen  Flüssigkeiten  durch  Zusatz  der  zu 
analysierenden  Substanz.  Nur  mehr  ge- 
legentlich werden  auch  Dampfdichtebestim- 
mungen nach  deniLuftverdrängungs verfahren 
ausgeführt. 

7.  Zurückführen  auf  eine  Stamm- 
substanz. Weitere  wichtige  Fingerzeige  zur 
analytischen  Aufklärung  der  Zusammen- 
setzung eines  Körpers  kann  die  Zurück- 
f  ü  h  r  u  n  g  auf  eine  S  t  a  m  m  s  u  b - 
stanz  von  bekannter  Konstitution  hefern. 
Zu  diesem  Zwecke  wird  entweder  ein  Oxy- 
dationsprodukt oder  ein  Reduktionsprodukt 
dargestellt,  dessen  Bildungsweise  Garantien 
dafür  bietet,  daß  es  ohne  Umlagerungen 
entstanden  ist,  also  noch  das  Kohlenstoff- 
skelett der  Substanz  enthält. 

8.  Aufstellung  der  Konstitutionsformel. 
Mit  der  Aufstellung  der  empirischen  Formel 
ist  im  allgemeinen  den  Bedürfnissen  des 
Analytikers  bei  organischen  Verbindungen 
durchaus  nicht  Genüge  geschehen,  er  ist 
vielmehr  genötigt,  um  zur  Aufstellung  der 
K  0  n  s  t  i  t  u  t  i  0  n  s  f  0  r  m  e  1  zu  gelangen, 
noch  zwei  Aufgaben  zu  lösen:  Erstens  die 


näheren  Bestandteile,  Atomgruppen,  auf- 
zufinden und  cjuantitativ  zu  bestimmen  und 
zweitens  die  relative  Stellung  dieser  Radikale 
im  Gefüge  des  Moleküls  zu  fixieren. 

9.  Qualitative  und  quantitative  Be- 
stimmung von  Atomgruppen.  Außer  dem 
qualitativen  Nachweis  der  einzelnen  Atoni- 
gruppen  ist  noch  in  sehr  vielen  Fällen  deren 
quantitative  Bestimmung  notwendig,  na- 
mentlich auch  dann,  wenn  man  nicht  im- 
stande ist,  die  zu  untersuchende  Substanz 
vollkommen  rein  zu  erhalten,  oder  wenn 
die  Größe  des  Moleküls  oder  seine  kom- 
plizierte Zusammensetzung  den  Wert  der 
Elomentaranalyse  herabsetzt,  oder  eine  solche 
überhaupt  unnütz  oder  aussichtslos  werden 
läßt. 

Hat  man  in  einem  Substanzen  g  e  m  i  s  c  h 
die  Menge  eines  Komponenten  zu  i)estimmen, 
ohne  daß  man  imstande  wäre,  ilm  quanti- 
tativ abzutrennen  —  und  das  wird  meist 
der  Fall  sein  — ,  so  erhalten  die  Gruppen- 
bestimmungen den  Charakter  von  Ge- 
halts- und  W  e  r  t  b  e  s  t  i  m  m  u  n  g  e  n. 
Namentlich  in  der  angewandten  organischen 
Analyse  (Fette,  Harze,  Sprengstoffe  usw.) 
sind  diese  ,, quantitativen  Reaktionen"  von 
höchster  Wichtigkeit.  Man  pflegt  die  solcher- 
art ermittelten  Daten,  die  für  reine  Natur- 
produkte die  Bedeutung  von  Konstanten 
erreichen,  als  „Säurezahl",  „Verseifungszahl", 
,,  Jodzahl",  „Methoxylzahl"  usw.  zu  bezeich- 
nen. Aus  gegen  die  Norm  al)weichenden 
„Zahlen"  kann  man  oftmals  qualitative  und 
quantitative  Schlüsse  auf  Verunremigungen, 
Zusätze  und  Verfälschungen  ziehen. 

9a)  Maßanalytische  Methoden. 
Durch  Neutralisation  kann  in  den  organi- 
schen Carbon-  und  Sulfosäuren  und  in  stark 
sauren  Phenolen  und  Enolverbindungen  die 
Menge  des  durch  Alkali  vertretbaren  Wasser- 
stoffs in  Aminen,  Hydrazinen  und  Ammoni- 
umbasen die  Alkalität  bestimmt  werden. 
Ebenso  können  äußere  und  innere  Ester 
(Laktone)  nach  der  Verseifung  in  Form  der 
resultierenden  Säuren,  oder  durch  Anwendung 
gemessener  Alkalimengen  zur  Verseifung 
titriert  werden. 

Das  gleiche  Verfahren  dient  zur  Analyse 
von  Säureamiden,  Anhydriden,  Säurechlo- 
riden und  Nitrilen. 

J  0  d  0  m  e  t  r  i  s  c  h  werden  zahlreiche, 
sauerstoffhaltige  Atomgruppen  bestimmt, 
entweder  direkt,  wie  die  Nitro-,  Nitrose-, 
Diazo-,  Jodo-,  Jodoso-  und  Chinongruppe 
und  die  Kohlenstoffdoppelbindung,  oder  in- 
direkt, wie  die  Aldehyd- und  Ketongruppe, 
aus  der  Titration  des  üeberschusses  an 
Phenylhydrazin,  das  man  mit  der  Carbonyl- 
gruppe  zu  resistentem  Hydrazon  hatte  zu- 
sammentreten lassen. 

Oxydationsmethoden  zumeist 
mit    Permanganatlösungen    dienen    zur    Er- 


Chemische  Analyse  (organische  Analyse  —  Gasanalyse) 


351 


mittelung  der  Aldehyd-,  Kcton-  und  Hydra- 
zingruppe  und  zur  Bestimmung  von  Doppel- 
bindungen ;  R  e  d  u  k  t  i  0  n  s  ni  e  t  h  0  d  e  n, 
bei  denen  Zinn-  und  Titanchlorürlösung 
Verwendung  linden,  zur  Analyse  von  Nitro-, 
Nitroso-,  Azo-,  Superoxyd-  und  Chinon- 
gruppen  und  zur  Messung  der  Wasserstoif- 
aufn ahmet ähigkeit  von  Doppelbindungen. 

9b)  Kondensations-  und  Fällungs- 
methoden. Diese  wendet  man  an,  um 
schwerlösliche,  charakteristische  und  leicht 
gravimetrisch  bestimmbare  Derivate  (Ester, 
Hydrazone,  Semikarbazide  usw.)  zu  erhalten, 
oder  um  kristallisier  bare  Salze  oder  Doppel- 
salze (namentlich  mit  Platin-  und  Gold- 
chlorwasserstoff säure)  darzustellen. 

9c)  Quantitativ  verlauf  ende  Spal- 
tungen, Sie  führen  zur  Bildung  neuer 
einfacherer  Verbindungen,  die  dann  zur  Ana- 
lyse gelangen  und  ein  Maß  für  die  Menge 
der  in  der  Ausgangssubstanz  befindlichen 
reagierenden  Atonigruppe  abgeben.  So 
werden  alle  Verbindungen,  welche  an  Sauer- 
stoff oder  Stickstoff  gebundenes  Alkyl 
enthalten,  bei  geeigueter  Temperatur  durch 
Jodwasserstoff  nach  dem  Schema 

R— OA]k+  HJ-  R.OH-f  JAlk 

undR  — NAlk-f  HJ=  R.KH+  JAlk 
in   H-Verbindung  und  Jodalkyl  zerlegt,  das 
nach      Z  e  i  s  e  1       oder      Herzig       und 
H.  Meyer  durch  alkoholisclies  Silbernitrat 
in  Jcdsilber  übergeführt  wird. 

Hydroxylhaltige  Substanzen  werden 
(durch  Essigsäure  oder  Benzoesäure)  acyliert, 
der  entstandene  Ester  wird  verseilt  und 
die  gebunden  gewesene  Säure  bestimmt. 

Aus  Diazo-  und  Hydrazingruppen  kann 
durch  Erhitzen  oder  Oxydation  der  Stick- 
stoff quantitativ  in  elementarer  Form  aus- 
getrieben, Substanzen  mit  reaktionslähigem 
Wasserstoff  derselbe  durch  Magnesium- 
jodmethyl(äthyl)  als  Methan  (Aethan)  ent- 
zogen werden,  durch  geeignete  Mittel  wird 
aus  der  Garbo xylgruppe  Kohlendioxyd,  aus 
der  Sulfogruppe  Schwefeldioxyd  gebildet 
usf. 

Man  kann  auch  mehrere  Verfahren  kcm- 
binieren,  und  z.  B.  aus  einem  Phenol  die 
Nitrobenzoyl-  oder  Anisoylverbindung  dar- 
stellen und  in  letzterer  eine  Gruppenbestim- 
mung ausführen,  oder  man  kondensiert  etwa 
einen  Aldehyd  mit  Bromphenylhydrazin  und 
bestimmt  in  dem  substituierten  Hydrazon 
die  Menge  des  eingetretenen  Halogons. 

10.  Bestimmung  der  relativen  Stellung 
der  Atomgruppe  im  Molekül.  Substi- 
tutionsregeln. Die  letzte  Aufgabe  der  or- 
ganischen Analyse  ist  die  Bestimmung  der 
relativen  Stellung  der  Atomgruppen  und 
Substituenten  im  Molekül. 

Es  würde  zu  weit  führen,  wenn  man  ver- 
suchen wollte,  die  hierfür  angewendeten 
Methoden  zu  skizzieren:  hervorgehoben  sei 


nur,  daß  namentlich  die  orthodisubstituierten 
Substanzen  charakteristische  Reaktionen  zei- 
gen (Kondensationsreaktionen,  größere  Be- 
weglichkeit einer  Atomgruppe  oder  eines 
Halogens  usw.),  die  den  Isomeren  fehlen. 
Als  Dilferenzierungsmittel  sind  ferner  F  a  r  - 
b  e  n  r  e  a  k  t  i  0  n  e  n  von  großer  Bedeu- 
tung. So  geben  die  verschiedenen  Gruppen 
von  Phenolen  und  ihre  Derivate  mit  Ferri- 
chlorid  z.T.  sehr  charakteristische  Färbungen, 
die  a-hydroxylierten  und  carboxylicrten  Py- 
ridinderivate  reagieren  ähnhch  mit  Ferro- 
salzen  usf. 

Die  unter  dem  Namen  der  stcrischen 
Behinderungen  oder  allgemeiner 
s  t  e  r  i  s  c  h  e  n  Beeinflussung  zu- 
sammengefaßten Erscheinungen  geben  eben- 
falls oftmals  wichtige  Fingerzeige  für  Kon- 
stitutionsbestimmungen. 

Die  Stellung  neu  eintretender  Substi- 
tuenten im  aromatischen  Kern  läßt  sich 
nach  verschiedenen  ,,Substitutionsregehi"mit 
einiger  Sicherheit  ermittehi.  Eine  zusammen- 
hängende Darstellung  der  hier  herrschenden 
Gesetzmäßigkeiten  hat  vor  kurzenr  A.  F. 
H  0  1 1  e  m  a  n  für  den  meist  studierten 
Benzohing  gegeben  (s.  den  Artikel  „Sub- 
stitution "). 

Literatur.  //.  Meyer,  Analyse  und  Kon- 
»tilnlUinacr  mittelung  organischer  Verbindungen. 
-'.  Avß.,    Berlin  1909. 

H.  Meyer. 


C.  Gasanalyse. 

1.  Aufsammehl  und  Aufbewahren  der  Gase. 
2.  Messiuig  der  Gase.  Die  Meßapparate.  3. 
Apparate  zur  exakten  Gasanalyse  mit  Queck- 
silber als  Sperrflüssigkeit.  4.  Allgemeines  über 
die  Vei  brennung  der  Gase.  5.  Spezielles  über  die' 
Bestimmung  der  einzelnen  Gase. 

Die  Analyse  der  Gase  erfolgt,  indem 
man  entweder  die  einzelnen  Bestandteile 
durch  Absorption  mit  geeigneten  Reagen- 
zien bestimmt,  oder  wenn  die  Gase  brenn- 
bar sind,  die  Volumveränderung,  die  durch 
die  Verbrennung  entsteht,  ermittelt  und 
die  dabei  entstehende  Kohlensäure  mißt. 

Handelt  es  sich  um  Ermittelung  von 
Bestandteilen  eines  Gases,  die  mehr  als 
einige  Zehntelprozente  betragen,  so  werden 
die  Gase  zweckmäßig  in  dazu  geeigneten 
Apparaten  dem  Volum  nach  gemessen  und 
die  durch  die  Absorption  oder  Verbrennung 
entstehenden  Volumdifferenzen  direkt  be- 
stimmt. Sind  Bestandteile  zu  bestimmen, 
deren  Quantität  sehr  gering  ist,  wie  z.  B.  die 
schweflige  Säure  in  der  Luft,  so  wird  zweck- 
mäßig ein  großes  Volum  des  Gases  durch 
passende  Absorptionsmittel  gesaugt  und  die 
von  denselben  aufgenommene  Menge  in 
geeigneter  Weise  gemessen. 


352 


Chemische  Analyse  (Grasanalyse) 


I.  Aufsammeln  und  Aufbewahren 
der  Gase.  Wie  bei  allen  analytischen  Ar- 
beiten, so  bildet  auch  in  der  Gasanalyse 
die  richtige  Entnahme  und  Aufbewahrung 
der  zu  untersuchenden  Proben  eine  der 
wichtigsten  Arbeiten.  Trotz  der  großen 
Beweglichkeit  der  Gasmoleküle  sind  strö- 
mende Gasmassen  sehr  oft  ungleichmäßig 
zusammengesetzt.  Dies  gilt  besonders  dann, 
wenn  chemische  Prozesse  gleichzeitig  in 
Frage  kommen.  Es  ist  daher  von  der  größ- 
ten Bedeutung,  an  welcher  Stelle  die  Gase 
entnommen  werden.  In  Kanälen  wählt 
man  am  zweckmäßigsten  eine  Stelle  von 
möglichst  geringem  Querschnitt.  Zur  Un- 
tersuchung der  abgehenden  Gase  von  Feuer- 
ungen entnimmt  man  die  Proben  am  besten 
an  der  Stelle,  wo  die  sichtbare  Flamme  zu 
Ende  ist,  weil  weiterhin,  wegen  der  Porosi- 
tät des  Mauerwerkes,  immer  ganz  erhebliche 
Quantitäten  von  Luft  den  Flammengasen 
beigemischt  sind.  Zu  diesem  Zwecke  führt 
man  an  einer  geeigneten  Stelle  ein  eisernes 
Rohr  ein,  an  welches  mittels  eines  Giimmi- 
schlauches  ein  ganz  dünnes  Bleirohr,  wie 
solche  für  pneumatische  Klingeln  Anwen- 
dung finden,  angesteckt  wird.  Bei  Tempe- 
raturen unter  300"  kann  man  auch  das 
Bleirohr  direkt  nehmen.  Ein  solches  Blei- 
rohr bietet  den  großen  Vorteil,  daß  es  sehr 
wenig  Rauminhalt  hat  und  mit  derselben 
Leichtigkeit,  wie  ein  Giimmischlauch,  ge- 
handhabt werden  kann.  Für  sehr  hohe 
Temperaturen  muß  man  entweder  Porzel- 
lanröhren oder  gekühlte  Eisenrohre  anwen- 
den. Bei  sauren  Gasen  bedient  man  sich, 
wenn  möghch,  der  Glasröhren. 

Längere  Gummirohre  sind  zu  vermeiden, 
doch  ist  es  durchaus  unbedenklich,  kurze 
Stücke  Gummischlauch  zur  Verbindung  zu 
benützen.  Ebenso  sind  Behälter  von  Gummi 
durchaus  zu  verwerfen.  Der  vulkanisierte 
Gummi  verhält  sich  den  Gasen  gegenüber 
wie  eine  Flüssigkeit,  er  absorbiert  Gase  und 
gibt  dieselben  je  nach  dem  herrschenden 
Druck  später  wieder  ab.  So  absorbierte  z.  B. 
ein  3  cm  langes  Gummistück  von  4  bis  5  mm 
äußerem  Durchmesser  0,2  ccniKohlensäureund 
0,9  ccm  Stickoxydülgas  und  gab  diese  Gase 
nachträglich  beim  Liegen  in  atmosphärischer 
Luft  wieder  ab.  Ein  dünnwandiger  Gummi- 
ballon von  etwa  150  ccm  Lihalt,  der  mit 
ganz  sauerstofffreiem  Stickstoff  gefüllt  wurde, 
enthielt  nach  einer  Stunde  1  Prozent  Sauer- 
stoff, nach  Qy,  Stunden  414  Prozent  Sauer- 
stoff, Ein  Üeberstreichen  mit  Kopallack 
macht  Gummi  viel  undurchlässiger  für  Gase. 

Ist  der  Ort,  wo  die  Gase  entnommen 
werden  sollen,  direkt  zugänglich,  wie  es  z.  B. 
bei  der  Untersuchung  von  Grubengasen  oft 
der  Fall  ist,  und  kommt  es  bei  der  Untersu- 
chung nicht  auf  höchste  Genauigkeit  an,  so 
kann    man    sich    zum    Aufsammeln    irgend- 


welcher Glasflascheu  bedienen,  die  man  mit 
Wasser  gefüllt  hat  und  durch  einfaches  Aus- 
gießen desselben  an  der  fraglichen  Stelle  mit 
dem  Gas  füllt  und  dann  mittels  eines  dop- 
pelt durchbohrten  Gummistopfens  ver- 
schließt, in  dessen  Oeffnungen  kurze  Glas- 
stäbe stecken.  AVill  man  dann  später  das 
Gas  aus  der  Flasche  entnehmen,  so  drückt 
man  mittels  Glasröhren ,  die  mit  Wasser 
gefüllt  und  an  ihren  Enden  mit  einem  Gum- 
mischlauchstück und  Glasstöpsel  verschlos- 
sen sind,  die  Glasstäbe  mit  der  Röhre  durch 
den  Gummistopfen  so,  daß  man  aus  der 
einen  Röhre  das  Gas  entnehmen  kann, 
während  man  durch  die  andere  Röhre  Wasser 
zur  Verdrängung  einfließen  läßt.  Ganz 
zweckmäßig  sind  auch  zylindrische,  aus 
Metall  oder  Glas  bestehende  Gefäße,  die  an 
beiden  Seiten  mit  Hähnen  verschlossen  sind. 
Wird  höchste  Genauigkeit  angestrebt  und 
können  die  Gasproben  erst  nach  längerer 
Zeit  nach  der  Entnahme  analysiert  werden, 
so  müssen  die  Gase  unbedingt  in  Glasge- 
fäßen aufgefangen  werden,  die  man  nach 
der  Entnahme  zuschmilzl. 

Sehr  zweckmäßig  sind  Glasgefäße  von 
der  aus  Figur  1  ersichtUchen  Form,  die  man 
im  Laboratorium  luft- 
leer pumpt,  zu- 
schmilzt, und  dann 
durch  einfaches  Auf- 
brechen mit  dem 
frairlichen  Gase  füllt 
und  hierauf  zu- 
schmilzt.  Das  Eva- 
kuieren geschieht  am 
besten ,  indem  man 
die  Röhre  senkrecht 
in  eine  Klemme  ein- 
spannt, bei  e  einen 
längeren  halbharten 
Gummischlauch  mit 
einem  mit  Quecksilber 
gefüllten  Niveaugefäß 
überschiebt  und  bei 
c  ein  Stück  Gummi- 
schlauch mit  Quetsch- 
hahn    ansetzt.     Man 

erhitzt  dann  zunächst  das  ganze  Gefäß  mit 
der  freien  Flamme  eines  Bunsenbrenners,  bis 
es  so  warm  ist,  daß  alle  an  den  Wänden  hän- 
gende Feuchtigkeit  verdampft,  verdrängt 
dann  mittels  des  Quecksilbers  die  Luft 
aus  dem  Gefäß,  bis  das  Quecksilber  in  den 
Gummischlauch  zu  stehen  kommt,  schließt 
hierauf  den  Quetschhahn  und  senkt  das 
Niveaugefäß  so  weit,  bis  das  Quecksilber 
über  a  zu  stehen  kommt.  Es  löst  sich  dann 
die  Gashaut,  welche  im  Innern  des  Gefäßes 
haftet,  von  den  Wandungen,  so  daß  sie 
durch  nochmaliges  Heben  des  Niveauge- 
fäßes leicht  entfernt  werden  kann.  Es  wird 
dann  wieder  im  Gefäß  Luftleere  hergestellt 


Fig.  L 


Chemische  Analyse  (Gasanalyse) 


353 


und  dann  bei  c  und  d  das  Gefäß  abgeschmol- 
zen. Man  erreicht  so  leicht  ein  sehr  hohes 
Vakuum,  wie  es  mit  einer  Quecksilberluft- 
pumpe erst  nach  längerer  Arbeit  hergestellt 
werden  kann.  Sind  die  Abschmelzstellen 
genügend  dünn  ausgezogen,  so  kann  man 
sie  in  der  Flamme  einer  Kerze  zuschmelzen. 
Will  man  das  Auspumpen  umgehen,  so 
gibt  man  der  Röhre  die  nachstehende  Form: 


Fig.  2. 

Um  dieselben  zu  füllen,  saugt  man  das 
zu  untersuchende  Gas  hindurch  und  schmilzt 
bei  a  und  b  mit  einer  Stearinlichtflamme  ab. 

Zum  Zweck  der  Versendung  werden 
solche  Röhren  am  sichersten  in  Kästen 
fest  in  Sägespäne  gepackt,  welche  für  jede 
Röhre  ein  besonderes  Fach  haben.  Die 
Kästen  selbst  kommen  in  eine  zweite  größere 
Kiste  in  Heu. 

In  dem  eben  beschriebenen  Falle  wird 
die  Röhre  gefüllt  durch  Verdrängung  der 
darin  enthaltenen  Luft.  Es  setzt  dies  natür- 
lich voraus,  daß  größere  Quantitäten  Gas 
zur  Verfügung  stehen.  Kann  man  nur 
wenig  Gas  erlangen,  so  müssen  die  Gefäße 
vorher  mit  Wasser  oder  Quecksilber  ge- 
füllt werden,  welches  man  durch  das  aufzu- 
saugende Gas  verdrängt.  Ist  man  imstande, 
die  Gasproben  in  kurzer  Zeit  nach  der  Ent- 
nahme zu  analysieren,  so  kann  man  sich 
auch  kleiner  Glasröhren  bedienen,  die  an 
beiden  Seiten  durch  Glashähne  verschließ- 
bar sind,  welche  kapillare  Rohransätze 
haben  (Fig.  3).      Solche  Röhren  verwendet 


Fig.  4. 


V 


man  z.  B,  zweckmäßig  zur  Untersuchung 
der  Luft  in  Kohlengruben  auf  schlagende 
Wetter.  Wasser  ist  nur  verwendbar,  wenn 
es  vorher  mit  den  fraglichen  Gasen  gesättigt 
wurde,  was  z.  B.  bei  den  Gasen,  die  gas- 
reichen Quellen  entströmen,  immer  an  sich 
der  Fall  ist.  Um  aus  solchen  Wasserquellen, 
die  dem  Beobachter  unmittelbar  zugäng- 
lich sind,  das  Gas  zu  gewinnen,  bedient  man 
sich  nach  Bunsen  des  kleinen,  in  Figur  4 
abgebildeten  Apparates.  „Derselbe  besteht 
aus  einem  40  bis  60  ccm  fassenden  Probier- 
röhrchen c,  das  bei  a  zur  Weile  eines  dünnen 
Strohhalmes  vor  der  Glasbläserlampe  aus- 
gezogen ist  und  mittels  eines  gut  schließen- 
den Korkes  oder  eines  Röhrenstückes  von 
vulkanisiertem   Kautschuk  mit  dem  Trich- 


ter b  luftdicht  verbunden  wird.  Statt  des 
Probierröhrchens  läßt  sich  auch  eine  kleine 
langhalsige  Arzneiflasche  benutzen,  die  man 
vor  der  Glasbläserlampe  in  der  Mitte  des 
Halses  mit  einer  ähn- 
lichen Strohhalm - 
dicken  Verengung  ver- 
sehen hat.  Man  füllt 
den  Apparat  zunächst 
mit  dem  Wasser  der 
Quelle  an.  Da  dies 
nicht  ohne  Luftzutritt 
geschehen  kann,  wo- 
durch die  Zusammen- 
setzung des  im  einge- 
füllten Quellwasser 
diffundierten  Gases 
geändert  werden  wür- 
de, so  taucht  man 
den  mit  der  Trichter- 
mündung nach  oben 
gekehrten  Apparat 
unter  den  Quellen- 
spiegel ein  und  saugt 

vermittels  einer  bis  auf  den  Boden  des  Pro- 
bierröhrchens reichenden  engen  Röhre  das  bei 
der  ersten  Füllung  mit  Luft  in  Berührung 
gewesene  Wasser  so  lange  aus,  bis  man 
überzeugt  sein  kann,  es  durch  anderes 
Wasser  aus  der  Quelle  ersetzt  zu  haben.  Läßt 
man  dann  das 

Quellengas 
durch  den 
Trichter  in 
das  so  gefüll- 
te Probier- 
röhrchen auf- 
steigen, so  ist 
man  vor  jeder 

Verunreini- 
gung dessel- 
ben gesichert. 
Werden  die 
aufsteigenden 
Blasen  in  dem 
Trichterhalse 
oder  unter  der 

Verengerung 
a  zurückge- 
halten, so 
kann  man  sie 
leicht  durch 
Klopfen     des 

Trichterran- 
des gegen  eine 
harte  Unter- 
lage zum  Auf- 
steigen brin- 
gen. 

Nachdem  der  Apparat  in  einer  kleinen 
Schale  aus  der  Quelle  entfernt  ist,  schmilzt 
man  das  Röhrchen  bei  a  ab,  was  ohne  Schwie- 
rigkeit   mit    der    Lötrohrflamme   geschehen 


Fig.  5. 


Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


23 


354 


Chemische  Analyse  (G-asanalyse) 


kann,  mittels  deren  man  zugleich  die  Feuch- 
tigkeit an  der  abzuschmelzenden  Stelle 
durch  Erwärmen  vorher  entfernt." 

W.  Ramsay  und  M.W-  Travers  haben 
die  Gase  aus  Mineralwässern,  um  große 
Quantitäten  aufzufangen,  mit  der  aus  Figur 
5  ersichtlichen  Einrichtung  entnommen.  Zu 
diesem  Zwecke  wurde  die  aus  Blech  herge- 
stellte Trommel  A  mit  dem  zu  untersuchen- 
den Wasser  gefüllt  und  dann  durch  den 
Trichter  D  die" aus  dem  Wasser  aufsteigenden 
Gasblasen  gesammelt. 

Haben  die  zu  entnehmenden  Gase  gerin- 
geren Druck,  als  der  herrschende  Atmosphä- 
rendruck ist,  so  muß  man  sie  mittels  eines 
Aspirators  ansaugen.  Dies  kann  in  einfach- 
ster Weise  mittels  zweier  gleich  großer 
Umstellflaschen  geschehen,  die  gleiche  Hals- 
weite haben. 


Fig.  6. 

Figur  6  zeigt  eine  Anordnung,  wie  man 
sie  wählt,  wenn  man  gleichzeitig  mit  einer 
Glasbürctte  (siehe  S.  357)  Proben  absaugen 
will.  Das  Wasser  läuft  aus  der  Flasche  A 
durch  den  Heber  G  nach  der  Flasche  C  und 
saugt  dadurch  das  Gas  aus  der  Röhre  F  an. 


Ist  alles  Wasser  aus  A  abgelaufen,  so  setzt 
man  die  nun  gefüllte  Flasche  C  an  die  Stelle 
von  A  und  wiederholt  die  Operation,  so 
lange  man  das  Gas  abzusaugen  beabsichtigt. 

Sehr  handlich  sind  auch  kleine  Gummi- 
pumpen, wie  man  solche  in  jedem  Gummige- 
schäfte  zu  kaufen  bekommt. 

Zum  Aufbewahren  größerer  Quantitäten 
von  Gasen  kann  man  sich  sehr  zweckmäßig 
eines  Gasometers  bedienen,  dessen  Einrich- 
tung Figur  7  wiedergibt;  sie  hat  den  Vorteil, 
daß  nur  sehr  w^enig  Flüssigkeit  zur  Absper- 
rung verwendet  werden  muß. 

2.  Messung  der 
Gase.  2  a)  Allge- 
meines. Es  liegt 
in  der  Natur  der 
Gase,  daß  man  im 
allgemeinen  deren 
Quantität  besser 
durch  Messung  des 
Volumens,  als 
durch  Bestimmung 
des  Gewichtes  er- 
mittelt. Eine  der 
wichtigsten  Arbei- 
ten bei  Gasana- 
lysen ist  daher  die 
Messung  der  Gase. 

Das  Volum  der 
Gase  wird  beein- 
flußt durch  Druck, 
Temperatur  und 
Tension  etwa  vor- 
handener Flüssig- 
keiten. 

Nach  dem 

Boyle  sehen  Gesetze  sind  die  Dichtigkeit  und 
der  Druck  eines  Gases  einander  proportional. 

Nach  dem  Gay-Lussac  sehen  Gesetze 
dehnen  sich  die  Gase  gleich  stark  aus,  und 
zwar  um  ^j^iz  i^ires  auf  0°  bezogenen  Volu- 
mens für  jeden  Temperaturgrad. 

Die  Tension  der  Sperrflüssigkeiten  oder 
Absorptionsmittel  bewirkt  eine  Vergröße- 
rung des  Volumens,  dieselbe  ist  abhängig 
von  der  Temperatur,  aber  unabhängig  vom 
Druck  und  je  nach  der  chemischen  Natur 
der  fraglichen  Flüssigkeit  verschieden. 

Direkt  miteinander  vergleichbar  sind 
nur  Volume,  die  auf  gleichen  Druck  und 
gleiche  Temperatur  reduziert  sind,  unter 
Berücksichtigung  der  Tension  der  Flüssig- 
keiten. 

Vergleichende  Gasmessungen  können  aus- 
geführt werden,  entweder: 

1.  bei  wechselndem  Volumen,  wechseln- 
dem Druck  und  wechselnder  Tem- 
peratur; 

2.  bei  wechselndem  Volumen,  konstan- 
tem Druck  und  konstanter  Tem- 
peratur ; 

3.  iDei   konstantem    Volumen,    konstan- 


Fig.  7. 


Chemische  Analyse  (Grasanalyse) 


355 


ter    Temperaiiir    und    wechselndem 
Druck; 
4.   bei  wechselndem  Volumen,  konstan- 
tem   Druck   und   wechselnder   Tem- 
peratur. 

Im  ersten  Falle  müssen  die  gefundenen 
Gasvolume  durch  Rechnune;  auf  gleichen 
Drurk   und    Temperatur    reduziert   werden. 

In  den  Fällen  2  und  ?  können  die  gefun- 
denen Werte  direkt  verglichen  werden,  da 
ja  Dichtigkeit  und  Druck  einander  propor- 
tional sind. 

2b)DieMeßapparate.  Höchste  Genauig- 
keit kann  nur  erlangt  werden  beim  Arbeiten 
mit  Quecksilber  als  Absperrungsmittel.  Die 
Anwendung  von  Apparaten  ohne  irgend- 
welche Schliffe  oder  Gummiverbindungen 
bietet  den  Vorteil,  daß  die  unbedingte  Garan- 
tie für  vollständige  Dichtheit  stets  gegeben  ist. 

a)  Die  Bunsensche  Methode. 

Die  erwälinten  Bedingungen  sind  erfüllt 
bei  der  von  Bunsen  ausgearbeiteten  eudio- 
metrischen  Methode.  Die  Volumenmes- 
sungen geschehen  danach  in  Eudiometern 
(Fig.  8)  und  Absorptionsröhren,  die  mit 


Fig.  8. 

einer  feinen  aufgeätzten  Millimeterteilung 
versehen  sind.  Zum  Durchschlagen  des  elek- 
trischen Funkens  sind  in  diejenigen  Röhren, 
welche  zur  Verbrennungsanalyse  dienen  sol- 
len, zwei  Platindrähte  eingeschmolzen,  welche 
an  der  inneren  Glasw^ölbung  des  Eudiometer- 
kopfes  hinlaufen  und  an  ihren  Enden  1  bis  2  Mil- 
limeter voneinander  abstehen. 

Die  Röhren  werden  vor  dem  Gebrauch 
durch  Ausmessen  mit  Quecksilber  sorg- 
fältig kalibriert. 

Die  Röhren  werden  mit  Quecksilber 
gefüllt  und  in  eine  mit  zwei  Wänden  aus 
Spiegelglas  versehene  hölzerne  Quecksilbei- 
wanne  umgekehrt  aufgestellt.  Das  Arbeiten 
muß  an  einem  Orte  geschehen,  der  möglichst 
vor  dem  atmosphärischen  Temperaturwech- 
sel geschützt  ist  und  dabei  hell  genug  ist,  um 
genaue  kathetometrische  Ablesungen  zu  ge- 
statten. Alle  Ablesungen  an  der  Skala  er- 
folgen mit  dem  Fernrohr.  Die  zu  untersuchen- 
den Gase  werden  von  unten  durch  das  Queck- 
silber in  das  Eudiometer  gi füllt  und  es  w^erden 
vor  und  nach  den  Absorptionen  und  Verbren- 
nungen die  Vohune  gemessen.  Die  abgelesenen 
Volume  müssen  entsprechend  den  wechseln- 
den Temperaturen  und  Barometerständen, 
unter  Berücksichtigung  der  das  Eudiometer 
abschließenden  Quecksilbersäule  und  der  Ten- 
sion des  Wasserdampfes,  umgerechnet  werden. 
Die  Absorptionsmittel  werden  entweder  mit- 
tels langer  Platindrähte  in  Form  von  daran 
angegossenen    Kugeln    in    die    Absorptions- 


röhren gebracht,  oder  als  Flüssigkeiten  ein- 
geführt. Im  allgemeinen  werden  die  Gase 
in  mit  Feuchtigkeit  gesättigtem  Zustande 
gemessen;  wendet  man  Flüssigkeiten  an,  so 
muß  deren  Tension  mit  in  Rechnung  ge- 
zogen werden. 


Fig.  9. 

Brennbare  Gase  werden  mit  Sauer- 
stoff oder  Wasserstoff  gemischt  und  durch 
den  elektrischen  Funken  zur  Explosion 
gebracht;  im  Falle  die  brennbaren  Gemische 
nicht  explosionsfähig  sind,  wird  dies  durch 
Zumischen  von  Knallgas  erreicht.  Mit  der 
nötigen  Sorgfalt  ausgeführt,  gibt  die  Bun- 
sensche Methode  ausgezeichnete  Resultate, 
sie  erfordert  aber  sehr  viel  Zeit  und  nicht 
unerhebliches  Geschick.  Es  ist  dies  der 
Grund,  warum  mannigfache  Meßapparate 
vorgeschlagen  worden  sind,  die  ein  rascheres 
Arbeiten  gestatten. 

In  allen  den  Fällen,  wo  es  in  der  Natur  der 
Sache  liegt,  daß  höchste  Genauigkeit  ganz 
unangebracht  ist,  wie  z.  B.  bei  der  Unter- 
suchung von  Flammgasen  zum  Zweck  der 
Kontrolle  von  Feuerungen  usw.,  verwendet 
man  als  Sperrflüssigkeit  an  Stelle  von  Queck- 
silber Wasser.  Will  man  eine  etwas  größere 
Genauigkeit  erreichen,  so  muß  man  das 
Wasser  mit  dem  zu  untersuchenden  Gase 
absättigen.  Die  folgenden  Meßapparate 
haben    mannigfache    Anwendung   gefunden. 

23* 


356 


Chemische  Analyse  (Grasanalyse) 


ß)  Der  Clemens  Winklersche  Apparat.  1 
Der  Apparat  besteht  aus  zwei  kommuni- 
zierenden Röhren  A  und  B.  Das  Rohr  A 
faßt  etwa  100  ccm  und  ist  graduiert,  so 
daß  man  noch  Zehntelkubikzentimeter  ab- 
lesen kann.  Die  Röhren  werden  von  einem 
passenden  Eisengestell  getragen,  das  so 
eingerichtet  ist,  daß  man  dieselben  um  eine 
Achse  hin  und  her  neigen  kann.  Der  Hahn 
b  ist  ein  gewöhnlicher  Durchgangshahn, 
während  a  eine  Doppelbohrung  besitzt,  so 
daß  man  A  mit  B  oder  durch  den  Hahn  mit 
irgendwelchen  Apparaten  in  Verbindung 
bringen  kann.  Will  man  den  Apparat  be- 
nützen, so  leitet  man  das  zu  untersuchende 
Gas   durch    die  Hähne  a  und  b    durch    die 

Röhre  A  hin- 
durch. Wenn  man 
annehmen  kann, 
daß  die  Luft  aus 
der  Röhre  ver- 
drängt ist, 
schließt  man  die 
Hähne  und  füllt 
das  Rohr  B  mit 
dem  fraglichen 
Reagens,  welches 
man  zur  Absorp- 
tion des  zu  be- 
stimmenden Gas- 
bestandteiles be- 
nutzen will.  Et- 
waige Luftblasen 
werden  durch  den 

Zweiweghahn 
ausgelassen;  man 
dreht  dann  den 
Hahn  a  so,  daß 
die  Röhren  A 
undB  verbunden 
sind,  wodurch 
;  das  Reagens  in 
-'  "  die  Meßröhre  ein- 
tritt, und  bringt 
durch  abwech- 
selndes Neigen 
und  Geradestel- 
len das  Gas  zur 
Absorption.  Zum  Zweck  der  Ablesung  läßt 
man  aus  dem  Hahn  c  soviel  Reagens  aus 
oder  gießt  in  B  Wasser  zu,  bis  die  Flüssig- 
keit in  den  Röhren  A  und  B  gleich  hoch 
steht. 

v)  Die  Bunte  sehe  Gasbürette. 
Dieselbe  besteht  aus  einem  graduierten 
Rohr  A,  welches  unten  durch  einen  gewöhn- 
lichen Hahn  mit  kapillarem  Rohransatz, 
oben  durch  einen  Dreiweghahn  geschlossen 
ist,  welcher  einen  Trichtcransatz  besitzt. 
Das  Rohr  wird  mit  Gas  gefüllt  und  zu  den 
Absorptionen  durch  den  Trichteransatz  Rea- 
gens eingeführt.  Eine  tubulierte  Flasche, 
die  durch  einen  langen  Gummisciilauch  mit 


der  Bürette  verbunden  wird,  gestattet,  das 
Gas  zu  den  Messungen  unter  Atmosphären- 
druck zu  brins;en.     Die  Reagenzien  werden 


Fix.  10. 


11 


Fig.  11. 

vor  der  Ablesung  durch  Verdünnungen  mit 
Wasser,  welche  man  in  den  Trichteransatz 
gießt,  entfernt. 

ö)  Der  Orsat  sehe  Apparat. 

Bei  dem  Orsat  sehen  Apparat  Figur  12 
ist  eine  in  einen  Transportkasten  fest  ein- 
gesetzte Gasbürette  A  mit  einer  Anzahl 
von  Absorptionsapparaten  durch  Glasröh- 
ren mit  Hähnen  fest  verbunden.  Durch  He- 
ben und  Senken  einer  tubulierten  Flasche 
B  kann  man  das  zu  untersuchende  Gas  in 
die  Bürette  einsaugen  und  durch  entsprechen- 
des Oeffnen  und  Schließen  der  Hähne  mit  den 
Absorptionsmitteln  in  Berührung  bringen. 
Der  Apparat  hat  den  großen  Vorteil,  daß 
er  sehr  leicht  transportiert  werden  kann. 
In  den  Absorptionsapparaten  C  ist  das 
eine  Gefäß  mit  Glasröhren  gefüllt,  um  die 
Absorptionsmittel  bei  dem  Gebrauch  auf 
eine  große  Oberfläche  zu  verteilen. 

Lunge  hat  einen  Orsat  sehen  Apparat 
angegeben,  der  noch  ein  viertes  Absorptions- 
gefäß    enthält,    das   mit   Wasser  gefüllt   ist 


Chemische  Analyse  (Gasanalyse) 


357 


und  in  Verbindung  mit  einer  mit  Platin- 
asbest gefüllten  Kapillare  d  ist,  welches 
gestattet,   fraktionierte  Verbrennungen  von 

Wasserstoff  auszuführen. 


Da  der  Apparat  zu  zerbrechlich  sein  würde, 
wenn  die  verschiedenen  Teile  desselben  mit- 
einander verschmolzen  wären,  so  hat  der 
Apparat  eine  größere  Zahl  von  Gummiver- 
bindungen. Die  Zuverlässigkeit  der  Analysen 
hängt  davon  ab,  daß  die  sämtlichen  Hähne 
und  Gummiverbindungen  in  Ordnung  sind, 
was  nicht  ganz  leicht  ist,  da  durch  Zufall 
herübergerissenes  Reagens  den  Apparat  außer 
Ordnung  bringt. 

fc)  Die  Hempelsche  Gasbürette. 

Sie  besteht  aus  zwei  Glasröhren  (Figur  14), 


Von  den  verschiedensten  Seiten  hat  man 
versucht,  den  Orsat sehen  Apparat  durch 
andere  Anordnung  der  Hähne  und  der 
Absorptionsgefäße  zu  verbessern. 

Zum  Zweck  der  Rauchgasanalyse  hat 
er   eine   sehr   weite   Verbreitung   gefunden. 


Fig.  14. 

von  denen  die  eine  graduiert  ist,  die  durch 
einen  Gummischlauch  miteinander  verbunden 
sind.  Zwecks  bequemer  Reinigung  ist  der 
Gummischlauch  in  der  Mitte  geteilt;  ein 
zwischengestecktes  kurzes  Glasrohr  gestattet, 
an  dieser  Stelle  die  beiden  Röhren  schnell 
voneinander  zu  trennen. 

Das  Meßrohr  läuft  in  ein  Kapillar  stück 
aus  imd  ist  durch  Gummischlauch  mit  Quetsch- 
hahn geschlossen.  Zum  Zweck  der  Analyse  ver- 
bindet man  die  Bürette  mit  dem  Raum,  der  das 
zu  untersuchende  Gas  enthält,  und  saugt  durch 
Senken  der  Niveamöhre  a  das  Gas  in  die  Büiette 
ein.  Hält  man  dann  die  Niveauröhre  so  neben 
die  Meßröhre,  daß  die  Flüssigkeitsspiegel  in 
beiden  Röhren  in  derselben  Ebene  sind,  so  kann 
man  das  Volum  des  Gases  ablesen.     Man  kann 


358 


Chemische  Analyse  (Ciasanah'se) 


in  der  Bürette  selbst  Absorptionen  vomehmen, 
indem  man  durch  Senken  der  Niveauröhre  das 
eingeschlossene  Gas  soweit  ausdehnt,  bis  es  an- 
fängt in  den  Gummischlauch  zu  treten.  Klemmt 
man  dann  mit  der  inneren  Hand  imd  dem  kleinen 
Finger  den  Schlauch  bei  e  ab  und  gießt  alle 
Flüssigkeit  aus  der  Röhre  a,  so  kann  man  durch 
Eingießen  des  Reagenses  in  die  Niveauröhre 
und  nachträgliches  Heben  derselben  dieses  in  die 
Meßröhre  bringen  mid  durch  Schütteln  der- 
selben die  Absorption  bewirken.  P^ine  zweite 
Ablesung  ergibt  dann  durch  die  Differenz  das 
Volum  des  zu  bestimmenden  Gases. 

Hempel  bat  als  abgeänderte  Wink- 
1er  sehe  Gasbürette  ein  Instrument  bezeich- 
net,   dessen    Einrichtung    Figur    15    zeigt. 

Dieselbe  ge- 
stattet stark  in 
Wasser  lösliche 
Gase  in  das 
trockene  Meß- 
rohr   b     durch 

Verdrängung 
einzuführen  und 
trocken  zu 

messen. 

DieGenauig- 
keit,  die  bei  der 
Absorption  in 
den  Büretten 
erreicht  werden 
kann,  ist  jedoch 
wegen  der  Lös- 
lichkeit der  Gase 
in  Wasser  keine 
sehr  große,  die 
Anwendbarkeit 
derselben  nur 
eine  beschränk- 
te, da  nur  solche 

Absorptions- 
mittel ge- 
braucht werden 
können ,  die 
Gummi  nicht 
stark  angreifen; 
ferner  muß  der 
Apparat  nach 
jeder  Analyse 
gereinigt ,      das 

Absorptions- 
mittel häufig  er- 
neuert werden. 
Alle  diese  Nach- 
teile fallen  weg, 
wenn  man  die 
Absorption  in  Gaspipetten  vornimmt.  Die 
Hemp eischen  Absorptionspipetten  sind  ent- 
standen aus  Ettlings  Gaspipette,  die  von 
Doyere  zuerst  zu  Gasabsorptionen  benutzt 
worden  ist,  sie  dienen  zur  Aufnahme  solcher 
Absorptionsmittel,  welche,  wie  rauchende 
Schwefelsäure,  Brom,  rauchende  Salpetersäure 
usw.,  Gummi  stark  angreifen.  Die  Pipette  be- 


stehtaus  zwei  großen  Kugeina  und  b,  Figur  16, 
welche  durch  die  Rölu'e  d  mit  einander 
kommunizieren  und  dem  doppelt  gebogenen, 
Vo  l>is  1  mm  weiten,  ganz  starkwandigen  Glas- 
rohre c.  Figur  17  gibt  eine  andere  Ausfüh- 
rungsform, welche  gestattet  feste  und  flüs- 
sige Absorptionsmittel  anzuwenden. 

Figur  18  gibt  die  Möglichkeit  Reagen- 
zien, die  sich  durch  die  Luft  oxydieren, 
unter  einem   Sauerstoff  freien  Gase  aufzuhe- 


Fig.  16. 


Fig.  r> 


Fig.  15. 


Fig.  18. 

ben.  Die  Kugeln  a  und  b  enthalten  das 
Reagens,  c  und  d  sind  mit  Wasser  gefüllt, 
zwischen  Reagens  und  dem  Absperrungs- 
wasser befindet  sich  ein  Sauerstoff  freies  Gas. 

Bei  der  Analyse  verbindet  man  die  Gas- 
bürette mit  den  Gaspipetten  durch  ein  da- 
zwischen gestecktes  Stück  Kapillarrohr  F 
(Fig.  19).  Die  Pipetten  kommen  auf  ein 
Holzbänkchen  G  zu  stehen.  Man  mißt  das 
Gas  in  der  Bürette  und  treibt  dann  nach 
Oeffnen  des  Quetschhahnes  das  Gas  in  die 
Pi])ette.  Ist  Flüssigkeit  in  das  Glasrohr 
c  getreten,  so  kann  man  die  Pipette  von 
der  Bürette  trennen,  das  Gas  ist  dann  beider- 
seitig durch  Flüssigkeit  abgeschlossen,  so 
daß  man  ohne  einen  Verlust  befürchten  zu 
müssen,  die  Pipette  heftig  schütteln  kann, 
wodurch  eine  sehr  schnelle  Absorption  er- 
reicht wird. 

Für   jedes    Absorptionsmittel  wird   eine 


Chemische  Analyse  (GasanaJyse) 


359 


besondere  Pipette  verwendet.  Man  kann 
anf  diese  Weise  mit  demselben  Reagens  eine 
sehr  große  Anzahl  von  Analysen  machen. 


Fig.  19. 

3.  Apparate  zur  exakten  Gasanalyse  mit 
Quecksilber  als  Sperrflüssigkeit.  3a)  All- 
gemeines. Wegen  der  Löslichkeit  der  Gase 
in  Wasser  nnd  den  Reagenzien  ist  selbst 
unter  Anwendung  von  mit  den  frag- 
lichen Gasen  gesättigten  Sperrflüssigkeiten 
keine  sehr  weitgehende  Genauigkeit  zn 
erreichen.  Will  man  möglichst  genaue 
Resultate  erhalten,  so  muß  man,  wie  schon 
oben  erwähnt  wurde,  sich  unbedingt  mit 
Quecksilber  gefüllter  Apparate  bedienen. 

Während  noch  vor  einem  Jahrzehnt  nur 
einige  wenige  Glasbläsereien  zuverlässig  dicht 
schließende  Glashähne  herzustellen  vermoch- 
ten, hat  inzwischen  die  Fabrikation  von 
Glasapparaten  einen  solchen  Fortschritt  ge- 
macht, daß  man  heute  leicht  gut  schließende 
Instrumente  erhalten  kann. 

Vollständige  Garantie  dafür,  daß  keine 
Undichtigkeiten  da  sein  können,  geben  natüi- 
lich  nur  durchaus  verschmolzene  Apparate, 
die  keinerlei  Schliffe  oder  Gummiverbin- 
dungen erhalten. 

3b)  Einzelne  Apparate.  Appa- 
rate mit  G  u  m  m  i  V  e  r  b  i  n  d  u  n  g  e  n 
und     Schliffen    nach    Hempel.      Gas- 


büretten  mit  Temperatur-  und  Baro- 
meterkorrektion. Pettersson^)  hat 
zuerst  gezeigt,  daß  man  vermittels  einer 
Röhre,  welche  ein  al)geschlossenes  Gasvolu- 
men enthält,  mit  Leichtigkeit  die  Fehler 
kompensieren  kann,  welche  die  Druck-  und 
Temperaturschwankungen  der  Atmosphäre 
mit  sich  bringen.  Mit  Quecksilber  gefüllte 
Büretten  gestatten,  unter  Anwendung  eines 
derartigen  Rohres,  außerordentliche  Genauig- 
keit bei  den  Analysen  zu  erreichen,  die 
der  mit  dem  später  beschriebenen  Apparate 
zur  exakten  Gasanalyse  nicht  nachsteht, 
so  lange  die  Hähne  und  Gummiverbindungen 
völlig  dicht  sind.   Je  nach  der  Größe  der  Gas- 


Fig.  20. 

quantitäten,  die  gemessen  werden  sollen, 
bedient  man  sich  drei  verschiedener  Formen 
von  Gasbüretten  mit  Temperatur-  und 
Barometerkorrektion,  die  in  Figur  20  I,  II, 
III  dargestellt  sind. 

Figur  20  I  zeigt  eine  Bürette  zur  oMessung 
von  Gasquantitäten,  deren  Volum  zwischen  0,5 
bis  100  cm-  schwankt.  Figur  20  II  gibt  die  Ein- 
richtimg, die  man  zweckmäßigerweise  benutzt, 
wenn  das  Gasvolumen  etwa  150  cm-  beträgt. 
In  Figur  20  III  ist  ein  bistrument  dargestellt, 
das  speziell  für  die  Untersuchung  der  von  Bak- 
terien entwickelten  Gase  konstruiert  worden  ist, 
wo  Gasquantitäten  von  etwa  10  cm'^  untersucht 
werden  sollen. 

Die  Instrumente  bestehen  aus  den  gra- 
duierten Meßröhren  A,  den  Korrektionsröhien  B, 
den  Manometerrühren  F  und  den  Niveaukugelu 
G.  Die  Meßröhren  imd  Niveaukugeln  werden  von 
passenden  eisernen  Füßen  getragen.  Meßröhren 
mid  Korrektionsrohre  stecken  in  emeni  Glas- 
zylinder C  von  passender  Weite,  der  mit  Wasser 
gefüllt  ist,  um  dadurch  die  Garantie  zu  geben, 
daß  sie  jederzeit  ganz  gleiche  Temperatur  haben. 
Die  Meßröhren  sind  dmch  Greiner-Fried- 
rischsche     doppelt     gebohrte     Glashälme     ge- 


1)     Fresenius    Zeitschrift     für     analytische 
Chemie  1886,  S.  467. 


360 


Chemische  Analyse  (Gasanalyse) 


schlössen,  deren  Konstruktion  aus  Figur  20 
IV  ersichtlich  ist. 

Die  Korrektionsrohre  B  bilden  mit  den 
Manometerröhren  F  ein  Stück.  Es  sind  einfache 
Glasröhren,  die  in  der  aus  den  Zeicluiungen 
ersichtlichen  Weise  aneinander  gesetzt  sind. 
g  ist  eine  Ansatzkapillare.  Die  Manometerröhren 
sind  U-förmige  Glasröhren,  welche  sich  bei  k 
und  i  etwas  erweitern.  An  diesen  Erweitermigen 
befinden  sich  in  gleicher  Höhe  angebrachte 
Marken.  Mittels  der  Kapillare  1  sind  sie  durch 
Gummistücke  mit  den  Meßröhren  verbimden. 
Der  Grund,  warum  das  Manometer  so  lang  gemacht 
ist,  liegt  in  dem  Umstände,  daß  es  anderenfalls 
sehr  leicht  vorkommt,  daß  man  bei  mivorsich- 
tiger  Handhabmig  des  Apparates  das  Queck- 
silber aus  dem  Manometerrohr  in  die  Bürette  oder 
da^  Korrektionsrohr  treibt.  Durch  die  angegebene 
Einrichtung  ist  dies  mimöglich  gemacht,  da, 
ehe  dies  geschehen  kann,  Druckdifferenzen  von 
mehr  als  einer  halben  Atmosphäre  eintreten 
müssen.  Dadurch,  daß  das  Manometerrohr 
ganz  aus  Glas  ist,  hat  man  den  Vorzug,  daß  das 
Quecksilber  nicht  durch  aus  dem  Gummi  stam- 
menden Schmutz  venmreinigt  werden  kann. 
Ist  die  Bürette  verunreinigt  worden,  so  nimmt 
man  das  Manometerrohr  einfach  ab  und  kann 
daim  das  übrige  Instrument  reinigen,  ohne  daß 
an  dem  im  Korrektionsrohre  abgeschlossenen 
Gasvolumen  etwas  passieren  kann. 

Schließt  man  in  dem  Manometerrohr  so  viel 
Gas  ein,  daß  es  bei  einem  Druck  von  760  mm 
mid  einer  Temperatm-  von  0"  gerade  das  Gasrohr 
bis  zm'  ^larke  ausfüllen  würde,  so  geben  die 
Ablesimgen  in  der  Bürette  dann  stets  die  auf 
760  mm  und  0"  reduzierten  Gasvolume. 

Zum  Zweck  der  Analyse  werden  diese 
Büretten  durch  Kapillaren  mit  Gaspipetten 
verbunden,  deren  Konstruktion  Figur  21 
dbt. 


Regnault  und  Reiset  haben  einen 
Apparat  konstruiert,  welcher  ein  schnelles 
Arbeiten  über  Quecksilber  gestattet.  Auf 
einem  starken  eisernen  Stativ  sind  passende 
Glasröhren,  die  mit  Metallhähnen  verbunden 
sind,  montiert,  leider  ist  der  Apparat  ziem- 
lich kompliziert. 


Bei  einem  von  Doycre  erfundenen  Ap- 
parat dient  ein  Eudiometer,  welches  in  einer 
passend  geformten  Quecksilberwanne  aufge- 
stellt ist,  als  Meßrohr;  die  Absorptionen 
finden  in  Gaspipetten  statt. 

Aus  diesem  Apparat  ist  der  H  e  m  p  e  1  sehe 
Apparat  für  exakte  Gasanalysen  hervorge- 
gangen. 

Figur  22  zeigt  die  Einrichtung  des  Appa- 


Fig.  22. 

rates:  Die  Messungen  geschehen  bei  kon- 
stantem Volum,  konstanter  Temperatur  und 
wechselndem  Druck.  Die  Gasvolume  sind 
unter  diesen  Verhältnissen  dem  Drucke 
proportional.  Zur  Messung  werden  die  Gase 
in  die  Meßkugel  C  gebracht.  Die  Absorptionen 
erfolgen  in  der  Gaspipette  B.  Die  Meßkugel 
kann  unter  Quecksilber  gasdicht  mit  einer 
passenden  Klemmvorrichtung  mit  dem  Baro- 
meterrohre D  verbunden  werden.  Mittels 
des  beweglichen  Niveaus  H  kann  das  Gas 
so  weit  ausgedehnt  oder  zusammengedrückt 
werden,  daß  es  die  Meßkugel  bis  an  eine 
bei  r  vorhandene  Marke  ausfüllt.  Die  Ge- 
nauigkeit der  Ablesung  entspricht  etwa 
0,02  Prozent. 

4.  Die  Verbrennung  der  Gase.  4a)  All- 
gemeines. Da  man  nicht  für  alle  Gase 
Absorptionsmittel  besitzt,  so  ist  die  Ver- 
brennung eine  sehr  wichtige  Operation. 


Chemisclie  Analyse  (Gasanalyse) 


361 


Die  Erhitzung  des  Gases  bis  auf  die 
Verbrennungstemperatur  erfolgt  entweder 
von  innen  durch  einen  elektrischen  Funken, 
der  ganze  Vorgang  spielt  sich  dann  in  einem 
Augenblicke  als  Explosionserscheinung  ab, 
oder  vermittels  einer  elektrisch  erhitzten 
Platinspirale,  welche  im  Innern  der  Gas- 
masse zum  Glühen  gebracht  wird. 

Man  kann  das  Gas  aber  auch  von  außen 
erhitzen,  indem  man  es  durch  eine  von 
einer  Flamme  zum  Glühen  gebrachte  Platin- 
oder Glasröhre  leitet. 

Die  Verbrennung  gestattet,  die  Elemen- 
tarbestandteile eines  einzigen  brennbaren 
Gases  von  unbekannter  Zusammensetzung 
ihrer  Natur,  ihrem  Volumen  und  ihrer  Ver- 
dichtung nach  zu  bestimmen. 

Durch  das  Experiment  läßt  sich  ermit- 
teln: 1.  die  Gesamtkonzentration,  welche 
die    Gase    bei    ihrer    Verbrennung    ergeben; 

2.  das  bei  der  Verbrennung  gebildete  Wasser ; 

3.  die  bei  der  Verbrennung  gebildete  Kohlen- 
säure; 4.  der  zur  Verbrennung  verbrauchte 
Sauerstoff;  5.  der  nach  der  Verbrennung 
bleibende  Stickstoff. 

Da  sich  aus  den  so  experimentell  gewon- 
nenen Zahlen  und  den  bekannten  Verbren- 
nungsverhältnissen der  Gase  fünf  Bedin- 
gungsgleichungen aufstellen  lassen,  so  kann 
man  dieselben  mittels  einer  einzigen  Ver- 
brennung in  einem  Gemisch,  welches  fünf 
verschiedene  Gase  enthält,  welche  qualita- 
tiv bekannt  sind,  ihrer  Quantität  nach 
bestimmen. 

Da  man  jedoch  für  die  meisten  Gase  Ab- 
sorptionsmittel kennt,  welche  eine  scharfe 
Trennung  gestatten,  so  wird  die  Verbren- 
nung gewöhnlich  nur  angewendet  zur  Tren- 
nung des  Stickstoffs  von  Wasserstoff,  Sumpf- 
gas und  den  höheren  Gliedern  der  Sumpf- 
gasreihe. 

Von  besonderer  Bedeutung  ist  die  von 
Bunsen  gefundene  Tatsache,  daß  Stick- 
stoff und  Sauerstoff  bei  sehr  heftigen  Explo- 
sionen sich  direkt  zu  Stickoxyd  und  Salpe- 
tersäure verbinden. 

Bunsen  sucht  die  Ungenauigkeiten,  wel- 
che viele  der  älteren,  auf  gasometrischem 
Wege  gewonnenen  Resultate  darbieten,  zu 
vermeiden,  indem  er  bei  seinen  Versuchen 
auf  100  Volumen  nicht  brennbares  Gas  nie 
mehr  als  26  bis  64  Volumen  brennbares  Gas 
verwendet. 

Hat  man  größere  Quantitäten  von  Gasen 
zur  Verfügung,  so  kann  man  dieselben  da- 
durch zur  Verbrennung  bringen,  daß  man 
sie,  mit  Luft  oder  Sauerstoff  gemischt,  über 
glühendes  Kupferoxyd  leitet  und  die  ge- 
bildete Kohlensäure  und  das  Wasser  ge- 
wichtsanalytisch bestimmt. 

Weit  einfacher  führt  man  die  Verbren- 
nung vermittels  eines  der  im  nachfolgenden 
beschriebenen  Apparate  aus.  ; 


4b)  Einzelne  Apparate,  a)  Die 
Explosionspipette  für  technische  Gas- 
analyse (Fig.  23). 


Fig.  23. 

Sie  besteht  aus  der  dickwandigen  Explosions- 
kugel a  und  der  Niveaukugel  b,  welche 
durch  einen  starken  Gummischlauch  mit- 
einander verbunden  sind.  Die  Explosions- 
kugel hat  bei  c  zwei  dünne  Platindrähte, 
welche  etwa  2  mm  voneinander  abstehen, 
eingeschmolzen,  bei  d  befindet  sich  ein 
Glashahn,  der  obere  Teil  der  Explosions- 
kugel geht  in  die  Kapillare  e  über,  deren 
Ende  durch  ein  kurzes  Stück  Gummi- 
schlauch mit  Quetschhahn  geschlossen  ist. 
Während  man  im  allgemeinen  für  die  tech- 
nische Gasanalyse  die  Pipetten  und  Büret- 
ten mit  wässerigen  Flüssigkeiten  füllt,  ver- 
wendet man  für  die  Explosionspipette  Queck- 
silber. Unter  Anwendung  von  Quecksilber 
als  Sperrflüssigkeit  während  der  Explosion 
wird  es  nämlich  möglich,  nachträglich  die 
durch  die  Verbrennung  gebildete  Kohlen- 
säure zu  bestimmen.  Explodiert  man  über 
Wasser,  so  ist  eine  spätere  Messung  der 
erzeugten  Kohlensäure  nicht  statthaft.  Der 
Druck  in  der  Pipette  ist  nämlich  während 
der  Explosion  so  bedeutend,  daß  sehr  be- 
trächtliche Mengen  von  Kohlensäure  ab- 
sorbiert werden,  wenn  man  Wasser  als 
Sperrflüssigkeit  verwendet.  Explodiert  man 
über  Quecksilber,  so  erhält  man  sehr  be- 
friedigende Resultate,  auch  wenn  man  nach- 
träglich die  Kohlensäure  in  einer  Bürette, 
die  mit  Wasser  gefüllt  ist,  mißt. 

ß)  Die  Verbrennung  mit  elektrisch 
glilhender  Platinspirale.  Coquillion 
hat  zuerst,  zum  Zwecke  der  Untersuchung 
von  schlagenden  Wettern,  vorgeschlagen, 
eine  glühende  Platinspirale  zur  Verbrennung 
der  Gase  zu  verwenden.  C 1.  W  i  u  k  1  e  r  hat 
dem  Apparate  eine  wesentlich  vollkom- 
menere Form  gegeben,  indem  er  dazu  eine 
Hempelsche  Gaspipette  für  feste  und  flüs- 
sige Absorptionsmittel  verwendete.  Unter  Bei- 
behaltung der  Wiukler sehen  Anordnung, 
soweit  sie  die  Verbrennungseinrichtuug  an- 
betrifft,  hat  L.  M.  Dennis   den  Apparat 


362 


Chemische  Analyse  ((xasanalyse) 


weiter  verbessert,  indem  er  ihn  zum  Ge- 
brauch für  Quecksilber  einrichtete,  ent- 
sprechend der  im  vorhergehenden  beschrie- 
benen  Quecksilberpipetten. 

Fisur  24  zeist   die  Einrichtung. 


Fig.  24. 

In  den  Hals  der  Pipette  ist  mittels 
eines  doppelt  durchbohrten  Gummistopfens 
die    Verbrennungseinrichtung    eingesetzt. 

Dieselbe  besteht  aus  zwei  starken  Eisen- 
drähten, zwischen  denen  eine  Platinspirale 
d  befestigt  ist,  Ueber  den  einen  Draht  ist 
eine  Glasröhre  geschoben.  Die  Eisendrähte 
sind  in  Verbindung  mit  Polklemmen,  um 
sie  an  eine  Elektrizitäts quelle  anschließen 
zu  können. 

Nach  Winkler  wird  die  Spirale  herge- 
stellt, indem  man  Platindraht  von  0,35  mm 
Stärke  in  etwa  sechs  Windungen  über  eine 
Stahlnadel  von  1,3  mm  Stärke  wickelt.  Die 
Spirale  soll  2  bis  2,5  cm  von  der  oberen 
Wölbung  entfernt  sein. 

Während  Wink  1er  das  zu  verbrennende 
Gas  mit  Luft  mischt  und  dann  aus  einer 
Bürette  langsam  in  den  Verbrennungsapparat 
an  die  glühende  Platinspirale  treten  läßt, 
verfährt  "Dennis  in  der  Weise,  daß  er  zu- 
nächst die  Gesamtmenge  des  zu  verbren- 
nenden Gases  in  die  Pipette  bringt,  hierauf 
ein  Sauerstoffvolumen,  welches  mehr  als 
hinreichend  für  die  Verbrennung  ist,  in  die 
Bürette  hineinsaugt  und  sein  Volumen  no- 
tiert. Alsdann  wird  die  Bürette  in  der  ge- 
wöhnlichen Weise  durch  eine  gebogene 
Kapillarröhre  mit  der  Pipette  verbunden, 
die  Platinspirale  zum  Rotglühen  geljracht 
und  dann,  während  die  Spirale  glüht,  der 
Sauerstoff  langsam  in  die  Verbrennungs- 
pipette übergeführt.  Man  erreicht  so  den 
Vorteil,  daß  im  Anfange,  wo  die  Verbren- 
nung zu  heftig  werden  könnte,  immer  ein 
Ueberschuß  von  brennbarem  Gase  da  ist, 
so  daß  einerseits  niemals  Explosion  eintritt, 
andererseits  auch  kein  Stickstoff  verbrennen 
kann,  da  die  Verbrennung  im  Anfange  bei 


Mangel  an  Sauerstoff  stattfindet  und  gegen 
Ende,  wo  die  Verbrennung  vollständig  wird, 
so  hohe  Temperaturen,  wie  sie  zur  Ver- 
brennung von  Stickstoff  nötig  sind,  über- 
haupt nicht  mehr  erreicht  werden. 

y)  Die  Verbrennung  mit  der  Platin- 
kapillare. Während  die  beiden  im  vorher- 
gehenden beschriebenen  Methoden  die  An- 
wendung eines  mehr  oder  weniger  starken 
elektrischen  Stromes  notwendig  machen, 
kann  die  Verbrennung  mit  der  Platinkapil- 
lare mittels  irgendeiner  beliebigen  Flamme 
ausgeführt  werden,  vorausgesetzt,  daß  die- 
selbe nur  so  viel  Wärme  entwickelt,  als 
nötig  ist,  um  die  Kapillare  zum  Glühen  zu 
bringen.  Obgleich  schon  Orsat  den  Gedanken 
ausg-esprochen  hat,  daß  es  vermittels  eines 
erhitzten  kapillaren  Platinrohres  möglich 
sein  müsse,  schlagende  Wetter  zu  verbrennen, 
rührt  doch  die  Durchführung  der  Sache  von 
H.  Drehschmidt  her.  Das  von  H.  Dreh- 
schmidt angewendete  Kapillarrohr  besteht 
aus  einem  200  nim  langen,  2  mm  dicken, 
im  Innern  0,7  mm  weiten  Platinrohre,  an 
welches  Schlauchstücke  von  Messing  ange- 
lötet sind.  Der  Hohb-aum  der  Kapillare 
wird,  um  Explosionen  zu  verhüten,  seiner 
ganzen  Länge  nach  durch  Einschieben  von 
drei  bis  vier  dünnen  Platindrähten  ausge- 
füllt. 

Cl.  Winkler  hat  die  Verbrennungs- 
kapillare wesentlich  verbessert,  indem  er  sie 
an  den  Enden  mit  kleinen  Wasserkühlern 
versehen  hat;  dadurch  wird  es  möglich,  mit 
einem  nur  100  mm  langen  Platinrohre  auszu- 
kommen. 


Fig.  25. 

Figur  25  zeigt  die  Eiiniehtmig.  Eine  100  mm 
lange  Platinröhre,  die  nach  den  Angaben  von 
Drehschmidt  hergestellt  ist,  befindet  sich 
zwischen  den  beiden  Kühlröhren  a  und  b.  Die 
Kühlröhren  sind  unten  geschlossene,  etwa  15  mm 
weite  und  zirka  80  mm  lange,  oben  offene  Messing- 
röhren.    Das  Platinrohi-  ist  in  3  i/o  mm  weite, 


Chemische  Analyse  (Grasanalyse) 


363 


kiiieföimig  gebogene  Kupferrohre  eingelötet. 
Die  so  entstandene  :\Iet allkapillare  ist  so  in  die 
Kühlrohre  eingesetzt,  daß  die  Lötstelle  zwischen 
dem  Platin  luid  den  Kupferröhren  innerhalb  der 
Kühler  liegt.  Der  ganze  Apparat  wird  durch 
zwei  starke  Eisendrähte  getragen,  die  oben  gabel- 
förmig gespalten  sind.  Um  die  Hitze  der  Flamme 
möglichst  von  den  Kühlröhren  abzuhalten,  ist 
über  das  Platinrohr  ein  aus  Asbestpappe  zu- 
sammengebogenes Kästchen  gehängt,  welches 
oben  eine  Oeffnung  zum  Durchgange  der  Flam- 
mengase hat.  Eine  Fortpflanzimg  der  Verbren- 
nimg in  die  das  brennbare  Gemisch  enthaltencle 
Bürette  oder  Pipette  wird  dm-ch  zwei  in  die 
knieförmigen  Kupferröhren  gesteckte  Platin- 
drähte immöglich  gemacht.  Wählt  man  hierzu- 
niir  kurze  Platin  drahtstücke,  welche  die  Kupfer- 
röhren beinahe  vollständig  ausfüllen,  so  kann 
man  selbst  sehr  stark  explosible  Gasmischimgen 
verbrennen,  ohne  daß  die  Verbrennung  sich 
explosionsartig  weiter  fortpflanzt.  Die  Messing- 
röhren werden  bei  Ausführmig  der  Versuche  mit 
Wasser  gefüllt.  Wenn  auch  eine  Ausfüllmig 
der  Platinröhre  mit  Platin  drahten  wegen  der 
Explosionsgefahr  nicht  nötig  ist,  da  die  Kühlmig 
bei  der  beschriebenen  Einrichtimg  eine  so  starke 
ist,  daß  alle  Gasgemische  unter  ihre  Entzün- 
dungstemperatur kommen,  so  ist  es  trotzdem 
zweckmäßig,  auch  das  Platinrohr  mit  Platin- 
drähten auszufüllen,  weil  dadurch  dessen  Raum-  . 
Inhalt  möglichst  beschränkt  wird. 

Um  ein  Gas  zu  verbrennen,  führt  man  es 
zweckmäßig  zunächst  in  die  (^)uecksilberpipette 
B,  welche  hierauf  mit  einem  (^uetschhalm  abge- 
schlossen wird.  Alsdann  mißt  man  in  der  Bürette 
eine  so  große  Quantität  Luft  oder  Sauerstoff 
ab,  als  nötig  ist,  um  die  brennbaren  Bestandteile 
des  zu  imtcrsuchenden  Gases  mit  Sicherheit 
zu  verbrennen.  Schließlich  bringt  man  die  Ver- 
brennimgskapillare  zwischen  Bürette  und  Pipette 
und  erhitzt  dieselbe  mittels  einer  Flamme  zum 
lebhaften  Glühen.  Treibt  man  dann  durch 
passendes  Heben  und  Senken  der  Niveaugefäße 
die  Gase  durch  die  Kapillare,  so  kommen  die- 
selben zur  vollständigen  Verbrennung. 

Die  Platinkapillare  hat  den  Vorteil,  daß 
auch  in  ihr  niemals  Verbrennung  von 
Stickstoff  eintritt,  da  die  Gase  durch  die 
glühende  Platinkapillare  immer  so  weit  ab- 
gekühlt werden,  daß  die  Verbrennungstem- 
peratur des  Stickstoffs  nicht  erreicht  werden 
kann. 

Für  technische  Zwecke  ist  die  Platin- 
kapillare die  einfachste  Einrichtung. 

Die  Explosionspipette  hat  den  Vorzug, 
daß  man  auch  ganz  geringe  Gasquantitäten 
mit  voller  Schärfe  damit  analysieren  kann. 
Arbeitet  man  nur  mit  Apparaten,  die 
mit  Quecksilber  gefüllt  sind,  so  erhält  man 
unter  Anwendung  von  Büretten  mit  Tem- 
peratur- und  Barometerkorrektion  mit  allen 
drei  Methoden  sehr  befriedigende  Resultate. 
5.  Spezielles  über  die  Bestimmung  der 
einzelnen  Gase.  Sauerstoff.  Der  Sauer- 
stoff wird  entweder  durch  Verbrennung  mit 
oberschüssigem  Wasserstoff  oder  Kupfer 
üder   durch   Absorptionsmittel   bestimmt. 


Die  Absorptionsmittel  sind:  1.  stark 
alkalische  Lösung  von  Pyrogallussäure. 
5  g  Pyrogallussäure  gelöst  in  15  ccm  Wasser 
wird  gemischt  mit  120  g  Aetzkali,  gelöst 
in  80  ccm  Wasser.  —  2.  C  h  r  0  m  c  h  1 0  r  ü  r. 
Schwefelwasserstoff  und  Kohlensäure  beein- 
flussen die  Reaktion  nicht.  —  3.  Phosphor. 
Der  Phosphor  wird  in  Stangenform  ge- 
bracht und  in  mit  Wasser  gefüllten  Pipetten 
zur  Wirkung  gebracht.  Die  Absorption 
findet  nur  statt,  wenn  nicht  mehr  als 
etwa  25''/o  Sauerstoff  da  ist  und  das  Gas 
frei  von  Aethylen  und  anderen  Kohlenwasser- 
stoffen oder  ätherischen  Oelen,  Weingeist, 
Ammoniak  ist.  Unter  12°  C  ist  die  Reaktion 
sehr  träge.  —  4.  Kupfer,  Kupfer  verbindet 
sich  mit  Sauerstoff  in  der  Glühhitze  und  bei 
gewöhnlicher  Temperatur,  wenn  es  von  einer 
Lösung  benetzt  ist,  die  man  erhält  ans  gleichen 
Teilen  einer  gesättigten  Lösung  des  in 
Stücken  käuflichen  anderthalbfach  kohlen- 
sauren Ammoniaks  und  einer  einfach  ver- 
dünnten Lösung  des  Ammoniaks  von  0,93 
spezifischem  Gewicht. 

Ozon.  Ozon  wird  qualitativ  nachgewiesen 

mit  Jodkaliumstärkekleister-Papier  oder  Te- 

i  tramethylparapyhenlendiamin-Papier.         Es 

wird    quantitativ    absorbiert    von    Zimmtöl 

oder  Terpentinöl. 

Um  größere  Mengen  von  Ozon  zu  be- 
stimmen, leitet  man  das  Gas  am  besten 
durch  eine  Lösung  von  Jodkalium  und 
titriert  das  ausgeschiedene  Jod  nach  dem 
Ansäuern  mit  unterschwef ligsaurem  Natron. 
Der  Prozeß  ist  der  folgende: 

03+2KJ+H20=02+2K0H+J, 
Stickstoff.  Als  Stickstoff  wird  gewöhn- 
lich der  Rückstand  angesehen,  der  sich  durch 
die  gewöhnlichen  Absorptionsmittel  oder  durch 
Verbrennung  nicht  analysieren  läßt.  Will  man 
ihn  von  den  Gasen  der  Argongruppe  tren- 
nen, so  kann  er  mit  glühendem  metallischem 
Magnesium  oder  Calcium  zur  Absorption 
gebracht  werden.  Calcium  muß  weißglühend 
sein,  damit  es  schnell  absorbiert,  ein  Ge- 
misch von  1  g  Magnesium,  5  g  frisch  ausge- 
glühtem Kallv  und  0,25  g  Natrium  absor- 
biert bei  der  Temperatur  der  Bunsenflamme 
lebhaft. 

Wasserstoff.  Wasserstoff  ist  durch 
fraktionierte  Verbrennung  mit  Palladium- 
asbest in  einer  Glas-  oder  Quarzkapillare 
neben  Methan  bestimmbar.  Er  kann  durch 
Verbrennung  mit  Sauerstoff  durch  Explosion 
bestimmt  werden.  Metallisches  Palladium 
absorbiert  ihn  bei  einer  Temperatur  von  100°. 
Ein  ausgezeichnetes  Absorptionsmittel  ist  nach 
P  aal  und  Hart  mann  eine  wässerige  Lösung 
von  mit  Natriumpikrat  versetztem  Palladium- 
sol. 

Stickoxydul.     Stickoxydul  wird  durch 
1  Verbrennung  mit  Wasserstoff  oder  durch  die 


364 


Chemische  Analyse  (Gasanalyse) 


Volumenvermehrung  bestimmt,  die  durch  die 
Explosion  von  beigemischtem  Knallgas  ent- 
steht. 

Stickoxydgas.  Stickoxydgas  läßt  sich 
mit  Eisenoxydulsalzlösung  bestimmen. 

Kohlensäure.  Kohlensäure  absorbiert 
man  mit  konzentrierter  Kalilauge. 

Kohlenoxyd.  Kohlenoxyd  kann  man 
durch  Verbrennung  mit  Sauerstoff  bestimmen 
oder  mit  ammoniakalischer  oder  saurer  Kupfer- 
chlorlösung absorbieren.  In  geringen  Quan- 
titäten wird  es  am  besten  mit  Blut  absor- 
biert und  durch  die  Veränderung  von  dessen 
Absorptionsspektrum  nach  dem  Zusatz  von 
Reduktionsmitteln   erkannt. 

Sumpfgas.  Sumj^fgas  wird  durch  Ver- 
brennung bestimmt.  Es  liefert  ein  Volum 
Kohlensäure  und  braucht  zwei  Volum  Sauer- 
stoff zu  seiner  Verbrennung. 

A  e  th  y  1  e  n  g  a  s.  Aethylengas  wird  mit 
rauchender  Schwefelsäure  oder  Bromwasser 
absorbiert. 

Acetylengas.  Acetylengas        kann 

man   mit    einer   ammoniakalischen    Kupfer- 


chlorürlösung  oder  ammoniakalischen  Silber- 
lösung bestimmen.  Man  bestimmt  es  zweck- 
mäßig, indem  man  den  in  der  Kupferlösung 
entstehenden  Niederschlag  abfiltriert,  mit 
Salzsäure  zersetzt  und  dann  das  Kupfer  ge- 
wichtsanalytisch bestimmt.  Der  Niederschlag 
hat  die  Formel  (C2  Cu2H)20. 

Schwefelwasserstoff.  Schwefelwasser- 
stoff kann  mit  Bleilösung  absorbiert  und  mit 
Jodlösung  titriert  werden: 

H,S+2J-2HJ+S. 
Nach  Bunsen  kann  Schwefelwasserstoff  aus 
einem  Gasgemisch  von  Wasserstoff,  Stick- 
stoff, Kohlensäure,  Kohlenwasserstoffen  usw. 
mit  Kugeln  von  Braunstein  durch  Absorp- 
tion bestimmt  werden. 

Schweflige  Säure.  Schweflige  Säure 
kann  dadurch  bestimmt  werden,  daß  man 
das  Gas  durch  eine  wässerige  Bromlösung 
leitet  und  die  gebildete  Schwefelsäure  mit 
Chlorbarium  fällt  oder  indem  man  mißt, 
wieviel  Gas  notwendig  ist,  um  eine  Jodlösung 
von  bekanntem  Gehalt  zu  entfärben. 

Chlor.     Chlor   wird   dadurch   bestimmt, 


Fig.  26. 


Fi?.  27. 


Chemische  Analyse  (Gasanalyse) 


365 


daß  man  das  Gas  durch  eine  Jodkalium- 
lösung  leitet  und  das  auso^eschiedene  Jod 
mit  unterschwef ligsaurem  Natron  zurück- 
titriert. 

Für  eine  Reihe  von  analytischen  Be- 
stimmungen, die  regelmäßig  in  großer  Zahl 
ausgefühi't  werden  müssen,  sind  eine  Anzahl 
von  besonderen  Methoden  angegeben  worden, 
von  denen  die  wichtigsten  im  nachfolgenden 
genannt  werden  sollen.  i 

Beaufsichtigung  der  Feuerungen. 
Dieselbe  kann  mit  einem  der  im  Vorhergehen- 
den besprochenen  Apparate  durch  Analyse 
der  Flammengase  ausgeführt  werden;  sehr 
zweckmäßig  kann  das  durch  einen  Apparat 
geschehen,  welcher  kontinuierlich  den  Gehalt 
an  Kohlensäure  registriert. 

Den  Namen  ,,Ados"  führt  ein  Apparat, 
bei  welchem  durch  den  Zug  der  Esse  eine 
Glocke  in  Bewegung  gesetzt  wird,  die  selbst- 
tätig ein  Volum  Verbrennungsgase  abschließt 
und  dieses  dann  durch  Alkalilauge  drückt; 
die  Größe  des  rückständigen  Volumens  wird 
dann  mittels  passender  Hebelübertragung 
auf  einem  Papierstreifen  in  einer  Kurve  auf 
gezeichnet.  Man  hat  auch  Apparate,  die 
durch  eine  Wasserstrahlpumpe  getrieben 
werden.  Figur  26  zeigt  die  Einrichtung  des 
Absorptionsapparates  ohne  die  Pumpen- 
glocken. 

A  ist  das  Meßgerät  mit  Kalilauge.  Das 
Gefäß  N,  welches  durch  einen  langen  Gum- 
mischlauch mit  D  in  Verbindung  ist,  wird 
durch  die  Gaspumpe  abwechselnd  gehoben 
und  gesenkt.  Ohne  jede  Untersuchung 
kann  man  sich  auch  augenblicklich  ein 
Urteil  über  den  Zustand  einer  Feuerung  ver- 
schaffen durch  Einrichtungen,  welche  das 
spezifische  Gewicht  der  Flammengase  an- 
geben. Die  Lux  sehe  Gaswage  und  das 
Oekonometer  von  iVrndt  sind  dazu  passende 
Instrumente. 

Zur  Untersuchung  der  atmosphärischen 
Luft  auf  Kohlensäure  bedient  man  sich  der 
zuerst  von  Saussure,  später  von  Pettenko- 
fer  und  W.  Hesse  verbesserten  Methode, 
welche  darin  besteht,  daß  man  die  Kohlen- 
säure eines  abgemessenen  Luftvolumens  durch 
eine  Barythydratlösung  von  bekanntem  Ge- 
halt absorbieren  läßt  und  den  nicht  gebun- 
denen Teil  des  Baryt  durch  Titrieren  mit 
Oxalsäure  bestimmt. 

Eine  sehr  genaue  Methode  zur  Bestim- 
mung der  Kohlensäure  und  desWasserdampfes 
ist  von  Petterssen  ausgearbeitet  worden ,  mit 
welcher  man  volumetrisch  ganz  kleine  Quan- 
titäten genau  bestimmen  kann.  Eine  Meß- 
röhre A,  die  in  ihrem  unteren  Teil  in  Zehntel 
und  Hundertstel  Kubikzentimeter  geteilt  ist, 
steht  in  Verbindung  mit  den  mit  Phosphor- 
säureanhydrid und  Stücken  von  Natronkalk 
gefüllten  Röhren  B  und  C,  Beide  Röhren  sind 
durch  ein  Libellenrohr  x  miteinander  ver- 


bunden, in  welchem  eine  kleine  Menge 
Petroleum  leicht  beweglich  sich  bei  wechseln- 
dem Druck  verschiebt. 

Man  saugt  die  zu  untersuchende  Luft 
durch  den  Hahn  y  ein,  indem  man  ein  auf 
der  Zeichnung  nicht  wiedergegebenes  Niveau- 
gefäß senkt,  und  stellt  das  Quecksilber  auf 
den  Nullpunkt  der  Skala  ein.  Dann  öffnet 
man  die  vier  Hähne  (5,  e,  a,  ß  und  mischt 
das  in  dem  Umhüllungsgefäß  befindliche 
Wasser  gut  durch,  so  daß  überall  gleiche 
Temperatur  ist.  Der  Tropfen  Petroleum  x 
nimmt  dann  einen  beliebigen  Platz  ein, 
den  man  an  der  Skala  abliest.  Dann  schließt 
man  alle  Hähne  bis  auf  e  und  treibt  nun  die 
Luft  in  das  Gefäß  B  mit  Phosphorsäureanhy- 
drid, wodurch  in  B  ein  starker  Ueberdruck 


Fig.  28. 

entsteht.  Nach  20  Minuten  führt  man  die 
Luft  nach  A  zurück  und  stellt  das  Queck- 
silber so  ein,  daß  der  Petroleumfaden  wieder 
auf  seinem  alten  Platz  steht.  Die  Differenz 
der  Volume  entspricht  dem  Wassergehalt 
der  Luft.  In  ganz  gleicher  Weise  bestimmt 
man  die  Kohlensäure,  indem  man  die  Luft 
in  die  Natronkallcröhre  C  drückt. 

Dieser  Apparat  ist  von  Petterssen  und 
Palmquist  zur  alleinigen  Bestimmung  der 


366 


Chemische  Analyse  (Gasanalyse  —  milo-ochemische  Analyse) 


Kohlensäure  weiter  ausgebildet  worden,  so 
daß  man  an  Stelle  von  Natronkalk  Kalila«ge 
nehmen  kann.  Die  Absorptionen  brauchen 
dann  nur  wenige  Sekunden  Zeit. 

A  ist  das  Meßrohr.  C  ist  ein  Gefäß,  welches 
einen  Tropfen  Wasser  und  ein  abgeschlossenes 
Volum  Luft  enthält:  es  kann  durch  das  Dif- 
ferentialmanometer D  mit  dem  Meßrohr  A 
in  Verbindung  gebracht  werden.  In  D  ist 
ein  mit  Azobenzol  gefärbter  Tropfen  Pe- 
troleum. B  ist  ein  nach  Art  der  Orsatappa- 
rate  eingerichtetes  Absorptionsgefäß,  wel- 
ches mit  Kalilauge  gefüllt  ist. 

Die  zu  untersuchende  Luft  wird  in  A 
eingesaugt,  man  sorgt  dafür,  daß  in  A  stets 
eine  ganz  kleine  Meuge  Wasser  ist,  damit 
alle  Messungen  mit  mit  Wasserdampf  ge- 
sättigten Gasen  vorgenommen  werden. 
Schließt  man  dann  den  Hahn  c  und  öffnet  a, 
so  kann  man  das  Gas  in  A  auf  einen  Druck 
bringen,  daß  der  Petroleumtropfen  gerade 
auf  den  Nullpunkt  der  Skala  einsteht.  Man 
hat  dann  in  C  und  A  gleichen  Druck.  Hierauf 
schließt  man  a,  öffnet  b  und  treibt  die  Luft 
in  das  Absorptionsgefäß  mit  Kahlauge  und 
dann  zurück  nach  A.  Stellt  man  hierauf 
das  Quecksilber  in  A  so  ein,  daß  nach  dem 
Oeffnen  des  Hahnes  a  das  Petroleum  des 
Differentialmanometers  wieder  auf  0  steht, 
so  kann  man  dann  das  Volumen  in  A  ab- 
lesen. Da  das  Gas  in  E  abgeschlossen  ist, 
so  ist  es  ganz  gleichgültig,  ob  sich  Druck 
und  Temperatur  der  Umgebung  ändern, 
die  Ablesungen  korrigieren  sich  danach 
von  selbst. 

Haber  und  Löwe  haben  einen  Apparat 
konstruiert,  bei  welchem  die  verschieden 
starke  Brechung  des  Lichtes  in  Gasen  von 
verschiedener  Zusammensetzung  dazu  be- 
nützt wird,  um  die  Zusammeusetzung  zu 
ermitteln;  sie  nennen  das  Jnstrument  Inter- 
feron! et  er  (vgl.  den  Artikel  „Licht- 
b  r  e  c  h  u  n  g"). 

Literatur.  R.  Bimsen,  Gasometrische  3Ictlwden. 
Brannschweig  1877.  —  M.  Bertheiot,  Traite 
pratique  de  l'Analyse  des  Gas.  Paris  1906.  — 
Cl.  Winkler,  Anleitung  zur  chemischen  Unter- 
suchung der  Indwstriegase.  Freiberg  1877.  — 
Derselbe,  Lehrbuch  der  technischen  Gasanalyse. 
Leipzig  1901.  —  W.  Hetnpel,  Gasanalytisclie 
Methoden.    Braunschweig  1900. 

W.  Hempel, 

D.     Mikrochemische  Analyse. 

1.  Aufgabe.  Historisches.  Literatur.  2.  Die 
Eigenschaften  der  Körper:  a)  Gestalt  und  Größe; 
b)  ßestinnnung  der  Masse;  c)  Druck;  d)  An- 
wendung höherer  Temperatur;  e)  Elektro- 
chemisches; f)  Die  optischen  Eigenschaften. 
3.  Einige  weitere  Bemerkungen  über  die  Aus- 
führimg mikrochcmisclier  Versuche.    4.  Anhang. 

I.  Aufgabe.  Historisches.  Literatur. 
Da    die    Mikrochemie    im    allgemeinen    die 


Aufgabe  hat,  chemische  Untersuchungen 
bei  Anwendung  kleiner  Stoffmengen  aus- 
zuführen, so  kommt  der  mikrochemischen 
Analyse  die  Auffindung  und  quantitative 
Bestimmung  solcher  Stoffmengen  zu.  Hier- 
bei wird  man  sich  selbstverständlich  nach 
Möglichkeit  aller  Mittel  bedienen,  über  welche 
der  moderne  naturwissenschaftliche  Apparat 
verfügt.  In  diesem  Sinn  gehören  streng 
genommen  nicht  nur  die  rein  chemischen 
Methoden,  welche  zur  Auffindung  von 
,, Spuren"  dienen,  in  den  Bereich  der  Mikro- 
chemie, sondern  auch  die  spektroskopischen 
und  kolorimetrischen  Verfahren,  die  kata- 
lytischen  Erscheimingen,  die  Untersuchungen 
über  Radioaktivität  usw.  Eine  derart  weit 
gezogene  Umgrenzung  ist  jedoch  weder  in  den 
bisherigen  Werken  über  Mikrociiemie  durch- 
geführt, noch  (selbstverständlich)  in  der 
vorliegenden  Skizze  beabsichtigt.  Diese 
soll  vielmehr  wesentlich  nur  diejenigen  Ge- 
biete der  analytischen  Chemie  streifen,  deren 
praktische  Behandlung  im  Anschluß  an  die 
gebräuchhchen  Methoden  möglich  und  em- 
pfehlenswert ist.  Besonders  wichtig  erscheint 
eine  möglichst  genaue  Feststellung 
der  Eigenschaften  der  in  Betracht 
kommenden  Stoffe;  auf  dieses  Moment 
wird  in  der  folgenden  Darstellung  der  Haupt- 
wert gelegt. 

Die  Anfänge  der  Mikrochemie  werden 
auf  Harting  und  Boficky  zurückge- 
führt. Von  ersterem  ist  1866  ein  Werk  über 
das  Mikroskop  erschienen,  in  dem  mehrere 
kristalhnische  Niederschläge  beschrieben  wer- 
den, Boiickys  Abhandlung  (Separatab- 
druck aus  dem  Ai'chiv  der  naturwissen- 
schaftlichen Landesdurchforschung  von  Böh- 
men, Prag,  Kivnäc)  stammt  aus  dem  Jahre 
1877  und  führt  den  Titel:  ,, Elemente  einer 
neuen  chemisch-mikroskopischen  Mineral- 
und  Gesteinsanalyse".  Im  Jahre  1881  er- 
schien eine  kleine  Abhandlung  von  Rein  seh, 
in  welcher  einige  mikrochemische  Reaktionen 
beschrieben  werden,  ferner  publizierte  Aug. 
Streng  in  Gießen  in  den  achtziger  Jahren 
mehrere  einschlägige  Arbeiten  (Berichte  der 
Oberhessischen  Gresellschaft  für  Natur-  und 
Heilkunde  22,  258.  260.  1883;  24,  56,  58. 
1886;  25,  110.  1887;  Mikrochemische  Re- 
aktionen, S.  68  bis  108  in  Fuchs-Brauns, 
Anleitung  zum  Bestimmen  der  Mineralien, 
Gießen  1898;  Berl.  Berichte  18,  Ref.  84. 
1885);  er  hatte  schon  im  Jahre  1876 
mikrochemische  Beobachtungen  mitgeteilt 
und  empfiehlt  nun  die  mikrochemische 
Analyse  als  schätzbares  Hilfsmittel  bei  der 
Untersuchung  der  Mineralien,  besonders  bei 
der  Lötrohranalyse,  wobei  er  großen  Wert 
auf  die  optischen  und  kristallographischen 
Eigenschaften  legt.  Im  Jahre  1885  gab 
Haushofer,  der  schon  vorher  mehrere 
Abhandlungen      mikrochemischen      Inhalts 


Chemische  Analyse  (mikrochemische  Analyse) 


367 


(Sitz.-Ber.  der  Bavr.  Akad.  1884,  690  [Berl. 
Berichte  i8,  Ref.  238.  1885];  1883,  436  [Berl. 
Beriolite  17,  Ref.  182.  1884]  veröffenthcht 
hatte,  seine  ,, mikroskopischen  Reaktionen" 
(Brannschweio)  herans,  welchem  Werk 
bereits  die  Tendenz  zugrunde  liegt,  alle 
Elemente  in  den  Bereich  der  mikro- 
chemischen Analyse  zu  ziehen,  eine  Tendenz, 
die  auch  in  dem  französischen  Werk  von 
Clement  und   Renard    (Reactions  micro- 

chimiques  ä  cristaux Bruxelles  1886),  das 

um  ein  Jahr  später  erschien,  zum  Ausdruck 
kommt.  Von  späteren  Werken  seien  hier 
noch  erwähnt:  Bourgeois,  Artikel  ,, Analyse 
microchimique"  in  Wurtz,  Dictionnaire, 
deuxieme  Supplement,  Paris  1892;  auch  als 
Separatabdruck  erschienen,  Paris  1907  und 
das  Kapitel  „Essais  mierochimiques"  in 
A.  Carnot,  Traite  d'analyse  I,  Paris  1898. 

Weiter  ist  an  dieser  Stelle  auf  zahlreiche 
Arbeiten  von  0.  Lehmann  aufmerksam 
zu  machen,  welche  Ende  der  siebziger  und  An- 
fang der  achtziger  Jahre  erschienen  sind. 
Die  größte  Förderung  und  Ausgestaltung 
hat  die  mikrochemische  Analyse  durch 
T.  H.  Behrens  erfahren,  welcher  bereits 
in  den  Jahren  1881  und  1895  die  Prinzipien 
ausgesprochen  hat,  deren  allgemeine  Ver- 
breitung durch  eine  Reihe  späterer  Publi- 
kationen erfolgte.  Es  sind  dies  nament- 
lich eine  größere  Abhandlung  in  der  Zeit- 
schrift für  analytische  Chemie  30,  125.  1891, 
ferner  die  beiden  Auflagen  der  ,, Anleitung 
zur  mikrochemischen  Analyse"  (anorganische 
Stoffe)  1894  und  1899,  weiter  die  „Anleitung 
zur  mikrochemischen  Analyse  organischer 
Stoffe"  (1895  bis  1898),  die  „Mikrochemische 
Technik"  (1900),  das  „Mikroskopische  Ge- 
füge der  Metalle  und  Legierungen"  (1894) 
und  eine  Reihe  kleinerer  Abhandlungen  (z.  B. 
Z.  anal.  Ch.  42.  141;  43,  333.  Chem. 
Ztg.  1902,  1125,  1152;  1903,  1105;  1901, 
Rep.   114). 

Weiteren  Ausbau  hat  die  mikrochemische 
Analyse  durch  N.  Schoorl  erfahren,  auf 
dessen  Arbeiten  wir  später  kommen;  endlich 
darf  noch  der  Untersuchungen  über  die 
Anwendung  von  Gespinstfasern  und  über 
quantitative  Niederschlagsbehandlung  ge- 
dacht werden  (vgl.  hierüber  etwa  Em  ich, 
Lehrbuch  d.  Mikrochemie,  Wiesbaden  1911, 
in  der  Folge  kurz  ,, Lehrbuch"  genannt).  — 
In  der  neuesten  Zeit  hat  die  mikroskopische 
Untersuchung  der  Schliffe  von  Metallen 
und  Legierungen  große  Bedeutung  erlangt 
(vgl.  hierüber  die  Ai'tikel  ,, Legierungen" 
und  „Metalle"  sowie  besonders  den  Artikel 
,,Mi  k  r  0  s  k  0  p  i  s  c  h  e  Technik"). 

2.  Die  Eigenschaften  der  Körper. 
2a)  Gestalt  und  Größe.  Die  Bestim- 
mung der  Dimensionen  eines  mikrosko- 
pischen Kristalls  ist  in  vielen  Fällen  wün- 
schenswert, weil  dieselben  (namentlich  von 


H.  Behrens)  zur  Charakteristik  der  Reak- 
tionen verwertet  werden.  Man  benutzt 
passend  ein  Okularmikrometer  und  gibt 
die  Größe  der  Individuen  in  Tausendstel- 
millimetern an  (Abkürzung:  1  /<  =  0,001  mm 
=  1  Mikron).  Beispielsweise  besitzen  die  langen 
Rauten  von  Bariumsulfat,  unter  übhchen 
Bedingungen  erhalten,  d.  h.  aus  konzentrierter 
Schwefelsäure  am  Objektträger  umkristalli- 
siert, eine  Länge  von  5  bis  12 /^  während 
die  Kristalle  des  Strontiumsulfats  etwa  vier- 
mal so  groß  sind.  Im  allgemeinen  ist  bei 
Benutzung  derartiger  Angaben  große  Vor- 
sicht am  Platz.  Die  Messung  mikroskopisch 
kleiner  Metallkügelchen  kann  ihre  Wägung 
ersetzen;  auch  für  gasanalytische  Zwecke 
ist  die  Messung  von  Gasbläschen  von 
A.  Krogh  benutzt  worden. 

Die  JBestimmung  des  Volumens  kleiner 
Flüssigkeitsmengen  geschieht  in  derselben 
Weise  wie  in  den  gebräuchlichen  Büretten, 
d.  h.  durch  Zurückführung  auf  eine 
makroskopische  Längenmessung.  Man  kann 
auf  solche  Weise  z.B.  alkalimetrische  und 
acidimetrische  Analysen  mittels  Hundertstel- 
normallösungen ausführen,  d.  h.  eine  Ge- 
nauigkeit von  etwas  weniger  als  0,001  mg 
(=l//g  =  lMikrogramm) erreichen.  AuchStick- 
stoffbestimnuingen  nach  dem  Kjeldahl- 
Verfahren  sind  auf  Grund  solcher  Maßana- 
lysen möglich;  der  Aufwand  an  Substanz 
beträgt  hierbei  nur  wenige  Milligramme 
(F.  Pilch,  Monatshefte  f.  Ch.  1911,'  S.  21). 

Zu  den  Aufgaben  der  mikrochemischen 
Analyse  gehört  weiter  die  Messung  von 
Kr  ist  all  winkeln;  es  kommen  aber  nur 
die  Winkel  in  Betracht,  welche  im  mikro- 
skopischen Bilde  als  solche  konstatiert  wer- 
den können.  Das  Mikroskop  muß  für  solche 
Zwecke  mit  einem  drehbaren  Objekttisch 
u]k1  mit  einem  Fadenkreuzokular  ausgerüstet 
sein.  Ersterer  besitzt  eine  Teilung  in  ganze 
Grade.  Ueber  die  „Auslöschungswinkel" 
folgt  das  Nähere  später. 

2b)   Bestimmung     der     Masse.  _     Es 
gibt     verschiedene     Arten     von     „Mikro- 
wagen";  vom  Chemiker  wird  die  Nernst- 
sche  Mikrowage^)    am    meisten    gebraucht, 
auf  deren  Beschreibung  wir  uns  beschränken 
müssen.  Das  im  folgenden  angeführte  Modell 
ist    im    Laboratorium    des    Verfassers    seit 
längerer  Zeit  im   Gebrauch,  vom  ursprüng- 
lichen unterscheidet  es  sich  nur  in  wenigen 
Punkten  (siehe  „Lehrbuch"  S.  13,  welchem 
mit    freundhcher    Zustimmung    von    J,   F. 
Bergmanns    Verlag    die    Abbildungen     ent- 
nommen wurden). 

Die  Wage  besitzt  einen  Glasbalken  AB, 
(Fig.  1),  welcher  auf  dem  Quarzfaden  Q  auf- 
gekittet ist.     Zur    Aufnahme    der   Substanz 


1)   Bezugsquelle:    Spindler   und    Hoyer, 
Göttingen. 


368 


Chemische  Analyse  (niila'ochemische  Analyse) 


dient  das  Schälchen  S.  Es  hängt  an  einem 
Wollastondraht  von  0,01  mm  Stärke,  welcher 
an  dem  einen  Balkenende  angeschmolzen 
ist.  Am  anderen  Ende  des  Balkens  befindet 
eich  ein  Glasklümpchen,  welches  so  schwer 
gewählt  wird,  daß  man  auch  die  schwersten 
in  Betracht  kommenden  Objekte  noch  wägen 


kann.  Bei  leichteren  legt  man  eine  ent- 
sprechende Tara  zum  Schälchen.  Die  Skala 
ist  rückwärts  spiegelnd  versilbert  und  umfaßt 
100  Teile  a  ca.  Vo  mm.  Die  Ablesung  geschieht 
mittels  eines  kleinen  Fernrohrs  (oder  Mikro- 
skops), das  so  justiert  ist,  daß  die  Zeiger- 
spitze stets  durch  eine  einzige  Bewegung  in 
das  Gesichtsfeld  gebracht  werden  kann.  Das 
Fernrohr  ist  zu  diesem  Zwecke  auf  einem  mit 
der  Grundplatte  G  verschraubten  Stativ  MO 
so  montiert,  daß  es  sich  um  die  Achse  NQ 
drehen  kann.  Das  Gegengewicht  W  be- 
wirkt, daß  das  Fernrohr  in  jeder  in  Betracht 
kommenden  Lage  stehen  bleibt. 

Die  Wage  muß  vor  ihrer  Verwendung 
geeicht  werden.  Man  wird  dabei  den  Wert 
eines  Skalenintervalls  etwa  =  30  bis  50  //g 
finden;  da  sich  mittels  des  Fernrohrs  (eveiit. 
unter  Zuhilfenahme  eines  Okularmikro- 
meters) ein  Zwanzigstel  und  weniger  schätzen 
bezw.  messen  läßt,  so  kann  die  Wägung  auf 
rund  1  //g  genau  ausgeführt  werden.  "  Die 
Gewichtsbestimmung  geschieht  im  allge- 
meinen nur  durch  Messung  des  Ausschlages. 
Neuestens^)  führt  F.  Pregl  quantitative 
Mikroanalysen,  namentlich  organische  Ele- 
mentaranalysen, mittels  einer  Analysenwage 
(von  W.  H.  F.  Kuhlmann,  Hamburg)  aus, 
welche  bei  einer  Maximalbelastung  von  20  g 
eine  Empfindlichkeit  von  1—10  //g  aufweist. 
Vgl. Abderhalden,  Handbuch  derbiochem. 
Arbeitsmethoden  S.  1307  ff.  und  auch  Berl. 
Berieht  43,  29. 

Die    Bestimmung    des    spezifischen    Ge- 


^)  Einschaltung  bei  der  Korrektur. 


wichtes  kleiner  Substanzmengen  kann  in 
verschiedener  Art  vorgenommen  werden,  wenn 
möglich,  wird  man  sich  der  „Schwebe- 
methode" bedienen  (Retgers,  Z.  physik, 
Ch.  3,  289). 

2c)  Druck.  Wir  begnügen  uns  mit 
der  Angabe,  daß  G.  Barg  er  Methoden  aus- 
gearbeitet hat,  welche  die  Bestimmung  des 
Molekulargewichts  kleiner  Mengen  gelöster 
Stoffe  gestatten  und  daß  von  W.  Nernst 
Dampfdichtebestimmungen  mit  geringen  Sub- 
stanzmengen (bei  sehr  hohen  Temperaturen) 
ausgeführt  worden  sind. 

2d)  Anwendung  höherer  Tempera- 
tur. Das  Erhitzen  mikrochemischer  Proben 
geschieht  inittels  des  „Mikrobrenners"  d.  h. 
z.  B.  mittels  eines  Gasflämmchens  von 
etwa  10  mm  Höhe  (Lötrohrspitze,  Zünd- 
flämmchen).  Erhitzt  man  am  Objektträger, 
so  ist  er  recht  klein  zu  wählen;  die  Substanz 
kommt  am  besten  in  eine  Ecke;  behufs 
rascher  Abkühlung  legt  man  das  Glas  auf 
eine  kalte  Unterlage,  z.  B.  auf  den  Fuß  des 
Mikroskops.  Für  besonders  kleine  Proben 
können  übrigens  oft  Deckgläser  oder  (zu- 
geschmolzene) Kapillaren  zweckmäßiger  sein. 
Bei  der  Herstellung  von  Subhmaten  wird 
erhitzt  bis  lebhafte  Verdampfung  einsetzt, 
hierauf  von  der  Flamme  entfernt  und 
rasch  unter  einen  kalten,  bereit  gehalte- 
nen Objektträger  gebracht.  Schlechte,  d.  h. 
undeutlich  kristallinische  Sublimate  können 
mitunter  durch  Umkristallisieren  (Anhauchen) 
verbessert  werden. 

Die  Beobachtung  heißer  mikroskopi- 
scher Präparate  erfordert  im  allgemeinen 
besondere  Instrumente,  sogenannte  Er- 
hitz u  n g  s  m  i  k  r 0  s k  0  p  e.  In  manchen  Fällen 
wird  man  sich  mit  Vorrichtungen  behelfen 
können,  welche-  auf  den  Objekttisch  des 
vorhandenen  Mikroskops  aufgesetzt  werden, 
wie  dies  z.  B.  die  Erhitzungsapparate 
von  F.  Jentzsch  gestatten  (Z.  f.  wissensch. 
Mikroskopie,  27,  259).  Derartige  Vorrich- 
tungen sind  namentlich  beim  Studium 
der  kristallinisch-flüssigen  Substanzen  not- 
wendig. 

2e)  Elektrochemisches.  Elektrolysen 
können  sowohl  am  Objektträger  wie  auch 
in  entsprechend  kleinen  Gefäßchen  aus- 
geführt werden;  man  hat  sie  der  quali- 
tativen wie  auch  der  quantitativen  Mikro- 
analyse dienstbar  gemacht,  im  allgemeinen 
aber  bisher  noch  verhältnismäßig  selten  an- 
gewandt. 

2f)  Die  optischen  Eigenschaften. 
Diese  spielen  in  der  Mikrochemie  eine  besonders 
wichtige  Rolle,  denn  alles,  was  wir  von  der 
Gestalt  der  kristallinischen  Ausscheidungen, 
von  der  Farbe,  dem  Spektrum,  der  Licht- 
brechung und  dem  Verhalten  der  Stoffe  im 
polarisierten   Lichte  wissen,  gehört   hierher. 


Chemische  Analyse  (mikrochemische  Analyse) 


369 


Da  von  der  Iilrmittelung  der  Gestalt  und 
Größe  schon  die  Rede  gewesen  ist,  erübrigt 
nur  mehr  die  Feststellung  der  weiteren  Eigen- 
schaften. Vorausgeschickt  sei  ein  ganz 
kurzes  Kapitel  über  die  Feststellung  der 
optischen  Homogenität  und  über  Fluoreszenz, 

a)  0  p  t  i  s  c  h  e  H  0  m  0  g  e  u  i  t  ä  t  u  n  d  F 1  u  0  r  - 
eszen  z.  Zur  Prüfung  auf  optische  Homogeni- 
tät dient  seitliche  Beleuchtung  des  fraglichen 
Objekts,  d.  h.  also  das  Prinzip,  auf  welchem 
das  Nephelometer  (Z.  f.  anorg.  Ch.  8,  268), 
das  Luminoskop  (Z.  physik.  Ch.  36,  450) 
nnd  das  Ultramikroskop  (vgl.  Bd.  VI  S.  894) 
beruhen.  Die  Leistungsfähigkeit  vieler  ana- 
lytisch-chemischer Reaktionen  läßt  sich  mit- 
tels dieser  Vorrichtungen  ganz  außerordent- 
lich steigern,  doch  ist  eben  deshalb  bei 
derartigen  Untersuchungen  große  Vorsicht 
und  vor  allem  peinlichste  Sauberkeit  not- 
wendig (vgl.  W.  Böttger,  Wallach-Fest- 
schrift [Göttingen  1909]  S.  282).  —  Die  Prü- 
fung auf  Fluoreszenz  geschieht  inganzderselben 
Weise  und  es  sind  auf  diese  Art  fabelhaft 
kleine  Substanzmengen  nachgewiesen  wor- 
den, z.  B.  5x10-20 g.  Fluorescein  (Sieden- 
1 0  p f  und  Z  s  i  g  m  0  n  d  y  in  Annalen  d.  Phy- 
sik 10,  1.  1903  und  Naturwissenschaftl. 
Rundschau  1903,  365).  Um  sclwächere 
Fluoreszenzerscheinungen  nachzuweisen,  be- 
nutzt H.  Lehmann  ein  Ultraviolettfilter 
und  eine  (Quarz-)Linse,  welche  die  Strahlen 
einer  Bogenlampe  auf  das  zu  prüfende  Ob- 
jekt konzentriert  (Verh,  d.  D.  phvsik.  Ge- 
sellsch.  XII,  Nr.  21). 

ß)  Farbe.  Die  Erkennung  der  Farbe 
erfordert  eine  möglichst  kräftige  Durch- 
leuchtung des  mikroskopischen  Objekts; 
man  wählt  deshalb  die  Blenden- 
öffnung weit  und  schaltet  den  Kon- 
densor ein.  Als  relativ  große  Objekte 
kommen  zunächst  Borax-  und  P  h  0  s  - 
p  horsalzp  erlen  in  Betracht,  welche  so 
klein  sind,  daß  man  ihre  Färbung  mit 
freiem  Auge  nicht  mehr  sicher  zu  be- 
urteilen vermag.  Sie  können  im  Mikroflämm- 
chen  hergestellt  worden;  man  bedient  sich 
eines  Platindrahts  von  0,05  mm  Dicke  und 
erhitzt  nur  ganz  kurze  Zeit.  Eine  Oese  ist 
nicht  notwendig.  Die  Prüfung  geschieht 
nach  dem  Einlegen  in  Xylol,  wodurch  die 
Störungen  ehminiert  werden,  welche  die  kon- 
vexe Oberfläche  der  Perle  hervorruft.  Wei- 
tere Objekte  sind  die  gefärbten  Gespinst- 
fasern, z.  B.  die  Lackmusseide. 

Um     die    Farbe    von    kleinen    Mengen 
schwach  gefärbter  Flüssigkeiten  beurteilen 
zu    können,    kann    man    die    sogenannten 
„koloriskopischen     Kapillaren"     verwenden. 
Es    sind    dies    farblose,    dickwandige    Glas- 1 
röhrchen  von  Y5  bis  i/o  mm  Lumen  und  10  \ 
bis  30  mm  Länge,  die  man  mit  der  zu  prüfen- 
den Flüssigkeit  (blasenfrei)  füllt  und  zwischen  | 
Objektträger   und   Deckglas   bei   schwacher  l 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Vergrößerung  betrachtet.  Die  Anordnung 
ist  vor  allem  für  Lösungen  gedacht,  welche 
nicht  oder  nur  begrenzt  konzentriert  werden 
können. 

Verfügt  man  über  ein  Spektralokular 
(z.  B.  nach  Abbe),  so  können  mittels  Kapil- 
laren aus  dunklem  Glas  Absorptions- 
spektren beobachtet  w^erden.  Dennstedt 
benutzt  zu  demselben  Zweck  schwarze  Glas- 
perlen von  4  bis  7  mm  Höhe,  welche  an  den 
Polen  flach  geschliffen  werden.  Bei  festen 
Körpern  (Pulvern)  kann  es  genügen,  sie 
kräftig  zu  beleuchten  und  mit  dem  Spektro- 
skop zu  betrachten;  man  sieht  ebenfalls  das 
Absorptionsspektrum  (Neodymsalz). 

7)  Lichtbrechung.  Verhalten  im 
polarisierten  Licht.  Nach  dem  Verhalten 
im  polarisierten  Licht  unterscheidet  man 
bekanntlich  isotrope  (einfach  brechende) 
und  anisotrope  (doppelbrechende)  Kri- 
stalle. Zum  Studium  der  hierher  gehörigen 
Erscheinungen  soll  das  Mikroskop  mit  zwei 
Nico  Ischen  Prismen  (Polarisator  und  Ana- 
lysator) und  mit  einem  Gipsplättchen  aus- 
gerüstet sein. 

1.  Kristalle,  welche  zwischen  gekreuzten 
Nicols  in  allen  Lagen  dunkel  bleiben, 
sind  einfach  brechend  und  gehören  dem 
tesseralen  System  an. 

2.  Kristalle,  welche  zwischen  gekreuzten 
Nicols  im  allgemeinen  hell  werden,  sind 
doppelbrechend  und  können  im  allge- 
meinen nicht  tesseral  sein.  Auch  die  doppel- 
brechenden Kristalle  bleiben  in  bestimmten 
Lagen  zwischen  gekreuzten  Nicols  dunkel; 
je  nach  der  Anzahl  dieser  Lagen  unter- 
scheidet man: 

a)  Kristalle,  welche  sich  nur  in  einer  ein- 
zigen Richtung  wie  ein  einfach  brechender 
Körper  verhalten;  sie  werden  optisch  ein- 
achsig genannt  und  können  dem  hexa- 
gonalen  oder  dem  tetragonalen  System 
angehören;  die  Richtung  ihrer  optischen  Achse 
d.  h.  die  Richtung,  in  welcher  sie  sich  wie 
einfach  brechende  Körper  verhalten,  stimmt 
mit  der  Richtung  der  kristallographischen 
Hauptachse  überein. 

Eine  Unterscheidung  der  beiden  Systeme 
ist  oft  möglich,  wenn  man  den  Umriß  der 
zwischen  gekreuzten  Nicols  dunkel  bleibenden 
Kristalle  der  betreffenden  Probe  beachtet: 
ist  er  sechseckig  (oder  dreieckig),  so  ist 
das  System  das  hexagonale  (rhombo- 
edrische),  ist  er  vier-  oder  achteckig,  so  ist 
es  das  tetragonale. 

b)  Kristalle,  welche  sich  in  zwei  Rich- 
tungen wie  einfach  brechende  Körper  ver- 
halten, werden  optisch  zweiachsig  ge- 
nannt; sie  können  einem  der  drei  übrigen 
Systeme  angehören.  Eine  Unterscheidung 
ist  oft  möglich,  wenn  man  die  sogenannten 
„Auslöschungsrichtungen"  feststellt,  wie  nun 
auseinandergesetzt  werden  soll. 

24 


370 


Chemische  Analyse  (mikrochemische  Analyse) 


Wenn  man  einen  doppelt  brechenden 
Kristall  nach  und  nach  in  den  verschiedenen 
Lagen  zwischen  gekreuzten  Nicols  betrachtet, 
welche  er  einnimmt,  wenn  man  dem  Objekt- 
tisch allmählich  eine  volle  Umdrehung  gibt, 
so  wird  der  Kristall  meist  in  vier  Lagen 
dunkel  erscheinen,  von  welchen  je  zwei  auf- 
einander senkrecht  stehen.  Man  nennt 
diese  Eichtungen  (in  welchen  sich  der 
Kristall  also  wie  ein  einfach  brechender 
verhält)  die  „Auslöschungsrichtungen". 
Nun  sind  wieder  zwei  Fälle  möglich: 

a)  Die  gerade  Auslöschung,  Wenn 
die  Auslöschungsrichtung  einer  Kristallkante 
parallel  läuft,  bezw.  auf  ihr  senkrecht  steht, 
so  nennt  man  die  Auslöschung  mit  Bezug 
auf  diese  Kante  eine  „gerade".  Bei 
nadelförmigen  Kristallen  ist  dieser  Fall  sehr 
häufig. 

ß)  Die  schiefe  Auslöschung.  Wenn 
die  Auslöschungsrichtungen  mit  einer  Kri- 
stallkante Winkel  einschließen,  welche  von 
0"*  und  90"  verschieden  sind,  so  nennt  man 
die  Auslöschung  mit  Bezug  auf  diese  Kante 
eine  ,, schiefe".  Auch  hier  werden  gewöhn- 
lich die  Hauptkanten  berücksichtigt,  d.  h. 
die,  nach  welchen  der  Kristall  vorwiegend 
entwickelt  ist.  In  diesem  Sinne  sagt  man 
wohl  auch  kurz:  der  Kristall  habe  gerade 
oder  schiefe  Auslöschung.  Unter  der  ,, Aus- 
löschungsschiefe" versteht  man  den  Winkel, 
welchen  die  Auslöschungsrichtung  mit  der 
fraglichen  Kristallkante  einschließt. 

Werden  nun  die  Kristalle  einer  mikro- 
chemischen Probe  in  dieser  Hinsicht 
näher  untersucht,  so  können  drei  Fälle  ein- 
treten: 

1.  Alle  Kiistalle  zeigen  gerade  Aus- 
löschung, sie  gehören  dem  rhombischen 
System  an; 

2.  ein  Teil  der  Kristalle  zeigt  gerade, 
ein  Teil  schiefe  Auslöschung,  sie  gehören  dem 
monoklinen  System  an; 

3.  alle  Kristalle  zeigen  schiefe  Auslöschung, 
sie  gehören  dem  triklinen  System  an 
(Fuchs-Brauns,  Bestimmen  der  Mineralien, 
Gießen  1907,  S.  71). 

Es  sei  noch  besonders  betont,  daß  diese 
Hinweise  nur  ganz  allgemein  gelten  und 
daß  für  genauere  Feststellungen  solcherart 
der  Rat  des  Kristallographen  eingeholt  werden 
muß. 

Die  optisch  isotropen  Kristalle  ge- 
statten in  einfacher  Weise  die  Bestimmung 
des  Brechungsindex.  Man  bettet  sie 
zu  diesem  Zweck  in  verschiedene  Flüssig- 
keiten ein  und  trachtet  durch  systematisches 
Probieren  eine  solche  Flüssigkeit  zu  finden, 
in  welcher  die  Kristallkonturen  verschwinden, 
d.  h.  welche  denselben  Brechungsindex  be- 
sitzt. Ist  er  bekannt,  so  ist  es  natürlich  auch 
der  der  Krisralle.  —  Bei  optisch  anisotropen 
Kristallen  ist   die   Sache  nicht   so   einfach. 


Hier  lehrt  die  Kristalloptik,  daß  das  eben 
erwähnte  ,. Einbettungsverfahren"  nur  dann 
einwandfreie  Resultate  liefern  kann,  wenn 
man  den  Kristall  im  (geradlinig)  polarisierten 
Licht  betrachtet  und  den  Brechungsindex 
auf  ganz  bestimmte  Richtungen  im  Kristall 
bezieht.  Man  erhält  dann  ebenfalls  Zahlen 
(etwa  zwei,  auch  drei),  welche  zur  Charak- 
teristik der  Substanz  herangezogen  werden 
können.  Zahlreiche  Bestimmungen  dieser 
Art  haben  Klev  (Z.  anal.  Ch.  43,  160), 
Bolland  (Monatsh.  f.  Ch.  31,  387)  und 
neuestens  auch  Alide  Grutterink  (Z.  anal. 
Ch.  51,  175)  ausgeführt. 

Eine  weitere  Charakteristik  der  Mikro- 
kristalle  ist  durch  Zuschaltung  eines  Gips- 
plättchens  zu  der  zwischen  gekreuzten 
Nicols  befindlichen  Probe  möglich.  Man  kann 
dann  meist  leicht  angeben,  ob  der  Kristall 
in  einer  bestimmten  Richtung  Additions- 
oder Subtraktionsfarben  aufweist. 
Zweckmäßig  benutzt  man  ein  Gipsplättchen, 
welches  für"  sich  allein  das  ,,Rot  erster  Ord- 
nung" hervorbringt.  H.  Behrens  nennt 
Kristalle,  welche  in  der  Längsrichtung  Ad- 
ditions-(Subtraktions~)farben  zeigen,  „positiv 
(negativ)  doppelbrechend". 

Die  Polarisationseinrichtung  des  Mikro- 
skops dient  endlich  auch  zur  Feststellung 
des  Pleochroismus  (Di-,  bezw.  Trichrois- 
mus),  indem  man  die  Farben  beobachtet, 
welche  der  Kristall  z.  B.  beim  Drehen 
über  dem  Polarisator  aufweist. 

Die  Zirkularpolarisation  tritt  be- 
kanntlich sowohl  bei  lü-istallen  (festen 
wie  flüssigen!)  wie  auch  bei  Lösungen  auf. 
Ihre  Bestimmung  ist  für  die  quanti- 
tative Analyse  von  großer  Wichtigkeit  und 
kann  mit  recht  kleinen  Substanzmengen 
durchgeführt  werden,  wenn  man  sich  ent- 
sprechend enger  Röhrchen  bedient  (Emil 
Fischer,  Berl.  Ber.  44,  129;  vgl.  auch 
„Lehrbuch'  S.  40). 

3.  Einige  weitere  Bemerkungen  über 
die  Ausführung  mikrochemischer  Ver- 
suche. Die  Methoden  der  mikrochemi- 
schen Analyse  sind  teils  selbständige,  teils 
solche,  welche  auf  eine  Verkleinerung  des 
makrochemischen  Apparats  zurückgeführt 
werden  können.  Zu  den  ersteren  zählen  vor 
allem  die  Methoden  der  Kristallfällung 
von  H.  Behrens.  Dieser  Forscher  stellt 
in  bezug  auf  die  „Erkennungsformen", 
d.  h.  in  bezug  auf  die  Stoffe,  welche  bei  den 
Reaktionen  zur  Wahrnehmung  gelangen, 
die  Forderung  auf:  es  müsse  dem  chemi- 
schen Verhalten  die  erste  Rolle  zu- 
gesprochen werden,  der  Form  die 
'  zweite  und  den  optischen  Eigenschaf- 
ten die  dritte.  Dabei  sollen  vor  allem 
!  solche  Verbindungen  ausgewählt  werden, 
j  die  ein  hervorragendes  Kristallisationsver- 
mögen und  ein  möglichst  großes  Molekular- 


Chemische  Analyse  (mikrochemische  Analyse) 


37  t 


volinnen  besitzen.  Auf  dieser  Grundlage 
trachtet  Behrens  den  geringsten  Aufwand 
an  Substanz  und  Zeit  und  die  größtmög- 
lichste Sicherheit  in  den  Resultaten  zu  er- 
reichen. 

Wir  dürfen  hinzufügen,  daß  die  Erken- 
nungsformen weiter  möglichst  charakte- 
ristische Kristalle  bilden  sollen  und  solche, 
deren  Formen  nicht  allzu  sehr  vom  Milieu 
und  den  sonstigen  Entstehungsbedingungen 
abhängen. 

a)  Was  zunächst  die  Empfindlichkeit  der 
mikrochemischen  Reaktionen  anlangt,  so 
ist  sie  häufig  größer  als  dies  vom  Analytiker 
gewünscht  wird.  Oft  genügen  Tausendstel, 
oft  Millionstel  eines  Milligramms.  Auf  den 
Nachweis  von  so  kleinen  Stoffmengen  für 
sich  allein  wird  man,  worauf  namentlich 
Schoorl  (Beiträge  zur  mikrochemischen 
Analyse.  Z.  f.  anal.  Chemie,  46,  658;  47, 
209,  367,  729;  48,  209,  401,  593,  605;  auch 
als  Separatabdruck  erschienen,  Wiesbaden 
1909)  aufmerksam  gemacht  hat,  selten  an- 
gewiesen sein.  Wohl  aber  kann  ein  solcher 
Nachweis  dann  Interesse  beanspruchen,  wenn 
zugleich  große  Mengen  anderer  Substanzen 
zugegen  sind.  Es  ist  daraus  ersichtlich, 
daß  neben  der  Empfindlichkeit  noch  eine 
andere  Größe  sehr  in  Betracht  kommt, 
die  Zahl  nämlich,  welche  angibt,  neben 
wieviel  Teilen  einer  ,, Verunreinigung"  ein 
Teil  der  zu  suchenden  Substanz  noch  auf- 
gefunden werden  kann.  Schoorl  hat  diese 
Zahl  das  „Grenzverhältnis"  genannt. 

b)  Als  zweite  Forderung  stellt  Behrens 
„ein  Minimum  von  Zeit"  hin.  Man  soll  Re- 
aktionen von  trägem  Verlauf  ausschließen, 
ebenso  solche,  welche  längere  Vorbereitungen 
erfordern.  Natürlich  darf  man  bei  diesem 
Bestreben  nicht  mit  dem  nächsten  Punkt 
in  Widerspruch  geraten. 

c)  Endlich  wird  als  Vorzug  der  mikro- 
chemischen Methoden  ihre  Zuverlässigkeit 
•hervorgehoben  —  das  Verlangen  der  Zuver- 
lässigkeit ist  zwar  selbst verständhch,  kann 
aber  doch  nicht  nachdrücklich  genug  gestellt 
werden.  Beim  mikrochemischen  Ai'beiten 
spielt  die  Veranlagung  des  Analytikers  eine 
große  Rolle.  Behrens  hat  bei  seiner  enor- 
men Uebung  und  Erfahrung  manches  leicht 
und  sicher  ausgeführt  und  im  mikroskopi- 
schen Bild  manches  spielend  unterschieden, 
was  anderen  nicht  immer  gelingt, 

Behrens  hat  seine  Methoden  auch  zu 
Trennungen  kombiniert,  welche  freilich  für 
den  Fall  noch  nicht  möglich  sind,  daß  ein 
unbekanntes  Gemisch  vorliegt,  in  dem  alle 
wichtigen  Elemente  vertreten  erscheinen. 
Schoorl  wendet  deshalb  die  mikrochemische 
Analyse  nur  zur  Gruppentrennung  und 
Identifizierung  des  einzelnen  Ions  an,  d.  h. 
er  kombiniert  sie  mit  dem  gebräuchlichen 
Verfahren. 


Bei  der  praktischen  Ausführung  einer 
Behrensschen  Reaktion  soll,  wenn  mög- 
lich, das  feste  Reagens,  z.  B.  ein  Körnchen 
Kaliumbichromat  in  die  zu  untersuchende 
Lösung,  z.  B.  eine  solche  von  Silbernitrat 
eingeführt  werden.  Verdünnte  Lösungen, 
z.  B.  solche  von  Natriumammonphosphat 
und  Magnesiumsalz  werden  gegeneinander 
diffundieren  gelassen.  In  allen  Fällen  bleiben 
die  Proben  ruhig  liegen,  bis  sich  die  Bildung 
der  Erkennungsform  vollzogen  hat;  Rühren 
und  Kratzen  ist  zu  vermeiden,  da  dann  die 
Kristalle  kleiner  ausfallen.  Die  Probe  wird 
(meist  ohne  Deckglas)  bei  nicht  zu  starker 
(z.  B.  löOfacher)  Vergrößerung  durchmustert 
und  die  Ausscheidung  nach  den  oben 
angegebenen  Gesichtspunkten  geprüft.  Von 
besonderer  W^ichtigkeit  erscheinen  solche 
Reaktionen,  welche  den  lokalisierten  Nach- 
weis bestimmter  Elemente  gestatten;  hierfür 
haben  sowohl  H.  Behrens  wie  auch  schon 
vorher  A.  Streng  eine  Reihe  von  Vorschrif- 
ten gegeben,  welche  namentlich  den  Mine- 
ralogen und  Petrographen  gute  Dienste 
leisten  können.  Vgl.  auch  z.  B.  S.  K  eis  er- 
mann, KoUoidchem.  Beihefte,  I.  S.  423. 

Bei  der  Anpassung  der  Makro- 
methoden handelt  es  sich  teils  um  die 
Fixierung  der  Erkennungsformen  auf  Ge- 
spinstfasern (Lackmusseide,  Curcumaleinen, 
Nachweis  von  Schwermetallen  in  Form  ihrer 
Sulfide  usw.),  teils  um  die  Behandlung  von 
kleinen  Niederschlagsmengen.  Zu  letzterem 
Punkt  sei  bemerkt,  daß  die  Scheidung  von 
Niederschlag  und  Lösung  in  sehr  verschie- 
dener Weise  möglich  ist.  ■ 

a)  Schwere,  namentlich  grobkristallinische 
Niederschläge  oder  solche,  die  am  Glase 
haften,  können  am  Objektträger  durch 
,, Abschleppen"  isoliert  werden,  d.  h. 
so,  daß  man  demselben  eine  entsprechende 
Neigung  gibt  und  hierauf  die  Lösung  mit 
einer  Platinnadel  abzieht. 

b)  Sehr  kleine  Niederschlagsmengen  wer- 
den wohl  am  besten  in  Kapillarröhrchen 
zentrifugiert  (,, Lehrbuch"  S.  49ff.);  man 
erreicht  dabei  nicht  nur  die  vollkommenste 
Trennung,  sondern  kann  den  Niederschlag 
auch  allen  sonst  erforderlichen  Behandlungen 
leicht  unterziehen,  z.  B.  bequem  waschen  usw. 

c)  Für  die  quantitative  Behandlung  sind 
mehrere  besondere  Methoden  ausgearbeitet 
worden,  welche  das  Sammeln  und  Wägen 
der  Niederschläge  ermöglichen,  so  daß  man 
heute  grundsätzhch  jede  einfache  Gewichts- 
analyse mit  einem  Aufwand  von  wenigen 
Milligrammen  Substanz  durchführen  kann. 
Wir  beschränken  uns  auf  eine  kurze  Schil- 
derung der  Arbeiten  mit  dem  Papierfilter 
und  fügen  hinzu,  daß  auch  Asbest-  und 
Platinschwammfilter  zur  Anwendung  ge- 
langen (Em ich   und   Donau,  Monatsh.  f. 

24* 


372 


Chemische  Analyse  (mikrochomisclie  Analyse) 


Chemie  30,  745;  Donau,   daselbst,   32,  31, 
1115;  33,  169). 

Die  Papierfilter  sind  kreisrunde  Scheib- 
chen von  6  bis  8  mm  Durchmesser.  Man  kann 
sie  mittels  eines  Locheisens  leicht  ausstanzen 
und  hält  sie  natürlich  in  größeren  Mengen 
vorrätig.  Zum  Gebrauch  werden  sie  auf  die 
gläserne    „Filtrierkapillare"   K    (Fig.  2)   ge- 


Fig.  2. 

setzt,  welche  die  Rolle  des  Trichters  spielt. 
Die  Kapillare  besitzt  einen  inneren  Durch- 
messer von  etwa  1  mm,  ist  nach  unten  zu 
verjüngt  und  mit  dem  Stiel  in  passender 
Weise  in  die  Glocke  G  eingesetzt,  welche 
die  erforderlichen  Gefäße  aufnimmt  1).  Beim 
Filtrieren  wässeriger  Lösungen  wird  der 
Rand  des  Filters  eingefettet,  indem  man 
ihn  mit  dem  Finger  gegen  das  Ende  einer 
etwas  erwärmten  Glasröhre  drückt,  die  mit 
wenig  Vaselin  bestrichen  worden  ist.  Da- 
durch wird  der  Rand  zugleich  etwas  auf- 
gebogen. Bei  Anwendung  dieses  kleinen 
Kunstgriffes  gelingt  es,  selbst  relativ  große 
Tropfen  zu  filtrieren,  ohne  daß  eine  Spur 
von  Niederschlag  oder  Lösung  den  Rand 
übersteigt.  Man  verwendet  (zumal  für 
quantitative  Bestimmungen)  gute  aschefreie 
Barytfilter,  auch  gehärtetes  oder  (für  quali- 
tative Arbeiten  mit  hellen  Niederschlägen) 
schwarzes  Papier.  Als  Saugvorrichtung 
dient  ein  Aspirator.  Der  Unterdruck  kann 
20  bis  50  cm  Wasser  betragen. 

Die  speziellen  Reaktionen  der  einzelnen 
Stoffe  durchzugehen,  ist  mit  Rücksicht  auf 
den  zugemessenen  Raum  nicht  möglich;  es 
sei  auf  die  oben  angegebene  Literatur  ver- 
wiesen und  hinzugefügt,  daß  der  Nutzen, 
welcher  sich  aus  der  Anwendung  mikro- 
chemischer Reaktionen  ergibt,  "vorläufig 
in  erster  Linie  der  anorganischen  Reihe  zu- 
gute kommt;  während  man  nämlich  hier 
für  fast  sämtliche  in  Betracht  kommende 
Ionen  meist  eine  Reihe  guter  Reaktionen 
angeben  kann,  gilt  Ähnliches  bei  den  Kohlen- 


^)    Bezugsquelle:     Vereinigte    Fabriken    für 
Labor.-Bed.  Berlin  N.  Scharnhorststraße  22. 


Stoffverbindungen    nur    für    die   wichtigsten 
von  ihnen. 

4.  Anhang.  Im  folgenden  führen  wir  einige 
Beispiele  von  _  leicht  ausführbaren  Mikroreak- 
tionen  an.  Sie  sollen  demjenigen,  der  solche 
Versuche  noch  nicht  gemacht  hat,  eine  Vorstel- 
lung verschaffen  von  der  Einfachheit  der  Ar- 
beitsweise, von  der  Schönheit  der  mikroskopi- 
schen Bilder  imd  von  der  Empfindlichkeit  imd 
Sicherlieit  der  Methoden.  Für  den  Anfang 
mag  es  genügen,  dort,  wo  nichts  Näheres  ge- 
sagt wird,  etwa  10  ;jg  nachzuweisende  Substanz 
anzuwenden;  nach  mid  nach  können  auch  Ver- 
suche mit  weit  kleineren  Mengen  ausgeführt 
werden. 

1.  Nachweis  von  Kupfer  mid  Blei  als 
Kalium-Kupferbleinitrit  K2CuPb(N0o)6:  Ein 
Tropfen  einer  gemischten  Lösung  von  Kupferacetat 
imd  Bleiacetat  wird  am  Objektträger  eindunsten 
gelassen  imd  hierauf  mit  einer  Lösmig  betupft, 
welche  erhalten  wird,  indem  man  gewöhnliche 
(50%ige)  Essigsäure  erst  mit  Ammonacetat, 
dann  mit  Kaliumnitrit  sättigt.  Schwarze 
würfelförmige    Kristalle    von  z.  B.  10  bis  25  ft. 

2.  Silber  als  Bichromat  AgaCraO^:  Man 
mischt  etwa  gleiche  Raumteile  10%ige  Salpeter- 
säure imd  2%iG6  Silbernitratlösimg  imd  wirft 
ein  Körnchen  Kaliumbichromat  in  den  Tropfen. 
Orange  bis  blutrote  Rauten,  auch  Kreuze  mid 
Sechsecke  bis  zu  2  mm  groß.  Schöner  Projek- 
tionsversuch. 

3.  Zinn  als  Rubidiumchlorostannat  RbäSnClg: 
In  eine  salzsaure  Lösung  von  Zinnchlorid  bringt 
man  ein  Körnchen  Rubidiumchlorid.  Farblose 
tesserale  Oktaeder  und  Tetraeder  von  etwa  20 (i. 

4.  Nickel  als  Dimethylglyoxim  verbin  düng: 
(CH3 .  C  :  N0)oNi(CH3 .  C  :  NOH)o.  Die  Nickel- 
lösimg wird  mit  Ammoniak  übersättigt,  mit 
Dimethylglyoxim  in  Substanz  versetzt,  gelinde 
erwärmt  imd  abkühlen  gelassen.  Rote  Nadel- 
büschel, die  Individuen  von  kräftigem  Pleochrois- 
mus,  braimgelb-rotviolett. 

5.  Mangan  als  Oxalat:  Ein  Körnchen  Oxal- 
säure wird  in  eine  etwa  neutrale  Lösung  von 
Manganchlorür  eingelegt.  Farblose,  sechsstrah- 
lige  Radspeichen. 

"^  6.  Calcium  als  Sulfat  CaS04.2H20:  Eine 
stark  verdünnte,  z.B.  ^^prozentige  Chlorcalcium- 
lösung  wird  mit  etwas  verd.  Schwefelsäure  versetzt 
uiul  die  Probe  langsam,  d.  h.  mit  einem  Uhrglas 
lose  bedeckt,  ein  dunsten  gelassen.  Nadeln,  Sterne, 
rhomboidal  umgrenzte  Plättchen,  Zwillinge, 
letztere  an  den  einspringenden  Winkeln  kenntlich. 

7.  Magnesium  als  Ammoniummagnesium- 
phosphat NH4MgP04.6HoO:  Zu  einer  mäßig 
verdünnten,  z.  13.  einprozentigen  Lösimg  von 
Chlormagnesium  bringt  man  etwas  Salmiak, 
Ammoniak  mid  ein  Körnchen  Natriumphosphat. 
In  imnüttelbarer  Nähe  des  Reagenses  erfolgt  fein 
kristallinische  Ausscheidimg,  in  größerer  Entfer- 
nung erscheinen  Nadelsterne  und  tannenreisig- 
ähnliche  Gebilde,  X-formen,  endlich  Trapeze  und 
Rechtecke. 

8.  N  a t r  i u  m  als Natriumuranylacetat  Na(UO.J- 
(0011302)3:  Die  zu  prüfende  Probe  (z.  B.  einige 
Stäubchen  Kochsalz)  wird  mit  einer  mit  Essig- 
säure versetzten  Lösung  von  Uranylacetat  ver- 
setzt.    Blaßgelbe  Tetraeder. 

9.  Kalium  als  Chloroplatinat  KaPtCls:  Die 
LösmiK    wird    mit    einer    mäßig    konzentrierten, 


Chemische  Analyse  (mikrochemische  Analyse) —  Chemische  Apparate 


373 


z.  B.  10prozenti2;en  Lösung  von  „Platinchlorid" 
versetzt  und  teilweise  eindimsten  gelassen.  Satt- 
gelbe tesserale  t)ktaeder,  meist  verzerrte  Formen. 

10.  Jod  als  Jodstärke:  Eine  Spur  verdünnter 
Jodkaliumlösung  wird  mit  einigen  Stärkekörn- 
chen versetzt;  man  berührt  etwas  Stärke  mit 
einer  Platinnadel  und  benutzt,  was  daran  hängen 
bleibt.  Hierauf  bringt  man  etwas  Nitrit  und 
Schwefelsäure  hinzu.  Intensive  Blaufärbung  der 
Körner. 

11.  Nachweis  von  Hydro  xylionen  mittels 
Lackmusseide.  Man  färbt  gereinigte  Seiden- 
fasern mittels  konzentrierter  roter  Lackmuslösung 
(„Lehrbuch"  S.  47),  sucht  eine  einzelne  Faser  aus 
und  befestigt  sie  an  einem  Wachs  tückchen. 
Hierauf  wird  das  freie,  etwa  zentimeterlange  Ende 
behufs  Reinigung  durch  einen  Alkoholtropfen  hin- 
durchgezogen und  imter  dem  Mikroskop  auf 
seine  tadellose  Beschaffenheit  geprüft.  Das  zu 
untersuchende  Tröpfchen  (etwa  0,01  ,ug  NaOH 
enthaltend)  wird  auf  einen  paraffinierten  Objekt- 
träger gebracht,  die  Lackmusseide  eingetaucht 
und  ersteres  am  Ende  des  Fadens  eindmisten 
gelassen,  wie  Fig.  3  zeigt. 

Lackmusseide     Tl^achs 


Fig.  3. 

Nach  dem  Verdunsten  der  Probe  wird  das 
Fadenende  unter  dem  j\Iikroskop  bei  ca.  150- 
facher  Vergrößenuig  geprüft,  wobei  Kondensor- 
beleuchtung notwendig  ist. 

Es  braucht  wohl  nicht  bemerkt  zu  wer- 
den, daß  mehrere  von  den  angegebenen  Re- 
aktionen auch  umgekehrt  werden  können, 
d.  h.  daß  sich  Reagens  und  nachzuweisende 
Substanz  vertauschen  lassen.  So  werden 
Chromsäure  oder  Phosphorsäure  mikro- 
chemisch ebenfalls  als  Silberbichromat 
bezw.  Magnesiumammoniumphosphat  nach- 
gewiesen. 

Literatur.      Vgl.    Abschnitt    I    ^i)id    dir    im.    Text 
zitierten  Arbeiten. 

F.  Emich. 


Chemische  Apparate. 

Vorbemerkrmg.  1.  Apparate  zur  Aufbewah- 
rung von  Stoffen:  a)  Für  feste  Stoffe  und  Flüssig- 
keiten, b)  Für  Gase.  2.  Apparate  zur  Erzeugmig 
von  Stoffen  beim  Gebrauch.  3.  Apparate  zur 
Entnahme  von  Stoffen  aus  den  Aufbewahrmigs- 
gefäßen.  4.  Apparate  für  die  Bestimuiung  der 
Menge  von  Stoffen.  5.  Apparate  zur  Ausführimg 
mechanischer,  physikalischer  mrd  chemischer 
Operationen:  a)  Zerkleinern  mid  Formen.  b) 
Mischen,  Schütteln  mid  Rühren,  c)  Entmischen, 
Klären,  Trennen,  d)  Ausführimg  chemischer 
Reaktionen,  besonders  imter  Erhitzen.  6.  Apparate 
zur  Erzeugimg,  Zufuhr  und  Abfuhr  von  Wärme. 


7.  Lichtquellen.  8.  Quellen  für  elektrische 
Energie.  9.  Hilfsapparate.  10.  Einige  Bezugs- 
cpiellen. 

Vorbemerkung.  Entsprechend  dem 
Zwecke  und  der  Anlage  des  ,, Handwörter- 
buchs der  Naturwissenschaften"  sollen  im 
folgenden  weniger  die  für  einzelne  Spezial- 
untersuchungen konstruierten  Apparate  be- 
rücksichtigt werden,  sondern  in  allererster 
Linie  solche  Vorrichtungen,  die  für  den 
allgemeinen  chemischen  Gebrauch  bestimmt 
sind  und  sich  im  wesentlichen  in  allen 
wissenschaftlich  -chemischen  Laboratorien 
eingebürgert  und  bewährt  haben.  Demgemäß 
konnte  auch  auf  die  Heranziehung  der  Einzel- 
literatur in  der  Regel  verzichtet  werden. 
Alle  erforderlichen  Einzelheiten  wird  der 
Leser  in  den  meisten  Fällen  an  der  Hand  der 
hier  zu  gebenden  Erläuterungen  aus  den  am 
Schlüsse  in  der  Literatur  genannten  Werken 
oder  vielleicht  noch  bequemer  aus  den  durch- 
weg reichlich  mit  guten  Abbildungen  ausge- 
statteten Preislisten  der  großen  Firmen,  die 
chemische  Apparate  liefern,  entnehmen  kön- 
nen. So  wird  hier  vor  allem  Wert  darauf  zu 
legen  sein,  für  die  Auswahl  geeigneter  Appa- 
rate in  jedem  vorkommenden  besonderen  B' alle 
die  notwendige  Anleitung,  für  ihren  Gebrauch 
wenigstens  allgemeine  praktische  Winke  zu 
geben.  Einzelheiten  müssen  für  den  Ar- 
tikel ,, Chemische  Arbeitsmethoden" 
vorbehalten  bleiben.  Die  besonderen  Auf- 
gaben der  chemischen  Technik  bringen  es  mit 
sich,  daß  in  deren  Laboratorien  viele  Appa- 
rate benutzt  werden,  die  in  den  wissenschaft- 
lichen Laboratorien  kaum  vorgefunden 
werden  oder  hier  auch  ganz  unbekannt  sind. 
Dies  gilt  vornehmlich  von  Vorrichtungen, 
die  der  Verarbeitung  größerer  Mengen  und 
der  Reduktion  der  Arbeitszeit  auf  ein  Min- 
destmaß dienen.  Auch  auf  derartige  spezielle 
Apparate  kann  hier  keine  Rücksiebt  ge- 
nommen werden. 

Endlich  sei  noch  betont,  daß  das  am 
Schlüsse  dieses  Artikels  gegebene  Verzeichnis 
von  Firmen  durchaus  keinen  Anspruch  auf 
Vollständigkeit  macht.  Maßgebend  für  die 
Auswahl  war  lediglich  die  Verbreitung  der 
von  ihnen  gelieferten  Geräte  und  Apparate  in 
den  wissenschaftlichen  Laboratorien.  Wenn 
auch  die  größeren  Firmen  jeden  beliebigen 
Apparat  aus  beliebigem  Material  liefern  oder 
besorgen  können,  so  empfiehlt  es  sich  doch 
gelegentlich,  besonders  bei  speziellen  Wün- 
schen und  Neukonstndvtionen,  Abänderungen 
oder  Verbesserungen,  direkt  mit  einer  Spezial- 
firma  in  Verbindung  zu  treten.  Dies  gilt 
vor  allen  Dingen  für  Apparate  aus  Platin 
und  Quarz,  aber  z.  T.  auch  für  Gegenstände 
aus  Glas,  Porzellan  und  anderem  Material. 
Es  ist  deshalb  auch  eine  Reihe  derartige 
Bezugsquellen  genannt  worden. 

Im  Text  wird  bei  dem  einen  oder  anderen 


374 


Chemische  Apparate 


Apparate  auch  auf  den  besonderen  Ursprungs- 
ort aufmerksam  zu  machen  sein. 

Die  hier  gegebenen  Abbildungen  sind 
rein  schematisch  gehalten  und  dienen  ledig- 
lich zur  ersten  Orientierung  über  Konstruk- 
tion und  Wirkungsweise  der  beschriebenen 
Apparate.  Hinsichtlich  aller  Einzelheiten 
kann  auch  hier  wieder  mi  die  in  der  angeführ- 
ten Literatur  und  in  den  PreisHsten  enthal- 
tenen Abbildungen  verwiesen  werden,  ins- 
besondere bei  komplizierteren  Apparaturen, 
für  die  sich  hier  der  Platz  nicht  erübrigen  | 
ließ. 

I.   Apparate    zur    Aufbewahrung    von 
Stoffen.       la)    Für    feste     Stoffe    und 
Flüssigkeiten.    Der  Zweck  der  vorstehend 
genannten    Apparate i)    ist    die    Verhütung 
eines  Verlustes  an  aufzubewahrendem  Stoff 
sowie  der  Verunreinigung  oder  Veränderung 
durch  fremdp  Stoffe.     Daraus  ergeben  sich 
die  Eigenschaften,  welche  derartige  A])parate  j 
besitzen  müssen.    Sie  sollen  den  Stoff  gegen 
die   Umgebung  tunlichst   abschließen,   auch  i 
darf  das  Material  des  Apparates  selbst  infolge  | 
mechanischer  oder  chemischer  Entwickelung  j 
keine    Veränderung    des    Aufzubewahrenden 
bewirken.     Es  handelt  sich  also  um  Gefäße 
aus     einem     Material    von     entsprechender 
Widerstandsfähigkeit.      Obwohl    für  luftbe- ' 
ständige   feste    Stoffe   auch   solche    Gefäße,  I 
die  lediglich  das  Verschütten  oder  Verstauben  , 
sowie    das   Verschmutzen    des    Inhalts   ver- j 
hindern,  brauchbar  sind  (Kisten,  Schachteln,  i 
Beutel,   Büchsen  aus  Holz,   Pappe,  Papier, 
Blech   usw.),   so   ist   doch   das  gewühnhche 
Aufbewahrungsgefäß   chemischer   Stoffe  all- 
gemein die  Flasche,  die,  ebenso  wie  feste 
Stoffe,  auch  Flüssigkeiten  aufnehmen  kann. 
Weithalsige  Flaschen  w^erden  für  feste  Sub- 
stanzen, "enghalsige    für    Flüssigkeiten    ge- 
braucht (maßgebend  ist  der   Gesichtspunkt 
einer  bequeme^n  Einfüllung  und  Entnahme). 
Von  Wichtigkeit  ist  die  Wahl  eines  geeigneten 
Verschlusses.     Sehr  häufig  ist  der  Stopfen 
aus    demselben    Material,    wie    die    Flasche 
selbst  (Glas,  Metall  usw.).   Durch  sorgfältiges 
Einschleifen  des  Stopfens  wird  dann  ein  zu- 
verlässiger Schluß  gewährleistet.    Am  häufig- 
sten   sind    eingeschliffene    Glasstopfen    auf 
Glasflaschen. 

DieseArt  desVerschlusses  hat  den  Uebelstand, 
daß  sich  der  Stopfen  leicht  festsetzt,  wenn  der 
Hals  der  Flasche  (z.  B.  infoli^c  Fcsthaltens  mit 
der  Hand)  beim  Aufsetzen  des  Stopfens  wärmer 
war  als  letzterer.  Man  hilft  sicli  dann  in  bekannter 
Weise  durch  gelindes  Erwärmen  des  Halses,  nöti- 
genfalls in  einer  schwach  leuchtenden  (jasflamme 
(Vorsicht  bei  feuergefährlichem  Inhalt  der  Flasche) 
oder  durch  Uebergießen  heißen  Wassers,  miter- 


1)  Auch  einfachste  Vorrichtimgen  bezw. 
Gegenstände,  die  einem  bestimmton  chemischen 
Zwecke  dienen,  sollen  als  Apparate  bezeichnet 
werden. 


stützt  durch  vorsichtiges  Klopfen  an  den  Stopfen- 
rand (mit  einem  Holzhammer,  seitlich  und  nach 
oben).  Wenn  der  Hals  durch  den  flüssigen 
Flascheninhalt  benetzt  war,  ist  die  Gefahr  des 
Festhaftens  des  Stopfens  minimal.  Eine  Aus- 
nahme findet  bei  solchen  Flüssigkeiten  statt, 
welche  die  Glassubstanz  stark  angreifen  und  eine 
chemische  Verkittung  der  rauhen  Oberflächen 
von  Hals  und  Stopfen  bewirken  können.  Hierzu 
gehören  in  erster  Linie  die  wässerigen  Lösmigen 
der  Alkalihydroxyde  (auch  Barytwasser),  der 
Alkalicarbonate  sowie  anderer  infolge  von 
H3'drolyse  alkalisch  reagierender  Alkalisalze  (Cya- 
nide usw.).  Aehnliches' tritt  leicht  bei  Flaschen 
für  feste  Aetzalkalien  ein,  sobald  Stäubchon  der 
festen  Substanz  (die  aus  der  Luft  Wasserdampf 
anziehen  und  damit  Tröpfchen  sehr  konzentrierter 
Laugen  bilden)  im  Flaschen  halse  hängen  bleiben. 
Flaschen,  deren  Stopfen  durch  Verkittung  mit 
Alkali  „festgewachsen"  sind,  sind  fast  immer  ver- 
loren. ManchmalhilftEinstellen  in  ver düiuite Säure ; 
der  Erfolg  kann  viele  Wochen  lang  auf  sich  warten 
lassen.  Ein  sehr  einfaches  Mittel,  das  Festwachsen 
der  Stopfen  in  solchen  Fällen  zu  verhindern,  ist 
das  Ueberziehen  mit  einer  dünnen  Paraffinhaut 
(Eintauchen  in  geschmolzenes  Paraffin);  letztere 
wirkt  als  Schmiermittel  und  schützt  gleichzeitig 
das  Glas  vor  dem  chemischen  Angriff. 

Auch    ganz    aus    Paraffin    bestehende 
Stopfen  sind  üblich.     Zu  deren  Herstellung 
durch    Guß    existieren    besondere    Formen. 
'  Das  einfachste  Mittel  ist  jedoch  bei  Flaschen 
}  für   alkalische    Substanzen    die    Anwendung 
i  von     Gu  mm  i  -  (Ivautschuk-)Stopfen.        Sie 
I  schließen  tadellos  und  sind  gegen  Laugen  recht 
[beständig.     Unbrauchbar  sind  sie  bei  stark 
!  ox}^dierenden,   flüchtigen    Stoffen,   wie    Sal- 
petersäure, Brom  usw.,    die  den  Kautschuk 
■  rasch  zerstören  bezw.  brüchig  machen,  und 
bei   vielen   organischen    Stoffen,    die    Kaut- 
schuk lösen  oder  deren  Dampf  sich  im  Kaut- 
schuk auflöst  und  ihn  aufquellen  läßt  (Ben- 
zol).   Durch  Luft  und  Licht  wird  Kautschuk 
;  auch  bei  normalem  Gebrauch  mit  der  Zeit 
brüchig  und  bekommt  Risse, 
i        Bei' organischen  Substanzen  werden  auch 
i  vielfach    Stopfen    aus    Kork    angewendet, 
weniger  zum  Zwecke  der  dauernden  Aufbe- 
w-almmg  als  für  vorübergehenden  Abschluß. 
Korkstopfen    sind    jedenfalls    der    billigste 
Verschluß,  sofern  es  sich  nicht  um  sehr  weite 
Oeffnungen      handelt.        Durch      gelindes 
Pressen  "werden  gute  Korkstopfen  plastisch 
und  geben  dann  einen  recht  guten  Verschluß, 
wenn  man  tadellose  Exemplare  ohne  Längs- 
poren   aussucht.     Zum  Pressen  dienen    be- 
sondere Korkprossen.    Hin- und  Herrollen 
unter  gelindem  Druck,  z.  B.  unter  dem  Fuß, 
leistet    dieselben    Dienste    und    wirkt    auch 
gleichmäßiger.         Alkalische     Flüssigkeiten, 
Säuren,   oxydierende   Substanzen  und  viele 
andere  Stoffe  greifen  Kork  stark  an. 

Als  Ersatz  für  Kork  kommt,  namentlich 
zum  Verschließen  der  weiten  Oeffnungen  großer 
Flaschen  und  Töpfe  (Spunde),  immer  mehr  der 
Kunstkork   (aus   Korkabfällen    mit   Hilfe   emes 


Chemische  Apparate 


375 


Bmdemittels  hergestellt)  in  Gebrauch.  Er  zeichnet 
sich  durch  große  Dichtigkeit  vorteilhaft  aus, 
steht  aber  dem  Naturkork  an  Plastizitcät  weit 
nach.     Die  Angreifbar keit  ist  dieselbe. 

So  wie  die  rauhen  Schliffflächen  an  Hals 
und  Stopfen  von  alkalischen  Flüssigkeiten 
angegriffen  werden,  unterliegen  auch  blanke 
Glasflächen  einem  deutlichen,  wenn  auch  \ 
etwas  langsameren  Angriff.  Abgesehen  von  ' 
den  Allialilaugen  und  den  alkalisch  reagie- 
renden Lösungen  von  Alkalisalzen  ist  dies 
in  besonders  "hohem  Grade  bei  wässerigen 
Lösungen  von  Ammoniak  und  Schwefel- 
ammonium zu  beobachten.  Die  hierbei  ein- 
tretende Verunreinigung  der  Lösungen  durch 
Kieselsäure  (Silikate)  kann  für  inanche 
genaueren  analytischen  Verfahren  verhäng- 
nisvoll werden.  Gegen  diesen  Uebelstand 
ist  als  sehr  wirksames  Mittel  das  Paraffi- 
nieren  des  ganzen  Flascheninnern  zu  emp- 
fehlen. Man  erwärmt  die  Flasche  mit  etwas 
Paraffin  gleichmäßig  bis  über  die  Schmelz- 
temperatur des  letzteren,  läßt  die  Flüssigkeit 
die  ganze  Wand  gleichmäßig  benetzen, 
schüttet  den  Ueberschuß  heraus  und  läßt 
unter  fleißigem  Drehen  die  Flasche  erkalten. 
Solche  UelDerzüge  halten  jahrelang.  Mit 
gutem  Erfolge  werden  sie  auch  dann  ange- 
wandt, wenn  die  Substanz  durch  die  gelöste 
Glassubstanz  nicht  gerade  wesentlich  ver- 
unreinigt ist,  aber  doch  durch  die  katalytische 
Wirkung  des  aufgenommenen  Alkalis  che- 
misch verändert  wird.  So  verhindert  man 
z.  B.  durch  Paraffinieren  der  Flaschen  die 
Sell)st Zersetzung  des  hochprozentigen  Wasser- 
stoffperoxyds (Perhydrols).  _       ! 

Die  Anwendung  von  Glasgefäßen  ohne , 
Schutz  verbietet  sich  selbstverständlich  voll- 
kommen da,  wo  auch  spurenweise  Verun- 
reinigung durch  gelöstes  Gefäßmaterial  ver- 
mieclen  werden  muß,  z.  B.  bei  der  Aufbewah- 
rung der  hochroten  Lösung  kolloiden  Goldes, 
oder  wo  die  Verunreinigung  für  den  Verwen- 
dungszweck zu  groß  wird,  wie  z.  B.  bei 
hochkonzentrierten  Vorratslösungen  reinsten 
Natriumhydroxyds  für  maßanalytische 
Zwecke,  oder  endlich  bei  Flußsäure  und  leicht 
löslichen  festen  bezw.  gelösten  Fluoriden,  die 
Glas  rapide  angreifen  und  auflösen.  Man , 
wählt  dann  womöglich  Flaschen  aus  anderem 
Material,  für  Flußsäure  z.  B.  am  besten 
Platin,  aisbilligere  Surrogate  Guttapercha 
(auch  Kautschuk),  wohl  auch  Blei,  die 
Stopfen  natürlich  aus  dem  gleichen  Material. 
Für  starke  Langen  haben  sich  Flaschen 
aus  Reinnickel  sehr  bewährt, 

Metallflaschen  können  auch  dann  angebracht 
sein,  wenn  wegen  großer  Schwere  des  Inhalts  bei 
weniger  widerstandsfähigem  Material  eine  Zer- 
trümmenuig  (besonders  beim  Transport  großer 
Mengen)  zu  befürchten  ist.  Das  ist  beim  Queck- 
silber der  Fall,  das  daher  in  eisernen  Flaschen 
versandt  wird.  Das  Eisen  wird  dabei  vom  Queck- 
silber nicht  merklich  gelöst. 


Zur  Aufbewahrung  lichtempfindlicher 
Stoffe  können  Flaschen  mit  lichtundurch- 
lässiger Hülle  (schwarzes  Papier,  Pappe, 
Metall)  dienen;  noch  einfacher  wählt  man 
Flaschen  aus  durchsichtigem  Material,  das 
nur  die  wirksamen  Spektralgebiete  (meist 
die  kurzwelligen)  absorbiert.  Dafür  ist 
braunes  Glas  geeignet.  Aus  diesem 
werden  auch  für  Arbeiten  mit  lichtempfind- 
lichen Stoffen  alle  möglichen  Geräte  herge- 
stellt, z.  B.  Röhren,  Becher,  Gläser,  Exsikka- 
toren  (s.  weiter  unten)  usw. 

Flaschen,  deren  Inhalt  ätzende  oder  sonst- 
wie stark  wirkende  Dämpfe  abgibt  (rauchende 
Salpetersäure,  Brom  usw.),  oder  sich  durch 
besonders  große  Flüchtigkeit  oder  inten- 
siven Geruch  auszeichnet  (Schwefelkohlen- 
stoff, Schwefelammonium),  versieht  man  viel- 
fach auch  mit  einem  zweiten  Verschluß  in 
Gestalt  einer  über  den  Stopfen  greifenden, 
auf  den  Hals  der  Flasche  aufgeschliffenen 
Glaskappe. 

Substanzen,  aus  denen  sich  Gase  oder 
Dämpfe  mit  einem  nur  wenig  höheren  Druck, 
als  dem  atmosphärischen,  entwickeln,  be- 
wahrt man  in  Flaschen  mit  Druck  Ver- 
schluß auf.  Je  nach  dem  Einzelfall  wird 
man  dafür  Vorrichtungen  zum  Aufpressen 
des  Stopfens  mittels  Verschraubung  oder 
das  Prinzip  der  Selterswasserflasche  mit 
Gummidichtung  (Ausgießen  des  Inhalts)  oder 
endlich  das  Siphonprinzip  (Entnahme  der 
Flüssigkeit  unter  Druck)  wählen  können. 
Kommen  höhere  Drucke  in  Frage,  so  werden 
die  bei  den  kondensierten  Gasen  zu  nennenden 
Apparate  anzuwenden  sein.  Empfehlenswert 
ist  bei  etwas  größerem  Ueberdruck  eine  die 
Sicherheit  erhöhende  Umkleidung  der 
Flasche  mit  einem  eng  anliegenden  Geflecht 
aus  festem  Material  (Rohrgeflecht,  Draht- 
netz). 

Häufig  ist  eine  dauernde  Kommunikation 
des  Flascheninhaltes  mit  der  Atmosphäre 
unerläßlich.  Das  ist  dann  der  Fall,  wenn 
entweder  der  Inhalt  bei  Luftabschluß  ver- 
dirbt (Lackmuslösungen)  oder  der  Verwen- 
dungszweck im  Interesse  der  Bequemlichkeit 
und  Zeitersparnis  Entnahme  von  Material 
in  kurzen  Perioden  erfordert  (Verbindung  der 
Vorratsflasche  mit  einer  Zulaufbürette  für 
maßanalytische  Arbeiten). 

In  jedem  Falle  wird  der  Inhalt  dann  gegen 
unerwünschte  Beimischungen  zu  schützen  sein. 
Den  atmosphärischen  Staub  schließt  man 
durch  Verstopfen  der  fraglichen  Oeffnungen 
mit  einem  noch  genügend  lockeren  Watte- 
bausch aus.  Kommt  es  darauf  an,  gasförmigen 
Bestandteilen  der  Atmosphäre  den  Zutritt 
zu  verwehren,  so  muß  vor  die  Stellen  der 
Kommunikation  mit  der  Umgebung  ein  ge- 
eignetes Absorptionsmittel  geschaltet  werden. 
Liegt  z.  B.  eine  Anordnung ,  wie  die  in 
Figur  1  dargestellte,  vor  (Vorratsflasche  mit 


B76 


Chemische  Apparate 


Zulaufbürette),   und  will  man  lediglich  das  |  keiten  dienen.    Statt  der  Rohre  mit  Natron- 


atmosphärische Kohlendioxyd  ausschließen 
(bei  Titrationen  mit  Alkalilaugen  oder  Baryt- 
wasser), so  braucht  man,  statt  die  hier  wieder- 
gegebene Form  des  Apparates  zu  wählen, 
nur  auf  die  Oeffnungen  Oi  und  O2  je  ein 
Rohr  mit  Natronkallv  aufzusetzen.  Wird 
dann  die  Bürette  B  bei  geschlossenem  Hahne 
H,  durch  Oeffnen  des  Hahnes  Hi  von  der 


Schut-zgas 


kalk  setzt  man  dann  solche  mit  Chlorcalcium 
oder  sonst  einem  Trockenmittel  auf.  Auch 
Ausgußflaschen  mit  trocken  zu  erhaltendem 
Inhalte,  den  man  aus  irgendeinem  Grunde 
nicht  luftdicht  abschließen  will,  wird  man 
mit  einem  durch  den  Stöpsel  geführten 
Trockenrohr  versehen. 

Größere  Meng;en  fester  Stoffe  werden,  falls 
nicht  besondere  Vorsichtsmaßregeln  erforderlich 
sind,   in    weithalsigen    Steinguttöpfen    aufbe- 
wahrt, deren  Oeffnimg  durch  flache  Korkstopfen 
(Spunde)  verschlossen  wird.     Soll  ein  luftdichter 
Verschluß    bewirkt    werden,    so    werden     diese 
Stopfen  durch  Aufgießen  von  Harz,  Wachs  oder 
Paraffin  abgedichtet.    Zum  Aufbewahren  größo^er 
Flüssigkeitsmengen    dienen     Glasballons,    der 
becjuemeren  Handhabmig  halber  in  Weiden  kür  be 
eingesetzt.     Zum  Verschluß  werden  je  nach  der 
Art  des  Inhalts  Kork-  oder  Glas-  bzw.  Steingut- 
stopfen  benutzt.      Größere  Mengen   destillierten 
Wassers  hebt  man  in  Töpfen  oder  Bottichen  aus 
Steingut  auf.     Kommt  es  darauf  an,  Stoffe  in 
einer  für  die  Betrachtmig  besonders  geeigneten 
Weise  aufzubewahren,  ohne  daß  sonst  von  ihrer 
Substanz    Gebrauch    gemacht    wird    (besonders 
schöne    oder    merkwürdige    Kristalle,     Demon- 
stration spräparate)  ,     so     kann     man      sie     in 
dauernd  hermetisch   zugekittete  oder   besonders 
gut  abgedichtete  Gefäße  (Schaugläser,  Schau- 
kästen)   einschließen,    am    besten    solche    mit 
planparallelen    Wänden.       Auch     Glocken    oder 
Schalen  aus  durchsichtigem  Material  werden  hier- 
für benutzt.     Finden  Glasstopfen  zum  Abschluß 
solcher  Gefäße  Verwendmig,  so  vergießt  man  sie 
zweckmäßig  noch  nüt  Paraffin  oder  einem  anderen 
geeigneten    Dichtungsmittel,    namentlich    dann, 
Flasche  F  aus  mit  der  Titrierflüssigkeit  ge-  j  wenn  der  Inhalt  sich  an  der  Luft  irgendwie  ver- 
füllt, so  gibt  die  dabei  in  Oi  einströmende   ändert,  mul   die   Herstellung   wirklicher  Dauer- 
Luft  an  den  vorgeschalteten  Natronkalk  ihr  präparate  beabsichtigt  ist. 
Kohlendioxyd  ab.     Bei  der  Titration  selbst,         ib)   Für    Gase   (bei   Zimmertemperatur 
bei  der  Hi  geschlossen  ist,  und  die  Flüssigkeit   und  Normaldruck  gasförmige  Stoffe).     Will 
durch  Ho  abgelassen  wird,  strömt  dagegen   man   kleine   Mengen   von    Gasen   (etwa  zur 
durch  0 2"  Luft  in  die  Bürette,  aber  gleich-   analytischen    Untersuchung)    aufheben,     so 
falls  durch  Absorption  im  dort  vorgelegten   fängt  man  sie  in  Gefäßen  auf,  die  zweckmäßig 
Natronkalkrohr   von    Kohlendioxyd   befreit,   mit  Zu-  und  Abflußeinrichtung  versehen  sind 
Umständlich  wird  dieses  Verfahren,  wenn   (um  das  Gas  nach  Bedarf  wieder  aus  dem 
der  Sauerstoff  der  Luft  (allein  oder  gleichzeitig    Gefäß  entnehmen  zu  können).  Zum  Abschluß 
mit  dem  Kohlendioxyd)  ferngehalten  werden  können   Schläuche  und    Quetschhähne  oder 
soll.  Absorptionsmittelsind  wegen  der  großen!  besser    sorgfältig    eingeschliffene    Glashähne 
Menge  des  zu  Absorbierenden  zu  rasch  er-   dienen.     Die  Form  des  Gefäßes  ist  an  sich 
schöpft,    auch    wesentlich    unbecpiemer    im   gleichgültig;  nur  dann,  wenn  das  Gefäß  zum 
Gebrauch.    Daher  empfiehlt  sich  in  solchen   Zwecke  der  Gasprobenahme  vorher  evakuiert 
Fällen    (Lösungen   von   Ferrosalzen,    Sulfid-   werden   soll,    ist    eine   dem    äußeren   Druck 
lösungen    usw.)  eine  Schutzatmosphäre   sicher  standhaltende  Form  zu  wählen.  Häufig 
aus    einem    geeigneten    Gase    (Wasserstoff,   wird  man  aber  das  Gas  über  einer  das  Auf- 
Stickstoff, gelegentlich  auch  einfach  Leucht-  fanggefäß   vorher   ausfüllenden  Sperrflüssig- 
gas).    Die    Anordnung    ist    nach    Figur    1   keit  sammeln    (näheres  siehe  bei  Cl.  Wink- 
ohne   weiteres   verständlich.      Der   Apparat   1er,  Technische  Gasanalyse,  Leipzig,  Arthur 
bleibt  dauernd  unter  dem  Ueberdrucke  des   Fehx,  1901) 


Fig.  1. 


einem  Gasbehälter  oder  Gasentwickelungs- 
apparate  zu  entnehmenden  Schutzgases,  so 
daß  Luft  nicht  eindringen  kann.  Die  für 
den  Schutz  gegen  das  Kohlendioxyd  geeignete 
einfachere  Anordnung  kann  natürlich  auch 
zum     Trockenhalten     wasserfreier     Flüssig- 


Wenn  das  Gas  sehr  lange  aufbewahrt  wer- 
den soll,  so  empfiehlt  sich  als  zuverlässigste 
Art  des  Verschlusses  das  Zuschmelzen  der 
Gefäße. 

Soll  die  abgeschlossene  Gasmenge  zu 
dauernder     Entnahme     dienen     (Vornahme 


Chemische  Apparate 


37' 


chemischer  Realvtionen  im  Strome  eines  be- 
stimmten Gases,  Kcaktionen  durch  Ueber- 
leiten  oder  Einleiten  des  Gases),  Herstellung 
einer  Schutzatmosphäre  (s.S. 370),  so  benutzt 
man  zur  Aufbewahrung  einen  Gasometer. 
Das  Prinzip  dieses  Apparates  erläutert  die 
Figur     2.        Das     eigentliche     Gasometergefäß 


Fig.  2. 

G  wird  zunächst  bei  geöffnetem  Hahne  H,  vom 
Reservoir  R  aus  durch  den  Halm  H^  imd  das  j 
Druckrohr  D  mit  der  Sperrflüssigkeit  (gewöhnlich  j 
Wasser)  gefüllt.  Tritt  letztere  beim  Halme  H, 
(soll  am  höchsten  Pmrkte  des  Gasometergefäßes 
sitzen;  nötigenfalls  muß  der  Gasometer  zweck- 
entsprechend geneigt  werden,  damit  keine  Luft- 
reste in  G  zurückbleiben)  aus,  so  werden  H,  imd 
Hj  geschlossen,  die  den  Tubus  T  bedeckende 
Verschlußkappe  abgeschraubt  und  das  Gas  nmr 
entweder  durch  Hj  eingeleitet,  wobei  das  ver- 
drängte Sperrmittei  aus  T  abfließt,  oder  das  Gas- 
entbindungsrohr der  Gasquelle  (beigeschlossenem 
Ha)  durchT  eingeführt,  wobei  wiederum  die  ver- 
drängte Flüssigkeit  bei  T  entweicht.  Beginnen 
bei  T  auch  Gasblasen  zu  erscheinen,  so  ist  der 
Gasometer  gefüllt;  T  (imd  eventuell  vorher  Hj) 
werden  wieder  verschlossen,  mid  der  Gasinhalt 
nach  gehörigem  Auffüllen  von  Sperrflüssigkeit 
in  R  durch  Oeffnen  von  Hj  unter  Druck  gesetzt. 
Die  Entnahme  erfolgt  nunmehr  natürlich  bei 
Ha.  St-St  sind  Stützen,  auf  denen  das  Reser- 
voir R  ruht. 

Die  in  Figur  2  sehematisch  darge- 
stellte Anordnung  liegt  allen  Gasometer- 
formen mit  ganz  starren  Wänden  zugrunde. 
Im  einzelnen  findet  man  zahlreiche  Varianten. 
Das  Druckrohr  D  ist  häufig  mehr  peripher 
angebracht,  während  sich  zentral  ein  drittes 
Hahnrohr  befindet,  das  unmittelbar  unter 
der  oberen  Fläche  (Deckel)  von  G  mündet. 
Aus  diesem  Rohr  läßt  man  dann  bei  der 
Füllung  des  Gasometers  mit  der  Sperrflüssig- 
keit die  Luft  entweichen  (statt  aus  Hg). 
Außerdem  sitzt  in  der  Regel  Ho  mit  einem 
Kniestück  oben  auf  G  auf,  und  dann  wird 


zweckmäßig  das  verjüngte  Schlau chansa-tz- 
stück  beweglich  (um  eine  vertikale  Achse 
drehbar)  gemacht.  Besteht  der  Gasometer 
aus  undurchsichtigem  Material  (Metallblech), 
so  wird  er  meist  mit  einem  W^asserstandsrohr 
versehen,  an  dem  der  Füllungsgrad  ersichtlich 
ist.  Praktischer  als  Metallgasometer,  deren 
gelegentliches  Undichtwerden  recht  lästig 
ist,  sind  Gasometer  aus  Glas,  schon  wegen  des 
bequemeren  Einblicks  in  den  Füllungszu- 
stand. Das  Dnickrohr  kann  dann  in  einen 
aufgekitteten  Metalldeckel  eingelötet  oder 
eingeschraubt  sein  und  ein  gleichfalls  gläser- 
nes Reservoir  tragen;  desgleichen  ist  dann  der 
Tubus,  wenigstens  teilweise,  aus  Glas.  Zu 
dessen  Sicherung  gegen  Beschädigungen 
empfiehlt  sich  der  Einbau  des  Gasometers 
in  einen  Metallfuß.  Sollen  Gase  aufbewahrt 
werden,  die  Metallteile  angreifen,  so  können 
auch  sämtliche  Gasometerteile  aus  Glas 
gefertigt  werden;  Dnickrohr  nebst  Reservoir, 
Gasauslaßrohr  und  Tubusverschluß  werden 
dann  in  das  Gasometergefäß  eingeschliffen. 
Solche  Cjasometer  sind  am  leichtesten  rein 
zu  erhalten  und  ermöglichen  die  beste  Kon- 
trolle. 

Auf  einem  anderen  Prinzip  beruhen  die 
Glockengasometer.  Sie  gleichen  in  der 
Konstruktion  den  in  Gasanstalten  üblichen 
Gasometern,  bei  denen  das  Gas  unter  dem 
Drucke  einer  schweren,  unten  offenen 
Glocke  steht,  deren  Gewicht  nur  in  völlig 
untergetauchtem,  nicht  aber  in  gehobenem 
Zustande  (oder  umgekehrt)  ausbalanciert  ist. 
Daraus  ergibt  sich  eine  Aenderung  des  Gas- 
drucks mit  dem  Füllungsgrade.  Auch  diese 
läßt  sich  jedoch  nötigenfalls  kompensieren 
I  (ein  Verfahren  hierzu  wurde  von  F.  W. 
Küster^)  angegeben). 

j  In  Gasometern  lassen  sich  nun  aber  nur 
relativ  kleine  Mengen  von  Gasen  aufspeichern, 
wenn  die  Dimensionen  der  ersteren  nicht 
unpraktisch  groß  werden  sollen.  Will  man 
bei  beschränktem  Räume  größere  Gasmengen 
aufbewahren,  so  muß  man  diese  notwendiger- 
weise unter  höheren  Druck  setzen.  Die  per- 
manenten Gase,  die  bei  Zimmertemperatur 
unter  beliebigen  Drucken  gasförmig  bleiben, 
bieten  auch  hier  relativ  ungünstige  Verhält- 
nisse, da  der  Dmck  aus  praktischen  Gründen 
selten  auf  mehr  als  100  bis  125  Atmosphären 
gesteigert  wird.  Immerhin  lassen  sich  dann  in 
schmiedeeisernen  Flaschen  (Bomben) 
von  noch  handlicher  Größe  einige  Kubikmeter 
Gas  von  Atmosphärendruck  in  komprimier- 
tem Zustande  aufbewahren.  Komprimierter 
Sauerstoff,  Wasserstoff,  Stickstoff,  auch  kom- 
primierte Luft,  kommen  in  solchen  Gas- 
flaschen massenhaft  in  den  Handel.  Die 
Flaschen  werden  natürlich  vor  der  Füllung 


1)    Beiträge     zum     Schwefelsäure  -  Kontakt- 
verfahren, Z.  f.  anorg.  Ch.  42,  453  (1904). 


378 


Cliemisclie  Apparate 


auf  noch  viel  höhere  Drucke  geprüft.  Viel 
günstiger  liegen  die  Verhältnisse  bei  solchen 
Gasen,  die  sich  auch  bei  Zimmertemperatur 
durch  Druck  verflüssigen  lassen.  Wegen  der 
hierbei  eintretenden  bedeutenden  Volumver- 
kleinerung lassen  sich  dann  (als  Flüssigkeit) 
viel  größere  Mengen  Gas  in  Bomben  gleicher 
Größe  unterbringen.  Von  verflüssigten  Gasen 
dieser  Art  sind  vor  allen  Dingen  Kohlen- 
diox}'d  und  Chlor  im  Handel  erlmltlich. 

In  sehr  voll  (oder  zu  voll)  gefüllten  Flaschen 
können  bei  unzulässig  starker  Erwärmiuig  („Koh- 
lensäurebomben" in  der  heißen  Sommersonne 
oder  am  heißen  Ofen)  Drucke  entstehen,  denen 
die  Bombe  nicht  standhält,  so  daß  Katastrophen 
eintreten  können. 

Leichter  kondensierbare  Gase  können 
auch  in  gläsernen  Druckflaschen  (Siphon- 
prinzip) verflüssigt  und  in  Verkehr  gebracht 
werden  (Aothylchlorid). 

Will  man  aus  der  Bombe  das  (nur  kom- 
primierte oder  auch  verflüssigte  Gas)  unter 
bestimmtem,  konstantem  und  gemessenem, 
niederem  Drucke  entnehmen,  so  muß  ein 
Reduzierventil  angeschlossen  werden,  das 
den  Zufluß  des  Gases  aus  der  Flasche  auto- 
malisch unterbricht  oder  einschränkt,  wenn 
der  Druck  des  ausströmenden  Gases  die 
gewünschte  Höhe  übersteigt. 

Auch  ..permanente"  Gase  lassen  sich  in 
verflüssigtem  Zustande  vorübergehend  auf- 
bewahren. Dabei  hegt  ihre  Temperatur 
natürlich  dauernd  weit  unter  Zimmer- 
temperatur, und  es  kommt  darauf  an,  die 
Aufnahme  von  Wärme  aus  der  Umgebung 
möglichst  zu  verhindern.  Das  geschieht,  z.  B. 
bei  der  neuerdings  in  großen  Mengen  ge- 
wonnenen flüssigen  Luft,  durch  Anwendung 
besonderer  Gefäße,  deren  Wandung  die 
Wärme  praktisch  überhaupt  nicht  leitet 
und  auch  nur  eine  minimale  Wärmeeinstrah- 
lung gestattet.  Die  Ver- 
dampfung des  flüssigen 
Gases  ist  unter  diesen 
Umständen  sehr  unbe- 
deutend, und  die  Flüssig- 
keit hält  sich  trotz 
des  großen  Temperatur- 
unterschiedes gegen 
die  Umgebung  recht 
lange.  Gefäße  der  ge- 
nannten Art  sind  die 
Weinholdschen  (De- 
warschen)  Gefäße,  bei 
denen  derdiekalteFlüssig- 
keit  aufnehmende  Innen- 
raum J  (Figur  3)  durch 
einen  evakuierten  Mantel 
M  von  der  Umgebung 
getrennt  ist  (daher  auch 
Vakuumgefäße  genannt).  Noch  besser  wirken 
drei-  oder  vierwandige  Gefäße,  die  noch  von 
einem   zweiten   Vakuummantel  (am   oberen 


Rande  mit  dem  ersten  verschmolzen)  um- 
hüllt sind.  Einen  vortrefflichen  Schutz  gegen 
die  Wärmestrahlung  erzielt  man  durch 
blanke  Versilberung  der  Lmenflächen  des 
Vakuummantels.  Die  Vakuumgefäße  werden 
in  den  verschiedensten  Formen  (Zylinder, 
Becher,  Schalen,  Flaschen)  hergestellt  und 
vertragen  auch  den  Bahntransport  in  ge- 
eigneter, weicher  und  doch  stabiler  Um- 
hüllung, die  gleichzeitig  ein  unbeabsichtigtes 
Verschütten  des  Inhalts  verhindern  soll, 
vortrefflich.  Selbstverständlich  müssen  Va- 
kuumgefäße stets  offen  aufbewahrt  und  ver- 
sandt werden,  damit  das  dauernd  absiedende 
Gas  entweichen  kann.  Bei  unvorsichtigem 
Ausgießen  der  kalten  Flüssigkeit  springt 
leicht  der  obere  Rand  der  Vakuumgefäße; 
man  kann  dem  durch  Schutzkappen  vor- 
beugen oder  dadurch,  daß  man  die  Flüssig- 
keit nicht  ausgießt,  sondern  auspumpt  (mit 
Druckballvorrichtung). 

2.  Apparate  zur  Erzeugung  von  Stoffen 
beim  Gebrauch.  Bei  diesen  Apparaten 
handelt  es  sich  um  die  Entwickelung  von 
Gasen  unmittelbar  vor  ihrer  Verwendung. 
Gerade  die  im  vorigen  Abschnitt  erörterten 
Schwierigkeiten  bei  der  Aufbewahrung  größerer 
Mengen  gasförmiger  Stoffe  lassen  es  häufig 
wünschenswert  erscheinen,  um  kostspielige 
Apparaturen  zu  vermeiden,  das  betreffende 
Gas  nicht  fertig  aufzubewahren,  sondern  durch 
chemische  Reaktionen  erst  im  Bedarfsfalle 
herzustellen.  Dies  gilt  ganz  besonders  von 
Gasen,  die  im  komprimierten  oder  verflüs- 
sigten Zustande  entweder  überhaupt  nicht 
erhältlich  (Schwefelwasserstoff)  oder  doch 
unverhältnismäßig  teuer  sind  (Kohlendioxyd, 
Wasserstoff)  oder  endlich  in  kondensiertem 
Zustande  unerwünschte  Eigenschaften  zeigen 
(Explosivität  des  flüssigen  Acetylens).  Prak- 
tische Gründe  (Bequemlichkeit  und  Sauber- 
keit) können  bei  größerem  Bedarf  die  Ver- 
wendung kondensierter  Gase  selbst  bei  relativ 
höherem  Preise  als  das  zweckmäßigere  Ver- 
fahren erscheinen  lassen  (Chlor). 

Die  Gasentwickelungsapparate,  in 
denen  gasförmige  Stoffe  durch  chemische 
Reaktion  zwischen  festen  oder  flüssigen 
Reagentien  gewonnen  werden,  sind  nach  zwei 
verschiedenen  Hauptprinzipien  konstruiert. 
Bei  der  einen  Art  wird,  wenn  eine  bestimmte 
Menge  Gas  entstanden  ist,  das  eine  Reagens 
automatisch  aus  dem  Reaktionsraume  ent- 
fernt und  zwar  samt  dem  anderen  Reaktions- 
produkt (das  eine  Reaktionsprodukt  ist 
ja  das  Gas);  erst  dann,  wenn  von  dem  Gas- 
vorrat etwas  verbraucht  wird,  erfolgt  erneuter 
Zutritt  des  „beweglichen"  Reagens.  Die 
andere  Art  ist  dadurch  charakterisiert,  daß 
die  einmal  zugetretene  Menge  des  beweglichen 
Reagens  praktisch  vollkommen  verbraucht 
wird,  und  auch  das  andere  Reaktionsprodukt 
im  Reaktionsraume    verbleibt;    es  reguliert 


Chemische  Apparate 


379 


sich  hier  selbsttätig  entsprechend  der  Gas- 
entnahme der  Zufhiß  des  „beweglichen" 
Reagens.  Beide  Prinzipien  haben  ihre  Vor- 
züge. Das  erstgenannte  gestattet  die 
Konstruktion  sehr  kompendiöser,  bequem 
zu  handhabender  Apparate,  das  zweite 
zeichnet  sich  durch  vortreffliche,  viel  ratio- 
nellere Ausnutzung  der  Reagentien  und 
nicht  minder  gute  automatische  Regulierung 
aus.  Das  bewegliehe  Reagens  ist  stets  das 
flüssige  (eins  der  Reagentien  muß  ja  flüssig 
sein,  da  feste  Stoffe  miteinander  unter  ge- 
wöhnlichen Bedingungen  in  der  Regel  nicht 
reagieren),  das  „ruhende"  kann  fest  oder 
flüssig  sein. 

Bei  Apparaten  der  zweiten^Art  kann  auch 
das  feste  Reagens  portionsweise  zugefügt  werden, 
während  das  flüssige  ruht.  Eine  etwaige  automa- 
tische Regulienmg  bewirkt  hier  aber  eine  sozu- 
sagen stoßweise  verlaufende  Reaktion,  während 
sonst,  wenn  die  Flüssigkeit  das  bewegliche 
Reagens  ist,  die  Reaktion  entweder  praktisch 
kontinuierlich  verläuft,  nur  mit  verschiedener 
Geschwindigkeit,  oder  doch  in  sehr  kleinen  mid 
häufigen  Reaktionsstößen.  Die  genannte  Ver- 1 
schiedenheit  wird  an  einem  praktischen  Beispiel 
klarr  werden.  Zur  Gewinnung  von  Acetylen  j 
(besonders  für  die  Leuchttechnik,  aber  auch  fürs  ! 
Laboratorium)  wird  teils  das  in  den  Acetjden- 
laternen  angewandte  Prinzip  des  Auftropfens  von 
Wasser  auf  das  feste  Calciumcarbid  benutzt, 
wobei  der  Zufluß  des  Wassers  einerseits  allerdings 
durch  die  Ueffnrmg  des  Zulaufventils,  andererseits 
aber  auch  durch  den  Gegendruck  des  entwickelten 
Gases  reguliert  wird;  teils  wird  auch  in  ein 
mit  Wasser  gefülltes  Glocken gasometer  in  kürze- 
ren oder  längeren  Intervallen  (je  nach  Bedarf) 
Calciunrcarbid  in  bestimmten  Portionen  einge- 
bracht. Beide  Verfahren  haben  das  Gemeinsame, 
daß  das  hinzukommende  Reagens  (im  ersten  Falle 
das  Wasser,  im  zweiten  das  Carbid)  vollkommen 
aufgebraucht  wird.  Das  langsam  auftropfende 
Wasser  bewirkt  eine  fast  stetige,  jedenfalls  nur 
wenig  schwankende  Reaktionsgeschwindigkeit, 
während  beim  Einbringen  der  Carbidportion 
momentan  ein  sehr  heftiger  Reaktionsstoß  erfolgt, 
sodann  aber  bis  zum  nächsten  Zusätze  Ruhe 
herrscht. 

Für  chemische  Zwecke  kommen  nur 
Flüssigkeiten  als  ,, bewegliche"  Reagentien 
in  Frage. 

Das  oben  genannte  erste  Prinzip  ist  das 
des  Kippschen  Gasentwickelungsapparates. 
Es  ist  an  der  Hand  der  Figur  2  leicht  zu 
verstehen. 

Man  denkt  sich  den  Gasometerraum  G 
teilweise  mit  dem  auf  einer  etwas  erhöhten  Unter- 
lage befindlichen  festen  Reagens,  R  mit  dem 
flüssigen  Reagens  gefüllt;  Hj  stehe  offen.  Wird 
dann  H,  geöffnet,  so  fließt  die  Flüssigkeit  aus 
R  nach  G  und  reagiert  dort  mit  dem  festen  Stoffe. 
Wird  nmi  Hj  ganz  oder  teilweise  geschlossen, 
so  wird  die  Flüssigkeit  von  dem  sich  entwickeln- 
den Gase  ganz  oder  teilweise  aus  G  wieder  nach 
R  zurückgedrückt  und  gibt  das  feste  Reagens 
vollständig  oder  zum  Teil  frei.  Bei  erneutem 
(oder  stärkerem)  Oeffnen  von  H2  wiederholt  sich 


das  Spiel.  Aus  praktischen  Gründen  ist  der 
Raum  G  beim  Kippschen  Apparat  in  zwei  über- 
einanderliegende, durch  eine  enge  Einschnürung 
(durch  die  D  hindurchgeht)  verbundene  Ab- 
teilimgen  geteilt;  ferner  sitzt  H,  in  einem  weiten 
Tubus,  durch  den  das  feste  Reagens  in  die  obere 
Abteilung  von  G  eingebracht  werden  kann. 
Die  untere  Abteilung  von  G  dient  zur  Aufnahme 
des  beim  Zurückdrücken  der  Flüssigkeit  durch 
,,Nachentwickelimg"  entstehenden  Gases.  Ein 
Tubus  am  Boden  ist  gleichfalls  vorhanden  imd 
dient  zur  Entleerung  verbrauchter  Reaktions- 
flüssigkeit. 

Einfache  Gasentwicklungsapparate  er- 
hält man,  wenn  man  die  Flüssigkeit  nicht  aus 
einem  erhöhten  Reservoir  von  oben  her, 
sondern  durch  T  seitlich  eintreten  läßt. 
Das  feste  Reagens  kann  auf  einer  Unterlage 
aus  Ton-,  Porzellan-  oder  Glasscherben  usw. 
untergebracht  -werden.  Das  Gefäß  G  kann 
dann  eine  gewöhnliche,  unten  tubulierte 
Flasche  sein,  in  deren  Halsöffnung  H2  mit 
einem  Stopfen  eingesetzt  wird.  Als  Reservoir 
dient  eine  zweite  gleichartige  Flasche.  Der 
Zulauf  erfolgt  durch  einen  Schlauch,  der 
die  in  die  Tuben  beiderseits  einzusetzenden 
Röhren  verbindet.  Reguliert  wird  der  Druck 
des  entwickelten  Gases  einfach  durch  die 
Stellung  des  Reservoirs  gegenüber  G  der 
Höhe  nach. 

Im  Prinzip  ändert  sich  nichts,  wenn  das 
feste  Reagens  in  einer  entsprechend  geformten 
Glocke,  einem  Zylinder  oder  einem  anderen, 
unten  offenen  Gefäße  untergebracht  wird,  das 
in  die  in  einem  weiteren,  oben  offenen  Gefäß 
befindliche  Reaktionsflüssigkeit  untergetaucht 
wird.  In  der  Glocke  usw.  sitzt  oben  der  Gas- 
auslaßhahn. (^Angewandt  z,  B.  im  Döbe- 
reinerschen  Feuerzeug  für  die  Entwickelung 
von  Wasserstoff.)  Wenn  sich  das  innere 
Gefäß  mit  Gas  füllt,  tritt  die  Flüssigkeit 
nach  außen,  um  erst  bei  Gasentnahme  nach 
innen  zurückzukehren. 

Alle  Gasentwickelungsaparate,  bei  denen 
die  Flüssigkeit  von  unten  her  zum  festen 
Reagens  zutritt,  haben  den  gemeinsamen 
Uebelstand,  daß  die  spezifisch  schwerere 
Lösung  des  Reaktionsproduktes,  die  natürlich 
unten  liegen  bleibt,  bei  jedem  neuen  Empor- 
steigen der  Flüssigkeit  vorantritt,  während 
die  obersten  Flüssigkeitsschichten  niemals 
vollständig  ausgenützt  werden.  Die  Durch- 
mischung ist  eben  unvollkommen,  und  wäre 
sie  vollkommen,  dann  würde  unter  Um- 
ständen eine  für  die  Geschwindigkeit  der 
Reaktion  ungünstige  Verdünnung  der  Reak- 
tionsflüssigkeit resultieren.  Der  genannte 
Uebelstand  ist  also  ein  prinzipieller  Mangel 
der  ganzen  Konstruktion.  Es  hat  darum 
nicht  an  Versuchen  gefehlt,  durch  Modifika- 
tionen der  Apparate  für  den  Zutritt  stets 
frischer  Flüssigkeit  zum  Reagens  zu  sorgen. 
Es  sind  vor  allem  hier  die  Konstniktionen 
von     R.     Finkener    und    von     Th.     W. 


380 


Chemische  Apparate 


Richards^)  zu  nennen.  Bei  ersterer  befindet 
sich  das  feste  Reagens  über  dem  Flüssiokeits- 
nivean  (wenn  innen  und  außen  Atmosphären- 
dnick  herrscht).    Es  muß  also  die  Fhissigkeit 


tionsflüssigkeit  tritt  von  oben  her  unter 
einem  erheblichen  hydrostatischen  Drucke 
durch  ein  ausgezogenes  Tropfrohr  zu.  Die 
Geschwindigkeit  des  Zutropfens  reguhert 
durch  einen  höheren  Druck  zum  Aufsteigen  |  sich  automatisch  entsprechend  der  Gasent- 
veranlaßt  werden.  Sie  kann  mithin  nicht  ein- 1  nähme.  Wegen  der  unvermeidlichen  Nach- 
fach mit  der  Atmosphcäre  kommunizieren,  j  entwickelung  (die  ganze  zugelaufene  Menge 
und  es  muß  für  dauernde  Erhaltung  desUeber- 1  bleibt  ja  dauernd  mit  dem  festen  Reagens  in 
drucks  gesorgt  werden,  was  unbequem  ist.  1  Berühning)  muß  eine  Rücksteigeflasche 
Beim  Aufsteigen  gehen  die  obersten  Schichten  1  eingeschaltet  werden,  die  auch  einen  etwaigen 
der  Flüssigkeit  voran,  während  im  Verlaufe  i  größeren  Gasüberschuß  aufnehmen  kann. 
der  Reaktion  die  verbrauchte  Flüssigkeit  zu  |  Für   die  Entwickelung  von  Schwefelwasser- 


Boden  sinkt.  Die  zu  zweit  genannte  Kon- 
stniktion  löst  die  gleiche  Aufgabe  in  viel 
einfacherer  Weise.  Sie  beruht  auf  dem  Glok- 
kenprinzip.  Die  Glocke  reicht  aber  nicht  bis 
beinahe  auf  den  Boden  des  äußeren  Gefäßes, 
sondern  endet  schon  sehr  hoch,  so  daß  gerade 
die  oberen  Schichten  der  Flüssigkeit  in  sie 
von  unten  eintreten.  Die  feste  Substanz 
liegt  in  einem  siebartig  durchlöcherten  Trich- 


stoff,  bei  der  aus  naheliegenden  Gründen  eine 
möglichst  lange  Betriebsdauer  mit  einer 
einzigen  Füllung  wünschenswert  ist,  hat 
sich  der  nach  vorstehendem  Prinzip  gebaute 
Apparat  von  F.  W.  Küster^)  vortrefflich 
bewährt.  Eine  ähnliche  Konstniktion  rührt 
von  W.  Ostwald-)  her.  Die  Einrichtung 
des  Küst ersehen  Apparates  wird  aus  der 
Figur     4    leicht    verständlich.        Für     den 


ter,  durch  dessen  bis  zum  Boden  gehendes  praktischen  Gebrauch  ist  zu  beachten,  daß 
Rohr  die  verbrauchte  Flüssigkeit  zu  Boden '  die  Reaktion  zwischen  Salzsäure  und 
fließt.  Eine  vollständige  Trennung  beider  Schwefeleisen  in  der  Winterkälte  merklich 
Flüssigkeiten  ist  selbstverständlich  auch  hier '  träger  wird,  was  zu  mangelhafter  Funk- 
tion des  Apparates 
1  r  führen    kann.       Es     ist 

also  für  angemessen  hohe 
Säure^^^  \  /  Temperatur       (Zimmer- 

temperatur) zu  sorgen. 
Dasselbe  Prinzip  läßt  sich 
natürlich  auch  für  die 
Entwickelung  vieler  an- 
derer Gase  anwenden, 
mit  zweckmäßigen  Modi- 
fikationen auch  für  die 
Einwirkung  von  Flüssig- 
keiten auf  Flüssigkeiten. 
Sehr  bequem,  wenn 
auch  in  der  Anwendung 
auf  nur  wenige  Fälle  be- 
schränkt,sind  elektroly- 
tische Gasentwicke- 
lung sap  parate.  Reinen 
Wasserstof  f(ebenso  Sauer- 
nicht  möglich.  Auch  ist  der  Apparat  nur  für  stoff)  kann  man  z.  B.  sehr  einfach  nach  dem 
kleinere  Mengen  berechnet  und  dürfte  sich  Glockensystem  erhalten,  wenn  man  in  eine 
kaum  für  größere,  stationäre  Anlagen  eignen,  Glocke  die  eine  Elektrode  einführt  (von 
deren  Bestandteile  man  nur  möglichst  selten  oben  oder  von  unten),  und  zwar  so,  daß  bei 
auseinandernehmen  will  (wie  z.  B.  für  Schwe- 1  fast  vollständiger  Füllung  der  Glocke  mit 
felwasserstoffentwickelung  mit  ihren   Unan-   dem   Gase  der  Flüssigkeitsspiegel  unter  die 


Schwe"feleisen 


nehmlichkeiten  bei  einer  Neufüllung). 

Für  stationäre  Anlagen  ist  das  einzig 
rationelle  Prinzip  das  der  zweiten  eben  ge- 
nannten Hauptgruppe.  Hier  befindet  sich 
das  feste  Reagens  in  einer  den  tiefsten  Teil 
des  Systems  bildenden  (nötigenfalls  sehr  | 
großen"^  Vorratsflasche,  die  eine  Vorrichtung  ' 
zum  Abziehen  der  Ablauge  besitzt.  Die  Reak- 


Elektrode  reicht,  und  der  elektrolysierende 
Strom  damit  von  selbst  unterbrochen  wird. 
Die  andere  Elektrode  legt  man  konzentrisch 
außen  um  die  Glocke  hemm.  Das  Ganze 
hängt  in  einem  weiteren  Standglase;  als 
Elektrodenmaterial  dient  Nickeldrahtnetz,  zur 
Zuleitung  im  Bereiche  der  Flüssigkeit  Nickel- 


^)  A  convenient  gas-generator,  and  device 
for  dissolving  solids.  Amer.  Chera.  J.  20,  189 
(li^98). 


^)  Schwefelwasserstoffentwickelungsapparat, 
J.  f.  pr.  Chem.  48,  595  (18t3). 

2)  Einige  Laboratoriunis-Apparate,  Z.  f.  anal, 
Chem.  32,  184  (1892) 


Chemische  Apparate 


381 


draht,  als  Elektrolyt  starke  Natronlauge, 
Die  anzuwendende  Stromstärke  (und  damit 
die  erforderliche  Spannung)  richtet  sich  nach 
der  gewünschten  Gasstromgeschwändigkeit. 
Der  Apparat  ist  fertig  zu  erhalten  bei  Ge- 
brüder Ruhstrat,  Göttingen.  Das  lästige 
Verspritzen  von  Laugetröpfchen  verhindert 
eine  auf  den  äußeren  (!)  Flüssigkeitsspiegel 
gegossene  dünne  Schicht  von  Paraffinöl 

3.  Apparate  zur  Entnahme  von  Stoffen 
aus  den  Auf bewahrungsgef äßen.  Feste 
Stoffe,  die  in  Form  von  kleineren  Kristallen 
oder  feinem  Pulver  vorliegen,  wird  man  in 
der  Regel  mit  Hilfe  von  Löffeln  (aus  Hörn, 
Glas,  Porzellan  oder  Metall)  oder  Spateln 
(aus  demselben  Material)  entnehmen,  einzelne 
Stücke  auch  mit  Zangen  oder  Pinzetten. 

Die  Wahl  des  Materials  für  das  Gerät  ergibt 
sich  aus  der  Natur,  insbesondere  der  Reaktions- 
fähigkeit des  betreffendes  Stoffes.  Es  gibt  Sub- 
stanzen, die  durch  minimale  Reibung  so  stark 
elektrisch  werden,  daß  sie  auf  Gegenständen  aus 
Nichtleitern  kaum  liegen  bleiben,  sondern  durch 
elektrostatische  Abstoßung  größtenteils  ausein- 
anderstäuben. 

Die  einfachste  Form  der  Entnahme  von 
Flüssigkeiten  ist  naturgemäß  das  Aus- 
gießen oder  das  Al)zapfen  aus  einer  dicht 
über  dem  Boden  des  Vorratsgefäßes  befind- 
lichen Oeffnung  (Tubus).  Ihr  Verschluß 
kann  durch  Hähne  aus  Glas  oder  aus  Stein- 
gut (letzteres  insbesondere  bei  großen  Stein- 
gutgefäßen für  destilliertes  Wasser  gebräuch- 
lich) bewirkt  werden  —  anderes  Material  für 
Hähne  kommt  hier  w-eniger  in  Frage  wegen 
nicht  genügender  Unangreifbarkeit  —  oder 
auch  durch  Glasröhren  mit  Gummischlauch 
und  Quetschhahn  (über  die  Hähne  s.  weiter 
unten).  Sehr  praktisch,  z.  B.  für  destilliertes 
Wasser,  sind  auch  S-förmig  gebogene  Glas- 
röhren von  deren  senkrecht  zueinander 
stehenden  kurzen  Schenkeln  der  eine  durch 
den  Bodentubus  der  Vorratsflasche  geführt 
wird,  während  der  andere  dann,  ebenso  wie 
der  lange  Rohrteil,  in  einer  der  Tubusöffnung 
parallelen  Ebene  liegt.  Die  Entnahme  erfolgt 
durch  Drehen  des  Rohres  um  den  eingeführten 
Schenkel.  Um  Flüssigkeiten  tropfenweise 
zu  entnehmen,  bedient  man  sich  der  Tropf - 
glas  er,  Flaschen  mit  Ausguß,  in  deren 
Stopfen  sich  zwei  Rillen  und  in  deren  Hals 
sich  ein  Luftloch  befindet.  Durch  die  eine 
Rille  tritt  die  Flüssigkeit  langsam  aus,  durch 
die  andere  die  das  Luftloch  passierende  Luft 
in  die  Flasche  ein.  Viel  benutzt  werden 
Tropftrichter,  an  ein  Hahnrohr  ange- 
blasene, birnenförmige  Hohlgefäße,  besonders 
zum  Eintropfenlassen  von  Flüssigkeiten  in 
geschlossene  Gefäße  (z.  B.  Destillierkoloen). 
Entwickeln  sich  dabei  in  letzterem  Gase, 
so  biegt  man  zweckmäßig  das  untere  Ende 
des  Tropfrohres  (nach  dem  Ausziehen)  nach 
oben  um,  um  ein  spontanes  Auslaufen  des 


ganzeuRohrinhalteszu  verhüten.  Um  Flüssig- 
keiten tropfenweise  zu  entnehmen,  kann 
man  auch  geeignet  geformte  Stechheber 
(z.  B.  einfach  Pipetten,  s.  weiter  unten)  oder 
nach  demselben  Prinzip  wirkende  Tropf- 
gläser mit  Gummikappe  benutzen.  Auch 
Saugheber  leisten  gelegentlich  gute  Dienste, 
besonders  bei  der  Entnahme  ätzender  Flüssig- 
keiten aus  großen  Vorratsgefäßen  (Ballons). 
Es  ist  selbstverständlich  beim  Ansaugen 
die  nötige  Vorsicht  anzuwenden;  am  besten  saugt 
man  mechanisch  mit  Hilfe  eines  zusammen- 
gedrückten Gummiballs  oder  dgl.  an.  Es  gibt 
auch  Saugheber,  bei  denen  Saugwirkung  beim 
Hineinblasen  ausgeübt  wird. 

Das  Ausgießen  ätzender  usw.  Flüssigkeiten 
aus  schweren  Ballons  erfordert  besondere 
Ballon-  Kippvorrichtungen,  mittels 
deren  der  in  einen  Metallkorb  eingespannte 
Ballon  mit  diesem  zusammen  bequem  und 
allmählich  geneigt  werden  kann.  Ein  über- 
raschend einfacher  Heber  zur  Entleerung 
sehr  voller  Standgefäße  usw^.  w'ird  von  der 
Firma  N  enge  bau  er  in  Wiesbaden,  in  noch 
einfacherer  Form  von  0.  E.  Kobe,  Marburg 
und  Gießen,  hergestellt.  Das  Prinzip  beruht 
auf  der  lebendigen  Kjaft  bewegten  Wassers 
(wie  z.  B.  das  des  ,, hydraulischen  Widders"), 
noch  unterstützt  durch  die  Wirkung  der 
Kapillarität. 

Auch  durch  Eindrücken  von  Luft  in  den 
über  der  Flüssigkeit  befindlichen  Luftraum 
des  Vorratsgefäßes  unter  gleichzeitigem  Ein- 
senken eines  unter  den  Flüssigkeitsspiegel 
reichenden  Rohres  kann  durch  letzteres 
Flüssigkeit  entnommen  werden.  Die  Druck- 
luft wird  mit  dem  Munde  oder  mit  Hilfe 
eines  mechanischen  Gebläses  (z.  B.  eines 
Gummiballs)  eingeblasen.  Das  Ausführungs- 
rohr kann  mit  dem  Einblasrohr  konaxial 
Verblasen  oder  davon  getrennt,  beide  mit 
Stopfen  oder  Schliff  in  die  Gefäßöffnung 
eingeführt  sein. 

Wir  hal)en  hier  das  Prinzip  der  Spritz- 
flasche, eines  der  vom  Chemiker  am  häufig- 
sten gebrauchten  Apparate.  Zum  Gebrauch 
für  heiße  Flüssigkeiten  wird  ihr  Hals  mit 
einem  schlechten  Wärmeleiter  umwickelt 
(Korkplatten,  Schnur,  Docht). 

Verwandt  ist  die  Konstniktion  der 
Druck  -Zerstäuber,  die  zur  Entnahme 
von  Flüssigkeit  in  Form  feiner  Tröpf- 
chen dienen,  während  bei  den  Saug- 
zerstäubern ein  Luftstrom,  der  über  die 
obere  Oeffnung  eines  in  die  Flüssigkeit  ein- 
tauchenden Rohres  hinw^egstreicht,  dort  eine 
Luftverdünnung  bewirkt,  die  Flüssigkeit  so- 
mit zum  Aufsteigen  veranlaßt  und  dann 
als  sehr  feinen  Nebel  mitreißt. 

Zur  Entnahme  sehr  schwerer  Flüssigkeiten 
(Quecksilber)  bedient  man  sich  zweckmäßig 
einer  Art  von  Stechheber  mit  Hahn.  Man 
saugt  bis  über  den  Hahn  auf  und  schließt 


382 


Chemische  Apparate 


diesen.  Will  man  dann  die  Flüssigkeit 
tropfenweise  auslanfen  lassen,  so  muß  der 
Hahn  davon  noch  bedeckt  bleiben.  Die  Aus- 
lauföffnuno; ist  in  Form  einer  ziemlich  engen, 
längeren  Kapillare  zu  wählen. 

Wenn  eine  Flüssigkeit  unter  konstantem 
Drucke  auslaufen  soll,  wird  die  bekannte 
Mariottesche  Flasche  verwandt,  ebenso, 
wenn  von  dieser  als  Vorratsgefäß  andere 
Gefäße  bis  zu  konstanter  Höhe  gefüllt  werden 
sollen. 

Die  Entnahme  von  Gasen  gestaltet  sich 
im  Prinzip  einfacher,  ist  aber  in  den  Einzel- 
heiten gleichwohl  sehr  mannigfaltig.  Es 
kommt  hierbei  gewöhnlich  darauf  an.  Gas 
in  kontinuierlichem  Strome  von  regulier- 
barer Geschwindigkeit  zu  entnehmen.  Diesem 
Zwecke  dienen  die  Hähne.  Ein  Hahn  besteht 
aus  der  Hülse  und  dem  Stopfen  (Küken),  der 
in  ersterer  konaxial  sitzt;  beide  Teile  tragen 
im  einfachsten  Falle  je  eine  Bohrung,  Ijei 
der  Hülse  aus  zwei  diametral  gegenüber- 
liegenden, getrennten  Teilen  bestehend,  beim 
Stopfen  geradlinig  in  Höhe  der  ersteren  ver- 
laufend. Die  Bohrung  in  der  Hülse  führt  zu 
den  am  eigentlichen  Hahn  sitzenden  An- 
schlußrohren, die  gewöhnlich  mit  zum  Hahn 
gerechnet  werden  (Hahnrohr)  Das  Hahn- 
rohrende, aus  dem  das  Gas  herausströmt, 
erhält  oft  eine  für  das  Ansetzen  von  Schläu- 
chen geeignete  Form.  Bei  Hähnen  für  Leucht- 
gas sieht  man  meist  Verdickungen  kurz  vor 
dem  Ende,  welche  das  Abspringen  des 
Schlauches  verhindern  eventuell  auch  ein 
Festbinden  ermöglichen  sollen.  Diese  an- 
scheinend nicht  auszurottende  Konstniktion 
ist  ganz  sinnwidrig,  denn  sie  vereitelt  die 
Verwendung  von  Anschlußschläuchen  ver- 
schiedenen, insbesondere  engeren  Lumens 
und  veranlaßt  oft  eine  unzulässige  x\uftreibung 
und  Dehnung  der  Schlauchwand.  Viel  besser 
sind  stark  verjüngte,  spitz  konische  Schlauch- 
stücke, auf  denen  die  Schläuche  vollkommen 
genügend  fest  sitzen.  Will  man  sie  überdies 
noch  festbinden,  was  nur  bei  Entnahme 
von  Gasen  unter  merkhchem  Ueber drucke 
erforderlich  ist,  so  können  zu  diesem  Zwecke 
periphere  Rillen  im  Schlauchstück  angebracht 
werden.  Für  Wasserleitungshähne  gilt  übri- 
gens Aehnliches;  nur  sind  hier  die  Rillen 
wegen  des  höheren  Druckes  für  das  unent- 
behrliche Festbinden  der  Schläuche  stets 
erforderlich  (falls  auch  der  Schlauch  unter 
Druck  gesetzt  wird).  Daß  bei  Entnahme 
von  Gasen  aus  Kompressionsflaschen  an  dem 
eigentlichen  Hahn  zweckmäßig  ein  Druck- 
reduzierventil angebracht  wird,  ist  schon 
oben  erwähnt  worden. 

Außer  dieser  einfachsten  Hahnform  gibt 
es  noch  sehr  zahlreiche  andere  für  besondere 
Zwecke.  Hier  sind  vor  allem  zu  nennen  die 
Mehrweg-  (Zweiweg-,  Dreiweg-  usw.) 
Hähne.     Sie  besitzen  eine  Gaszufluß-  und 


mehrere  Gasabflußröhren,  so  daß  derselbe 
I  Gasstrom  nach  Bedarf  nach  verschiedenen 
I  Richtungen  gesandt  werden  kann.  Umgekehrt 
können  aber  auch  derselben  Leitung  ver- 
schiedene Gase  aus  verschiedenen  Behältern 
einzeln  zugeführt  werden,  wenn  man  Abfluß- 
und  Zuflußrohre  vertauscht.  Es  bedarf  wohl 
kaum  der  Erwähnung,  daß  hier  eine  gewöhn- 
liche geradUnige  Bohrung  im  Stopfen  nicht 
ausreicht.  Die  Bohmng  muß  vielmehr 
an  der  dem  einzelnen  Rohr  zugewandten  Seite 
konisch  oder  ringförmig  verbreitert  werden, 
damit  sie  jenes  auch  bei  der  Einstellung 
auf  die  anderen  Ableitungsrohre  noch  trifft. 
Ringförmige  Kanäle  am  Stopfen  werden  auch 
benutzt,  um  von  mehreren  in  dieselbe 
Hahnhülse  mündenden  Röhren  je  zwei 
oder  noch  mehr  in  verschiedenen  Kombina- 
tionen zu  verbinden  (Wechselhähne,  Ein- 
schalthähne). Die  Bohrung  kann  auch  T- 
oder  Kreuzform  haben  oder  im  Bogen  ver- 
laufen. Bei  Mehrweghähnen  macht  man  auch 
von  dem  wichtigen  Prinzip  der  x\nbringung 
der  Bohnmgen  in  verschiedenen  Niveaus 
Gebrauch.  Die  einzelne  Leitung  mündet 
dann  in  einen  kreisrunden  Kanal,  von  dem 
aus  am  Stopfen  außen  eine  Längsrille  bis 
in  das  Niveau  der  mehrfachen  Leitungen 
führt.  Hierher  gehören  auch  die  wegen  ihres 
guten  Schlusses  geschätzten  einfachen  Hähne 
mit  schräger  Bohrung.  Undichtigkeiten  sind 
meist  in  peripherer  Richtung  längst  zufälligen 
Schleifrillen  zu  beobachten;  wenn  nun  Zu- 
leitung und  Ableitung  in  verschiedenen  Ni- 
veaus hegen,  sind  derartige  Mängel  ohne  Be- 
deutung. Hähne  mit  schräger  Bohrung 
(Greiner  und  Friedrichs,  Stützerbach, 
Thüringen)  eignen  sich  vortrefflich  auch 
zum  Absperren  von  Flüssigkeiten.  Mit  zwei 
schrägen  Bohnmgen  versehen,  liefern  sie 
gute  Zweiweghähne. 

Hähne  mit  einer  an  der  Spitze  des  Stopfens 
austretenden,  andererseits  in  geeigneter  Höhe 
in  seiner  Außenfläche  mündenden  Bohrung 
sind  die  Schwanzhähne.  Auch  sie  werden 
gleichfalls  für  Flüssigkeiten  (z.  B.  an  Büretten) 
benutzt  und  können  zu  Mehrweghähnen 
umgestaltet  werden,  wenn  sie  außerdem  eine 
zur  Ebene  der  ersteren  senkrecht  stehende 
zweite,  geradlinige  Bohrung  erhalten  (an 
gasanalytischen  Apparaten  vielfach  in  Ge- 
brauch). 

Sehr  wichtig  ist  es,  daß  Hähne  gut  schlies- 
sen.  Diesem  Zwecke  und  gleichzeitig  zur 
Vermeidung  des  Festsetzens  dient  das 
Schmieren  der  Hähne.  Hierzu  eignen 
sich  Kohlenwasserstoffe  und  Fette,  rein  oder 
in  Mischung,  auch  Mischungen  von  ersteren 
Schmiermitteln  mit  Wachs  (Hahnenfett). 
Die  Konsistenz  muß  zweckentsprechend  ge- 
wählt werden.  In  besonderen  Fällen  (z.  B. 
bei  manchen  Dämpfen  oder  Flüssigkeiten, 
die    die    erstgenannten    Stoffklassen    lösen) 


Chemische  Apparate 


383 


können  auch  sonstige  Schmiermittel  von 
Nutzen  sein,  wie  Glycerin  oder  eine  Lösung; 
von  Rohrzucker  in  Glycerin,  konzentrierte 
Schwefelsäure  usw. 

Undichtigkeiten  haben  meist  ihren  Gnuid 
in  nicht  genügend  feinem  mid  sorgfältigem 
Schleifen.  Die  Undichtigkeit  kann  sich  peripher 
(von  einer  Mantelbohrung  zur  anderen)  oder 
axial  (in  der  Längsrichtmig  des  Stopfens)  be- 
merkbar machen.  In  letzterem  Falle  kann  Lrift 
eindringen  oder  Gas  austreten,  im  ersteren  ist 
der  Verschluß  zwischen  den  Leitimgsabschnitten 
unvollkommen.  Daß  gegen  periphere  Undichtig- 
keit die  Yerlegmig  der  Leitungszweige  in  ver- 
schiedene Niveaus  gute  Dienste  leistet,  wurde 
schon  erwähnt.  Stärkeres  Eindrücken  des  Stop- 
fens (z.  B.  durch  Festbinden)  hilft  manchmal 
ebenfalls.  Hierzu  kann  man  auch  das  luitere 
Hülsenende  verlängern,  zu  einer  Kugel  (mit  Ab- 
schlußhalm) umgestalten  und  diese  evakuieren. 
Der  Luftdruck  preßt  dann  den  Stopfen  von  oben 
fest  in  die  Hülse  ein. 

Das  beste  Mittel  gegen  axiale  Undichtig- 
keit sind  Flüssigkeitsdichtungen.  Hierzu 
dient  Quecksilber,  das  noch  mit  einer  Glas 
benetzenden  Flüssigkeit,  wie  Glj'cerin,  über- 
schichtet wird.  Die  Dichtnngsflüssigkeit  wird 
entweder  auf  den  Oberteil  des  Stopfens  (in 
eine  becherartige  Verlängening  der  Hülse 
nach  oben)  aufgegossen,  die  Hülse  unten  in 
Kugelform  zugeschmolzen,  oder  in  peripher 
verlaufende  Kanäle  eingebracht.  In  letzterem 
Falle  läßt  sich  bei  schrägen  Bohrungen 
auch  eine  noch  bessere  Abdichtung  in  peii- 
pherer  Richtung  erreichen. 

Reproduzierbarkeit  der  Einstellung  und 
damit  eine  genau  meßbare  Regulierung 
des  Gasstromes  ermöglichen  die  Präzi- 
sionshähne. Ihr  Griff  trägt  entweder  eine 
Verlängerung  mit  einer  Spitze,  die  auf  einer 
feststehenden  Skala  spielt,  oder  eine  Skala, 
die  sich  beim  Drehen  des  Kükens  geeen  eine 
feststehende  Marke  verschiebt.  Die  Ein- 
stellung erfolgt  entweder  durch  einfaches 
Drehen  des  Griffes  mit  der  Hand  oder  durch 
eine  der  feineren  Einstellung  dienende  Zahn- 
radübertragung von  einer  Feinstellschraube 
mit  einer  zweiten  Teilung  auf  der  Peri- 
pherie aus. 

Soll  der  Verschluß  oder  die  Oeffnung 
eines  Hahnes  automatisch  zu  einer  betimmten 
Zeit  erfolgen,  so  kann  man  ihn  in  recht  einfacher 
Weise  mit  einem  Ulirwerk  verbinden,  z.  B.  mit 
dem  Weckeraufzug  einer  Weckuhr,  dessen  Betäti- 
gung zur  gewünschten  Zeit  den  gewollten 
Effekt  hat.  Auch  für  besondere  Fälle  (Erlöschen 
einer  Flamme,  Versagen  der  Wasserleitmig)  sind 
automatische  Absperrvorrichtimgen  angegeben 
worden. 

Das  Material,  aus  dem  Hähne  hergestellt 
werden,  ist  sehr  mannigfach.  Für  Leuchtgas- 
und  Wasserleitungen  dienen  allgemein  Me- 
tallhähne  (gewöhnlich  Messing).  Zu  chemi- 
schen Zwecken  werden  meist  Glashähne 
verwendet.     Wo  Metall  sich  verbietet  und 


Glas  seiner  Zerbrechlichkeit  wegen  nicht 
ratsam  scheint,  werden  gelegentlich  auch 
Hähne  aus  Hartgummi  gewählt.  Gut  be- 
währt haben  sich  Hähne  mit  Glashülse  und 
Porzellanküken,  die  sich  auch  bei  minimaler 
oder  ganz  fehlender  Schmierung  kaum  fest- 
setzen. Als  Schmiermittel  kann  nötigenfalls 
Graphit  dienen.  Eine  besondere  Art  von 
Hähnen  sind  die  Quetschhähne,  die  zum 
vollständigen  oder  partiellen  Verschluß  von 
Gummischlänchen  Verwendung  finden.  Man 
unterscheidet  Dnickquetschhähne  und 
Schraubenquetschhähne.  Erstere  dienen  in 
der  Regel  zu  länger  dauerndem  Abschluß 
und  nur  kurzer  Oeffnung  von  Schlauch- 
leitungen. Der  Schlauch  wird  dabei  zwischen 
zwei  durch  Federkraft  aneinandergepreßte 
Schenkel  von  flachem  oder  rundem  Profil 
zusammengedrückt.  Ein  Druck  auf  die 
Enden  der  Schenkel  gibt  das  Lumen  des 
Schlauches  wieder  frei.  Es  ist  klar,  daß  die 
Feder  um  so  kräftiger  gewählt  werden  muß, 
je  dickwandiger  der  Schlauch  ist. 

Durch  Schraubenquetschhähne  läßt  sich 
im  Gegensatze  zu  den  Druckquetschhähnen 
der  Gasstrom  dauernd  beliebig  regulieren. 
Der  erforderliche  Druck  auf  den  Schlauch 
wird  durch  Zusammenschrauben  zweier 
starrer  Backen,  von  denen  die  eine  an  zwei 
Führungsstiften  entlang  bewegt  wird,  hervor- 
gerufen. 

Ist  die  untere  Backe  nur  einseitig  mit  der 
Fühnmg  verbunden  oder  läßt  sie  sich  leicht 
einseitig  davon  lösen,  so  kann  der  Quetsch- 
hahn vom  Schlauche  seitlich  ganz  abgenom- 
men werden.  Diese  Modifikation  ist  die  bei 
weitem  bequemere. 

Eine  Kombination  von  Druck-  und 
Schraubenquetschhahn  erhält  man  durch  Ent- 
fernung der  Druckschenkel  voneinander  mit  Hilfe 
einer  allmählich  anzuziehenden  Stellschraube. 
Es  gibt  auch  solche  Hähne,  bei  denen  die  Schenkel 
von  selbst  auseinandergehen  imd  dann  bis  auf 
die  gewünschte  Entfernung  zusammengeschraubt 
werden. 

Auch  Vorrichtrmgen,  um  einfache  Druck- 
quetschhähne nach  Belieben  dauernd  offen  stehen 
zu  lassen,  sind  angebracht  worden. 

Wenn  Gasmengen,  die  einem  Vorrats-  oder 
Entwickelungsgefäße  entnommen  worden 
sind,  nur  vorübergehend  abgesperrt  werden 
sollen,  benutzt  man  eine  pneumatische 
Wanne.  Diese  besteht  aus  einem  mit  der 
Sperrflüssigkeit  zu  füllenden  Trog  (aus  ge- 
preßtem oder  gekittetem  Glas  oder  auch  aus 
Metall),  in  dem  eine  „Brücke"  hängt.  Auf 
letztere  wird  das  zuvor  ebenfalls  mit  Sperr- 
flüssigkeit gefüllte  Auffangegefäß  mit  der 
Oeffnung  nach  unten  gestellt.  Das  Gas  wird 
von  unten  her  durch  Durchbohrungen  der 
Brücke  eingeleitet.  Nach  der  Füllung  mit 
Gas  kann  das  Gefäß  unter  der  Sperrflüssig- 
keit zugestopft  und  hierauf  beiseite  gestellt 


384 


Chemische  Apparate 


werden.     Pneumatische  Wannen  zum   Auf- 1 
fangen    über    Queclcsilber    (Quecksilberwan- 
nen) werden  aus  Porzellan  gefertigt,  wobei 
auf    möglichste    Ersparnis    an    der    teuren 
Sperrflüssigkeit   Rücksicht  genommen  wird. 

Während  die  Hähne  dem  strömenden  Me- 
dium in  beiderlei  Richtung  den  Durchgang  ge- 
statten, wendet  man  Ventile  an,  wenn  die 
Oeffnung  nur  in  einer  Richtung  gangbar 
sein  soll.  So  läßt  z.  B.  das  Bunsensche 
Ventil,  ein  auf  das  Ende  eines  Rohres  auf- 
gesetztes, am  anderen  Ende  geschlossenes, 
in  der  Längsrichtung  auf  einer  Seite  scharf 
aufgeschlitztes  Stückchen  Gummischlauch, 
Gase  von  innen  nach  außen  treten,  aber  nicht 
in  umgekehrter  Richtung;  im  letzteren  Falle 
pressen  sich  die  Schnittränder  fest  anein- 
ander. 

Ein  solches  Ventil  setzt  man  z.  B.  auf 
Gefäße  auf,  aus  denen  Gase  oder  Dämpfe  sollen 
«ntweiehen  können,  ohne  daß  die  atmosphärische 
Luft  Zutritt  erhält. 

Ganz  ähnlich  wirken  Rückschlagventile, 
konisch  geschliffene  Stöpfchen,  die  sich  aus 
ihrem  entsprechend  geformten  Lager  heraus- 
drücken lassen,  bei  Druck  aus  der  entgegen- 
gesetzten Richtung  aber  ins  Lager  zurück- 
fallen und  erst  recht  fest  eingepreßt 
werden. 

Sie  werden  häufig  an  Wasserstrahlpumpen 
verwandt,  um  ein  Zurücksteigen  des  Wassers 
in  die  evakuierten  Räume  zu  verhindern. 

Von  den  kapillaren  Eigenschaften  nicht- 
benetzender  Flüssigkeiten  macht  die  Ventil- 
anordming  nach  A.  Stock^)  Gebrauch. 
In  Glasröhren  eingeschmolzene  Plättchen  aus 
porösem  Material,  die  unter  Quecksilber 
tauchen,  lassen  Gase  von  innen  nach  außen 
durch;  in  umgekehrter  Richtung  müßte  zu- 
nächst das  Quecksilber  durchgepreßt  werden, 
was  bei  mäßigen  Ueberdrucken  unmög- 
lich ist. 

Zur  Verbindung  von  Apparaten  oder 
Apparatteilen  dienen  Röhren  und 
Schläuche,  erstere  für  starre  oder  nur 
wenig  auf  Biegung  beanspnichte,  letztere  für 
bewegliche  Verbindung.  Die  Röhren  be- 
stehen, abgesehen  von  besonderen  Fällen, 
die  ein  anderes  Material  erfordern  (Quarz, 
Porzellan,  Metall  —  Blei  ist  besonders  leicht 
zu  biegen,  für  sehr  hohe  Drucke  wählt  man 
Stahl  oder  Kupfer  — )  in  der  Regel  aus  Glas, 
meist  aus  weichem,  leichtflüssigem  Glase, 
und  werden  in  den  allerverschiedensten 
Dimensionen  hergestellt.  Röhren  mit  relativ 
sehr  dünner  Wandung  heißen  Blaseröhren 
(Stengelröhren,  Zylinderröhren),  solche  mit 
stärkerer  Wandung  (nicht  unter  Ys  des 
Lumens)  Biegeröhren.    Besonders  verstärkte 


')  Poröse  Materialien  als  Ersatz  von  Hähnen 
beim  Arbeiten  mit  Gasen,  Chera.  Ztg.  32,  3ü 
<1908). 


Wandung  haben  die  Einschmelzröhren  (auch 
Wasserstandsröhren),  die  für  höhere  Drucke 
von  innen  her  l)estimmt  sind.  Kapillar-  oder 
Haarröhren  besitzen  eine  sehr  dicke  Wandung 
und  sehr  enges  Lumen.  Sie  dienen  zu  Ver- 
suchen mit  höchsten  Drucken,  zur  Verminde- 
rung der  Strömungsgeschwindigkeit  sowie 
zur  Beobachtung  kleiner  Volumänderungen 
(Thermometer). 

Für  die  Aufbewahrung  von  Röhren  (und 
Stäben)  aus  Glas  ist  die  bei  ungenügender  Unter- 
stützung eintretende  dauernde  Duichbiegimg  zu 
beachten.  Es  empfiehlt  sich  mithin  möglichst 
vertikale  Aufstelhmg  oder  horizontale  Lagerung 
mit  mehrfacher  Unterstützung. 

Das  gewöhnliche  Material  für  Schläuche 
ist  der  schwach  vull^anisierte  Gummi  (Kaut- 
schuk). Er  kommt  in  schwarzen,  grauen  und 
roten  Sorten  in  den  Handel.  Auch  trans- 
parenter Kautschuk  wird  hergestellt.  Ferner 
gibt  es  nahtlose  Schläuche  und  solche 
mit  Längs-  oder  Spiralnaht;  in  der  Naht  ist 
der  Kautschuk  autogen  oder  mit  Kautschuk- 
lösung verklebt.  Die  Vorzüge  der  erstge- 
nannten Sorte  sind  einleuchtend  Die 
Dimensionen  der  Schläuche  unterliegen  ganz 
ähnlichen  Variationen  wie  die  der  Röhren. 
Den  Biegeröhren  entsprechen  etwa  die  ge- 
wöhnlichen Gas-  und  Verbindungsschläuche. 
Kapillarrohrform  besitzen  die  Vakuum- 
schläuche, die  gegen  Druck  von  außen  sehr 
widerstandsfähig  sind,  für  Ueberdrucke  von 
innen  her  sich  aber  nicht  eignen.  Für  letztere 
Zwecke  werden  besondere  Dnickschläuche 
mit  gewebter  oder  gesponnener  fester  Auflage 
oder  Einlage  (Hanf  und  andere  Fasern)  her- 
gestellt; ihre  Dehnbarkeit  ist  natürlich  sehr 
stark  beschränkt.  Auch  Metallspiralen 
(Metallpanzerschläuche)  kommen  «als  Schutz 
zur  Verwendung.  Endlich  lassen  sich  sehr 
biegsame  Schläuche  auch  ganz  aus  Metall 
(Spiralband,  Bandglieder)  formen  und  leisten 
dann,  nötigenfalls  durch  Einlagen  oder  Auf- 
lagen noch  besonders  gedichtet,  für  Dnick- 
leitungen  gute  Dienste  (Metallschlauchfabrik 
Berghöfer  u.  Co.,  Cassel). 

Zur  Aufbewahnmg  von  Guramischläuchen 
in  Stücken  empfehlen  sich  gerundete  Schlauch- 
lialter,  die  ein  Ivnicken  der  Schläuche  aus- 
schließen. 

Schläuche  werden  an  röhrenförmige  Fort- 
sätze von  Apparaten  angeschlossen,  Röhren 
mit  letzteren  unter  Zwischenschaltung  von 
Schläuchen  verbunden  oder  durch  Vermitte- 
lung  von  Stopfen  in  Oeffnungen  eingeführt. 
Ueber  das  Material  für  Stopfen  ist  oben  schon 
Näheres  mitgeteilt  worden.  Auch  das  Ein- 
kitten von  Röhren  kann  gelegentlich  nötig 
werden. 

Sollen  Stopfen  und  Schläuche  vermieden 
werden,  ohne  daß  die  Möglichkeit  eines  be- 
quemen Auseinandernehmens  wegfällt  (was 
z.  B.  beim  Zusammenschmelzen  der  Fall  wäre), 
so   werden   Schliffe   benutzt.      Die   beiden 


Cliemische  Apparate 


385 


zusammenzufügenden  Teile  erhalten  jeder 
eine  konische  Fläche,  die  genau  aufeinander 
eingeschliffen  werden,  etwa  wie  der  Hahn- 
stopfen in  die  Hülse.  Denkt  man  sich  beim 
Hahn  die  Zuleitungsröhren  weg,  dagegen  den 
Stopfen  (ohne  Griff)  hohl  und  ihn  wie  die 
Hülse  als  Enden  zweier  Röhrenstücke,  so 
erhält  man  einen  Röhrenschliff.  Was  das 
Dichten  anlangt  sowie  den  Gebrauch  von 
Schmiermitteln,  so  gelten  bei  Schliffen  die- 
selben Gesichtspunkte  wie  bei  den  Hähnen,  i 
Quecksilberdichtungen  sind  sehr  gebräuch- 
lich. Um  das  unbeabsichtigte  Lockerwerden 
oder  Aufgehen  der  Schliffe  zu  verhüten,  kann 
man  an  den  beiden  Einzelteilen  Fortsätze 
anbringen  und  diese  paarweise  durch  Gummi- 
bänder  oder    Spiralfedern   zusammenhalten. 

Nebenbei  sei  erwähnt,    daß   zum  Einsetzen  ! 
von  Röhren  in   enge  Oeffnmigen    an  Stelle  von  i 
Stopfen  natürlich  auch  übergeschobene  Stückchen 
Schlauch  dienen  können. 

Sollen  Schlauchverbindungen  ganz  ver- 
mieden werden,  andererseits  eine  gewisse 
Beweglichkeit  des  Ganzen  gewahrt  bleiben. 
so  leisten  Kundtsche  sowie  Finkenersche 
Federn,  Glasröhren,  die  in  eigenartiger 
Weise  gebogen  sind,  als  Verbindung  vortreff- 
liche Dienste.  ; 

Zum  Verschließen  offener  Schlauchenden  oder  j 
Stopfen bohrmigen    eignen    sich    Glasstäbe    oder 
zugeschmolzene  Röhren. 

Zum  Durchbohren  von  Stopfen  aus  Kork 
oder  Kautschuk  werden  Korkbohrer  ge- 
braucht, zylindrische,  am  einen  Ende  zu- 
geschärfte Metallröhren  verschiedener  Weite 
(im  ganzen  Sätzen  nebst  Kork  bohr  er- 
schärfer erhältlich). 

Beim  Bohren  in  Kautschuk  ist  die  Schneide 
des  Bohrers  stets  mit  etwas  Alkalilauge  befeuchtet 
zu  halten.  Sehr  praktisch  sind  Korkbohr- 
maschinen, in  welche  die  einzelnen  Bohrer 
genau  vertikal  eingespannt  werden  können,  was 
ein  präzises  Bohren  sehr  erleichteit.  Gummi- 
stopfen mit  fertigen  Bohnmgen  sind  übrigens 
im  Handel  erhältlich.  Beim  Einführen  von  tilas- 
r  Öhren  in  enge  Bohimigen  oder  Schläuche 
ist  Benetzimg  mit  einer  Spur  Glycerin  sehr  vor- 
teilhaft; auch  fasse  man,  um  ein  Zerbrechen  zu 
vermeiden,  das  zu  argen  Verletzmigen  führen  kann, 
dabei  die  Röhren  ganz  kurz  an. 

4.  Apparate  für  die  Bestimmung  der 
Menge  von  Stoffen.  Die  Masse  eines  Stoffes 
kann  durch  Bestimmung  seines  Gewichtes 
oder,  wenn  seine  Dichte  bekannt  ist,  durch 
Messung  seines  Volums  ermittelt  werden. 
Für  feste  Stoffe  ist  die  Wägung,  für  flüssige 
Wägung  und  Messung,  für  gasförmige  die 
Messung  die  gebräuchliche  Methode. 

Die  Gewichtsbestimmung  aus  der  Differenz, 
d.   h.    durch   Wägung   des   Vorratsgefäßes ^j 

^)  Gemeint  sind  größere  Vorratsgefäße.    Man  ! 
kann  natürlich  als  Vorratsgefäß  auch  ein  kleines  ■ 
Wägeglas  bezeichnen,  von  dessen  Inhalt  ein  Teil 
entnommen   wird,  dessen  Gewicht  sich   aus  der  1 
Gewichtsdifferenz  ergibt.  : 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


vor  und  nach  der  Entnahme,  wird,  wenn  es 
auf  Genauigkeit  ankommt,  nur  in  seltenen 
Fällen  ausführbar  sein.  In  der  Regel  wird 
der  fragliche  Stoff  in  einem  vorher  gewogenen 
(austarierten)  Gefäße  geeigneter  Form  auf  die 
Wage  gebracht.  An  der  Luft  unveränderliche 
Stoffe  können  allerdings  auf  jeder  beliebigen 
Unterlage  gewogen  werden;  jedoch  ist  zu 
beachten,  daß  feine  Pulver  Wasserdampf 
aus  der  Luft  auf  ihrer  großen  Oberfläche 
sehr  häufig  in  merklicher  Menge  adsorbieren, 
auch  wenn  sie  an  sich  gar  nicht  hygroskopisch 
sind.  Bei  Stoffen  mit  letztgenannter  Eigen- 
schaft verbietet  sich  die  Wägung  an  freier 
Luft  ganz  selbstverständlich.  So  wird  denn 
der  vorher  getrocknete  oder  sonstwie  in 
geeigneter  Weise  behandelte  Stoff  zur  Wägung 
gewöhnlich  in  ein  Wägeglas  eingeschlossen. 
Es  ist  das  ein  Gefäß  meist  zylindrischer  Form 
mit  eingeschliffenem  Stopfen,  alles  mög- 
lichst leicht  gehalten.  Es  gibt  auch  Wäge- 
gläser, welche  den  Stoff  samt  einem  Gefäß, 
in  dem  er  sich  von  der  Vorbehandlung 
her  befindet  (Tiegel,  Schiffchen),  auf- 
nehmen können.  Wenn  in  solchen  Fällen 
der  Gegenstand  beim  Einschluß  ins  Wäge- 
glas eine  andere  Temperatur  hat,  als  die 
Umgebung,  empfiehlt  es  sich,  ein  Wäge- 
glas mit  Hahn  anzuwenden;  kurzes  Oeffnen 
des  Hahnes  unmittelbar  vor  der  Wägung 
setzt  dann  den  Lihalt  des  Wägeglases  in 
Dnickgleichgewicht   mit    der   Atmosphäre.^) 

Eine  sinnreiche  Einrichtung  zur  Ein- 
führung von  hygroskopischen  Substanzen 
in  Wägegläser  bei  Luftabschluß  rührt  von 
Th.  W.  Richards  und  H.  G.  Parker  her. 2) 

Wenn  Flüssigkeiten  gewogen  werden 
sollen,  ist  auf  etwaigen  merklichen  Dampf- 
druck ebenso  Rücksicht  zu  nehmen  wie  auf 
Wasseranziehnng  aus  der  Luft.  Man  füllt 
sie  am  besten  in  Gefäße  ein,  in  denen  sie  un- 
mittelbar gewogen  werden  können  (Aufsaugen 
in  Wägepipetten).  Die  Oeffnungen  der 
Gefäße  werden  irgendwie  in  zweckmäßiger 
Weise  verschlossen  (Stopfen,  Kappen,  Hähne). 
Ist  das  Volum  des  Wägegefäßes  bekannt, 
so  liefert  die  Wägung  zugleich  auch  die 
Dichte  der  Flüssigkeit  (Pyknometer). 

Zur  Abmessung  von  Flüssigkeiten  nach 
dem  Volum  dienen  verschiedenartige  Meß- 
geräte, je  nachdem,  ob  ein  bestimmtes 
Volum  der  Flüssigkeit  abgemessen  werden 
oder  ein  unbekanntes  Volum  (z.  B.  bei  der 
Titration  die  Menge  der  bei  einer  Reaktion 
verbrauchten  Flüssigkeit)  bestimmt  werden 
soll.  Im  ersteren  Falle  trägt  das  Meßgerät 
eine  einzige  Marke  (höchstens  zwei,  wenn 
der  Inhalt  der  Differenz  zwischen  zwei 
festen  Marken  entsprechen  soll),  im  zweiten 


1)  Z.  f.  anorg.  Chem.  40,  296  (1904). 

2)  Neubestimmung    des  Atomgewichts    von 
Magnesium.      Z.  f.  anorg.  Chem.   13,  86  (1897). 

25 


386 


Chemische  Apparate 


ist  das  Gerät  mit  einer  fortlaufenden  Teihmg 
versehen. 

Meßgeräte  der  ersten  x\rt  sind  die  Kolben 
und  (Voll-)Pipetten,  solche  der  zweiten  Art 
die  Meßzylinder,  Büretten  und  Meßpipetten. 
Es  bedarf  kaum  der  Envähnung,  daß  Geräte 
mit  fortlaufender  Teilung  auch  zvir  Ab- 
messung einer  bestimmten  Flüssigkeits- 
menge dienen  können:  die  Meßpipetten 
dienen  sogar  ausschheßUch  diesem  Zwecke. 
Dagegen  werden  Büretten  an  Stelle  von 
Vollpipetten  seltener  ven\'endet. 

Meßkolben  werden  auf  Einguß  und  auf 
Ausguß  geeicht.  Eingußkolben  fassen 
das  angegebene  Volum,  wenn  sie  mit  Flüssig- 
keit bis  zur  Marke  gefüllt  sind.  In  welcher 
Weise  die  Einstellung  auf  die  Marke  zu  er- 
folgen   hat,     zeigt     die    Figur    5,    in    der 

Fig.  5. 


richtige  falsche 

Einst  elhing 
Auge:  in  gleicher         tiefer  höher 

Höhe  als  die  Marke 

Resultat:  richtiges        zu  viel  zu  wenig 

Vohim 


der  Flüssigkeits-„Meniskus"  1)  in  Beziehung 
zur  Marke  gebracht  ist.  Die  Ablesung 
geschieht  bei  gleicher  Höhe  des  Auges  mit 
der  Marke,  so  daß  also  die  Markenebene 
(Ej-eisf lache)  sich  in  der  Projektion  als 
gerade  Linie  darstellt.  Diese  Art  der  Ab- 
lesung gilt  für  alle  Meßgeräte.  Die  Marken- 
ebene muß  stets  Tangentialebene  an  dem 
tiefsten  Punkt  des  Meniskus  sein, 

Ausgußkolben  fassen  bis  zur  Marke 
so  viel  Flüssigkeit,  daß  sie  bei  vorschrifts- 
mäßigem Entleeren  gerade  das  angegebene 
Volum  ausfheßen  lassen,  während  eine  ge- 
wisse Menge  Flüssigkeit  als  dünne,  benetzende 
Haut  an  der  Gefäßwand  hängen  bleibt. 
Auf  Einguß  verwendet,  ergeben  also  Ausguß- 
geräte ein  zu  großes  Volum.  Im  Handel 
kommen  auch  Kolben  mit  zwei  Marken, 
je  einer  für  den  Gebrauch  auf  Einguß  und 
auf  Ausguß,  vor. 

Man  unterscheidet  geeichte  Geräte,  die 
den  Stempel  der  Kormal-Eichungskommission 
tragen,  normale  Geräte  mit  oder  ohne 
private    Justierungsstempel     und     gewöhn- 


1)  Die  gekrümmte  Flüssigkeitsoberfläche. 


liehe  Handelsware.  Für  genaue  wissenschaft- 
liche Untersuchungen  kommen,  falls  man 
es  nicht  vorzieht,  die  Eichung  selbst  vor- 
zunehmen, nur  Geräte  der  ersten  Kategorie 
in  Frage.  Geräte  der  zweiten  Art  sind 
meist  auch  recht  gut,  für  die  landläufigen 
Zwecke  jedenfalls  vollkommen  ausreichend 
und  wesentlich  billiger.  Gewöhnliche  Handels- 
ware ohne  Prüfung  zu  verwenden,  ist  nicht 
ratsam. 

Die  Eichung  erfolgt  stets  nach  dem 
wahren  Liter,  d.  h.  nach  dem  Volum  eines 
Kilogramms  Wasser  von  maximaler  Dichte, 
im  luftleeren  Raum  gewogen  (oder  auf  Wä- 
gung im  luftleeren  Raum  reduziert).  Auf  den 
Meßgeräten  ist  angegeben,  bei  welcher  Tem- 
peratur sie  das  aufgeschriebene  Volum  (in 
wahren  Litern  oder  Tausendsteln  davon, 
d.  h.  wahren  Kubikzentimetern)  fassen. 
Geeichte  Geräte  sind  gewöhnlich  auf  15* 
normiert. 

In  Meßkolben  wird  häufig  die  Auf- 
lösung bestimmter  Mengen  von  Stoffen 
zum  Zwecke  nachträglicher  ,, Auffüllung  der 
Lösung  bis  zur  Marke"  vorgenommen,  die 
durch  lebhaftes  Schütteln  wesentlich  be- 
schleunigt werden  kann;  die  letztgenannte 
Operation  wird  erleichtert  durch  eine  Er- 
weiterung des  Kolbenhalses  über  der  Marke 
(Kolben  nach  Biltz).  Auch  Kolben  mit 
einer  zweiten  Marke  über  der  Erweiterung 
werden  zum  Zwecke  bequemerer  end- 
gültiger „Einstellung"  (Gehaltsbestimmung) 
hergestellt. 

Als  Verschluß  dienen  eingeschliffene  Glas- 
stöpsel oder  Stopfen  aus  sonstigem  Material. 

Vollpipetten  sind  nahezu  zylindrische 
Hohlgefäße  mit  einem  spitz  auslaufenden 
unteren  und  einem  nicht  verjüngten  oberen 
Ansatzrohr  (Schenkel).  Von  diesen  trägt  ent- 
weder nur  das  obere  eine  Marke  oder  auch 
das  untere;  letztere  befindet  sich  dann  unweit 
der  Ausflußöffnung.  Ueber  die  Lage  der 
Marken  und  die  Weite  der  Schenkel  sowie 
die  Geschwindigkeit  des  Auslaufs  bestehen 
für  zu  eichende  Geräte  ganz  bestimmte 
Vorschriften.  Auch  die  Pipetten  sind,  wie 
alle  Geräte,  auf  eine  bestimmte  Temperatur 
geeicht.  Alle  Arten  von  Pipetten  werden 
in  der  Weise  gefüllt,  daß  die  Flüssigkeit 
durch  Ansaugen  bis  über  die  (obere)  Marke 
gehoben  wird,  worauf  man  die  obere  Oeffnung 
mit  dem  schwach  angefeuchteten  Zeige- 
finger verschließt.  Unter  vorsichtiger  Lüftung' 
des  Verschlusses  stellt  man  dann  genau  auf 
die  Marke  ein.  Nach  Beendigung  der  Füllung 
darf  an  der  Spitze  kein  Tropfen  hängen. 
Die  gewöhnlichen  Pipetten  werden  stets 
auf  Ausfluß  geeicht.  Bequem  und  sehr 
genau  sind  Pipetten  mit  automatischer 
Einstellung  (Ueberlaufpipetten).  An  Stelle 
der  oberen  Marke  besitzen  sie  eine  Ueberlauf- 
spitze. 


Chemische  Apparate 


387 


Meßpipetten  und  Büretten  tragen 
eine  fortlaufende  Teihmg,  deren  Einheiten 
verschieden  groß  sein  Icönnen  und  sich 
insbesondere  auch  nach  dem  Gesamtinhalt 
des  Gerätes  richten.  Beide  Geräte  haben 
Röhrenform.  Die  Meßpipetten  werden 
gefüllt  und  benutzt  wie  Vollpipetten.  Die 
Büretten  tragen  unten  einen  Verschluß 
in  Form  eines  Glashahns  oder  eines  Gummi- 
schlauchs  mit  Quetschhahn  und  gläserner 
Auslauf  spitze.  Die  (Druck-)  Quetschhähne 
sollen  sich  genügend  leicht  und  stetig  (ohne 
Ruck)  öffnen  lassen.  Sehr  praktisch  sind  als 
Verschluß  auch  Glaskügelchen  oder  kurze 
Glasstäbchen,  die  in  den  Gummischlauch 
geschoben  werden;  bei  gelindem  Druck 
mit  Daumen  und  Zeigefinger  entsteht  ein 
seitUcher  Kanal  im  Schlauch,  durch  den 
die  Flüssigkeit  ausfließt.  Ueber  die  Ge- 
schwindigkeit des  Ausflusses  bestehen  für 
eichfähige  Geräte  auch  hier  bestimmte 
Vorschriften.  Die  lichte  Weite  ist  bei  beiden 
Geräten  klein  gegenüber  der  Länge.  Ihrer 
Verwendung  nach  sind  beides  Ausfluß- 
geräte. In  welcher  Weise  Büretten  für 
bequeme  Auffüllung  mit  dem  Vorratsgefäß 
verbunden  werden  können,  ist  bereits  in 
Figur  1  erläutert  worden.  Eine  andere 
Methode  besteht  in  dem  iVufsetzen  der 
geeignet  gestalteten  Bürette  auf  das  Vor- 
ratsgefäß und  Eindrücken  der  Flüssigkeit 
von  unten  her  (Gummiballgebläse). 

Meßzylinder  besitzen  ebenfalls  eine 
fortlaufende  Teilung  (von  oben  nach  unten 
oder  umgekehrt  oder  in  beiden  Richtungen), 
haben  jedoch  einen  relativ  sehr  großen 
Durchmesser,  so  daß  die  Ablesung  längst  nicht 
so  genau  ist  wie  bei  den  oben  besprochenen 
Geräten.  Ihre  Verwendung  (auf  Einguß 
oder  Ausguß)  ist  darum  auf  Fälle  nur  an- 
nähernder Volummessung  beschränkt.  Das 
obere  Ende  der  Meßzylinder  kann  mit  einem 
Ausguß  versehen  oder  eingezogen  und  mit 
Stopfen  verschließbar  sein  (Mischzylinder). 

Für  den  Gebrauch  der  auf  Ausguß  oder 
Auslauf  justierten  Kolben,  Pipetten  und  Bü- 
retten gelten  folgende  Vorschriften  der  Normal- 
Eichungskommission  : 

Ausgußkolben:  Allmähliches  Neigen  bis  zur 
senkrecht  umgekehrten  Stellung,  Abstreichen 
des  letzten  Tfopfens  eine  halbe  Minute  nach 
Beendigmig    des   zusammenhängenden    Auslaufs. 

Vollpipetten  mit  einer  T\larke:  Auslaufen- 
lassen in  senkrechter  Stelhmg  miter  Berührmig 
der  Wandmig  des  Auffangegefäßes  mit  der  Aus- 
flußspitze. Abstreichen  an  der  Wandmig  nach 
Verlauf  von  15  Sekmrden  seit  Beendigmig  des 
zusammenhängenden  Auslaufs. 

Vollpipetten  mit  zwei  Marken:  Zunächst 
ebenso;  die  genaue  Einstellmig  auf  die  zweite 
Marke  erfolgt  beim  Abstreichen. 

Meßpipetten:  wie  Vollpipetten  mit  zwei 
Marken. 

Büretten:  Freier  Ablauf  bis  zur  zweiten 
Marke,    eine    halbe    Minute    Wartezeit,   genaue 


Einstelhmg  miter  Berühnmg  der  Gefäßwand 
mit  der  Ablaufspitze.  Bei  der  Ablesmig  erst  zu 
ermittelnder  Büretteneinstellmigen  muß  ent- 
sprechend mindestens  eine  halbe  Minute  gewartet 
werden. 

An  Stelle  der  hier  genannten  Normalzeiten 
kann  auch  eine  besondere,  auf  dem  Gerät  anzu- 
gebende Wartezeit  treten. 

Bei  allen  Operationen,  die  in  oder  mit 
Meßgeräten  vorgenommen  werden,  ist 
stärkeres  Erhitzen  wegen  der  Gefahr  eines  nur 
langsamen  Zurückgehens  der  Volumänderung 
des"  Glases  (thermische  Nachwirkung)  zu 
vermeiden. 

Bei  allen  Auslaufgeräten  kommt  es  auf 
volllvommene  Benetzung  der  Glaswand  we- 
sentlich an.  Ihre  gründliche  und  öfters 
wiederholte  Reinigung  ist  darum  unerläß- 
lich. Am  geeignefsten  ist  dafür  eine  Lösung 
von  Chromsäure  in  konzentrierter  Schwefel- 
säure (konzentrierte  Schwefelsäure  einige 
Zeit  mit  pulverisiertem  Kaliumbichromat 
digerieren!),  welche  warm  (nicht  heiß!) 
nicht  zu  kurze  Zeit  auf  die  Gefäßwand 
einwirken  muß. 

Bei  der  Aufbewahrung  von  Pipetten 
und  Büretten  ist  selbstverständlich  auf 
den  Schutz  der  Auslauf  spitzen  gegen  Be- 
schädigungen zu  achten  (liegend  oder  hängend 
aufbewahren!). 

Zur  sicheren  Ablesung  des  Standes  des 
Flüssigkeitsmeniskus  sind  besondere  Ablese- 
vorrichtungen angegeben  worden.  Die 
gewöhnhche  Art  der  Ablesung  gegen  einen 
hellen  Hintergrund  (Fenster,  weiße  Fläche) 
ist  meist  ausreichend,  erleichtert  wird  sie 
jedoch  sehr  durch  eine  „Blende",  einen 
Karton  mit  einem  schwarzen  und  einem 
weißen,  in  einer  geraden  Linie  aneinander 
grenzenden  Felde.  Hält  man  die  Blende  so 
hinter  den  Meniskus,  daß  das  schwarze  Feld 
unten  ist  und  die  Grenzlinie  sich  wenige 
Millimeter  unterhalb  des  Meniskus  befindet, 
so  erscheint  letzterer,  nach  unten  scharf 
begrenzt,  sehr  gut  erkennbar,  schwarz  auf 
weißem  Grunde.  Andere  Vorrichtungen 
dienen  der  Vermeidung  der  Parallaxe  bei 
unrichtiger  Höhe  des  Auges.  Die  Haupt- 
sache ist  bei  allen  Ablesungen  das  Einhalten 
der  gleichen  Bedingungen;  alsdann  fallen 
etwaige  Fehler  heraus,  wenn  die  Messung 
in  einer  Ermittelung  der  Differenz  zweier 
Ablesungen  besteht  (Büretten,  Meßpipetten, 
Vollpipetten  mit  zwei  Marken). 

Büretten  mit  einem  dunkelfarbigen, 
schmalen  Längsstreifen  auf  weiß  durch- 
scheinendem Gninde  (Büretten  nach  Schell- 
bach) lassen  an  der  Stelle  des  Meniskus 
eine  scharfe  Einschnürung  des  dunklen 
Streifens  sehen.  Die  Ablesung  wird  infolge- 
dessen recht  bequem. 

Dunkle,  wenig  oder  nicht  durchsichtige 
Flüssigkeiten  müssen  unter  Benutzung  der 
oberen    Begrenzungsfläche    des    Meniskus 

25* 


388 


Chemische  Apparate 


abgemessen  werden.  Wenn  nur  eine  Ab- 
lesung (keine  Differenzbestimmung)  in  Frage 
kommt,  ergeben  sich  hieraus  kleine  Feliler, 
die  irgendwie  entweder  bestimmt  oder  aus- 
geschaltet werden  müssen. 

Zur  Wägung  gasförmiger  Stoffe  dienen 
Gefäße  mit  möglichst  geringem  Eigengewicht 
bei  möglichst  großem  Volum.  Genaue 
Bestimmungen  erfordern  sehr  große  Prä- 
zision. Man  kann  auch  den  Kunstgriff 
anwenden,  gasförmige  Stoffe  durch  geeignete 
Keaktionen  aus  festen  Stoffen  oder  Flüssig- 
keiten darzustellen,  in  solche  zu  verwandeln 
oder  daran  zu  binden  und  so  ihre  Wägung 
auf  eine  Wägung  jener  Stoffe  zurückzuführen. 

Von  weiterer  Anwendbarkeit  ist  bei  Gasen 
die  Volummessung.  Hierzu  dienen  G as  m  e ß  - 
röhren  (Eudiometer)  und  Gasbüretten. 
Erstere  sind  einseitig  offene  Röhren  mit 
fortlaufender  Volumteilung,  die  mit  einer 
Sperrflüssigkeit  gefüllt  und  in  derselben 
Flüssigkeit  so  aufgestellt  werden,  daß  das 
zu  messende  Gas  von  unten  her  eingeleitet 
werden  kann.  Die  Gasbüretten  sind  eben- 
falls fortlaufend  geteilte  Röhren,  die  aber 
mit  einem  kapillaren  Ansatzrohr  (oder 
Hahnrohr)  versehen  und  dort  mit  Gummi- 
schlauch und  Quetschhahn  (oder  Glashahn) 
verschlossen  werden  können.  Unten  sind 
sie  verjüngt  und  stehen  mittels  Schlauches 
mit  einem  oben  offenen,  mit  Sperrflüssigkeit 
gefüllten  Niveaurohr  in  Verbindung.  Es 
versteht  sich  von  selbst,  daß  bei  der  Messung 
der  hydrostatische  Dnick  der  Sperrflüssigkeit 
ebenfalls  berücksichtigt  werden  muß.  Die 
Gasbüretten  dienen  in  Verbindung  mit 
Absorptionsgefäßen  (Gaspipetten)  zur  Unter- 
suchung von  Gasgemischen  in  der  Gas- 
analyse, s.  den  Ai'tikel  ,.Chemische  Ana- 
lyse, Gasanalyse".  Für  besondere  Zwecke 
sind  Gasbüretten  von  abweichender  Form 
angegeben  worden,  in  denen  selbst  z.  T.  auch 
chemische  Reaktionen  mit  dem  Gas  oder 
Gasgemisch  vorgenommen  werden  können. 
Ein  näheres  Eingehen  hierauf  an  dieser  Stelle 
verbietet  sich  jedoch  (s.  auch  unten  S.  393). 

Zur  Messung  größerer  Mengen  von  Gasen 
dienen  die  Gasmesser  und  Gasuhren, 
in  denen  entweder  die  Strömungsgeschwindig- 
keit eines  Gases  bestimmt  wird  wie  in  den 
Rota- Messern  1),  so  daß  dieVolumbestimmung 
außerdem  noch  eine  Messung  der  Zeit  er- 
fordert, oder  durch  automatische  Zählung 
von  Umdrehungen,  deren  jede  einer  bestimm- 
ten Gasmenge  entspricht,  sofort  das  Ge- 
samtvolum des  hindurch  geleiteten  Gases 
ermittelt  wird  (gewöhnliche  Gasuhr).  Beide 
Prinzipien  unterscheiden  sich  in  derselben 
Weise  wie  in  der  Elektrotechnik  das  Anipere- 
meter  und  das  Coulombmeter  (Voltameter). 


^)  Deutsche    Rotawerke,    G.   m. 
Aachen. 


b.    H., 


Es  sei  nebenbei  erwähnt,  daß  auch  große 
Flüssigkeitsmengen  nach  einem  Gasuhrprüizip 
gemessen  werden  können  (automatische^Wasser- 
messer,  Wasseruhren). 

5.  Apparate  zur  Ausführung  mecha- 
nischer, phj'Sikalischer  und  chemischer 
Operationen.  5  a)  Zerkleinern  und 
Formen.  Feste  Körper  von  genügender 
Zähigkeit  und  Weichheit  (Duktilität  der 
Metalle)  lassen  sich  schneiden.  Dazu  dienen 
Messer,  die  für  besondere  Zwecke  auf  einer 
Grundplatte  mit  Tischchen  für  das  Ma- 
terial hebelartig  montiert  werden,  um  die 
Ausfühnmg  glatter  Schnitte  in  gleich- 
bleibender Richtung  zu  ermöglichen  (Na- 
triummesser). 

Harte  und  spröde  Stoffe  werden  durch 
Zerdrücken  und  Zerstoßen,  weiterhin  durch 
Reiben  und  Malüen  zerkleinert.  Dazu 
dienen  Mörser  oder  Reibschalen  ver- 
schiedenen Materials.  Die  gebräuchlichste 
Art  für  die  gewöhnlichen  chemischen  Zwecke 
ist  die  Reibschale  aus  Porzellan  mit  un- 
glasierter oder  auch  glasierter  Innenfläche 
und  entsprechender  Pistill-(Stempel-)Ober- 
fläche.  Für  härtere  Substanzen  sowie  ins- 
besondere für  analytische  Untersuchungen 
sind  Reibschalen  (und  Pistille)  aus  Achat 
gebräuchhch.  Metall  wird  als  Material 
für  Reibschalen  und  Mörser  zu  chemischen 
Zwecken  in  der  Regel  nicht  gebraucht, 
wenigstens  nicht  zum  Zerreiben  der  Sub- 
stanzen. Dagegen  sind  zum  Zerkleinern 
sehr  harter  Stoffe  durch  einfaches  Zerdrücken 
oder  Zertrümmern  stählerne  „Diamant- 
mörser" viel  in  Gebrauch.  Die  Zerkleinerung 
erfolgt  hier  durch  Hammerschläge  auf  ein 
stählernes  Pistill,  das  in  einer  eng  anschheßen- 
den  Hülse  aus  gleichem  Material  beweglich 
ist  und  samt  dieser  auf  einer  stählernen 
Unterlage  sitzt.  Die  zu  zerkleinernde  Sub- 
stanz wird  zwischen  Unterlage  und  Pistill 
gebracht.  Dem  Zerkleinern  im  Stahlmörser 
hat  das  weitere  Zerreiben  in  einer  harten 
Reibschale  zu  folgen.  Um  das  Verstäuben 
schädlicher  Substanzen  beim  Zerreiben  zu 
verhindern,  wird  das  Pistill  durch  eine 
Schutzhülle  dicht  hindurchgeführt,  welche 
auch  über  die  ganze  Reibschale  oder  doch 
über  deren  oberen  Rand  faßt. 

Endlich  existieren  auch  mechanisch  an- 
zutreibende Reibevorrichtungen,  welche  die 
übliche,  durch  die  Hand  ausgeführte  Be- 
wegung des  Pistills  in  der  Reibschale  nach- 
ahmen. Demselben  Zwecke  dienen  die 
Mühlen,  deren  verbreitetste  Form  die 
Kugelmühle  ist.  Letztere  besteht  aus  einer 
Trommel,  welche  mit  der  zu  mahlenden 
Substanz  und  einer  Anzahl  von  Kugeln 
beschickt  und  in  nicht  zu  rasche  Rotation 
versetzt  wird.  Trommel  (Innenseite)  und  Ku- 
geln bestehen  gewöhnlich  aus  (unglasiertem) 
Hartporzellan.     Zum  gröblichen  Zerkleinern 


Chemische  Apparate 


389 


(Schroten)  benutzt  man  die  Bewegung  sich 
gegeneinander  drehender,  mit  Fortsätzen 
versehener  Walzen  (Eismühlen).  Sollen 
zerkleinerte  Substanzen  (Pulver)  einen  be- 
stimmten Feinheitsgrad  haben,  so  müssen 
sie  nach  dem  Zerreiben  oder  Mahlen  gesiebt 
werden.  Es  gibt  Siebe  verschiedenster, 
genau  bestimmbarer  Maschenweite.  Feinstes 
Pulver  (z.  B.  für  manche  Mineralanalysen) 
erhält  man  beim  Sieben  durch  feine  Lein- 
wand. 

Um  festen  Stoffen  eine  bestimmte  Form 
zu  geben,  benutzt  man  Pressen.  Hier 
sind  zu  nennen  die  Pastillenpressen,  in  denen 
durch  den  Druck  eines  in  eine  feste  Hülse 
hineingeschraubten  Stempels  ein  in  der  Hülse 
befindliches  Pulver  zu  zusammenhängenden 
Stücken  (Pastillen)  zusammengepreßt  wird, 
sowie  die  Draht-  oder  Bandpressen,  aus  deren 
Hülse  durch  ein  am  Boden  befindliches 
Loch  von  entsprechendem  Querschnitt  ein 
dehnbares  Material  beim  Einpressen  des 
Stempels  als  zusammenhängender  Faden  aus- 
tritt (Natriumpresse).  Wenn  die  Bewegung 
des  Stempels  genau  reguherbar  und  ab- 
lesbar ist,  kann  eine  solche  Presse  auch  zum 
Herausdrücken  bestimmter  Mengen  des  frag- 
lichen Stoffes  dienen  (quantitative  Natrium- 
presse). 

5b)  Mischen,  Schütteln  und  Rühren. 
Zum  mechanischen  Vermischen  (unter 
Schütteln  oder  Rühren)  kann  jedes  beliebige 
geeignete  Gefäß  benutzt  werden.  Sollen 
beschränkt  mischbare  Flüssigkeiten  ver- 
schiedenen Volumgewichts  nach  dem  Durch- 
mischen wieder  getrennt  w^erden,  so  bringt 
man  sie  am  einfachsten  gleich  zum  Ver- 
mischen in  einen  Scheidetrichter  (Schüttel- 
trichter), durch  dessen  Hahn  nachher  die 
untereFlüssigkeits- 
schicht  abgelassen 
werden  kann  (Fig. 
6).  Sollen  Gefäße 
längere  Zeit  ge- 
schüttelt werden, 
wie  das  z.  B.  zum 
Zwecke  der  Sät- 
tigung einer  Flüs- 
sigkeit mit  einem 
festen  Stoff  in  der 
Regel  erforderlich 
ist,  so  empfiehlt 
sich  die  Verwen- 
dung einer  mecha- 
nischen Schüttel- 
vorrichtung. 
Man  kann  drei  ver- 
schiedene       Kon- 

stmktionen  solcher  Apparate  unterscheiden. 
Beziehen  wir  sie  auf  die  Art  der  Bewegung,  die 
das  Gefäß  ausführen  muß,  und  nennen  wir 
Längsachse  bei  einer  Flasche  die  Verbindungs- 
linie zwischen  Mitte  des  Stopfens  und  Mitte  des 


Bodens,  so  besteht  das  drehende  Schütteln 
(Figur  7,  a)  in  einer  Bewegung  der  auf 
einer   Scheibe,   Welle  oder  dgl.   befestigten 


Flasche  um  eine  zur  Längsachse  parallele 
Drehachse,  das  stürzende  Schüttehi 
(Figur  7,  b  und  c)  dagegen    in    einer  Be- 


Fig.  7. 

wegung  um  eine  Drehachse  senkrecht  zur 
Längsachse,  das  stoßende  Schütteln  endhch 
(Figur  7,  d  und  e)  in  einer  hin-  und  her  oder 
auf-  und  abgehenden  Bewegung  der  auf 
einem   Schlitten  befestigten  Flasche  in   der 


390 


Cliemisclie  Apparate 


Eichtung  der  Längsachse.  An  Stelle  des 
hin-  und  hergehenden  Schlittens  kann  auch 
ein  in  derselben  Richtung  wirkender  Schaukel- 
apparat (mit  oder  ohne  gleichzeitiges  Kippen 
der  Flasche)  angCAvendet  werden.  Die 
Wirkung  der  Schüttelapparate  steigert  sich 
im  Sinne    drehend  ->  stürzend  -^  stoßend. 

Häufig  wird  man  an  Stelle  des  Schütteins 
das  einfachere  Rühren  verwenden  können, 
bei  dem  das  Gefäß  in  Ruhe  bleibt  und  nur 
der  Inhalt  bewegt  wird. 

Die  Rührvorrichtung  besteht  in  der 
Regel  aus  einem  Rührer  geeigneter  Kon- 
struktion, der  durch  direkte  Kuppelung  oder 
vermittels  Schnurlaufs  und  Schnurscheibe 
von  irgendeinem  Motor  in  Bewegung  gesetzt 
wird,  Außer  auf-  und  abgehenden  Rührern 
sind  (und  zwar  diese  häufiger)  rotierende 
Rührer  im  Gebrauch.  Letztere  können 
einfache  Stabrührer  mit  rechtwinklig  um- 
gebogenem, auch  wohl  löffelartig  gestaltetem 
Ende,  Flügelrührer,  Spiralrührer,  Schrauben- 
rührcr  usw.  sein.  Zentrifugalrührer  tragen 
am  unteren  Ende  bewegliche  Schenkel,  die 
in  der  Ruhe  in  axialer  Richtung  herabhängen, 
so  daß  der  Rührer  bequem  auch  in  enghalsige 
Gefäße  eingeführt  werden  kann,  beim  Rühren 
aber  sich  auseinanderspreizen.  Sehr  wirksam 
ist  der  Witt  sehe  Rührer,  der  die  Flüssigkeit 
axial  ansaugt  und  radial  wieder  wegschleudert ; 
er  wird  für  Saugwirkung  von  oben  und  von 
unten  konstruiert.  Zum  Antriebe  von 
Schüttel-  und  Rührapparaten  dienen  Moto- 
ren. Es  kommen  hier  vor  allem  elektrische 
Kleinmotoren,  Wasserturbinen  und  Heiß- 
luftmotoren in  Frage,  Elektromotoren 
haben  manche  Vorzüge,  Sie  können  trotz 
bedeutender  Leistung  sehr  klein  und  kom- 
pendiös  gehalten  sein,  lassen  sich  überall 
aufbauen,  wo  Stromanschluß  geeigneter  Span- 
nung vorhanden,  arbeiten  meist  in  jeder  Lage, 
eignen  sich  zur  direkten  Kuppelung  und 
bedürfen  kaum  der  Wartung.  Ein  Uebel- 
stand  ist  in  vielen  Fällen  ihre  hohe  Touren- 
zahl, die  ohne  Beeinträchtigung  des  sicheren 
und  gleichmäßigen  Ganges  nur  in  engen 
Grenzen  variiert  werden  kann,  ferner  der 
Umstand,  daß  die  Laboratoriumsluft  sehr 
rasch  den  Kontakt  zwischen  Kollektor  und 
Bürste  zu  verderben  pflegt.  Die  hohe  Touren- 
zahl und  geringe  Regulierbarkeit  haben 
mit  den  Elektromotoren  auch  die  Wasser- 
turbinen (z,  B,  nach  Rabe)  gemein. 
Oft  wird  man  daher  bei  beiden  Arten  von 
Apparaten  genötigt  sein,  zur  Reduktion  der 
Tourenzahl  ein  Vorgelege  aus  Schnur- 
scheibenstufenrädern  oder  Kegelzahnrädern 
anzuwenden,  Kiederspannungsmotoren  und 
Turbinen  sind  übrigens  wohl  die  gefahr- 
losesten Antriebsmittel,  Ausgezeichnet  be- 
währt haben  sich  die  Heißluftmotoren 
(L.  Heinrici,  Zwickau  i,  S,),  Sie  arbeiten  mit 
einem  minimalen  Verbrauch  an   Brennstoff 


(z,  B,  Leuchtgas),  laufen  sicher  und  geräusch- 
los, haben  keine  allzu  hohe  Tourenzahl  und 
werden  bis  zu  ganz  bedeutenden  Leistungen 
gebaut,  Betriebsstörangen  haben  gewöhnlich 
ihren  Gnind  in  unzulässig  starkem  Anheizen. 
Die  größeren  Modelle  erfordern  Wasser- 
kühlung, Die  Heißluftmotoren  sind  die 
zuverlässigsten  Laboratoriumsmotoren. 

Zur  Uebertragung  der  Bewegung 
vom  Motor  nach  dem  Apparat  benutzt  man, 
wenn  eine  längere  Tätigkeit  in  Frage  kommt, 
am  besten  runde  Lederschnüre  mit  Metall- 
,, Schlößchen",  auch  wohl  Ketten,  Draht- 
spiralen, Darmsaiten,  Bindfäden  oder  zu- 
sammengebundene Gummischläuche.  Zum 
Rühren  unterWasser,  besonders  in  der  Wärme, 
haben  sich  nur  Ketten  bewährt. 

5c)  Entmischen,  Klären,  Trennen. 
Die  zur  Trennung  von  Flüssigkeitsschichten 
dienenden  Scheidetrichter  sind  bereits 
im  vorigen  Abschnitte  erwähnt  worden. 
Das  Abgießen  oder  iVbheben  einer  Flüssigkeit 
von  einem  festen  Bodenkörper  (Dekantieren) 
kann  man  bei  vorsichtigem  Gebrauche 
fast  in  jedem  Gefäße  vornehmen,  nötigenfalls 
unter  Mitwirkung  eines  Hebers.  Bequemer 
sind  besondere  Dekantiergefäße  (Dekan- 
tiertöpfe) mit  Tuben  in  verschiedener  Höhe, 
aus  denen  die  Flüssigkeit  abgelassen  wird 
in  dem  Maße,  wie  sie  sich  durch  Absitzen 
des  vorher  suspendierten  festen  Stoffes  ge- 
klärt hat.  Aehnliche  Vorrichtungen  kann 
man  auch  zum  Schlämmen,  d.  h.  zur 
Trennung  feinerer,  in  der  Flüssigkeit  länger 
suspendiert  bleibender  Teilchen  von  gröberen, 
sich  vorher  absetzenden,  benutzen. 

Die  vollständigste  und  zuverlässigste 
Trennung  einer  Flüssigkeit  von  einem  festen 
Stoff  liefert  die  Filtration.  Sie  besteht 
darin,  daß  das  Gemisch  durch  eine  poröse 
Schicht  von  angemessener  Durchlässigkeit 
bezw.  Dichte  gegossen,  gedrückt  oder  gesaugt 
wird.  Das  Material  dieser  Schicht  kann  sehr 
verschiedenartig  sein:  Baumwolle  (Watte), 
Asbestfasern,  Glaswolle  (letztere  beiden  für 
stark  ätzende  oder  organische  Fasern  zer- 
störende Flüssigkeiten),  Leinwand,  Ton,  Me- 
tallschwamm  usw.  Weitaus  am  häufigsten 
wird  besonders  präpariertes  Papier  (Filtrier- 
papier) gebraucht.  Es  gibt  Filtrierpapiere 
der  verschiedensten  Sorten  von  größter 
Durchlässigkeit  bis  zu  solcher  Dichtigkeit, 
daß  geringste  Trübungen,  ja  selbst  Bakterien, 
zurückgehalten  werden.  Die  meisten  Sorten 
kommen  sowohl  in  ganzen  Bogen  als  auch  in 
runden  Filterscheiben  verschiedenen  Durch- 
messers in  den  Handel,  Man  unterscheidet 
ferner  gewöhnhche  und  aschefreie  (oder  asche- 
arme) Filtrierpapiere,  von  denen  letztere, 
durch  Behandlung  mit  Säuren  von  der 
Hauptmenge  ihrer  mineralischen  Bestandteile 
befreit,  in  der  Regel  zu  quantitativen  Analysen 
benutzt  werden,  bei  denen  das  Filter  samt 


Chemische  Apparate 


391 


dem  darauf  befindhchen  Niederschlage  ver- 
ascht wird.  Endlich  gibt  es  noch  gehärtete 
Filter  und  solche  mit  gehärteter  Spitze. 
Gehärtete  Filter  haben  eine  sehr  glatte,  nicht 
fasernde  Oberfläche  und  eignen  sich  zum 
Abschaben  und  Abkratzen  von  Nieder- 
schlägen, sind  auch  chemisch  sehr  wider- 
standsfähig. Durch  besonders  große  filtrie- 
rende Oberfläche  zeichnen  sich  die  Falten- 
filter aus,  die  besonders  bei  langsani  filtrie- 
renden Mischungen  gute  Dienste  leisten. 
Sie  sind  fertig  käufUch  zu  haben,  übrigens 
leicht  auch  aus  jedem  gewöhnlichen  Filter 
herstellbar.  Früher  galt  das  schwedische 
Filtrierpapier  (Munktell)  als  das  beste 
und  wurde  für  analytische  Zwecke  fast  aus- 
schließlich benutzt.  Jetzt  werden  von  inlän- 
dischen Firmen  (Schleicher  und  Schüll, 
Düren,  Rheinland;  Max  Dreverhoff,  Dres- 
den) Papiere  von  so  vorzüghcher  Beschaffen- 
heit in  den  Handel  gebracht,  daß  die  gelegent- 
lich noch  anzutreffende  Bevorzugung  der 
schwedischen  Filter  durch  nichts  mehr  gerecht- 
fertigt erscheint. 

Das  Papierfilter  wird  meist  in  einen 
Trichter  (aus  Glas)  eingelegt,  aus  dessen 
Rohr  das  Filtrat  abläuft.  Soll  unter  dem 
Filter  ein  Minderdruck  erzeugt  werden  (Ab- 
saugen), so  erhalten  gewöhnhche  Filter 
(bei  gehärteten  überflüssig)  als  Schutz  gegen 
das  Zerreißen  eine  die  Spitze  umfassende 
Unterlage  aus  hartem  Material  (Konus), 
die  gewöhnlich  mit  zahlreichen  kleinen 
Löchern  zum  Durchtritte  des  Filtrats 
versehen  ist.  Es  sind  Konusse  aus  Platin- 
blech, Porzellan  und  aus  Pergamentpapier 
oder  gehärtetem  Filtrierpapier  gebräuchlich. 
Für  präparative  Arbeiten  werden  vielfach 
Siebplatten  aus  Porzellan  benutzt,  die  in 
den  Trichter  eingelegt  und  mit  einer  ent- 
sprechend großen,  am  Rande  etwas  übergrei- 
fenden Scheibe  Filtrierpapier  bedeckt  werden. 
Nut  scheu  sind  trichterartige  Gefäße,  meist 
aus  Porzellan,  die  eine  solche  Siebplatte  in 
fester  Verbindung  mit  der  Wandung  ent- 
halten. Auch  Nutschen  von  flach  zylin- 
drischer Form  werden  hergestellt.  Sie  werden 
bei  der  Filtration  auf  weite,  zylindrische 
Standgefäße  aus  Glas  (mit  abgeschliffenem 
Rande)  aufgesetzt.  Siebplatten  und  Nutschen 
dienen  in  der  Regel  zu  Filtrationen  unter  Ab- 
saugen. In  allen  derartigen  Fällen  nmß  die 
Filtriervorrichtung  in  eine  Saugflasche 
eingesetzt  oder  sonst  in  geeigneter  Weise  mit 
einer  entsprechenden  Vorrichtung  verbunden 
werden.  Trichter  und  trichterförmige  Nut- 
schen werden  mittels  Stopfen  in  den  Hals 
der  Saugflasche  eingeführt;  das  Absaugen 
der  Luft  aus  der  Flasche  erfolgt  durch  einen 
in  der  Nähe  des  Flaschenhalses  seitlich  sitzen- 
den röhrenförmigen  Ansatz  (oder  auch  einen 
Tubus)  vermittels  einer  Luftpumpe  (Wasser- 
strahlpumpe,  Wasserfallpumpe    nach   Bun- 


sen  —  letztere  arbeitet  sehr  sparsam  — ).  Das 
Filtrat  läuft  in  die  Saugflasche.  Man  kann 
Trichter  usw.  auch  in  den  Hals  einer  Glocke 
setzen  und  darunter  innerhalb  der  Glocke 
ein  Becherglas  oder  dgl.  zum  Aufnehmen 
des  Filtrats  aufstellen.  Die  Glocke  steht  mit 
abgeschliffenem  Rande  auf  einer  mattge- 
schhffenen,  starken  Glasplatte  (Fettdichtung!) 
und  wird  durch  einen  Tubus  oder  durch  ein 
in  einer  zweiten  Bohrung  des  Halsstopfens 
sitzendes  Rohr  ausgepumpt.  Es  gibt  auch 
Saugflaschen  mit  konischem  Halse,  in  den 
ein  Gummiring  eingelegt  wird,  worauf  direkt 
der  Trichter  kommt,  der  sich  beim  Absaugen 
auf  den  Ring  fest  aufpreßt. 

Um  heiße  Flüssigkeiten  ohne  nennens- 
werte Abkühlung  filtrieren  zu  können,  setzt 
man  die  Trichter  in  einen  von  heißer  Luft 
durchströmten  oder  siedendes  Wasser  ent- 
haltenden Blechmantel  ein  (Heißluft- 
trichter, Heißwassertrichter).  Die 
Erhitzung  des  Mantelinhalts  erfolgt  von  einem 
rohrartigen  Ansätze  des  Mantels  aus.  Zum 
Filtrieren  sehr  kalter  Flüssigkeiten,  deren 
unnötige  Erwärmung  vermieden  werden  soll, 
dienen  Trichter   mit    Vakuummantel. 

Vielgebraucht  werden  Filtertiegel  (siehe 
auch  weiter  unten)  mit  Siebboden,  auf  den 
das  eigentliche  Filtermaterial  (etwa  Asbest), 
sodann  ein  loses  Siebplättchen  gebracht  wird. 
Sie  bieten  den  Vorteil,  daß  der  abfiltrierte 
Stoff  darin  sofort  weiter  verarbeitet  (ge- 
glüht usw.)  werden  kann.  Hierher  gehören 
die  Gooch-Tiegel  aus  Porzellan  und  die 
Neubauer-Tiegel  aus  Platin.  Letztere  ent- 
halten als  Filtermaterial  eine  festgebrannte 
Schicht  von  Platinschwamm,  jedoch  keine 
bewegliche  Siebplatte.  Aus  porösem  Ton  oder 
auch  widerstandsfähigerem  porösem  Material 
(unglasiertem  Porzellan)  bestehen  die  Filter- 
kerzen und  Ballonfilter,  einseitig  offene 
Hohlgefäße,  die  in  die  zu  filtrierende 
Mischung  mit  dem  geschlossenen  Ende  voran 
eingesenkt  werden.  An  die  Oeffnung  wird 
die  Saugpumpe  angeschlossen;  die  filtrierte 
Lösung  sammelt  sich  im  Innern  des  Filters. 
Sie  sind  besonders  praktisch  für  schlecht  fil- 
trierende Niederschläge. 

Wenn  m an  einen  T  r  i  c  h  t  e  r  mit  R i  p  p  e  n 
längs  der  Innenfläche  anwendet,  wird  jedes 
eingesetzte  gewöhnliche  Filter  ohne  weiteres 
gewissermaßen  zum  Faltenfilter  und  kann 
in  dieser  Anordnung  gleichfalls  für  schlecht 
filtrierende  Niederschläge  mit  Vorteil  ver- 
wandt werden. 

Auch  Kolloide,  welche  gewöhnliche  Filter 
passieren,  können  abfiltriert  werden,  wenn 
man  besonders  präparierte  Filtermassen  (mit 
Gelatine  imprägnierte  Filter  nach  H.  Bech- 
hold,  Kollodiumfilter  nach  A.  Schoep) 
verwendet.  Durch  geeignete  Wahl  der  Dichte 
des  Filters,  die  sich  wieder  nach  der  Art  seiner 
Herstellung  richtet,  kann  man  eine  fraktio- 


392 


Chemische  Apparate 


nieite  oder  auswählende  Filtration  bewirken 
und  somit  Kolloide  aus  Mischungen  trennen. 
Die  Kolloidfiltration  (Ultrafiltration)  nach 
Bechhold  erfolgt  unter  einem  auf  die  zu 
filtrierende  Masse  von  oben  her  wirkenden 
erheblichen  Druck. 

Ein  sehr  wirksames  Mittel,  selbst  feinste 
Trübungen  durch  feste  Stoffe,  sodann  auch  i 
feinste  Emulsionen  (Flüssigkeitströpfchen) 
aus  Flüssigkeiten  zu  entfernen,  sind  die 
Zentrifugen,  kreisrunde  Behälter,  in  die 
Röhren  mit  der  zu  klärenden  Flüssigkeit 
eingesetzt  werden,  worauf  das  Ganze  durch 
Riemenantrieb  mit  der  Hand  oder  durch  einen 
Motor  in  sehr  rasche  Umdrehung  versetzt 
wird.  Auch  Zentrifugen  ohne  Hülle,  bei  denen 
die  Röhrchen  radial  an  der  Drehachse  hängen, 
sind  im  Gebrauch.  Bei  den  erreichbaren 
enormen  Zentrifugalkräften  kann  das  Zer- 
springen eines  Glases  verhängnisvoll  werden. 
Die  Gefäße  werden  daher  oft  noch  in  besondere 
Schutzhüllen  eingelegt  und  durch  feste  Lage- 
rung gegen  ungewollte  Bewegungen  gesichert. 
Es  gibt  bereits  Zentrifugen  mit  bis  zu  500 
Umdrehungen  in  der  Sekunde!  Der  schwerere 
Anteil  im  Gemische  setzt  sich  an  dem  peri- 
pher gelegenen,  oft  zu  einer  Spitze  verjüngten 
Ende  des  Rohres  ab. 

Zur  Trennung  kolloider  Stoffe  von  solchen, 
die  sich  im  Zustande  echter  Lösung  befinden, 
dient  der  Dialysator.  Er  besteht  aus  emem 
inneren  Gefäße  von  Schalen-  oder  Glocken- 
form, das  die  zu  dialysierende  Lösung,  und 
einem  äußeren  Gefäße  beliebiger  Form,  das 
das  reine  Lösungsmittel  aufnimmt.  Das 
innere  Gefäß  ist  unten  durch  eine  Membran 
abgeschlossen  und  hängt  oder  steht  im 
Außengefäß  so,  daß  daß  reine  Lösungsmittel 
an  die  Membran  von  außen  frei  herantreten 
kann.  Für  ausreichend  häufige  Erneuerung 
der  Außenflüssigkeit  ist  zu  sorgen.  Am 
wirkungsvollsten  ist  permanentes  Durch- 
strömen reiner  Flüssigkeit.  Die  Membran 
kann  tierischen  oder  pflanzlichen  Ursprunges 
sein,  auch  aus  Pergamentpapier,  Kollodium 
usw.  bestehen,  jedenfalls  aus  einem  Material, 
das  Kolloide  nicht  passieren  läßt.  Das  innere 
Gefäß  kann  auch  —  und  diese  Form  ist  be- 
sonders wirksam  —  ganz  aus  Membran  be- 
stehen: Dialysiersäckchen,  -hülsen,  -schlauche. 

Zur  sehr  wirksamen  Trennung  löslicher 
von  unlöslichen  Bestandteilen  fester  Körper 
bei  Anwendung  beschränkter  Mengen  von 
Lösungsmitteln  dient  der  Extraktions- 
apparat, für  den  viele  Spezialkonstruk- 
tionen  angegeben  worden  sind.  Figur  8  zeigt 
die  gebräuchlichste  Form  (nach  Soxhlet). 
Li  das  zylindrische  Extrakt ionsgefäß  wird 
eine  aus  Filtrierpapier  gepreßte  Extraktions- 
hülse (H)  und  in  diese  die  zu  extrahierende 
Substanzmischung  gebracht.  Das  Lösungs- 
mittel befindet  sich  in  einem  Kolben  (von 
dem  nur  Hals  und  Stopfen  gezeichnet  sind. 


und  wird  in  diesem  zum  Sieden  erhitzt;  der 
Dampf  nimmt  den  durch  die  gestrichelten 
Pfeile  angedeuteten  Weg  und  wird  oben  in 
einem  Kühler,  z.  B.  einem  Kugelkühler  (s.  a. 
unten  unter  ,, Kühler")  kondensiert;  das 
flüssige  Lösungsmittel  tropft  fortwährend 
in  die  Extraktionshülse,  welche  die  Lösung 
filtriert  und  teils  unten  abfließen,  teils  nach 
außen  in  das  Extraktionsgefäß  durchtreten 
läßt.  Li  letzterem  sammelt  sich  also  Lösung 
an  (die  Hülse 
dichtet  das  Ab- 
laufrohr ziemlich 
gut  ab),  die  all- 
mählich höher 
steigt  und  perio- 
disch durch  einen 
Uebeiiaufheber 
in  den  Kolben 
entleert  wird. 
Der  Weg  der 
Flüssigkeit  wird 
durch  die  ge- 
wöhnlichen, der 
des  Kühlwassers 
durch  die  ge- 
fiederten ausge- 
zogenen Pfeile 
gekennzeichnet. 
Obwohl  sich  all- 
mählich der  ex- 
trahierte Stoff 
im  Kolben  an- 
reichert, bleibt 
doch  die  lösende 
Wirkung  des  Lö- 
sungsmittels, da 
dieses  rein  ver- 
dampft (Nicht- 
flüchtigkeit  des 
Gelösten  voraus- 
gesetzt), dauernd 
unvermindert. 
Extraktions-  Fig.  8. 

apparate       zum 

Extrahieren  flüssiger  Lösungen  mit  Hilfe 
anderer  Flüssigkeiten  sind  die  Perfora- 
toren, die  nach  dem  gleichen  Prinzip  wirken, 
wie  die  Extraktionsapparate  für  feste  Sub- 
stanzen, 

Gase,  die  von  suspendierten  festen  Teil- 
chen (Staub)  oder  Tröpfchen  (Nebel)  befreit 
werden  sollen,  filtriert  man  am  besten 
durch  Watte  oder  ein  anderes  ähnlich  wir- 
kendes Material.  Waschen  des  Gases  mit 
Flüssigkeiten  hilft  hier  erfahrungsgemäß 
wenig,  indem  die  suspendierten  Teilchen  mit 
den  Gasblasen  durch  die  Flüssigkeiten  hin- 
durchgehen. Man  stopft  das  Filterinaterial 
lose  in  gewöhnliche  gerade  oder  in  U-Röhren 
ein. 

Anders,  wenn  irgendein  gasförmiger 
Bestandteil  eines  Gasgemisches  daraus  ent- 


Chemische  Apparate 


398 


fernt  werden  soll.  Man  bringt  dann  das  Gas 
in  einem  geeigneten  Absorptionsapparate 
mit  Substanzen  zusammen,  welche  den  frag- 
lichen Stoff  lösen  oder  chemisch  binden 
(oder  beides). 

Handelt  es  sich  um  kleinere,  abgemessene 
Gasmengen,  die  etwa  analysiert  werden 
sollen,  so  führt  man  sie  in  ein  mit  einem 
passenden  iVbsorptionsmittel  beschicktes  Ab- 
sorptionsgefäß über.  Die  Form  solcher  Ge- 
fäße ist  sehr  mannigfaltig  und  je  nachdem 
sie  nur  zur  Absorption  oder  auch  gleich- 
zeitig zur  Messung  dienen  sollen,  verschieden. 
Die  einfachen  Absorptionsgefäße  bestehen  ge- 
wöhnlich aus  zwei  durch  ein  engeres  Rohr 
verbundenen  Gefäßen,  von  denen  das  eine 
den  Reaktionsraum  darstellt  und  mit  einem 
der  Gaszuführung  und  -abführung  dienenden 
Kapillarrohr  versehen  ist,  das  andere  als 
Flüssigkeitsreservoir  benutzt  wird. 

Figur  9  zeigt  eine  nach  diesem  Prinzip 
gebaute,  einfache  Gaspipette.  Ihre  Wir- 
kung ist  leicht  verständlich.  Bei  anderen 
Absorptionsgefäßen  ist  die  Kapillare  _  mit 
einem  Schliffstopfen  in  das  Hohlgefäß  einge- 
setzt. Auch  wird  der  Reaktionsraum  häufig 
mit  Glaskugeln  oder  Glasröhren  gefüllt, 
an  deren  Oberfläche  eine  reichlichere  Menge 
der  von  dem  Gase  verdrängten  Flüssigkeit 
benetzend  hängen  bleibt.  Infolge  der  dadurch 
bewirkten  Oberflächenvergrößerung  wird  die 
Absorption  beschleunigt,  was  bei  trägen 
Reaktionen  von  besonderem  Vorteil  ist. 
Wenn  das  Absorptionsmittel  sich  an  der  Luft 
in  unerwünschter  Weise  verändert,  wendet 
man  zusammengesetzte  Gaspipetten  an,  bei 
denen  an  das  Reservoir  eine  zweite  Gaspipette 
(ohne  Kapillare)  angesetzt  ist,  deren  Inhalt 
als  schützende  Absperrflüssigkeit  dient. 


Fig.  10. 


Größere  Gasmengen,  die  von  einem  be- 
stimmten Bestandteile  befreit  werden  sollen, 
leitet  man  in  angemessen  raschem  Strome 
durch  Absorptionsg;efäße  hindurch.  Zur  Auf- 
nahme der  Absorptionsmittel  kann  zwar  jedes 
Gefäß  geeigneter  Form  verwendet  werden,  in 


dessen  Oeffnung  ein  doppelt  durchbohrter 
Stopfen  gesteckt  wird  mit  einem  unter  das 
Absorptionsmittel  reichenden  Gaszuleitungs- 
rohr und  einem  kurzen  Ableitungsrohr,  doch 
haben  sich  für  diesen  Zweck  Gefäße  bestimm- 
ter Form  eingebürgert.  E'ür  flüssige  Absorp- 
tionsmittel werden  die  Gaswaschflaschen 
benutzt.  Dazu  können  Woulfesche  Flaschen 
dienen,  d,  h.  Flaschen  mit  zwei  oder  drei 
Hälsen  und  eventuell  noch  Tuben  dicht  über 
dem  Boden.  Durch  einen  Halstubus  wird 
das  Gas  eingeleitet,  durch  einen  anderen  ab- 
geleitet; durch  den  dritten  wird  häufig  ein 
längeres,  unten  in  die  Flüssigkeit  eintauchen- 
des, oben  frei  in  die  Atmosphäre  mündendes 
Sicherheitsrohr  (Steigrohr)  für  den  Fall 
etwaiger  Verstopfungen  geführt.  Die  ge- 
bräuchlichste Form  der  Waschflaschen  (nach 
D rechsei)  ist  in  Figur  10  dargestellt.  Die 
Röhren  sind  hier  in  den  eingeschliffenen 
Glasstopfen  eingeschmolzen,  können  ebenso 
aber  auch  vermittels  eines  Gummi-  usw. 
Stopfens  eingesetzt  werden.  Es  gibt  auch 
Waschflaschen  breiter  Form,  doch  empfiehlt 
sich  die  schmale  Form  mehr  im  Interesse 
der  Ersparnis  an  Absorptionsmittel.  Da  die 
gewünschte  Absorption  um  so  rascher  von- 
statten geht,  in  je  größerer  Oberfläche  sich 
Gas  und  Absorptionsmittel  berühren  und  je 
länger  die  Berühnmg  dauert,  sind  zahlreiche 
Abänderungen,  die  diesem  Zwecke  dienen 
sollen,  angegeben  worden.  Man  kann  entwe- 
der das  Gas  statt  in  wenigen  großen  Blasen 
in  zahlreichen  kleinen  Bläschen  durch  die 
Flüssigkeit  schicken,  indem  man  das  Ein- 
leitungsrohr  unten  schheßt  und  mit  einer 
Anzahl  feiner  Oeffnungen  versieht.  Anderer- 
s.^its  zwingt  man  das  Gas  auch,  einen  längeren 
Weg  innerhalb  der  Flüssigkeit  zurückzulegen, 
indem  man  es  vom  Einleitungsrohre  aus  in  ein 
innerhalb  der  Flüssigkeit  liegendes  Spirahohr 
oder  in  die  Windungen  eines  Schrauben- 
ganges eintreten  läßt.  Die  Absorptions- 
schlangen und  die  Zehn-  (oder  Viel-) 
Kugelröhren  verfolgen  dasselbe  Ziel.  Ab- 
sorptionsapparate desselben  Grundprinzips,  die 
bei  energischer  Wirkung  leicht  sind  und  daher 
zur  Wägung  des  Absorbierten  dienen  können, 
sind  die'lvaliap parate  (die  gebräuchlichsten 
sind  die  nach  Lieb  ig  und  nach  Geißler), 
welche  zunächst  zur  Absorption  von  Kohlen- 
dioxj^d  bestimmt,  bei  geeigneter  Füllung  aber 
natürlich  auch  für  jeden  anderen  Zweck 
brauchbar  sind.  Auch  U-Röhren  (mit  ge- 
wöhnlichen oder  eingesclüiffenen  (Hahn-) 
Stopfen),  mit  festen  oder  flüssigen,  auf  einer 
festen  Füllmasse,  wie  Bimsteinstückchen, 
Glasperlen  usw.,  verteilten  Absorptions- 
mitteln sind  sein*  wirksam  und  eignen  sich 
zur  Wägung. 

Absorptionstürme  sind  zylindrische 
Gefäße  mit  Gaszuleitung  dicht  über  dem 
Boden  und  Gasableitung  im  Stopfen  (letzterer 


394 


Che  mische  Apparate 


auch  als  Hahn  ausgebildet).  Sie  werden 
mit  festen  Stoffen  oder  festem,  mit  geeigneter 
Flüssigkeit  benetztem  Material  beschickt. 
Der  Gasstrom  kann  natürlich  auch  in  um- 
gekehrter Richtung   durchgeschickt  werden. 

Besonders  häufig  werden  die  Absorptions- 
gefäße zur  Entfernung  von  Wasserdampf 
aus  Gasgemischen,  also  zum  Trocknen,  be- 
nutzt. Ihre  Beschickung  besteht  dann  aus 
wasserfreiem  Chlore alcium,  aus  konzentrierter 
Schwefelsäure  oder  aus  Phosphorpentoxyd. 
Die  trocknende  Wirkung  steigert  sich  in 
diesem  Sinne.  Oft  werden  verschiedene 
Trockenmittel  mit  steigender  Wirkung  hinter- 
einander geschaltet.  Sehr  energisch  trocknend 
wirkt  auch  ein  stark  gekühltes  Gefäß  (U- 
Rohr  oder  dgl.  in  einer  Kältemischung, 
festem  Kohlendioxj^d,  flüssiger  Luft).  Bei 
tiefsten  Temperaturen  eignet  sich  dieses  Prin- 
zip vorzüglich  auch  zur  Entfernung  von 
Kohlendioxyd,  besonders  in  Verbindung  mit 
der  Wirkung  eines  porösen,  das  Gas  stark 
adsorbierenden  Materials  (Holzkohle,  Tier- 
kohle). 

Der  Entfernung  von  Wasser  dampf  aus 
einem  begrenzten  Räume  und  seiner  Fern- 
haltung von  Gegenständen,  die  in  diesem 
Räume  aufbewahrt  werden,  dienen  die 
Exsikkatoren,  flach  zylindrische  Gefäße 
mit  oder  ohne  besonderen  Fuß,  die  mit  einem 
Trockenmittel  (Schwefelsäure,  zur  Vermei- 
dung des  Eniporspritzens  bei  Erschütte- 
rungen auf  Glasscherben,  Tonscherben  usw. 
gegossen,  Chlorcalcium  usw.)  beschickt  sind, 
über  dem  die  zu  trocknenden  oder  trocken  zu 
haltenden  Gegenstände  aufgestellt  oder  auf- 
gehängt werden  (auf  Drahtnetzen,  Dreiecken, 
gelochten  Platten,  Einsätzen).  Exsikkatoren 
werden  oft  zum  Evakuieren  eingerichtet 
(Vakuumexsikkator),  das  den  Trocknungs- 
prozeß sehr  beschleunigt,  ferner  auch  mit 
(elektrischer)  Innenheizung  versehen.  Als 
Material  dient  gewöhnlich  weißes  oder 
braunes  Glas,  letzteres  für  lichtempfindliche 
Substanzen.  Wie  zur  Entferming  von  Wasser- 
dampf, kann  man  Exsikkatoren  auch  zur 
Entfernung  anderer  flüchtiger  Stoffe  (orga- 
nischer Substanzen,  von  Ammoniak,  Säure- 
dämpfen) benutzen,  wenn  die  Füllung  zweck- 
entsprechend gewählt  wird. 

Die  gebräuchlichsten  Apparate  zur  Entfer- 
nung von  Wasser  und  anderen  flüchtigen 
Stoffen  unter  dem  Einflüsse  höherer  Tem- 
peraturen sind  die  Trockenapparate 
(Trockenkästen,  Trocken  schränke). 
Dies  sind  Behälter  verschiedener  Form,  meist 
aus  Metall,  gewöhnlich  Kupferblech,  mit 
Deckeln  oder  Türen,  oft  auch  mit  Fenstern, 
sowie  mit  Isolation  durch  Asbestplatten  ver- 
sehen. Die  zu  erhitzenden  Gegenstände 
werden  am  besten  auf  Einsätze  (Roste, 
Gitter)  gestellt  oder  in  diese  eingehängt,  da- 
mit sie  sich  möglichst  mitten  im  Trocken- 


apparate und  damit  in  gleichmäßiger  Tem- 
peratur befinden.  Zur  Messung  der  Tempera- 
tur dient  ein  durch  einen  Tubus  eingeführtes 
Thermometer,  dessen  Kugel  sich  möglichst 
in  Höhe  der  zu  trocknenden  Gegenstände 
befinden  soll.  Die  Erwärmung  kann  in  sehr 
verschiedener  Weise  erfolg .n,  durch  Gas  oder 
Elektrizität,  wobei  ein  Thermoregulator  (s. 
unten  bei  Thermostaten)  empfehlenswert  ist, 
oder  durch  den  Dampf  siedender  Flüssig- 
keiten (Dampftrockenschränke,  Toluol-Tie- 
geltrockner).  In  letzterem  Falle  ist  die  Tem- 
peratur nach  oben  hin  begrenzt.  Den  Heiz- 
dampf läßt  man  durch  den  in  diesem  Falle 
doppelwandigen  Mantel  des  Apparates  strö- 
men. Es  gibt  auch  Trockenapparate,  deren 
Innenraum  evakuiert  werden  kann  (Vakuum- 
Trockenapparate),  wodurch  die  Wirkung  be- 
deutend gesteigert  wird  (vgl.  Exsikkatoren 
mit  Innenheizung). 

5d)  Ausführung  chemischer  Reak- 
tionen, besonders  unter  Erhitzen. 
,, Handversuche"  mit  kleinen  Mengen  werden 
meist  in  Reagenzgläsern  ausgeführt.  Das 
Reagensglas,  das  neben  der  Retorte  geradezu 
als  Sinnbild  des  chemischen  Apparates  gilt, 
dessen  Form  also  auch  allgemein  bekannt  ist, 
wird  in  den  verschiedensten  Dimensionen 
aus  dünnwandigem  Glas  (das  rasches  Er- 
hitzen gestattet)  gefertigt.  Für  höhere  Tem- 
peraturen (Glühversuche)  benutzt  man  Rea- 
genzgläser aus  schwer  schmelzbarem  Glase 
(Kaliglas),  neuerdings  auch  aus  Quarzglas.^) 
Glühröhrchen  sind  dickwandigere  Gefäße 
von  Reagensglasform,  aber  mit  relativ  engem 
Lumen.  Sie  werden  in  der  Regel  nur  einmal 
zu  Glühversuchen  benutzt,  da  sie  dabei 
weich  zu  werden  und  beim  Abkühlen  zu 
springen  pflegen.  Dickwandige  Reagenz- 
gläser mit  Fuß.  also  nicht  zum  Erhitzen  ein- 
gerichtet, vielfach  auch  nach  oben  konisch 
sich  erweiternd,  sind  die  Reagierkelche. 

Bechergläser  sind  zylindrische  Hohl- 
gefäße aus  dünnem  Glase,  die  im  Laborato- 
rium wohl  am  meisten  gebrauchte  Art  von 
Apparaten.  Es  gibt  Bechergläser  von  hoher, 
schmaler  und  breiter,  niedrigerer  Form,  beide 
mit  und  ohne  Ausguß.  Gute  Bechergiäser 
sollen  das  Erhitzen  selbst  auf  freier  Flamme 
vertragen.  Am  besten  haben  sich  in  dieser 
Hinsicht  die  Geräte  aus  Jenaer  Glas"^)  (mit 
Stempel)  bewahrt,  dem  erst  in  neuerer  Zeit 
ein  ebenbürtiger  Konkurrent  im  „Rheini- 
schen Geräteglas"^)  erstanden  ist.  In  allen 
Fällen,  in  denen  es  auf  Haltbarkeit  bei 
raschem  Erhitzen  ankommt,  ist  das  Geräte- 


^)  Aus  Quarz  lassen  sich  fast  alle  Gegenstände 
blasen  oder  formen,  die  sonst  aus  Glas  imd 
Porzellan  hergestellt  \nn-den.  Ueber  die  Eigen- 
schaften des  Quarzglases  s.  weiter  unten. 

2)  Schott  und  Genossen,  Jena. 

3)  Kheinische  Glashütten  A.-G.,  Cöln- 
Ehrenfeld. 


Cheniisclie  Apparate 


^95 


glas  der  genannten  Firmen  zu  empfehlen. 
Der  höhere  Preis  macht  sich  im  Gebrauche 
sehr  bald  bezahlt.  Geräte  aus  gewöhn- 
lichem, weichem  Glase  geben  an  wässerige 
Lösungen  von  frischen  Flächen  sehr  merk- 
lich Alkali  ab.  Längeres  Behandeln  mit 
Wasserdampf  (Ausdämpfen)  ist  mit  Erfolg 
zur  Beseitigung  dieses  Uebelstandes  ver- 
wendbar. In  demsell)en  Verhältnis  wie  die 
Kelche  zu  den  Reagenzgläsern  stehen  die 
Stutzen  (Filtrierstutzen)  zu  den  Becher- 
gläsern; es  sind  dickwandige,  nicht  zum  Er- 
hitzen bestimmte  Gefäße  ähnlicher  Form. 
Nach  oben  zu  sich  verjüngende  Bechergläser, 
die  Philips- Becher  (auch  Erlenmeyersche 
Bechergläser  und  Nonnengläser  genannt) 
bieten  den  Vorteil,  daß  die  Gefahr  eines 
Verspritzens  beim  Kochen  nsw.  verringert 
wird.  Als  sicheres  Mittel  dagegen  ist  die 
Bedeckung  dieser  wie  auch  sonstiger  Geräte 
mit  Uhrgläsern  übUch.  Uhrgläser  zeigen 
nur  die  unangenehme  Eigenschaft ,  bei 
raschem  Temperaturwechsel  leicht  zu  sprin- 
gen. Sollen  Gase  eingeleitet  werden,  so 
wählt  man  Uhrgläser  mit  Bohrung  für  Glas- 
röhren. 

Zur  Ausbildung  eines  richtigen  Flaschen- 
halses führt  die  Verjüngung  beim  Erlen- 
meyer-Kolben.  Eine  Modifikation  davon 
ist  der  Boltonsche  Kolben,  der  unsym- 
metrisch zur  Längsachse  ist.  Er  verhindert 
das  Verspritzen  noch  gründlicher  als  der 
gewöhnliche  „Erlenmeyer"  und  kann  auch 
in  hegender  Stellung  („Bauch"  nach 
unten)  zum  Kochen  benutzt  werden. 
Kugelige,  am  Boden  abgeplattete  Form 
haben  die  Stehkolben  oder  Koch- 
flaschen, die  denselben  Zwecken  dienen, 
wie  die  (jüngeren)  Erlenmeyer- Kolben;  rein 
kugelige  Form  zeigen  die  Rundkolben,  die 
beim  Erhitzen  noch  etwas  zuverlässiger  sind 
als  Stehkolben,  dabei  natürlich  aber  einge- 
spannt werden  müssen.  Sie  sind  stets  anzu- 
wenden, wenn  der  Linenraum  evakuiert 
werden  soll,  da  der  Luftdruck  flache  Böden 
sehr  häufig  eindrückt. 

Zur  Ableitung  gasförmiger  Stoffe,  z.  B. 
des  Flüssigkeitsdampfes  beim  Destillieren, 
kann  man  ein  Rohr,  statt  es  durch  einen  Stop- 
fen einzuführen,  seithch  in  den  Hals  eines 
Rundkolbens  einschmelzen.  Solche  Gefäße 
sind  die  Destillierkolben.  Der  Hals  bleibt 
dann  für  die  Einführung  von  Thermometern, 
Gaseinleitungsröhren,  Tropftrichtern  und  der- 
gleichen frei."  Denkt  man  sich  den  Hals  eines 
'Rundkolbens  unter  Abflachung  des  scharfen 
Ueberganges  vom  Hals  zum  Bauch  seitlich 
umgebogen,  so  erhält  man  eine  Retorte, 
einen  zur  Ausführung  trockener  Destilla- 
tionen, kaum  aber  mehr  zur  Destillation  von 
Flüssigkeiten  benutzten  Apparat.  In  den 
letzteren  Fällen  ist  sie  fast  vollständig  durch 
den  Destillierkolben  verdrängt  worden.    Re- 


torten sind  meist  etwas  dickwandiger  und 
werden  vielfach  mit  einem  Tubus  am  Ueber- 
gange  vom  Bauch  zum  Halse  zum  Zwecke 
des  Substanzeinfüllens  sowie  des  Einsetzens 
eines  Gaseinleitungsrohres  oder  eines  Thermo- 
meters gefertigt.  Kupferne  Retorten  dienen 
zur  Herstellung  von  Sauerstoff  durch  Glühen 
von  Kahumchlorat,  solche  aus  Blei  oder 
besser  aus  Platin  zur  Destillation  von  Fluß- 
säure. Das  Destillat  aus  einer  Retorte  oder 
einem  sonstigen  Destillierapparat  wird  häufig 
in  besonderen  Vorlagen  verschiedener 
Form  aufgefangen.^)  Retortenvorlagen  sind 
gewöhnhch  kugelig  mit  einem  verlängerten 
und  erweiterten,  vielfach  auch  noch  einem 
zweiten,  gewöhnhchen  Tubus. 

Vorstöße  sind  einseitig  verjüngte,  z.  T. 
auch  gebogene  Röhren,  die  zum  Verbinden 
von  Röhrenenden  ungleicher  Weite,  auch 
zum  Einführen  des  Destillates  aus  einem 
Rohrende  in  einen  Tubus  und  dergleichen 
dienen. 

Ueber  Kühler  siehe  unten  beim  Ab- 
schnitt 6. 

Soll  das  Verdampfen  von  Substanzen  t)ei 
der  Reaktion  verhindert  werden,  oder  sollen 
dabei  sich  entwickelnde  Gase  im  Reaktions- 
gemisch bleiben,  d.  h.  also  insbesondere  bei 
Arbeiten  oberhalb  der  Siedetemperatnr  eines 
dabei  angewandten  Lösungsmittels,  so  ist  die 
Verwendung  von  Druckgefäßen  am  Platze. 
Bei  Flaschen  kann  der  Stopfen  festgebunden 
(bei  geringem  Ueberdrucke)  oder  durch  einen 
Bügel,  eventuell  mit  Gummidichtung,  fest- 
gehalten (Selterswasserflaschenprinzip)  oder 
endhch  durch  Anziehen  einer  von  oben  her 
wirkenden  Schraube  niedergehalten  werden. 

Für  Reaktionen  mit  kleinen  Substanzniengen 
kann  man  sich  sehr  einfache  Druckgefäße  aus 
starkwandigen  Röhrchen  von  Reagenzglasform 
herstellen,  die  durch  einen  Gummistopfen  (nicht  zu 
weich)  verschlossen  werden.  Um  letzteren  festzu- 
halten, schiebt  man  über  das  Rohr  von  unten 
her  den  engeren  Teil  eine  Schraubentülle,  wie 
sie  zum  Anschluß  von  Spiralschläuchen  an  Gas- 
herde viel  gebraucht  werden.  Der  etwas  umgelegte 
oder  aufgetriebene  Rand  des  Rohres  legt  sich 
an  die  Tülle  fest  an, während  der  von  oben  her  auf- 
geschraubte weitere  Oberteil  den  Stopfen  festhält, 
Es  empfiehlt  sich,  auf  den  Stopfen  zimächst  eine 
Metallplatte  zu  legen,  damit  sich  der  Druck 
gleichmäßig  verteilt.  Tragen  Stopfen  imd  Platte 
eine  Durchbohrimg,  so  kann  man  auch  noch  ein 
Hahnrohr  u.  do:l."  einführen  (inneres  Ende  auf- 
treiben !).  Solche  Gefäße  halten  beciuem  nmd 
10  Atmosphären  Ueberdruck  aus,  wenn  das  Glas 
von  der  Stärke  der  Einschmelzröhren  gewählt 
j  wird. 

Will  man  beliebige,  nicht  besonders 
druckfeste  Gefäße  anwenden  und  darin 
dennoch  bei  höheren  Drucken  und  Tempera- 
turen Reaktionen  vornehmen,  auch  den  Druck 


1)  Näheres  siehe  im  Artikel  ,,Chem.  Arbeits- 
methoden" bei  ,, Destillieren". 


39G 


Chemisclie  Apparate 


messen,  so  benutzt  man  Autoklaven.  Es 
sind  dies  auf  hohen  Ueberdnick  geprüfte 
Metallgefäße  mit  aufgeschraubtem  oder  auf- 
gepreßtem, abgedichtetem  Deckel  und  einem 
Einsatz  aus  Glas,  Porzellan  und  dergleichen, 
in  welchen  das  Keaktionsgemisch  direkt  oder 
in  einem  beliebigen  offenen  Gefäße  gebracht 
wird.  Im  Deckel  sitzen  ferner  Manometer, 
Thermometer,  wohl  auch  ein  gasdicht 
durchgeführter  Rührer;  sowie  ein  verstell- 
bares Sicherheitsventil.  Wird  in  einem  solchen 
Apparat  z.  B.  eine  wässerige  Lösung  erhitzt, 
so  steigt  die  Temperatur  so  lange,  bis  der 
Dampfdnick  das  Ventil  hebt.  Durch  Regii- 
lierung  des  letzten  wird  mithin  auch  die 
erreichbare  Maximaltemperatur  bestimmt. 
Es  ist  wohl  selbstverständlich,  daß  genügend 
Lösungsmittel  vorhanden  sein  muß,  um  den 
Autoklaven  mit  Dampf  von  entsprechendem 
Dnicke  zu  füllen.  Nötigenfalls  muß,  wenn 
nur  wenig  Flüssigkeit  angewandt  wird,  noch 
Lösungsmittel  für  sich  eingeführt  werden. 
Substanzen,  die  selbst  oder  deren  Dämpfe 
das  Metall  des  Autoklaven  angreifen,  sind 
natürlich  auszuschließen. 

In  solchen  Fällen  bleibt  nichts  anderes 
übrig,  als  das  Einschmelzen  der  Mischung 
(hermetischer  Verschluß).  Gewöhnlich  dienen 
dazu  Einschmelzröhren,  ziemlich  dick- 
wandige Röhren  aus  widerstandsfähigem 
Glas,  die  an  einem  Ende  rund  geschlossen, 
am  anderen  nach  dem  Einfüllen  der  Substanz 
zu  einer  dickwandigen  Kapillare  ausgezogen 
und  dort  ebenfalls  zugeschmolzen  werden. 
Auf  tadelloses  Zuschmelzen  ist  großer  Wert 
zu  legen,  wenn  das  Platzen  beim  Erhitzen 
vermieden  werden  soll.  Zum  Erhitzen  werden 
solche  Röhren  in  ,,Bonibenöfen"  (siehe  weiter 
unten)  eingelegt.  Wenn  Einschmelzröhren 
mit  Inhalt  auf  Temperaturen  erhitzt  werden 
sollen,  bei  denen  Glas  bereits  erweicht, 
müssen  besondere  Vorkehrungen  gegen  das 
Aufblasen  der  Röhren  getroffen  werden. 
Man  schiebt  sie  dann  in  ein  knapp  darüber 
gehendes  Schutzrohr  aus  Metall  (z.  B.  Eisen), 
das  durch  eine  aufgeschraubte  Kappe  ver- 
schlossen wird.  Auf  diese  Weise  gelingt  das 
Erhitzen  bis  auf  Rotglut. 

Das  Erhitzen  von  Substanzen  in  einem 
Strome  eines  bestimmten  Gases  bei  zuver- 
lässigem Ausschlüsse  der  Luft  erfolgt  in 
Röhren  aus  schwerschmelzbarem  oder  feuer- 
beständigem Material.  Hierzu  eignen  sich  die 
„Verbrennungsröhren"  aus  Ivaliglas;  das 
früher  vielfach  gebrauchte  böhmische  Hart- 
glas wird  nur  noch  wenig  verwendet.  Für 
noch  höhere  Temperaturen  sind  Röhren 
aus  geschmolzenem  Quarz  (ganz  durchsich- 
tige aus  geschmolzenem  Bergkristall  sind  sehr 
teuer;  durchscheinende  oder  ganz  undurch- 
sichtige leisten  vielfach  dieselben  Dienste 
und  kosten  erheblich  weniger),  sowie  aus 
glasiertem  Porzellan  geeignet.     Prüfung  auf 


Gasdichtheit  ist  anzuraten.  Die  zu  erhitzende 
Substanz  pflegt  man  in  ein  ,, Schiffchen" 
aus  Porzellan,  Quarz,  Platin  und  dergleichen 
zu  bringen,  das  in  das  Glührohr  eingeschoben 
wird.  Auch  Erweitenmgen  im  Rohre  selbst 
können  zur  Aufnahme  der  Substanz  dienen 
(Kugelröhren). 

Das  Erhitzen,  Rösten,  Verbrennen  und 
Schmelzen  von  Substanzen  an  der  Luft  er- 
folgt in  den  allermeisten  Fällen  in  Tiegeln 
(Schmelztiegeln).  Durch  Auflegen  des  Tiegel- 
deckels wird  das  Verstäuben,  Wegfhegen  und 
Verspritzen  des  Inhalts  sowie  seine  Verun- 
reinigung verhindert. 

Die  Form  des  Tiegels  ist  etwas  verschie- 
den; es  gibt  flache  und  weite,  tiefe  und  enge, 
solche  mit  kreisrundem  Querschnitt  (die 
gewöhnhche  Form),  aber  auch  mit  eckigem. 
Auch  Tiegel  mit  Ausguß  werden  hergestellt. 
Die  tiefen,  engen  Tiegel  (Rose -Tiegel) 
dienen  auch  zum  Erhitzen  in  einem  Strome 
eines  beliebigen  Gases,  das  dann  durch  eine 
Durchbohrung  des  Deckels  vermittels  eines 
Gaseinleitungsrohres  (aus  Porzellan)  zuge- 
leitet wird.  Am  häufigsten  gebraucht  werden 
Porzellantiegel,  die  innen  und  außen  glasiert 
sind;  Rose -Tiegel  sind  gewöhnlich  nur 
außen  glasiert.  Aber  auch  sehr  viele  andere 
Materialien  kommen  für  die  Herstellung 
von  Tiegeln  in  Anwendung  je  nach  dem 
Gebrauchszweck.  Zu  nennen  sind  hier  Cha- 
niotte,  hessischer  und  englischer  Ton,  Magne- 
sia (für  sehr  hohe  Temperaturen),  Quarzglas, 
neuerdings  auch  Zirkonerde\),  Retortenkohle, 
Graphit,  von  Metallen  in  erster  Linie  Platin, 
sodann  Gold  (als  Ersatz  für  Platin  kommt  seit 
den  Zeiten  außergewöhnlicher  Steigerung  der 
Platinpreise  auch  eine  Legierung  von  90% 
Gold  und  10%  Platin  auf  den  Markt,  die 
ohne  Gefahr  bis  900"  erhitzt  werden  darf), 
Silber,  Nickel,  Eisen,  endlich  für  Versuche  bei 
Temperaturen  zwischen  1700"  und  2000" 
reines  Iridium. 

Die  Anwendung  von  Gold  und  Silber 
beschränkt  sich  auf  besondere  Fälle:  ersteres 
für  Quecksilberbestimmungen,  letzteres  für 
Schmelzen  von  Aetzalkalien;  beide  Metalle 
sind  ja  relativ  leicht  schmelzbar:  Gold  bei 
1064",  Silber  bei  961 ".  Aus  Platin  werden 
auch  ,,Fingertieger'  (oder  Röhrentiegel),  die 
nahezu  Reagensii lasform  haben,  hergestellt 
(für  besonders  analytische  Zwecke).  Zu  ana- 
lytischen Arbeiten  werden  ganz  vorwiegend 
Tiegel  aus  Porzellan.  Platin  oder  Quarz  be- 
nutzt. Die  Filtertiegel  nach  Gooch  (Por- 
zellan) und  Neubauer  (Platin)  wurden  be- 
reits iDei  den  Filtern  besprochen. 

Viele  Operationen,  zu  denen  gewöhnlich 


1)  Königl.  Porzellanmanufaktur,  Berlin.  Fa- 
brikmäßige Herstelhuig  fraglich.  Vgl.  R.  Riecke, 
Darstelhuig  von  Gefäßen  "aus  Zirkonerde,  Z.  f. 
angew.  Chem.  23,  1019  (1910). 


Chemische  Apparate 


397 


Tiegel  dienen,  können  auch,  wenn  größere 
Substanzmengen  in  Frage  kommen,  in 
Schalen  vorgenommen  werden.  Das  haupt- 
sächlichste Anwendungsgebiet  der  Schalen 
sind  aber  das  Eindampfen,  Abdampfen  und 
Entwässern,  wofür  sie  eine  besonders  geeig- 
nete Apparatenform  darstellen,  weil  die 
Kommunikation  mit  der  Umgebung  in  viel 
größerer  Fläche  als  bei  den  Tiegeln  stattfindet. 
Schalen  aus  Porzellan,  Quarz,  Platin,  Platin- 
Gold,  Silber  sind  in  der  Regel  halbkugehg 
geformt.  Glasschalen  werden  auch  mit 
ebenem  Boden  und  mit  senkrechter  Seiten- 
wand hergestellt  und  viel  verwandt  (Kristal- 
lisierschalen). Die  meisten  Schalen  besitzen 
einen  Ausguß.  Sehr  bequem  sind  Schalen 
mit  Griff  (alles  aus  einem  Stück  geformt). 
Ueber  Abdampfgefäße  besonderer  Art,  die 
sogenannten  ,, Enten"  siehe  den  Artikel  „C  h  e  - 
m  i  s  c  h  e  A  r  b  e  i  t  s  m  e  t  h  0  d  e  n",  Abschnitt 
,, Abdampfen". 

Einiges  über  Eigenschaften,  Verwen- 
dung und  Behandlung  von  Geräten 
aus  Platin  und  Quarz: 

Platingeräte.  Die  Verwendimgstemperatur 
der  Platingeräte  ist  nach  oben  hin  durch  den 
Schmelzpimkt  des  Platins  (1744")  begrenzt.  Sein 
hoher  Schmelzpunkt  und  die  geringe  chemische 
Angreifbarkeit  verleihen  dem  Platin  seinen  prak- 
tischen Wert.  Durch  Legienuig  mit  vielen  anderen 
Metallen  sinkt  der  Schmelzpimkt.  Esist  darummi- 
zulässig,  leicht  schmelzbare  Metalle,  die  sich  mit 
Platin  legieren,  in  Platingeräten  zu  erhitzen  oder 
ihre  Verbindimgen  darin  Operationen  auszusetzen, 
bei  denen  die  Metalle  selbst  entstehen  können 
(Reduktion).  Besonders  gefährlich  sind  Antimon, 
Blei,  Zink.  Man  fasse  glühende  Platingeräte 
prinzipiell  nur  mit  Platin  an  (Zangen  mit  Platin- 
bewickelung usw.).  Ferner  nimmt  Platin  in  der 
Hitze  leicht  Kohlenstoff  auf  und  wird  dadurch 
brüchig;  es  darf  daher  niemals  mit  leuchtenden 
Flammen  erhitzt  und  bei  entleuchteten  nur  in 
den  farblosen  Mantel,  nicht  in  den  blauen  Kern 
gebracht  werden.  Bei  höherer  Temperatur  wird 
Platin  von  Schwefel  angegriffen,  in  besonders 
hohem  Grade  aber  von  Phosphor  unter  Bildung 
leicht  schmelzbaren  Phosphorplatins.  Phosphate 
dürfen  daher  in  Gegenwart  von  Reduktions- 
mitteln nicht  in  Platingeräten  erhitzt  wer  den.  i) 
Es  ist  dabei  stets  zu  berücksichtigen,  daß  Wasser- 
stoff durch  glühendes  Platin  leicht  diffmuliert, 
imd  daß  in  unvollständig  verbrannten  Flammen- 
gasen stets  merkliche  Mengen  von  Wasserstoff 
vorhanden  sind.  Häufig  kann  man  sich  durch 
Einstellen  des  Platingeräts  in  ein  Schutzgerät  (aus 
Porzellan  usw.)  helfen,  am  besten  aber  durch  Er- 
hitzen im  elektrischen  (Platin -)Ofen.  Chemisch  an- 
gegriffen wird  Platin  in  hohem  Grade  durch 
schmelzende  Alkalien,  Cyanide  und  Sulfide  oder 
solche  Schmelzen,  in  denen  sich  derartige  Stoffe 
bilden.  Auch  Soda-Salpeterschmelzen  greifen 
etwas  an,  was  jedoch  nur  für  die  Zusammen setzmig 
der  Schmelze  von  Bedeutung  ist.     Königswasser 


^)  Siehe  W.  C.  Heraeus,  Ueber  die  Ursache 
der  Zerstörung  der  Platintiegel  bei  Phosphat- 
analysen, Z.  f.  angew.  Chem.  15,  917  (1902). 


und  alle  Flüssigkeiten,  aus  denen  sich  Chlor  ent- 
wickelt, lösen  Platin,  namentlich  in  der  Wärme. 
Die  Reinigmig  von  Platingeräten  geschieht  zweck- 
mäßig durch  vorsichtiges  Scheuern  erst  mit 
feuchtem,  dann  mit  trockenem  Seesand. 

Quarzgeräte.  Quarzglas  aus  Bergkristall 
(durchsichtig)  beginnt  erst  bei  etwa  1500"  zu  er- 
weichen, das  undurchsichtige  etwas  tiefer.  Längere 
Zeit  auf  Temperaturen  über  1000"  erhitzt,  zeigt 
Quarzglas  allmähliche  Entglasruig  (Trübwerden 
infolge  von  Kristallisation).  Sehr  unempfindlich 
ist  Quarzglas  gegen  die  schroffsten  Temperatur- 
ändermigen.  Durch  sehr  viele  Salze  flüchtiger 
Säuren  (z.  B.  Alkalichloride)  wird  Quarzglas  in 
der  Hitze  angegriffen,  noch  energischer  dur-ch 
alkalische  Schmelzen  (Alkalischmelze,  Carbon at- 
sclimelze),  überhaupt  durch  alle  Schmelzen,  die 
zum  Aufschließen  auch  der  Silikate  dienen, 
ferner  durch  feuerflüssige  Phosphor  säure.  Viele 
Metalloxyde  vereinigen  sich  bei  höheren  Tem- 
peraturen ebenfalls  mit  Quarz.  Stark  redu- 
zierende Substanzen  (wie  manche  Metalldämpfe) 
greifen  in  der  Hitze  ebenfalls  stark  an.  Quarz- 
geräte können  bei  höheren  Temperaturen  an  Stelle 
von  Porzellan  oder  Kaliglas  verwendet  werden, 
jedoch  nicht  ohne  weiteres  statt  Platin.  Wichtig 
ist  das  Verhalten  von  Quarzglas  gegenüber 
wässerigen  Lösmigen.  Für  Präzisionsarbeiten 
sollten  nur  Quarzgeräte  (die  in  jeder  beliebigen 
Form  hergestellt  werden)  benutzt  werden;  denn 
saure  Lösimgen  sind,  mit  Ausnahme  der  stark 
angreifenden  Flußsäure,  ohne  Einwirkimg,  ebenso 
neutrale  Lösiuigen ;  dagegen  lösen  Alkalicarbonate 
luid  Laugen  reichlich  Quarz  auf^).  In  den  meisten 
vorkommenden  Fällen  stellt  Quarz  gegenüber 
auch  den  besten  Gläsern  das  bei  weitem  be- 
ständigere Material  dar.  Quarzglas,  das  mit  den 
Fingern  angefaßt  wurde,  trübt  sich  an  den  be- 
treffenden Stellen  beim  Erhitzen  (Kochsalzein- 
wirkmig).  Vorheriges  Abreiben  mit  Alkohol  ist 
zu    empfehlen. 

6.  Apparate  zur  Erzeugung.  Zufuhr 
und  Abfuhr  von  Wärme.  Als  Wärmequelle 
dienen  bei  chemischen  Arbeiten  kaum  noch 
Kohleöfen  (nur  für  besondere  präparative 
Arbeiten),  selten  Spiritusbrenner  (wenn  der 
Schwefelgehalt  des  Leuchtgases  stören 
könnte);  das  weiteste  Feld  der  Anwendung 
hat  sich  der  Gasbrenner  nach  dem  Prinzip 
des  Bunsen- Brenners  erobert..  Bekanntlich 
reißt  bei  ihm  das  aus  einer  Spitze  entströ- 
mende Leuchtgas  Luft  mit  und  verbrennt 
an  der  Mündung  des  Brennerrohres  mit 
schwach  oder  praktisch  nicht  leuchtender 
Flamme,  je  nach  der  Menge  der  mitgeführten 
Luft.  Eine  Vorrichtung  zur  Regulierung  der 
Luftzufuhr  (Hülse)  ist  bei  jedem  Brenner 
erwünscht.  Durch  vollkommene  Absperrung 
der  Luft  wird  die  entleuchtete  Flamme  in  eine 
leuchtende  verwandelt.  Auch  zur  Regulierung 
der  Gaszufuhr  sind  viele  Brennerkonstruk- 
tionen eingerichtet.  Praktisch  sind  Brenner 
mit   einer   vor   dem    Gasregulierhahn   abge- 


1)  Siehe  F.  Mylius  und  A.  Meusser,  Ueber 
die  Anwendbarkeit  von  Quarzgeräten  im  Labo- 
ratorium,   Z.   f.    anorg.   Chem.   44,    221  (1905). 


398 


Chemische  Apparate 


zweigten,  daher  dauernd  (aus  einem  dünnen 
Röhrchen)  brennenden  Zündflamme  (Spar- 
flamme). Alle  die  sehr  zahlreichen  Brenner- 
konstruktionen zu  nennen,  würde  zu  w^eit 
führen.  Ihrer  Wirkung  nach  kann  man  neben 
den  gewöhnlichen,  am  meisten  gebräuch- 
lichen Brennern  mittlerer  Leistung  die 
kleinflammigen  Mikrobrenner  und  Spar- 
brenner, andererseits  die  sehr  leistungsfähigen 
Brenner  nach  dem  System  von  Fletcher 
und  von  Teclu  unterscheiden.  Bei  letzteren 
beiden  kann  die  Luftzufuhr  so  ergiebig 
gemacht  werden,  daß  sehr  heiße,  brausende 
Flammen  entstehen.  Um  das  ,, Zurückschla- 
gen" der  Flamme  in  das  Brennerrohr  zu 
verhüten,  wird  vielfach  ein  Drahtnetz  (Sieb) 
in  der  Brennermündung  angebracht  oder 
auf  den  Brenner  aufgesetzt.  Vor  seitlichem 
Zug  geschützt  und  zu  ruhigem,  gleichmäßigem 
Brennen  veranlaßt  werden  die  Flammen  durch 
Schornsteine,  zylindrische  oder  schwach 
konische  Apparate  aus  Eisenblech,  die  durch 
Aufklemmen  oder  Festschrauben  am  Bren- 
nerrohr direkt  befestigt  oder  auf  einen  auf 
das  Brennerrohr  aufgeschraul)ten  Haltering 
(Stern)  aufgesetzt  w^erden.  Auch  Glimm er- 
zylinder  sind  als  Windschutz  in  Gebrauch. 
Was  die  Form  der  Flamme  angeht,  so  herrscht 
auch  hier  entsprechend  den  verschiedenen 
Verwendungszwecken  die  größte  Mannig- 
faltigkeit. Durch  geeignet  geformte  Brenner- 
aufsätze, die  auf  die  Mündung  aufgeschoben 
werden,  kann  die  Flamme  zu  einer  flachen 
Scheibe  (Schnittbrenner,  Schwalbenschwanz) 
oder  zur  Kreuzform  umgewandelt ,  auch 
in  zahlreiche  kleine  Flämmchen  aufgelöst 
werden  (Pilzbrenner).  Vielfach  ordnet  man 
die  kleinen  Flämmchen  im  Kreise  an,  gibt 
auch  der  zusammenhängenden  Flamme  die 
Gestalt  eines  oder  mehrerer  konzentrischer 
Zylindermäntel  oder  eines  Kranzes  aus  radial 
stellenden  Scheiben.  Leuchtende*  oder  auch 
entleuchtete  Flammen  läßt  man  zu  manchen 
Zwecken  aus  engen  Löchern  in  der  Wandung 
gerade  oder  zur  Spirale  geformter  Röhren 
herausbrennen.  Zur  Steigerung  der  Heizwir- 
kung dienen  Mehrflammenbrenner,  bei  denen 
die  Rohre  eng  nebeneinander  angeordnet 
sind,  zur  Verteilung  der  Wirkung  auf  eine 
längere  Strecke  die  Reihenbrenner  mit  in 
bestimmten  Abständen  in  einer  Linie  stehen- 
den Rohren.  Zur  letzteren  Art  gehören  die 
Heizsysteme  der  Verbrennungsöfen,  zahl- 
reiche in  einer  Reihe  angeordnete  Bunsen- 
brenner, über  denen  sich  eine  Rinne  zur  Auf- 
nahme des  Verbrennungsrohres  befindet, 
während  der  Raum  oberhalb  des  letzteren 
durch  zwei  Reihen  dachförmig  aneinander- 
schließender  Kacheln  abgegrenzt  wird.  Auf 
diese  Weise  wird  die  Hitze  oberhalb  des 
Verbrennungsrohres  vortrefflich  zusammen- 
gehalten. Als  Ersatz  für  Gasbrenner,  wo 
Leuchtgas  fehlt,  haben  sich  die  Benzin-  und 


Petroleumbrenner  nach  dem  System  von 
Bart  hei  ausgezeichnet  bewährt.  Die  großen 
Petroleumgebläse  der  genannten  Konstruk- 
tion, bei  denen  das  Heizmaterial  durch  den 
Druck  komprimierter  Luft  in  einen  stark 
erhitzten  Vergaser  injiziert  wird,  um  aus 
diesem  als  kräftige,  viel  Luft  mitreißende 
Stichflamme  auszutreten,  können  mit  den 
besten  Gasgebläsen  in  Wettbew^erb  treten. 
Um  einer  Flamme  eine  bestimmte  Richtung 
auf  einen  lokal  zu  erhitzenden  Gegenstand 
zu  geben  und  sie  gleichzeitig  nach  Bedarf 
zu  entleuchten,  dient  seit  langen  Zeiten  das 
Lötrohr.  Sein  richtiger  Gebrauch  (ohne 
LTnterbrechung  der  Atmung)  ist  eine  Kunst, 
die  viel  zu  wenig  bekannt  ist  und  geübt  wird. 
Li  größerem  Maßstabe  wnrd  das  gleiche  Ziel 
von  den  Gasgebläsen  erreicht.  Man  benutzt 
sie  zur  Erzielung  höherer  Hitzegrade.  Große, 
regulierbare  Gasflammen  werden  durch  einen 
kräftigen,  ebenfalls  regulierbaren  Luftstrom 
angeblasen  und  in  eine  sehr  heiße  Stichflamme 
verwandelt.  Man  macht  die  Gebläse  in  der 
Regel  in  einem  Gelenk  (am  besten  Kugel- 
gelenk) beweglich,  um  die  Flamme  nach 
belieljigen  Richtungen  lenken  zu  können. 
Noch  höhere  Temperaturen,  als  beim  An- 
blasen mit  Luft,  erhält  man  bei  der  Verwen- 
dung von  Sauerstoff  zum  gleichen  Zwecke, 
eine  weitere  Steigern ng  endlich  beim  Ersatz 
des  Leuchtgases  durch  reinen  Wasserstoff 
(Knallgasgebläse).  Das  Prinzip  des  für  letz- 
teres Heizmaterial  oft  gebrauchten  Danieli- 
schen Hahnes  ist  im  Gasgebläse  ebenfalls 
gegeben.  Schon  im  Leuchtgas-Sauerstoff- 
gebläse kann  man  Quarz,  Platin,  ja  sogar 
Iridium  leicht  schmelzen.  Die  Geljläseluft 
wird  entweder  einem  Blasebalg  oder  einem 
automatischen  Gebläse  (Wasserstrahlgebläse, 
Ventilatorgebläse,  Dmekluftleitung  von  einer 
Kompressionspumpe)  entnommen. 

Noch  wirkungsvoller  als  an  freier  Luft 
ist  das  Erhitzen  in  einem  Ofen,  in  dem  die 
Wärme  zusammengehalten  wird.  Es  sind 
das  aus  feuerfester  Masse  (Chamotte)  be- 
stehende oder  mit  feuerfestem  Material 
ausgekleidete  Hohlräume,  in  welche  die 
Flamme  eines  oder  mehrerer  Brenner  oder 
Gebläse  hineinschlägt.  Es  gibt  hier  ebenfalls 
zahlreiche  Systeme,  unter  denen  sich  die- 
jenigen mit  Vorwärmung  von  Luft  oder  Gas 
oder  beider  durch  rasche  und  energische 
Wirkung  auszeichnen. 

Die  Form  des  Heizraums  kann  verschieden 
sein.  Der  zu  erhitzende  Gegenstand  kann 
direkt  den  Heizgasen  ausgesetzt  oder  in  einen 
von  den  Flammengasen  umspülten,  von  außen 
zugänglichen  Behälter  (Muffel)  gestellt  werden 
(Muffelöfen).  Die  Gasöfen  zeichnen  sich  vor 
den  früher  allgemeiner  gebrauchten  Oefen 
mit  festem  Heizmaterial  (Kohle,  Koks)  durch 
die  viel  becpiemere  Handhabung  und 
schnellere  Wirkung  aus. 


Chemische  Apparate 


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Bombenöfen  (Schießöfen)  dienen 
zum  Erhitzen  von  Einschmelzrühren  (Bom- 
benröhren). Sie  sind  Kästen  aus  starkem 
Eisenblech,  in  denen  die  zur  Aufnahme  der 
Glasröhren  bestimmten  dickwandigen,  eiser- 
nen Schutzrohre  (wegen  der  Gefahr  des 
Platzens  der  Bombenrohren)  liegen.  Die 
Schutzrohre  sind  an  einem  Ende  verschraub- 
bar  und  münden  mit  dem  offenen  Ende  auf 
den  Splitterfänger,  einen  vorgesetzten  Anbau 
aus  Blech  (und  Drahtnetz).  Der  Heizraum 
wird  von  unten  durch  Reihenflämmchen  er- 
wärmt; ein  Thermometer  ist  durch  die  obere 
Wand  geführt.  Ueber  den  eigentlichen 
Heizraum  stülpt  man  manchmal  noch  einen 
besonderen  Schutzkasten.  Schießöfen  sollten 
wegen  der  Gefahr  ernster  Explosionen  stets 
in  einem  besonderen,  nur  dafür  bestimmten 
Räume  aufgestellt  werden. 

Für  manche  Zwecke  sind  Schießöfen  mit 
Schüttel-  oder  Schaukeleinrichtung  sehr 
brauchbar. 

Einen  festen  Platz  unter  den  Labora- 
toriumsheizapparaten haben  sich  in  neuerer 
Zeit  die  elektrischen  Oefen  errungen. 
Man  kann  zwei  Haupttypen,  nämlich  solche 
mit  Widerstandsheizung  und  solche  mit 
Lichtbogenheizung,  unterscheiden.  Der  wich- 
tigste Vertreter  der  ersteren  Gruppe  ist  der 
Widerstandsofen  mit  Platinwickelung  (der 
Firma  W.  C.  Heraeus,  Hanau).  Um  ein 
Rohr  aus  feuerfester  Masse  ist  eine  sehr 
dünne  Platinfolie  (die  vor  dem  früher  ge- 
brauchten Draht  den  Vorzug  viel  besserer 
Wärmeübeitragung  an  das  Heizrohr  besitzt) 
spiralig  aufgewickelt.  Durch  einen  elektri- 
schen Strom  wird  die  Folie  zum  Glühen  er- 
hitzt. Die  Isolation  gegen  die  Umgebung  er- 
folgt durch  einen  mit  Asbest  umkleideten, 
mit  Asbestfasern  gefüllten,  vom  Heizrohr 
noch  durch  ein  Chamotterohr  getrennten 
Blechmantel.  Solche  Oefen  werden  als 
Röhren-,  Tiegel-,  Muffel-  und  Verbrennungs- 
öfen gebaut.  Sehr  bequem  sind  die  vertikal, 
um  eine  horizontale  Achse  beweglichen 
Senköfen,  die  mehreren  Zwecken  dienen 
können. 

Die  Haltbarkeit  der  Platinfolienöfen  ist  bei 
richtiger  Behandlung  recht  groß.  Wesentlich  ist 
dabei,  daß  beim  Anheizen  die  angegebene  zu- 
lässige Stromstärke  unter  keinen  Umständen 
überschritten,  auch  über  die  zulässige  Maximal- 
temperatur nicht  hinausgegangen  wird.  Ferner 
muß  beim  Anheizen  mit  Gleichstrom  höherer 
Spannung  (220  Volt)  der  Strom  öfters  kommu- 
tiert  werden,  weil  die  Substanz  des  Heizrohres 
bei  höheren  Temperaturen  in  gewissem  Grade 
der  Elektrolyse  und  die  Spirale  dabei  der  Auf- 
lösung unterliegt. 

Für  Temperaturen  bis  etwa  1000" 
kann  man  sich  Widerstandsöfen  mit  einer 
Wickelung  von  Nickeldraht  aus  Tonzellen 
mit  Kieselgurisolation  höchst  einfach  selbst 
herstellen. 


Ein  großer  Vorzug  der  Platinwider- 
standsöfen liegt  in  der  vollkommenen  Ab- 
wesenheit reduzierender  Heizgase  und  in  der 
vorzüglichen  Regulierbarkeit  und  Konstanz 
der  Temperatur  (wird  gewöhnlich  mit  einem 
Thermoelement  —  Pyrometer  nach  Le  Cha- 
telier  —  gemessen).  Steht  Wechselstrom 
zur  Verfügung,  so  ist  das  für  die  Haltbar- 
keit der  Folienöfen  nur  von  Vorteil. 

Eine  andere  iVrt  von  Widerstandsöfen 
benutzt  die  Erhitzung  vom  Strome  durch- 
flossener  Kohlerohre.  Hier  sind  im  Gegen- 
satze zu  den  B'olienöfen  kleine  Spannungen, 
aber  sehr  hohe  Stromstärken  erforder- 
lich. Sehr  praktisch  ist  die  Benutzung 
eines  Wechselstromtransformators  für  diesen 
Zweck.  Solche  Einrichtungen  (Gebr.  Ruh- 
st rat,  Göttingen)  haben  sich  z.  B.fürmetallo- 
graphischc  Arbeiten  trefflich  bewährt. 

Auf  ähnlichem  Prinzip,  jedoch  wohl  auch 
unter  Mitwirkung  kleiner  Lichtbögen,  be- 
ruhen die  Kryptolöfen,  in  denen  eme  ge- 
körnte Widerstandsmasse  (Kryptol)  durch 
einen  elektrischen  Strom  erhitzt  wird.  Kryp- 
tolheizvorrichtungen  werden  in  den  verschie- 
densten Anordnungen  für  die  mannigfachsten 
Zwecke  hergestellt  und  besitzen  den  Vorzug, 
apparativ  äußerst  einfach  zu  sein.  Die 
Konstanz  der  Temperatur  ist  allerdings  etwas 
mangelhaft;  doch  kommt  es  darauf  ja  häufig 
nicht  so  sehr  an. 

Die  Hitze  des  elektrischen  Lichtbogens 
zwischen  Kohleelektroden  und  insbesondere 
des  positiven  Pols,  des  ,, Kraters",  wird  in 
den  Kohlebogenöfen  ausgenutzt.  Man 
erreicht  hierin  die  höchsten  bisher  künstlich 
erzielten  Temperaturen.  Die  erforderlichen 
Stromstärken  sind  ziemlich  groß,  von  einigen 
hundert  Ampere  bei  den  Versuchsschmelz- 
öfen der  Gold-  und  Silberscheidean- 
stalt (Fiankfurt  a.  M.)  bis  zu  mehreren 
tausend  Ampere  bei  großen  Kalkblocköfen 
des  Moissanschen  Typus.  Die  Verwendung 
solcher  Oefen  verlangt  also  begreiflicherweise 
außerordentliche  apparative  Hilfsmittel.  Als 
Ofenmaterial  kommen  nur  die  feuerfestesten 
Substanzen,  wie  Kallc  oder  Magnesia,  in 
Frage.  Ofen  und  Elektroden  sind  jedoch 
recht  billig  zu  beschaffen;  teuer  ist  nur  die 
Starkstromanlage. 

Für  Erhitzung  von  Geräten,  die  in  ihrem 
ganzen  Umfange  auf  bestimmte  Tempera- 
turen in  mäßigen  Grenzen  erwärmt  werden 
sollen,  werden" Heizbä der  benutzt.  Luft- 
bäder bestehen  einfach  aus  einem  geeigneten, 
unten  geschlossenen  Gefäß  (Blechtopf),  das 
von  außen  erhitzt  wird,  während  der  zu  er- 
wärmende Gegenstand  in  den  Innenraum 
eingehängt  wird.  Man  kann  auch  den  Innen- 
raum von  den  Heizgasen  durchstreichen  lassen, 
wenn  es  auf  vollkommene  Gleichmäßigkeit 
der  Temperatur  nicht  ankommt.  Als  Luft- 
bäder werden  häufig  die  oben  besprochenen 


400 


Chemische  Apparate 


Trocken  schränke  benutzt,  die  man  dann 
zweckmäßig  mit  einem  Thermoregulator  (siehe 
unten)  versieht.  Füllt  man  den  Innenraum  mit 
Wasser  oder  einer  anderen  Flüssigkeit,  so  er- 
hält man  ein  F lü s s ig k e it  s b a d.  Wasserbäder 
werden  in  weitem  Umfange  zur  Erhaltung  sehr 
konstanter  Versuchstemperaturen  venvendet. 
Solche  Bäder  heißen  dann  Thermostaten. 
Die  Gefäße  werden  häufig  durchsichtig  ge- 
wählt. Die  Temperaturkonstanz  wird  durch 
einen  Thermoregulator  erzielt.  Die  Wir- 
kung des  Regulators  besteht  in  der  Verminde- 
rung oder  Unterbrechung  der  Erwärmung, 
sobald  die  gewünschte  Temperatur  über- 
schritten wird,  ihrer  Verstärkung  oder  Wieder- 
herstellung, sobald  Unterschreitung  erfolgt. 
Dazu  wird  gewöhnlich  die  Ausdehnung  einer 
Flüssigkeit  (Toluol,  für  höhere  Temperaturen 
Quecksilber)  benutzt,  die  den  Gaszufluß 
zum  Heizbrenner  (eine  Zündflamme  muß 
natürlich  dauernd  brennen)  variiert  oder 
durch  Schließen  oder  Oeffnen  elektrischer 
Kontakte  die  nötigen  Verändemngen  be- 
wirkt. Wichtig  ist  bei  Thermostaten  die  aus- 
reichende Durchmischung  der  Badflüssig- 
keit, die  man  durch  ein  mechanisches  Rühr- 
werk besorgen  läßt.  Liegt  die  Außentempera- 
tur nur  wenig  unterhalb  der  gewünschten 
Versuchtstemperatur,  so  läßt  sich  ein  befrie- 
digendes Arbeiten  des  Regulators  oft  nur 
durch  gleichzeitiges  Kühlen  der  Badflüssig- 
keit vermittels  einer  von  kaltem  Wasser  durch- 
flossenen  Kühlschlange  erreichen.  Unter 
Wasserbädern  versteht  man  gewöhnlich 
Wasserdampfbäder.  Die  zu  erwärmenden 
Gegenstände  werden  auf  ein  Metallgefäß, 
in  dem  Wasser  kocht,  gestellt.  Als  Deckel 
dienen  Platten  mit  Löchern  verschiedener 
Größe  oder  konzentrisch  aufeinanderzu- 
legende Wasserbadringe,  deren  Oeffnung  der 
Größe  des  fraglichen  Gegenstandes  ange- 
paßt wird.  Sehr  bequem  sind  ,, Irisver- 
schlüsse", bei  denen  die  Weite  der  Oeffnung 
durch  einfache  Drehung  variiert  wird.  Die 
zu  erhitzenden  Gegenstände  werden  teils 
nur  von  unten  durch  den  Dampf  erwärmt 
(z.  B.  Abdampfschalen),  teils  können  sie  auch 
in  den  Dampfraum  selbst  und  sogar  in  das 
siedende  Wasser  eingesenkt  werden.  Es  sind 
Wasserbäder  sehr  verschiedener  Formen  in 
Anwendung.  Sehr  rasch  anzuheizen  sind  die 
trichterförmigen  Bäder,  bei  denen  das  Wasser 
nur  den  ganz  schmalen  Unterteil  des  Bades 
zu  füllen  braucht.  Das  verdampfende  Wasser 
muß  selbstverständlich  bei  längerer  Versuchs- 
dauer ersetzt  werden,  weil  sonst  das  Bad  leer 
wird  und  durch  zu  starke  Erhitzung  ver- 
dorben werden  kann.  Zur  Erhaltung  kon- 
stanten Niveaus  kann  eine  Mar iotte sehe 
Flasche  dienen  oder  kontinuierlicher  Wasser- 
zulauf aus  der  Wasserleitung  mit  Ueberlauf- 
vorrichtung  für  eine  bestimmte,  regulierbare 
Niveauhöhe    (Wasserbäder  mit  konstantem 


Niveau).  Als  Material  für  Wasserbäder  dient 
vielfach  Kupferblech,  auch  emailliertes  Eisen. 
Die  Ringe  und  Deckel  macht  man  aus  Kupfer 
oder  Porzellan  (letztere  sind  sehr  sauber). 
Um  die  Entzündung  der  Dämpfe  brennbarer 
Flüssigkeiten  an  der  Heizflamme  beim  Ab- 
dampfen zu  verhindern,  setzt  man  die  Flamme 
in  einen  Schutzkäfig  aus  Drahtnetz.  Für 
feuergefährliche  Flüssigkeiten  ist  aber  über- 
haupt die  Anwendung  eines  eigentlichen 
Dampfbades  oder  elektrische  Heizung  (Plat- 
ten mit  Heizdrahteinlage,  Kryptolheizung, 
Heizung  durch  die  Wärme  von  elektrischen 
Glühlampen)  vorzuziehen.  Dampfbäder 
gleichen  äußerlich  vielfach  den  Wasserbädern; 
nur  wird  der  Dampf  nicht  im  Bade  selbst 
erzeugt,  sondern  aus  einer  vorhandenen 
Dampfleitung  zugeführt.  Auch  das  Ein- 
leiten von  Wasserdampf  aus  der  Dampf- 
leitung oder  aus  einem  besonderen  Dampf- 
erzeuger direkt  in  die  zu  erhitzende  Substanz 
wird  oft  ausgeführt  ( Wasserdampf destilla- 
tion). 

Sollen  Thermostaten  bei  Temperaturen  be- 
nutzt werden,  bei  denen  Wasser  schon  rasch 
verdampft,  so  empfiehlt  sich  die  Ueberschich- 
tung  des  Wassers  mit  Paraffinöl.  Man  spart 
damit  viel  an  Heizung.  Auch  die  Isolation 
der  Außenwand  des  Thermostaten  mit  Filz- 
platten u.  dgl.   ist   dann  zweckdienlich. 

Für  höhere  Temperaturen  werden  Bäder 
mit  einer  Füllung  von  hochsiedenden 
Flüssigkeiten  (Leinöl,  Glycerin,  Paraffin)  be- 
nutzt (Oelbäder  usw.).  Noch  höher  kommt 
man  mit  Metallbädern  (Woodsches  Metall, 
Blei).  Für  viele  Zwecke  genügt  die  Erhitzung 
des  unteren  Teiles  des  Gefäßes,  das  man  dann 
in  eine  mit  trockenem  Sand  oder  Flocken- 
graphit gefüllte  Sandbad  schale  ^einstellt 
(Sandbäder,  Graphitbäder).  Sandbad- 
schalen werden  in  flacher  und  in  halb- 
kugeliger Form  hergestellt  (aus  Eisenblech). 
Besonders  für  analytische  Zwecke  werden 
Aluminium-Heizblöcke  nach  Stähler 
wegen  ihrer  guten  Temperaturkonstanz  und 
großen  Bequemlichkeit  empfohlen. 

Soll  die  Temperatur  eines  Gefäßes  unter 
die  der  Umgebung  gebracht  oder  die  bei 
einem  Prozesse  entstehende  Wärme  rasch 
abgeleitet  werden,  so  wendet  man  künst- 
liche Kühlung  an.  Das  erfolgt  am  ein- 
fachsten durch  Einstellen  des  ganzen  Ge- 
fäßes in  ein  Flüssigkeitsbad  von  entsprechen- 
der Temperatur  (kaltes,  fließendes  Wasser, 
'  schmelzendes  Eis,  Kältemischungen,  festes 
Kohlendioxj^d,  mit  Aether  oder  Alkohol 
angerührt,  flüssige  Luft  usw.).  Auch  kann 
man  Gefäße  mit  Kühlflüssigkeit  in  die  Reak- 
tionsmasse tauchen  oder  darin  schwimmen 
lassen.  Am  wirkungsvollsten  sind  Kühl- 
schlangen, die  vom  Kühlmittel  durchströmt 
I  werden.  Unter  Kühlern  im  engeren  Sinne 
'  sind  Apparate  zu  verstehen,  die  zur  Abküh- 


Chemische  Apparate 


401 


hing  und  Kondensation  der  Dämpfe  siedender 
Flüssigkeiten  dienen.  Bei  der  gewöhnhchen 
Verwendungsart  (zum  Destilheren)  fheßt 
das  Kondensat  aus  dem  Kühler  in  das  Vor- 
lagegefäß; wird  der  Kühler  senkrecht  auf  den 
Hals  des  Siedegefäßes  aufgesetzt,  so  gelangt 
das  Kondensat  in  das  Gefäß  zurück  (Ver- 
wendung als  Rückflußkühler,  vgl.  z.  B. 
Fig.  8). 

Die  Kühler  bestehen  aus  dem  von  der 
Kühlflüssigkeit  durchflossenen  Mantel  und 
dem  Innenrohr,  in  das  der  Dampf  einströmt. 
Bei  hochsiedenden  Flüssigkeiten  kann  der 
Kühlmantel  wegfallen,  die  umgebende  Luft 
kühlt  dann  das  Innenrohr  schon  genügend  ab 
(Luftkühlung).  Um  die  kühlende  Oberfläche 
zu  vergrößern,  sind  verschiedene  Kühler- 
formen ersonnen  worden.  Das  Innenrohr 
wird  als  Kugelrohr  gestaltet,  noch  besser  zur 
Spirale  geformt  (Schlangen-  oder  Spiral- 
kühler), auch  die  Kühlflüssigkeit  samt  Mantel 
ins  Innere  der  Dampfmasse  eingeführt 
(Kugelkühler,  s.  Fig.  8),  während  von  außen 
die  Luftkühlung  wirkt.  Auch  Flüssigkeits- 
kühlung von  außen  und  von  innen  ist  ge- 
bräuchlich. Beim  Kühlen  wird  zweckmäßig 
das  Gegenstromprinzip  angewandt  (siehe 
den  Artikel  „Chemische  Arbeits- 
methoden"). Das  Innenrohr  kann  in  den 
Mantel  mit  Stopfen  eingesetzt,  durch  Gummi- 
schlauch damit  verbunden  oder  vollständig 
damit  verschmolzen  werden.  Innenrohre  aus 
besonderem  Material  (Zinn,  Silber,  Platin) 
werden  für  spezielle  Zwecke  gebraucht.  Unter 
den  Begriff  Kühler  fallen  auch  die  zur 
partiellen  Kondensation  von  Dämpfen  dienen- 
den, zwischen  Destilherkolben  und  Kühler 
einzuschaltenden  Fraktionieraufsätze,  in 
denen  eine  automatische,  fortgesetzte  Fraktio- 
nierung durch  Luftkühlung  erfolgt. 

7.  Lichtquellen.  Es  kommen  hier  nicht 
die  eigentlichen  Beleuchtungszwecke  in  Frage, 
sondern  die  Verwendung  des  Lichtes  zu  che- 
mischen Reaktionen  (photo chemischen  Wir- 
kungen). Die  gewöhnlichen  Beleuchtungs- 
mittel, wie  das  Gasglühlicht  und  die  elek- 
trische Glühbirne,  geben  eine  zu  kleine 
Lichtintensität  und  sind  insbesondere  auch 
zu  arm  an  kurzwelligen  Strahlen,  die  in 
vielen  Fällen  von  ausgezeichneter  Wirksam- 
keit sind.  Das  Sonnenlicht,  das  von  keiner 
künstlichen  Lichtquelle  erreicht  wird,  steht 
in  mittleren  Breiten  kaum  dauernd  in  aus- 
reichendem Maße  zur  Verfügung.  Von  künst- 
lichen Lichtquellen  hoher  Lichtintensität 
sind  das  Nernstlicht  und  das  elektrische 
Bogenlicht  (Kohlebogen)  zu  nennen.  Das 
Nernstlicht  gibt  als  Lichtstrahlung  eines 
hocherhitzten  festen  Körpers  (Magnesia- 
stiftes) ein  kontinuierliches  Spektrum.  Das 
Bogenlicht  liefert  ein  Bandenspektrum 
(Cyanbanden  des  eigentlichen  Flammen- 
bogens),    jedoch  rührt  der  größte  Teil  der 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Lichtemission  von  den  sehr  hoch  erhitzten 
Kohlenspitzen,  namentlich  der  positiven 
Kohle  (Krater)_  her,  und  dieser  besitzt  da- 
her ebenfalls  ein  kontinuierliches  Spektrum; 
der  Gehalt  des  Bogenhchtes  an  kurzwelhgen 
Strahlen  ist  w^esentlich  höher  als  der  des 
Nernstlichtes;  auch  die  relative  Lichtaus- 
beute ist  bedeutend  besser.  Wegen  der  eben 
erwähnten  Verteilung  der  Lichtemission  im 
Bogenlicht  ist  es  rationell,  den  positiven 
Krater  möglichst  ausgiebig  nach  vorn 
strahlen  zu  lassen,  unbehindert  durch  die 
negative  Kohle,  Das  erreichen  in  treff- 
licher Weise  die  kleinen  Projektionslampen 
der  ehemaligen  Frankfurter  Physika- 
lischen Werkstätten  (Leybold,  Cöln), 
bei  denen  die  Kohlen  einen  spitzen  Winkel 
bilden,  und  der  Bogen  durch  einen  Magneten 
ganz  nach  vorn  geblasen  wird.  Den  gleichen 
Effekt  erzielt  die  von  der  Firma  Leitz 
(Wetzlar)  verwendete  Anordnung  der  Kohlen 
senkrecht  zueinander.  Soll  die  Wärme- 
wirkung als  unerwünscht  möglichst  ausge- 
schaltet werden,  so  läßt  man  das  Licht  eine 
Wasserschicht  (besser  noch  eine  angesäuerte 
Ferro  Salzlösung)  passieren,  deren  Dicke  der 
Intensität  der  Lichtquelle  anzupassen  ist. 
Jedoch  geht  hierbei,  namentlich  wenn  das 
Kühlgefäß,  wie  meist,  aus  Glas  besteht, 
auch  ein  bedeutender  Teil  der  kurzwelligen 
Strahlung  verloren.  Kommt  es  weniger  auf 
die  Gesamtlichtintensität,  als  auf  besonderen 
Reichtum  an  ganz  kurzwelligen  (ultra- 
violetten) Strahlen  an,  so  leistet  die  Quarz- 
glas- Q  u  e  c  k  silb  erl  am  pe  (Heraeus, 
Hanau)  ausgezeichnete  Dienste.  Quarz- 
glas ist  im  Gegensatze  zum  gewöhnlichen 
Glase  für  ultraviolettes  Licht  sehr  durch- 
lässig. Es  verstellt  sich  daher  von  selbst, 
daß  man  in  den  Strahlengang  kein  Glas 
einschalten,  sondern  nur  Quarzgeräte  ver- 
wenden darf,  wenn  man  nicht  den  Hauptteil 
der  Wirkung  wieder  einbüßen  will. 

Andererseits  ergibt  sich  aus  dieser  Tatsache 
auch  ein  einfaches  Mittel,  um  den  verhängnis- 
vollen Schädigungen,  welche  ultraviolette 
Strahlen  auf  das  Auge  ausüben,  zu  ent- 
gehen. Man  wendet  Schutzscheiben  aus 
Glas  an  und  arbeitet  außerdem  mit  Qiieck- 
silberlampen  aus  Quarzglas  nie  ohne  eine 
gut  anschließende  Schutzbrille. 

8.  Quellen  für  elektrische  Energie. 
Abgesehen  von  Funken-  und  stillen  Ent- 
ladungen, bei  denen  nicht  die  Elektrizität 
an  sich,  sondern  ihre  thermischen  oder 
aktinischen  Wirkungen  ausgenützt  werden, 
und  zu  deren  Erzeugung  Induktorien,  Elek- 
trisiermaschinen oder  Wechselstromtransfor- 
matoren (Verpuffungen  im  Eudiometer, 
Ozonisator)  verwendet  werden  können,  sind 
hier  nur  die  eigentlichen  elektrochemischen 
Prozesse  zu  berücksichtigen,  da  auf  die  rein 
thermische  Wirkung  des  elektrischen  Stromes 

26 


402 


Chemische  Apparate 


schon  oben  (bei  den  elektrischen  Oefen) 
eingegangen  wurde.  Für  elektrochemische 
Reaktionen,  wie  Elektrolysen,  elektrolytische 
Oxydationen  nnd  Reduktionen,  werden  vor- 
wiegend Elektrizitätsquellen  mit  niedriger 
Spannung  und  großer  Kapazität  benutzt. 
Hier  nimmt  eine  beherrschende  Stellung 
der  Bleiakkumulator  ein,  der  vielfach  zu 
größeren  Batterien  vereinigt  wird,  die  man 
zweckmäßig  für  Schaltung  auf  verschiedene 
Spannungen  einrichtet  (Einteilung  in  Serien). 
Sehr  gebräuchlich  sind  aber  auch  einzeln 
oder  zu  zweien  in  Holzkästen  eingebaute, 
transportable  Alvkumulatoren.  Der  Blei- 
akkumulator (Akkumulatorenfabrik  A.G. 
Hagen  i.  W.  und  für  transportable  Alvkumu- 
latoren  die  Fabrik  ,,Varta"  in  Cöln)  hat 
die  früher  viel  benutzten  galvanischen  Ele- 
mente nach  Daniell,  Meidinger,  Bunsen, 
Leclanche  und  das  Chromsäureelement 
praktisch  gänzlich  verdrängt.  Die  neuer- 
dings auf  den  Markt  gebrachten  Eisen- 
Nickel- Alvknnnilatoren  der  Edison-  Gesell- 
schaft können  wegen  mancher  Mängel  noch 
nicht  allgemein  empfohlen  werden.  Daß  für 
elektrochemische  Zwecke  auch  Maschinen- 
strom verwendet  werden  kann,  ebenso  der 
Gleichstrom  eines  etwa  vorhandenen  Straßen- 
netzes, bedarf  kaum  der  Erwähnung.  Einzel- 
heiten verbieten  sich  jedoch  an  dieser  Stelle. 

9.  Hilfsapparate.  Es  sollen  in  diesem 
Abschnitte  diejenigen  Apparate  besprochen 
werden,  die  dem  allgemein  chemischen 
Gebrauche  dienen,  insbesondere  zum  Aufbau 
chemischer  Versuchsanordnungen  großenteils 
unentbehrlich  und  dämm  in  jedem  Labo- 
ratorium anzutreffen  sind. 

Stative  sind  Apparate,  mit  Hilfe  deren 
Gegenstände  in  beliebiger  Höhe  und  in 
beliebiger  Stellung  über  dem  Arbeitstisch 
schwebend  eingespannt  oder  aufgebaut  werden 
können.  Sie  bestehen  aus  einer  massiven 
eisernen  (Gußeisen)  Grundplatte,  in  die  ein 
runder  oder  mehrkantiger  Stab  aus  Schmiede- 
eisen oder  Messing  eingeschraubt  ist  (mitten 
oder  mehr  nach  einem  Ende  zu).  An  Stelle 
der  Gnmdplatte  werden  vielfach  auch  schwere 
Dreifüße  mit  radial  verlaufenden  Füßen  ver- 
wendet. Zum  Festklemmen  auf  dem  Arbeits- 
tisch mittels  Schraubenklemmen  sind  die 
Plattenstative  geeigneter. 

Höhe  und  Dicke  der  Stäbe  und  dem- 
entsprechend die  Dimensionen  der  Platten 
und  Füße  sind  sehr  verschieden. 

An  den  Stativstäben  werden  nun 
die  Gegenstände  in  der  gewünschten  Höhe 
mit  Zubehörapparaten  befestigt.  Die  Ver- 
bindung zwischen  Stab  und  Zubehörteil 
stellt  gewöhnlich  eine  Muffe  her,  eine  Vor- 
richtung von  etwa  halbzylindrischer  Form, 
die  auf  den  Stab  von  oben  oder  von  der  Seite 
aufgesteckt  und  daran  mit  einer  Schraube 
festgeklemmt  wird.     Einfache  Muffen  sitzen 


fest  am  Zubehörteil;  Doppelmuffen  bestehen 
aus  zwei  gegeneiuander  um  90 "^  um  die 
gemeinsame  Längsachse  gedrehten  Muffen 
in  einem  Stück.  Die  eine  Muffe  dient  zum 
Anklemmen  ans  Stativ,  die  andere  zum 
Befestigen  des  Zubehörteils.  Bei  Kreuz- 
muffen besitzt  die  eine  Hälfte  ein  Kreuz- 
lager, so  daß  die  andere  mit  der  ,, Bohrung" 
nicht  nur  senkrecht  zum  Stativstab  (also 
in  normaler  Stellung  horizontal),  sondern 
auch  parallel  dazu  gestellt  werden  kann. 
Noch  mannigfacher  ist  die  Stellbarkeit  bei 
den  drehbaren  Doppelmuffen;  hier  läßt 
sich  die  eine  Muffe  um  einen  beliebigen 
Betrag  um  die  gemeinsame  Längsachse 
gegen  die  feststehende  andere  Hälfte  drehen 
und  dann  in  der  gewünschten  Stellung  fest- 
klemmen. 

Während  mit  gewöhnlichen  Doppelnuiffen 
imd  weiteren  Zubehörteilen  die  eingespannten 
Gegenstände  einmal  vertikal  verschoben,  so- 
dann in  einer  horizontalen  rmd  einer  vertikalen 
Ebene  gedreht  werden  können,  kommt  dazu  bei 
Drehbarkeit  iler  Doppelmuffe  noch  eine  Beweguirg 
in  einer  zweiten,  auf  der  ersten  senkrecht  stehen- 
den, Vertikalebene. 

Zum  Festhalten  der  Gegenstände  dienen 
die  Klemmen,  Apparate,  die  entweder 
eine  festsitzende  Muffe  haben  oder,  was 
zweckmäßiger  ist,  mit  einem  runden  Stiel 
in  die  freie  Oeffnung  einer  Doppelmuffe 
eingespannt  werden.  Die  Klemmen  besitzen 
zwei  um  eine  gemeinsame  Achse  gegenein- 
ander drehbare  Backen,  deren  gegenseitige 
Nähennig  durch  Anziehen  einer  Schraube 
erfolgt,  während  beim  Lösen  der  Schraube 
meist  automatisches  Auseinandergehen  der 
Backen  erfolgt  (Wirkung  einer  beim  Schließen 
zusammengedrückten  Feder).  Die  Größe 
und  Form  der  Backen  ist  sehr  mannigfach. 
Für  die  gewöhnlichen  Zwecke  kommt  man 
mit  den  beiden  gebräuchlichsten  Formen  aus, 
bei  denen  die  eine  Backe  als  Platte,  die  andere 
als  dreiseitiges  Prisma  mit  einer  offenen 
Seite  oder  beide  als  Teüe  von  Zylinderflächen 
ausgebildet  sind,  andererseits  beide  Backen 
die  Form  einer  zweizinkigen  Gabel  haben. 
Li  letzterem  Falle  werden  die  Backen  gegen 
den  Stielteil  oft  nochmals  beweglich  gewäldt 
(um  eine  zum  Stiel  senkrechte  Achse  als 
Ganzes  drehbar).  Zum  Festhalten  kleinerer 
Gegenstände  eignet  sich  vortrefflich  eine 
Greifklemme  nach  W.  Ostwald  (,,Hand"). 
Die  Muffen  bestehen  gewöhnlich  aus  Guß- 
eisen. Allzu  gewaltsames  Anziehen  der 
Schraube  bewirkt  häufig  Zersprengung.  Die 
Linenseite  der  Klemmen  wird  in  der  Regel 
mit  Kork,  Tuch,  Kautschuk  usw\  gepolstert. 

Zur  Aufstellung  von  Gegenständen  in 
beliebiger  und  variabler  Höhe  kann  man 
massive  Platten  mit  Muffe  am  Stativ 
einspannen.  Zum  gleichen  Zwecke  werden 
auch  Ringe  mit  Muffe  oder  mit  Stiel  (zum 


Chemische  A}iparate 


403 


Einklemmen  in  eine  Doppclmnffe)  benutzt; 
namentlich  dann,  wenn  die  fraolichen  Gegen- 
stände, wie  Kolben,  Bechergläser  usw.,  er- 
hitzt werden  sollen.  Größere  Gegenstände 
werden  dabei  auf  ein  über  den  Ring  gelegtes 
Drahtnetz  gestellt,  kleinere,  wie  Tiegel, 
in  ein  Dreieck  eingehängt  oder  auf  ein  solches 
gestellt  (Schalen).  Zur  Aufnahme  von  Trich- 
tern benutzt  man  besondere,  langstielige 
Filtrierringe  (meist  für  besondere  Fil- 
trierstative mit  dünnem  Stab  bestimmt), 
die  eine  Einlage  von  Porzellan  erhalten 
(im  Interesse  der  Sauberkeit).  Auch  Trichter- 
halter anderer  Form  sind  gel)räuchlich. 
Zum  Einsetzen  von  Tiegeln  sind  ferner 
Metalldreiecke  mit  Muffe  und  verstellbaren 
Schrauben  (um  die  lichte  Weite  zu  variieren) 
bestimmt,  auch  Ringe  mit  derartigen  Schrau- 
ben in  Dreieckstellung. 

Für  elektrochemische  Zwecke,  bei  denen 
die  beiden  Elektroden,  die  voneinander  isoliert 
w^erden  müssen,  an  einem  Stativ  befestigt 
werden  sollen,  sind  die  gebräuchlichsten 
Stative  solche  mit  Stangen  aus  Glas  und 
schw  er  em  Met  allf  u  ß  ( E 1  e  k  t  r  o  1  y  s  e  n  s  t  a  - 
t  i  V  e),  sowie  Elektrodenhaltern  aus  Metall  (ver- 
nickeltes Messing),  die  meist  einen  seitlichen 
Einschnitt  mit  Klemmschraube  zur  Auf- 
nahme der  Elektrode  und  eine  zweite 
Klemmschraube  mit  Bohrung  zur  Ein- 
führung des  Zuleitungsdrahtes  haben.  Elek- 
trolysierschalen  aus  Platin  werden  auf  Metall- 
ringe mit  Platinknöpfchen  gestellt  (diese 
treten    an    Stelle    eines    Elektrodenhalters), 

Dreifüße  aus  Eisen  (auf  drei  Beinen 
nihende,  flache  Eisenringe)  dienen  zum 
Einhängen  von  Wasserbädern,  auch  zum 
Aufstellen  zu  erhitzender  Gefäße  (mit  Draht- 
netz), wenn  diese  nicht  in  bestimmter  Höhe 
angebracht  werden  müssen,  und  ebenso 
zum  Auflegen  von  Tiegeldreiecken. 

Drahtnetze  werden  aus  Eisen  oder 
Messing  in  verschiedener  Maschenweite  ge- 
festigt. Messingdrahtnetze  wählt  man  zweck- 
mäßig aus  recht  dichtem  (mehrfachem) 
Geflecht,  da  dünne  leicht  durchschmelzen 
und  verbrennen.  Drahtnetze  mit  Asbest- 
einlage sind  sehr  dauerhaft,  haben  aber  den 
Uebelstand,  daß  die  Wärmezufuhr  ziemlich 
langsam  erfolgt;  auch  wird  durch  die  Heiz- 
gase, welche  um  die  kreisförmig  in  der  Mitte 
angebrachte  Einlage  außen  herumschlagen, 
der  Oberteil  der  Gefäße  zu  stark  erhitzt, 
was  z.  B.  beim  Rühren  mit  der  Hand  recht 
lästig  sein  kann.  Um  eine  sehr  allmähliche 
Erhitzung  zu  bewirken,  benutzt  man  als 
Unterlage  häufig  überhaupt  Asbestpappe. 
Soll  die  Erhitzung  in  einem  aufsteigenden, 
gleichmäßigen  Strome  heißer  Gase  von  ge- 
mäßigter Temperatur  erfolgen,  so  bedient 
man  sich  mehrerer,  in  einigem  Abstände 
übereinander       angeordneter       Drahtnetze 


(Trockenstative  nach  Finkener,  soge- 
nannte ,,F!nkenertürme").  Tiegeldreiecke 
(Drahtdreiecke)  bestehen  gewöhnhch  aus 
Eisendraht  oder  Nickeldraht  mit  einer 
schützenden  Umhüllung  von  Röhren  aus 
Ton  oder  Quarz.  Auch  Dreiecke,  bei  denen 
nur  nach  innen  gerichtete  Spitzen  aus  feuer- 
festem Material  mit  der  Flamme  in  direkte 
Berührung  kommen,  werden  benutzt. 

Sollen  Dreiecke  zum  Einstellen  von 
Platintiegeln  gebraucht  werden  (namentlich 
für  quantitative  Arbeiten),  so  sorgt  man 
dafür,  daß  die  Tiegelwand  nur  mit  Platin 
in  Berührung  kommt,  indem  man  die  Seiten 
des  Dreiecks  in  der  Mitte  mit  Platinl)lech 
einwickelt,  in  das  Dreieck  ein  engeres  von 
Platindraht  einhängt  oder  Dreiecke  mit 
eingelassenen  Platinknöpfen  benutzt. 

T  i  eg  e  1  z  a  n  g  e  n  (Schmelztiegelzangen)  zum 
Anfassen  heißer  Geräte  (hauptsächlich  Tiegel) 
werden  aus  Eisen,  Messing,  Bronze  ohne 
oder  mit  Vernickelung,  endlich  —  am  dauer- 
haftesten —  aus  Reinnickel  hergestellt. 
Zum  Anfassen  von  Platingeräten  umwickelt 
man  die  Spitzen  mit  Platindraht  oder  ver- 
sieht sie  mit  massiven  „Schuhen"  aus  Platin. 
Das  gleiche  geschieht  im  entsprechenden 
Falle  mit  Pinzetten,  Geräten  mit  federnden 
Schenkeln,  die  häufig  an  Stelle  der  Tiegel- 
zangen treten  können. 

Für  Reagensgläser  existieren  besondere 
Halter  (Reagensglashalter,  Reagens- 
glasklemmen), bei  denen  das  Glas  entweder 
zwischen  zwei  Backen  aus  dünnem  Blech 
gebracht  und  durch  Anziehen  eines  Schiebers 
festgeklemmt  oder  von  zwei  federnden  Backen 
gehalten  wird.  Letztere  Art  wird  aus  Draht 
oder  Blech  und  aus  Holz  (mit  Gummi- 
federung) gefertigt. 

Zum  Aufstellen  von  Reagenzgläsern  sind 
hölzerne  Reagensglasgestelle,  in  denen 
die  Gläser  eventuell  in  mehreren  Etagen 
über-  und  hintereinander  stehen,  allgemein 
üblich.  Meist  besitzen  diese  Gestelle  noch 
Holzzapfen,  um  die  Gläser  zum  Abtropfen 
umgekehrt  aufstellen  zu  können.  Bretter 
mit  solchen  hölzernen  Zapfen  (Abtropf- 
bretter,  Abtropfgestelle)  für  alle  mög- 
lichen Hohlgefäße  sind  in  allen  Laboratorien 
verbreitet.  Zum  Aufstellen  von  Geräten 
in  bestimmter  Höhe  und  zum  Ausgleich  von 
Höhendifferenzen  werden  da,  wo  eine 
Erhitzung  nicht  in  Frage  kommt,  Holz- 
klötze, verstellbare  Tischchen,  Kolben- 
träger mit  verstellbarerPlatte  viel  gebraucht. 
Sehr  praktisch  sind  die  Klötze  nach  Melde 
mit  schrägen,  rauhen  Flächen  (Samt),  die 
bei  Druck  sehr  fest  aneinander  haften  bleiben 
und  eine  sehr  bequeme  Variation  der  Höhen- 
stellung gestatten  (neuere  Konstruktionen 
nach   diesem  Prinzip   bei  Leybold,    Cöln). 

Für    Röhren    geben    gabelförmige,    der 

26* 


404 


Chemische  Apparate  —  Chemische  Ai'beitsmethoden 


Höhe  nach  verstellbare  Röhren  träger  eine 
sehr  geeignete  Unterstützung  ab. 

Blanke  Eisenteile  sind  in  der  Luft  des 
Laboratoriums  raschem  Verrosten  ausgesetzt. 
Man  versieht  sie  daher  allgemein  mit  einem 
schützenden  Anstrich.  Früher  wurde  dazu 
gewöhnlich  schwarzer  Spirituslack  benutzt; 
neuerdings  kommt  immer  mehr  Aluminium- 
bronze  in  Aufnahme,  die  sehr  sauber  und 
gefällig  aussieht  und  sehr  haltbar  ist. 

10.  Einige  Bezugsquellen.  a)  Che- 
mische Laboratoriumsapparate  aller 
Art:  Paul  Alt  mann  in  Berlin  NW.  — 
Dr.  Bender  und  Dr.  Hob  ein  in  München.  — 
C.  Desaga  in  Heidelberg.  —  Dr.  H.  Geißlers 
Nachf.  Franz  Müller  in  Bonn.  —  C.  Ger- 
hardt in  Bonn.  —  Franz  Hugershoff  in 
Leipzig.  —  E.  Leybolds  Nachf.  in'  Cöln 
(größtenteils  übergegangen  an  Ströhlein 
u.  Co.  in  Düsseldorf).  —  Dr.  Rob.  Muencke 
in  Berlin  NW.  — ■  Dr.  Hermann  Rohrbeck 
in  Berlin  NW.  —  Vereinigte  Fabriken 
für  Laboratoriumsbedarf  in  Berlin  N. 
(früher  Kaehler  u.  Martini  und  Dr. 
Peters  u.  Rost).  —  Martin  Wallach  in 
Cassel.  —  Warmbrunn,  Quilitz  u.  Co. 
in  Berlin  NW.  —  b)  Metallteile:  Julius 
Schober  in  Berlin  SO.  —  c)  Glas:  Emil 
Gun delach  in  Gehlberg-  i.  Thüringen.  — 
Schott  und  Genossen  in  Jena.  —  Rhei- 
nische Glashütten  A.-G.  in  Cöln-Ehren- 
feld.  —  d)  Glasbläsereien:  Greiner  und 
Friedrichs  in  Stützerbach  i.  Thüringen.  — 
Ephraim  Greiner  in  Stützerbach  i.  Thür.  — 
Rob.  Goetze  in  Leipzig  und  Fritz  Köhler 
in  Leipzig  (besonders  physikocheni.  Apparate). 

—  Carl     Kram  er     in     Freiburg     i.     Br. 

—  e)  Porzellan:  Königliche  Porzellan- 
Manufaktur  in  Berlin  (auch  Magnesia  und 
Zirkonerde).  —  Königliche  Porzellan- 
Manufaktur  in  Meißen.  —  W.  Halden- 
wanger  in  Spandan.  —  f)  Steingut: 
Deutsche  Ton-  und  Steinzeugwerke 
in  Charlottenburg.  —  g)  Quarz:  W.  C 
Heraeus  in  Hanau  und  Dr.  Siebert  und 
Kühn  in  Cassel  (durchsichtige  Geräte).  — 
The  Thermal  Syndicate  Ltd.,  Walls- 
end-on-Tyne  in  England,  Deutsche  Ver- 
tretung: Deutsche  Ton-  und  Steinzeugwerke 
in  Ciiarlottenburg  (durchsichtige,  durch- 
scheinende und  undurchsichtige  Geräte).  — 
h)  Platin  (und  Platinmetalle;  auch  Silber): 
W.  C.  Heraeus  in  Hanau.  —  G.  Siebert  in 
Hanau.  —  i)  Edelmetall:  Deutsche  Gold- 
und  Silber-Scheideanstalt  in  Frank- 
furt a.  M.  —  k)  Nickel:  Deutsche  Nickel- 
werke in  Schwerte  i.  W.  —  1)  Kork: 
Carl    Lürssen  in  Delmenhorst. 

Literatur.  Arendt-Doermer,  Technik  der  Ex- 
j^erimentalchemie.  Hamburg  und  Leipzig  1910. 
—  Heiiniann-Kühling,  Anleitung  zum  Ex- 
perimentieren.   Braunschiveig  1904-  —  Ostwalcl- 


Lutlier -Drucker,  Hand-  und  Hülfsbxich  zur 
Ausführung  physikochemischer  3Iessungen.  Leipzig 
1910.  —  Weyl,  Die  Methoden  der  organischen 
Chemie.     Leipzig  1909. 

A.   Thiel. 


Chemische  Arbeitsmethoden. 

Einlcitunir.  1.  Allcremeine  Arbeitsmethoden: 
a) Erhitzen,  Glühen,  Rüsten,  Veraschen,  Trocknen 
(clurch  Erhitzen),    b)  Abkühlen,  Kältemischungen. 

c)  Schmelzen,  Seigern,  Aufschließen,  d)  Sieden 
(Kochen),  Auskochen,  e)  Destillieren,  f)  Subli- 
mieren.  g)  Verdunsten,  Abdampfen,  Einengen 
(Gradieren),  h)  Lösen,  Digerieren  (Auslaugen), 
Sättigen,  Verdmmen,  Auffüllen,  i)  Auskristalli- 
sieren, Ansfrieren,  Animpfen,  Umkristallisieren, 
Kristallauslese,  k)  Komprimieren,  Kondensieren, 
Verflüssigen.  1)  Extrahieren,  Ausschütteln,  Per- 
forieren, Dialysieren.  m)  Ausfällen,  Aussalzen, 
Ausflocken,  Klären,  Dekantieren,  Filtrieren, 
Kotieren, Auswaschen,  Aufschlämmen,  n) Trennen 
(Scheiden),  Emulgieren.  o)  Trocknen  (ausschließ- 
lich des  Trocknens  durch  Erhitzen),  p)  Ver- 
schließen, Evakuieren.  2.  Besondere  Arbeits- 
methoden: a)  Brennen,  Löschen,  b)  Färben, 
Beizen,     Entfärben,     Bleichen.       c)     Entfetten. 

d)  Gerben.  e)Aetzen.  f)  Amalg amier en  und  Ver- 
wandtes,    g)  Glasblasen. 

Einleitung.  Die  nachstehenden  Ausführungen 
über  chemische  Arbeitsmethoden  stehen  im  eng- 
sten Zusammenhange  mit  dem  Abschnitte  ,, Che- 
mische Apparate".  Dort  sind  im  Literesse  des 
besseren  Verständnisses  vielfach  bereits  kurze 
Anweismigen  über  die  Handhabimg  einzelner 
Apparate  gegeben  worden,  deren  Wiederhohmg 
sich  im  folgenden  um  so  mehr  erübrigt,  als  die 
praktische  Durchführung  chemischer  Arbeits- 
methoden in  sehr  vielen  Fällen  eine  Einsicht  in 
den  Artikel ,, Chemische  Apparate"  erfordern  wird. 
Andererseits  war  hinsichtlich  der  Verwenchmg 
mancher  chemischen  Apparate  an  der  ent- 
sprechenden Stelle  auf  die  im  folgenden  zu  ge- 
benden praktischen  Anweismigen  aufmerksam 
gemacht  worden.  Die  Beziehungen  sind  also 
mannigfaltig  imd  gegenseitig. 

Als  Grundsatz  für  die  Auswahl  und  Behau d- 
Imig  des  Stoffes  soll  auch  hier  gelten,  daß,  ent- 
sprechend dem  Zwecke  dieses  Handwörterbuches, 
nur  Methoden  von  allgemeiner  Bedeutiuig  imd 
Wichtigkeit  zu  behandeln  sind,  deren  Durch- 
führimg häufig  dem  auf  den  Nachbargebieten 
der  Chemie  arbeitenden  Forscher  obliegen  wird. 
Allzugroße  Spezialisierimg  verbot  sich  schon 
im  Hinblick  auf  den  zur  Verfügmig  stehenden 
Raum,  der  es  nicht  gestattet,  auf  alle  speziellen 
Zwecke  des  eigentlichen  Chemikers  Rücksicht 
zu  nehmen.  Letzterer  besitzt  ja  auch  teils  schon 
jetzt,  teils  in  Zukunft  in  den  Handbüchern  der 
chemischen  Arbeitsmethoden  von  Weyl  (orga- 
nisch) und  von  Stähler  (anorganisch)  eine 
vollständige  Materialzusammenstellmig,  mit 
welcher  der  hier  vorliegende  kurze  Absclmitt 
in  keiner  Weise  in  Wettbewerb  treten  kann 
mid  sollte. 

I.  Allgemeine  Arbeitsmethoden,  i  a)  Er- 
hitzen.   Glühen.     Rösten,     Veraschen. 


Chemische  Arbeitsmethoden 


405 


Trocknen.  Die  Zuführung  von  A¥ärme 
ist  ein  überaus  häufig  angewandtes  Mittel, 
um  chemische  Reaktionen  einzuleiten,  zu 
beschleunigeu,  zu  modifizieren  oder  in 
bestimmter  Richtung  zu  Eude  zu  führen. 
Außer  der  Erhöhung  der  eigentlicheu  chemi- 
schen Reaktionsgeschwindigkeit  kommt  hier 
bei  Reaktionen  im  heterogenen  System  (mehr 
als  eine  Phase)  die  Beschleunigung  der 
Diffusion  aus  der  Grenzschicht  in  Frage. 
Im  letzteren  Sinne  wirkt  auch  die  mecha- 
nische Vermischung  der  Phasen  (Rühren, 
Schütteln,   Umrühren). 

Das  Erhitzen  von  Flüssigkeiten  er- 
folgt in  Reagensgläsern,  Bechergläsern, 
Kolben,  Schalen  u.  dgl.  Soll  die  Ver- 
dampfung möglichst  vermieden  werden,  so 
wählt  man  enghalsige  Gefäße,  ebenso 
dann,  wenn  die  Luft  bei  der  Reaktion  aus- 
geschlossen werden  soll;  in  letzterem  Falle 
verdrängt  man  die  Luft  durch  ein  anderes, 
geeignetes  Gas,  das  mit  Hilfe  eines  Stopfens 
mit  doppelter  Bohrung  eingeleitet  wird.  Um 
Verdampfung  und  Luftzutritt  zu  verhindern, 
kann  man  in  manchen  Fällen  mit  gutem  Er- 
folge eine  die  Oberfläche  bedeckende  Schicht 
einer  geeigneten,  schwerflüchtigen  Flüssig- 
keit benutzen  (bei  wässerigen  Lösungen 
z.  B.  Paraffinöl).  Sollen  Gase  und  Dämpfe 
zwar  entweichen  können,  der  Luft  dagegen 
der  Zutritt  verwehrt  werden,  so  ist  ein  Ventil 
(z.  B.  nach  Bunsen)  am  Platze.  Wenn 
nur  der  Verlust  durch  Verdampfung  oder 
Wegsieden  vermieden  werden  soll,  setzt 
man  auf  das  Erhitzungsgefäß  einen  Kühler 
vertikal  auf,  so  daß  das  Kondensat  aus  dem 
Innenrohr  in  das  Gefäß  zurückgelangt  (Er- 
hitzen am  Rückflußkühler).  Häufig  nimmt 
man  das  Erhitzen  auch  in  ganz  gescldossenen 
Gefäßen  (Druckflaschen)  vor,  wobei  jeder 
Substanzverlust  natürlich  wegfällt;  auch 
die  Luft  kann  man  hierbei  ausschließen, 
indem  man  die  Gefäße  vorher  evakuiert 
oder  mit  einem  anderen,  geeigneten  Gase 
füllt. 

Doch  hat  man  sich  selbstverständlich  in 
jedem  Falle  darüber  klar  zu  werden,  wie  hoch 
der  Druck  bei  der  beabsichtigten  Reaktion  steigen 
kann;  man  wird  dies  vielfach  aus  vorhandenen 
Dampf  drucktabellen  ersehen  können.  Wählt 
man  Autoklaven,  so  bietet  das  Sicherheits- 
ventil Schutz  gegen  Katastrophen.  Erheblichere 
Binnendrucke  kann  man  nur  Einschmelz- 
rohren als  Erhitzungsgefäßen  zumuten,  doch 
ist  man  dann  genötigt,  größere  Substanzmengen 
in  Portionen  zu  teilen.  Mit  sehr  hohen  Drucken 
ist  dann  zu  rechnen,  wenn  bei  der  Reaktion 
schwer  zu  verflüssigende  Gase  entstehen.  Dann 
muß  die  Substanzmenge  so  bemessen  werden, 
daß  der  Druck  auch  im  ungünstigsten  Falle 
nicht   über   die   zulässige    Grenze   steigen   kann. 

Die  einfachste  Form  des  Erhitzens  ist 
das  Erhitzen  auf  freier  Flamme.  In  der  Regel 
wird  dabei  das  Gefäß  auf  ein  Drahtnetz  ge- 


stellt, wodurch  eine  gleichmäßige  Wärme- 
verteilung erzielt  wird.  Erfolgt  das  Er- 
hitzen aus  besonderen  Gründen  ohne  Draht- 
netz (Geräte  aus  gewöhnhchem  Hüttenglas 
springen  hierbei  leicht),  so  sorgt  man  zweck- 
mäßig durch  vorheriges  Berußen  mit  einer 
leuchtenden  Flamme  für  gleichmäßigere  Er- 
wärmung. Den  Gegensatz  zum  Erhitzen 
auf  freier  Flamme  bildet  das  Erhitzen  in 
irgend  einem  Wärmebade,  wie  Sandbädern, 
Flüssigkeitsbädern,  Wasser(danipf)bädern, 
Luftbädern  usw.,  das  dann  Anwendung 
findet,  wenn  die  Wärmezufuhr  allmählicher 
oder  gemäßigter  sein  soll.  Wärmebäder,  bei 
denen  keine  offene  Flamme  verwendet 
wird  (Dampfbad)  oder  die  Flamme  gegen  den 
Zutritt  brennbarer  Gase  besonders  (durch_^ 
einen  Drahtnetzkorb)  geschützt  ist,  sind 
zum  Erhitzen  brennbarer,  leichtentzünd- 
licher Flüssigkeiten  vor  allem  am  Platze. 
In  solchen  Fällen  ist  auch  elektrische  Heizung 
(Widerstandsheizung,  Kryptolheizung)  sehr 
praktisch.  In  jedem  Falle  ist  dafür  Sorge 
zu  tragen,  daß  ein  etwaiges  Springen  des 
Erhitzungsgefäßes,  ein  Ueberschäumen  des 
Inhalts  oder  der  Abfluß  der  brennbaren 
Dämpfe  keine  unerwünschten  Folgen 
haben  kann.  Das  Einleiten  von  Wasser- 
dampf oder  sein  Durchleiten  durch  „Heiz- 
schlangen", die  sich  im  Reaktionsgefäße 
befinden,  ist  gleichfalls  eine  ganz  gefahr- 
lose, gelegenthch  anwendbare  Er hitzungsform. 
In  manchen  Fällen  kannmanvom  elektrischen 
Strome  durchflossene  Drähte  (Heizspiralen) 
direkt  in  die  Reaktionsmasse  eintauchen. 
Erhitzen  auf  höhere  Temperaturen,  ins- 
besondere bis  zur  Emission  von  Strahlen 
so  großer  Intensität,  daß  sie  als  Licht 
wahrgenommen  werden  können,  heißt  Glü- 
hen. Die  zu  glühende  Substanz  wird  in 
einem  geeigneten  Gefäß  (Tiegel,  Glührohr, 
Schiffchen  im  Rohr,  kleine  Proben  auch  auf 
einem  Tiegeldeckel,  Platinblech,  in  einer 
Platindrahtöse  usw.)  der  Hitze  eines 
Brenners  (gewöhnlichen  Bunsenbrenners, 
Teclubrenners),  für  höhere  Temperaturen 
eines  Gebläses,  ausgesetzt  (Glühen  in  freier 
Flamme  oder  vor  dem  Gebläse)  oder  in 
irgend  einen  Ofen  gebracht,  dessen  Aus- 
wahl sich  nach  der  Höhe  der  gewünschten 
Temperatur,  auch  w^ohl  nach  der  Größe 
des  Reaktionsgefäßes  und  sonstigen  Um- 
ständen richtet.  Von  Wichtigkeit  ist  auch, 
ob  beim  Glühen  Flammengase  oder  überhaupt 
reduzierende  Gase  ausgeschlossen  werden 
sollen  (elektrische  Widerstandöfen  mit  Pla- 
tinfohe).  Zum  GUihen  in  einer  bestimmten 
Gasatmosphäre  benutzt  man  am  besten 
Schiffchen  in  Röhren,  durch  die  ein  lang- 
samer Strom  des  betreffenden  Gases  durch- 
geleitet wird.  Die  Röhren  werden,  um  sie 
über  ein  längeres  Stück  hin  zu  erhitzen, 
in  die  Flammen  eines  Reihenbrenners,  einen 


406 


Chemische  Arbeitsmethoden 


Verbrennungsofen  oder  einen  elektrisch 
geheizten  Röhrenofen  gebracht.  Aber  auch 
das  Einleiten  von  Gasen  in  erhitzte  Tiegel 
leistet  oft  gute  Dienste  (Tiegel  mit  durch- 
bohrtem Deckel  nach  Rose). 

Ueber  das  Material  der  Glühgefäße 
läßt  sich  nur  wenig  Allgemeines  sagen.  Es 
muß  der  angewandten  Temperatur  und 
den  eingebrachten  oder  zugeführten  Rea- 
gentien  standhalten.  Näheres  ist  im  Artikel 
,, Chemische  Apparate"  zu  finden.  Eine 
durchgreifende  Veränderung  der  Formart 
(des  Aggregatzustandes)  ist  nicht  der  eigent- 
liche Zweck  des  Glühens. 

Von  den  Zwecken,  denen  das  Glühen  dient, 
seien  genannt:  Trennungen,  z.  B.  Befreiung 
glühbeständiger  Stoffe  von  flüchtigen  (festen, 
flüssigen  oder  gasförmigen)  Beimengimgen  (Aus- 
glühen, besonders  wirksam  im  Vakuum i));  Zer- 
legung von  Stoffen  (Oxyde  in  Metall  oder  niederes 
Oxyd  und  Sauerstoff,  Hydroxyde  in  Oxyde  imd 
Wasser"),  (kristall)wass€rhaltige  Stoffe  in  wasser- 
freie rmd  Wasser^),  Carbonate  in  Oxyde  und 
Kohlendioxyd^),  Sulfate  in  Oxyde  mid  Schwefel- 
trioxyd,  Nitrate  in  Oxj'de  und  Stickoxyde  usw.); 
Durchführung  von  Reaktionen  zwischen  dem 
geglühten  Stoffe  und  einem  zugesetzten  Reagens 
(wobei  Verflüssigrmg  oder  Verdampfung  des 
letzteren  sowie  eine  Schmelziuig  usw.  das  Re- 
aktion sproduktes  eintreten  kann:  Glühen  von 
Eisen  mit  Schwefel,  von  Phosphaten  mit  Kohlen- 
stoff, von  Kohlenstoff  mit  Silicinmdioxyd, 
organischer  Halogenverbindmigen  mit  Kalk) 
oder  zwischen  dem  geglühten  Stoffe  und  der 
umgebenden  Luft  bzw.  einem  zugeführten 
anderen  Gase  (Glühen  von  Kupfer  an  der  Luft, 
von  Kupferoxyd  oder  Eisenoxyd  in  Wasser- 
stoff). 

Eine  besondere  Art  des  Glühens  an  der  Luft 
ist  das  Rösten.  Es  bezweckt  in  weiterem 
Sinne  ein  Zertrümmern  und  Auflockern 
(durch  entweichende  Gase)  des  Röstmateri- 
als, oft  unter  gleichzeitiger  Abspaltung 
flüchtiger  Verbindungen,  die  in  der  Regel 
durch  die  oxydierende  Einwirkung  des 
Luftsauerstoffes  entstehen.  In  engerem 
Sinne  versteht  man  darunter  das  Ver- 
brennen- oder  Verghmmenlassen  von  Schwer- 
metallsulfiden durch  zweckentsprechendes 
Erhitzen  an  der  Luft. 

Dabei  geht  der  Sulfidschwefel  größtenteils 
als  Schwefeldioxyd  weg,  während  Metalloxyde 
zurückbleiben.  Ein  Teil  des  Schwefels  bleibt  in 
manchen  Fällen  auch  als  Sulfat  im  Rückstande 
(,,Abbrände"),  kann  jedoch  meist  bei  noch 
höheren  Temperaturen  als  Schwefeltrioxyd,  bzw. 
Schwefeldioxyd  +  Sauerstoff,  gleichfalls  ent- 
fernt werden.  Die  Sulfidrösterei  ist  von  großer 
Bedeutimg  für  die  Hüttenpraxis,  da  sich  die 
Metalloxyde  leichter  mul  becpiemer  zu  Metall 
verarbeiten  lassen  als  die  Sulfide.  Beim  Rösten 
entweichen  auch  andere  Bestandteile  des  Röst- 


^)  Metalldrähte  werden  z.  B.  am  einfachsten 
in  einem  evakuierten  Gefäße  durch  einen  elek- 
trischen Strom  zum  Glühen  gebracht. 

^)  Häufig  auch  ,,Calcinieren"  genannt. 


gutes  (wie  z.  B.  Arsen  und  Antimon)  mehr 
oder  weniger  vollständig  in  Form  flüchtiger  Ver- 
bin dmigen. 

Beim  chlorierenden  Rösten,  das 
in  einem  Glühen  an  der  Luft  unter  Zusatz 
von  Alkalichlorid  besteht,  bilden  sich  auch 
Schwermetallchloride,  deren  Weiterver- 
arbeitung in  einzelnen  Fällen   einfacher   ist. 

Das  Abrösten  von  Sulfiden  wird  auch 
in  der  analytischen  Laboratoriumspraxis 
hier  und  da  angewandt.  Man  hat  dann  dafür 
zu  sorgen,  daß  beim  Glühen  die  Luft  in 
ausreichende  Weise  Zutritt  erhält  (siehe 
unter  ,, Veraschen"),  wird  also  Luft  eventuell 
ins  Reaktionsgefäß  einleiten  oder  über  die 
glühende  Substanz  hinwegleiten. 

Das  Veraschen  (Verbrennen)  dient  zur 
Entfernung  verbrennbarer  Substanzen  aus 
Gemengen  und  zur  Isolierung  und  Gewinnung 
des  glühbeständigen  Rückstandes  (z.  B.  zur 
Bestimmung  des  Aschegehaltes  von  Brenn- 
materialien, wie  Kohle,  Koks  usw.),  sowie 
zur  Prüfung  mancher  organischen  Stoffe 
auf  minerahsche  Beimengungen  (Zuckerver- 
aschung).  Am  häufigsten  findet  das  Ver- 
aschen im  Laboratorium  Anwendung  zur  Be- 
freiung abfiltrierter  Niederschläge  vom  Filter- 
material (Filtrierpapier).  Das  Papierfilter, 
von  dem  in  vielen  Fällen  der  Niederschlag 
zunächst  größtenteils  abgeschüttelt  oder 
abgekratzt  wird,  unterwirft  man  der  Ver- 
brennung in  verschiedener  Weise.  Ist  zu 
befürchten,  daß  durch  die  Flammengase  des 
verbrennenden  Papiers  der  Niederschlag 
in  unerwünschter  Weise  verändert  (reduziert) 
wird,  so  sorgt  man  für  möglichst  reichlichen 
Luftzutritt,  indem  man  das  Filter  mit  einem 
Platindraht  umwickelt  und  über  einem 
PorzellanteUer  an  freier  Luft  anzündet. 
Anderenfalls  verascht  man  es  in  einem  Tiegel, 
wobei  immerhin  bei  zweckmäßiger  Stellung 
der  Flamme  und  des  Tiegels  auch  noch  ge- 
nügende Luftzufuhr  bewirkt  werden  kann. 
Man  steht  den  Tiegel  stark  geneigt  auf  ein 
Dreieck  und  erhitzt  ihn  vorwiegend  am 
Boden,  so  daß  die  Flammengase  nicht  ins 
Tiegelinnere  schlagen;  weiterhin  kann  man 
auch  zur  Erleichterung  und  Sicherung  der 
Luftzufuhr  den  Tiegeldeckel  auf  den  unteren 
Tiegelrand  schräg  auflegen.  Die  Veraschung 
geht  dann  sehr  rasch  vonstatten. 

Die  Anwendung  eines  Gebläses  ist  über- 
flüssig imd  sogar  schädlich,  da  sie  leicht  zum 
Aufwirbeln  imd  Wegtragen  von  Partikeln  des 
Niederschlages  führt.  Auf  letztere  Möglichkeit 
ist  überliaupt  stets  zu  achten. 

Es  kann  auch  notwendig  werden,  die  Ver- 
aschung mit  einer  Verkohlung  des  Filters 
bei  bedecktem  Tiegel  zu  beginnen,  wenn 
nämlich  der  Niederschlag  selbst  beim  Er- 
hitzen anfangs  reichhch  Gase  entwickelt 
und  dabei  leicht  verstäubt.  Immer  ist  zum 
Schluß  der  an  den  kälteren  Teilen  der  Tiegel- 


Chemische  Arbeitsmethoden 


407 


wand  sich  absetzende  Ivohhge  Rückstand  unter 
stärkerem   Erliitzen  zu  verbrennen. 

Soll  die  Veraschung  besonders  schnell 
erfolgen  oder  beim  Veraschen  im  Tiegel 
eiue  Reduktion  gänzlich  vermieden  werden, 
so  kann  man  das  Filter  mit  einer  Lösung 
von  Ammoniumnitrat  tränken  und  nach 
dem  Eintrocknen  veraschen.  Das  beim 
Glühen  entstehende  Stickoxydul  führt  die 
Veraschung  rasch  zu  Ende.  Die  sicherste 
Methode,  jede  Reduktion  zu  vermeiden,  ist 
jedoch  die  Anwendung  eines  anorganischen 
Filtermaterials  (Asbest,  Platinschwamm),  also 
der  Gebrauch  von  Filtertiegeln  nach  Gooch 
oder  Neubauer. 

In  Platintiegeln  kann  man  zur  Zeit- 
ersparnis (Umgehung  des  Trocknens)  in 
geeigneten  Fällen  Filter  auch  feucht  ver- 
aschen. Porzellantiegel  springen  dabei 
leichti). 

Veraschungen  in  größerem  Maßstabe 
werden  am  besten  in  Muffelöfen  vorge- 
nommen, in  denen  die  Luft  über  die  hocher- 
hitzten Gefäße  hinwegstreicht. 

Zu  den  vorstehend  besprochenen  Ar- 
beitsmethoden ist  auch  das  Trocknen  durch 
Erhitzen  zu  rechnen.  Feuchte  Gegenstände 
(Wägegläser,  Filter,  gepulverte  Substanzen), 
die  von  anhaftendem  Wasser  oder  adsor- 
biertem Wasserdampf  befreit  werden  sollen, 
bringt  man  in  Trockenschränke  (Trocken- 
kästen), wo  sie  einer  Temperatur  von  etwas 
über  100"  ausgesetzt  werden. 

Dieselbe  Operation  kann  man  natürlich 
auch  zur  Entfernimg  anderer  flüchtiger  Sub- 
stanzen (Alkohol  usw.)  benutzen.  Die  anzu- 
wendende Temperatur  richtet  sich  immer  nach 
der  Flüchtigkeit  des  zu  Entfernenden,  auch 
nach  der  Beständigkeit  des  zu  Troclaienden. 
Wenn  man  z.  B.  Wasser  zunächst  mit  Alkohol 
wegspült  und  diesen  dann  durch  P^rwärmen  (am 
besten  imter  gleichzeitigem  Luftdurchsaugen 
oder  Evakuieren)  verdampft,  kann  man  das  Trock- 
nen sehr  rasch  auch  in  mäßiger  Wärme  durch- 
führen. Den  Alkohol  wiederum  durch  Aether 
zu  verdrängen,  der  schon  bei  Zimmertemperatur 
rasch  verdampft,  ist  wegen  der  in  letzterem  oft 
(spurenweise)  enthaltenen  Vermireinigmigen  nicht 
zweckmäßig. 

Nach  demselben  Prinzip  kann  man  auch 
Kristallwasser  (oder  andere  Kristall -Lö- 
sungsmittel) ganz  oder  zum  Teil  entfernen: 
Entwässerung  von  Salzhydraten.  Oft  ist 
ein  Teil  davon  schwieriger  zu  entfernen  und 
wird  darum  wohl  auch  als  fester  gebundenes 
„Konstitutionswasser"  betrachtet.  Seine 
Austreibung  gehört  dann  zu  den  beim  Ab- 
schnitt ,, Glühen"  besprochenen  Operationen. 
Es  versteht  sich  wohl  von  selbst,  daß  die 
durch  Erhitzen  getrockneten  Gegenstände 
weiterhin  so  aufzubewahren  sind,   daß  eine 


^)  Näheres  über  Veraschen  usw.  in  den  Lehr- 
büchern der  analytischen  Chemie,  siehe  das 
Literaturverzeichnis  am  Schlüsse. 


erneute  Aufnahme  von  Feuchtigkeit  nicht 
möghch  ist  (vgl.  den  Abschnitt  lo  ,, Trocknen 
durch  Trockenmittel"). 

ib)  Abkühlen.  Kältemischungen. 
So  wie  das  Erhitzen  zur  Beschleunigung, 
dient  das  Abkühlen  zur  Verlangsamung 
von  Reaktionen,  die  bei  gewöhnlicher  Tem- 
peratur zu  heftig  verlaufen  oder  sich  dnrch 
die  eigene  Reaktionswärme  selbst  be- 
schleunigen würden.  Auch  in  cjuahtativer 
Hinsicht  (Richtung  der  Reaktion)  kann  das 
Abkühlen  (ebenso  wie  das  Erhitzen)  von  Ein- 
fluß sein. 

Auch  für  die  Zwecke  des  Auskiistallisierens 
und  Ausfrierens  wird  das  Abkühlen  vielgebraucht, 
doch  soll  hier  darauf  noch  nicht  Rücksicht 
genommen  werden,  ebenso  wie  das  durch  Er- 
hitzen bewirkte  Schmelzen,  Sieden,  Lösen  iisw. 
erst  später  behandelt  werden  wird. 

Als  Kühlmittel  empfiehlt  sich  eine  tiefer 
temperierte  Substanz  von  recht  hoher 
Wärmekapazität.  In  dieser  Hinsicht  ist 
das  Wasser  besonders  zweckmäßig  und 
wird  deswegen,  nicht  minder  auch  wegen 
seiner  Wohlfeilheit  und  der  Becpiemlichkeit 
seiner  Anwendung,  in  weitestem  Umfange 
zum  Kühlen  benutzt. 

Flüssigkeiten  sind  als  Kühlmittel  alleür 
zweckmäßig,  weil  nur  bei  ihnen  (von  Gasen  ist 
hier  abzusehen)  eine  innige  Berührung  zwischen 
Kühlmittel  und  zu  Kühlendem  gesichert  ist, 
auch  durch  Zirkulation  leicht  immer  neue, 
noch  kalte  ]\Iengen  Kühlmittel  herangeführt 
werden  können. 

Die  einfachste  Art  der  Kühlung  besteht 
im  Einstellen  des  Gefäßes,  welches  das  zu 
Kühlende  enthält,  in  ein  geeignetes  größeres 
Gefäß  (Schale,  Topf  usw.)  mit  kaltem 
Wasser,  wobei  innen  wie  außen  durch  Be- 
wegen, Rühren  oder  dergleichen  für  Durch- 
mischung zu  sorgen  ist.  Am  besten  ist  stän- 
dige Erneuerung  des  Kühlwassers,  falls  die 
dadurch  erreichbare  Abkühlung  genügt,  also 
einfach  Anschluß  des  mit  Abfluß  zu  ver- 
sehenden Kühlgefäßes  an  die  Wasserleitung. 
Statt  der  Kühlung  von  außen  kann  man 
Innenkühlung  verwenden,  indem  man  eine 
von  kaltem  Wasser  durchflossene  Schlange 
(aus  Glasrohr,  Bleirohr  usw.)  in  den  zu 
kühlenden  Gefäßinhalt  einsenkt. 

Energischere  Kühlung  erzielt  man  durch 
schmelzendes  Eis.  Nur  selten  wird  man  Eis- 
stückchen in  das  Reaktionsgemisch  usw. 
direkt  einwerfen  können;  in  der  Regel 
wird  man  das  Reaktionsgefäß  in  ein  Kühl- 
bad aus  kleingestoßenem  oder  gemahlenem 
(Eismühle)   Eis  bringen. 

Man  kann  dem  Eis  von  vornherein  Eis- 
wasser zusetzen,  um  eine  vollständigere  Be- 
rührung zwischen  Reaktionsgefäß  und  Kühl- 
mittel zu  erreichen;  im  übrigen  entsteht  ja  auch 
sehr  bald  dmxh  das  Schmelzen  des  Eises  ge- 
nügend Wasser. 

Kühlung  mit  schmelzendem  Eis  bietet 
den  vielfach  ins  Gewicht  fallenden  Vorteil 


40S 


Chemische  Ai'beitsmethoden 


vollkommener  Temperaturkonstanz  des 
Kältebades.  Noch  tiefere  Temperaturen 
wird  man  selten  für  die  Zwecke  des  Ab- 
kühlens  im  engeren  Sinne  verwenden,  viel- 
mehr fast  ausschließlich  zum  Ausfrieren,  zum 
Kondensieren  von  Gasen  und  anderen  Ope- 
rationen, die  erst  später  besprochen  werden. 
Doch  sollen  die  dazu  dienenden  Kühlmittel 
schon  hier  im  Zusammenhange  genannt 
werden. 

Temperaturen  bis  etwa  — 60°  erhält  man 
bei  Verwendung  von  Kältemischungen  aus 
Eis  und  Salzen  neben  der  gesättigten 
wässerigen  Lösung. 

Kommt  es  nur  auf  die  Abkühlung  selbst 
an,  nicht  auf  Temperaturkon  stanz  des  Bades, 
so  genügt  einfaches  Vermengen  von  feinge- 
mahlenem Eis  oder  besser  trockenem  Sclmee 
mit  dem  betreffenden  Salze.  Bei  energischer 
Durchmischung  sinkt  die  Temperatur  rmgefähr 
bis  auf  den  ,, kr yo hydratischen  Pmikt",  d.  h. 
die  Gleichgewichtstemperatur  zwischen  Eis,  Salz 
und  gesättigter  Lösmig,  imd  läßt  sich  dort 
einigermaßen  erhalten,  wenn  fortlaufend  Sätti- 
gmig  der  sich  bildenden  wässerigen  Lösimg  er- 
reicht wird. 

Ist  zuverlässige  Temperaturkonstanz  er- 
forderlich, so  schlägt  man  das  umgekehrte 
Verfahren  ein.  Man  läßt  eine  wässerige  Lösimg, 
die  noch  nicht  ganz  gesättigt  zu  sein  braucht, 
imter  Rühren  gefrieren  (Einstellen  in  ein  Kälte- 
bad von  noch  tieferer  Temperatur).  Sobald 
die  Lösmig  durch  Ausfrieren  von  Eis  gesättigt 
geworden  ist,  scheidet  sich  weiterhin  Eis  +  Salz 
in  konstantem  Mengenverhältnis  nebeneinander 
aus  (,,Kryohydrat"),  und  die  Temperatur  bleibt 
nun  konstant,  bis  die  ganze  Masse  gefroren  ist. 

Die  Gleichgewichtstemperaturen  gibt  für 
eine  Keihe  leicht  zugänglicher  Stoffe  (und 
zwar  für  Bodenkörper  der  angegebenen  Zu- 
sammensetzung) die  folgende  Tabelle. i)  Durch 
Mischung  verschiedener  Salze  kann  man 
weitere  Kombinationen  hervorbringen.  Zwei 
davon  sind  in  der  Tabelle  enthalten. 

K  ä  1 1  e  m  i  s  c  h  u  n  g  e  n   aus   Eis,   ge- 
sättigter  Lösung    und    Salz. 

Bodenköroer  Kryohydratische 

£,ocienKoiper  Temperatur 

NH4A1(S04)„.12H20  —   0,240 

KAl(SÜ4),.12HoO  —   0,470 

Na,SU4.lbHoO  —    1,20 

K,S04  '              —    1,55" 

FeS04.7H,0  —    1,8240 

NaoCOg.lOHoO  —   2,io 

KNO3  —     2,9" 

MgS04.12H,0  —   3,9" 

ZnS04.7H,Ö  —   6,550 

BaCl.,.2H.,Ö  —    7,80 

Na^SoOj.öHoO  —  iio 

KCl  —  ii,io 

KBr  — 13" 

i)Landolt-Börn  st  ein- Meyer  ho  ff  er,  Phy- 
sikalisch-chemische Tabellen,  3.  Aufl.,  S.  517  fg. 
Ostwald-Luther-Drucker,  Hand- und  Hülfs- 
buch  usw.,  3.  Aufl.,  S.  101. 


Bodenkörper 

Kryohydratische 
Temperatur 

NH4CI 

-  15,80 

NH4NO3 

—  17,35" 

NaNOg 

—  18,5" 

{mi,).SO, 

— 19,05" 

NaC1.2HoO 

—  21,20 

MgCl.,.12H.,0 

—  33,6" 

K,C03.xH,0 

—  36,5" 

CaCL.6H„Ö 

—  54,9° 

FeClg'.GH^O 

ca.  — 550 

ZnCL.4H:0 

ca.  —  620 

NaCl  +  KNO3  I 

oder  KCl  +  NaNOg  ( 
NaCl  +  NH4NO3  \ 

oder  NH4CI  +  NaNOg ) 


—  25" 

—  31" 


Noch  tiefer  kommt  man  auf  sehr  be- 
queme Weise  durch  Verwendung  von  Mi- 
schungen aus  festem  Kohlendioxyd  (Kohlen- 
säureschnee) und  tief  schmelzenden  Sub- 
stanzen. Gemische  mit  Aether  oder  mit 
Alkohol  (letzteres  als  dicker  Brei  mit  großem 
Ueberschusse  an  Kohlensäureschnee)  zeigen 
dauernd  nahezu  die  Temperatur  des  reinen, 
festen  Kohlendioxyds,  unter  Normaldruck 
— 78,340;  (die  verbreitete  Angabe,  das  Ge- 
misch mit  Aceton  sei  etwas  kälter  ( — 86"), 
ist  falsch).  Durch  Evakuieren  kann  man 
Temperaturen    bis    unter   — 100"    erreichen. 

Ein  auch  noch  ziemlich  leicht  zu  beschaffen- 
des Kühlmittel  ist  flüssige  Luft,  die  im  Handel 
zu  haben  ist.  Sie  zeigt,  wenn  frisch  verflüssigt, 
■ — 193  0;  ihre  Temperatur  steigt  infolge  der 
Verarmmig  an  dem  leichter  flüchtigen  Stickstoff 
allmählich  bis  auf  etwa  —186°  (beide  Angaben 
beziehen  sich  auf  ,, gewöhnlichen"  Luftdruck). 
Flüssiger  Wasserstoff  und  andere  verflüssigte, 
reine  Gase  seien  als  Kühlmittel  für  besondere 
Fälle  nur  nebenher  erwälmt. 

I  c)  Schmelzen.  Seigern.  Auf- 
schließen. Das  Schmelzen  besteht  in 
einer  Ueberführung  fester  Körper  in  den 
flüssigen  Zustand  vermittels  Wärmezufuhr. 
Je  nach  der  Lage  des  Schmelzpunktes  ist 
dazu  Unterbrechung  vorherigen  Kühlens  (bei 
Stoffen,  die  bei  gewöhnlicher  Temperatur 
flüssig  sind)  oder  künsthche  Zufuhr  von  Wärme 
bis  zu  mäßiger,  höherer  oder  höchster  Tempe- 
ratur erforderlich  (leichtschmelzbare,  schwer- 
schmelzbare [strengflüssige]  und  schwerst- 
schmelzbare  [,, feuerbeständige"]  Substanzen). 

Die  Wahl  der  Wärmequelle  und  des 
Materials  des  Schmelzgefäßes  richtet  sich 
naturgemäß  nach  der  Höhe  des  Schmelz- 
punktes, die  des  letzteren  ebenso  aber  auch 
nach  den  Eigenschaften  des  zu  Schmelzenden 
(etwaiger  Angriff  des  Gefäßes  durch  die 
Schmelze). 

Bis  zu  mäßigen  Temperaturen  werden 
vielfach  Glasgeräte  verschiedener  Form  benutzt 
(rimd  geblasene  und  gut  gekühlte  bis  300 — 400°, 
solche  anderer  Arten  nicht  weit  über  100°),  für 
höhere  meist  Tiegel  (Schmelztiegel,  seltener 
Schalen)     aus    Porzellan    imd    anderem    glüh- 


Cliemische  Arbeitsmethoden 


409 


beständigem  Material  (vgl.  den  Aiiikel  ,,C  h  e  m  i  - 1  der  Komponenten,  z.B.  einer  Legierung  zweier 
sehe  Apparate",  Abschn.  „Tiegel").  In  !  Metalle,  zu  bewirken,  und  ist  dann  am 
Platnigeraten  dürfen  kemerlei  Äletalle  ge-  Platze,  wenn  die  eutektische  Mischung  aus 
schmolzen     werden  A\  eiteres     miter     „Auf-   f^g^  meinem   Stoffe   A  mit  ganz  wenig  vom 

schließen  .      Die    höchsten    Temperaturen   halt    04.^tt^  tj  u .  +  u+     t\-        tvt-    i  •  ^  i    • 

Magnesia   aus   (wird   aber   leicht   brüchig),   bei  ^^^ffe  B  besteht     Diese  Mischung  wird  beim 


Luftabschluß  Kohle,  besonders  Graphit 

Soll  das  Schmelzen  in  einer  bestimmten 
Atmosphäre  oder  im  Vakuum  erfolgen,  so 
verfährt  man  ganz  ebenso,  wie  unter  ,,(jlühen" 
beschrieben  (Tiegel  mit  Gaseinleitung,  Schiff- 
chen im  Kohr,  evakuierte  und  zuge- 
schmolzene Gefäße). 

Die  Operation  des  Schmelzens  findet  sehr 
ausgedehnte  Anwendimg.  Zmiächst  dient  die 
Messung  der  Schmelztemperatur  als  einer  wich- 
tigen Eigenschaft  jedes  Stoffes  zu  seiner  Charakte- 
risiermig;  sehr  häufig  werden  Stoffe  durch  die 
Schmelzpunktsbestiramimg  erkannt  oder  identi- 
fiziert, sowie  auf  Reinheit  geprüft,  Mischiuigen 
hinsichtlich  ihrer  Konstitution  untersucht.  Ueber 
die  Methodik  dieser  höchst  wichtigen  Operation 
vgl.  den  Artikel  „Flüssigkeiten". 

Sodann  ist  das  Schmelzen  im  engeren  che- 
mischen Sinne  z.  B.  für  präparative  Arbeiten 
von  großer  Bedeutimg.  Durch  Schmelzen 
können  Stoffe  von  anhaftenden  oder  einge- 
schlossenen gasförnügen,  flüssigen  mid  festen 
Vermirehiigimgen  befreit  werden  (zur  Entfernmig 
von  Gasen  ist  besonders  geeignet  das  Schmelzen 
[Umschmelzen]  im  Vakuum).  Durch  das  äußere 
Verhalten  einer  Substanz  beim  Schmelzen  (Klar- 
heit oder   Trübheit,   blanke   oder   matte    Ober- 


Seigern  zunächst  flüssig  und  kann  mechanisch 
vom  B-reicheren  Kückstande  getrennt  wer- 
den. Das  Seigern  spielt  in  der  Hüttentechnik 
eine  Kolle. 

Das  Aufschließen  besteht,  wie  oben 
bereits  erwähnt,  in  einer  Ueberführung 
schwerlöslicher  oder  chemisch  wenig  an- 
greifbarer Substanzen  in  leichtlösliche  oder 
leicht  angreifbare.  Diese  Operation  wird 
vielfach  durch  Schmelzen  des  Aufzu- 
schließenden mit  geeigneten  Reagentien  be- 
wirkt. 

So  werden  Säureanhydride  durch  die  Aetz- 
alkalischmelze,  Silikate,  Sulfate  imd  andere 
schwerlösliche  Salze  durch  die  Soda-  oder  Ka- 
liumnatriumcarbonatschmelze  aufgeschlossen.  In 
besonderen  Fällen  schließt  man  durch  sulfid- 
haltige  Schmelzen  auf.  Zusatz  von  Ux3'dations- 
mitteln  (Natriumperoxyd,  Salpeter,  Kalium- 
chlorat)  zu  einer  Alkali-  oder  Sodaschmelze 
ist  dann  am  Platze,  wenn  Sulfide,  Selenide  imd 
andere  oxydierbare  Substanzen  aufgeschlossen 
werden  sollen.  Bei  Fluoriden  wird  der  Soda- 
schmelze Kieselsäure  beigemischt.  Zu  be- 
stimmten Zwecken  (Alkalibestimimmg)  kann  man 
Silikate  auch  durch  die  Chlorcalciumschinelze 
(Calciumcarbonat  +  Ammoniumchlorid)  oder  die 


fläche)  kann  die  Abwesenheit  oder  Anwesenheit  i  Bhioxydschmelze  aufschließen.  Oxyde  werden 
von  Verimreinigimgen  erkannt  werden.  Schmel-  j  auch  durch  Schmelzen  mit  Metaborat,  Meta- 
zung  ist  das  einzige  zuverlässige  Mittel,  um  '  phosphat,  Borax  oder  Borsäureanhydrid  aufge- 
homogene  bezw.  in  gleichmäßiger  oder  wenigstens!  schlössen,  soA\ie  vor  allem  durch  die  Kalium- 
gesetzmäßiger  Weise  heterogen  zusammengesetzte  |  pyrosulfatschmelze.  Zu  den  Aufschluß- 
feste Mischimgen  herzustellen  (Zusammenschmel- 1  niethoden  gehört  auch  eine  Anzahl  solcher, 
zen  von  Metallen  zu  Legierungen,  von  Salzen  bei  denen  nicht  Schmelzung  mit  bei  gewöhnlicher 
zur  Bildung  von  Mischkristallen  u.  a.).  Durch  Temperatur  festen,  sondern  Digerieren  mit 
Schmelzen  werden  endlich  zahlreiche  chemische  flüssigen  Reagentien  angewandt  wird.  Hier 
Reaktionen     eingeleitet,     beschleimigt    mid    zu   i^*  ^'o^'  ^11«^"  Dingen  der  Flußsäureaufschluß  von 


Ende  geführt  (Anwendimg  des  alten,  wenn  auch 
nicht  absolut  richtigen  Prinzips:  corpora  non 
agmit  nisi  liciuida),  oder  auch  Verhältnisse  ge- 
schaffen, imter  denen  sich  bestimmte  Reaktionen 
überhaupt    erst  vornehmen   lassen    (Elektrolyse 


Silikaten  (mit  wässeriger  Fluorwasserstoffsäure 
oder  Fluorammonium  und  wenig  verdimnter 
Schwefelsäure)  zu  nennen,  ferner  das  Aufschließen 
von  Sulfaten  usw.  mit  Carbonatlösimgen. 

Das   Aufschließen   durch    Schmelzen   er- 


geschmolzener Salze).  Dabei  brauchen  nicht '  folgt  stets  in  Platingefäßen,  wenn  Silikate 
alle  Bestandteile  der  Schmelze  selbst  in  Reaktion  in  Frage  kommen  oder  andere  Stoffe,  die 
zu  treten,  sondern  können  z.  T.  auch  lediglich  selbst  im  Porzellan  enthalten  sind  (Alumi- 
als  Losimgs-  oder  Verdünnimgsmittel  bezw  zur  |  nium,  Alkalien);  Alkah-  und  Sulfidschmelzen 
Sf  wl  ^1^^^.,  ^/-.hi^^l^temperatur  (Huß- 1  gjj.d  aber  ganz  auszunehmen,  bei  oxydieren- 
mittel)  dienen,  weiterhm  zur  Bindimg  von  Re-   ^^^^  Schmelzen  von  Schwermetallsulfiden  ist 


aktionsprodukten  oder  auch  nur  alsKatalysatoren 
Oft  schmilzt  man  Metalle  imter  Salzschmelzen, 
um  die  Oxydation  durch  den  Luftsauerstoff  zu 
vermeiden  oder  schon  entstandene  Oxj'de 
wieder  zu  reduzieren  (Cyankalium)  oder  auf- 
zulösen (Borax). 

Das  Schmelzen  mit  gewissen  Reagentien, 
das  die  Ueberführung  einer  Substanz  in 
leichtlösliche  oder  chemisch  leicht  angreifbare 
Stoffe  oder  in  Gemenge  von  solchen  be- 
zweckt, heißt  Aufschließen  (s.  weiter 
unten). 

Partielles  Schmelzen  heißt  Seigern,    Es 


etwaige  Ausscheidung  von  Metall  sorgsam 
zu  verhindern  (besonders  Blei  und  Antimon!). 
Sonst  schließt  man  gewöhnlich  in  Porzellan- 
tiegeln auf. 

Das  Loslösen  der  Schmelzen  gelingt  leicht 
durch  Eintauchen  der  Außenwand  des  glühend 
heißen  Platintiegels  in  Wasser,  falls  der  Tiegel 
innen  recht  glatt  imd  blank  ist  (häufiges  Scheuern 
und  Polieren  mit  feuchtem,  dann  trockenem, 
feinem  Seesand).  Oxydierende  Schmelzen  lösen 
stets  etwas  Platin,  was  im  Analysengange  zu 
berücksichtigen  ist. 

id)   Sieden  (Kochen).     Auskochen. 


wird  dazu  verwandt,  eine  partielle  Trennung  I  Unter  Sieden  (Kochen)  versteht  man  be 


410 


Chemische  Arbeitsmethoden 


kannthch  diejenige  Form  des  Uebergansjes  '  Lösungsvorgän^e  zu  befördern,  die  Zusammen- 
einer Flüssigkeit  in  Dampf,  bei  der  sich  im  balhmg  oder  Umwandbmg  von  Niedem-ldägen 
Innern  der  "Flüssigkeit  Dampfblasen  bilden,  '  o,f^<^i-  f^ie  Korn  vergröberung  von  femkristalmisehen 
r       1  Iß  +      •  1     ,        r\„„.;+    Substanzen    zu    bewirken,   wobei  die   durcli   die 

die   dann   nach   außen   entweichen.      Daimt    ^,^^f,t,igenden    Dampfblasen    veranlaßte    Durch- 
dieses  Phänomen  eintreten  kann    muß   der  ^  „,1^^^,^    eine  sehr  erwünschte  Begleiterscheinung 
Dampfdruck  derFlüssigkeitdenaut  ihr  lasten- 1  ^^^  angewandten  p]rhitzmigsform  ist. 
den   äußeren  Druck   überschreiten.     Daraus         Kurzes    Siedenlassen    heißt    auch    Auf- 


ergibt  sich  dann  eine  Abhängigkeit  des  Siede- 
punktes einerseits  vom  äußeren  Drucke 
(bei  Druckerhöhung  Steigen,  bei  Drucker- 
niedrigungFallen),  andererseits  von  derGegen- 
wart  fremder  Stoffe  in  gelöstem  Zustande, 
mit  deren  Konzentration  sich  der  Dampf- 
druck des  ganzen  Systems  ändert.     Ferner 


kochen.  Das  bloße  Sieden  läßt  man  nur 
selten  unter  absichtlich  verändertem  Drucke 
erfolgen,  kaum  unter  Minderdruck,  eher  schon 
unter  Ueberdruck,  z.  B.  im  Pap  in  sehen 
Kochtopf.  AVill  man  höhere  Temperaturen 
erreichen,  so  wendet  man  meist  das  Er- 
hitzen in  verschlossenen  Gefäßen  an  (siehe 


ist  die  Ueberschreitung  des  inneren  Druckes '  ,, Erhitzen").  Als  Siedeerleichterer  werden 
durch  den  Dampfdruck  eine  zwar  notwendige  teils  feste  Körper  aus  porösen  IMaterial  an- 
aber  nicht  hinreichende  Vorbedingung  für  gewandt,  die  vornehmlich  durch  die  in  ihren 
das  Siedephänomen.  Vielmehr  bleibt  letzteres  poren  enthaltene  Luft  wirken  (Siedesteinchen, 
trotzdem  häufig  aus,  namenthch  beim  Sieden  '  2_  ^  Bimsteinstücke,  noch  besser  Ton- 
unter niedrigen  Drucken.    Man  hat  es  dann   scherbenstückchen)    teils   „Siedekapillaren", 


mit  Ueberhitzung  der  Flüssigkeit  infolge 
eines  ,, Siedeverzuges"  zu  tun.  Aeußere  Ver- 
anlassung dazu  ist  das  Fehlen   fester  Ver- 


einseitig zugeschmolzene,  dünne  Glasröhr- 
chen, die  mit  dem  offenen  Ende  nach  unten 
in  die  Flüssigkeit  gesteckt  werden  und  lange 


unreinigungen  (Staub)  in  minimalen  Mengen,  ^eit  hindurch  dort  Luftbläschen  entweichen 
an  denen  die  Blasenbildung  gern  einsetzt,  I  lassen,  die  als  Gaskeime  wirken, 
ferner  das  Erhitzen  in  Gefäßen,  deren  Wände  i  ggi  Abwesenheit  solcher  Siedeerleichterer 
sehr  glatt  sind  oder  durch  Einwirkung  des  1  erreichen  manche  Flüssigkeiten  höhere  Grade 
Gefäßinhaltes  werden  (Laugen  in  Glasge-  i  von  Ueberhitzung,  die  dann  zu  einer  plötzlichen 
fäßen),  endlich  hauptsächlich  die  Abwesen-  !  Entwickebmg  großer  Dampf  mengen  führen  und 
heit  von  Spuren  gelöster  Gase,  welche  „Gas-  durch  ihre  mechanischen  Begleiteischemungen 
keime"  (in  Form  winzigster  Bläschen)  für  :  (Pl^^f  che  Druckerhöhung  R^^^^^^ 
^-      -Ti         tu-i  +    •  I    1  r  f     ,  ,  „Stoßen"  überhitzter  Flüssigkeiten)  der Appaiatur 

die    Dampfblasenentwickelung    1  efern.  gefährlich  werden  können." 

Bei  der  Operation  des  Siedenlassens  ,^  Ueberhitzungen  der  Gefäßwand  entstehen 
(Kochens)  einer  Flüssigkeit  ist  auf  alle  ferner  leicht  unter  einer  dichten  Schicht  schwerer, 
diese  Verhältnisse  in  zweckmäßiger  Weise  feinpulveriger,  fester  Stoffe,  die  den  Boden 
Rücksicht  zu  nehmen,  insbesondere  wird  des  Erhitzungsgefäßes  bedecken.  Die  Benetzung 
man  dem  Siedeverzug,  der  sehr  unerwünschte  mit  Flüssigkeit  ist  dann  unvollkommen,  mul  wenn 
Folgen  haben  kann,"  durch  die  Anwendung  sich  endlich  eine  Dampf  blase  nach  oben  durch- 
von  „Siedeerleichterern"  entgegenwirken.  ;  zwängt,  ist  die  Gefäßwand  darunter  überhitzt 
^'       ^  ,  .,  o-    ,        /i       T'     1      N   und  springt,  falls  sie  aus  Glas  u.   dgl.  besteht, 

Das  Erhitzen  zum  Sieden  (das  Kochen)  ^^^  erneuter  Berührung  mit  dem  feuchten  Boden- 
ist eine  der  am  meisten  angewandten  chemischen  j.^^^  j^jp^.  j^^  andauerndes,  intensives  Rühren 
Arbeitsmethoden.!)  Häufig  ist  es  nur  Mittel  ^^^j  Aufwirbeln  des  Bodenkörpers  oder  Ver- 
zum  Zweck,  indem  es  einfach  eine  Form  der  j^eidung  des  Erhitzens  auf  freier  Flamme 
Erhitzimg  darstellt,  bei  der  eben  bis  auf  die  (Wasseibad!)  das  beste  Schutzmittel, 
höchste  miter  gewöhnlichen  Druckverhaltnissen  i  ^^^^j^  Lösungen  gewisser  Kolloide,  wie 
erreichbare  Temperatur  eines  flüssigen  Systems  (Gelatine)!  Stärke,  Seife,  neigen  sehr 
gegangen  wird.  Der  dabei  eintretende  Substanz-  ^^'"^  ,^^,  .'^  ^''  -A.  i  ' 
verbist  (Wegkochen,  Wegsieden)  ist  vielfach  zu  Ueberhitzungen  am  Boden, 
imerwünscht  und  kann  verhindert  werden,  bi  diesem  Falle  hat  das  semenGruiuIdarm, 
indem  man  auf  das  Siedegefäß  einen  Rück-  daß  sich  die  Gasblasen  nur  trage  ablosen  (Schaum- 
flußkühler aufsetzt  (Erhitzen  am  Rückfluß-  bikhmg).  Die  Folge  ist  das  „Anbrennen  oft 
kühler,  s.  a.  den  Abschnitt  „Erhitzen"  usw).  auch  das  Springen  des  überhitzten  Bodens 
In  sehr  vielen  Fällen,  namentlich  bei  wässerigen  i  Energisches  Rühren  hilft  auch  hier;  manchmal 
Lösungen,  bei  denen  das  verdampfte  Lösungs- j  kann  man  durch  gewisse  Zusätze,  z.  B  Alkohol 
mittel  leicht  zu  ersetzen  ist,  nimmt  man  darauf  :  die  Schaumbildung  erschweren.  Am  besten  ist 
freilich    keine    besondere    Rücksicht.        Häufig    jedoch   Erhitzmig^im   Wasser-  oder  Damptbaüe 


kommt  es  auch  nur  darauf  an,  Reaktionen 
durch  die  erhöhte  Temperatur  zu  unterstützen, 
leichtflüchtige   Reaktionsprodukte   zu  entfernen, 


statt  auf  freier  Flamme. 

Als  Siedegefäße  werden  meist  Geräte  mit 
verengter  Oeffnung  (Kochflaschen,   Kolben, 
Erlenmeyer,     Kochbechcr)    benutzt,     deren 
,,,,,.„,.  1       o-  1        1+     iForm    einen    Substanzverlust    durch    Ver- 

1)  Auf    die  Bestimmung    des    Siedepunk  e   ,       .^^^^^  verhindert.     Bechergläser  oder  gar 
zur    Charakterisierung    von    1' bissig keiten    oüei      i  .    ,  ^i;„c.r^,>i    7^0^1-0    otpt«    init 

flüssigen  Lösungen  kann  hier  nicht%ingegangen  !  Sclialen  sind  zu  diesem  Zwecke  stets  ^mt 
werden.  Vgl.  dazu  die  analoge  Bemerkung  beim  ,  Uhrglasern  u  dgl  zu  bedecken,  von  dereii 
„Schmelzen"  S.  409.  i  tiefstem  Punkte   die   verspritzte   Flüssigkeit 


Chemische  Arbeitsmethoden 


411 


immer  wieder  herabtropft.    Auch  enghalsige 
Gefäße  declvt  man  vielfach  noch  zu,  hängt 
auch  wohl  einen  Trichter  in  den  Hals  oder 
setzt    endhch    einen    durchbohrten    Stopfen  i 
mit  Rohr  auf.  i 

Siedenlassen  einer  Flüssigkeit  bis  zur ! 
vollständigen  Entfernung  gasförmiger  oder  [ 
überhaupt  leichtflüchtiger  gelöster  Stoffe  | 
(z.  B.  Luft)  heißt  Auskochen.  j 

Dieser  Prozeß  erfordert  oft  viel  längere  Zeit, 
als  meist  angenommen  wirtl.  So  konnte  der  Ver- 1 
fasser  durch  eigene  Versuche  feststellen,  daß 
Schwefelwasserstoff  erst  nach  15  Minuten  flotten 
Kochens  seiner  wässerigen  Lösmig  gänzlich  ver- 
trieben war. 

Der  Eintritt  der  Gasfreiheit  einer  Flüssig-  j 
keit  beim  Auskochen  verrät  sich  vielfach 
durch  den  Beginn  des  „Stoßens"  infolge 
von  Ueberhitzung;  doch  ist  dies  kein  ganz  zu- 
verlässiges Kriterium.  Die  zum  eigenthchen 
Auskochen  erforderliche  Zeit  kann  man 
manchmal  durch  vorheriges  Evakuieren  ab- 
kürzen. 

Ob  das  Auskochen  unter  gleichzeitigem 
Auspumpen  rascher  zum  Ziele  führt,  ist  zweifel- 
haft; denn  es  ist  zu  berücksichtigen,  daß  die 
Löslichkeit  von  Gasen  bei  niederer  Temperatur 
größer  ist,  als  bei  höherer,  auch  die  endgültige 
Reinigimg  doch  schließlich  in  jedem  Falle  durch 
die  ,, auswaschende"  Wirkiuigder  Dampfblasen 
erfolgt. 

le)  Destillieren.  Das  Destillieren 
besteht  in  einer  Verdampfung  (gewöhn- 
lich unter  Sieden)  einer  Flüssigkeit  in  Ge- 
fäßen geeigneter  Form  (DestiUierkolben, 
Retorten)  imd  Kondensation  des  Dampfes 
in  einem  mit  dem  Destilliergefäße  verbunde- 
nen anderen  Gefäße  (Vorlage).  Wenngleich 
eine  Ueberführung  durch  den  Dampfraum  in 
dem  angegebenen  Sinne  auch  bei  allenthalben 
gleicher  Temperatur  (isotherme  Destillation) 
möglich,  für  das  Verständnis  des  Verhaltens 
der  Lösungen  sogar  sehr  wichtig  ist,  so 
spielt  diese  Form  "doch  in  der  Praxis  keine 
Rolle.  Hier  wird  vielmehr  die  Verdampfung 
stets  durch  eine  mit  Temperaturerhöhung 
verbundene  Wärmezufuhr,  die  Konden- 
sation durch  Abkühlung  bewirkt.  Man  er- 
hitzt also  das  DestiUiergefäß  in  geeigneter 
Weise  und  kühlt  die  Vorlage  ab.  In  der  Regel 
wird  zwischen  Destilliergefäß  und  Vorlage 
ein  besonderer  Kühler  geschaltet,  dessen 
Anwendung  eine  Kühlung  der  Vorlage  ge- 
wöhuhch  erübrigt.  In  dem  besonderen 
Falle,  daß  das  "Destilliergefäß  nicht  über 
die  Temperatur  der  Umgebung  erhitzt  wird 
(Destillation  bei  Zimmertemperatur),  muß 
die  Temperatur  von  Kühler  und  Vorlage 
entsprechend  erniedrigt  werden.  Denn 
immer  muß  zwischen  Destilliergefäß  und 
Kondensationsgefäßen  eine  genügend  große 
Temperaturdifferenz  bestehen.  Bei  hoch 
siedenden  Substanzen  genügt  daher  meist 
für  Kühler  und  Vorlage  die  Kühlung  durch 


die  umgebende  Luft,  bei  niedriger  siedenden 
muß  (am  besten  strömendes)  kaltes  Wasser, 
bei  sehr  leicht  flüchtigen  Eis  oder  eine  ge- 
eignete Kältemischung  angewandt  werden. 

Die  Destillation  gehört  zu  den  am  meisten 
ausgeführten  chemischen  Arbeitsmethoden.  Das 
früher  ausschließlich  gebrauchte  Destilliergefäß, 
die  Retorte,  ist  ja  geradezu  das  Sinnbild  der 
experimentierenden  und  präparativen  Chemie 
geworden. 

Der  Zweck  der  Destillation  ist  die  Trennung 
leichter  flüchtiger  Stoffe  von  schwerer  oder 
nicht  flüchtigen.  Sie  dient  daher  zur  Reinigmig 
von  Substanzen  (häufigstes  Beispiel:  Herstellung 
reinen  Wassers  durch  Destillation),  zur  Isoliermig 
des  (leichter)  flüchtigen  Anteils  aus  Reaktions- 
gemischen (z.  B.  Darstelbmg  flüchtiger  Säuren 
durch  Destillation  ihrer  Salze  mit  Schwefelsäure), 
endlich  zur  Trennung  von  Komponenten  ver- 
schiedener Flüchtigkeit  aus  Mischimgen  (z.  B. 
Wasser  mid  Alkohol). 

In  letzterem  Falle  bedient  man  sich  mit 
Vorteil  der  gebrochenen  oder  fraktio- 
nierten Destillation.  Auf  ihre  Theorie 
kann  hier  nicht  ausführhch  eingegangen 
werden.  Es  sei  nur  soviel  gesagt,  daß  sie 
dann  am  Platze  ist,  wenn  der  Dampf  (und 
damit  die  daraus  durch  Kondensation  ent- 
stehende Flüssigkeit,  das  Destillat)  eine 
andere  Zusammensetzung  hat,  als  die  Flüs- 
sigkeit, aus  der  er  sich  entwickelt  (der  Rück- 
stand), ohne  daß  jedoch  eine  sofortige  Tren- 
nung in  die  reinen  Komponenten  (etwa  die 
leichter  flüchtige  im  Destillat,  die  schwerer 
flüchtige  im  Rückstände)  erfolgt.  Destillat 
und  Rückstand  enthalten  dann  also  in 
jeder  Phase  der  Destillation  beide  Kom- 
ponenten, nur  in  verschiedenem  Verhältnis. 
Daraus  ergibt  sich  die  Mögüchkeit,  durch 
Abbrechen  der  Destillation  an  geeigneter 
Stelle  und  Wiederholung  der  Operation 
mit  den  getrennten  Anteilen  nach  und  nach 
zu  immer  weitergehender  Trennung  der  Kom- 
ponenten zu  gelangen.  Man  erhält  so  ein- 
zelne „Fraktionen",  d.  h.  Gemische  von 
verschiedener  prozentischer  Zusammen- 
setzung aus  den  beiden  Komponenten. 

Anstatt  wenige  größere  Fraktionen  diirch 
wiederholte  Destillation  in  zahlreichere,  kleinere 
zu  zerlegen,  von  denen  die  äußersten  sich  dann 
am  meisten  den  reinen  Komponenten  nähern, 
verfährt  man  in  der  Praxis  umgekehrt,  weil  es 
doch  darauf  ankommt,  zum  Schluß  die  Kom- 
ponenten möglichst  rein,  aber  auch  mit  möglichst 
guter  Ausbeute  zu  erhalten.  Alan  stellt  also 
zunächst  viele  Einzelfraktionen  her,  indem  man 
die  Destillate  innerhalb  bestimmter  Zeit- 
abschnitte für  sich  auffängt,  und  bewrkt  dann 
durch  ihre  systematische  Wiederzerlegmig  mit 
Vereinigmig  einander  in  der  Zusammensetzung 
nahestehender  Fraktionen  eine  praktisch  voll- 
ständige Trennmig,  falls  die  physikalisch-chemi- 
schen Eigenschaften  des  betreffenden  Gemisches 
eine  solche  überhaupt  gestatten  (was  keineswegs 
immer  der  Fall  ist). 

Die  erste  Fraktion,  welche  die  flüchtig- 


412 


Chemische  Ai'beitsniethoden 


stell  Anteile  eines  Gemisches  mehrerer  Stoffe 
bezw.  die  flüchtigere  von  zwei  Komponenten 
in  der  größten  Konzentration  enthält,  heißt 
der  „Vorlanf",  die  zuletzt  im  Destilher- 
gefäße  zurückbleibende  der  „Rückstand" 
(„Nachlauf").  Fortgesetzte  Fraktionierung 
kann  man  in  sehr  wirksamer  Weise  schon  bei 
einmaliger  Destillation  dadurch  ausführen, 
daß  man  den  Dampf  sich  mehrfach  partiell 
kondensieren  läßt,  so  daß  immer  nur  die 
flüchtigsten  Anteile  in  die  Vorlage  gelangen, 
während  die  Kondensate  mit  neuen  Dampf- 
mengen in  Berührung  kommen  und  diese 
wiederum  zur  Kondensation  schwerer  flüch- 
tiger Anteile  und  Abgabe  leichter  flüchtiger 
an  den  Dampfraum  veranlassen  (DestiUier- 
oder  Fraktionieraufsätze,  ,,Dephlegniatoren", 
„Kolonneiiapparate"  der  technischen  Be- 
triebe, z.  B.  der  Spiritusfabrikation). 

Eine  besondere  Art  der  Destillation  ist 
die  trockene  Destillation.  Man  ver- 
steht darunter  die  Erhitzung  fester  Stoffe 
oder  Substanzgemisehe,  aus  denen  sich  dabei 
flüchtige  Produkte  entwickeln,  in  einer  zur 
Kondensation  oder  anderweitigen  Aufsamm- 
lung  der  letzteren  geeigneten  Apparatur. 
Das  bekannteste  Beispiel  dafür  ist  wohl  die 
trockene  Destillation  der  Steinkohle,  bei  der 
als  flüchtige  Produkte  neben  dem  Leuchtgas 
vor  allem  Ammoniak  und  die  Bestandteile 
des  Steinkohlenteers  entstehen,  während  als 
Rückstand  der  Koks  im  Destilliergefäße  ver- 
bleibt. 

Als  Destilliergefäße  dienen  jetzt  fast 
ausschheßMch  Kolben,  während  die  früher 
allgemein  verwandte  Retorte  in  der  Regel 
nur  noch  bei  der  trockenen  Destillation, 
vereinzelt  auch  noch  zur  Destillation  stark 
ätzender  (gänzhche  Vermeidung  von  Stopfen 
u.  dgl.  aus  Kork,  Kautschuk  usw.)  oder 
hochsiedender  Substanzen  benutzt  wird.  Bei 
der  Retorte  wird  die  verjüngte  Mündung 
(das  Füllen  geschieht  zweckmäßig  durch 
einen  am  Halse  angebrachten  Tubus,  der 
beim  Destillieren  auch  ein  Thermometer 
oder  ein  Gaseinleitungsrohr  u.  dgl.  auf- 
nehmen kann)  direkt  in  die  häufig  noch  zur 
Ableitung  von  Gasen  usw.  tubuherte  Vor- 
lage von  meist  kugeliger  Form  eingeführt. 
Die  Kondensation  wird  durch  Einstellen 
der  Vorlage  in  kaltes  Wasser,  Berieseln  usf. 
unterstützt.  Bei  der  Destillation  leichtflüch- 
tiger Substanzen  und  vor  allem  bei  der  in 
neuerer  Zeit  überaus  häufig  verwandten 
Destillation  unter  vermindertem  Druck  ge- 
nügt diese  Apparatur  als  viel  zu  primitiv 
nicht  mehr  und  tritt  zugunsten  der  Destillier- 
kolben in  Verbindung  mit  besonderen,  der 
Kondensation  dienenden  Hilfsapparaten 
(Kühlern)  ganz  in  den  Hintergrund.  Als 
Destilherkolben  kann  man,  falls  unter  gewöhn- 
lichem Drucke  destilliert  wird,  jedes  flaschen- 
artige Siedegefäß  benutzen,  indem  man  durch 


einen  Stopfen  das  Dampfentbindungsrohr, 
ein  Thermometer  und  sonstige  Zubehör- 
teile einführt.  Bei  Minderdruck  kommen 
im  Hinblick  auf  die  Gefahr  des  Eingedrückt- 
werdens nur  kugelige  Gefäße  in  Betracht. 
Am  zweckmäßigsten  sind  in  vielen  Fällen 
die  Destillierkolben  im  engeren  Sinne,  Rund- 
kolben mit  einem  in  den  Hals  eingeschmol- 
zenen seitlichen  Dampfentbindungsrohr.  Die 
Halsöffnung  bleibt  hier  ganz  zur  Einführung 
des  Thermometers  usw\  frei,  und  ein  etwaiger 
Angriff  des  Stopfens  durch  die  Dämpfe  ist 
viel  geringer,  läßt  sich  auch  durch  Schutz- 
maßregeln (Umwickeln,  Tränken)  wirksamer 
beschränken,  da  der  Dampf  schon  unterhalb 
des  Stopfens  abfheßt.  Je  nach  der  Flüchtig- 
keit der  Substanz  kann  man  auch  Kolben 
mit  tief  (für  hochsiedende)  oder  hoch 
sitzendem  (für  tiefsiedende)  seitlichem  Rohre 
wählen. 

Das  Dampfentbindungsrohr  wird  dann 
weiterhin  an  einen  Kühler  angeschlossen 
(mit  Stopfen  eingesetzt,  mit  Schlauch  ver- 
bunden, mit  anderweitigem  Dichtungsmaterial 
eingefügt,  eingekittet,  eventuell  sogar  an- 
geschmolzen). Für  sehr  hoch  siedende  und 
auch  hoch  schmelzende  Substanzen  kann  das 
seitliche  Rohr  selbst  als  Kühler  und  sogar 
gleich  mit  als  Vorlage  dienen;  es  wird  dann 
erweitert  und  erhält  eine  Ivrümmung  mit 
der  Wölbung  nach  unten  (Kolben  mit 
angeschmolzener,  säbelförmiger  Vorlage).  Er- 
folgt schon  im  Kolbenhalse  erhebhche  Kon- 
densation, so  kann  man  das  Kondensat  schon 
hier  durch  einen  „Kragen"  abfangen  und  in 
die  Vorlage  ableiten  (Kolben  mit  Kragen).  In 
vielen  Fällen  höher  siedender  Stoffe  ge- 
nügt ein  an  das  seitliche  Rohr  angesetztes 
längeres  und  etwas  weiteres  Rohr  als  Luft- 
kühler zur  Kondensation.  Für  leichter  und 
sehr  leicht  siedende  Flüssigkeiten  ist  ein 
Flttssigkeitskühler  unentbehrlich.  Die  ver- 
breitetste  Form  ist  der  Liebigsche  Kühler, 
in  dem  das  den  Kühlmantel  durchströmende 
Wasser  dem  abzukühlenden  Dampfstrome 
entgegen  fließt  (Gegenstromprinzip).  Li- 
folgedessen  ist  das  Linenrohr  des  absteigenden 
Kühlers  da,  wo  das  Wasser  eintritt,  d.  h. 
an  der  tiefsten  Stelle,  am  kältesten,  während 
das  erwärmte  Kühlwasser  oben  abfließt. 
Die  Vorzüge  dieser  Anordnung  liegen  auf 
der  Hand.  Nach  demselben  Grundprinzip 
gebaute  Kühler  anderer  Form  sind  die 
Kugelkühler  und  Schlangenkühler  (letztere 
besonders  wirksam).  Ob  das  Linenrohr 
mit  irgendeiner  Dichtung  in  den  Mantel 
eingesetzt  oder  damit  direkt  verschmolzen 
ist,  ist  von  untergeordneter  Bedeutung. 
Stellt  man  den  Kühler  schräg,  wie  es  mit  der 
ursprünghchen  Form  des  Liebigschen  ge- 
schieht, so  führt  man  ihn  in  das  als  Vorlage 
dienende  (beliebig  gestaltete)  Gefäß,  wenn 
letzteres    fest    angeschlossen     werden    soll, 


Chemische  Arbeitsmethoden 


413 


zweckmäßig  mit  Hilfe  eines  passend  ge- 
bogenen Vorstoßes  ein ,  falls  man  nicht 
etwa  das  Innenrohr  biegen  will.  Senkrecht 
stehende  Kühler  kann  man  natürlich  in 
das  Vorlagegefäß  direkt  von  oben  her  ein- 
führen. Senkrechte  Stellung  ist  auch  die 
Regel  bei  solchen  Kühlern,  die  einen  Kühl- 
mantel in  Form  einer  weiteren  Glocke 
oder  dgl.  besitzen,  der  dann  statt  mit  Wasser 
auch  mit  Eis,  Kältemischungen  usw.  gefüllt 
werden  kann. 

Soll  die  Destillation  in  einem  Strome 
eines  bestimmten  Gases  vorgenommen  wer- 
den, so  leitet  man  dieses  in  den  DestiUier- 
kolben  ein  und  läßt  es  aus  einer  besonderen 
Öffnung  der  passend  zu  wählenden  Vorlage 
entweichen. 

Bei  der  Destillation  leichtflüchtiger,  feuer- 
gefährlicher Stoffe  (z.  B.  Aether)  soll  man 
die  aus  der  Vorlage  entweichenden  Dämpfe 
nicht  auf  den  Arbeitstisch  fließen  lassen, 
auf  dem  sie  leicht  fortkriechen,  um  sich  dann 
gelegentlich  an  irgendeiner  freien  Flamme 
zu  entzünden,  sondern  durch  einen  Schlauch 
vom  Tische  herableiten.  In  jedem  Falle 
empfiehlt  es  sich  dann  auch,  das  Wasserbad, 
auf  dem  solche  Destillationen  stets  vorzimehmen 
sind  (das  Erhitzen  auf  freier  Flamme  ist  natürlich 
zu  vermeiden)  mit  einem  Schutzkorb  aus  Draht- 
netz zu  versehen,  innerhalb  dessen  die  Heiz- 
flamme brennt.  Steht  Dampfheizung  zur  Ver- 
fügimg, so  ist  das  noch  besser.  Auch  elektrische 
Heizmig  ist  sehr  zweckmäßig.  Einstellen  des 
Kolbens  in  heißes  Wasser  u.  dgl.  ist  meist  zu 
langwierig  wegen  der  Notwendigkeit  öfterer 
Erneuermig. 

Eine  Art  Destillation  in  einem  Gasstrome, 
aber  mit  gleichzeitiger  Heizung,  ist  die 
Wasserdampfdestillation.  Hierbei  wird  der 
in  einem  besonderen  Vergaser  (Kolben, 
Blechtopf  u.  dgl.)  erzeugte  Wasserdampf 
in  den  Destillierkolben  eingeleitet,  dessen 
Inhalt  2nan  häufig  noch  besonders  erhitzt, 
um  eine  zu  starke  Kondensation  des  Wasser- 
dampfes zu  vermeiden.  Das  Destillat  be- 
steht dann  aus  Wasser,  vermischt  mit  den- 
jenigen Bestandteilen,  die  ,,mit  Wasser- 
dämpfen flüchtig"  sind.  Das  genannte  Ver- 
fahren ist  eine  viel  gebrauchte  Trennungs- 
und Reinigungsmethode. 

Auch  beim  Destillieren  wird  von  der 
Siedeerleichterung  durch  künstliche  Hilfs- 
mittel vielfach  Gebrauch  gemacht. 

Eine  besondere,  kompliziertere  Apparatur 
erfordert  die  Destillation  unter  vermindertem 
Drucke  oder  im  Vakuum,  um  so  mehr,  je 
tiefer  man  mit  dem  Drucke  herabgehen  will. 
Die  Vakuumdestillation  ist  unentbehrlich 
bei  solchen  Stoffen,  die  beim  Destillieren  unter 
gewöhnlichem  Drucke  thermische  Zerset- 
zungen erleiden.  Dem  wird  durch  die  der 
Druckabnahme  entsprechende  Erniedrigung 
der  Siedetemperatur  begegnet.  Auch  bei 
der  Destillation  sehr  schwer  flüchtiger 
Stoffe    ist    das    Evakuieren    von    großem 


Nutzen.  Erforderlich  ist  vor  allem  eine  Luft- 
pumpe entsprechender  Leistungsfähigkeit 
(vgl.  den  Artikel  ,, Luftpumpen"),  ein 
Druckanzeiger  (Manometer  oder  Hittorf- 
sche  Röhre  zur  Beobachtung  des  Kathoden- 
lichtes) und  Einrichtung  der  ganzen  Appa- 
ratur auf  das  Evakuieren  (dichte  Ver- 
bindungen, Widerstandsfähigkeit  gegen  Zer- 
drücken). Evakuiert  wird  von  der  Vorlage 
aus  unter  Zwischenschaltung  von  Trocken- 
mitteln und  Vorrichtungen  zur  vollstän- 
digen Kondensation  der  Dämpfe  (Kälte- 
mischungen, flüssige  Luft).  Die  Anwendung 
tiefster  Temperaturen  gestattet  die  Er- 
zeugung guter  Vakua  auch  in  der  Weise, 
daß  die  Apparatur  mit  einem  geeigneten 
Stoffe,  wie  Kohlendioxyd,  gefüllt  wird,  der 
bei  der  betreffenden  Temperatur  (flüssige 
Luft)  einen  verschwindend  kleinen  Dampf- 
druck besitzt.  Auch  die  Adsorption  von 
Luftspuren  durch  im  Vakuum  geglühte 
und  in  flüssiger  Luft  gekühlte  Blutkohle 
läßt  sich  in  gleichem  Sinne  ausnutzen. 

Um  Vakua  niederen  Grades  zu  erhalten, 
läßt  man  durch  eine  in  die  siedende  Flüssig- 
keit durch  den  Stopfen  des  Kolbens  von 
außen  eingeführte,  angemessen  lange  und 
feine  Kapillare  Luft  oder  andere  Gase  ein- 
treten, so  daß  Pumpenleistung  und  Gas- 
eintritt in  gewünschter  Weise  zusammen- 
wirken. Der  Gasstrom  verhindert  gleich- 
zeitig Siedeverzüge. 

Will  man  im  Vakuum  fraktioniert  destil- 
lieren, so  erfordert  das  Auffangen  der  ein- 
zelnen Fraktionen  in  diesem  Falle  besondere 
Vorlagen.  Es  gibt  deren  eine  ganze  Anzahl, 
Es  wnrd  entweder  unter  der  feststehenden 
Ausflußöffming  des  Kühlers  eine  Reihe  von 
Gefäßen  durch  Drehung  um  eine  gemein- 
same Achse  ausgewechselt  oder  über  den 
selbst  feststehenden  Gefäßen  das  Abtropf- 
rohr bewegt.  Die  Verteilung  des  Destillats 
kann  auch  in  der  Weise  erfolgen,  daß  ein 
sich  mehrfach  verzweigender  Vorstoß  ge- 
dreht wird,  wobei  die  verschiedenen  Zweige 
der  Reihe  nach  in  Aktion  treten.  Ein  näheres 
Eingehen  auf  diesen  Gegenstand  verbietet 
sich  hier.1 

Ebenso  kann  hinsichtlich  der  Anwendung 
der  Thermometer  bei  der  Destillation  auf 
eine  Erörterung  verzichtet  werden.  Es  sei 
auf  den  Art'kel  „Flüssigkeiten"  hin- 
gewiesen. 

if)  Sublimieren.  Die  Subhmation 
entspricht  der  Destillation  und  unterscheidet 
sich  von  dieser  nur  dadurch,  daß  die  verdamp- 
fende Subastanz  ebenso  wie  die  wieder  kon- 
densierte sich  in  festem  Zustande  befindet 
und  ohne  vorherige  Verflüssigung  in  den 
Dampfraum  übergeht  oder  daraus  sich 
niederschlägt.  Es  ergibt  sich  daraus  die 
praktische  Konsec^uenz,  daß  nur  solche  Stoffe 


414 


Chemische  Arbeitsmethoden 


sich  zur  SubUmation  (unter  gewöhnhchem  j 
Druck)  eignen,  die  schon  unterhalb  ihrer 
Schmelztemperatur  beträchtliche  Dampf- 
drucke besitzen.  Das  Analogen  der  gewöhn- 
lichen Destillation  (unter  Sieden)  ist  die 
rasche  Sublimation,  welche  dann  eintritt, 
wenn  ein  fester  Stoff  bei  der  angew^andten 
Temperatur  einen  Dampfdruck  von  dem 
Betrage  des  äußeren  Druckes  erreicht  und 
demnach  bei  weiterer  Wärmezufuhr  unter 
Ueberwindung  des  äußeren  Druckes  vergast. 
In  weiterem  Sinne  versteht  man  unter  Subli- 
mation aber  auch  solche  Vorgänge,  bei  denen 
feste  Stoffe  in  den  wärmeren  Gefäßteilen 
fortlaufend  verdampfen  und  sich  an  kälteren 
Stellen  niederschlagen  (entsprechend  der 
Destillation  ohne  eigenthches  Sieden).  Ebenso 
wie  bei  der  Destillation,  wird  auch  bei  der 
Sublimation  eine  Druckverminderung  ange- 
wandt, um  die  beabsichtigte  Operation  bei 
niedrigeren  Temperaturen  durchführen  zu 
können. 

Die  Sublimation  ist  ein  häufig  ange- 
wandtes Mittel,  um  flüchtige  Stoffe  aus  Reak- 
tionsgemischen zu  gewinnen,  imd  feste  Stoffe 
verschiedener  Flüchtigkeit  voneinander  zu 
trennen.  Sie  wird  daher  vielfach  zur  Reinigimg 
von  Substanzen  benutzt.  Von  Vorteil  ist  dabei 
die,  verglichen  mit  den  Flüssigkeiten,  im  all- 
gemeinen viel  geringere  Fähigkeit  der  festen 
Stoffe,  sich  gegenseitig  zu  lösen  und  die  sich 
daraus  herleitende  Müglicldant,  bei  genügend 
großer  Dampfdruckdifferenz  eine  Trennmig  imd 
Reinigung  in  der  Regel  in  einer  einzigen  Operation 
mit  praktisch  quantitativer  Ausbeute  ohne  Aende- 
rmig  der  Versuchstemperatur  auszuführen. 

Der  Umstand,  daß  das  Subhmat  (Kon- 
densat) sofort  fest  ist,  bedingt  gew^isse  appa- 
rative Verschiedenheiten  von  der  Destillation. 

Bei  letzterer  vereinigt  sich  das  flüssige 
Destillat  bei  zweckentsprechender  Anordnrmg 
der  zur  Kondensation  dienenden  Apparateteile 
ganz  von  selbst  in  der  Vorlage  durch  Ilerab- 
tropfen  und  Zusammenfließen,  während  die 
Kristalle  des  Sublimats  an  derjenigen  Stelle 
der  Wandimg  sitzen  bleiben,  wo  sie  infolge 
der  Abkühlung  entstanden  sind,  oder  aber 
bei  weiterer  Vergrößerimg  abfallen.  Man  hat 
also  dafür  zu  sorgen,  daß  einerseits  keine  Ver- 
stopfung der  Apparatur  eintritt,  und  anderer- 
seits die  Ausbeute  durch  Zurückfallen  auf  den 
Boden  des  Verdampfimgsgefäßes  nicht  allzusehr 
verschlechtert  wird. 

Als  SubUmationsgefäße  wählt  man  darum, 
wenn  es  sich  um  etw^as  größere  Mengen 
handelt,  gewöhnlich  A])parate  von  weitem 
Querschnitt  und  ordnet  die  kühlenden  Flächen 
so  an,  daß  das  Zurückfallen  des  Sublimats 
nicht  eintritt,  unterbricht  auch  wohl  den 
Prozeß  zur  Entfernung  des  Sublimats  in 
angemessenen  Zeitabschnitten. 

Im  einfachsten  Falle,  zur  Sublimation 
in  Luft  bei  gewöhnhchem  Druck,  wird  ein 
weites  Gefäß  (aus  zwei  mit  den  Rändern 
aufeinandergelegten  Uhrgläsern,  einem  Uhr- 
glase mit  daraufgestelltem  Trichter,  Becher- 


gläsern mit  entsprechendem  Abschlüsse  usw. 
hergestellt)  einseitig,  gewöhnlich  von  unten, 
erhitzt,  andererseits  durch  Luftkühlung  oder 
durch  Auftropfen  von  Kühlflüssigkeit,  kühle 
Kompressen,  Einbringen  von  Wasserkühlern 
oder  durch  Einbau  in  einen  Kühlmantel  mit 
geeigneter  Füllung  abgekühlt.  Liegt  die 
Kühlfläche  oberhalb  der  Heizfläche,  so 
schaltet  man  zweckmäßig  eine  das  Zurück- 
fallen des  Sublimats  auf  letztere  verhindernde, 
gasdurchlässige  Scheidewand  (aus  Filtrier- 
papier, Asbest  u.  dgl.)  dazwischen.  Wenn 
man  die  Bodenfläche,  soweit  nicht  zur 
Heizung  erforderlich,  ebenfalls  kühlt,  kann 
man  vorwiegend  Kondensation  an  diesen 
Stellen  erzielen  und  das  Zurückfallen  vom 
Deckel  praktisch  verhindern.  Zu  diesem 
Zwecke  setzt  man  das  tiegelförmige  Er- 
hitzuugsgefäß  in  die  zentrale  Oeffnung  eines 
mit  Küidwasserdurchfluß  versehenen,  flach 
zylindrischen  Kühlers  aus  Metahblech  ein 
und  bedeckt  das  Ganze  mit  einem  Uhr- 
glase, einem  verstopften  Trichter  oder  einem 
anderen  geeigneten  Gefäße.  Die  Vornahme 
der  Sublimation  in  einem  anderen  Gase  als 
Luft  erfordert  eine  gewisse  Komplikation 
der  Apparatur.  Am  einfachsten  und  sichersten 
gelingt  die  Operation  in  einem  Rohre  ange- 
messener Weite,  durch  das  man  das  fragliche 
Gas  strömen  läßt.  Die  Substanz  wird  durch 
eingeschobene,  lose  Pfropfen  aus  Asbest- 
wolle usw\  isohert  oder  in  ein  Schiffchen  ge- 
bracht; das  Sublimat  findet  sich  dann  vor 
der  Scheidewand  oder  vor  dem  Schiffchen 
im  Rohre  vor. 

Auf  das  gleiche  Prinzip  laufen  die  Vor- 
richtungen zur  Sublimation  im  Vakuum 
hinaus.  Um  die  Apparateteile  leicht  aus- 
einandernehmen, füllen  und  reinigen,  das 
Sublimat  bequem  sammeln  zu  können, 
wendet  man  Schliffe  an,  mittels  deren  die 
Gefäße  aus  einzelnen  Stücken  zusammen- 
gesetzt werden.  Der  zur  Aufnahme  der  zu 
sublimierenden  Substanz  dienende  Teil  er- 
hält dann  zweckmäßig  eine  retortenartige 
Form. 

Durch  Verwendung  der  elektrischen  Heizung 
würden  sich  mancherlei  Vereinfachungen  er- 
zielen lassen.  Man  könnte  dann  die  Erhitzimg 
im  Innern  eines  allseitig  der  Kühlung  zugänglichen 
Gefäßes  vornehmen.  Das  Prinzip  wäre  ganz 
entsprechend  dem  der  elektrisch  geheizten 
Vakuumexsikkatoren . 

Ig)  Verdunsten.  Abdampfen.  Ein- 
engen (Gradieren).  Entfernung  des 
Lösungsmittels  aus  einer  flüssigen  Lösung 
bei  Zimmertemperatur  oder  noch  tieferen 
Temperaturen  heißt  Verdunsten.  Prak- 
tische Anwendung  findet  es  nur  bei 
solchen  Flüssigkeiten,  die  bei  den  frag- 
hchen  Temperaturen  bereits  einen  merk- 
hchen  Dampfdruck  besitzen.  Unter  sonst 
gleichen  Bedingungen  wächst  die  Geschwindig- 
keit   der    Operation    mit    der    Flüchtigkeit 


Cheinisclie  Arbeitsmethoden 


415 


(dem  Dampfdrücke)  der  zu  verdunstenden 
Flüssigkeit.  Da  sich  die  umgebende  Atmo- 
sphäre in  der  Nähe  der  Oberfläche  der 
Flüssigkeit  mit  Dampf  sättigt,  und  die  Ver- 
dunstung alsdann  aufhört,  muß  für  ständige 
Erneuerung  der  Atmosphäre  über  der  Ober- 
fläche und  damit  für  Fortschaffung  des  ge- 
bildeten Dampfes  gesorgt  werden. 

Schon  bei  ruhender  Atniospliäre  ist  die  von 
selbst  verlaufende  Diffusion  in  diesem  Sinne 
wirksam.  Sie  wird  rmterstützt  durch  Anwendimg 
flacher,  weiter  Gefäße  (Schalen),  in  denen  einer- 
seits die  verdimstende  Oberfläche  groß,  anderer- 
seits die  darüber  liegende,  dampfgesättigte 
Gasschicht  dünn  ist.  Sehr  befördert  wird  der 
Prozeß  durch  Bewegimg  der  Atmosphäre  (Weg- 
blasen, Wegsaugen,  Fächeln);  zur  Verdimstimg 
an  freier  Luft  stellt  man  die  Flüssigkeit  daher 
am  einfachsten  an  einen  zugigen  Ort  (z.  B.  unter 
das  möglichst  wenig  geöffnete  Schiebefenster 
eines  gut  wirkenden  Abzuges).  Selbstverständlich 
muß  "die  Flüssigkeit  vor  der  Verimreinigimg 
durch  Hineinfallen  frenuler  Stoffe  vermittels 
eines  geeigneten  Schutzdaches  (s.  unter  ,, Ab- 
dampfen") geschützt  werden. 

Bei  wässerigen  Lösungen  ist  auch  zu 
berücksichtigen,  daß  die  SehneUigkeit  der 
Verdunstung  mit  der  Trockenheit  der  Außen- 
luft steigt.  Sehr  wirksam  ist  das  Durch- 
leiten von  Gasen  durch  die  zu  verdunstende 
Flüssigkeit.  Man  kann  die  Operation  dann 
auch  in  geschlossenen  Gefäßen  und  in  einem 
Strome  eines  behebigen  Gases  vornehmen. 
Evakuieren  ist  ebenfalls  sehr  förderlicli 
(eventuell  unter  gleichzeitigem  Gasdurch- 
leiten). Entsteht  infolge  der  Verdunstung 
eine  Bedeckung  der  Oberfläche  mit  sich 
abscheidendem  gelöstem  Stoffe,  so  muß 
durch  Rühren  immer  neue  Oberfläche  frei- 
gelegt werden.  Beim  Gasdurchleiten  erfolgt 
das  schon  von  selbst. 

Das  Abdampfen  ist  gewöhnhch  ein 
Verdunsten  bei  höherer  Temperatur  und 
daher  in  beschleunigterem  Tempo.  Nur  hin 
und  wieder  erhitzt  man  bis  zum  Sieden, 
nämlich  nur  dann,  wenn  sehr  verdünnte 
Lösungen  möglichst  rasch  eingedampft  wer- 
den sollen;  zum  Schluß  wird  auch  hier  das 
Abdampfen  in  der  Regel  ohne  Sieden  durch- 
geführt. Man  vermeidet  das  Sieden  wegen 
der  Gefahr  eines  dabei  eintretenden  Substanz- 
verlustes durch  Spritzen  und  auch  des- 
wegen, weil  mit  der  Abscheidung  von  festem, 
vorher  gelöst  gewesenem  Stoff  die  Gefahr 
des  Stoßens  und  der  Ueberhitzung  einzelner 
Stellen  des  Gefäßbodens  auftritt.  Je  nach 
der  Flüchtigkeit  des  Lösungsmittels  werden 
zum  Abdampfen  verschiedene  Wärmebäder 
(vor  allem  Luftbäder  und  Wasserfdampf]- 
bäder)  angewandt.  Die  erforderhche  Be- 
wegung der  Atmosphäre  entsteht  gewöhn- 
lich schon  durch  die  Erwärmung  von  selbst. 
Man  kann  sie  durch  die  gleichen  Maßnahmen 
unterstützen,  die  beim  Verdunsten  angegeben 
wurden.     Sehr  zweckmäßig  ist  eine  Anord- 


nung, bei  der  die  erhitzte  Luft  durch  ein 
schornsteinartiges  Ansatzrohr  am  Ver- 
dampfungsgefäß aufsteigt  und  fortwährend 
neue,  dampffreie  Luft  nachsaugt  (Verdamp- 
fungsgefäße r,, Enten"]  nach  Trevor).  Auch 
das  Abdampfen  im  Vakuum  wird  viel  an- 
gewandt, in  der  Technik  auch  in  ganz  großem 
Maßstabe.  Das  Prinzip  ähnelt  dem  der 
Destillation,  nur  daß  das  Auffangen  des 
verdampften  Lösungsmittels  unterbleibt. 
Daß  auch  beim  Abdampfen  die  Oberfläche 
durch  Rühren  u.  dgl.  stets  genügend  frei 
gehalten  werden  muß,  versteht  sich  wohl 
von  selbst.  Wird  das  Lösungsmittel  voll- 
ständig entfernt,  so  spricht  man  von  ,, Ver- 
dampfen (Eindampfen)  zur  Trockne".  An- 
dererseits wird  vielfach  auch  nur  so  weit 
abgedampft,  bis  der  größte  Teil  des  Ge- 
lösten ausgeschieden  ist,  während  der  Rest 
der  gesättigten  Lösung  (die  Mutterlange) 
die  eventuellen  Verunreinigungen  enthält. 

Zum  Abdampfen  dienen,  wie  zum  Ver- 
dunsten, am  besten  weite  Gefäße. 

Die  flachen  Abdampfschalen  (aus  Porzellan, 
Glasusw;  auch  ,, Kristallisierschalen"  werden  hier 
imd  da  benutzt)  werden  teilweise  verworfen, 
weil  die  Lösungen  ,,über  den  Rand  kriechen". 
Um  dies  zu  verhindern,  muß  man  bei  wässerigen 
Lösmigen  und  solchen  mit  wasserlöslichem 
Lösungsmittel  (Alkohol)  die  Benetzung  der 
Außenwand  infolge  Berührung  mit  Wasserdampf 
vermeiden  (Wasserbäder  entsprechend  abdichten, 
Luftbäder  usw.  nehmen),  nötigenfalls  auch  den 
Rand  (außen!)  leicht  einfetten  (Vaseline,  Lanolin, 
Hahnenfett  usw). 

Um  die  Abdampfgefäße  gegen  das  Hinein- 
fallen von  Verunreinigungen  zu  schützen, 
bringt  man  in  angemessener  Höhe  Glas- 
platten, Schirme  aus  Filtrierpapier  (von 
Glasstäben  gehalten)  an  oder  spannt  darüber 
einen  Abdampftrichter  (nach  V.  Meyer) 
ein.  Der  in  letzterem  innen  sich  kondensie- 
j  rende  Dampf  sammelt  sich  in  einem  Wulst 
I  am  unteren  Rande  an  und  fließt  durch  einen 
Tubulus  nach  außen  ab. 

Das  Einengen  (Gradieren)  besteht 
!  in  einer  partiellen  Verdampfung  des  Lösungs- 
mittels zur  K  0  n  z  e  n  t  r  i  e  r  u  n  g  von  Lösungen. 
Eine  Abscheidung  des  gelösten  Stoffes  ist 
dabei  zunächst  nicht  beabsichtigt,  sondern 
nur  eine  Verminderung  des  Volums  der 
Lösung. 

Ob  dazu  bloßes  Verdunsten,  Verdampfen 
oder  Erhitzen  zum  Sieden  angewendet  wird, 
richtet  sich  nach  den  Bedingungen  des  Einzel- 
falls. In  den  ,, Gradierwerken"  der  Salinen  wird 
z.  B.  die  Verdunstiuig  an  der  Luft  (beim  Herab- 
rieseln der  Sole  über  ein  Reisergeflecht)  vor  dem 
eigentlichen  Abdampfen  im  Sudhaus  vorgenommen, 
um  Brennmaterial  bei  der  Entfernimg  des  Wassers 
zu  sparen. 

ih)  Lösen.  Digerieren  (Auslaugen). 
Sättigen.  Verdünnen.  Auffüllen. 
Das  Lösen  (Auflösen)  gehört  zu  den  all- 
täglichsten Operationen  des  Chemikers. 


416 


Chemische  Arbeitsmethoden 


Reaktionen  zwischen  festen  Stoffen  er- 1  Flüssigkeiten  vmtereinander  übrigens  nicht  auf. 
fordern  in  der  Regel  vorherige  Auflösung  (falls  j  Ungesättigte  Lösungen  nehmen  bei  der  Berührung 
nicht  Schmelzung  vorzuziehen  ist);  viele  Re- 1  mit  neuem  Bodenkörper  noch  mehr  davon  auf, 
aktionen  läßt  man  in  Lösiuigen  vor  sich  gehen,  übersättigte  lassen  dabei  den  Ueberschuß  aus- 
weil sie  zwischen  den  reinen  Reaktionskom- 
ponenten zu  heftig  verlaufen ;  häufig  nimmt  die 
Reaktion  in  Lösiuig,  besonders  in  wässeriger 
Lösimg,  einen  anderen  Verlauf  als  zwischen 
den  unverdünnten  Stoffen  (Folgen  der  Ionisation 


fallen. 

Die  Temperatur  ist  nicht  nur  von  Einfluß 
auf  die  Löslichkeit,  sondern  auch  auf  die  Lö- 
sungsgeschwindigkeit. Letztere  ward  stets  ver- 
größert, wenn  die  Temperatur  steigt.    Erwärmen 


oder  sonstiger  Einwirkimg  seitens  des  Lösimgs-  j  (eventuell  bis  zum  Sieden)  ist  daher  ein  beliebtes 
mittels);  ausgedehnte  Anwendung  findet  der  |  Mittel,  die  Auflösung  zu  beschleunigen.  Besonders 
Lösungsprozeß  bei  der  Trennung  und  Reinigmig  wirksam  ist  es  dann,  wenn  die  Löslichkeit  mit 
von  Stoffen  (z.  B.  beim  Umkristallisieren,  siehe  i  der  Temperatur  ebenfalls  zunimmt  bezw.  eine 
weiter  imten);  endlich  bedient  man  sich  der  mit  dem  Lösimgsvorgange  verknüpfte  chemische 
Lösungen  ganz  allgemein  zur  becjuemen  Dosierung  Reaktion  durch  die  Erwärmung  unterstützt 
von  Substanzen,  namentlich  kleinerer  Mengen  j  wird.  Daß  beim  Erhitzen  zum  Zwecke  des  Auf- 
davon.  Bei  der  Auflösung  erfolgen  oft  tief- ;  lösens  ein  den  Boden  ganz  bedeckender,  schwerer 
greifende,  chemische  Veränderimgen,  die  sich  i  Bodenkörper  zu  LTeberhitzimgen  Anlaß  geben 
vielfach  schon  äußerlich  durch  auffällige  Er- !  kann,  wurde  schon  im  Abschnitt  ,, Abdampfen" 
scheinungen  (Gasentwickolimg,  Erhitzung,  Färb-    besprochen. 


ändenmg,  Abscheidung  neuer  fester  oder  flüssiger 
Stoffe)  zu  erkennen  geben. 

Eine  scharfe  Grenze  zwischen  dem  gewöhn- 


Das  Digerieren  (An  sl  au  gen,  Zerteilen) 
besteht    in    einer    Behandlung    fester    oder 

i- ,  1,    -1   T    1     u   T"  -  j  I  flüssiger  Substanzen  mit  flüssigen  Reagentien, 

liehen,    ,, physikalischen      Losimesvorgange   und '  r?^  u^„    „„i  +     •       a    n-  v-  r  i       \    ^  -i 

„chemischer-  Auflösung  läßt  sich  nicht 'ziehen ;  p  bezweckt  eine  Anflosiing  loshcher  Anteile 
die  Extreme  sind  wohl  recht  verschieden,  doch  :  (^^  f^^^^^n  Abschnitt  „Extrahieren  ),  häufig 
gehen  beide  Arten  von  Vorgängen  durch  alle  verbunden  mit  mechanischer  und  chemischer 
möglichen  Zwischenstufen  ineinander  über.  ;  Einwirkung;  auch  ein  Umkristallisieren  fein- 

Feste  Stoffe  und  Flüssigkeiten  löst  man  '  Pulveriger  Substanzen  wird  manchmal  da- 
in  einem  flüssigen  Lösungsmittel  in  der  ?,"^clV.l^e^^^:l^V-  2ur  Unterstützung  der 
Weise  auf,  daß  man  durch  mechanische  Op/ration  wird  m  der  Rege  CTwärnit,  z.  B. 
Vermischung,    wie    Rühren   oder   Schütteln,   auf  deju  ^agserbade.     Weil  das  Digerieren 


möglichst  innige  Berührung  bewirkt.    ErfoM 


mit  Rücksicht  auf  entweichende   Gase  und 


die  Lösung  ■  unter  Gasentwickelung ,  so  Dampfe  oft  unter  dem  Abzüge^  ausgefiihrt 
genügt  gewöhnlich  die  dabei  schon  von ,  ^^^^1'  ^ragt  letzterer  auch  den  Namen  Di - 
selbst  eintretende  Durchmischung.  Aufl^e^^orium.  Daß  auch  die  Verwendung 
den  bei  Gasentwickelung  entstehenden  ^«^  Ruckflußkuhlern  gelegentlich  angebracht 
Ueberdruck  ist  bei  Verwendung  geschlossener  1  T''  fe''""'  '''  " V?"  ^^^^^^^J^r  erwähnt.  Neben 
Gefäße  Rücksicht  zu  nehmen  (Lüften  des  I  ^^^^^f '^^^  ^*i"l<^  h'^J^f  ^ '^d,*^^"  •'»"^^''^^iT'' 
Verschlusses).  Bei  Flüssigkeitspaaren,  die  |  f.^^,  Uinruhren  oder  Schütteln  zur  Be- 
unbegrenzte gegenseitige  Mischbarkeit  zeigen,  ioi'*^erung  des  Digerierens. 
ist  das  Auflösen  besonders  einfach;  es  l,.  P^^^r  Sattigen  im  engeren  Sinne 
genügt  Zusammengießen  und  kurzes  Rühren  (Saturieren)  versteht  man  die  Herstellung 
oder  Umschütteln.  Im  Falle  begrenzter  ^  g.^fttigten  Losung  eines  Gases  m  einer 
Löslichkeit  (wie  stets  bei  festen  Stoffen  in  Flüssigkeit.  Dabei  können  außerdem  noch 
Flüssigkeiten)  ist  fortgesetztes  Durchmischen  •  chemische  Reaktionen  zwischen  dem  Gase 
zur  Beschleunigung  des  Vorganges  unerläßlich. '  ^l"*}  Bestandteilen  des  flussigen  Gemisches 
Feste  Substanzen  werden  vorher  zweckmäßig  f.^^treten  (Saturation  von  Erdalka  isac^-harat- 
zerkleinert  (zerstoßen,  pulverisiert),  um  die  I  lo^ungen  mit  Kohlendioxyd  bei  der  Zucker- 
Auflösung  durch  Vergrößerung  derBerührnngs-  '  gewinnung).  Man  kann  zu  diesem  Zwecke 
fläche  zu    beschleunigen.  entweder   das    (jas   in    offenen    Gefäßen   in 

T-,1  .,  .        1    u  •  u  1-  1-    1  ,    ,       ,        langemessen  raschem  Strome  durch  die  hlüs- 

Bleibt  auch  bei  beliebig  lange  fortgesetzter  sjo-|eit  leiten  rmöo-lichst  feine  Verteilung 
Vermischimg  etwas  von  dem  zu  lösenden  Stoffe  ,^  v  \  V^  imo^ucnst  leine  \  erteiiung, 
ungelöst,  so  resultiert  eine  gesättigte  Lösung.  '  ^^"§1^ h^t  lange  Berührung,  s.  unter  „Wasch- 
Ihre  Konzentration  ist  das  Maß  der  Löslichkeit  I  Haschen  im  Artikel  „Chemische  Appa- 
des  betreffenden  gelösten  Stoffes.  Verdünntere  |  ^ate")  oder  in  die  in  einem  geschlossenen 
Lösungen  heißen  ungesättigt,  konzentriertere  |  Gefäße  befindhche  Flüssigkeit  einleiten,  nach- 
übersättigt. Letztere  lassen  sich  natürlich  dem  die  über  der  Flüssigkeit  befindhche 
nicht  durch  einfaches  Zusammenbringen  der  Luft  durch  das  betreffende  (reine!)  Gas 
Komponenten  unter  den  gegebenen  Bedingungen  vollständig  verdrängt  worden  ist.  Zweck- 
erhalten,  sondern   unter   solchen    Bedingungen,   mäßig    wird    dann  '  dabei    geschüttelt;    das 

T  mneSr  inl^pf  B    ^  ^'"^  ''\^'''^'''   Aufhören    des    Gaseintretens   zeigt    die    Er- 

iempeiatui,    anderer    Druck,    anderes   Losungs-    ^„-  i  i       o-ü- 

mittel),  und  Ueberführung   der  Lösung   bei  Ab-   reichung  der  Sättigung  an 

Wesenheit  eines  Ueberschusses  des  zu  lösenden    _.  ^as    Verdünnen   ist  das   Gegenteil  des 

Stoffes  (Bodenkörpers)    unter   die    endgültigen    Einengens.      Es  besteht  also  in  einem   Zu- 

Bedingungen.      Uebersättiounjr     tritt     zwischen  '  Satz    weiterer    Mengen     von    Lösungsmittel 


Chemische  Ai'beitsinethoden 


417 


zu  einer  Lösung  oder  auch  in  einer  Zu- 
fügung-  einer  Flüssigkeit  zu  einem  anderen 
flüssigen  Stoffe  unter  Auflösung.  Man  ver- 
dünnt Lösungen  für  viele  Reaktionen,  ins- 
besondere zu  analytischen  Zwecken,  um 
infolge  der  Gegenwart  gelöster  Stoffe  zu 
erwartende  Komplikationen  auszuschalten. 
Durch  Verdünnung  werden  auch  Lösungen 
bestimmter  Konzentration  aus  konzentrierte- 
ren  hergestellt.  Verdünnen  eines  Lösungs- 
mittels mit  einem  anderen  kann  dazu  dienen, 
die  Löshchkeit  bestimmter  Stoffe  darin  zu 
verändern  (z.  B.  für  Trennungs-  und  Reini- 
gungsverfahren). Beim  Verdünnen  tritt 
manchmal  sehr  bedeutende  Erwärmung  ein; 
das  bekannteste  Beispiel  ist  wohl  das  der 
Verdünnung  konzentrierter  Schwefelsäure  mit 
"Wasser.  Man  gießt  darum  die  Säure  unter 
Umrühren  in  das  Wasser,  nicht  umgekehrt, 
weil  sonst  leicht  Sieden  und  ein  Herum- 
spritzen heißer  Säure  erfolgen  kann. 

Wird  das  Verdünnen  bis  zu  einer  be- 
stimmten Grenze  getrieben,  die  durch  das 
Volum  eines  Meßgefäßes  gegeben  ist,  so 
spricht  man  von  Auffüllen.  Will  man 
also  z.  B.  eine  Lösung  einer  bestimmten 
Menge  von  einer  Substanz  in  1  1  Wasser 
herstellen,  so  bringt  man  die  fragliche  Sub- 
stanz in  einen  Literkolben,  löst  sie  zunächst  in 
wenig  Wasser  und  füllt  dann  die  konzentrierte 
Lösung  ,,bis  zur  Marke"  auf.  Das  end- 
gidtige  Auffüllen  darf  erst  nach  gründlicher 
Vermischung  des  der  beabsichtigten  Ver- 
dünnung schon  stark  genäherten  Kolben- 
inhaltes erfolgen;  andernfalls,  d.  h.  wenn 
das  Umschütteln  erst  nach  dem  Auffüllen 
vorgenommen  wird,  könnte  durch  eine  bei 
der  Verdünnung  eventuell  sich  ergebende 
Volumvermehrung  die  ]\Iarke  überschritten 
werden.  Eine  Kontraktion  würde  nichts 
weiter  schaden,  nur  ein  nochmahges  Auf- 
füllen nötig  machen.  Es  versteht  sich  von 
selbst,  daß  man  anstatt  der  reinen  Sub- ' 
stanz  auch  eine  konzentriertere  Lösung 
davon  in  das  Meßgerät  einbringen  und  dann 
auffüllen  kann.  Nur  muß  man  den  Gehalt 
der  konzentrierten  Lösung  kennen,  um  dann 
die  erforderliche  Menge  davon  abwägen  oder 
abmessen  zu  können. 

li)  Auskristallisieren.  Ausfrieren. 
Animpfen.  Umkristallisieren.  Kris- 
tallauslese. Damit  ein  fester  Stoff  aus  einer 
Lösung  auskristallisiert,  muß  seine 
Konzentration  in  der  letzteren  den  seiner 
Löslichkeit  entsprechenden  Betrag  über- 
schreiten. Man  kann  dies  in  verschiedener 
Weise  erreichen:  durch  Verdunstenlassen,  i 
Einengen,  Abdampfen,  Ausfrierenlassen ! 
des  Lösungsmittels,  Verdünnen  mit  einer 
Flüssigkeit  von  geringerem  Lösungsver- 
mögen für  den  betreffenden  Stoff,  durch 
Zusatz  anderer  löslichkeitserniedrigender  Sub- 
stanzen,   durch  Erzeugung  des  auszukristal- 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


hsierenden  Stoffes  in  der  Lösung  mit  Hilfe 
chemischer  Reaktionen,  durch  Vermischung 
entsprechend  konzentrierter  Lösungen  der 
Komponenten  (bei  Doppelsalzen),  endlich 
durch  Temperaturänderungen. 

Beim  Verdunstenlassen  von  Lösungen 
entstehen  die  schönsten,  größten  und  regel- 
mäßigsten Kristalle.  Je  langsamer  das  Ver- 
dunsten erfolgt  (niedrige  Temperatur)  und  je 
ungestörter  (keine  Erschütterung  oder  mecha- 
nische Vermischung)  die  Kristallisation  vor 
sich  geht,  desto  vollkommener  sind  die  er- 
zielten Kristalle.  Die  in  der  Natur  frei- 
willig verlaufenden  Kristallisationsprozesse 
(Kalkspat)  geben  vielfach  davon  Zeugnis. 
Um  stärkere  Uebersättigungen  zu  vermeiden, 
bringt  man  zweckmäßig  in  die  eben  gesättigte 
Lösung  einen  fertigen  Kristall  des  be- 
treffenden Stoffes  ein;  im  Idealfalle  bleibt 
er  allein  und  wächst  in  dem  Maße,  wie 
das  Lösungsmittel  durch  Verdunsten  ver- 
schwindet. 

Beim  Abdampfen  durch  Erwärmen  er- 
folgen stets  lebhafte  Strömungen  (vom 
Sieden  ist  ganz  abgesehen),  auch  verläuft 
der  ganze  Prozeß  des  Auskristallisierens 
rascher,  und  die  Kristalle  werden  kleiner 
und  zahlreicher. 

Das  Ausfrierenlassen  des  Lösungsmittels 
aus  einer  Lösung  (s.  auch  den  nächsten  Abschnitt) 
wird  wenig  angewandt  (Beispiel:  Gewinnung 
,, kristallisierten  Bors"  durch  Erstarrenlassen 
seiner  Lösung  in  Aluminium).  Die  Größe  der 
gewonnenen  Kristalle  hängt  auch  hier  von  der 
Geschwindigkeit  der  Ausscheidung,  dem  Ein- 
treten oder  Ausbleiben  von  Störungen  (Rühren 
usw.)  ab.  Bei  energischem  Rühren  erhält  man 
ein  inniges  Gemisch  kleiner  Kristalle  von  Lö- 
sungsmittel und  gelöstem  Stoffe  (Eutektikum, 
Kryohydrat). 

Verdünnen  mit  einem  Lösungsmittel  von 
kleinerem  Lösungsvermögen  für  den  be- 
betreffenden Stoff  kann  gleichfalls  größere 
oder  kleinere  Kristalle  liefern,  erstere 
bei  langsamer  Vermischung  (Uebereinander- 
schichten  und  Diffundierenlassen),  letztere 
bei  raschem  Durchmischen.  Ganz  ähnliche 
Unterschiede  kann  man  auch  bei  der  Er- 
zeugung des  gewünschten  Stoffes  in  Lösung 
durch  chemische  Reaktionen  und  durch 
die  Zusammenmischung  der  Komponenten- 
lösungen (bei  der  Gewinnung  von  Doppel- 
salzen) beobachten.  Auch  spielt  hier  die 
angewandte  Verdünnung  eine  Rolle.  Je  feiner 
man  das  Kristallpulver  wünscht,  desto 
energischer  muß  man  rühren  und  desto 
schneller  die  Operation  durchführen  (Aus- 
fällung [s.  auch  den  darauf  bezüglichen 
Abschnitt]  schwerer  löshcher  Substanzen, 
wie  z.  B.  des  Bariumsulfats  durch  Vermischen 
von  Sulfat-  und  Bariumsalz-Lösungen;  Ge- 
winnung von  Doppelsalzen,  z.  B.  von  Ferro- 
ammoniumsulfat  durch  Vermischen  ge- 
sättigter   Lösungen    von    Ferrosulfat    und 

27 


41S 


Cliemisehe  Ai'beitsmethoden 


Ammoniumsulfat).  Schwerlösliche  Stoffe 
kristallisieren  in  der  Regel  nur  in  kleinen 
Kristallen  aus,  leichtlösHche  lassen  sich 
ohne  Mühe  auch  in  größeren  Kristallen  er- 
halten (unter  Laboratoriumsverhältnissen). 
Bei  Beantwortung  der  Frage,  ob  große 
oder  kleine  Kristalle  wünschenswert  sind,  ist 
die  Erfahrungstatsache  zu  berücksichtigen,  daß 
große  Kristalle  häufig  Einschlüsse  von  gesättigter 
Lösung  (Mutterlauge)  enthalten  (das  ,,Dekrepi- 
tieren"  des  Kochsalzes  beruht  darauf),  während 
in  kleinen  Kristallen  Flüssigkeitseinschlüsse 
weniger  vorkommen.  Andererseits  ist  die  Halt- 
barkeit kleiner  Kristalle  hinsichtlich  der  Yer- 
witterimg,  chemischer  Veränderung  an  der  Luft 
usw.  wegen  ihrer  stärkeren  überflächenentwicke- 
lung  unter  sonst  gleichen  Umständen  geringer 
als  die  der  großen. 

Die  weiteste  Anwendung  findet  die  Me- 
thode des  AuskristaUisierens  durch  Tempe- 
raturänderung. Sie  ist  dann  mit  Nutzen 
anwendbar,  wenn  die  Löslichkeit  des  in 
Frage  stehenden  Stoffes  einen  ausreichend 
großen  Temperaturkoeffizienten  hat.  Man 
bringt  die  Lösung  auf  eine  Temperatur,  bei 
der  die  Löslichkeit  möglichst  klein  ist 
(hierzu  ist  natürlich  die  Kenntnis  des  Zu- 
sammenhanges zwischen  Löslichkeit  und 
Temperatur  erforderlich;  für  die  häufiger 
vorkommenden  Stoffe  liegen  genügend  Ver- 
suchsdaten vor).  War  die  Lösung  vor- 
her schon  wenigstens  annähernd  gesättigt, 
so  wird  sie  dann  übersättigt  sein  und  (nach- 
dem sie  nötigenfalls  ,, geimpft"  worden;  siehe 
weiter  unten)  den  tleberschuß  über  die  zu 
der  neuen  Temperatur  gehörige  Sättigungs- 
konzentration ausscheiden.  Andernfalls  wird 
man  zunächst  einengen,  bis  die  erforderliche 
Ausgangskonzentration  erreicht  ist.  Auch 
hier  ist  das  ruhige  oder  gestörte,  langsam 
oder  rasch  erfolgende  KristaUisieren  von 
Einfluß  auf  Größe  und  Ausbildung  der 
Kj-istalle.  Will  man  also  feines  Kristallmehl 
herstellen,  so  ändert  man  die  Temperatur 
rasch  und  rührt  dabei  energisch. 

Bei  Temperaturänderungen  ist  zu  be- 
achten, daß  vielfach  neue,  für  die  gewählte  Tem- 
peratur stabile  Bodenkörper  auftreten,  man  also 
z.  B.  Salze  mit  verschiedenem  Kiistallwassergehalt 
bekommen  kann,  je  nach  der  Wahl  der  Versuchs- 
temperatur. 

Auch  über  diese  Verhältnisse  geben  die  für 
die  gewöhnlichsten  Substanzen  vorhandenen 
tabeUarischen  imd  graphischen  Zusammen- 
stellungen Aufschluß.^) 

Das  Ausfrieren  besteht  in  einem  Aus- 
kristallisieren aus  dem  Schmelzfluß  in- 
folge von  Abkühlung  (nötigenfalls  mit  Hilfe 
von  Kältemischungen).  Man  benutzt  es  zur 
Gewinnung  reinen  Lösungsmittels  aus  ver- 
dünnten   Lösuns-en.     So   kristaUisiert  z.  B. 


^)  Siehe  z.  B.  L  a  n  d  o  1 1  -  B  ö  r  n  s  t  e  i  n  - 
Meyerhoffer,  PhysikaUsch-chemische  Tabellen, 
o.  Aufl.,  Berlin,  Springer. 


aus  verdünnten  wässerigen  Lösungen  in 
der  Regel  reines  Wasser  in  Form  von  Eis  aus, 
wenn  man  die  Lösung  entsprechend  abkühlt, 
ebenso  aus  schwach  wasserhaltiger  Essig- 
säure reiner  Eisessig.  Man  läßt  die  Lösung 
nur  teilweise  erstarren  und  erzielt  so  eine 
partielle  Trennung  der  Komponenten,  indem 
praktisch  reines  Lösungsmittel  ausfriert, 
und  die  gelösten  Substanzen  (Verunreini- 
gungen) sich  in  dem  flüssig  gebliebenen 
Rückstande  anreichern.  Wenn  man  das 
Ausfrieren  fraktioniert  durchführt,  sind  die 
ersten  Fraktionen  die  reinsten.  Durch  wieder- 
holtes Auftauen-  und  Wiedergefrierenlassen 
(letzteres  wiederum  partiell  und  fraktioniert) 
kann  man  den  Reinigungsprozeß  weiter 
treiben. 

Geht  der  gelöste  Stoff  auch  in  das  feste 
Lösiuigsmittel  (in  Form  einer  festen  Lösung) 
über,  so  führt  die  angegebene  Methode  nicht 
ohne  weiteres  zum  Ziel. 

Ferner  ist  zu  beachten,  daß  die  Lösung 
nicht  so  weit  durch  Ausfrieren  konzentriert 
werden  darf,  daß  Sättigimg  eintritt,  weil  dann 
bei  weiterem  Erstarren  auch  gelöster  Stoff 
mit  ausfällt  (Kryohydrate). 

Viele  Stoffe  neigen  zur  Unterkühlung, 
d.  h.  sie  lassen  sich  bis  unter  den  Schmelz- 
punkt abkühlen,  ohne  sogleich  zu  kristal- 
lisieren. Die  analoge  Erscheinung  bei  der 
Ausscheidung  gelöster  fester  Stoffe  ist  die 
Uebersättigung.  Li  beiden  Fällen  kann  man 
die  Kristalhsation  durch  A  n  i  m  p  f  e  n  (Im  p  f  e  n) 
anregen.  Dies  geschieht  durch  Einbringen 
einer  kleinen  Menge  des  kristalUsierten 
Stoffes  (Keim),  dessen  Abscheidung  beab- 
sichtigt ist,  in  die  Schmelze  oder  Lösung. 
Bei  Gefrierpunktsbestimmungen  verfährt 
man  z.  B.  so,  daß  man  ein  Stäbchen  mit  einer 
Spur  des  reinen  Lösungsmittels  befeuchtet, 
letzteres  durch  starke  Abkühlung  zum  Er- 
starren bringt  und  dann  den  so  präparierten 
„Lnpfstift"  in  die  Schmelze  eintaucht  (s.  im 
Artikel  „Molekularlehre"  Bd.  VI  S.  1030). 
Auf  diese  Weise  kann  man  auch  Stoffe,  die 
unter  den  obwaltenden  Bedingungen  instabil 
sind,  ausfrieren  oder  auskristalhsieren  lassen 
(Methode  zur  Gewinnung  instabiler  Formen 
bei  polymorphen   Substanzen). 

Das  Umkristallisieren  besteht  in 
Auflösung  und  nachfolgendem  Auskristal- 
lisieren eines  festen  Sto'ffes  und  wird  zur 
Reingewinnung  fester  Substanzen  bezw.  zur 
fraktionierten  "Trennung  bei  Stoffgemischen 
sehr  häufig  angewandt. 

Hinsichthch  der  Methoden  des  Umkri- 
stalhsierens  wird  auf  das  oben  Angegebene 
verwiesen.  Am  verbreitesten  ist  das  Ünüaü- 
stalhsieren  unter  Benutzung  der  Temperatur- 
abhängigkeit der  LösHchkeit.  Oft  entstehen 
beim  Auskristalhsieren  mehrere  feste  Stoffe 
nebeneinander.  Zu  ihrer  Trennung  kann  man 
die  Kristallauslese  benutzen.  Man  sucht 
entweder  die  einzelnen  KristaUindividuen  auf 


Chemische  Arbeitsmethoden 


419 


Grund  ihrer  verschiedenen  Kristallsysteme, 
ihrer  Farbe  oder  sonstiger  Eigenschaften, 
sowie  ihres  ganzen  Habitus  als  Angehörige 
der  einen  oder  anderen  Art  zu  identifizieren 
(nötigenfalls  unter  der  Lupe)  und  trennt  sie 
dann  durch  Auslesen  oder  kann  bei  sehr 
auffälligen,  vielleicht  auch  mit  großen  Unter- 
schieden in  der  Durchschnittsgröße  ver- 
bundenen Habitusverschiedenheiten  (z.  B. 
dicke  Platten  neben  dünnen  Nadeln  oder 
dicke  Nadeln  neben  feinen  Körnchen)  durch 
anderweitige  mechanische  Mittel  eine  Tren- 
nung bewirken  (Anwendung  von  Sieben 
mit  angemessener  Maschenweite  oder  Loch- 
form). Endhch  ist  meist  eine  Trennung 
auf  Grund  des  verscliiedenen  spezifischen 
Gewichtes  möglich.  Das  Schlämmen  (siehe 
weiter  unten)  wird  nur  selten  zum  Ziele 
führen;  dagegen  ist  vortrefflich  brauchbar  die 
Schwebemethode.  Man  bringt  das  vorher 
zweckmäßig  bis  zu  einem  gewissen  Feinheits- 
grade zerkleinerte  Gemenge  in  eine  Flüssig- 
keit, deren  Dichte  derart  ist,  daß  die  schwerere 
Kristallart  am  Boden  biegen  bleibt,  während 
die  leichtere  darin  schwebt  oder  besser  noch 
aufsteigt.  Die  mechanische  Trennung  bietet 
dann  keine  Schwierigkeit. 

Solche  Flüssigkeitsiiüschungen  kann  man 
sich  z.  B.  aus  Wasser  und  Alkohol  in  den  Volum- 
ge\vichtsgrenzen  1,0  und  0,8,  für  wasserlösliche 
Stoffe  aus  Methylenjodid  und  Benzol  in  den 
Grenzen  von  3,3  und  0,9  in  beliebigen  Abstu- 
fungen herstellen.  Für  schwere  Stoffe  kann  man 
an  Stelle  der  letzteren  Mischung  gegebenenfalls 
auch  Lüsimgen  von  Kalium-  oder  Bariumqueck- 
silberjodid  (bis  3,5)  anwenden. 

ik)  Komprimieren.  Kondensieren. 
Verflüssigen.  Das  Komprimieren  (Ver- 
dichten) von  Gasen  spielt  in  der  Labora- 
toriumspraxis eine  sehr  untergeordnete  Rolle. 

Geringere  Grade  von  Verdichtimg  erreicht 
man  leicht,  indem  man  das  Gas  dem  Ueberdrucke 
einer  Quecksilbersäule  aussetzt,  also  z.  B.  nach 
dem  Prinzipe  der  kommmiizier enden  Röhren 
den  Gasbehälter  mit  einem  Niveaugefäß  durch 
einen  Druckschlauch  verbindet  imd  durch 
Heben  des  vorher  mit  Quecksilber  gefüllten 
Niveaugefäßes  den  gewünschten  Ueberdruck 
herstellt.  Um  Gase  stärker  zu  komprimieren, 
braucht  man  Konipressionspumpen  (Kompres- 
soren). Diese  haben  jedoch  nur  für  die  Technik, 
die  sich  mit  Herstellmig  und  Vertrieb  kom- 
primierter Gase  beschäftigt,  eine  Bedeutung. 
Dagegen  ist  es  für  den  Chemiker  vielfach 
wünschenswert,  ein  Gas  durch  Druck  zur 
Flüssigkeit  (oder  zum  festen  Körper)  zu  kon- 
densieren oder  überhaupt  in  irgendeiner 
Weise  zu  verflüssigen.  Bei  entsprechender 
Abkühlung  genügt  zur  Kondensation  ein  ganz 
geringer  Ueberdruck.  So  kann  man  z.  B. 
Kohlendioxyd  sehr  einfach  kondensieren  (in 
fester  Form),  indem  man  das  Kondensations- 
gefäß mit  Aether-Kohlensäure-Mischung  kühlt 
und  dann  dasGas  darin  unter  einemUeberdruck 
von  ein  paar  Zentimetern  Quecksilber  setzt. 


In  bequemer  Weise  läßt  sich  die  Kondensa- 
tion durchführen,  wenn  man  das  betreffende 
Gas  durch  Erhitzen  in  dem  einen  Teil  eines 
allseitig  geschlossenen  Apparates  erzeugen 
und  in  einem  anderen,  gekühlten,  als  Vorlage 
dienenden,  unter  seinem  eigenen  Drucke 
kondensieren  kann  (Cyan  aus  Cyanqueck- 
silber). 

Will  man  Gase  ohne  Kompression 
verflüssigen,  so  braucht  man  Kältebäder 
von  tieferer  Temperatur;  für  reine  Gase 
von  Atmosphärendruck  muß  die  Temperatur 
unterhalb  ihres  Siedepunktes  hegen,  für 
verdünnte  um  so  tiefer,  je  größer  die  Ver- 
dünnung ist.  Das  ist  besonders  bei  Versuchen 
zu  beachten,  bei  denen  durch  Abkühlung 
leichter  zu  verflüssigende  Anteile  aus  Gas- 
gemischen entfernt  werden  sollen.  Die 
Temperatur  muß,  allgemein  ausgedrückt, 
unterhalb  der  Siedetemperatur  für  den- 
jenigen Partialdruck  hegen,  der  auf  das  Gas 
im  Gemische  entfällt.  Soll  die  Verflüssigung 
möghchst  vollständig  sein,  so  muß  die  Tem- 
peratur natürlich  so  tief  als  möglich  gewählt 
werden.  Statt  der  Verflüssigung  kann  auch 
Abscheidung  des  betreffenden  Stoffes  in 
festem  Zustande  erfolgen. 

Als  Verflüssigungsgefäße  eignen  sich  Appa- 
rate, die  dem  Kühlmittel  eine  angemessen 
große  Oberfläche  darbieten,  wie  Röhren 
(Reagenzröhren),  U-Röhren,  Kugelröhren, 
Spiralröhren  usw.  Je  rascher  der  Gas- 
strom ist,  desto  länger  muß  er  mit  der 
kühlenden  Wandung  in  Bewegung  bleiben. 
In  zyhndrisehe  Verflüssigungsgefäße  leitet 
man  das  Gas  durch  ein  bis  nahe  zum  Boden 
reichendes  Einleitungsrohr  ein.  Wenn  die 
sich  allmähhch  am  Boden  des  Gefäßes 
bildende,  kalte  Flüssigkeit  weiterhin  vom 
Gase  durchstrichen  wird,  so  ist  das  nur 
günstig. 

Feste  Stoffe  lassen  sich  gelegentlich  durch 
Zufügung  relativ  geringer  Mengen  anderer 
Stoffe,  die  ihren  Schmelzpunkt  stark  er- 
niedrigen, ohne  Temperaturerhöhung  ver- 
flüssigen, so  z.  B.  Eisessig  durch  geringe 
Mengen  von  Wasser,  ebenso  Phenol  durch 
Wasser,  usw.  Die  Gegenwart  solcher  fremder 
Stoffe  ist  der  Grund,  weshalb  organische 
Substanzen  oft  nicht  kristallisieren  wollen, 
sondern  flüssig  bleiben   (,, Schmieren"). 

il)  Extrahieren.  Ausschütteln. 
Perforieren.  Dialysieren.  Das  Extra- 
hieren (Ausziehen)  ist  eine  Operation,  bei 
welcher  Substanzgemischen  durch  Behandeln 
mit  Lösungsmitteln  die  in  diesen  löshchen 
Anteile  entzogen  werden.  Sie  zielt  entweder 
auf  die  Gewinnung  des  Unlöslichen  oder  des 
Löshchen  oder  auch  beider  hin.  In  dem 
erstgenannten  Sinne  angewandt,  zählt  sie 
zu  den  Reinigungsmethoden. 

Wenn  das  Extrahieren  mit  möglichst  großem 
Nutzeffekt  betrieben  werden  soll,  muß  es  nach 

27* 


420 


Chemische  Arlieitsmethoclen 


bestimmten  Prinzipien  erfolgen.  Selbst  wenn  die 
angewandte  Menge  des  Lösungsmittels  hinreichend 
groß  ist,  um  eine  für  den  löslichen  Anteil  un- 
gesättigte Lösung  zu  geben,  bleibt  doch  bei  der 
mechanischen  Trennung  von  Lösrmg  und  Rück- 
stand mit  der  anhaftenden  Lösung  etwas  vom 
Gelösten  am  Rückstande  haften  (über  rationelle 
Entfernrmg  dieser  Anteile  vgl.  den  Abschnitt 
,, Auswaschen").  Man  ist  also  genötigt,  zu  seiner 
Entfernimg  weitere  Giengen  von  Lösungsmittel 
aufzuweirden.  Ferner  nimmt  aber  auch  die 
Lösungsgeschwindigkeit  bei  Zimahme  der  Kon- 
zentration des  Löslichen  in  der  Lösimg  ab. 
Es  ist  darum  rationeller,  mit  immer  neuen 
Portionen  frischen  Lösungsmittels  zu  arbeiten. 
Diesem  Zwecke  dienen  die  Extraktions- 
apparate. Im  wesentlichen  auf  dem  gleichen 
Prinzip  aufgebaut,  unterscheiden  sich  diese 
Apparate  in  konstruktiven  Einzelheiten. 
Für  allgemein  chemische  Zwecke  des  Labo- 
ratoriums kommt  vor  allem  der  Soxhlet- 
sche  Extraktionsapparat  in  Frage. 

Die  zu  extrahierende  Substanz  befindet 
sichln  einer  Extraktionshülse  (aus  Filtiierpapier, 
sind  fertig  im  Handel  erhcältlich);  das  Lösmigs- 
mittel  wird  in  einem  imter  dem  Extraktions- 
gefäße befindlichen  Kolben  zum  Sieden  erhitzt, 
sein  Dampf  in  einem  über  dem  Extraktions- 
gefäße angebrachten  Kühler  wieder  verflüssigt; 
es  tropft  dann  fortwährend  in  die  Extraktions- 
hülse von  oben  hinein  imd  tritt  gleichzeitig 
durch  ihre  poröse  Wand  nach  außen  in  das  Ex- 
traktionsgefäß durch.  Hat  die  nun  entstandene 
Lösung  eine  bestimmte  Höhe  erreicht,  so  ent- 
leert sie  sich  automatisch  durch  ein  zweckmäßig 
gebogenes  Heberrohr  in  den  Kolben,  in  dem  das 
Lösiuigsmittel  siedet.  So  bildet  sich  in  letzterem 
eine  immer  konzentriertere  Lösung,  während 
ununterbrochen  frisches  Lösimgsmittel  von  oben 
auftropft  und  extrahierend  wirkt. 

Für  technische  Zwecke  wird  auch  hier 
gelegentlich  das  ,, Gegenstromprinzip"  an- 
gewandt. Man  läßt  die  zu  extrahierende 
Masse  und  das  Lösungsmittel  sich  fortlaufend 
gegeneinander  bewegen.  Auf  diese  Weise 
kommen  die  vordersten,  schon  am  meisten 
erschöpften  Anteile  mit  stets  frischem 
Lösungsmittel  in  Berührung.  Will  man  keinen 
besonderen  Extraktionsapparat  anwenden, 
so  wird  man  den  Prozeß,  genau  wie  jeden 
anderen  Lösungsvorgang,  durch  mechanische 
Mittel  (Rühren,  Schütteln)  zu  beschleunigen 
suchen.  Sehr  wirksam  ist  auch  das  Extra- 
hieren durch  Siedenlassen  am  Rückfluß- 
kühler. 

Handelt  es  sich  darum,  aus  einer  flüssigen 
Lösung  Substanzen  durch  ein  anderes,  mit 
dem  ersteren  ])raktisch  nicht  oder  mir  wenig 
mischbares  Lösungsmittel  zu  extrahieren, 
£0  kann  man  verschieden  verfahren.  In 
jedem  Falle  stellt  sich  bei  begrenzter  Menge 
der  beiden  Lösungsmittel  ein  Verteilungs- 
gleichgewicht ein,  in  dem  die  Konzentra- 
tionen des  gelösten  Stoffes  in  den  beiden 
Lösungsmitteln  in  einem  gesetzmäßigen  Ver- 
hältnis stehen.     Eine  praktisch  vollständige 


Entfernung  des  Gelösten  aus  dem  ersten 
Lösungsmittel  läßt  sich  also,  auch  wenn  die 
Verteilung  sehr  zugunsten  des  zweiten  er- 
folgt, nur  dann  erreichen,  wenn  man  mehr- 
mals nacheinander  immer  frische  Portionen 
des  zweiten  Lösungsmittels  anwendet.  Man 
bringt  jedesmal  beide  Flüssigkeiten  durch 
energisches  Durcheinanderschütteln  in  innige 
Berührung.  Diese  Art  der  Extraktion  heißt 
darum  Ausschütteln.  Die  Trennung  der 
beiden  Flüssigkeitsschichten  erfolgt  dann 
am  besten  im  Scheidetrichter  (siehe  den  Ab- 
schnitt ,, Scheiden").  Das  Ausschütteln  muß 
um  so  öfter  mit  frischen  Mengen  des  zweiten 
Lösungsmittels  wiederholt  w^erden,  je  weniger 
günstig  das  Verteilungsgleichgewicht  für 
das  letztere  liegt. 

Der  Extraktion  im  Extraktionsapparat 
entspricht  vollkommen  eine  Methode,  w^elche 
namentlich  langwierige  Flüssigkeitsextrak- 
tionen sehr  vereinfacht,  das  Perforieren. 
Man  läßt  das  zweite  Lösungsmittel  fort- 
während in  kleinen  Tropfen  durch  die  zu 
extrahierende  Lösung  hindurchsteigen  oder 
-fallen  (je  nach  dem  Dichte  Verhältnis  der 
beiden  Flüssigkeiten).  Es  wird  durch  Ver- 
dampfung und  Verflüssigung  ununterbrochen 
in  reinem  Zustande  herangeführt,  während 
der  Extrakt  selbsttätig  in  das  Verdampfungs- 
gefäß  wieder  abfließt,  im  Prinzip  also  ge- 
nau wie  beim  Extraktionsapparat.  Auf  die 
Einzelheiten  solcher  Apparate  (Perforatoren) 
kann  nicht  eingegangen  werden. 

Das  Dialysieren  besteht  gleichfalls 
in  der  Erschöpfung  einer  Lösung  an  einem 
bestimmten  gelösten  Bestandteil.  Die  Er- 
schöpfung geschieht  durch  Verteilung  auf 
sehr  große  "Mengen  des  gleichen  Lösungs- 
mittels und  vollzieht  sich  auf  dem  Wege 
des  Herausdiffundierens  durch  eine  ge- 
eignete trennende  Wand  (Membran).  Letztere 
muß  die  Eigenschaft  besitzen,  nur  den  zu 
entfernenden  Stoff  hindurchzulassen,  andere 
aber  zurückzuhalten.  Es  gibt  zahlreiche 
Membranen,  die  sich  in  dieser  Hinsicht 
gegenüber  Kristalloiden  und  Kolloiden  ver- 
schieden verhalten.  Die  Dialyse  mit  einer 
solchen  Membran  besteht  also  in  einem 
Uebertritt  der  gelösten  Kristalloide  in  das 
dargebotene  reine  Lösungsmittel,  während 
;  die  Kolloide  zurückbleiben  und  somit  prak- 
tisch  rein  gew^onnen  werden  können.  Bei 
der  Dialyse  wird  die  Lösung  in  ein  geeignetes 
Gefäß  (Dialysator)  gebracht,  und  dieses 
in  ein  größeres,  mit  reinem  Lösungsmittel 
beschicktes  Gefäß  eingestellt.  Die  Außen- 
flüssigkeit muß  öfters  erneuert  werden ; 
;  am  besten  wirkt  fortwährender  Zufluß 
:  reinen  Lösungsmittels  (Durchströmen).  Dia- 
lysiert  werden  wohl  ausschheßlich  w^ässerige 
Lösungen.  Als  Membran  dienen  daher 
tierische  oder  pflanzliche  Häute  sowie  (ge- 
wöhnlich) Pergamentpapier.     Die  Form  der 


Chemische  Arbeitsmethoden 


421 


Gefäße  wird  verschieden  gewählt.  Es  gibt 
schalenartige  Dialysatorgel'äße  mit  der  Mem- 
bran als  Boden,  Dialysatorhülsen,  deren 
ganze  Wandung  aus  Membran  gebildet 
wird,  sowie  ebenfalls  ganz  aus  Membran  be- 
stehende Dialysicrschläuche, 

im)  Ausfällen.  Aussalzen.  Aus- 
flocken. Klären.  Dekantieren. 
Filtrieren.  Kolleren.  Auswaschen. 
Aufschlämmen.  Das  Ausfällen  (Prä- 
zipitieren) besteht  in  einer  Abscheidung  ge- 
löster Stoffe  in  Form  feiner  Kriställchen 
oder  Tröpfchen  (auch  in  amorpher  Form 
als  Flocken  usw.)  durch  geeignete  Zusätze, 
welche    löslichkeitserniedrigend   wirken  oder 

in  einer  Ueberführung  in  Stoffe,  die  an  sich  \  vorigen  Abschnitte  besprochenen,  zum  Teil 
schwer  löslich  sind  und  darum  aus  der  auch  in  einer  Ausflockung  (siehe  weiter 
Lösung  ausfallen.  So  kann  man  z.  B.  Koch-  unten),  soweit  es  sich  um  mindestens  teil- 
salz aus  wässeriger  Lösung  durch  Zusatz  weise  kolloidal  gelöste  Stoffe  handelt.  Aber 
von    Alkohol    (Veränderung     des    Lösungs-   auch    die    Veränderung    des    Lösungsmittels 


reines  Jodsilber,  während  ans  gemeinsamen 
Lösungen  von  Bromiden  imd  Chloriden  sofort 
Mischungen  der  entsprechenden  Silberhaloid- 
salze  ausfallen. 

Aussalzen.  Zu  dieser  Operation  in 
weiterem  Sinne  gehören  verschiedene  Ver- 
fahren zur  Abscheidung  gelöster  Stoffe 
oder  zur  Erleichterung  ihrer  Trennung  vom 
Lösungsmittel.  Die  technische  Seite  besteht 
im  ersteren  Falle  in  dem  Auflösen  leicht- 
löslicher, gleichioniger  Salze  in  einer  Lösung 
von  fettsauren  Salzen  (Seifen)  oder  Farbstoff- 
salzen u.  dgl.  Die  AVirkung  des  Salz- 
zusatzes äußert  sich  zum  Teil  in  einer  Lös- 
lichkeitsverminderung  entsprechend   der  im 


mittels,  s.  auch  den  Abschnitt  i  i  „Auskristal- 
lisieren") fällen  oder  aber  durch  Zufügnng 
konzentrierter  Salzsäure.  Ersterer  Stoff  ver- 
ändert das  Lösungsvermögen  der  hdüssigkeit, 
letzterer  wirkt  als  gleichioniger  Elektrolyt  ver- 
mindernd auf  die  Löshchkeit  des  Salzes 
auch  im  unveränderten  Lösungsmittel.  Die 
Ausfällung  in  Form  schwerlösHcher  Stoffe 
als  Folge  von  chemischen  Reaktionen  zwischen 
Lösungsbestandteilen  und  zugefügten  Reagen- 
tien  ist  ein  wichtiges  Hilfsmittel  der  ana- 
lytischen Chemie  zur  Trennung  der  Stoffe, 
wird  aber  auch  für  präparative  Zwecke 
in  ausgedehntem  Maße  angewandt  (Bei- 
spiel:    Ausfällune;     des     in     einer     Lösung 


durch  den  Salzzusatz  spielt  beim  Aussalzen 
eine  Rolle.  Das  trifft  für  den  zweiten  Fall 
zu.  Soll  z.  B.  eine  wasserlöshche  Substanz 
mit  einem  anderen  Lösungsmittel  ausge- 
schüttelt werden,  so  kann  die  Zufügnng  eines 
in  letzterem  nicht  löslichen  Salzes  bewirken, 
daß  sich  das  Verteilungsgleichgewicht  zu 
gunsten  des  neuen  Lösungsmittels  verschiebt, 
was  für  das  Ausschütteln  günstig  ist. 

Unter  Ausflocken  wird  die  Ausfällung 
von  Kolloiden  aus  einem  ,,Sor',  einer  kolloiden 
Lösung,  verstanden.  Hierzu  sind  in  erster 
Linie  "Elektrolyte  geeignet.  Je  nach  der 
elektrischen  Natur  des  Kolloids  (Ladung 
gegen    das    Lösungsmittel)    wird    bald    das 


vorhandenen  Sdber(salz  gehalts  m  Form '  ^^^-^^^^  ^^^^^  ^^^^  K^^^iojj  ^Ije  ausflockende 
von  Chlorsdber  durch  leichtlösliche  Chloride).  ]  Wirkung  ausüben,  ersteres  bei  elektropositi- 
Enthält  die  Lösung  mehrere  Bestandteile,  ^^^^  /^  B  Hydroxyden),  letzteres  bei  elektro- 
die  mit  dem  zugefügten  Reagens  Reaktions- !  negativen  (z.  B.  Sulfiden,  Metallen)  Kolloiden. 
Produkte  von  verschiedener  Löshchkeit  er-  p|g  Wertigkeit  des  wirksamen  Ions  ist 
geben,   so   kann  man   durch   sukzessive   er 


folgenden  Zusatz  des  Fällungsmittels  eine 
fraktionierte  Fällung  bewirken.  Die  zu- 
erst ausfallenden  Anteile  enthalten  dann,  falls 
bei  der  Fällung  für  gute  Durchmischung  ge- 
sorgt, das  fällende  Reagens  genügend  all- 
mälüich  (verdünnte  Lösung)  zugesetzt  wurde, 
vorwiegend  oder  sogar  ausschließlich  den 
am  schwersten  löshchen  Stoff;  erst  nach 
und  nach  mischen  sich  bei  fortgesetzter 
Fällung  den  weiteren  Fraktionen  die  leichter 
löshchen  bei,  Voraussetzung  ist  dabei, 
daß  die  durch  fraktionierte  Fällung  zu  tren- 
nenden Stoffe  nicht  feste  Lösungen  mitein- 
ander bilden;  in  letzterem  Falle  enthalten 
schon  die  ersten  Fraktionen  auch  leichter 
löshchen  Stoff,  während  anderenfalls  ein 
etwaiger  Gehalt  daran  bei  längerer  Be- 
rührung mit  der  Mutterlauge  (Rühren!) 
,  durch  nachträghche  Umsetzung  gegen  schwe- 
rer löslichen  Stoff  ausgetauscht  wird. 

Beispiel:     Aus     einem     Gemisch    löslicher 
Jodide  und  Chloride  fällen    Silbersalze  anfangs 


von  großem  Einfluß;  je  höher  sie  ist,  desto 
energischer  ist  die  ausflockende  Wirkung, 
Aucii  Kolloide  unter  sich  flocken  sich  aus, 
und  zwar  dann,  wenn  sie  entgegengesetzten 
elektrischen  Charakter  besitzen;  dabei  sind 
gewisse  stöchiometrische  Verhältnisse  er- 
kennbar. 

Der  Anteil  der  Ausflockungserscheinungen 
an  der  aussalzenden  Wirkung  ist  oben  bereits 
erwäihnt  worden,  andererseits  beruht  bei 
manchen  kolloiden  Lösungen  die  fällende  Wir- 
kung von  Elektrolyten  zum  Teil  sicher  auf 
einer  Anssalzung  infolge  von  Lösungsmittel- 
änderung. Die  Ausflockung  eines  Kolloids 
durch  Elektrolyte  kann  durch  die  Gegenwart 
eines  anderen,  gegen  letztere  weniger 
empfindhchen  Kolloids  erschwert  werden 
(Schutzkolloide). 

Manche  Kolloide,  wie  Eiweiß,  werden 
durch  Erhitzen  gef äht  (koaguliert),  Uebri- 
gens  zeigen  sich  auch  typische  chemische 
Einflüsse  von  Ausflockungsmitteln,  wie  aus 


422 


Cliemiselie  Arbeitsmellioden 


der  spezifischen  Wirkung  von  Metaphosphor- 
säure  auf  Eiweiß  hervorgeht. 

Die  Beseitigung  feiner  Suspensionen  aus 
Flüssigkeiten  heißt  Klären.  Man  kann 
dies  durch  Schütteln  mit  zerkleinerten, 
porösen  Substanzen  erreichen,  wie  Ton, 
Kieselgur,  Holzkohle,  Tierkohle  u.  a.  Dabei 
findet  oft  gleichzeitig  eine  Entfärbung  (Be- 
seitigung von  färbenden  Substanzen,  die 
sich  in  echter  oder  in  kolloider  Lösung  be- 
finden, durch  Adsorption,  siehe  den  Ab- 
schnitt 2b  „Entfärben")  statt.  Auch  zer- 
kleinertes Filtrierpapier  für  sich  allein  oder  in 
Mischung  mit  einem  anderen  Klärungsmittel 
kann  gute  Dienste  leisten.  Sein*  wirksam 
ist  die  AusfäUung  von  Niederschlägen  scliwer- 
lösMcher  Stoffe  in  der  zu  klärenden  Flüssig- 
keit durch  Vermischung  geeigneter  Reagentien 
(z.  B.  Aluminiumsulfat  und  Bariumhydr- 
oxyd, die  durch  wechselseitige  Umsetzung  die 
schwerlöslichen  Stoffe  Bariumsulfat  und 
Aluminiumhydroxyd  geben);  der  entstehende 
Niederschlag  „reißt"  die  Suspensionen 
,, nieder"  (zu  Boden),  Bei  der  Klärung  spielen 
neben  mechanischen  Einwirkungen  zweifellos 
Adsorptionserscheinungen  eine  Rolle,  um  so 
mehr,  je  feiner,  koUoidähnhcher  die  Suspen- 
sionen sind. 

Auch  leicht  rückgängig  zu  machende 
Lösungsmitteländerungen  (z.  B.  Zusatz  von 
Alkohol  zu  wässerigen  Flüssigkeiten)  werden 
in  manchen  Fällen  zum  Klären  benutzt. 
Ein  vorzügliches  Mittel,  Suspensionen  zum 
Absetzen  (Sedimentieren)  zu  bringen,  ist 
das  Zentrifugieren.  Ln  Laboratorium  wird 
es  noch  wenig  benutzt. 

Zur  Trennung  des  in  einer  Lösung  durch 
Auskristalhsieren,  Ausfällen  oder  Ausflocken 
entstandenen  Niederschlages  von  der  Lösung 
und  damit  von  den  darin  zurückgebhebenen 
Stoffen  kann  das  Dekantieren  dienen. 
Man  gießt  vorsichtig,  ohne  den  Niederschlag 
aufzuwirbeln,  die  überstehende,  klare  Flüssig- 
keit ab,  hebert  sie  ab  oder  läßt  sie  bei  An- 
wendung von  Dekantiertöpfen  mit  mehreren 
in  verschiedener  Höhe  in  der  Seitenwand 
angebrachten  Oeffnungen  nach  und  nach 
durch  diese  abfließen.  Wenn  man  ziemlich 
vollständig  dekantieren  kann  und  dieselbe 
Operation  nach  immer  neuem  Aufgießen 
reinen  Lösungsmittels  mehrfach  wiederholt, 
kann  man  eine  recht  vollkommene  Trennung 
bewirken.  In  der  Regel  dient  das  Dekan- 
tieren nur  als  Vorbereitung  zum  Filtrieren. 
Man  dekantiert  zunächst  durch  das  weiterhin 
zu  benutzende  Filter,  um  Zeit  zu  sparen; 
denn  die  überstehende  Mutterlauge,  die 
nur  Spuren  des  Bodenkörpers  mitführt, 
fließt  rascher  durch  das  Filter,  als  wenn  der 
Niederschlag  gleich  mit  aufgegossen  wird  und 
so  die  Filterporen  in  größerem  Umfange 
verstopft. 

Das  Filtrieren   selbst  liefert   die   voll- 


kommenste Trennung  fester  Stoffe  von 
Flüssigkeiten.  Man  läßt  die  zu  filtrierende  Lö- 
sung usw.  durch  ein  geeignetes  Filter  fließen 
und  fängt  das  Filtrat,  d.  h.  die  vom  festen 
Bodenkörper  befreite  Flüssigkeit,  auf.  Als 
Filtermaterial  dient  Filterpapier,  das  durch 
Faltung  zum  Kegelmantel  geformt  und  in 
einen  Trichter  eingelegt,  auch  auf  Filter- 
platten  oder  Filtriernutschen  glatt  auf- 
gelegt wird,  ferner  Glaswolle,  Asbestfasern 
(diese  besonders  im  Filtertiegel  nach  Gooch), 
Platinschwamm  (im  Filtertiegel  nach  Neu- 
bauer), endlich  poröse  Materialien  wie  ge- 
brannter Ton  (Filterkerzen),  Kohle  usw. 
Das  Filtrieren  durch  Tücher,  die  auf  Rahmen 
(Kolierrahmen)  gespannt  werden,  heißt 
Kolleren  (Durchseihen).  Man  wendet  es 
zur  Filtration  größerer  Mengen  von  Gemischen 
an,  die  infolge  schleimiger  Beschaffenheit 
des  festen  Anteils  schlecht  filtrieren. 

Im  Interesse  rascheren  Filtrierens  legt 
man  Papierfilter  so  in  den  Trichter  ein, 
daß  das  Papier  rings  an  der  Wandung  fest 
anschließt  (Befeuchten  mit  reinem  Lösungs- 
mittel und  Andrücken);  dann  füllt  sich 
beim  Durchfheßen  der  Flüssigkeit  das  Trich- 
terrohr und  es  entsteht  eine  gelinde  Saug- 
wirkung. 

Rasche  Filtration  erzielt  .man  durch 
Anwendung  von  Faltenfiltern  oder  von 
Rippentrichtern,  bei  denen  die  filtrierende 
Fläclie  erheblich  vergrößert  ist.  Will  man 
die  Saugwirkung  verstärken,  so  bringt  man 
unten  am  Trichterrohr  ein  mit  Schleife 
'  versehenes,  längeres  Glasrohr  an,  das  sich 
dann  gleichfalls  mit  Filtrat  füllt  und  eine 
etwas  größere  Saugwirkung  ergibt.  Viel 
energischer  wirkt  das  Filtrieren  unter  Ab- 
saugen an  der  Luftpumpe  (Wasserfall- 
oder Wasserstrahlpumpe).  Man  setzt  zu 
diesem  Zwecke  dieFiltriervorrichtung  (Papier- 
filter nach  Unterlegen  eines  vor  dem  Zer- 
reißen schützenden  Konus  aus  [am  besten 
gelochtem]  Platinblech  oder  perforiertem 
Pergamentpapier)  auf  eine  Saugflasche  auf,  in 
der  sich  das  Filtrat  sammelt,  größere  Nutschen 
auf  tubuherte,  weite  Standzyhnder,  oder  be- 
festigt sie  im  Tubus  einer  Glocke,  unter 
die  man  ein  geeignetes  Auffangegefäß  stellt; 
die  Glocke  steht  mit  ihrem  abgeschliffenen 
Rande  auf  einer  starken,  ebenfalls  ge- 
schliffenen Glasplatte.  In  allen  Fällen  wird 
dann  unter  dem  Filter  ein  Minderdruck 
erzeugt,  der  die  Filtrationsgeschwindigkeit 
erhöht. 

Vielfach  empfiehlt  es  sich,  zu  Anfang  nur 
mtäßig  zu  saugen,  damit  sich  die  Filterporen 
nicht  sogleich  gründlich  verstopfen,  luid  die 
Saugwirkung  erst  allmählich  zu  steigern.  Auch 
die  Filtration  unter  einem  über  dem  Filter 
erzeugten  Ueberdruck  wird  gelegentlich  ange- 
wandt, z.  B.  bei  der  ,, Ultrafiltration"  von  Kol- 
loiden. Die  Apparatur  ist  dann  umständlicher, 
lüirz  crwcähnt    sei  nur   die  namentlich  in  tech- 


Chemische  Ai'beitsmethoden 


423 


nischen  Betrieben  für  größere  Mengen  benutzte 
Filtration  mit  Hilfe  von  Filterpressen. 

Auf  das  Filtrieren  folgt,  wenn  es  sich 
um  eine  vollständige  Trennung  handelt, 
das  Auswaschen,  d.  h.  die  Entfernung 
der  am  Niederschlage  haftenden  Lösung. 
Daß  dieses  auch  durch  fortgesetztes  Dekan- 
tieren bewirkt  werden  kann,  war  oben 
schon  erwähnt  worden.  Kascher  führt  meist 
das  Auswaschen  auf  dem  Filter  zum  Ziel. 
Man  läßt  die  Lösung  möghchst  vollständig 
ablaufen  und  gießt  oder  spritzt  so  oft  reines 
Lösungsmittel  auf  den  Niederschlag,  bis 
das  Filtrat  frei  von  den  auszuwaschenden  Sub- 
stanzen durchläuft;  um  das  festzustellen, 
untersucht  man  Proben  des  jeweihgen  Fil- 
trats  mit  Hilfe  geeigneter  Reaktionen.  Häufig 
wird  beim  Auswaschen  der  Niederschlag 
aufgewirbelt  und  in  der  Mitte  des  Filters, 
soweit  das  möglich,  zusammengespritzt, 
in  anderen  Fällen  wieder  vermeidet  man 
wegen  ausgesprochener  Neigung  zum  ,, Durch- 
gehen" das  Aufwirbeln  des  Niederschlags. 

Auch  die  Wahl  von  Zusätzen  zur  Wasch- 
flüssigkeit ist  von  Fall  zu  Fall  verschieden. 
Bei  quantitativen  Fällungen  wäscht  man 
häufig,  wenn  angebracht,  mit  einer  ver- 
dünnten Lösung  des  Fällungsmittels  aus, 
um  die  Löshchkeit  des  Abfiltrierten  zu  ver- 
ringern. 

Beim  Umkristallisieren  wird  vielfach 
nach  dem  Abfiltrieren  und  Absaugen  des 
Kristallbreis  zur  Entfernung  anhaftender 
Mutterlauge  mit  reinem  Lösungsmittel  „ge- 
deckt", d.  h.  letzteres  nur  für  kurze  Zeit 
bis  zur  völligen  Bedeckung  des  festen  Stoffes 
aufgegossen  und  sogleich  wieder  abgesaugt; 
umständUches  Auswaschen  ist  hier  ja  wegen 
der  durch  Auflösung  zu  befürchtenden  Ver- 
luste nicht  ausführbar. 

Das  Aufschlämmen  (Suspendieren)  ist 
dem  (einem  jeden  Dekantieren  vorausgehen- 
den) Absitzenlassen  eines  Niederschlages 
gerade  entgegengesetzt.  Man  schüttelt  zer- 
kleinerte feste  Substanzen  mit  geeigneten 
Flüssigkeiten  und  gießt,  wenn  die  gröberen 
Teilchen  sich  abgesetzt  haben,  was  rasch 
erfolgt,  die  überstehende  Suspension,  wie  beim 
Dekantieren  die  klare  Lösung,  ab.  Man  erzielt 
auf  diese  Weise  eine  gewisse  Scheidung  nach 
der  Teilchengröße.  Das  Aufschlämmen  wird 
einerseits  benutzt,  um  ein  für  chemische 
Umsetzungen  geeigneteres,  feineres  Pulver 
zu  erhalten,  andererseits  auch  zur  Trennung 
verschiedener  Stoffe  auf  Grund  ihrer  ver- 
schiedenen Dichte  und  der  dadurch  bedingten 
verschiedenen  Geschwindigkeit  des  Zu- 
bodensinkens  (Trennung  durch  Schlämmen, 
z.  B.  bei  der  „Aufbereitung"  von  Erzen). 

in)  Trennen  (Scheiden).  Emul- 
gieren.  Zwei  nicht  (oder  nicht  nennens- 
wert) ineinander  lösHche  Flüssigkeiten  können 


nach  der  Ausbildung  zweier  Schichten  (ent- 
sprechend ihrer  Dichte)  durch  mechanisches 
Trennen  (Scheiden)  isohert  werden.  Dies 
ist  z.  B.  beim  Ausschütteln  einer  Lösung 
mit  einem  anderen  Lösungsmittel  stets 
erforderlich.  Wenn  die  Bildung  der  getrennten 
Schichten  leicht  erfolgt,  bietet  die  Scheidung 
keine  Schwierigkeiten.  Man  bringt  das  Ge- 
misch in  einen  Scheidetrichter  (in  dem  auch 
das  Ausschütteln  vorgenommen  wird)  und 
läßt  nach  dem  Lüften  des  Stopfens  die 
schwerere,  untere  Flüssigkeit  durch  vor- 
sichtiges Oeffnen  des  Hahnes  allein  ab- 
laufen. Bei  merklicher,  aber  begrenzter 
Löslichkeit  zweier  Flüssigkeiten  ineinander 
kommt  man  auf  diese  Weise  natürlich  nur  zur 
Trennung  der  beiden  gesättigten  Lösungen 
und  muß  deren  Zerlegung  in  die  reinen 
Komponenten  weiterhin  nach  irgend- 
einem physikochemischen  oder  chemischen 
Verfahren  bewirken. 

Schwieriger  ist  die  Trennung,  wenn  die  beiden 
Komponenten  sich  miteinander  durch  Verteihuig 
in  feinste  Tröpfchen  (Emulsionen)  vermischen, 
ein  Zustand,  der  häufig  sehr  lange  haltbar  ist. 
Kann  man  das  zur  Emulsion  führende  Durch- 
einanderschütteln in  solchen  Fällen  nicht  durch 
vorsichtiges  Schwenken  ersetzen,  so  muß  man 
die  Emulsion  durch  gelindes  Rühren,  mecha- 
nische Erschütterungen,  Zusatz  von  klärend 
wirkenden  Flüssigkeiten  (welche  die  der  Emulsion 
günstigen  Oberflächenspanniuigsverhältnisse  ver- 
ändern ;  bei  wässerigen  Emulsionen  hilft  oft  eine 
Spur  Alkohol  in  diesem  Sinne)  zu  zerstören  suchen. 
Weit  überlegen  ist  allen  diesen  Methoden  in 
der  Wirkung  das  Zentrifugieren,  bei  dem  sich 
die  Flüssigkeiten  wegen  der  hier  sehr  großen 
Differenzen  der  auf  die  Komponenten  wirkenden 
Zugla-äfte  überraschend  schnell  nach  ihrer 
Dichte  trennen.  Bekannt  ist  ja  z.  B.  der  große 
Fortschritt,  den  die  Einführmig  der  Zentrifuge 
für  die  Butterbereitung  (partielle  Trennung  des 
emulgierten  Fettes  von  der  wässerigen  Milch- 
flüssigkeit) bedeutete,  um  nur  ein  ganz  alltäg- 
liches Beispiel  zu  nennen. 

Beim  E  m  u  1  g  i  e  r  e  n  will  man  die  Vertei- 
lung einer  Flüssigkeit  in  einer  anderen  in 
Form  feinster  Tröpfchen  absichtlich  herbei- 
führen. Bei  Substanzen,  die  an  sich  zu  dieser 
Art  der  Vermengung  neigen,  genügt  intensives 
Durcheinanderschütteln.  In  anderen  Fällen 
muß  man  die  Entstehung  der  Emulsion 
durch  Zusatz  von  Stoffen  unterstützen, 
welche  die  hinderliche  zu  hohe  Differenz 
der  Oberflächenspannung  zwischen  beiden 
Flüssigkeiten  verringern. 

Zur  Emulgiermig  von  Fetten  und  Oelen  in 
wässerigen  Flüssigkeiten  versetzt  man  letztere 
mit  gewissen  Kolloiden  oder  Halbkolloiden, 
wie  Seife,  Gelatine,  Eiweiß. 

Das  Emulgieren  wird  vornehmlich  angewandt, 
wenn  innerhalb  einer  Flüssigkeit  eine  an  sich 
damit  nicht  mischbare  zweite  zu  einer  Reaktion 
gebracht  werden  soll,  für  welche  feinste  Ver- 
teilung wünschenswert  ist. 

I  0.  Trocknen  (ausschheßhch  des  Treck- 


424 


Clicmisclie  Arbeitsmethoden 


nens  durch  Erhitzen).  Außer  dem  Erhitzen, 
durch  das  man  schwerfUichtige  Stoffe  von 
flüchtigen,  fUissigen  Beimengungen  befreien 
kann,  dienen  zum  Trocknen,  d.  h.  zur 
Entfernung  fUissiger  oder  leicht  zu  ver- 
flüssigender Substanzen  (Trocknen  im  wei- 
teren Sinne),  insbesondere  des  Wassers  so- 
wie wässeriger  Lösungen  und  des  Wasser- 
dampfes, eine  Reihe  verschiedener  Verfahren. 
Die  beim  AuskristaUisieren  oder  Uni- 
kristalhsieren  erhaltene  Kristallmasse  trock- 
net man  nach  dem  Absaugen  vielfach  ein- 
fach durch  Aufstreichen  auf  eine  poröse 
Unterlage  (Tonteller)  oder  durch  Ausbreiten 
auf  bezw.  zwischen  Filtrierpapier,  wobei 
die  anhaftende  Mutterlauge  von  der  Unter- 
lage aufgesaugt  wird.  Man  verdrängt  auch 
scliwerer  flüchtige  Flüssigkeiten  durch  leich- 
ter flüchtige,  Wasser  z.  B.  durch  Alkohol, 
diesen  gelegenthch  weiterhin  durch  (reinen, 
trockenen!)  Aether.  Bei  dem  rasch  erfolgen- 
den Verdampfen  der  leichtflüchtigen  Flüs- 
sigkeit bleibt  dann  die  feste  Substanz 
trocken  zurück.  Das  Verdrängen  geschieht 
durch  Auswaschen  und  Filtrieren  (Ab- 
saugen). 

Gase  werden  oft  getrocknet,  indem  man 
darin  suspendierte  Flüssigkeitströpfchen  zu- 
nächst mittels  geeigneter  Filter  (Watte  u. 
dgl.)  zurückhält  und  dann  den  Gehalt  an 
Flüssigkeitsdampf  durch  Abkühlen  konden- 
siert (s.  oben  ik  unter  ,, Verflüssigen").  Diese 
Art  von  Trocknung  ist  z.  B.  zur  Entfernung 
von  Wasserdampf  sehr  wirksam  (Kühlung 
durch  flüssige  Luft  oder  Kohlensäureschnee). 
In  entsprechender  Weise  kann  man  Wasser 
aus  tiefer  erstarrenden  Flüssigkeiten  durch 
Ausfrieren  entfernen  und  letztere  mithin 
durch  Abkühlung  trocknen. 

Sehr  wichtig  ist  das  Trocknen  mit  Hilfe 
von  Trockenmitteln.  Als  solche  dienen 
feste  Stoffe  oder  Flüssigkeiten,  welche  mit 
der  zu  entfernenden  Flüssigkeit  physiko- 
chemische oder  chemische  Eeaktionen  geben, 
sie  also  unter  Bildung  von  Solvaten  (z.  B. 
Hydraten)  oder  hochkonzentrierten,  gesät- 
tigten Lösungen  von  geringer  Lösungs- 
mitteltension aufnehmen  (die  absorbierte 
Flüssigkeit  als  Lösungsmittel  gedacht)  oder 
chemische  Reaktionen  mit  ihnen  eingehen, 
die  zu  einem  praktisch  vollständigen  Ver- 
brauch des  zu  entfernenden  Stoffes  führen 
können;  natürhch  dürfen  die  Reaktions- 
produkte nicht  störend  wirken  (am  günstig- 
sten ist  möghchst  vollkommene  Unlös- 
lichkeit). 

Für  den  am  häufigsten  vorkommenden 
Fall  der  Entfernung  von  Wasser  (Trocknung 
im  engeren  Sinne)  kommen  als  Trocken- 
mittel eine  ganze  Reihe  ,, wasserentziehender" 
Substanzen,  fester  und  flüssiger,  in  Betracht. 
Hierzu  gehören  wasserfreie  Salze,  wie  ent- 
wässertes  Natriumsulfat  oder   Kupfersulfat, 


getrocknetes  oder  geschmolzenes  Calcium- 
chlorid,  Aetzkali,  Natronkalk,  Pottasche, 
gebrannter  Kalk,  endlich  als  am  energisch- 
sten wirkende  Trockenmittel  Phosphorpent- 
oxyd  sowie  Alkali-  (auch  Erdalkali-)Metalle, 
vor  allen  Dingen  Natrium  und  Calcium. 
Als  flüssiges  Trockenmittel  ist  vornehmlich 
konzentrierte  Schwefelsäure  zu  nennen. 

Gase  leitet  man  zur  Trocknung  durch 
Waschflaschen,  die  mit  flüssigen  Trockenmitteln 
gefüllt  sind,  oder  durch  Röhren,  U-Röhren, 
Türme  mit  porösem,  mit  solchen  Flüssigkeiten 
getränktem  Material  (Bimsstein)  oder  mit  Glas- 
perlen, die  damit  befeuchtet  sind.  Letztere 
Apparate  werden  auch  zur  Füllung  mit  festen 
Trockenmitteln  benutzt. 

Zu  trocknende  Flüssigkeiten  werden  mit 
festen  oder  flüssigen  Trockenmitteln  durch- 
geschüttelt und  dann  in  einer  der  üblichen  Weisen 
davon  wieder  getrennt. 

Feste  Substanzen  läßt  man  in  Exsikkatoren 
(eventuell  im  Vakuum)  neben  und  über  Trocken- 
mitteln stehen. 

Zu  beachten  ist  beim  Gebrauche  der 
Trockenmittel,  daß  die  Art  der  letzteren 
sich  einmal  nach  der  Natur  des  zu  ent- 
fernenden und  der  des  zu  reinigenden  Stoffes 
richten  muß,  andererseits  die  Reihenfolge 
bei  der  Anwendung  verschiedener  Trocken- 
mittel im  Sinne  der  Steigerung  der  trock- 
nenden Wirkung  zu  wählen  ist. 

Die  am  häiü'igsten,  z.  B.  zum  Trocknen 
von  Gasen  (Wass^rentfernmig)  gebrauchten 
Trockenmittel,  Chlorcalcium,  konz.  Schwefel- 
säure imd  Phosphorpentoxyd  müssen  demnach  in 
der  angegebenen  Reihenfolge  hintereinander- 
geschaltet werden.  Jedes  vorhergehende  ^Mittel 
bewirld;  eine  Vortrocknung  des  Gases.  Eine  solche 
fraktionierte  Trocknung  ist  auch  beim  Trocknen 
von  Flüssigkeiten  angebracht.  So  entfernt  man 
z.  B.  die  Hauptmenge  des  in  Aether  gelösten 
Wassers  durch  Schütteln  mit  Chlorcalcium, 
den  letzten  Rest  dann  durch  Hineinbringen  von 
Natrium  in  Form  eines  mit  Hilfe  der  Natrium- 
presse hergestellten  Drahtes  oder  Bandes.  Alkohol 
trocknet  man  durch  Behandeln  mit  gebranntem 
Kalk  vor  und  endgültig  durch  Siedenlassen 
über  metallischem  Calcium  (Grieß,  Spähne)  am 
Rückflußkühler  (Kühlerrohr  oben  mit  einem 
Trockenröhrchen    mit  Chlorcalcium   verbinden!). 

Um  noch  einige  in  der  Praxis  häufig  vor- 
kommende Fälle  zu  nennen,  sei  erwähnt,  daß 
man  Ammoniak  und  Schwefelwasserstoff  nicht 
mit  konzentrierter  Schwefelsäure,  ersteres  auch 
nicht  mit  Cldorcalcium  und  Phosphorpentoxyd, 
letzteres  nicht  mit  gebranntem  Kalk  und  mit 
Aetzkali  oder  dgl.  trocknen  darf,  weil  chemische 
Reaktionen  mit  dem  Trockenmittel  eintreten. 
Ammoniak  trocknet  man  mit  gebranntem  Kalk, 
Schwefelwasserstoff  mit  Chlorcalcium. 

Konzentrierte  Schwefelsäure  befreit  auch 
von  Alkohol-  und  Aether  dämpfen.  Zur  Entfernung 
von  Säm-edämpfen  füllt  man  Exsikkatoren  mit 
Aetzkali,  Natronkalk  oder  Aetzkalk,ziu- Wegnahme 
mancher  organischer  Flüssigkeiten  (Benzin,  Ben- 
zol, Chloroform  usw.)  mit  Paraffinstückchen. 

ip)     Verschließen.  Evakuieren. 

Das    Verschließen    von    Gefäßen    wurde 


C  hemische  Ai'beitsnietlioden 


425 


schon  imAbschnitt  la  „Erhitzen"  als  Mittel 
zur  Verhütung-  von  Substanzverlusten  und 
zur  Erreichung  höherer  Temperaturen  bei 
Reaktionen  in  Flüssigkeiten  erwähnt.  Man 
unterscheidet  bequem  lösbare  Vorrichtungen 
für  vorübergehenden  Verschluß,  wie  Druck- 
flaschen mit  aufgebundenem  oder  durch 
Schrauben  niedergehaltenem  Stopfen,  solche 
mit  Scharnierverschluß  (nach  Art  der  Bier- 
flaschen) sowie  Gefäße  mit  aufgeschraubten 
Verschlüssen,  und  Dauerverschlüsse,  wie 
verkittete,  mit  Siegellack,  Marineleim,  Kolo- 
phonium usw.  gedichtete  und  festgelegte 
Stopfen  (vornehmlich  für  Aufbewahrung  und 
Versand),  endlich  den  , .hermetischen"  Ver- 
schluß durch  Einschmelzen.  Bei  letzterem 
wird  ein  Teil  des  Apparates  zu  einer  dick- 
wandigen Kapillare  ausgezogen  und  diese 
dann  zur  gegebenen  Zeit  zugeschmolzen. 

Die  abzuschmelzende  Stelle  muß/lie  genannte 
Form  haben,  weil  andernfalls  infolge  der  statt- 
findenden Erhitzung  Aufblähungen ,  beim  Erkalten 
auch  Einziehungen  der  Gefäßwand  entstehen 
könnten,  welche  der  Haltbarkeit  imd  Wider- 
standsfähigkeit des  Gefäßes  Abbruch  tim  würden. 
Das  wäre  besonders  beim  Arbeiten  mit  hohen 
Binnendrucken,  für  das  der  hermetische  Verschluß 
in  erster  Linie  bestimmt  ist,  bedenklich.  Um 
gleichmäßig  gute  Kapillaren  zu  erhalten,  zieht 
man  sie  aus,  bevor  in  solche  Gefäße  Flüssigkeiten 
eingeführt  werden,  und  gibt  letztere  durch  einen 
Trichter  oder  eine  Pipette  mit  noch  dünnerem, 
kapillarem  Fortsatz  in  das  Gefäß.  Bei  Einschmelz- 
röhren kann  man,  was  bei  anders  geformten  Ge- 
fäßen oft  nicht  der  Fall  sein  wird,  auch  nach  der 
Beschickrmg  mit  Flüssigkeit  meist  noch  eine  gute 
Kapillare,  deren  Herstellung  freie  Beweglichkeit 
des  Apparates  erfordert,  ausziehen.  Dürfen  die 
Realvtionskomponenten  erst  nach  dem  Ein- 
schmelzen vermischt  werden,  so  bringt  man  die 
eine  in  ein  eventuell  zugeschmolzenes,  dünnes 
und  dünnwandiges  Einsatzgefäßchen  (Röhrchen), 
die  andere  in  das  Einschmelzgefäß  selbst  oder  ein 
zweites  Einsatzgefäßchen  und  bewirkt  nach  dem 
Abschmelzen  die  Vermischung  durch  Neigen 
bezw.  durch  Zertrümmern  der  Einsatzgefäßchen 
mittels  Schütteins.  Vielfach  erfolgt  die  Ver- 
mischung bei  folgender  Temperaturerhöhung 
infolge  von  Verdampfung  von  selbst. 

Das  E  V  a  k  u  i  e  r  e  n  ist  gleichfalls  schon  oben 
besprochen  worden  (beim  DestiUieren  le). 
Sollen  Gefäße  vor  dem  Zuschmelzen  evaku- 
iert werden,  so  muß  in  jedem  Falle  die  ab- 
zuschmelzende Stelle  vorher  zur  dickwan- 
digen Kapillare  ausgezogen  sein.  Nach  Er- 
reichung des  gewünschten  Vakuums  wird 
dann  die  Kapillare  zunächst  gehnde,  dann 
stärker  erwärmt,  schheßhch  in  der  Gas- 
brennerflamme oder  vor  dem  Gebläse  bis 
zum  Erweichen  erhitzt.  Unter  dem  Ein- 
flüsse des  von  außen  wirkenden  Atmo- 
sphärendruckes fällt  sie  dann  rasch  zusam- 
men, und  damit  ist  der  Verschluß  erreicht. 
Zur  Füllung  eines  Gefäßes  mit  einem  be- 
liebigen Gase,  das  man  etwa  aus  besonderen 
Gründen  nicht   zur  Verdrängung    der  Luft 


durchleiten  kann,  bedient  man  sich  mit 
Nutzen  ebenfalls  des  Evakuierens.  Man 
pumpt  die  Luft  möglichst  vollständig  aus, 
setzt  dann  das  evaliuierte  Gefäß  mit  dem 
das  Füllgas  enthaltenden  Gasentwickler  oder 
Reservoir  in  Verbindung,  pumpt  nochmals 
aus,  füllt  wieder  und  wiederholt  das  so  oft, 
bis  mit  Sicherheit  die  Luft  soweit  heraus- 
gespült ist,  als  man  wünscht.  Zum  Ein- 
schmelzen erzeugt  man  dann  zweckmäßig 
einen  kleinen  Minderdruck,  damit  die  Ab- 
schmelzkapillare gut  zusammenfällt. 

Anmerkung.  Auf  das  Zerkleinern, 
Pulverisieren,  Sieben  und  andere  mechani- 
sche Operationen  braucht  wohl  nicht  näher  ein- 
gegangen zu  werden,  da  sich  deren  Ausführung 
an  der  Hand  der  Besprechvuig  der  dazu  dienen- 
den Vorrichtungen  im  Artikel  ,,Che mische 
Apparate"  ohne  weiteres  von  selbst  ergibt. 

2.  Besondere  Arbeitsmethoden.  2  a) 
Brennen.  Löschen.  Unter  Brennen 
(Calcinieren)  werden  verschiedenartige 
Operationen  zusammengefaßt,  denen  ge- 
meinsam eine  mäßige  oder  auch  stärkere 
Erhitzung  fester  Substanzen  ist,  durch  die 
jedoch  sehr  verschiedene  Prozesse  bewirkt 
werden  können.  Es  sei  nur  auf  die  praktisch 
wichtigen  Fälle  des  Gipsbrennens  (Ent- 
fernung von  Kristallw^asser),  Kalkbrennens 
(Zerlegung  von  Calciumcarbonat  in  Calcium- 
oxyd  [gebrannten  Kalk]  und  Kohlendioxyd), 
Ton-  und  Porzellanbrennen  (Austreiben  von 
Konstitutionswasser,  Schwinden  bezw.  Sin- 
tern des  Rückstandes)  hingewiesen.  Beim 
Brennen  von  Gegenständen,  die  unter  Zu- 
!  hilfenahme  eines  organischen  Bindemittels 
(Leim,  Stärke)  geformt  sind,  wird  das 
Bindemittel  durch  die  Hitze  zerstört  und 
entfernt. 

I  Durch  die  Operation  des  Löschens 
i  werden  gebrannte  Stoffe  wieder  gewässert. 
So  nimmt  der  gebrannte  Gips  beim  Löschen 
wieder  Kristallwasser  auf  (Erhärtung  des 
plastischen  Gipsbreis) ;  gebrannter  Kalk  geht 
laeim  Löschen  durch  Aufnahme  von  Wasser 
unter  starker  Erwärmung  in  Calciumhydroxyd 
(gelöschten  Kalk)  über.  Durch  zu  starkes 
Brennen  verliert  der  Gips  seine  Fähigkeit 
zu  rascher  Löschung  (totgebrannter  Gips), 
wahrscheinhch  infolge  der  Zerstörung  sonst 
noch  vorhandener  Keime  des  Dihydrats 
;  (oder  Halbhydrats?);  nach  anderer  Auf- 
fassung entsteht  bei  zu  hoher  Temperatur 
eine  schwerer  lösliche  Form  des  An- 
hydrits. 

2b)    Färben.      Beizen.      Entfärben. 
Bleichen. 

Auf  technische  Einzelheiten  dieser  Prozesse 
kann  an  dieser  Stelle  selbstverständlich  nicht  ein- 
gegangen werden;  nur  ihre  chemischen  Grund- 
lagen können  in  großen  Zügen  besprochen  werden, 
soweit  darüber  etwas  Bestimmtes  bekannt  ist. 
Färben  und  Beizen.  Unter  Färben 
im  weitesten   Sinne  kann  zwar  jedes  Ver- 


426 


Chemische  Ai-beitsmethoclen 


fahren  verstanden  werden,  bei  dem  irgend- 
einer festen  oder  flüssigen  Substanz  durch 
Zufügung  eines  Farbstoffs  (siehe  den  Artilicl 
„Farbstoffe")  eine  bestimmte  Farbe  er- 
teilt, d.  h.  die  Eigenschaft  verheben  wird, 
das  darauf  fallende  weiße  Licht  selektiv 
(vorzugsweise  in  gewissen  Spektralgebieten) 
zu  absorbieren  (Färben  von  Flüssigkeiten 
aus  ästhetischen  Gründen,  aber  auch  zu 
Verfälschungszwecken,  Blauen  von  Zucker, 
dessen  gelbhcheFarbe  mit  der  komplementären 
Weiß  ergibt);  im  eigenthchen,  engeren  Sinne 
bedeutet  Färben  aber  das  Färben  von 
Gespinnstfasern,  wie  WoUe,  Seide,  Baum- 
wolle. Hierbei  sind  nun  zwei  prinzipiell 
verschiedene  Fälle  zu  unterscheiden.  In 
dem  einen  entstehen  die  Substantiven,  im 
anderen  die  adjektiven  Färbungen;  im  erste- 
ren  wird  der  Farbstoff  von  der  Faser  selbst 
fixiert,  im  letzteren  durch  einen  Hilfs- 
prozeß, das  Beizen,  darauf  befestigt.  Wel- 
cher der  beiden  Prozesse  anzuwenden  ist, 
ergibt  sich  aus  dem  gegenseitigen  Verhalten 
von  Faser  und  Farbstoff;  man  kann  nicht 
schlechthin  von  Substantiven  und  adjek- 
tiven Farbstoffen  sprechen,  denn  je  nach  der 
Natur  der  Faser  kann  derselbe  Farbstoff 
bald  zu  der  einen,  bald  zu  der  anderen 
Kategorie  gehören.  Die  Fasern  oder  die 
daraus  gefertigten  Gewebe  werden  zur  Er- 
zeugung einer  Substantiven  Färbung  in  die 
Farbstofflösung  (Farbbrühe)  hineingebracht, 
eine  angemessene  Zeit,  oft  unter  Bewegen 
sowie  Erhitzen,  darin  gelassen  und  dann 
einer  sehr  verschiedenartigen  Weiterbehand- 
lung unterzogen.  Die  Faser  entzieht  der 
Lösung  den  Farbstoff,  häufig  sehr  voll- 
ständig. 

Der  Versuch,  den  Färbeprozeß  auf  die  Ent- 
stehung einer  festen  (besser  starren,  weil  es  sich 
durchweg  nicht  um  kristallisierte,  sondern  um 
amorphe  Faserstoffe  handelt)  Lösinig  des  Farb- 
stoffs in  der  Faser  zurückzuführen,  hat  keine 
allgemein  gültige  Erklärung  des  Färbens  ergeben. 
In  zahlreichen  Fällen,  z.  B.  bei  der  Substantiven 
Färbmig  stickstoffhaltiger,  tierischer  Fasern,  wie 
Wolle  und  Seide,  finden  zweifellos  chemische 
Reaktionen  zwischen  der  Substanz  der  Faser  und 
Farbstoffen  statt.  Ja,  dieselbe  Faser  ist  imstande, 
sowohl  saiue  als  auch  basische  Farbstoffe  che- 
misch zu  homogenen  Färbungen  zu  binden,  be- 
sitzt also  selbst  amphoteren  (Säure-  und  Basen-) 
Charakter.  Neben  dieser  chemischen  Fixierung 
der  Farbstoffe  kommen  aber  noch  physiko- 
chemische Vorgänge  in  Betracht,  bei  denen  eine 
eigentliche  chemische  Bindimg  nicht  anzimehmen 
ist,  sondern  eine  Aufnahme  des  Farbstoffs  in 
Form  einer  festen  Lösung,  wobei  noch  die  Ad- 
sorption des  Farbstoffs  an  der  Oberfläche  der 
Faser  eine  besondere,  wichtige  Rolle  spielt.  Daß 
die  Adsorption  durch  chemische  Verändenmg 
des  adsorbierenden  Mittels  (der  Oberfläche  der 
Faser)  in  sehr  erheblichem  Maße  beeinflußt  werden 
kann,  ist  nach  anderweitigen  Beobachtungen  auf 
diesem  Gebiete  so  gixt  wie  sicher,  und  so  erklärt 
sich  denn  das  beim  Färben  beobachtete  verschie- 


dene Verhalten  der  chemisch  verschiedenen 
Faser  arten  wie  auch  der  mr  veränderten  und  che- 
misch veränderten  Faser  ganz  ungezwinigen 
auch  vom  Standpinikte  der  Adsorptionstheorie. 
Daß  neben  der  (Jberflächenlöslichkeit  (Adsorp- 
tion) auch  eine  gewisse  Löslichkeit  durch  die 
ganze  Masse  der  amorphen  Faser  (Absorption) 
einhergeht,  ist  sehr  wahrscheinlich.  Ueber  den 
Grad  der  letzteren  läßt  sich  nichts  aussagen. 
Die  Oberflächenform  (Glätte,  Rauheit,  Gliede- 
rimg) dürfte  einen  nur  imtergeordneten  Einfluß 
auf  das  Zustandekommen  der  Adsorption  haben. 

Eine  Reihe  von  Farbstoffen,  die  selbst 
von  der  Faser  nicht  aufgenommen  werden, 
können  durch  ,,Entwickelungsverfaliren"  in 
der  Faser  fixiert  werden.  Das  ist  dann  der 
Fall,  wenn  Umwandlungsprodukte,  z.  B. 
die  reduzierten  Farbstoffe ,  in  die  Faser 
eingehen,  worauf  durch  entsprechende  che- 
mische Prozesse  der  Farbstoff  selbst  aus 
dem  in  der  Faser  befindhchen  Derivat  er- 
zeugt und  dort  unlösbch  niedergeschlagen 
wird.  Das  wichtigste  Beispiel  ist  die  „Küpen- 
färberei" (Küpe  ist  hier  die  Lösung  des 
reduzierten  Farbstoffs)  mit  Lidigo  und  ande- 
ren Farbstoffen. 

Viele  Farbstoffe,  die  weder  Substantive 
Färbungen  (wenigstens  keine  dauerhaften, 
,, echten")  liefern,  noch  auch  ein  Entwicke- 
lungsverfahren  gestatten,  lassen  sich  durch 
Beizen  auf  und  in  der  Faser  fixieren.  Das 
Beizen  besteht  in  einer  Behandlung  der  Faser 
vor  oder  bei  bzw.  nach)  dem  eigenthchen 
Färben  und  zwar  mit  Substanzen,  w^elche  ent- 
weder sofort  oder  bei  zweckmäßiger  Nach- 
behandlung in  und  auf  der  Faser  einen 
Niederschlag  von  Hydroxyden  oder  basi- 
schen Salzen  des  Aluminiums,  des  drei- 
wertigen Chroms,  des  Eisens,  des  zwei- 
wertigen Zinns,  des  dreiwertigen  Antimons 
u.  a.  geben.  Gerbsäure-Antimonoxyd-Beizen 
sind  ein  Beispiel  basischer  Salze.  Solche  Beizen 
haben  nun  die  Fähigkeit,  Farbstoff  anzu- 
nehmen und  damit  „Lacke"  zu  bilden,  die 
teils  als  lockere  chemische  Verbindungen, 
teils,  was  richtiger  sein  dürfte,  als  Lösungen 
oder  Adsorptionsverbindungen  von  Beize 
und  Farbstoff  aufgefaßt  werden.  Das  Beizen 
[  ist  also  ein  indirektes  Färben,  nämhch  das 
I  Färben  einer  in  der  Faser  erzeugten,  färb- 
■  baren  fremden  Substanz.  Auch  Substantiv 
aufgenommene  Farbstoffe  können  nachträg- 
bch  noch  durch  Beizen  in  Lacke  umgewandelt 
werden  und  zeichnen  sich  dann,  wie  alle 
Beizenfärbungen,  durch  besondere  „Echt- 
heit", d.  h.  Unempfindhchkeit  gegen  Waschen 
mit  kaltem  ider  heißem  Wasser,  Seife  und 
manche  Chemikalien  aus. 

Außer  auf  Waschechtheit  kommt  es  bei  den 
Färbungen  auch  auf ,, Lichtechtheit"  an.  Letztere 
ist  nur  bei  wenigen  organischen  Farbstoffen  be- 
deutend; die  meisten  stehen  darin  den  Jlineral- 
farben  wesentlich  nach. 

Entfärben   und   Bleichen.    Die  Ent- 


Chemische  Arbeitsmethoden 


427 


fernung  von  Farbstoffen  kann  nach  mehreren 
prinzipiell  verschiedenen  Methoden  erfolgen. 
Beim  Entfärben  im  engeren  Sinne  wird  der 
Farbstoff  durch  „Entfärbungspulver"  auf- 
genommen (im  wesenthchen  adsorbiert).  So 
dient  die  Behandlung  mit  Knochenkohle 
oder  Tierkohle,  aber  auch  mit  anderen  po- 
rösen Substanzen,  wie  Tonerdemagnesia- 
sihkaten,  zur  Entfärbung  von  Flüssigkeiten 
(Zuckerlösung,  Erdwachs,  Paraffin),  eine 
Methode,  die  auch  im  wissenschafthchen 
Laboratorium  zur  Beseitigung  färbender 
Nebenprodukte  organischer  Präparate  fort- 
während Anwendung  findet.  In  manchen 
Fällen  kommt  man  auf  einem  anderen, 
einfacheren  Wege  zum  Ziel,  der  aber  nur  dann 
gangbar  ist,  wenn  es  sich  nur  um  die  Beseiti- 
gung der  Färbung,  nicht  um  die  des  färben- 
den Stoffes  (Reinigung)  handelt.  Man  färbt 
dann  die  Substanz  mit  einem  anderen  Farb- 
stoff, dessen  Farbe  der  zu  beseitigenden  gerade 
komplementär  ist;  das  Resultat  ist  dann  ein 
reines  Weiß  (Blauen  des  Zuckers,  der  Wäsche). 

Endhch  lassen  sich  färbende  Substanzen 
auch  auf  chemischem  Wege,  durch  tiefgrei- 
fende Reaktionen,  beseitigen  d.  h.  zerstören. 
Derartige  Verfahren  werden  zwar  gelegent- 
hch  auch  zum  Entfärben  von  Flüssigkeiten 
angewandt,  vorwiegend  aber  zum  Blei- 
chen von  Fasern  und  Geweben.  Man  ver- 
steht darunter  die  Befreiung  der  letzteren  von 
färbenden  Verunreinigungen  der  eigenthchen 
Fasersubstanz.  Hierzu  dient  Behandlung  mit 
verdünnter,  heißer  Alkalilauge  unter  Luft- 
abschluß (Bäuchen  der  Baumwolle),  Einwir- 
kung von  Ozon  und  von  Wasserstoffperoxyd 
(Rasenbleiche  der  feuchten  Leinenfaser  im 
Sonnenhcht,  Bleichen  von  Wolle  und  Seide 
mit  wässeriger  Lösung  von  Wasserstoff- 
peroxyd bezw.  Natriumperoxyd)  sowie  son- 
stiger Oxydationsmittel  (Bleichlauge  [AlkaH- 
hypochloritlösungl,  meist  elektrolytisch  ge- 
wonnen; Chlorkaiklösung,  beides  z.  B.  für 
Baumwolle),  oder  von  Reduktionsmitteln 
(schweflige  Säure  bei  der  Bleichung  von 
Seide). 

Es  handelt  sich  also  in  jedem  Falle  um  che- 
mische Umwandlung  oder  Auflösung  der  färben- 
den Substanzen,  deren  Umwandhnigsprodukte 
nachher  noch  vielfach  samt  den  Entfärbungs- 
mitteln durch  weitere  AVasch-  und  Reinigimgs- 
prozesse  entfernt  werden.  Die  Wahl  der  Ent- 
färbimgsmittel  hängt  außer  von  der  Natur  des 
Farbstoffs  auch  von  der  Art  des  Substrats  ab, 
durch  die  einzelne  Bleichmittel  wegen  uner- 
wünschter Einwirkiuigen  ausgeschlossen  werden 
können  (Schädigung  der  Faser). 

2c)  Entfetten  (von  Gefäßen).  Im  La- 
boratorium erweist  es  sich  häufig  als  wün- 
schenswert oder  notwendig,  Gefäße  von  an- 
haftenden Fettspuren  zu  befreien,  deren 
Vorhandensein  die  Benetzung  mit  Flüssig- 
keiten erschwert  oder  verhindert.  Dies 
spielt  z.  B.   eine  Rolle  beim  Gebrauch  auf 


Ausguß  geaichter  Meßgeräte  (Pipetten, 
Büretten).  Das  Steheulassen  und  Ausspülen 
mit  warmer  Alkaülauge,  noch  besser  das  Aus- 
kochen damit  ist  namenthch  dann  wirksam, 
wenn  alkoholische  oder  doch  alkoholhaltige 
Lauge  verwandt  wird.  Alkohol  allein  ist 
praktisch  wirkungslos.  Aether  enthält  manch- 
mal selbst  etwas  Fett  u.  dgl. 

Noch  einfacher  als  die  Behandlung  mit 
Lauge  ist  die  mit  Chromsäure.  Man  löst 
feingepulvertes  Kaliumbichromat  oder  auch 
Chromtrioxyd  unter  Rühren  oder  Schütteln 
in  konzentrierter  Schwefelsäure  und  ver- 
wendet die  Mischung  warm  (50  bis  60"),  in- 
dem man  sie  in  die  zu  entfettenden  Gefäße 
einfüllt  oder  aufsaugt  bezw.  die  zu  reinigen- 
den Gegenstände  in  die  Lösung  eintaucht. 
Nach  einiger  Zeit  (höchstens  einigen  Stunden) 
ist  mit  Sicherheit  die  Oberfläche  fettfrei. 
Bei  längerer  Berührung  mit  destilliertem 
Wasser,  das  manchmal  Spuren  von  Fett 
enthält,  werden  Glasoberflächen  usw.  leicht 
wieder  etwas  fettig.  Erneute,  kurze  Ent- 
fettung ist  dann  erforderlich. 

2d)  Gerben.  Mit  der  Aufnahme  der 
Farbstoffe  und  Beizen  durch  die  Faser  wie 
auch  der  Farbstoffe  durch  die  Beizen  läßt 
sich  die  Vereinigung  der  Gerbmittel  mit  der 
tierischen  Haut  (Lederhaut)  zu  Leder  ver- 
gleichen, ein  Prozeß,  der  Gerben  heißt. 
Beide  Vorgänge  ähneln  sich  auch  darin,  daß 
eine  einhe'itliche  Erklärung  ihrer  chemisch- 
physikahschen  Seite  nicht  möglich  scheint, 
auch  eine  sichere  Kenntnis  der  einzelnen  Re- 
aktionen noch  aussteht.  Es  handelt  sich  im 
wesenthchen  um  ein  Eingehen  von  Pflanzen- 
gerbstoffen (Gerbsäuren),  Oxyfettsäuren  und 
Metallhydroxyden  sowie  basischen  Salzen 
in  die  "Substanz  des  Coriums  (Lederhaut), 
welche  dadurch  wasserunlöslich  wird,  ihre 
Quellfähigkeit  und  Neigung  zur  Fäulnis  ver- 
liert, mithin  technisch  überaus  schätzens- 
werte Eigenschaften  annimmt.  Es  wird  nach 
der  Natur  der  Gerbmittel  eine  Lohgerbung 
(pflanzhche  Gerbstoffe),  Oelgerbung  (Sä- 
mischgerbung)  und  Mineralgerbung  unter- 
schieden. 

Vermutlich  beruht  die  Gerbung  auf  mehreren, 
jedoch  vielfach  miteinander  imd  zwar  von  Fall 
zu  Fall  verschieden  kombinierten  Vorgängen  mid 
läßt  sich,  analog  dem  Färben,  als  chemische 
Bindung  durch  die  stickstoffhaltige  Hautsubstanz 
sowie  als  Bildmig  fester  Lösungen  mit  starkem 
Vorwalten  adsorptiver  Fixierung  auffassen.  Die 
Bindimg  von  Gerbstoffen  erfolgt  jedenfalls  bei 
Ueberschuß  von  Hautsubstanz  (praktisch)  quan- 
titativ, so  daß  der  Gerbstoffgehalt  der  Gerb- 
brühen bezw.  des  neuerdings  viel  verwandten 
Gerbstcffextrakts  durch  Ausschütteln  des  Gerb- 
stoffs mit  Hautpulver  quantitativ  bestimmt 
werden  kann. 

Nach  den  vorbereitenden  Operationen, 
welche  der  Ablösung  der  Epidermis  (Ober- 
haut)  samt   Haaren  (außen)  und  Fetthaut 


428 


Cliemische  Arbeitsnietlioclen 


(innen)  sowie  der  Auflockerung  (Schwellung)  i 
der  Lederhaut  dienen,  erfolgt  das  eigentliche 
Gerben  durch  Liegenlassen  oder  auch  Be- 
wegen der  Haut  in  der  Gerbbrühe  oder 
anderweitiges  Imprägnieren  mit  gerbenden 
Substanzen  und  erfordert  teilweise  noch 
Hilfs-  und  Nachprozesse,  auf  die  hier  nicht 
näher  eingegangen  werden  kann. 

Die  wichtigsten  Gerbmittel  sind  Eichen- 
rindengerbsäure nebst  den  in  vielen  anderen 
Einden  und  Hölzern  enthaltenen  sonstigen 
Gerbstoffen,  die  aus  Glyceriden  ungesättigter 
Fettsäuren  durch  geeignete  Behandlung  ent- 
stehenden Oxyfettsäuren,  ferner  Formaldehyd, 
endlich  von  "Mineralstoffen  Tonerde  (Alaun- 
Kochsalzgerbung:  Weißgerbung)  und  Chrom- 
hydroxyd (Chromgerbung). 

Dem  Gerben  der  tierischen  Haut  steht 
nahe  die  Gerbung  von  Leimsubstanzen. 
Letztere  entstehen  ja  aus  der  Haut  und  an- 
deren Geweben  durch  eine  Art  Aufschlies- 
sungsprozeß (Kochen  mit  Wasser).  Sie  ver- 
Meren  ebenfalls  ihre  Quellbarkeit  und  Wasser- 
löshchkeit  durch  Gerben  z.  B.  mit  Form- 
aldehyd. Von  Wichtigkeit  ist  die  Gerbung 
des  Leims  durch  Kaliumbichromat  bei  Be- 
lichtung, da  hierauf  ein  photochemisches  Re- 
produktionsverfahren beruht  (Lichtdruck, 
Pigmentprozeß). 

2e)Aetzen.  Unter  A  e  t  z  e  n  versteht  man 
den  oberflächlichen  Angriff  fester  Substanzen 
durch  lösend  wirkende  Agentien.  So  können 
z.  B.  Kristalle  wasserlöshcher  Salze  mit 
Wasser  angeätzt  werden,  wobei  die  be- 
kannten Aetzfiguren  entstehen.  Für  Sub- 
stanzen, die  in  Wasser  schwerlöslich  sind, 
nimmt  man  Säuren  oder  andere  stärker 
lösende  Flüssigkeiten,  auch  Dämpfe  von 
Lösungsmitteln.  Geschliffene  und  polierte 
Oberflächen  metallischer  Legierungen  wer- 
den z.  B.  zur  Untersuchung  ihrer  Struktur 
(Metallographie)  mit  verdünnten  Säuren  oder 
Oxydationsmitteln,  wie  Eisenchlorid  u.  a. 
geätzt.  Bei  den  vorstehend  angegebenen 
Verfahren  handelt  es  sich  um  einen  Angriff, 
der  entweder  nicht  alle  Gefügebestandteile 
der  geätzten  Substanz  gleichmäßig  trifft 
(Metallograpliie)  oder  sich  in  verschiedenen 
Richtungen  mit  verschiedener  Geschwindig- 
keit vollzieht  (Aetzfiguren). 

Bei  einer  anderen  Art  der  Aetzung  kommt 
es  nur  auf  eine  Entfernung  von  Substanz  aus 
bestimmten  Stellen  der  Oberfläche  an,  wo- 
durch vertiefte  Zeichnungen  oder  Muster 
oder  auch  Mattierungen  der  ganzen  Ober- 
fläche oder  von  Teilen  davon  erzeugt  wer- 
den können.  Dies  ist  beispielsweise  der  Fall 
beim  Aetzen  auf  Glas  und  bei  der  Aetzung 
von  Metallplatten  für  die  Zwecke  der  graphi- 
schen Gewerbe. 

Das  Aetzen  des  Glases  erfolgt  mit  Fluß- 
säure oder  (was  auf  dasselbe  hinausläuft) 
mit   ans;esäuerten    Lösunsren   wasserlöslicher 


Fluoride.  Das  Glas  (Mischung  von  Alkali- 
und  Erdalkalisilikaten)  wird  dabei  unter  Bil- 
dung von  Metallfluoriden  und  Kieselfluor- 
wasserstoffsäure bezw.  deren  Salzen  (Silico- 
fluoriden)  aufgelöst.  Verdünnte,  gemischte 
Aetzflüssigkeit,  ebenso  auch  konzentrierte, 
aber  reine  Flußsäure  hefert  die  Klarätzung 
d.  h.  durchsichtige  Aetzstellen  infolge  gleich- 
mäßiger, glatter  Lösung  des  Glases,  konzen- 
trierte Mischungen  (z.  B.  Flußpsat  mit  kon- 
zentrierter Schwefelsäure  oder  Fluorkahum 
mit  Salzsäure  und  Kaliumsulfat)  dagegen  die 
Mattätzung,  bei  der  die  geätzte  Stelle  durch- 
scheinend wird.  Dies  soll  auf  der  Abscheidung 
von  schwerlöslichen  Silicofluoriden  beruhen. 
Auch  Flußsäuredämpfe  ätzen  matt.  Zur 
Abgrenzung  der  zu  ätzenden  Bezirke  wird 
die  ganze  Oberfläche  mit  einem  Aetzgrund 
aus  Wachs  oder  sonstigem  geeignetem  Mate- 
rial überzogen,  in  den  dann  die  zu  ätzende 
Zeichnung,     Schrift    usw.    eingeritzt    wird. 

Soll  die  Zeichnung  usw.  erhaben  auf  geätztem 
und  darum  vertieftem  Grunde  erscheinen,  so 
schützt  man  nur  sie  beim  Aetzen  durch  Auf- 
drücken oder  Aufkleben  einer  unangreifbaren 
Schicht. 

Zur  Aetzung  in  Metall  verfährt  man  im 
wesentlichen  ebenso,  nur  wird  das  Aetzmittel 
je  nach  der  Natur  des  Metalls  verschieden 
gewählt  werden  müssen.  Zu  erwähnen  ist 
noch,  daß  auch  auf  galvanischem  AVege  eine 
Aetzung  ausgeführt  wird,  indem  man  die 
entsprechend  hergerichtete  Metallplatte  als 
Anode  in  ein  elektrolytisches  Bad  bringt. 
An  den  freien  Stellen  erfolgt  elektrolytische 
Auflösung. 

2f)  Amalgamieren  und  Verwandtes. 
Bei  chemischen  Arbeiten  ist  hier  und  da  die 
Auflösung  von  Metallen  in  Quecksilber  oder 
das  oberfläclüiche  Ueberziehen  von  Metall 
mit  einer  Quecksilberlegierung  (Amalgam) 
erforderlich. 

Die  Auflösung  in  Quecksilber  ist  ein  Mittel, 
um  Metalle  zu  verdünnen,  und  wird  z.  B.  an- 
gewandt bei  Alkalimetallen  (haujjtsächlich 
Natrium),  die  zu  Reduktionszwecken  benutzt 
werden  sollen,  um  die  sonst  zu  stürmische 
Reaktion  zu  mäßigen.  Natriumamalgam  stellt 
man  her,  indem  man  Natrium  durch  Waschen 
mit  Benzin  von  anhaftendem  Petroleum 
(in  dem  es  aufbewahrt  wurde)  befreit,  die 
harten  Krusten  mit  einem  Messer  abschneidet 
und  dann  das  blanke  Metall  in  kleineren  Por- 
tionen in  Quecksilber  einträgt,  das  in  einem 
schmalen,  hohen  Tiegel  schwach  erwärmt 
wurde. 

Die  Auflösung  erfolgt  unter  heftiger  Reak- 
tion (Erhitzung,  Feuererscheinung,  Zischen), 
weshalb  die  Operation  unter  dem  Abzüge  aus- 
zuführen ist.  Tritt  die  Eeaktion  nicht  sogleich 
ein,  so  stößt  man  das  Natrium  mit  einem  ge- 
bogenen Glas-  oder  Eisen  drahthaken  imter  die 
Oberfläche     des     Ouecksilbers.     Konzentriertere 


Chemische  Arbeitsmethoden 


420 


Amalgame   werden   noch   heiß   ausgegossen   und 
erstarren  beim  Abkühlen. 

Bei  richtiger  Temperierung  des  Quecksilbers 
tritt  die  Reaktion  prompt  ein  und  wird  doch  auch 
nicht  zu  heftig.  Je  mehr  sich  das  Amalgam 
anreichert,  desto  mehr  haßt  die  Heftigkeit  nach, 
so  daß  man  schließlich  wieder  stärker  erwärmen 
kann. 

Zink  wird  amalgaiiiiert,  indem  man  es 
mit  verdünnter  Salpetersäure  ätzt  und  dann 
in  eine  schwach  saljietersanre  Lösung  von 
Mercnronitrat  bringt,  ans  der  es  sogleich 
Quecksilber  in  Form  eines  grauen  Nieder- 
schlages abscheidet.  Beim  Reiben  mit  einem 
Tuche,  Filtrierpapier  usw.  wird  der  Ueberzug 
blank.  Man  verstärkt  ihn  durch  kurzes  Ein- 
tauchen in  Quecksilber,  das  mit  verdünnter 
Salpetersäure  überschichtet  ist,  und  noch- 
maliges Reiben,  und  streicht  schließlich  an- 
hängende Quecksilbertropfen  ab. 

Beim  Zink  dient  das  Amalgamieren  dazu, 
das  Metall  gegenüber  verdünnter  Säure  praktisch 
unangreifbar  zu  machen,  wasauf  der  Erschwenmg 
der  Wasserstoffabscheidung  (Ueberspannrmg)  be- 
ruht. 

Kupfer  wird  in  derselben  Weise  amalga- 
miert;  man  benutzt  dieses  Verfahren,  um 
einen  sicheren  Kontakt  zwischen  den  kupfer- 
nen Leitungsdrähten  und  der  Quecksilber- 
füllung von  Quecksilbernäpfen  (Quecksilber- 
schlüssel, Unterbrecher,  Wender)  bei  elektri- 
schen Schaltungen  zu  erzielen. 

Aluminium  amalgamiert  man  im  Gegen- 
sätze zum  Zink  gerade  zur  Erhöhung  seiner 
Reaktionsfähigkeit.  Es  kann  dann  keine 
schützenden  Deckschichten  von  Oxyd  oder 
Hydroxyd  bilden  und  reagiert  z.  B.  schon  mit 
Wasser  lebhaft  unter  Wasserstoffentwickelung 
und  Entstehung  von  Ausblühungen  von 
Hydroxyd.  Aluminium  wird  zum  Amal- 
gamieren mit  Natronlauge  angeätzt,  abge- 
waschen, mit  P/oiger  Quecksilberchlorid- 
lösung  behandelt,  nach  einigen  Sekunden 
sorgfältig  mit  Wasser  gewaschen,  mit  Alkohol 
und  Aether  getrocknet.  Auch  kann  man 
es  einige  Sekunden  mit  alkoholischer  oder 
ätherischer  Lösung  von  Quecksilberchlorid 
behandeln  und  mit  Alkohol  oder  Aether 
abwaschen. 

Soll  reines  Zink,  das  sich  in  verdünnten 
Säuren  nur  sehr  träge  löst,  zur  Wasserstoff- 
entwickelung benutzt  werden,  so  wird  es  mit 
Platin  oder  einfacher  mit  Kupfer  präpariert. 
Dies  geschieht  durch  Zufügen  einer  Spur  von 
Platinchloridlösung  oder  Kupfersalzlösung 
zu  der  Säure.  Es  schlägt  sich  fein  verteiltes 
Platin  oder  Kupfer  auf  dem  Zink  nieder, 
und  diese  Beimengung  begünstigt  die  Gasent- 
entwickelung; es  tritt  hier  gerade  die  ent- 
gegengesetzte Wirkung  ein  wie  beim  Amal- 
gamieren, nämlich  eine  Herabsetzung  der 
Ueberspannung.  Mit  Kupfer  präpariertes 
Zink  dient  in  der  präparativen  organischen 


Chemie    als     sehr    wirksames     Reduktions- 
mittel (Zink-Kupfer-Paar). 

2g)  Glasblasen.  Es  kann  nicht  Aufgabe 
dieses  Abschnitts  sein,  alle  zur  praktischen  Hand- 
habung der  Glasbläserei  erforderlichen  Mani- 
pulationen zu  beschreiben  und  Anleitungen  zu  ihrer 
Ausführung  zu  geben.  Dazu  ist  einerseits  der 
verfügbare  Raum  viel  zu  klein,  andererseits  wäre 
auch  eine  langatmige  Gebrauchsanweisung  gänz- 
lich verfehlt.  Die  autodidaktische  Erlernimg 
des  Glasblasens  erfordert  so  viel  Zeit  und  Geduld, 
daß  vermutlich  keiner  der  Leser  dieses  Handbuches 
sich  auf  diese  Weise  zu  derjenigen  Fertigkeit 
durchringen  wird,  welche  schließlich  Nutzen 
bringt  und  Freude  bereitet.  Wenn  irgendwo, 
so  ist  auf  diesem  Gebiete  der  praktische  Unter- 
richt ,  also  hier  die  persönliche  Unterweisung 
durch  einen  erfahrenen  und  geschickten  Glas- 
bläser, am  Platze.  Der  reine  Autodidakt  wird 
doch  nie  hinter  eine  ganze  Reihe  von  Kunst- 
griffen und  Flilfen  kommen,  die  eine  wenn  auch 
nur  kurze,  praktische  Anleitung  erschließt. 
Zur  gründlichen  Einübiuig  und  zur  Weiterbildimg 
ist  längere,  häufige  Beschäftigung  mit  dem  Gegen- 
stande unerläßlich,  in  dem  es  so  vieles  gibt,  was 
,, Gefühlssache"  ist.  Allmählich  bildet  sich  in  den 
Fingerspitzen  eine  Art  Gleichgewichtsgefühl  aus, 
und  ebenso  erwirbt  das  Auge  die  Fähigkeit,  ein- 
tretende oder  mögliche  Formänderungen  des 
fließenden  Glases  zu  erkennen  und  richtig  zu 
verwerten. 

Beim  praktischen  Arbeiten  im  Laboratorium 
steht  der  Chemiker  alle  Augenblicke  vor  der  Auf- 
gabe, Hilfsgeräte  aus  Glas  herzustellen  oder  zu 
formen,  wenn  er  kompliziertere  Apparate  aufbaut, 
Apparateteile  verbindet,  verschließt  usw.  Die 
Kenntnis  der  elementarsten  Regeln  für  das  Um- 
gehen mit  Glas  und  die  einfachsten  glasbläse- 
rischen Handgriffe  müssen  ihm  darum  geläufig 
sein.  Weiter  soll  auch  das  Ziel  dieser  Erörterungen 
nicht  gesteckt  werden.  Jeder,  der  für  den  Gegen- 
stand Interesse  und  Verwendung  hat,  findet 
'  Näheres  in  den  vorzüglichen  Anleitungen  von 
Ebert  (,, Anleitung  zum  Glasblasen",  Leipzig, 
Barth)  und  von  Diakonow  und  Lermantoff 
(,,Die  Bearbeitung  des  Glases  auf  dem  Blase- 
tische", Berlin,  Friedländer  u.  Sohn).  Namentlich 
die  erstere  sei  auch  jedem  Anfänger,  selbst  solchen, 
die  in  die  Kunst  des  Glasblasens  nicht  allzu  tief 
eindringen  wollen,  wärmstens  empfohlen.  Die 
Wohlfeilheit  der  genannten  Bücher  berechtigt 
dazu,  hier  hinsichtlich  aller  weniger  einfachen 
Arbeiten  auf  das  dort  Gebotene  Bezug  zu  nehmen. 
Drei  Eigenschaften  des  Glases  sind  es 
vornehmlich,  die  bei  den  Operationen  der 
Glasbearbeitung  ausgenützt  werden:  seine 
Sprödigkeit  bei  gewöhnlicher  Temperatur, 
seine  allmähliche  Erweichung  beim  Er- 
hitzen (das  Glas  besitzt  als  chemisch  nicht 
einheitliche,  vielmehr  aus  verschiedenen  Sili- 
katen in  Form  einer  amorphen  Schmelze 
zusammengesetzte  Substanz  keinen  scharfen 
Schmelzpunkt)  und  endlich  sein  Bestreben, 
im  erweichten  oder  halbflüssigen  Zustande 
eine  möglichst  kleine  Oberfläche  auszubilden. 
Die  letztgenannte  Eigentümlichkeit  hat  es 
mit  allen  Flüssigkeiten  gemein  (Aeußerung 
der   Oberflächenspannung),      Die   Verkleine- 


430 


Chemische  Arlieitsmethoden 


rung  der  Oberfläche  (Tropfenbildung  usw.) 
tritt  um  so  langsamer  ein,  je  schwerflüssiger 
das  Glas  ist.  Daraus  leitet  sich  die  Möghch- 
keit  her,  durch  Regelung  der  Temperatur 
das  Zusammenfließen  der  Glasmasse  zu  ver- 
langsamen oder  zu  beschleunigen,  woraus 
die  Wichtigkeit  richtiger  Erhitzung  als  eines 
die  Gestaltung  der  Masse  wesenthch  be- 
einflussenden Faktors  leicht  einzusehen  ist. 
Eine  w^eitere  Eigentümlichkeit  des  Glases, 
die  zwar  beim  gewöhnlichen,  normalen  Glas- 
blasen weniger  Bedeutung  besitzt,  jedoch 
bei  längerem  Erhitzen  sowie  vor  allem  bei 
der  Verarbeitung  alten  Glases  und  solcher 
Glasgeräte,  die  längere  Zeit  mit  Wasser  oder 
wässerigen  Lösungen  in  Berüluning  gestanden 
haben,  in  die  Erscheinung  tritt,  ist  das  Ent- 
glasen.  Es  äußert  sich  in  einem  Trübwerden 
des  Glases,  verbunden  mit  auffälliger  Ver- 
mehrung der  Schwerflüssigkeit,  und  beruht 
auf  einem  Kristallisationsprozeß,  der  den 
Glasfluß  in  einen  dickhchen  Brei  von  Kristal- 
len und  noch  flüssigem  Rückstand  verwandelt. 
Diese  Kristallisation  erfolgt  mit  der  Zeit 
von  selbst,  um  so  rascher,  je  höher  die  Tem- 
peratur ist  (in  gewissen  Grenzen)  und  wird 
durch  Alkaliverlust  des  Glases  (Extraktion 
mit  Wasser  usw.)  begünstigt. 

Das  Rohmaterial  des  Glasbläsers  sind 
Glasröhren  und  Glasstäbe,  für  die  gewöhn- 
lichen Zwecke  aus  leicht  erweichendem  Na- 
tronglas bestehend.  Nur  in  besonderen  Fällen 
wird  schwerflüssiges  Material  benutzt,  so 
zu  Verbrennungsröhren,  Einschmelzröhren 
usw.  Daß  dann  heißere  Flammen  anzuwenden 
sind,  ist  selbstverständlich.  Beimischung  von 
etwas  Sauerstoff  zu  Gasgebläseluft  leistet 
vortreffliche  Dienste.  Auch  die  Stichflamme 
der  Petroleumgebläse  nach  Barthel  ist 
sehr  geeignet.  In  den  meisten  Fällen  kommt 
man  aber  auch  hier  mit  einem  gut  wirken- 
den, gewöhnlichen  Glasgebläse  aus.  Nach 
dem  gegenseitigen  Verhältnis  von  Lumen 
und  Wandstärke  der  Röhren  unterscheidet 
man  die  gewöhnlichen  Biegeröhren,  ferner 
Stengehöhren  mit  relativ  sehr  dünner  und 
Kapillarröhren  mit  relativ  sehr  dicker  Wan- 
dung. Sehr  weite  Biegeröhren  heißen  wohl 
aucii  Wasserstandsröhren,  sehr  weite  Stengel- 
röhren Zylinderröhren. 

Das  Äbtrennen  (Schneiden  und  Spren- 
gen) von  Glas  geht  gewöhnhch  jedem  Glas- 
blasen voraus.  Man  sucht  ein  nach  Weite 
und  Wandstärke  geeignetes  Material  aus 
und  trennt  dann  Stücke  der  gewünschten 
Länge  ab.  Nicht  zu  dicke  Biegeröhren  und 
Kapillarröhren,  deren  beider  Wandung  me- 
chanisch genügend  widerstandsfähig  ist,  kann 
man  durch  Schneiden  (Anritzen  und  Ab- 
brechen) zerteilen.  Mit  einer  scharfen  Drei- 
kantfeile oder  einem  „Glasmesser",  einem 
dreikantigen  oder  flachen,  zweiseitig  zuge- 
schärften, recht  harten  Stahl,  ritzt  man  das 


Glas  an  der  gewünschten  Stelle,  indem  man 
einen  Strich,  nötigenfalls  wiederholt  und  ver- 
längert, unter  angemessenem  Drucke  führt, 
wähi'end  die  Röhre  auf  einer  glatten  Unter- 
lage hegt.  Sägende  Bewegungen  sind  zu 
verwerfen,  weil  sie  Feilen  und  Messer 
verderben  und  die  beabsichtigte  Spaltung 
des  Glases  (Erzeugung  feiner  Haarrisse) 
doch  nicht  mit  Sicherheit  bewirken.  Nach 
dem  Anritzen  wird  das  Glas  durch  Abbrechen 
geteilt.  Man  faßt  die  Röhre  mit  beiden  Händen 
so,  daß  die  beiden  Daumen  dicht  aneinander 
dem  Riß  symmetrisch  gegenüberhegen  ^), 
und  zieht  unter  gelindem  Biegen  (als  ob 
man  den  Spalt  verbreitern  wollte)  die  Röhren- 
enden auseinander.  Die  ziehende  Wirkung 
soll  überwiegen. 

Gewöhnlich  erfolgt  dann  eine  glatteTrennung, 
niu"  bei  ungeschickter  Handhabung  ein  Splittern. 
Gelingt  die  Trennung  nicht  sogleich,  so  ver- 
längert und  vertieft  man  den  Spalt  durch  er- 
neutes Ritzen.  Anfänger  tun  erfahrungsgemäß 
gut,  sich  bei  ihren  Hebungen  im  Glastrennen  die 
Finger  mit  einem  Handtuche  zu  umwickeln 
(ehe  eine  Verletzung  eingetreten  ist!).  Auch 
der  Geübtere  tut  dies,  wenn  kiuze  Stückchen 
an  einem  Ende  von  Glasröhren  abzutrennen 
sind,  weil  dann  ausnahmsweise  mehr  gebogen  als 
gezogen  werden  muß. 

Gelingt  das  Abbrechen  oder  Zerschneiden 
nicht,  verträgt  das  Glas  keine  so  starke  me- 
I  chanisehe  Beanspruchung  (dünne  Wandung), 
oder  handelt  es  sich  um  Zerteilung  umfang- 
reicherer Gegenstände  (Abtrennung  des  Bo- 
dens einer  Flasche  usw.),  so  geht  man  zum 
Absprengen  über.  Darunter  versteht  man  das 
Verlängern,  Erweitern  und  Fortführen  von 
i  Rissen,  die  man  durch  Ritzen  und  Spalten 
erzeugt  hat,  durch  zweckmäßige  lokale  Er- 
hitzung. Das  einfachste  Mittel  dafür  ist  ein 
!  kleines,  leuchtendes  Gasflämmchen,  das  man 
I  aus  einer  spitz  ausgezogenen  Glasröhre  oder 
einer  Metalldüse  (Lötrohr)  etwa  V2— Icni 
lang  herausbrennen  läßt  (sehr  praktisch 
sind  dafür  die  Mikrobrenner  mit  leuchtender 
Spitzflamme,  auf  Stativ,  eigentlich  zum  Er- 
hitzen von  Uhrgläsern  usw.  bestimmt).  Man 
erhitzt  das  Glas  nach  dem  Anritzen  vor  dem 
Riß  an  denjenigen  Stellen,  die  der  gewünschte 
Sprung  durchsetzen  soll.  Zweckmäßig 
zeichnet  man  dem  Sprung  durch  rasches, 
einmahges  oder  wiederholtes  Bestreichen 
mit  der  Flamme  gewissermaßen  seinen  Weg 
vor  und  kehrt  dann  an  das  eine  Ende  des 
Risses  zurück,  das  man  nun  stärker  erhitzt; 
gewöhnhch  springt  dann  das  Glas  tadellos. 
Läuft  der  Sprung  nicht  gleich  ringsherum, 
so  zieht  man  ihn  "durch  Vorauslaufen  mit  der 
Flamme  nach.    Man  kann  ihn,   wenn  nicht 


^)  Andere  Autoren  raten,  die  Daumen  zu 
beiden  Seiten  des  Risses,  also  auf  der  geritzten 
Seite,  anzulegen.  Der  Verfasser  bevorzugt  die 
oben  angegebene  Methode. 


Chemische  Arbeitsmethoden 


431 


ganz  unregelmäßige  Spannungen  im  Glase 
herrschen,  in  behebiger  Richtung  weiterziehen, 
auch  schlechte  Sprünge  weiterhin  an  der  Röhre 
in  regelmäßiger  Führung  herumleiten  usw. 
Treffen  sich  die  Spruugenden  nicht  genau, 
so  muß  man  an  der  betreffenden  Stelle  durch 
Anfeilen  und  Klopfen  oder  Brechen  die 
Trennung  zu  beenden  suchen.  Erhitzen  pflegt 
nicht  die  gewünschte  Wirkung  zu  haben. 
Zur  Verbesserung  der  Ränder  abgeschnittener 
oder  abgesprengter  Röhrenenden  kann  man 
etwa  vorstehende  Spitzen  und  Grate  ab- 
feilen oder  abschleifen,  auch  nach  Führung 
eines  Feilstriches  über  ihre  Basis  durch 
„Abkröseln"  zu  beseitigen  suchen  (vor- 
sichtiges Abbrechen  mit  einer  Zange,  einem 
eingeschnittenen  Schlüsselbart;  nach  innen 
brechen!).  Glatte,  scharfkantige  Ränder 
werden  vor  dem  Gebrauche  (natürlich  außer, 
wenn  an  dieser  Stelle  eine  Weiterverarbeitung 
erfolgen  soll)  stets  gerundet,  indem  man  sie 
nach  vorsichtigem  Erwärmen  (Drehen  und 
Hin-  und  Herbewegen  erst  über,  dann  in 
der  Flamme)  unter  Drehen  in  der  entleuchteten 
Bunsenflamme  oder  vor  dem  Gebläse  leicht 
anschmelzen  läßt.  In  eiligen  Fällen,  wenn 
man  auf  das  Abkühlen  nicht  warten  will, 
kann  man  auch  durch  Abfeilen  runden. 
An  scharfen  Rändern  zerschneidet  man  leicht 
Gummischläuche,  Stopfen  und  Finger.  Statt 
des  Sprengflämmchens  werden  auch  Spreng- 
kohlen, präparierte,  von  selbst  weiterglim- 
mende Kohlenstäbe,  auch  glühende  Drähte 
oder  Glastropfen  verwendet. 

Sehr  gut  gekühlte  imd  darum  schwer 
springende,  weitere  Rühren  versieht  man  wohl 
auch  mit  dicht  nebeneinander  liegenden,  auf- 
gebundenen ,, Manschetten"  aus  nassem  Filtrier- 
papier, erzeugt  in  dem  engen  Zwischenraum  einen 
Riß  und  erhitzt  mit  einer  spitzen  Gebläseflamme. 
In  ganz  verzweifelten  Fällen  kann  man  sich  so 
helfen,  daß  man  zunächst  erhitzt,  dann  durch 
Aufbringen  eines  Wassertropfens  das  Glas  sprengt 
und  einen  der  entstandenen  Sprünge  mit  den 
Spitzflämmchen  in  gewünschter  Richtung  weiter- 
führt. 

Das  Sprengen  beruht  auf  der  Erzeugung 
von  Spannungen  im  Glase  durch  das  rasche 
Erhitzen  oder  Abkühlen,  die  dann  beim 
Entstehen  des  Sprunges  ausgelöst  werden. 
Will  man  darum  das  Springen  von  Glas 
vermeiden,  so  muß  man  das  Erhitzen 
ebenso  wie  das  Abkühlen  von  Glas  langsam 
und  gleichmäßig  erfolgen  lassen;  das  ist 
um  so  nötiger,  je  dickwandiger  das  Glas 
ist.  Beim  Vorwärmen  wie  beim  Kühlen 
des  Glases  ist  Ueberziehen  mit  Ruß  in  der 
leuchtenden  Flamme  einer  gleichmäßigen 
Temperaturänderung  günstig.  Das  Kühlen 
geschieht  durch  Bewegen,  insbesondere 
Drehen  des  vorher  stark  erhitzt  gewesenen 
Glases  in  einer  leuchtenden  Gasflamme. 
Die  eintretende  Berußung  chent  hier  gleich- 
zeitig   zur    Erkennung    einer    ausreichenden 


Vorkühlung,  ohne  die  man  das  Glas  nicht 
zur    weiteren    Abkühlung    weglegen    sollte. 

Zum  Biegen  von  Biege-  und  Kapillar- 
röhren (und  Stäben)  benutzt  man  am  besten 
eine  breite,  leuchtende  oder  nur  schwach 
entleuchtete  Flamme  (Schnittbrenner).  Die 
Berufsglasbläser  biegen  allerdings  vorzugs- 
weise mit  Hilfe  der  Gebläseflamme.  Man 
dreht  die  Röhre  in  der  Flamme  dauernd 
um  ihre  Längsachse,  nimmt  sie,  wenn  Er- 
w^eichung  eingetreten  ist,  aus  der  Flamme 
und  führt  die  Biegung  aus.  Auf  die  gleiche 
Weise  kann  man  Biegungen  wieder  beseiti- 
gen oder  auch  weitertreiben  und  verbessern. 
Das  Lumen  der  Röhren  soll  sich  beim  Biegen 
nicht  ändern.  Weitere  Röhren  lassen  sich 
nicht  in  derselben  Weise  biegen,  da  sie  dabei 
stets  zusammenfallen,  erfordern  daher  gleich- 
zeitiges Aufblasen  oder  Füllen  mit  trockenem 
Sand  u.  dgl.  Der  Anfänger  wird  sich  mit  der 
Ausführung  solcher  Biegungen  am  besten 
gar  nicht  befassen. 

Das  Ausziehen  von  Röhren  zu  einer 
Spitze  ist  sehr  einfach,  wenn  es  auf  Gleich- 
mäßigkeit, ganz  allmähliche  Verjüngung 
und  auf  die  Wandstärke  des  ausgezogenen 
Teils  nicht  weiter  ankommt.  Man  erhitzt 
dann  die  Röhre  unter  Drehen  in  der  Spitze 
einer  Bunsenflamme  oder  im  Gebläse  bis  zur 
Erweichung  und  zieht  unter  gleichzeitigem 
Drehen  die  beiden  Teile  auseinander.  Es 
entsteht  dann  ein  dünner,  kapillarer  Faden, 
den  man  an  geeigneter  Stehe  abschneidet. 
Die  Schnittränder  werden  vorsichtig  rundge- 
schmolzen. Auf  diese  Weise  kann  man  leicht 
dünnwandige  Kapillaren  herstellen,  wie  sie 
z.  B.  beim  Sieden,  insbesondere  beim  Destil- 
heren  unter  ]\Iinclerdruck,  zur  Vermeidung 
der  Ueberhitzung  gebraucht  werden.  Je 
dünnflüssiger  das  Glas  beim  Ausziehen  ist, 
desto  feiner  wird  die  Kapillare  und  desto 
unvermittelter  setzt  sie  am  Rohre  an. 
Wünscht  man  aUmähhche  Uebergänge,  so 
läßt  man  wieder  etwas  schwerflüssiger  werden, 
und  zieht  erst  dann  aus.  Zur  Herstellung 
chckwanchger  Kapillaren  muß  man  die  Röhre 
stärker  zusammenfallen  lassen.  Das  geschieht 
durch  stärkeres  Erhitzen  und  fleißiges, 
gleichmäßiges  Drehen  um  die  Längsachse, 
Handelt  es  sich  um  längere  Kapillaren,  so 
muß  man  durch  Stauchung  Glas  sammeln 
oder  mehrere  benachbarte  Stehen  zusanrmen- 
fallen  lassen  und  die  Verdickungen  durch 
Stauchung  und  gemeinsame  Erhitzung  mit 
angemessenem  Aufblasen  vereinigen,  wor- 
auf das  Ausziehen  folgt.  Immer  ist  regel- 
mäßiges Drehen  eine  große  Hauptsache  für 
die  Erzielung  gleichmäßiger  Wandstärken, 
schon  beim  Zusammenfallenlassen  (Verengen) 
der  Röhren.  Der  Anfänger  begeht  dabei  ge- 
wöhnhch  den  Fehler,  mit  beiden  Händen  ver- 
schieden rasch  und  überhaupt  zu  rasch  zu 
drehen,    wodurch    Verzerrungen    oder    Dril- 


432 


Chemische  Arbeitsmethoden  —  Chemische  Einheiten 


lungen  um  die  Längsachse  entstehen.  Das 
Drehen  soll  auch  ein  fortlaufendes  sein, 
also  nicht  nur  ein  Stück  hin  und  dann  wieder 
zurück. 

Das  Ausziehen  ist  auch  ein  einfaches 
Mittel,  Eöhren  einseitig  zu  verschließen. 
Zum  Ausziehen  von  Köhren  dicht  am  Ende 
schmilzt  man  als  Handhabe  an  das  Ende 
ein  Stück  Glasrohr,  Glasstab  usw.  an,  worauf 
das  Ausziehen  wie  sonst  geschehen  kann. 
Man  kann  die  Kapillare  dann  nahe  dem 
Eöhrenende  einfach  abschmelzen,  wobei  sie 
zusammenfällt.  Das  Springen  des  entstehen- 
den Glaströpfchens  beim  Abkühlen  ist  nicht 
zu  befürchten,  wenn  man  es  nicht  unnötig 
groß  werden  läßt.  Dagegen  neigen  die  dicke- 
ren Glasmassen,  die  sich  beim  Erhitzen  eines 
nicht  ausgezogenen  Röhrenendes  bis  zum 
Zuschmelzen  (unter  Drehen)  bilden,  sehr 
zum  Springen.  Hier  ist  ein  Aufblasen  am 
Platze.  Dieses  Aufblasen  wird  durch  mäßiges 
Hineinblasen  in  das  Eohr  bewirkt.  Die  er- 
weichte Glasmasse  gibt  nach  und  läßt  sich 
bei  gleichmäßigem  Drehen  und  Blasen  in 
verschiedener  Weise,  halbkugelig,  kugelig  usw. 
formen. 

Auf  alle  die  Gebilde,  die  durch  dieses 
Glasblasen  im  engeren  Sinne  und  durch 
mancherlei  Nachbehandlung  hervorgebracht 
werden  können,  hier  einzugehen,  verbietet 
sich  mit  Rücksicht  auf  den  Raum,  der  eine 
Anleitung,  nach  der  der  Nichteingeweihte 
arbeiten  könnte,  keinesfalls  zu  geben  gestattet. 
Es  kann  nur  nochmals  auf  die  oben  emp- 
fohlenen Bücher  hingewiesen  werden. 

Nur  einige  erklärende  Erläuterungen  und 
\Yinke  sollen  hier  noch  Platz  finden.  Wichtig 
bei  der  Glasverarbeitung  ist  die  Tatsache,  daß 
dünne  Glasmassen  sich  rascher  abkühlen,  also 
rascher  zähflüssig  und  starr  werden,  als  dicke. 
Will  man  also  z.  B.  vornehmlich  dicke  Stellen 
aufblasen,  ausziehen,  biegen  usw.,  so  läßt  man 
erst  etwas  erkalten,  bevor  man  die  Formände- 
rung vornimmt.  Andernfalls  werden  von  der 
letzteren  gerade  die  dünnen  Stellen  besonders 
betroffen,  was  bei  unvorsichtigem  Blasen  leicht 
zur  Durchlöcherung  führt.  Gute  Dienste  leistet 
beim  Glasblasen,  insbesondere  bei  der  Hand- 
habung größerer,  komplizierter,  unhandlicher 
Apparate  ein  Gummischlauch,  den  man  an  ge- 
eigneter Stelle  an  das  Hohlglasgerät  anschließt. 
Man  kann  dann  in  Ruhe  während  des  Erhitzens 
in  der  Flamme  das  Glas  einziehen,  aufblasen, 
durch  Hin-  und  Hersaugen  vermischen,  während 
man  es  sonst  leicht  verzerrt  oder  den  günstigen 
Augenblick  versäumt,  indem  man  es  zum  Auf- 
blasen an  den  Mund  führt.  Glasbläser  von  Beruf 
verschmähen  dieses  Hilfsmittel  als  ,, Eselbrücke"; 
doch  ist  das  kein  Grund,  ein  sonst  zweckmäßiges 
Verfahren  zu  verwerfen.  Ferner  halte  man 
beim  Zusammensetzen  von  Geräteteilen  stets 
ein  Stück  Glasfaden  (ausgezogenen  Glasstab 
oder  ganz  zusammengefallenes  und  dann  aus- 
gezogenes Rohr,  also  keine  Kapillare)  bereit, 
um  etwa  entstellende  Löcher  und  Lücken  sogleich 
mit  einem  Tropfen  Glas  verschließen  zu  können; 


man  kann  dadurch,  manche  Arbeit,  die  man  sonst 
verloren  geben  würde,  noch  retten.  Hauptteil  und 
Flicken  müssen  natürlich  von  der  gleichen 
Glasart  sein.  Springt  ein  Rohr  beim  Anwärmen, 
so  ist  es  noch  keineswegs  verloren,  sondern  läßt 
sich  durch  Erweichen  in  der  Flamme  unter  Zu- 
sammendrücken und  Aufblasen  vielfach  wieder 
heilen. 

Man  benutze  endlich  grundsätzlich  niemals 
Glas  von  ehrwürdigem  Alter  oder  von  fragwürdi- 
ger Herkunft,  nur  weil  man  es  „gerade  zur  Hand 
hat".  Tadelloses,  frisches  Material,  alle  Teile 
möglichst  von  einer  Hütte  rmd  von  einer  Liefe- 
rung, ist  eine  wesentliche  Vorbedingung  für  das 
Gelingen  der  Glasblasearbeit. 

Aelmlichwie  Glas  läßt  sich  auch  Quarzglas 
verarbeiten.  Es  zeichnet  sich  durch  außerordent- 
liche Unempfindlichkeit  gegen  schroffsten  Tem- 
peraturwechsel aus.  Durch  Sprengen  läßt  es  sich 
infolgedessen  nicht  zerteilen, nur  durch  Schneiden. 
Man  benutzt  wegen  seiner  Härte  Dreikantfeilen 
aus  Carbormidura  (Martin  Wallach  Nachf., 
Cassel).  Zum  Erhitzen  ist  nur  ein  Knallgas-  oder 
Leuchtgas -Sauerstoff -Gebläse  brauchbar.  So 
dünnflüssig  wie  Glas  kann  man  (^uarz  nicht 
machen ,  da  er  bei  der  dazu  erforderlichen 
Temperatur  bereits  lebhaft  verdampft. 

Literatur.  Arendt-Doemier,  Technik  der  E.v- 
perimrntalcliemie,  Hrunhurg  und  Leipzig  1910. — 
Bencler-Erdniann ,  Chemische  Präparaten- 
kunde,  -2  Bde.,  Stuttgart  1892  und  1894.  — 
Lassar-Cohn,  Arbeitsmethoden  für  organisch- 
chemische Laboratorien,  Hamburg  und  Leipzig 
1906.  —  Ost,  Lehrbuch  der  chemischen  Tech- 
nologie, Hannorer  1911.  —  Ostwalcl,  Die 
tinssenschaftUchen  Grundlagen  der  tinalytischen 
Chemie,  Leipzig  1910.  —  Ostwald- Luther- 
Vriicker,  Band-  und  Hülfsbuch  zur  Aus- 
führung physikochemischer    Messungen,    Leipzig 

1910.  —     Treadwell,     Kurzes    Lehrbuch    der 
analytischen    Chemie,  2  Bde.,  Leijjzig  und   Wien 

1911.  —    Weyl ,     Die  ßlethoden   der  organischen 
Chemie,   Leipzig  1909. 

A.   Thiel. 


Chemische  Einheiten. 

1.  stoffmenge.  2.  Zeit.  3.  Druck.  4.  Volum. 
5.  Konzentration.  6.  Thermische  Größen. 
7.  Elektrische  Größen.  8.  Energiearten.  9.  Aequi- 
valenz  der  Energiemengen. 

1.  Stoffmenge.  Die  Einheit  der  Menge  ist 
das  Gramm  oder,  was  für  den  Vergleich 
verschiedener  Stoffe  bezw.  Vorgänge  unter- 
einander das  Zweckmäßigere  ist,  das  Mol 
(Grammmolekel)  =  Molargewicht  in  Grammen 
(vgl.  den  Artikel  „Molekularlehre"). 

2.  Zeit.  Die  Geschwindigkeiten,  mit  denen 
die  chemischen  Vorgänge  erfolgen,  sind 
außerordentlich  verschieden.  Man  benutzt 
daher  mehrere  Zeiteinheiten,  die  aber  nicht 
in  runden  Dezimalverhältnissen  zueinander 
stehen.  Die  Norm  ist  die  Sekunde,  gleich 
Vs64oo  des  mittleren  Sonnentages  (vgl.  den 
Artikel  ,,Zeitmessung").    Sie  wird  beson- 


Chemische  Einheiten 


433 


ders  dann  benutzt,  wenn  es  sich  um  solche 
Gebiete  handelt,  auf  die  das  absolute  Maß- 
system angewendet  zu  werden  pflegt,  z.  B. 
innere  Reibung,  elektrische  Leitfähigkeit. 
Der  Grund  liegt  darin,  daß  diese  Messungen 
gewöhnlich  nur  relativ  ausgeführt  werden 
und  man  dann  auf  bereits  vorhandene 
im  absoluten  System  ausgedrückte  Bezugs- 
werte reduziert.  Für  viele  andere  Angaben 
ist  die  Sekunde  eine  unbequem  kleine  Ein- 
heit. Besonders  in  der  Lehre  von  der  Reak- 
tionsgeschwindigkeit (vgl.  den  Artikel 
,, Chemische  Kinetik")  ist  darum  die 
Minute  üblich,  also  die  sechzigfache  Größe. 
Sehr  langsame  Reaktionen  pflegt  man  auch 
in  Stunden  (1  Stunde  =  3600  Sekunden) 
oder  in  Tagen  (1  Tag  -  86  400  Sekunden) 
zu  messen.  So  ist  es  gebräuchlich  den  Koef- 
fizienten der  Diffusionsgeschwindigkeit  in 
Tagen  zu  messen  (vgl.  den  Artikel  ,, Osmo- 
tische   Theorie"). 

Auch  Größen,  die  keine  Geschwindig- 
keiten sind,  können  Zeitangaben  enthalten. 
So  ist  die  Einheit  der  elektrischen  Strom- 
menge (vgl.  den  Artikel ,, Elektrochemie") 
1  Coulomb  =  1  Amperesekunde;  praktisch 
in  der  Technik  üblich  ist  aber  die  Ampere- 
stunde =  3600  Coulomb.  Die  elektrische 
Energie  hat  als  absolute  Einheit  das  Joule  = 
1  Wattsekunde;  technisch  übhch  ist  als 
kleinste  Einheit  der  elektrischen  Energie 
die  Wattstunde  =  3600  Joule,  ferner  die 
Hekto-  und  Kilowattstunde  (=  360  000resp. 
3  600  000  Joule). 

Die  Reduktion  von  einer  dieser  Zeitein- 
heiten auf  die  andere  kann  gewöhnlich  durch 
einfache  Division  oder  Multiplikation  er- 
folgen. Dies  ist  immer  der  Fall  bei  einfachen 
Geschwindigkeiten,  weil  bei  diesen  definitions- 
gemäß die  Zeit  nur  in  der  ersten  Potenz  als 
Faktor  auftreten  kann.  Wenn  aber  Beschleu- 
nigungs-  oder  Verzögerungserscheinungen  vor- 
liegen, die  Geschwindigkeit  also  selbst  mit 
der  Zeit  veränderlich  ist,  so  muß  der  Reduk- 
tionsfaktor natürlich  an  jeder  Stelle  auf 
dieselbe  Potenz  erhoben  werden,  welche  die 
zu  reduzierende  Zeit  in  der  Formel  hat  (vgl. 
auch  den  Artikel  ,, Zeitmessung"). 

3.  Druck.  Der  Druck  ist  der  Intensitäts- 
faktor der  Volumenergie,  seine  Dimension 
demnach  die  einer  Energie  dividiert  durch 
ein  Volum.  Im  absoluten  Maßsystem  (Zen- 
timeter, Gramm,  Sekunde,  vgl.  den  Artikel 
„Physikalische  Größen")  hat  er  die 
^.  .  Länge  X  Masse,  , 
Dimension        ^^-+2 ^^^o  cm.g.sec-2. 

Die  gebräuchlichste  Definition  ist:  Kraft 
pro  Flächeneinheit.  Nach  dem  CG. S.- 
System wäre  also  die  Einheit  des  Druckes 
1  Dyne  pro  Quadratzentimeter.  Diese  Ein- 
heit, rund  gleich  der  Wirkung  des  Gewichts 
von  1  Milligramm  auf  1  Quadratzentimeter, 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


ist  für  fast  alle  praktisch  vorkommenden 
Fälle  viel  zu  klein.  Man  benutzt  meist  die 
Einheit  von  1  Atmosphäre  und  setzt  diese 
gleich  der  Wirkung  einer  Quecksilbersäule 
von  O*'  und  760  mm  Höhe  und  1  qcm  Quer- 
schnitt auf  ihre  Grundfläche.  Das  Gewicht 
dieser  Masse  beträgt  unter  45"  Breite  1,033  kg. 
Da  also  eine  Atmosphäre  nahe  gleich  1  kg 
pro  qcm  ist,  so  werden  diese  beiden  Einheiten 
in  der  Praxis,  wenn  es  auf  einige  Prozent 
nicht  ankommt,  oft  als  gleich  behandelt. 
Man  findet  namentlich  bei  Manometern 
vielfach  Graduierung  nach  Atmosphären, 
während  sie  eigentlich  nach  kg/qcm  eingeteilt 
sind,  und  umgekehrt.  Bei  wissenschaftHchen 
Angaben  sollte  auf  den  Unterschied  geachtet 
werden. 

Die  Druckmessungen  in  wissenschaftlichen 
Untersuchungen  werden  heute  meist  noch 
in  Atmosphären  angegeben,  üblich  ist  bei 
kleinen  Drucken  auch  die  Angabe  in  mm 
Quecksilberhöhe  (die  Fläche  braucht  in 
diesem  Falle  nicht  angegeben  zu  werden, 
weil  ja  die  Kjaft  pro  Flächeneinheit  durch 
die  Säulenhöhe  bestimmt  ist)  oder,  wenn  eine 
andere  Manometerflüssigkeit  angewendet 
wird,  in  mm  Höhe  dieses  Stoffs,  mm  Queck- 
silberhöhe werden  in  Atmosphären  um- 
gerechnet durch  Division  durch  760,  eventuell 
unter  Berücksichtigung  der  Temperatur, 
wenn  diese  nicht  gleich  0"  ist.  Z.  B.  ent- 
spricht eine  Säule  von  23,20  mm  Queck- 
silber bei  18°,  da  der  Ausdehnungskoeffizient 
des  Quecksilbers  0,00018  beträgt  (vgl.  die 
Artikel  „Thermometrie"  und  , , Wärme- 
ausdehnung") 23,20.(1—0,00018.18)  = 
23,13  mm  Quecksilber  von  0°  oder  0,03043 
Atmosphären.  Flüssigkeiten  anderer  Dichte 
reduziert  man  auf  Quecksilberhöhe  durch 
Multiphkation  mit  dem  Verhältnis  der 
spezifischen  Gewichte.  Z.  B.  entsprechen 
53,8  mm  einer  Oelsäule  vom  spezifischen 
Gewichte  0,900  einer   Quecksilbersäule  von 

53,8. j^=  3,56  mm  bei  0«. 

In  neuester  Zeit  beginnt  man  die  absolute 
Druckeinheit  häufiger  zu  benutzen,  statt 
aber  Dyne/qcm  (jetzt  1  B  ar  genannt),  wird  der 
miUionfache  Wert,  das  Megabar  =  10^  Bar, 
als  Einheit  gewählt.  Dies  ist,  da  eine  Dyne 
nahezu  das  Gre wicht  von  0,001g  repräsentiert 
(s.  oben),  fast  gleich  1  kg/qcm.  Genau  ist 
1  Megabar  gleich  1,0198  kg/qcm  oder  gleich 
0,98703  Atmosphären. 

Reduzierter  Druck  ist  das  Verhältnis 
eines  Druckes  zu  einem  anderen,  natürlich 
in  derselben  Einheit  gemessenen;  im  beson- 
deren das  Verhältnis  eines  Gasdruckes  zum 
kritischen  Druck  des  gleichen  Stoffes  (vgl. 
die  Artikel  „Druck"  und  „Aggregat- 
zustände"). 

4.  Volum.    Die  offizielle  Einheit  des  Vo- 

28 


434 


Chemische  Einheiten 


lums,  das  Kubikzentimeter,  ist  auch  bei  | 
chemischen  Zahlenangaben  gebräuchlich.  Be- 
kanntUch  bestehen  zwei  Definitionen.  Die  eine, 
eigentlich  strenge,  leitet  die  Volumeinheit 
von  der  Längeneinheit  des  absoluten  Maß- 
systems, dem  Zentimeter  (vgl.  die  Artikel , 
,, Physikalische  Größen"  und  ,, Längen- 
messung") als  Inhalt  eines  Würfels  von  1cm 
Kantenlänge  ab.  Die  andere  geht  von  der 
absoluten  Einheit  des  Gewichts  aus  und  de- 
finiert die  Volumeinheit  als  das  Volum  von 
1  Gramm  (vgl.  den  Artikel  ,,Raummes- 
sung")  reinen  Wassers  von  4°  (unter  At- 
mosphärendruck). Beide  sind  nur  sehr  wenig 
verschieden,  und  zwar  ist  nach  den  neuesten  j 
Vergleichsbestimmungen  das  Volum  von  j 
lg  Wasser  gleich  1,00003  absoluten  Kubik- 
zentimetern. Die  meisten  praktischen  An- 
gaben sind  auf  die  Wassereinheit  bezogen, 
weil  man  die  Gefäßvolumina  durch  Auswägen 
mit  Wasser  (eventuell  Quecksilber)  zu  er- 
mitteln pflegt,  doch  kommt,  wie  man  sieht, 
der  Unterschied  meist  nicht  in  Betracht. 

Abgeleitet  von  dieser  Norm  sind  ihr 
tausendfacher  Wert,  das  Kubikdezimeter, 
der  millionfache,  das  Kubikmeter,  und  der 
tausendste  Teil,  das  Kubikmillimeter.  Der 
tausendfache  Wert  der  Wassereinheit  heißt 
Liter. 

Die  ältere  Volumeinheit,  die  aber  aus  der 
Chemie  noch  nicht  verschwunden  ist,  war  das 
Mohr  sc  he  Liter,  das  Volum  von  1kg  reinen 
Wassers  von  15"  (gewogen  in  Luft  mit  Messing- 
gewichten). 

Wird  ein  Volum  durch  Auswägen  mit 
einer  anderen  Flüssigkeit  als  Wasser  bestimmt, 
so  ergibt  sich  der  Wert  in  Wassereinheiten 
durch  Division  des  erhaltenen  Gewichts 
durch  das  spezifische  Gewicht  dieses  anderen 
Stoffes. 

In  speziellen  Fällen  werden  andere,  ab- 
geleitete Maße  benutzt.  Bei  Gasen  ist  es  oft 
zweckmäßig,  ihr  Volum  nicht  in  Kubikzenti- 
metern anzugeben,  sondern  als  Volumeinheit 
die  Anzahl  Kubikzentimeter  zu  wählen, 
in  denen  ein  Mol  (vgl.  den  Artikel  ,, Mole- 
kularlehre") eines  idealen  Gases  ent- 
weder bei  jeweihgem  Druck  und  je- 
weiliger Temperatur,  oder  unter  „Normal- 
bedingungen", d.  h.  bei  0°  unter  760  mm 
Quecksilberdruck,  enthalten  sein  würde. 
Diese  Einheit,  das  Molarvolumen  eines 
idealen  Gases,  beträgt  bei  Normalbedingungen 
22412  ccm  (vgl.  die  Artikel  ,,Gase"  und 
„Molekularlehre");  bezieht  man  es  auf 
vorliegende  Werte  von  Druck  und  Temperatur 
und  mißt  ein  vorliegendes  Gasvolumen  in 
dieser  Einheit,  so  gibt  die  Verhältniszahl  an, 
wieviel  Mol  des  Gases  vorhanden  sind  (mit 
mehr  oder  weniger  großen  Abweichungen, 
falls  das  Gas  selbst  nicht  ideales  Verhalten 
zeigt  (vgl,  den  Artikel  „Gase"). 


Reduzierte  Volumina  sind  absolute 
Volumina,  bezogen  auf  einen  willkürlich 
gewählten  Normalwert  (auch  die  eben  de- 
finierte Verhältniszahl  ist  ein  reduziertes 
Volumen).  Besonders  bezeichnet  man  als 
reduziertes  Volumen  eines  Stoffes  das  Ver- 
hältnis eines  Volums  unter  bestimmten 
Bedingungen  zu  dem  kritischen  Volum  (vgl. 
den  Artikel  ,, Aggregatzustände")  der- 
selben Stoffmenge  oder  auch,  jedoch  selten, 
zu  deren  Volum  beim  absoluten  Nullpunkte 
(vgl.  den  Artikel  ,,  Thermo  nie  trie").  Re- 
duzierte Volumina  sind  also  unbenannte 
Zahlen  (vgl.  auch  den  Artikel  ,,Raum- 
messung"). 

5.  Konzentration.  Die  Konzentration, 
das  Maß  der  chemischen  Wirksamkeit,  darum 
in  wissenschaftüchen  Angaben  bisweilen  auch 
als  ,, aktive  Masse"  bezeichnet,  wird  auf  sehr 
verschiedene  Weise  ausgedrückt.  Allgemein 
gesprochen  ist  sie  definiert  als  eine  Stoffmenge, 
die  auf  eine  andere  Größe  bezogen  wird. 
Zunächst  hat  man  zu  unterscheiden,  ob  die 
Stoffmenge  in  Gewichtseinheiten  oder  in 
Molen  resp.  Aequivalenten  (vgl.  die  Artikel 
,, Molekularlehre"  und  ,,Aec]uivalent") 
I  gemessen  wird,  sodann,  ob  sie  auf  ein  Volum 
bezogen  wird  (räumliche  Konzentration)  oder 
auf  eine  andere  Stoffmerge  (numerische 
und  relative  oder  prozentische  Konzentra- 
tion). Wenn  m  Gramm  eines  Stoffes,  dessen 
Molargewicht  gleich  M  ist,  den  Raum  v  ccm 

.       m       . 
erfüllen,  so  heißt —    die    räumliche      Ge- 

V 

m 


Wichtskonzentration    des    Stoffes, 
die  räumliche 

n  die  Anzahl  Mol  des  Stoffes  inm  Gramm 


M.v 
'olarkonzentration,  da 
m 

IT 

ausdrückt.  Natürlich  kann  m  auch  in  Kilo- 
oder Milligramm  gemessen  werden,  ebenso 
V  in  Litern.  Das  Volum  v  kann  das  Eigen- 
volum des  Stoffes  unter  gegebenen  Umständen 

m 
sein,  dann  ist  -^  gleich  dem  spezifischen  Ge- 
wichte. Es  kann  aber  der  Stoff  auch  in  einem 
anderen,    dem    Lösungsmittel,    gelöst    sein, 

dann  ist  die  räumliche  Konzentration  —  aus- 

V 

gedrückt  durch  die  Gewichtsmenge  m  resp. 
die  Anzahl  Mol  n  im  Volumen  v  der  Lö- 
sung. Bei  verdünnten  Lösungen  pflegt  man 
auch  statt  des  Volums  der  entstandenen 
Lösung  das  Volum  des  reinen  Lösungsmittels 

i  zu  setzen,  auch  dies  gibt  eine  räunüiche 
Konzentration  c',  die  aber  der  ersten  c  nur 
dann  gleich  ist,  wenn  das  Volum  v  der  Lösung 
dem  Volum  v'  gleich  ist,  das  von  dem  Lö- 
sungsmittel in  reinem  Zustande  eingenommen 
wurde.     Ist  das  nicht  der  Fall,  so  besteht 

I  zwischen  diesen  beiden  Konzentrationen  die 


Chemische  Einlieiten 


435 


Beziehung  c:c'=v':v.  v  kann  von  v' 
verschieden  sein,  weil  das  Vohim  v",  das 
die  gelöste  Stoffmenge  für  sich  allein  ein- 
nehmen würde,  und  das  bei  verdünnten 
Lösungen  klein  gegen  v'  ist,  mit  in  Betracht 
kommt,  oder  auch,  weil  bei  der  Bildung  der 
Lösung  ein  Volumeffekt  auftritt.  Wenn  v= 
v'+v",  so  sagt  man,  die  Lösung  erfolgt  ohne 
Volumänderung;  ist  dagegen  v^v'+v",  so 
nennt  man  die  Differenz  S=y — (v'+v") 
Kontraktion,  wenn  v<v'+v",  Dilata- 
tion, wenn  v>v'+v",  und  unterscheidet 
absolute    Kontraktion    (resp.    Dilatation)    d 

und  relative  -r-, — 77  (oder  auch      ).     Diese 

V  +  V      ^  v^ 

Beziehungen  sind  bei  eventuellen  Umrech- 
nungen zu  benutzen.  Im  besonderen  kommen 
sie  in  Betracht,  wenn  die  Menge  des  reinen 
Stoffes  nicht  in  Gewichtsmengen,  sondern 
in  Volumeinheiten  angegeben  wird.  Das  Volum 
eines  reinen  Stoffes  ist  ja  bei  gegebener 
Temperatur  (resp.  gegebenem  Druck)  ein  j 
eindeutiger  Ausdruck  für  seine  Menge,  so- 
fern das  spezifische  Gewicht,  das  Gewicht 
der  Volumeinheit,  bekannt  ist.  Wird  aber  nun 
die  Menge  des  Stoffes  in  der  Lösung  nach 
Volumgrößen  angegeben,  so  ist  dies  nur  dann 
eine  eindeutige  Angabe,  wenn  bei  der  Lösung 
Kontraktion  resp.  Dilatation  nicht  auf- 
tritt (s.  unten). 

Solche  Angaben  werden  gewöhnlich  in 
relativem,  numerischem  oder  prozentischem 
Maße  gemacht.  Wenn  die  Gewichtsmenge  m 
des  Stoffes  A  mit  der  Menge  b  des  Stoffes  B 

m 
zu  einer  Lösung  vereinigt  wird,  so  heißt    , 

die  relative  Gewichtskonzentration  von 

m 
A  in  B,  f— ,       die  von  A  in  der  Lösung.   Setzt ' 
b+ni  ° 

man  b  oder  m-fb  gleich  1,  so  heißen  diese  j 

beiden  Brüche  die  Gewichtsbrüche  von  m, 

setzt  man  b  oder  m+b  gleich  100,  so  heißen 

sie   die    Gewichtsprozente   von   m.      Ist  | 

M  das  Molargewicht  von  A,  M'  das  von  B,  also  j 

ni        ,..,.,.,         .     b 

M 


=n  die  Anzahl  Mol  von  A,  n^=n'  die  von  B, 


so  heißt    ,  ,      der  Molenbruch  von  A  (und 
n  +n  ^ 

der  von  B)  in  der  Lösung.   Die  Summe 


n  -j-n 

der  Molenbrüche  ist  gleich  1;  setzt  man  sie 
dagegen  gleich  100,  so  heißen  die  beiden 
Größen  die  Molarprozente  von  A  und  B.^) 
Bei  verdünnten  Lösungen  ist  n  klein  gegen 
n'  (resp.  m  klein  gegen  b)  und  kann  dann 
neben  diesem  vernachlässigt  werden,  so  daß 

n  n 

,  =  — r.  Gewichtsbrüche,  Gewichtspro- 
zente, Molenbrüche  und  Molarprozente  be- 
zeichnet man  alle  als  numerische  Kon- 
zentrationen.   Drückt  man  nun  m  und  b 


(resp.  n  und  n')  in  Volumeinheiten  aus, 
so  sind  die  Brüche,  da  ja  beim  Dividieren  die 
'  Volumdimension  wegfällt,  auch  wieder  nume- 
rische Konzentrationen;  hier  aber  muß 
hinzugefügt  werden,  falls  das  Gesamtvolum 
V  der  entstehenden  Lösung  von  der  Summe 
der  beiden  Einzelvolumina  v'+v"  abweicht, 
ob  diese  Einzelvolumina  auf  v  oder  v'+v" 

i  v'  v' 

'  bezogen  sind.     Denn  sowohl  —  wie     ,-, — 77 

°  V  V +v 

können  als  Volumprozente  bezeichnet 
werden.  So  läßt  z.  B.  die  Angabe  ,, Alkohol 
von  50  Volumprozent"  bei  einer  Lösung  von 
Alkohol  in  Wasser  die  Frage  offen,  ob  50  Vo- 
lumina Alkohol  mit  50  Volumen  Wasser 
vereinigt  worden  sind,  oder  zu  50  Volumina 
Alkohol  soviel  Wasser  gesetzt  worden  ist, 
daß  das  Gesamtvolumen  der  Lösung  gleich 
100  ist.  Da  bei  der  Mischung  in  diesem  Falle 
eine  nicht  unbeträchtliche  Kontraktion  auf- 
tritt, so  darf  der  Unterschied  weder  theore- 
tisch noch  auch  nur  praktisch  vernachlässigt 
werden.  Derartige  kurze  Angaben  setzen 
also  ein  Abkommen  über  eine  bestimmte  Be- 
deutung voraus. 2)  Bei  gewichtsmäßigen  An- 
gaben dagegen  entfällt  jeder  Zweifel. 

Die  kurze  Bezeichnung:  Konzentration 
bedeutet  gewöhnhch  die  Anzahl  Mol  des 
Stoffes  A  pro  Liter  Lösung,  wenigstens  in 
wissenschaftlichen  Angaben.  Bei  solchen 
bedeutet  ferner  die  Bezeichnung  numerische 
Konzentration  oder  auch  Konzentra- 
tion in  van't  Hoff-Raoultscher  Zählung 
die  Anzahl  Mol  von  A  auf  1000  oder  100 
Gramm  von  B;  über  die  Gründe  für  dieses 
etwas  absonderlich  erscheinende  Maß  vgl. 
den  Artikel  ,, Lösungen".  Im  Gegensatz 
zu  diesem  nennt  man  die  Anzahl  Mol  pro 
Liter  oft  auch  räumliche  Konzentra- 
tion oder  Konzentration  in  i\rrhe- 
niusscher  Zählung  (vgl.  den  Artikel  „Lö- 
sungen"). 

Wenn  die  Anzahl  Mole  von  A  pro  Liter 
oder  auf  1000  g  von  B  nach  einer  osmoti- 
schen Methode  gefunden  ist  ( Gefrier depres- 
sion,  osmotischer  Druck  usw.,  vgl.  den  Artikel 
,,Lösungen"),  so  nennt  man  sie  auch 
osmotische  Konzentration.  Sie  braucht 
mit  der  nach  der  Synthese  der  Lösung  er- 
warteten oder  durch  Analyse  gefundenen 
Konzentration,    die   im    Gegensatze   zu   ihr 


^)  Die  Bezeichnungen  und  die  Rechenweise 
bleiben  unverändert,  wenn  es  sich  um  mehr  als 
zwei    Stoffe   handelt.      Der   Molenbruch    z.    B. 


bei  4  Stoffen  ist 


usf. 


n,+n2+n3+n4 
^)  Praktische  Angaben  über  die  Konzentration 
von  Lösungen  werden  vielfach  mittels  des  spezi- 
fischen Gewichts  gemacht,  z.  B.  nach  Grad 
Beaume,  Tralles  usw.  Das  Ermitteln  des  spezi- 
fischen Gewichts  durch  das  Aräometer  (vgl.  den 
Artikel  „Dichte")  nennt  man  auch  „spindein", 

28* 


436 


Chemische  Einheiten 


auch  „analytische  Konzentration"  ge- 
nannt wird,  nicht  übereinzustimmen,  wenn 
das  Molargewicht  von  A  in  der  Lösung  nicht 
dem  angenommenen  gleich  ist.  Näheres 
darüber  im  Artikel  ,, Molekularlehre". 
Bei  Gasen  ist  die  Konzentration,  wenn 
man  in  Molen  pro  Liter  v  mißt  und  das  Gas- 
grenzgesetz    pv=nRT     (vgl.     den     Artikel 

„Gase")  auf  sie  anwendet,  gleich     ,  mithin 

der  Gleichung  zufolge  auch  gleich  ^.  Man 

erhält  sie  also,  indem  man  denDruck  durch  das 
Produkt  von  Gaskonstante  R  und  jeweiliger 
Temperatur  T  dividiert.  Bei  Gasgemischen 
erhält  man  so  die  Gesamtkonzentration  aus 
dem  Totaldrucke,  die  Partialkonzentrationen 
aus  den  Partialdrucken. 

6.  Thermische  Größen.  Die  Einheit  der 
Temperatur  ist  der  Celsiusgrad,  gleich  dem 
hundertsten  Teile  des  Temperaturunter- 
schiedes zwischen  gefriereudem  und  bei 
1  Atmosphäre  Druck  siedendem  Wasser, 
Die  um  273,1  vermehrte  Celsiustemperatur 
heißt  absolute  Temperatur  und  wird  allge- 
mein mit  T  bezeichnet.  Näheres  im  Artikel 
„Thermometrie". 

Die  zur  Erwärmung  einer  gegebenen , 
Stoffmenge  um  1"  nötige  Wärmemenge 
heißt  die  Wärmekapazität  dieser  Menge. 
Ist  diese  gleich  lg,  so  heißt  die  Wärmemenge 
spezifische  Wärme,  dagegen  Molar- 
wärme, wenn  die  Stoffmenge  gleich  1  Mol 
ist.  Diese  Wärmemengen  pro  Grad  mißt 
man  in  Gramm-Kalorien  (g-cal)  pro  Celsius- 
grad.  Näheres  im  Artikel  ,,Kalorimetrie". 

7.  Elektrische  Größen.  Li  der  Elektro- 
chemie kommen  besonders  in  Betracht 
elektromotorische  Kraft,  AViderstand,  Strom- 
stärke, Stromdichte  und  Elektrizitätsmenge. 

Die  Elektrizitäts menge  wird  elektro- 
statisch durch  die  Kraftwirkung  auf  eine 
ihr  gleiche  in  bestimmter  Entfernung  be- 
findUche  Menge  definiert.  Elektromagnetisch 
wird  sie  aus  der  Stromstärke  abgeleitet. 
Chemisch  kommt  praktisch  nur  die  zweite 
Definition  in  Frage.  Die  Einheit  der  elektro- 
magnetisch definierten  Stromstärke  (1  Am- 
pere) wirkt  aus  der  Entfernung  1  auf  einen 
Magnetpol  von  der  Stärke  1  mit  der  Kraft  1, 
die  Einheit  der  Elektrizitätsmenge  (1  Cou- 
lomb) ist  die  von  einem  Strome  dieser  Stärke 
pro  Sekunde  durch  den  Querschnitt  eines 
Leiters  transportierte  Menge.  Wegen  der 
praktischen  Schwierigkeit  einer  Messung 
der  Stromstärke  nach  dieser  Definition  wird 
als  Norm  die  Elektrizitätsmenge  gewählt. 
Da  das  Gesetz  von  Faraday  (vgl.  den  Ar- 
tikel „Elektrochemie"),  demzufolge  die 
von  der  gleichen  Elektrizitätsmenge  abge- 
schiedenen Mengen  beliebiger  Stoffe  im  Ver- 
hältnisse   der    Aequivalentgewichte    stehen, 


eine  bis  jetzt  ausnahmslose  Gültigkeit  hat, 
so  begründet  man  die  Definition  der  Elek- 
trizitätsmenge auf  die  pro  Zeiteinheit  abge- 
schiedene Menge  eines  hierfür  besonders  ge- 
eigneten, weil  gut  bestimmbaren  Stoffes.  Dies 
ist  das  metallische  Silber.  Das  Aequivalent- 
gewicht  des  Silbers  (vgl.  ,, Silber"  im  Artikel 
,,Li  t  h  i  umg  r  uppe")  ist  gleich  107,88, 
die  ihm  entsprechende  Elektrizitätsmenge, 
auf  Grund  von  direkten  absoluten  Messungen 
der  Stromstärke  bestimmt,  muß  nahe  gleich 
96,54.10^  Coulomb  sein.  Das  Verhältnis  er- 
gibt 107,88 :  96,54. 10^  =  1,118.10-:^.  Dem- 
nach ist  konventionell  und  neuerdings  auch 
gesetzlich  festgelegt  worden,  daß  die  Einheit 
der  Elektrizitätsmenge  der  Abscheidung 
(oder  Auflösung)  von  1,1180  mg  Silber  durch 
den  Strom  entspricht,  die  Einheit  der  Strom- 
stärke also  der  Strom  ist,  der  pro  Sekunde 
diese  Silbermenge  abscheidet  (oder  auflöst). 
Die  Menge  96]54.103  Coulomb  heißt  die 
Aequivalentladung  eines  Ions  und  wird  ge- 
wöhnlich mit  F  bezeichnet. 

Die  zweite  Fundamentalgröße  ist  der 
Widerstand.  Seine  Einheit  ist  das  inter- 
nationale Ohm,  nach  der  gesetzhchen 
Definition  gleich  dem  Widerstände  einer 
Säule  aus  reinem  Quecksilber  von  0",  dem 
mittleren  Querschnitt  von  Iqmm  und  der 
Länge  von  1,0630  m.  Die  früher  gebräuchlich 
gewesene  Siemenseinheit  ist  im  Verhältnis 
1 : 1,0630  kleiner.  Die  Dimension  des  Wider- 
standes im  absoluten  System  ist  Länge  durch 
Zeit,  also  eine  Geschwindigkeit.  Der  rezi- 
proke Wert  des  Widerstandes  heißt  Leit- 
fähigkeit und  spielt  bei  theoretischen 
elektrochemischen  Beziehungen  eine  wichtige 
Rolle  (vgl.  die  Artikel  „Elektrizitäts- 
leitung" und  ,, Elektrische  Leitfähig- 
keit"). Vielfach  gebräuclüich  ist  in  der 
Elektrochemie  eine  wesentlich  kleinere  Ein- 
heit des  Widerstandes,  der  eines  Zenti- 
nieterwürfels  Quecksilber  von  0''.  Sein 
Widerstand  ist  gleich  10—^  Siemenseinheiten 
oder  1,0630.10—-'  Ohm.  Sein  reziproker  Wert 
dient  als  Einheit  bei  Angaben  der  Leit- 
fähigkeit von  gelösten  Elektrolyten  und 
heißt  die  spezifische  Leitfähigkeit. 

Die  dritte  elektrolytische  Fundamental- 
größe heißt  Potentialfdifferenz, elektro- 
motorische Kraft  oder  Klemmen- 
spannung. Potential- oder  Spannungsdiffe- 
renz, auch  Spannung,  heißt  allgemein  der 
Unterschied  der  Potentiale  zweier  Stellen  eines 
geschlossenen  oder  offenen  Stromkreises, 
Elektromotorische  Kraft  heißt  dieselbe  Größe, 
wenn  sie  zwischen  den  Polen  einer  Stromquelle 
besteht.  Klemmenspannung  heißt  der  Span- 
nungsabfall zwischen  Eintritts-  und  Austritts- 
stelle eines  Stroms  innerhalb  eines  Leiters. 
Dimensionell  sind  alle  diese  Größen  identisch 
und  zwar  gleich  dem  Quotienten  von  elek- 


Chemische  Einheiten 


437 


trischer  Energie  und  Elektrizitätsmenge. 
Die  Einheit,  das  Volt,  ist  gesetzlich  gleich 
1  Ohm  X 1  Ampere,  also  gleich  dem  Spannungs- 
abfall, der  über  1  Ohm  bestehen  muß,  wenn 
der  resultierende  Strom  1  Coulomb  pro  sec. 
abscheidet.  Sie  wird  also  auf  das  als  Defini- 
tionsgleichung dienende  Ohmsche  Gesetz 
(vgl.  den  Artikel  ,, Elektrizitätsleitung") 
begründet.  Praktisch  läßt  sich  die  Norm 
in  Gestalt  von  Normalelementen  auf- 
bewahren (vgl.  den  Artikel  „Galvanische 
Ketten")  und  mit  größerer  Genauigkeit 
reproduzieren  als  die  Stromstärke.  Das  gegen- 
wärtig meistbenutzte  und  zuverlässigste  In- 
strument dieser  Art  ist  das  Weston -Nor- 
malelement, dessen  elektromotorische  Kraft 
gleich  1,0183  Volt  ist  (vgl.  den  Artikel 
„Galvanische  Ketten"). 

Eine  abgeleitete,  ebenfalls  wichtige  Größe 
ist  die  Strom  dichte.  Sie  ist  gleich  einer 
Stromstärke  pro  Flächeneinheit  (einer  Elek- 
trode) und  wird  in  Ampere  pro  Quadrat- 
dezimeter oder,  wenn  sehr  groß,  pro  Quadrat- 
zentimeter gemessen.  Sie  kommt  bei  elek- 
troly  tischen  Abscheidungen  stark  zur  Geltung. 

8.  Energiearten.  Die  Energiearten, 
welche  in  der  Chemie  eine  Kolle  spielen,  sind 
mechanische,  thermische,  elektrische  Energie 
und  Licht.  Jede  von  ihnen  wird  in  einer 
eigenen  Einheit  gemessen;  zur  Reduktion 
der  einen  auf  die  andere  dienen  die  Aequi- 
valenzverhältnisse  (s.  u.). 

Von  mechanischen  Energiearten  kommen 
in  Betracht  die  Raum-  oder  Volumener- 
gie und  die  Oberflächenenergie.  Volum- 
energie ist  gleich  dem  Produkt  von  einem 
Druck  und  einem  Volumen,  dieses  ist  der 
Quantitäts-,  jener  der  Intensitätsfaktor  (vgl. 
den  Artikel  ,, Chemische  Energie").  Ein 
Druck  aber  wird  in  Atmosphären  (vgl.  oben 
S.  433),  ein  Volum  (s.  oben  S.  434)  in  Litern 
gemessen;  das  Produkt  beider  heißt  Liter- 
atmosphäre und  ist  die  übliche  Einheit 
der  Volumenergie.  Natürlich  bekommt  die 
Einheit  einen  anderen  Zahlenwert,  wenn 
Druck  oder  Volum  in  anderen  Einheiten  ge- 
messen werden. 

Die  Oberflächenenergie  wird  zerlegt 
in  den  Intensitätsfaktor  Oberflächenspan- 
nung und  den  Quantitätsfaktor  Ober- 
fläche.    Diese  Fläche  mißt  man  in  qcm, 


die  Spannung  dagegen  entweder  in  Dynen 
pro  cm  oder  Milligrammgewicht  pro  mm. 
Das  zweite  Maß  mal  9,81  —  der  Gravita- 
tionskonstanten —  ist  gleich  dem  ersten. 
Die  Oberflächenspannung  ist  also  gleich 
Druck  mal  Länge,  entsprechend  die  Ober- 
fläche gleich  Volum  durch  Länge.  Die  Ein- 
heit der  Oberflächenenergie  hat  zurzeit  noch 
keinen  eigenen  Namen;  mißt  man  die 
Spannung  in  Dynen/cm,  so  ist  sie  gleich  1  Erg. 

Die  übHche  Einheit  der  thermischen 
Energie  ist  die  Kalorie.  Man  unterscheidet 
die  kleine  oder  Grammkalorie  (g-cal  oder 
cal),  die  Wärmemenge,  welche  1  g  Wasser 
von  14.5"  auf  15,5*'  erwärmt,  und  ihren  tausend- 
fachen Wert,  die  große  oder  Kilogramm- 
kalorie (Cal),  die  1  kg  Wasser  ebenso  erwärmt. 
Ferner  ist  noch  gelegentlich  die  mittlere 
(oder  Bunsensche  Kalorie  in  Gebrauch,  der 
hundertste  Teil  der  Wärme,  die  1  g  Wasser 
von  C  bis  100"  erwärmt.  Sie  ist  praktisch 
nur  wenig  verschieden  von  der  erstgenannten 
Grammkalorie  (weniger  als  IVoo)-  Gebräuch- 
lich war  auch  für  große  Wärmemengen  die 
Ostwaldsche  Kalorie  (K)  gleich  100  mitt- 
leren Kalorien.  Es  ist  zu  empfehlen,  nur 
die  kleine  und  die  große  Kalorie  zu  verwenden 
(über  die  Messung  nach  Joule  s.  unter  9.) 

Die  Einheit  der  elektrischen  Energie 
heißt  Joule,  Voltcoulomb  oder  Watt- 
sekunde. 1  Joule  ist  gleich  1  Volt  mal 
1  Coulomb  oder  1  Volt  mal  1  Ampere  mal 
1  Sekunde. 

9.  Aequivalenz  der  Energiemengen. 
Um  verschiedene  Energiearten  in  derselben 
Einheit  ausdrücken  zu  können,  muß  man  ihre 
Aequivalenzverhältnisse  kennen.  So  muß 
man  wissen,  wieviel  Kalorien  gleich  einem 
Joule  (j)  sind,  wenn  man,  was  neuerdings 
vorgeschlagen  worden  ist,  die  Wärme  in 
Joule  (resp.  dem  1000 fachen:  Kilojoule,  kj) 
ausdrücken  will.  Diesen  Quotienten  nennt  man 
das  Aequivalenz  Verhältnis  von  Wärme  und 
elektrischer  Energie;  es  ist  eine  dem  ,, me- 
chanischen Wärmeäquivalent",  das  das 
Verhältnis  zwischen  mechanischer  Energie 
und  Wärme  angibt,  völlig  analoge  Größe. 
In  der  folgenden  Tabelle  sind  für  einige 
Energiemaße  diese  Verhältnisse  angegeben, 
derart,  daß  die  in  einer  Horizontalen  stehen- 
den Größen  einander  gleich  sind. 


cal 

g  Gewicht  x  cm 

Erg 
=  D}Tie  X  cm 

Literatmosphäre 

Joule 
=  Volt  X  Coulomb 

Wattstunde 

1 
23,41.10"'^ 
85,93.10 
23,87.10"^ 
24,20 
■."■.87,10"- 

42,70  .10'^ 

1 
36,70  .10*^ 
10,198.10-^ 
10,332.10^ 
10,198.10^ 

41,88   .10" 
98,06  .10 
36,00  .10^ 

1 

10,132.10^ 

10-^ 

41,33.10"^ 
96,77.10-^ 

35,53 
98,70.10"^^ 

1 
98,70.10-^ 

41,86  .10"^ 
98,06  .10"" 
36,00  .10^ 

10-' 
10,132.10 
1 

11,632.10-^ 
27,24  .10-^ 

1 
27.78  .10-'- 
28,15  .10-3 
27,78  .10-^"* 

438 


Chemische  Einheiten  —  Chemische  Elemente 


Literatur.  Kohlrausch,  Lehrbuch  der  prak- 
tischen Physik.  Leipzig  1910.  —  Ostwald- 
Luther,  Hand-  und  Hilfsbuch  ziir  Ausführung 
physiko-chemischer  Messungen.     Leipzig  1910. 

K,  Drucker, 


Chemische  Elemente. 

1.  Historische  Entwickehmg  des  Element- 
begriffes. 2.  Zahl  und  Namen  der  Elemente. 
3.  Verbreitung  der  Elemente.  4.  Technische 
Verwertung  der  Elemente.  5.  Beziehungen  der 
Elemente  untereinander  (Verbindungsgewicht, 
Atomgewicht,  Affinität,  Valenz).  6.  Einteilung 
der  Elemente  (periodisches  S3'stem).  7.  Physi- 
kalisehe Eigenschaften  der  Elemente  als  perio- 
dische Funktionen  ihres  Atomgewichtes.  8. 
Uebersicht  über  die  9  Gruppen  des  periodischen 
Systems  (chemisches  Verhalten  der  Elemente). 
9.  AUotropie  der  Elemente.  10.  Erhaltung  und 
Transmutation  der  Elemente  (Proutsche  Hypo- 
these. Radioaktive  Elemente.  Metabole.  Ent- 
wickehmg der  Materie.  Energie  der  Atome). 

I.  Historische  Entwickelung  des  Eie- 
rn entbegriffes.  Der  Begriff  des  Elementes  hat 
sich  im  Laufe  der  Zeiten  mehrfach  gewandelt, 
lieber  2000  Jahre  haben  die  von  Empcdok- 
les  (im  5.  Jahrh.  v.  Chr.)  angenommenen 
und  später  meist  dem  Aristoteles  zugeschrie- 
benen vier  Elemente :  Feuer,  Wasser, 
Luft  und  Erde  eine  herrschende  Kolle 
gespielt.  Sie  wurden  nicht  als  die  eigent- 
lichen Bestandteile  der  uns  umgebenden 
Materie,  sondern  als  die  Vertreter  der  vier 
Haupteigenschaften: 

trocken 


kalt 


v5 


^^. 


warm 


\ 


*'^/-  feucht 
angesehen,  von  denen  jedes'  Element  je 
zwei  in  tj'pischer  Weise  in  sich  vereinigte. 
Als  Träger  der  elementaren  Eigenschaften 
galt  ein  Urstoff,  und  die  Mannigfaltigkeit  der 
uns  umgebenden  Körperwelt  wurde  durch 
die  Verschiedenheit  der  ihm  innewohnenden 
Eigenschaften  gedeutet.  Da  diese  veränder- 
lich sind,  glaubte  man,  sie  beüebig  übertragen 
und  die  Stoffe  beliebig  ineinander  verwandeln 
zu  können.  Solche  Vorstellungen  haben  die 
Bemühungen  der  Alchemisten  geleitet,  aus 
unedlen  Stoffen  Gold  und  andere  Edel- 
metalle zu  gewinnen.  Da  sie  sich  wesent- 
lich mit  den  Metallen  beschäftigten,  genügten 
ihnen  die  4  Elemente  des  Aristoteles 
nicht,  sie  setzten  andere  dafür  ein,  z.  B. 
Quecksilber,  Schwefel,  Salz  und  Erde,  die 
aber  meist  wiederum  nicht  als  Bestandteile 
der  Metalle,  sondern  als  abstrakte  Vertreter 
der  metallischen  Eigenschaften  aufgefaßt 
wurden.  Während  daher  die  theoretischen  Vor- 
stellungen über   die  chemische    Zusammen- 


setzung der  Körper  im  Mittelalter  kaum  Förde- 
rung fanden,  wurde  doch  durch  die  Tätigkeit 
der  Alchemisten  unser  Wissen  von  den  che- 
mischen Reaktionen  wesenthch  erweitert,  und 
die  Erkenntnis  vorbereitet,  daß  eine  Reihe 
von  Stoffen  vorhanden  sind,  die  allen  Ver- 
suchen, sie  zu  zerlegen  oder  ineinander  über- 
zuführen, hartnäckig  widerstehen.  Im  Jahre 
16()1  stellte  Robert  Boyle  die  heute  noch 
gültige  Definition  auf,  daß  die  Elemente 
die  nachweisbaren  nicht  zerlegbaren 
Bestandteile  der  Körper  seien.  Durch 
Vereinigung  der  Elemente  entstehen  chemi- 
sche Verbindungen,  die  wiederum  in  die  Ele- 
mente zerlegt  werden  können.  Die  Elemente 
sind  also  nicht  Eigenschaften,  sondern 
Stoffe.  Trotzdem  Boyles  Schriften  bald  be- 
kannt wurden,  finden  sich  die  alten  aristo- 
telischen Elemente  noch  in  angesehenen 
chemischen  Lehrbüchern  des  ausgehenden  18. 
Jahrhunderts.  Zur  vollen  Geltung  wiu'de 
der  von  Boyle  aufgestellte  Begriff  des 
Elementes  erst  durch  Lavoisier  gebracht, 
der  ihn  als  Grundlage  für  die  Einteilung  der 
chemischen  Stoffe  wäldte.  Elemente 
sind  nach  Lavoisier  alle  Substanzen,  die 
mit  Hilfe  der  uns  bekannten  Mittel  der  chemi- 
schen Analyse  noch  nicht  zerlegt  werden 
konnten:  ,, nicht  weil  wir  bestimmt  sagen 
können,  daß  diese  Körper  nicht  etwa  selbst 
aus  zwei  oder  mehreren  Grundstoffen  be- 
stehen; sondern  weil  wir  kein  Mittel  haben, 
um  sie  zu  zerlegen,  verhalten  sie  sich  uns 
gegenüber  als  Elemente,  und  wir  dürfen 
sie  erst  dann  als  Verbindungen  auffassen, 
wenn  uns  Experiment  und  Beobachtung 
den  Beweis  dafür  erbracht  haben."  Diese 
klare  und  vorsichtige  Definition  ist  auch 
heute  noch  in  vollem  Umfange  gültig. 

2.  Zahl     und     Namen     der     Elemente. 

Aus  der  Begriffsbestimmung  des  chemischen 
Elementes  ergibt  sich  ohne  weiteres,  daß  die 
Art  und  Zahl  der  als  Elemente  angesehenen 
Stoffe  nicht  festbegrenzt  ist,  sondern  bis  zu 
einem  gewissen  Grade  abhängen  muß  von  dem 
jeweiligen  Stande  der  Wissenschaft.  Je 
mannigfaltiger  und  wirksamer  die  HiHsmittel 
des  Chemikers  geworden  sind,  um  so  mehr  ist 
auch  die  Anzahl  der  Elemente  gewachsen, 
und  es  ist  kein  Zweifel,  daß  sie  in  Zukunft 
auch  weiter  zunehmen  wird.  Bei  der  Ent- 
deckung neuer  Elemente  hat  seit  der  Mitte 
des  19.  Jahrhunderts  insbesondere  die  Spek- 
tralanalyse Führerdienste  geleistet,  in 
jüngster  Zeit  auch  die  Fähigkeit  mancher 
Stoffe,  die  umgebende  Luft  elektrisch  leitend 
zu  machen  (Radioaktivität).  Für  die  Isolierung 
der  Elemente  hat  sich  neben  den  alten  immer 
mehr  verfeinerten  Methoden  der  analyti- 
schen Chemie  vor  allem  der  elektrische 
Strom  als  nützhch  erwiesen;  es  braucht  nur 
an  die  Entdeckung  der  Alkahmetalle  durch 


Chemische  Elemente 


439 


Davy  (1807)  und  an  die  der  jüngsten  Zeit 
angehörende  Darstellung  des  metallischen 
Kadiums  durch  Frau  Curie  und  Debierne 
erinnert  zu  werden.  Die  Zahl  der  von  dem 
internationalen  Komitee  der  Atomgewichte 
für  das  Jahr  1912  anerkannten  Elemente 
beträgt  82.  Sie  sind  in  der  Tabelle  auf 
Seite  726  des  I.  Bandes  zusammengestellt. 
Jedem  Element  ist  die  in  der  chemischen 
Formelsprache  übliche  Abkürzung  hinzu- 
gefügt. In  vielen  Fällen  entsprechen  die 
Abkürzungen  dem  lateinischen  Namen  z.  B. 


Ag   Silber, 
Pb  Blei 
Hg  Quecksilber 
N     Stickstoff 
Au  Gold 


lateinisch 


Argentum 

Plumbum 

Hydrargyrum 

Nitrogenium 

Aurum. 


Für  die  Anordnung  in  der  Tabelle  ist  die 
alphabetische  Reihenfolge  der  Ab- 
kürzungen maßgebend. 

3.  Verbreitung  der  Elemente.  Die  in 
der  Tabelle  aufgezählten  Elemente  sind  in 
sehr  verschiedener  Menge  auf  der  Erdober- 
fläche verteilt.  In  der  Mehrheit  sind  sie 
nicht  frei,  sondern  in  Form  von  chemischen 
Verbindungen  vorhanden.  Die  folgenden 
Angaben  über  die  Verteilung  der  Elemente 
beruhen  auf  einer  Schätzung  von  Clarke. 
Danach  enthalten: 

Tabelle  1. 


Es  enthalten 


Sauerstoff  . 
Silicium  .  . 
Aluminium  . 
Eisen  .  .  . 
Calcium  .  . 
Magnesium  . 
Natrium  .  . 
Kalium  .  . 
Wasserstoff 
Titan  .  .  . 
Kohlenstoff 
Chlor  .  .  , 
Phosphor 
Mangan  .  . 
Schwefel  .  . 
Baryum  .  . 
Sticicstoff.  , 
Chrom  .    .    , 


Erd-     Ozean    Atm. 
rinde' 


Ge- 
samt 

/o 


47,29 

27,21 

7,81 

5,46 

3,77 
2,68 

2,3tJ 
2,40 
0,21 

0,33 

0,22 
0,01 
0,10 

0,08 

0,03 

0,03 

O.Ol 


85,79 


0,05 

0,14 

1,14 

0,04 

10,67 


.08 


0,09 


23,00 


77,00 


49,98 
25,30 

7,26 

5,08 
3,51 

2,50 

2,28 
2,23 
0,94 
0,30 

0,21 

0,15 

0,09 
0,07 
0,04 

■0,03 

0,02 
0,01 


Summa:       |   100  '     100       100       100 

Man  sieht,  daß  elf  Grundstoffe:  Sauer- 
stoff, Sihcium,  Aluminium,  Eisen,  Calcium, 
Magnesium,  Natrium,  Kahum,  Wasserstoff, 
Titan  und  Kohlenstoff  990/0  der  Erdober- 
fläche und  der  Atmosphäre  ausmachen,  die 
übrigen  zusammen  nur  I^/q.  Von  den  nicht 
in  der  Tabelle  1  aufgenommenen  Elementen 


ist  weniger  als  0,01%  vorhanden.  Einige 
von  ihnen  sind  sehr  verbreitet,  aber  überall 
nur  in  ganz  geringen  Mengen  (z.  B.  ThalUum 
undCaesium),  andere  finden  sich  an  einzelnen 
Stellen  der  Erdoberfläche  angehäuft.  Solche 
Vorkommen  sind  für  die  Gewinnung  wert- 
voller Stoffe  von  größter  Bedeutung.  Wären 
beispielsweise  Blei  und  Kupfer  (nach  dem 
Eisen  die  am  meisten  verwendeten  Metalle) 
gleichmäßig  über  die  ganze  Erdoberfläche 
verteilt,  so  würden  sie  kaum  technisch  nutzbar 
sein.  Erst  durch  das  massenhafte  Auftreten 
der  Kupfer-  und  Bleierze  an  verschiedenen 
Orten  der  Erde  ist  die  reichüche  Gewinnung 
der  Metalle  ermöglicht. 

Aus  der  Zusammensetzung  der  Produkte 
vulkanischer  Eruptionen  wissen  wir,  daß  in 
den  tiefen  Erdschichten  dieselben  Elemente 
vorhanden  sind  wie  an  der  Oberfläche.  Man 
nimmt  an,  daß  die  einzelnen  Stoffe  sich 
nach  dem  spezifischen  Gewicht  gesondert 
haben,  als  die  Erdmasse  noch  flüssig  war, 
und  daß  das  Erdinnere  vorwiegend  aus  den 
schweren  Elementen,  in  der  Hauptsache  aus 
Eisen,  besteht.  Auch  die  Himmelskörper 
sind,  wie  uns  die  Spektralanalyse  lehrt,  aus 
den  auf  der  Erde  vorkommenden  Elementen 
zusammengesetzt;  zu  dem  gleichen  Ergebnis 
hat  die  chemische  Untersuchung  der  Meteo- 
riten geführt.  Doch  deutet  die  Spektral- 
analyse darauf  hin,  daß  in  den  Gestirnen 
auch  Elemente  vorkommen,  die  auf  der  Erde 
nicht  vorhanden  oder  noch  nicht  entdeckt 
sind.  Dazu  gehörte  bis  vor  kurzem  das 
Hehum,  dessen  Spektrallinien  schon  von 
Janssen  1868  im  Sonnenspektrum  auf- 
gefunden waren,  während  das  Element 
erst  1895  von  Ramsay  in  gewissen  Mine- 
rahen entdeckt  wurde. 

Die  Stoffe ,  mit  denen  das  orga- 
nische Leben  arbeitet,  bestehen  zum 
größten  Teil  aus  den  vier  Elementen: 
Kolüenstoff ,  Sauerstoff,  Wasserstoff  und 
Stickstoff.  Der  Kohlenstoff  ist  so  sehr 
das  charakteristische  Element  für  die 
organischen  Stoffe,  daß  die  Chemie  der 
Kohlenstoffverbindungen  seit  langer  Zeit  als 
organische  Chemie  bezeichnet  wird.  Neben 
den  vier  genannten  Grundstoffen  sind  aber 
noch  andere  für  das  Leben  der  Pflanzen  und 
Tiere  erforderhch,  oft  freilich  nur  in  geringer 
Menge.  So  brauchen  die  Pflanzen  zu  ihrem 
Aufbau  Verbindungen  des  Kaliums  und 
Calciums,  des  Phosphors  und  des 
Siliciums.  Die  letzten  drei  Elemente 
sind  auch  an  dem  Aufbau  der  mannig- 
faltigen Tierskelette  neben  Kolüenstoff  und 
Sauerstoff  vorwiegend  beteihgt.  Im 
Chlorophyll,  dem  für  die  Ernährung  der 
Pflanzen  höchst  wichtigen  grünen  Farbstoff 
der  Blätter ,  scheint  dem  Magnesium 
eine  ähnliche  Bedeutung  zuzukommen    wie 


440 


Chemische  Elemente 


dem  Eisen  im  Bhit.  Die  Eiweißkörper  ent- 
halten Schwefel,  in  der  Schilddrüse  spielt 
das  Jod,  in  der  Zahnsubstanz  das  Fluor 
eine  wichtige  Rolle.  Verbindungen  des 
Chlors  und  des  Natriums  sind  notwendige 
Bestandteile  unserer  Nahrung.  In  dem  Blut 
gewisser  niederer  Tiere  hat  man  neuerdings 
Kupfer  und  Vanadin  als  regelmäßige 
Bestandteile  nachgewiesen. 

4.  Technische  Verwertung  der  Ele- 
mente. Je  weiter  Kultur  und  Technik  fort- 
geschritten sind,  um  so  größer  ist  die  Zahl 
der  Elemente  geworden,  die  sich  der  Mensch 
zunutze  gemacht  hat.  Im  folgenden  sind 
die  technisch  verwerteten  Elemente  in , 
alphabetischer  Reihenfolge  aufgezählt:  Alu- 
minium, Antimon,  Arsen,  Baryum,  Blei, 
Bor,  Brom,  Cadmium,  Calcium,  Cerium, 
Chlor,  Chrom,  Eisen,  Fluor,  Gold,  Iri- 
dium, Jod,  Kalium,  Kobalt,  Kohlen- 
stoff, Kupfer,  Lithium,  Magnesium, 
Mangan,  Molybdän,  Natrium,  Nickel, 
Osmium,  Phosphor,  Platin,  Queck-j 
Silber,  Radium,  Rhodium,  Sauerstoff, 
Schwefel,  Selen,  Silber,  Silicium, 
Stickstoff,  Strontium,  Tantal,  Thorium, 
Titan,  Uran,  Vanadin,  Wasserstoff, 
Wolfram,  Zink,  Zinn,  Zirkonium. 
"Viele  der  genannten  Elemente  werden 
nur  oder  doch  vorwiegend  in  Form  von 
Verbindungen  verwendet.  In  den  letzten 
Jahrzehnten  hat  besonders  die  Beleuchtungs- 
technik zahlreiche  Stoffe  verwertet,  die 
früher  fast  ausschheßlich  wissenschaftliches 
Interesse  hatten.  Oxyde  des  T  h  0  r  i  u  m  s 
und  C  e  r  i  u  m  s  bewirken  die  Leuchtkraft 
des  Auer-Glühstrumpfes,  Tantal,  Wolf- 
ram, Osmium  und  Zirkon  dienen  zur 
Herstellung  von  Metallfadenlampen.  Auch 
bei  der  Fabrikat  on  der  Spezialstähle  werden 
seltenere  Elemente  herangezogen:  neben  dem 
Chrom  und  Wolfram  das  Molybdän 
und  Vanadin.  Iridium-  und  Rho- 
diumverbindungen liefern  wertvolle  Por- 
zellanfarben, die  beiden  Metalle  sind  für  die 
HersteUung  von  wissenschaftlichen  Appa- 
raten (elektrischen  Oefen  und  Thermo- 
elementen) von  großer  Bedeutung.  L  i  - 
thium-  und  Radium  Verbindungen  finden 
in  der  Heilkunde  Verwendung. 

5.  Beziehungen  der  Elemente  unter- 
einander. Verbindungsgewicht,  Atom- 
gewicht, Affinität,  Valenz.  Die  Elemente 
vereinigen  sich  miteinander  zu  chemischen 
Verbindungen.  Für  jedes  Element  gibt 
es  eine  unveränderhche  Zahl,  die  angibt,  in 
welchem  Gewichtsverhältnis  das  Element  in 
chemische  Verbindungen  eintritt,  und  die 
deshalb  Verbindungsgewicht  genannt 
wird.  Das  vonDalton  aufgestellte  Gesetz 
der  konstanten  und  multiplen  Pro- 
portionen sagt  aus,  daß  die  Gewichtsmengen 
der  Elemente  in  einer  chemischen  Verbindung 


entweder    im    Verhältnis    der    Verbindungs- 
gewichte oder  ganzer  Multipla  davon  stehen. 
Der  Satz  erhält  eine  anschauhche  Deutung 
in     der     Atom-     und     Molekularhypothese. 
Diese  nimmt  an,  daß  die  chemischen  Stoffe 
aus  sehr  kleinen  unter  sich  gleichen  diskreten 
Massenteilchen,  den  Molekülen,  bestehen. 
Die  Moleküle  selbst  sind  aufgebaut  aus  den 
kleinsten   Teilen   der   chemischen  Elemente, 
den  Atomen.    Die  Vereinigung  der  einzelnen 
Atome    wird    durch    Ivräfte    bewirkt,    über 
deren    Natur    wir    nichts    Sicheres    wissen, 
und  die  man  als  chemische  Affinitäten 
bezeichnet.     Da  die  Atome  jedes  Elementes 
unter  sich  gleiches  Gewicht  haben,  so  treten 
die    Elemente     stets    im    Verhältnis    ilu-er 
Atomgewichte     oder    ganzer     Multipla 
davon  in  das  Molekül  einer  chemischen  Ver- 
bindung, d.  h.   es  gilt  das  Gesetz  der  kon- 
stanten und  multiplen  Proportionen.      Die 
wahren  Atomgewichte  lassen  sich  experimen- 
tell   nicht    ermitteln,    dagegen    können    die 
relativen    Atomgewichte    auf   verschie- 
denen Wegen  bestimmt  werden;   sie   stehen 
zu    den    , »Verbindungsgewichten"    in     ein- 
fachster Beziehung.     Das  relative  Atomge- 
wicht —  meist  kurz  Atomgewicht  genannt  — 
ist  die  wichtigste  Konstante  eines  chemischen 
Elementes.  Als  willkürliche  Grundlage  für  die 
Atomgewichte    hat    man    aus    praktischen 
Gründen  die  Zahl  16,000  für  den  Sauerstoff 
gewählt ;   dadurch  erhält   das   Element  mit 
dem    kleinsten    Atomgewicht,    der    Wasser- 
stoff ,    eine     Zahl ,    die     etwas    größer    ist 
als  eins  (1,008).  —  In  der  TabeUe    S.  726 
des  Bandes  I  sind  die  für  das  Jalu:  1912  ange- 
nommenen „internationalen"  Atomgewichte 
angegeben.     Näheres    über  den  Gegenstand 
findet  man  in  dem  Artikel  „Atomlehre". 
In  der  chemischen  Formelsprache  haben 
die  Zeichen  für  die  Elemente  eine  über  das 
Wesen  der  Abkürzung  hinausreichende  Be- 
deutung.     Sie  geben  zugleich  die  relativen 
Gewichtsmengen  an,  die  miteinander  reagie- 
ren, und  zwar  ist  für  jedes  Zeichen  das  Atom- 
gewicht einzusetzen.    Die  Gleichung 
!  Na+Cl=NaCl 

^bedeutet    also,    daß    23,00    Teile    Natrium 
!mit    35,46  Teilen   Chlor    zu    58,46    Teilen 
Natriumchlorid   zusammentreten.     Aehnhch 
sagt  die  Gleichung: 

Ba+2Cl=BaCL 
aus,  daß  137,37  Teile  Baryum  mit  2  x  35,46 
Teilen    Chlor    208,29    Teile    Baryumchlorid 
bilden. 

Die  Fähigkeit  der  Elemente,  miteinander 
Verbindungen  zu  bilden,  ist  sehr  verschieden. 
Allgemein  gültige  Gesetzmäßigkeiten  lassen 
sich  zurzeit  nicht  aufstellen,  doch  sind  ge- 
wisse Regelmäßigkeiten  unverkennbar.  Meist 
ist  das  Bestreben,  chemische  Verbindungen 
zu  bilden,  bei  solchen  Elementen  am  größten, 
die    sich    chemisch    am    wenigsten    ähnlich 


Chemische  Elemente 


441 


sind.  So  haben  die  Metalle  große  Affinität 
zu  den  Halogenen  (Fluor,  Chlor,  Brom, 
Jod),  ferner  zu  Sauerstoff  und  Schwefel. 
Hier  sind  polare  Gegensätze  im  Spiel,  die 
sich  am  deuthchsten  in  dem  elektrischen 
Verhalten  der  Elemente  äußern.  Während 
nämlich  bei  der  Elektrolyse  die  Metalle  als 
„positive"  Elemente  zur  Kathode  wandern, 
gehen  die  Halogene,  Sauerstoff  und  Schwefel, 
zur  Anode,  haben  also  ausgesprochen  nega- 
tiven Charakter.  Doch  hat  sich  der  Versuch, 
sämthche  Elemente  in  elektronegative  und 
positive  einzuteilen,  und  so  eine  rein  elektro- 
chemische Theorie  der  Affinität  aufzustellen 
(Berzelius^als  unzulänghch  erwiesen.  Denn 
auch  die  ähnlichsten  Elemente,  z.  B.  die  Me- 
talle, können  unter  sich  chemische  Verbin- 
dungen eingehen,  ja  sogar  die  Atome  eines  und 
desselben  Elementes  treten  zu  Molekülen 
zusammen.  In  zahlreichen  chemischen  Ver- 
bindungen lassen  sich  ferner  die  Atome  eines 
Elementes  durch  die  Atome  eines  polar  ent- 
gegengesetzten substituieren,  z.  B.  läßt  sich  in 
Kohlenwasserstoffen  der  stark  elektropositive 
Wasserstoff  durch  das  stark  elektronega- 
tive Chlor  ersetzen.  Solche  Fälle  von 
Substitution  sprechen  ebenfalls  dafür,  daß 
neben  den  polaren  noch  anders  geartete 
Kräfte  bei  der  Bindung  der  Elemente  tätig 
sind.  —  Ueber  die  Fähigkeit  der  Elemente, 
einander  in  flüssigem  und  festem  Zustand 
zu  lösen,  sind  erst  in  der  letzten  Zeit  um- 
fassende Untersuchungen  angestellt  worden ; 
danach  läßt  sich  mit  grober  Annäherung 
sagen,  daß  das  gegenseitige  Lösungsver- 
mögen zweier  Elemente  um  so  größer  ist,  je 
ähnlicher  sie  sich  in  chemischer  Beziehung 
sind. 

Die  Anzahl  der  in  eine  Verbindung  ein- 
tretenden Atome  wird  durch  die  Valenz 
oder  Wertigkeit  der  Elemente  geregelt. 
In  einer  chemischen.  Verbindung  können  ein- 
zelne oder  mehrere  Atome  durch  andere 
Atome  vertreten  werden;  ein  Atom  Wasser- 
stoff läßt  sich  durch  je  ein  Atom  Chlor,  Brom, 
Jod,  Natrium,  Kalium,  Lithium  oder  Silber 
ersetzen,  dagegen  treten  Sauerstoff,  Magne- 
sium, Calcium,  Baryum  für  je  zwei.  Alumi- 
nium oder  Eisen  für  je  drei  Wasserstoff- 
atome ein.  Bisher  ist  kein  Fall  bekannt,  in  dem 
irgend  ein  Atom  weniger  als  ein  Atom  Wasser- 
stoff vertritt:  deshalb  bezeichnet  man  den 
Wasserstoff  als  einwertig  und  ebenso  die 
Elemente,  die  einem  Atom  Wasserstoff 
gleichwertig  oder  äquivalent  sind.  Ent- 
sprechend werden  die  übrigen  Elemente  zwei- 
drei-, vierwertig  usw-  genannt,  je  nach  der 
Anzahl  einwertiger  Atome,  die  sie  zu  ersetzen 
imstande  sind.  Um  die  verschiedene  Wertig- 
keit zu  erklären,  nimmt  man  an,  daß  die 
Elementaratome  in  ganz  bestimmten  Kich- 
tungen  chemische  Anziehungskräfte  besitzen; 
man  stellt  sich  das  Atom  gewöhnlich  unter 


dem  Bilde  eines  Punktes  vor,  der  nach  ver- 
schiedenen Richtungen  Strahlen  aussendet, 
deren  Anzahl  der  Wertigkeit  des  Atoms 
entspricht.  Das  einwertige  Wasserstoffatora 
verfügt  demnach  nur  über  eine  solche  Affi- 
nitätsrichtung oder  Valenz,  das  vierwertige 
Kohlenstoffatom  aber  über  deren  vier.  Die 
chemische  Verbindung  zweier  Atome  kommt 
dadurch  zustande,  daß  je  eine  Valenz  des 
einen  Atoms  je  eine  Valenz  des  anderen 
Atoms  absättigt.  Solche  zwischen  zwei  Ele- 
menten gegenseitig  abgesättigte  Valenzen 
pflegt  man  durch  einen  Strich  zwischen  den 
Elementzeichen  darzustellen,  z.  B. 


Na-Cl       Mg~^} 


A1=0 
Al40 


H 

H_C— H 

H 


Während  einzelne  Elemente,  z.  B.  Natrium, 
Kalium  und  Wasserstoff,  ihre  Wertigkeit 
stets  bewahren,  ist  die  Valenz  anderer  Ele- 
mente veränderlich,  je  nach  den  äußeren 
Bedingungen  und  nach  der  Art  der  Atome 
oder  Moleküle,  mit  denen  sie  in  Wechselwir- 
kung treten.  Das  Eisen  kann  zwei-  und  drei- 
wertig auftreten,  das  Chlor  ist  in  seinen 
Sauerstoffverbindungen  ein-,  drei-,  fünf-  und 
siebenwertig,  während  es  sich  gegen  Wasser- 
stoff ausschließlich  einwertig  verhält.  Phos- 
phor bindet  bei  niederer  Temperatur  fünf 
Chloratome,  bei  höherer  aber  nur  drei. 
Näheres  siehe  in  den  Artikeln  „Atomlehre", 
,,Ae  qui  valen  t"'  und  „Valenzlehre". 

6.  Einteilung  der  Elemente.  [  Die  Liste 
der  Elemente  umfaßt  elf  Gase  (Argon, 
Neon,  Krypton,  Xenon,  Helium, 
Wasserstoff,  Stickstoff,  Sauerstoff, 
Chlor,  Fluor,  Niton),  zwei  Flüssigkeiten 
(Brom,  Quecksilber),  alle  übrigen  Ele- 
mente sind  unter  gewöhnhchen  Bedingungen 
fest.  Als  Grundlage  für  die  Einteilung  der 
Grundstoffe  kann  ihr  Aggregatzustand  nicht 
dienen,  weil  er  durch  Aenderungen  von 
Temperatur  und  Druck  stark  beeinflußt  wird. 
Dagegen  ist  schon  sehr  früh  das  Vorhanden- 
sein oder  Fehlen  von  metallischen  Eigen- 
schaften als  charakteristisch  angesehen  wor- 
den. Die  weitaus  meisten  Elemente  sind 
Metalle.  Sie  haben  „metaUischen  Glanz", 
sind  dehnbar,  undurchsichtig  und  sind  gute 
Leiter  für  Elektrizität  und  Wärme.  Zu  den 
Nichtmetallen  oder  Metalloiden  gehören  die 
elf  gasförmigen  Elemente,  ferner  das  Brom 
und  Jod,  der  Phosphor,  der  Schwefel  und 
der  Kohlenstoff.  An  der  Grenze  zwischen 
beiden  Gruppen  stehen:  Selen,  Tellur, 
Silicium,  Titan  und  Bor.  Unter  den 
Metallen  wurden  bald  die  chemisch  ähn- 
lichen zu  natürlichen  Gruppen  zu- 
sammengefaßt, z.  B.  die  Alkalimetalle: 


442 


,    Chemische  Elemente 


Lithium,  Natrium,  Kalium,  Kubidium,  Cä- 
sium; die  Erdalkalimetalle:  Magnesium, 
Calcium,  Strontium,  Baryum;  ebenso  unter 
den  Metalloiden  die  Halogene:  Chlor, 
Brom,  Jod  und  Fluor.  Aber  es  fehlte  an 
einem  allgemein  gültigen  Einteilungsprinzip. 
Fr  an  kl  and,  der  den  Begriff  der  Va- 
lenz 1852  zuerst  aufgestellt  hatte,  ver- 
suchte eine  Anordnung  der  Elemente  auf 
Grund  ihrer  Wertigkeit.  Er  stellte  u.  a. 
Stickstoff,  Phosphor,  Arsen  und  Antimon 
als  drei-  oder  fünfwertige  Elemente  zu- 
sammen, in  einer  anderen  Gruppe  den  vier- 
wertigen  Kohlenstoff  mit  Sihcium,  Titan 
und  Zirkonium.  Als  allgemeine  Grundlage 
für  die  Einteilung  erscheint  aber  die  Wertig- 
keit nicht  geeignet,  weil  sie  für  zahkeiche 
Elemente  keine  konstante  Größe  ist. 

Schon  im  Jahre  1817  hatte  Döbereiner, 
dem  die  Chemie  eine  große  Anzahl  schöner 
Entdeckungen  verdankt,  darauf  aufmerksam 
gemacht,  daß  zwischen  den  Atomgewichten 
gewisser  ähnUcher  Elemente  ganz  bestimmte 
Regelmäßigkeiten  obwalten.  Döbereiner 
zeigte,  daß  unter  drei  ähnlichen  Elementen 
häufig  eines  ein  Atomgewicht  besitzt,  das 
annähernd  gleich  dem  arithmetischen  Mittel 
aus  den  Atomgewichten  der  beiden  anderen 
ist.  Solche  ,Jriaden"  sind:  1.  Lithium, 
Natrium,  Kalium  —  2.  Calcium,  Strontium, 
Baryum  —  3.  Schwefel,  Selen,  Tellur  — 
4.  Chlor,  Brom,  Jod.  In  einer  anderen  Art 
von  Triaden  haben  die  ähnlichen  Elemente 
annähernd  das  gleiche  Atomgewicht,  hierher 
gehören:  I.Eisen,  Kobalt,  Nickel  — 2.  Ruthe- 
nium, Rhodium,  Palladium  —  3.  Osmium, 
L-idium,  Platin.  Döbereiner  glaubte,  daß 
sich  auf  derartige  Beziehungen  zwischen 
den  Atomgewichten  eine  Systematik  der 
chemischen  Elemente  werde  gründen  lassen. 
Der  Gedanke,  die  Atomgewichte  als  Grund- 
lage für  die  Einteilung  der  Elemente  zu 
benutzen,  ist  dann  später  von  Petten- 
kofer  (1851),  Dumas  (1859),  Chancour- 
tois  (1862)  und  Newlands  (1864  „Oktaven") 
weiter  entwickelt,  mit  vollem  Erfolg  aber 
erst  im  Jahre  1869  von  Mendelejeff  und 
Lothar  Meyer  angewendet  worden.  Beide 
Forscher  kamen  unabhängig  voneinander  zu 
der  Aufstellung  eines  natürlichen  Systems 
der  Elemente,  in  dem  sie  sämtliche  Ele- 
mente nach  ansteigenden  Atomgewichten 
ordneten.  Dabei  zeigte  sich,  daß  die  ähn- 
lichen, also  zu  einer  natürhchen  FamiUe 
gehörenden  Grundstoffe,  einander  in  regel- 
mäßigen Perioden  folgen.  Viele  Eigenschaften 
der  Elemente  erscheinen  daher  als  perio- 
dische Funktionen  ihrer  Atomge- 
wichte und  das  in  der  Tabelle  2 
wiedergegebene  natürliche  System  wird  des- 
halb auch  als  „periodisches  System"  der 
Elemente  bezeichnet. 

(Tabelle  2  s.  folgende  Seite.) 


Die  Horizontalreihen  der  Tabelle  ent- 
halten die  Elemente  nach  steigenden  Atom- 
gewichten geordnet;  an  das  letzte  Glied 
jeder  Horizontalreihe  schHeßt  sich  stets 
das  erste  der  folgenden  an.  Bei  dieser  Dar- 
stellung kommen  die  ähnlichen  Elemente 
in  die  senkrechten  Kolumnen  0  bis  VIIL 
Die  ersten  zwei  Horizontalreihen  oder  Perio- 
den enthalten  je  8  Elemente,  die  darauf  fol- 
genden 7  oder  11  Elemente.  Während  die 
drei  ersten  Elemente  jeder  Kolumne  ein- 
ander nahe  verwandt  sind  (z.  B.  Li,  Na,  K), 
kommt  bei  den  weiteren  GHedern  die  Aehn- 
lichkeit  erst  bei  jedem  zweiten  Elemente 
wieder  voll  zur  Geltung  (K,  Rb,  Cs).  Die 
I  dazwischenliegenden  (Cu,  Ag,  Au)  sind  den 
j  übrigen  nur  entfernt  ähnhch.  Deshalb  sind 
in  den  senkrechten  Spalten  Untergruppen 
gebildet.  Die  achte  Kolumne  enthält  drei 
Gruppen  von  je  drei  engverwandten  Ele- 
menten (Eisen,  Kobalt,  Nickel  und  die 
6  Platinmetalle).  Der  Wasserstoff  ist  seiner 
chemischen  Sonderstellung  entsprechend  nicht 
in  das  System  aufgenommen  (vgl.  S.  446).  Auch 
die  Elemente  der  ,, seltenen  Erden":  Dys- 
prosium, Erbium,  Europium,  Gadolinium, 
Lutetium,  Neodymium,  Praseodymium,  Sa- 
marium, Terbium,  Thulium  lassen  sich  in 
dem  System  nicht  zwanglos  unterbringen. 
Sie  sind  alle  in  ihrem  chemischen  Verhalten 
dem  Cer  und  Lanthan  verwandt;  ihre  Atom- 
gewichte liegen  zwischen  140  und  174. 
Hier  scheint  ähnlich  wie  in  der  achten  Gruppe 
an  die  Stelle  eines  Elementes  (etwa  des  Cers 
oder  Lanthans)  eine  ganze  Gruppe  von 
nahe  verwandten  Grundstoffen  zu  gehören.  — 
Dreimal  ist  in  der  Tabelle  die  Reihenfolge 
der  Elemente  geändert;  bei  Argon  und  Ka- 
hum,  bei  Tellur  und  Jod  und  endlich  bei 
Kobalt  und  Nickel  ist  das  Element  mit 
dem  höheren  Atomgewicht  vor  das  mit 
dem  kleineren  Atomgewicht  gesetzt.  Auf 
diese  Weise  kommen  die  sechs  Elemente  in 
die  für  sie  passenden  senkrechten  Kolumnen. 
—  An  anderen  Stellen  des  Systems  sind 
zahlreiche  Lücken  angenommen.  Früher 
war  ihre  Zahl  noch  größer.  Auch  die  heute 
von  Germanium,  Scandium  und  Gallium 
besetzten  Stellen  waren  zur  Zeit  der  Auf- 
stellung des  Systems  noch  leer.  Noch  ehe 
die  Elemente  entdeckt  wurden,  beschrieb 
Mendelejeff  auf  Grund  des  periodischen 
Systems  ihre  wahrscheinlichen  Eigenschaften. 
Die  spätere  Bestätigung  seiner  Voraussagen 
hat  wesentlich  zur  Anerkennung  des  Systems 
beigetragen. 

Die  von  Lothar  Meyer  und  Mende- 
lejeff aufgedeckten  Gesetzmäßigkeiten  sind 
eine  Bürgschaft  dafür,  daß  die  auf  anderen 
Wegen  abgeleiteten  Atomgewichte  richtig 
sind.  In  einigen  Fällen  hat  die  Einordnung 
in  das  System  für  die  Wahl  der  Atomgewichte 
entscheidende    Bedeutung    gehabt    oder   zu 


Chemische  Elemente 


443 


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444 


Chemische  Elemente 


Verbesserungen  von  Atomgewichtsbestim- 
mungen angeregt. 

Bei  der  Beurteilung  des  periodischen 
Systems  dürfen  auch  seine  Schwächen  nicht 
übergangen  werden.  Die  Anordnung  der 
Elemente  ist,  wie  oben  gezeigt  wurde,  nicht 
frei  von  Willkür.  Die  Verwandtschaft  der 
Elemente  in  einer  Gruppe  ist  oft  gering, 
namentlich  der  Zusammenhang  der  Unter- 
gruppen mit  den  Hauptgruppen  ist  meist 
nur  lose;  andererseits  finden  sich  einzelne 
Elemente  trotz  großer  Aehnlichkeit  in  ver- 
schiedenen Gruppen,  z.  B.  das  Kupfer  und 
das  Quecksilber.  Die  zahlreichen,  oft  dilettan- 
tischen Versuche,  zwischen  den  Atomgewichts- 
zahlen genaue  zahlenmäßige  Beziehungen 
aufzufinden  sind  bisher  ohne  Erfolg  geblieben. 
Ebensowenig  ist  es  gelungen,  die  Eigen- 
schaften eines  Elementes  aus  seinem  Atom- 
gewicht quantitativ  abzuleiten.  Es  macht 
den  Eindruck,  als  ob  die  liier  obwaltenden 
Gesetzmäßigkeiten  in  dem  periodischen 
System  nur  unvollkommen  Ausdruck  finden. 

Trotz    aller    Mängel    ist    die    Bedeutung 


des  periodischen  Systems  für  die  Klassi- 
fikation der  chemischen  Elemente  sehr 
groß.  Es  ist  unentbehrlich  geworden  für 
die  übersichtliche  Darstellung  der  unzähligen 
chemischen  Tatsachen  und  zugleich  eine 
vortreffliche  Stütze  für  das  Gedächtnis. 

7.  Physikalische  Eigenschaften  der 
Elemente  als  periodische  Funktionen  ihrer 
Atomgewichte.  Unter  den  Eigenschaften 
der  Elemente,  die  als  periodische  Funktionen 
ilu-er  Atomgewichte  erscheinen,  steht  ihr 
Atom  Volumen  an  erster  Stelle.  Man  ver- 
steht darunter  das  von  dem  Grammatom  eines 
Elementes  (also  z.  B.  von  23,00  g  Natrium) 
in  festem  Zustande  eingenommene  Volumen, 
ausgedrückt  in  Kubikzentimetern.  Praktisch 
erhält  man  das  Atomvolumen  eines  Ele- 
mentes am  einfachsten,  indem  man  sein 
Atomgewicht  durch  das  spezifische  Gewicht 
dividiert.  Am  anschauUchsten  werden  die 
Verhältnisse,  wenn  man  die  Atomgewichte 
und  die  zugehörigen  Atomvolumina  in  ein 
Svstem  von  senla-echten  Koordinaten  ein- 
trägt.   (Fig.  1.) 


Rcü(^') 


Os  Ir 

AtojwgeToichte. 


69 


JOO  120  IW 

Fig.  1. 


jeo        jso 


320  2-iO 


In  der  Figur  sind  die  Atomgewichte  als 
Abszissen,  die  Atomvolumina  als  Ordiuaten 
gewählt.  Die  Endpunkte  der  Ordinaten  sind 
durch  die  gezeichnete  Kurve  verbunden. 
Sie  stellt  eine  Art  Wellenlinie  dar,  die  das 
periodische  Auf-  und  Absteigen  der  Atom- 
volumina deutlich  erkennen  läßt.  Die  sehr 
ausgeprägten  Maxima  der  Kurven  sind  durch 
die  fünf  Alkalimetalle,  also  die  Elemente  der 
Hauptgruppe  I  besetzt.  Die  zwischen  Kalium 
und  Rubidium  und  zwischen  Rubidium  und 
Cäsium  liegenden  Elemente  erscheinen  hier 
als  je  eine  große  Periode,  die  durch  Zu- 
sammenlegung   der    dritten    und     vierten, 


sowie  der  fünften  und  sechsten  Horizontal- 
reihe der  Tabelle  2  entstanden  ist.  Die 
beiden  ersten  Horizontalreihen  bezeichnet 
man  im  Gegensatz  dazu  als  kleine  Perioden. 
Eine  ähnhche  Kurve  erhält  man,  wenn  man 
statt  der  Atomvolumina  die  Schmelzpunkte 
der  Elemente  als  Ordinaten  einträgt.  Nur 
werden  hier  die  Maxima  durch  die  Metalle  der 
Gruppe  VIII  eingenommen,  während  die 
Alkalimetalle  aU.  nahe  einem  Minimum 
hegen.  Die  Flüchtigkeit  der  Elemente  geht 
ihrer  Schmelzbarkeit  ungefähr  parallel.  — 
Andere  Eigenschaften  wechseln  innerhalb  der 
großen  Periode  zweimal,  z.  B.  die  metallischen 


Chemische  Elemente 


445 


Eigenschaften  (Dehnbarkeit ,  Leitfähigkeit 
usw.)  und  das  elektrochemische  Verhalten. 
Der  elektropositive  Charakter  der  Elemente 
nimmt  von  der  ersten  zur  siebenten  Gruppe 


regelmäßig  ab,  so  daß  in  der  Tabelle  2 
links  die  stark  elektropositiven  Alkalimetalle, 
rechts  die  stark  elektronegativen  Halogene 
stehen. 


TabeUe  3. 
Üxyde. 


I 

II 

III 

IV 

V 

VI 

VII 

VIII 

LioO 

BeO 

B,.03 

CO2 

N2O5 





_ 

Na^O 

MgO 

Al,03 

SiO, 

P2O5 

SO3 

C1,0, 

— 

K.,Ü 

CaO 

Sc,03 

TiOa 

v,o. 

Cr03 

Mn.,0, 

. — 

CugO 

ZnO 

Ga.03 

GeO, 

As,05 

Se03 

. — 

— 

Rb,0 

SrO 

Y.Ü3 

ZrO, 

Nb^Os 

M0O3 

— 

RuOi 

Ago.O 

CdO 

jDaOs 

SnOa 

Sb.Os 

Te03 

J2O, 

— 

CSaO 

BaO 

La.,03 

CeO„ 

Ta^Os 

WO3 

OsO, 

AUaO 

HgO 

TI.O3 

PbO, 

— 

U0„ 

— 

— 

Auch  die  Wertigkeit  oder  Valenz  der  | 
Elemente  hat  ausgesprochen  periodischen 
Charakter:  er  kommt,  wie  Mendelejeff 
gezeigt  hat,  am  deuthchsten  zum  Ausdruck 
durch  eine  Zusammenstellung  der  höchsten 
salzbildenden  Oxyde.  Die  Wertigkeit  der 
Elemente,  nimmt  wie  die  Tabelle  3  zeigt, 
von  Gruppe  I  bis  VIII  regelmäßig  zu.  Da- 
bei darf  freihch  nicht  übersehen  werden,  daß 
die  Auswahl  der  Oxyde  bei  vielen  Elementen 
einigermaßen  willkürhch  ist,  und  daß  die 
Oxyde  anderer  Elemente  fortgelassen  sind. 
—  Ein  abweichendes  Bild  geben  die  Wasser- 
stoffverbindungen. Hier  nimmt  die  Valenz  von 
der  vierten  zur  achten  Gruppe  regelmäßig  ab : 
CH4  NH3  OH,  FH     ^ 

SiH^  PH3  SH2  CIH  usw. 

Von  dem  übrigen  chemischen  Verhalten 
der  Elemente  wird  in  dem  folgenden  Abschnitt 
noch  die  Rede  sein.  Außer  den  hier  ange- 
führten gibt  es  noch  zahlreiche  andere  Eigen- 
schaften von  deutlich  periodischem  Charak- 
ter (Magnetismus,  Spektralerscheinungen, 
Lichtbrechung,  Kompressibihtät,  Härte  u. 
a.  m.),  doch  muß  hervorgehoben  werden,  daß 
nicht  alle  Eigenschaften  der  Elemente  perio- 
dische Funktionen  ihrer  Atomgewichte  sind. 
Als  Beispiel  sei  nur  die  Atomwärme  der 
festen  Elemente  genannt;  sie  ist  für  alle 
Elemente  annähernd  gleich  (vgl.  den  Artikel 
„Atomlehre"). 

8.  Uebersicht  über  die  neun  Gruppen 
des  periodischen  Systems.  Chemisches 
Verhalten  der  Elemente.  Die  chemischen 
Eigenschaften  der  Elemente  sind  ausgeprägt 
periodische  Funktionen  ihrer  Atomgewichte 
und  die  chemische  Verwandtschaft  einzelner 
Grundstoffe,  die  schon  früher  zur  Auf- 
stellung natürlicher  Famihen  geführt  hatte, 
tritt  in  den  neun  senkrechten  Spalten 
(„Gruppen")  des  periodischen  Systems  deut- 
lich hervor. 

Die  Aehnlichkeit  der  zusammengehörigen 


Elemente  erstreckt  sich  auch  auf  deren  che- 
mische Verbindungen.  Innerhalb  einer 
Gruppe  ändern  sich  die  Eigenschaften  mit 
ansteigendem  Atomgewichte  meist  regel- 
mäßig, außerdem  werden  sie  zum  Teil  mit- 
bestimmt durch  die  Nachbarglieder  in  den 
Horizontalreihen.  Auffallend  ist  das  Ver- 
halten der  Anfaugsgheder  jeder  Gruppe.  Es 
weicht  von  dem  der  übrigen  meist  erheblich 
ab  und  zeigt  deuthche  Verwandtschaft  zu 
dem  der  folgenden  Gruppe.  So  bildet  das 
Lithium  abweichend  von  den  Alkahmetallen 
ein  schwerlöshches  Carbonat  und  Phosphat, 
ganz  wie  die  Elemente  der  Gruppe  II  (Mag- 
nesium, Calcium  usw.).  Das  BeryUium 
ähnelt  dem  Aluminium,  das  Bor  dem  Sih- 
ciuni.i)  —  In  der  Tabelle  2  sind  die  Elemente 
der  großen  Perioden,  deren  jede  zwei  Horizon- 
talreihen umfaßt,  innerhalb  jeder  Gruppe 
in  eine  rechts  und  eine  hnks  stehende  Ko- 
lumne geteilt.  Die  beiden  darüber  stehenden 
Elemente  der  kleinen  Periode  gehören  nach 
ihrem  chemischen  Verhalten  in  den  Gruppen 
I  bis  IV  zu  den  links  stehenden  Elementen, 
z.  B.  Lithium,  Natrium  zu  Kahum,  Rubi- 
dium, Cäsium,  dagegen  in  Gruppe  IV  bis  VII 
zu  den  rechts  stehenden,  z.  B.  Stickstoff  und 
Phosphor  zu  Arsen,  Antimon  und  Wismut. 
Die  mit  den  Hauptgruppen  minder  verwandten 
Elemente  sind  als  Nebengruppen  durch  ge- 
strichelte Linien  abgegrenzt  (Tabelle  2). 

Im  folgenden  soll  eine  kurze  Ueber- 
sicht über  die  neun  Gruppen  des  perio- 
dischen Systems  gegeben  werden.  Dabei 
soll  vorzugsweise  das  chemische  Ver- 
halten der  Elemente  besprochen  werden; 
ihre  physikahschen  und  kristallographischen 
Eigenschaften  werden  nur  hie  und  da  ge- 
streift.   Allgemein  sei  bemerkt,  daß  analoge 


^)  Mendelejeff  hat  die  ersten  Elemente 
der  Gruppen  als  ,, typische"  bezeichnet.  Der  Aus- 
druck sagt  das  Gegenteil  von  dem,  was  der 
Wirklichkeit  entspricht  (Ostwald). 


446 


Chemische  Elemente 


Verbindungen  der  zu  einer  Gruppe  ge- 
hörigen Elemente  sehr  oft  isomorph  kristaUi- 
sieren. 

Gruppe  o.  In  der  mit  0  bezeichneten 
ersten  Spalte  des  Systems  finden  sich  die 
von  Ramsay  etwa  30  Jahre  nach  der  Auf- 
stellung des  periodischen  Systems  in  der 
Atmosphäre  entdeckten  Gase:  Neon,  Argon, 
Krypton,  Xenon,  ferner  das  Helium 
und  das  Niton.  Das  Helium  kommt  in 
uranhaltigen  Minerahen  vor  und  entsteht 
aus  verschiedenen  radioaktiven  Elementen. 
Das  Niton  ist  die  gasförmige  „Emanation" 
des  Radiums.  Die  Elemente  der  Gruppe  0 
haben  sich  bisher  auf  keine  Weise  in  che- 
mische Verbindungen  überführen  lassen. 
Sie  scheinen  keine  chemische  Affinität 
zu  besitzen,  und  man  setzt  ihre  Valenz  deshalb 
gleich  NuU.  Auch  die  Atome  desselben 
Elementes  verbinden  sich  nicht,  so  daß  die 
Moleküle  der  Gase  nur  aus  je  einem  Atom 
bestehen. 

Da  die  Ordnungsnuramer  der  Gruppen 
gleich  der  Valenz  der  Elemente  ist  (Tabelle 
3),  so  hat  man  der  Hehumgruppe  die 
Ordnungsnummer  Null  gegeben  und  damit 
zugleich  erreicht,  daß  die  alten  Bezeich- 
nungen des  periodischen  Systems  trotz  der 
neu  hinzugekommenen  Gruppe  bestehen 
bheben. 

Gruppe  I.  In  der  Hauptgruppe  sind  die 
Alkahmetalle  Lithium,  Natrium,  Ka- 
lium, Rubidium,  Cäsium  vereinigt.  Sie 
sind  sämthch  einwertig.  Der  elektroposi- 
tive  Charakter  nimmt  vom  Lithium  zum 
Cäsium  zu.  Ihre  Verwandtschaft  zum 
Sauerstoff  ist  selu:  groß,  und  aus  den  Oxyden 
sind  die  Metalle  nur  schwer  zu  reduzieren. 
Die  Metalle  zersetzen  kaltes  Wasser  unter 
Wasserstoffentwickelung  und  gehen  dabei  , 
selbst  in  Hydroxyde  über.  Diese  sind  sehr  ' 
starke  Basen  und  bilden  mit  Säuren  Salze, 
die  in  wässeriger  Lösung  fast  vollständig 
dissoziiert  sind.  Die  Hydroxyde  und  meisten 
Salze  sind  in  Wasser  leicht  löshch,  insbeson- 
dere die  Phosphate  und  Carbonate:  weniger 
löshch  sind  die  Bicarbonate.  Nur  das 
Lithium  bildet  ein  schwer  löshches  Phos- 
phat und  Carbonat,  während  sein  Bicar- 
bonat  leichter  löshch  ist.  Die  drei 
Metalle  der  Nebengruppe  Kupfer,  Silber, 
Gold  stehen  mit  der  Hauptgruppe  nur  in 
losem  Zusammenhang.  Das  Silber  ist 
in  einigen  Salzen  mit  Natrium  isomorph  und 
stets  einwertig.  Kupfer  ist  ein-  und  zwei- 
wertig, Gold  ein-  und  dreiwertig.  Die 
Elektropositivität  ist  viel  geringer  als  in  der 
Hauptgruppe  und  nimmt  von  Kupfer 
zum  Gold  ab.  Die  Oxyde  sind  leicht  redu- 
zierbar, Gold  und  Silber  verhalten  sich 
gegen  Sauerstoff  als  Edelmetalle.  Die  Hydr- 
oxyde des  Silbers  und  des  einwertigen 
Kupfers  sind  starke  Basen,  die  Hydroxyde 


des  zweiwertigen  Kupfers  und  des  Gol- 
des haben  dagegen  nur  schwach  basischen 
Charakter,    und    die    aus    ihnen    gebildeten 
Salze  reagieren  in  wässeriger  Lösung  sauer. 
Die  Hydroxyde,    Sulfide,  Carbonate,  Phos- 
phate aller  drei  Metalle  sind  schwer  löshch, 
das   gleiche    gilt    von    den    Halogenverbin- 
dungen des  Silbers  und  des  einwertigen 
Kupfers   (AgCl,   CuCl).  —  An   die    Spitze 
der  ganzen  Gruppe  wird  wegen  seiner  elek- 
tropositiven    Natur    vielfach    der    Wasser- 
stoff gestellt.    Andere  Eigenschaften  weisen 
ihn  in  die  siebente  Gruppe  über  das  Fluor. 
Gruppe   II.     Die   Hauptgruppe  II   ent- 
hält die  Metalle  Beryllium,   Magnesium, 
Calcium,     Strontium,     Baryum,     Ra- 
dium.     Sie  sind  zweiwertig.     Die  elektro- 
positiven    Eigenschaften   nehmen   wiederum 
mit  steigendem  Atomgewicht  also  vom  Beryl- 
hum  zum  Radium  zu,  doch  sind  sie  der  all- 
gemeinen    Regel     entsprechend     schwächer 
als  in  der  vorhergehenden  Elementengruppe. 
Die  Oxyde   (BeO,  MgO  usw.)   sind   schwer 
reduzierbar.    Die  höheren  Gheder  (von  Cal- 
cium ab)  zersetzen  Wasser  schon  bei  Zimmer- 
temperatur.  Die  Hydroxyde  des  Mg,  Ca,  Sr, 
BaundRa  sind  starke  Basen,  und  ihre  Salze  in 
wässeriger  Lösung    stark  dissoziiert.       Die 
Löslichkeit    der    Hydroxyde    nimmt    vom 
Baryum  bis  zum  Magnesium  ab,  schwer- 
löslich sind  die  Phosphate  und  Carbonate  des 
Magnesiums,  Calciums,  Strontiums,  Baryums 
und    Radiums,    leichter   löshch   ihre    Bicar- 
bonate.        Unlöshch      oder      schwerlöshch 
sind  ferner  das  Radiumsulfat,  Baryum- 
sulfat,    Strontiumsulfat,    Calciumsul- 
fat.      Das   Berylliumhydroxyd   ist   viel 
weniger  basisch,  es  vermag  sogar  als  schwache 
Säure  zu  wirken  wie  das  Aluminium,  dem  es 
auch   sonst   in   vielen    Beziehungen   ähnelt. 
—    Die    Untergruppe    enthält    wieder    drei 
SchwermetaUe :  Zink,  Cadmium,   Queck- 
silber,    deren    elektropositiver     Charakter 
in  der  gleichen  Reihenfolge  abnimmt.     Die 
MetaUe   sind   zweiwertig,   nur   das    Queck- 
silber  vermag   außerdem  einwertig   aufzu- 
treten und  nähert  sich  dadurch  dem  Kupfer 
und    Silber.      Aus    den    Oxyden   sind    die 
MetaUe  viel  leichter  reduzierbar  als  die  der 
Hauptgruppe.  Die  Hydroxydr  sind  schwache 
Basen,    das   Zinkhydroxyd   wirkt    auch   als 
schwache   Säure.     Die  Lösungen  der   Salze 
reagieren  sauer;  wasserunlöshch  sind  unter 
anderen  die  Carbonate,   Phosphate,   Sulfide, 
ferner  die  Halogensalze  des  einwertigen  Queck- 
silbers.    Die  Sulfate  sind  löshch.     Die  Be- 
ziehungen   zwischen    Haupt-    und "  Neben- 
gruppe  vermitteln   vor   aUera   Magnesium 
und   Zink,    die   in   ihren   chemischen   Ver- 
bindungen viel  Aehnhchkeit  zeigen, 

Gruppe  III.  Die  Elemente  Bor,  Alu- 
minium, Scandium,  Yttrium,  Lan- 
than, Ytterbium  bilden  die  Hauptgruppe. 


Cheniisclie  Elemente 


447 


Sie  sind  vorwiegend  dreiwertig  und  schwer 
aus  den  Oxyden  reduzierbar.  An  der  Spitze 
steht  das  wenigst  positive  Element,  das  Bor, 
sein  Hydroxyd  ist  eine  ausgesprochene  Säure 
(Borsäure).  Das  Aluminiumhydroxyd  kann 
sowohl  als  schwache  Base  wie  als  schwache 
Säure  wirken ;  das  Metall  hat  ,,amphoteren" 
Charakter,  wie  das  BeryUium.  Die  Oxyde 
des  Scandiums,  Yttriums,  Lanthans  und 
Ytterbiums  rechnet  man  zu  den  seltenen 
Erden.  Sie  bilden  in  Wasser  und  in  Alkaüen 
unlösliche  Hydroxyde  (M(0H)3),  die  in  ilner 
gelatinösen  Beschaffenheit  dem  Aluminium- 
hydroxyd ähneln.  An  das  Yttrium  und 
Ytterbium  schließen  sich:  Dysprosium,  Er- 
bium, Europium,  Gadolinium,  Lutetium, 
Thuüum,  Terbium  (Ytteriterden),  während 
Praseodym,  Neodym  und  Samarium  mehr 
dem  Lanthan  und  dem  Cer  der  folgenden 
Gruppe  ähneln  (Ceriterden).  Aus  neutralen 
und  sauren  Lösungen  aller  seltenen  Erden 
werden  durch  Oxalsäure  die  Oxalate  gefällt. 
Auch  sonst  verhalten  sich  die  analogen 
Verbindungen  der  seltenen  Erden  überaus 
ähnlich,  so  daß  die  vollständige  Trennung 
nur  schwer  gelingt.  Daher  kommt  es  in 
dieser  Elementengruppe  häufig  vor,  daß 
ein  bisher  für  einheitlich  gehaltenes  Element 
in  mehrere  Bestandteile  zerlegt  wird.  — 
Die  seltenen  Metalle  der  dritten  Neben- 
gruppe: Gallium,  Indium  und  Thallium 
sind  dem  Aluminium  verwandt  und  wie 
dieses  dreiwertig.  Nur  das  Thallium  ist  außer- 
dem einwertig.  Die  Hyckoxyde  Ga(0H)3, 
Sc(0H)3)  und  T1(0H)3  sind  schwache  Basen, 
die  beiden  ersten  in  Alkahen  lösHch.  Die 
Salze  sind  in  wässeriger  Lösung  hydrolytisch 
gespalten  und  reagieren  sauer.  Die  Verbin- 
dungen des  einwertigen  Thalliums  ähneln 
denen  der  Alkalien  und  des  Silbers; 
das  Hydroxyd  Tl(OH)  ist  wasserlöslich  und 
reagiert  basisch;  die  Halogensalze  (TU, 
TlBr,  TlCl)  sind  schwer  löshch. 

Bei  der  Entdeckung  des  ThaHiums,  In- 
diums, Galliums  und  bei  der  Zerlegung  der 
seltenen  Erden  hat  die  Spektralanalyse  eine 
wichtige  Rolle  gespielt. 

Gruppe  IV.  In  der  Hauptgruppe  finden 
sich  Kohlenstoff ,  Silicium,  Titan  ,  Zir- 
kon,  Cer  und  Thorium.  Die  Elementesind 
vorwiegend  vierwertig.  Der  Kohlenstoff 
ist  ein  Metalloid,  zugleich  das  negativste 
Element  der  Gruppe.  Er  bindet  ebenso 
gut  positive  wie  negative  Elemente.  Diese 
Eigenschaft  und  die  Fähigkeit  der  Kohlen- 
stoffatome, sich  untereinander  zu  verketten, 
bedingt  die  ungeheuere  Mannigfaltigkeit  der 
Kohlenstoffverbindungen.  Das  Kohlendioxyd 
(CO  2)  ist  das  Anhydrid  der  Kohlensäure. 
—  Auch  das  Silicium  ist  ein  Nichtmetall, 
seinDioxyd(Si02)  ist  das  Anhydrid  der  Kiesel- 
säure. Wie  der  Kohlenstoff  zeigt  auch  das 
SiUcium  in  seinen   Verbindungen  eine  sehr 


große  Mannigfaltigkeit,  die  aber  nicht  in 
einer  direkten  Verkettung  der/^  Sihcium- 
atome  sondern  auf  der  Bildung  von  Poly- 
kieselsäuren  beruht.  Der  elektropositive 
Charakter  wächst  in  der  Reihenfolge  Sili- 
cium, Titan,  Zirkon,  Cer,  Thorium, 
dem  entsprechend  nehmen  der  metal- 
hsche  Charakter  der  Elemente  und  die 
basischen  Eigenschaften  der  Oxyde  zu,  doch 
ist  selbst  das  Th  (0H)4  noch  eine  schwache  Ba- 
sis. Titan  und  Cer  bilden  auch  dreiwertige 
Verbindungen,  in  denen  sie  den  Elementen 
der  dritten  Gruppe  näher  stehen.  Der  Be- 
ziehungen des  Cqvs  zu  den  seltenen  Erden 
ist  schon  gedacht  worden. 

Während  die  Elemente  der  Hauptgruppe 
schwer  reduzierbar  sind,  finden  sich  die  leicht 
reduzierbaren  Metalle  Germanium,  Zinn 
und  Blei  in  der  Nebengruppe.  Der  elek- 
tropositive Charakter  nimmt  vom  Ger- 
manium zum  Blei  zu.  Die  Oxyde  aller 
drei  Elemente  reagieren  als  schwache  Säuren 
oder  Basen.  Die  Metalle  sind  sämtlich  vier- 
wertig, das  Zinn  und  Blei  auch  zweiwertig. 
Die  zweiwertigen  Verbindungen  des  Bleis 
sind  die  beständigeren  und  erinnern  an  die 
Verbindungen  des  Calciums  (Isomorphis- 
mus, Unlöslichkeit  der  Sulfate)  und  des 
Silbers  usw.  (Schwerlöslichkeit  des  Chlorids). 
—  Kohlenstoff  und  Silicium  bilden  als 
Metalloide  gasförmige  Wasserstoffverbin- 
dungen (CH4,  SiHJ. 

Gruppe  V.  Stickstoff,  Phosphor, 
Arsen,  Antimon  und  Wismut  bilden 
die  Hauptgruppe.  Stickstoff  und  Phos- 
phor sind  nichtmetallische  Elemente. 
Arsen  und  Antimon  nehmen  eine  Zwischen- 
stellung ein,  während  Wismut  ein  ausge- 
sprochenes Metall  ist.  Die  Wertigkeit  der 
Elemente  ist  3  und  5.  Der  elektropositive 
Charakter  nimmt  wieder  mit  steigendem 
Atomgewicht  zu.  Die  Oxyde  des  Stick- 
stoffs und  Phosphors  bilden  starke  Säuren, 
die  Arsen-  und  Antimonoxyde  sind  amphoter, 
das  Wismutoxyd  schwach  basisch.  — V  a  n  a  - 
din,  Niob  und  Tantal  sind  zwei-  bis  fünf- 
wertig  und  schüeßen  sich  in  ihren  Ver- 
bindungsformen zum  Teil  den  Metallen  der 
Hauptgruppe  an.  Die  elektropositiven  Eigen- 
schaften nehmen  vom  Vanadin  zum  Tantal  zu. 

Die  Elemente  der  Hauptgruppe  geben 
mit  Ausnahme  des  Wismuts  gasförmige 
Wasserstoffverbindungen  (NH3,  PH3,  AsHg, 
SbH3),  doch  ist  die  Beständigkeit  des  Arsen- 
und  Antimon  Wasserstoffs  infolge  der 
metalMschen  Natur  des  Arsens  und  Antimons 
nur  gering. 

Gruppe  VI.  Sauerstoff,  Schwefel, 
Selen  und  Tellur  bilden  die  Hauptgruppe. 
Die  beiden  ersten  sind  Nichtmetalle, 
die  Elemente  Selen  und  Tellur 
haben  schwach  metalhsche  Eigenschaften, 
ihre     Verbindungen     sind    aber    dem    des 


448 


Chemische  Elemente 


Schwefels  sehr  ähnhch.  Die  Wertigkeit  ist ! 
bei  Sauerstoff  zwei  (und  vier),  Schwefel, 
Selen  und  Tellur  sind  zwei-,  vier-  und 
sechswertig.  Vom  Sauerstoff  zum  Tellur 
nimmt  die  Elektropositivität  der  Elemente  zu. 
Die  Oxyde  des  Schwefels,  Selens  und 
Tellurs  bilden  starke  Säuren.  Die  Säuren 
vom  Typus  der  Schwefelsäure,  in  denen 
die  Elemente  sechswertig  auftreten,  sind  die 
stärksten.  Auch  die  Wasserstoffverbin- ; 
düngen  (HgO)  HgS,  HsSe,  HgTe  haben 
schwach  saure  Natur,  ihre  Beständigkeit 
nimmt  vom  Wasser  zum  Tellurwasserstoff  [ 
ab.  —  In  der  Nebengruppe  stehen  wieder 
vier  Schwermetalle,  das  Chrom,  Molybdän, 
Wolfram  und  Uran,  das  Chrom  ist  zwei-, 
drei-  und  sechswertig,  das  Molybdän  drei-, 
vier-  und  sechswertig,  das  Wolfram  zwei-, 
vier-,  fünf-  und  sechswertig,  das  Uran  vier-  j 
und  sechswertig.  Allen  gemeinsam  ist  die 
höchste  Valenz  6.  Die  Oxyde  (von  der 
Formel  MO3)  sind  Säureanhydride  und 
bilden  Salze,  die  den  Sulfaten  analog  sind. 
Auch  die  Veränderlichkeit  der  Valenz  er- 
innert an  den  Schwefel.  Viele  Verbindungen 
der  vier  Metalle  sind  lebhaft  gefärbt. 

Gruppe  VII.  Die  siebente  Hauptgruppe 
umfaßt  die  Halogene  (Salzbildner)  Fluor, 
Chlor,  Brom,  Jod;  der  allgemeinen 
Kegel  folgend  nimmt  der  elektronegative 
Charakter  von  Fluor  bis  zum  Jod  ab,  das 
Fluor  ist  das  elektronegativste  aller  Ele- 
mente. Die  Wertigkeit  gegen  Wasserstoff 
ist  durchweg  eins,  in  Sauerstoff  Verbindungen 
tritt  das  Chlor  ein-,  drei-,  fünf-  und  sieben- 
wertig,  das  B  r  0  m  drei-  und  fünfwertig,  das 
Jod  endlich  ein-,  fünf-  und  siebenwertig  auf. 
Das  P'luor  läßt  sich  überhaupt  nicht  an 
Sauerstoff  binden  und  weicht  auch  sonst 
in  seinem  Verhalten  von  den  drei  anderen 
Halogenen  erhebhch  ab.  Die  Verbindungen 
der  Halogene  mit  Sauerstoff  u  n  d  Wasserstoff 
sind  Säuren,  die  der  niederen  Wertigkeits- 
stufen (z.  B.  ClOH)  schwache,  die  der  höheren 
Stufen  aber  starke  Säuren  (z.  B.CIO3H).  Auch 
die  Wasserstoffverbindungen  HF,  HCl, 
HBr,  HJ  sind  starke  Säuren;  ihre  Be- 
ständigkeit nimmt  in  der  Reihenfolge  der 
Aufzählung  ab.  Besonders  charakteristisch 
für  die  Halogenwasserstoffsäuren  ist  die 
Schwerlöslichkeit  ihrer  Silbersalze  (AgJ, 
AgBr,  AgCl);  nur  das  Silberfluorid  ist 
leicht  löshch. 

In  der  Nebengruppe  findet  sich  nur  das 
Mangan.  Es  ist  zwei-,  drei-,  sechs-  und 
siebenwertig.  Die  Oxyde  des  zwei-  und  drei- 
wertigen Mangans  sind  basisch,  das  sechs- 
und  siebenwertige  Mangan  bildet  die  Man- 
gansäure und  Uebermangansäure.  In 
seinen  zwei-  und  dreiwertigen  Verbindungen 
ist  das  Mangan  dem  Eisen  (Gruppe  Vlll) 
ähnhch.  Die  mangansauren  Salze  sind  den 
Chromaten  analog  zusammengesetzt  (K2Cr04, 


KaMnOi);  auch  die  Fähigkeit,  farbige  Ver- 
bindungen zu  geben,  hat  das  Mangan  mit 
dem  Chrom  gemein.  Die  meisten  Eigen- 
schaften, vor  allem  auch  seine  metaUische 
Natur,  weisen  also  das  Mangan  zu  seinen 
Nachbarn  in  der  Horizontalreihe  (Cr  und  Fe). 
Nur  in  der  Uebermangansäure  ist  eine 
Verwandtschaft  zu  den  Halogenen  unver- 
kennbar: die  Salze  der  Uebermangan- 
säure und  Ueberchlorsäure  (KMn04, 
KCIO4)  haben  analoge  Formeln,  sind  iso- 
morph und  wirken  als  starke  Oxydations- 
mittel. 

Gruppe  VIII.  Die  Elemente  der  achten 
Gruppe  sind  sämthch  Schwermetalle.  Sie 
stehen  in  der  Mitte  der  großen  Perioden  und 
mußten  in  einer  besonderen  Kolumne 
vereinigt  werden,  wenn  die  Zusammenge- 
hörigkeit der  übrigen  Gruppen  nicht  gestört 
werden  sollte.  Doch  erscheint  die  Bildung 
der  achten  Gruppe  auch  aus  chemischen 
Gründen  berechtigt.  Die  neun  Elemente 
haben  unter  sich  mancherlei  Aehnlichkeit: 
einige  von  ihnen  (Osmium,  Ruthenium) 
können  achtwertig  auftreten,  wie  es  die 
Ordnungsnummer  der  Gruppen  erwarten 
läßt.  Die  nebeneinander  stehenden  Elemente: 
Eisen,  Kobalt,  Nickel  (Eisengruppe) 
—  Ruthenium,  Rhodium,  Palladium 
(leichte  Platinmetalle)  —  Osmium,  Iri- 
dium, Platin  (schwere  Platinmetalle)  haben 
nur  wenig  verschiedene  Atomgewichte  und 
sehr  ähnliche  Eigenschaften.  Diese  erscheinen 
daher  in  der  achten  Gruppe  nicht  als  perio- 
dische Funktionen  des  Atomgewichts,  viel- 
mehr ist  das  Element  mit  dem  nächstliegen- 
den Atomgewicht  auch  das  ähnhchste.  Aber 
auch  die  senkrecht  untereinander  stehenden 
Elemente  zeigen  deuthche  Verwandtschaft. 
So  bilden  Eisen,  Ruthenium  und  Os- 
mium Säuren,  deren  Salze  als  K2Fe04, 
K2RUO4,  K2OSO4  zu  formulieren  sind. 
OSO4  und  RUO4  sind  leicht  flüchtige  Oxyde. 
Kobalt,  Rhodium  und  Iridium  haben 
verschiedene  Wertigkeiten,  gewisse  Ver- 
bindungen der  dreiwertigen  Form  sind 
für  die  drei  Metalle  besonders  bezeichnend. 
Für  Nickel,  Palladium  und  Platin  sind 
Verbindungen  charakteristisch,  in  denen  die 
Metalle  zweiwertig  auftreten.  Das  N i c k e  1 
ist  außerdem  dreiwertig,  Platin  und  Pal- 
1  a  d  i  u  m  V  i  e  r  w  e  r  t  i  g  Auf  Einzelheiten  kann 
hier  um  so  weniger  eingegangen  werden,  als 
die  analogen  Verbindungen  oft  sehr  kom- 
phzierter  Art  sind:  die  Neigung  zur  Bildung 
komplexer  Salze  ist  allen  Elementen  der 
achten  Gruppe  gemeinsam.  —  Die  Elemente 
schließen  sich  in  ihrem  elektrischen  Verhalten 
dem  Mangan  an.  Die  achte  Gruppe  ist 
also  viel  positiver  als  die  siebente  Haupt- 
gruppe. 

Da  die  metalhschen  Eigenschaften  im  perio- 
dischen System  von   Gruppe  1 — VII  regel- 


Chemische  Elemente 


449 


mäßig  abnehmen,  innerhalb  der  einzelnen  Formen  ist  das  Eisen.  Bei  770»  geht  das 
HauDtgrupnen  aber  von  oben  nach  unten  magnetische  a-Eisen  in  das  unmagnetische 
zunehmen  so  erscheinen  die  N  i  c  h  t  -  |5-Eisen  über,  bei  890»  verwandelt  sich 
metalle  oder  Metalloide  in  die  rechte  dieses  in  das  y-Eisen,  das  sich  von  der 
obere  Ecke  gerückt.  Berücksichtigt  man  a-  und  /3-Form  durch  sein  großes  .Lösungs- 
nur  die  Elemente  der  Hauptgruppen,  so  vermögen  für  Kohlenstoff  unterscheidet.  Bei 
werden  die  MetaUoide  in  Tabelle  2  etwa  langsamem  Erkalten  bilden  sich  wieder  i5- 
durch  eine  gerade  Linie  begrenzt,  die  vom  und  a-Eisen,  durch  rasches  Abkühlen 
Bor  zum  Jod  reicht.  (''Abschrecken"      aber    gelingt     es,    dm 

v-Eisen-KoUenstofflosungen  auch  bei  ge- 
9.  Allotropie  der  Elemente.  —  Status  ^ghnlicher  Temperatur  zu  erhalten.  Da- 
nascendi.  Bei  der  vergleichenden  Be-  ^^^^^^  ^jj.j  (jjg  Eisenkohlenstofflegierung 
trachtung  der  Elemente  herrscht  eine  ge-  j^^j.|.g^  ^^^^^  g^-l^ält  die  Eigenschaften 
wisse  WiUkür.  Man  wählt  gewöhnlich  ^^^  Stahls.  Trotzdem  der  Stahl  für  nie- 
den  Zustand  der  Elemente,  in  dem  ^^^.^  fjgj^^pgj.j^^yj.gj^  ^jj^g  ^j^l3gg^^j^(jige  Form 
sie  sich  bei  normaler  Temperatur  und  ^ij^j-gteUt,  verliert  er  seine  wertvollen  Eigen- 
Atmosphärendruck  befinden.  Durch  eine  ggi^^ften  auch  in  Jahrtausenden  nicht.  En- 
Aenderung  dieser  rein  zufälligen  aiißeren  antiotrope  Modifikationen  bilden  ferner 
Bedingungen  werden  aber  auch  die  Eigen-  j^^balt,  Nickel,  Zink,  Thallium, 
Schäften  der  Elemente  verändert,  am  meisten,  ^jnn  und  Schwefel  (monoldiner  und 
wenn  sie  in  Gasform  vorliegen,  am  wenig-  rhombischer  Schwefel,  Umwandlungspunkt 
sten,  wenn  sie  fest  sind.  Daher  kommt  es  9540^1)  Das  gewöhnliche  Zinn  geht  bei 
vermuthch,  daß  die  beobachteten  Regel-  gQo  in  eine  graue  pulverförmige  Form  über, 
mäßigkeiten  sich  vorzugsweise  auf  den  ^  ^^^^  ^^^^^  ^jjg  xjmwandlungsgeschwindig- 
festen  Aggregatzustand  beziehen.  Aber  j,g-^  gj.^^  ^^gj  lieferen  Temperaturen  erheblich, 
auch  hier  ist  die  Auswahl  der  Eigenschatten  g^  ^|^^ß  zinnerne  Gegenstände  meist  nur  bei 
häufig  erschwert,  weil  eine  Reihe  von  Ele-  andauernder  Winterkälte  (z.  B.  Orgel- 
menten  in  zwei  oder  mehr  „allotropen  pfgjfgn  in  ungeheizten  Kirchen,  Zinndächer) 
Modifikationen  auftritt,  die  m  ihrem  ^^^^  ^g^  „Zinnpest"  befallen  werden.  Sie 
Verhalten  oft  weit  voneinander  abweichen,  verfallen  dann  aUmählich  zu  Pulver. 
Die    Allotropie    ist   nicht    auf    die    testen  .  *,,  ^      • 

Elemente  beschränkt,  vielmehr  kennen  wir  ,  2.  Bei  der  zweiten  Art  von  Allotropie 
im  Sauerstoff  und  Ozon  zwei  gasförmige  ist  eine  Form  Abel  allen  Temperaturen  die 
Formen  desselben  Elementes.  Die  übrigen  unbe^ständige,  sie  hat  das  Bestreben  m 
FäUe  von  Allotropie  beziehen  sich  aUe  die  Form  B  überzugehen  und  eine  Ruckver- 
auf den  festen  Aggr«  gatzustand,  nur  beim  wandlung  von  B  in  A  gehngt  nur  anf  Um- 
Schwefel auch  auf  den  flüssigen.  Die  Ele-  wegen  Die  bekanntesten  mono tropen 
mente  mit  allotropen  Formen  stehen  größten-  Modifikationen  lieiert  der  Phosphor  Der 
teils  in  der  vierten,  fünften  und  sechsten  giftige,  sehr  reaktionsfähige  weiße  Phos- 
Hauptgruppe  des  periodischen  Systems:  phor  geht  beim  Erhitzen  rasch  bei  niedriger 
Kohltfnstoff,  Zinn,  Phosphor,  Arsen,  Temperatur  unter  dem  Einfluß  des  Lichtes, 
Antimon,  Sauerstoff,Schwefel,  Selen,  in  den  ungiftigen,  chemisch  viel  angsamer 
ferner  die  Elemente  der  achten  Gruppe:  reagierenden  roten  Phosphor  über  Soll 
Eisen  Kobalt,  Nickel,  dazu  kommen  roter  Phosphor  m  weißen  verwandelt  wer- 
Thalli'um  und  Zink.  Vielleicht  wird  die  den,  so  muß  er  zum  Verdampfen  gebracht 
spätere  Forschung  noch  weitere  Elemente  und  die  Dämpfe  kondensiert  werden;  dabei 
hmzufüo-en  entsteht  —  einer  aUgememen  Regel  zufolge 


Man  unterscheidet  zwei  Arten  von 
festen  allotropen   Modifikationen. 

1.  Entweder  lassen  sich  die  beiden  Modi- 
fikationen    wechselweise    ineinander    über 


zunächst  die  unbeständige  Form,  also 
der  weiße  Phosphor.  Bei  Lichtabschluß 
und  Zimmerwärme  läßt  sich  der  weiße  Phos- 
phor unbegrenzt  lange  erhalten,  weil  dann 
die  Umwandlungsgeschwindigkeit  verschwin- 


führen,  man  nennt  sie  dann  enantiotrop.  ^jgj^^j  l^lgj^^  jg.    Xelnh che  Modifikationen  wie 

Der  Uebergang  der  einen  in  die  andere  Form  ^^^  Phosphor  liefern  seine  Gruppennachbarn 

vollzieht    sich    bei    einer    bestimmten    Um-  ^^  periodischen  System:  das  Arsen  und  das 
Wandlungstemperatur,  ganz  ähnhch  wie  der  ^^^jj^Qj^^    ^^^^^    ^l^^    (jjg    unbeständigen 

Uebergang  eines  festen  Stoffes  in  den  flüssigen  pomien    viel  schwerer  darzustellen.     Ueber 

Zustand   beim    Schmelzprozeß.      Die    Um-  jjg  Gleichgewichtsverhältnisse  zwischen  den 

Wandlungen  erfolgen  mit  verschiedener  Ge-  kristallinischen    Formen     des    Kohlen- 

schwindigkeit,   oft  nur  sehr  langsam.      In  g^^jjg.     Graphit  und  Diamant  ist  man 
vielen    Fällen    läßt    sich   auch    jenseits    des 
Umwandlungspunktes      eine     unbeständige 
Form  sehr  lange  festhalten.    Das  wichtigste 
Beispiel  für  eine  Allotropie  mit  enantiotropen 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


1)  Außer  diesen  gibt  es  noch  einige  andere 
Modifikationen  des  Schwefels. 

29 


450 


Chemische  Elemente 


nicht  sicher  orientiert.  Doch  scheint  der 
Diamant  bei  niedrigen  Temperaturen  und 
Drucken  die  beständige  Form  zu  sein. 
Durch  Erhöhung  des  Druckes  wird  der 
Umwandlungspunkt  nach  oben  verschoben. 
Bisher  ist  es  aber  nicht  gelungen,  Graphit 
direkt  in  Diamant  zu  verwandeln.  Trotzdem 
liegt  wahrscheinüch  Enantiotropie  vor. 

Ueber  die  Ursachen  der  Allotropie  ist 
wenig  Sicheres  bekannt ;  man  nimmt  an,  daß 
sie  in  einer  verschiedenen  Lagerung  der 
Atome  zu  suchen  ist,  Sauerstoff  und  Ozon 
unterscheiden  sich  durch  die  Zusammen- 
setzung ihrer  Gasmoleküle  (O2  und  O3).  Man 
vergleiche  auch  die  Artikel  „Tsomerie"  und 
Kristallographie", 

Man  könnte  auch  die  drei  Aggregatzustände 
und  den  amorphen  Zustand  der  Elemente 
bei  der  Allotropie  abhandeln,  doch  ist  das 
nicht  üblich.  Amorphe  Stoffe  werden  als 
unterkühlte  Flüssigkeiten  betrachtet  und 
sind  unterhalb  des  Erstarrungspunktes^)  stets 
als  unbeständige  Formen  anzusehen,  die 
das  Bestreben  haben,  in  den  kristallinischen 
Zustand  überzugehen.  —  Hier  soU  noch 
des  Verhaltens  der  Elemente  „in  statu 
nascendi"  (im  Entstehungszustande)  kurz 
gedacht  werden.  Im  Augenbhcke  seiner  Ent- 
stehung pflegt  ein  Stoff  chemisch  besonders 
wirksam  zu  sein.  Soll  beispielsweise  ein  in 
Wasser  gelöster  Stoff  reduziert  werden,  so 
gelingt  dies  nur  selten  durch  einfaches  Durch- 
leiten von  Wasserstoff,  aber  man  kommt 
oft  zum  Ziele,  wenn  man  das  Gas  in 
der  Flüssigkeit  erzeugt,  vielleicht  durch 
Zugabe  von  Zink  und  Säure,  oder  durch  den 
elektrischen  Strom,  Es  wird  wohl  ange- 
nommen, daß  der  Wasserstoff  ,,in  statu 
nascendi"  aus  den  besonders  reaktions- 
fähigen freien  Atomen  bestehe,  wälu'end  im 
gewöhnhchen  Wasserstoff  je  zwei  Atome  , 
zu  einem  Molekül  verbunden  sind.  Aehnlich  | 
wie  der  Wasserstoff  verhalten  sich  zahlreiche  j 
andeie  Stoffe.  1 

''  10.  Erhaltung  und  Transmutation  der 
Elemente  (Proutsche  Hypothese,  Radio-  ■ 
aktive  Elemente,  Metabole.  Entwickelung 
der  Materie,  Energie  der  Atome),  Der 
Satz,  daß  ein  Element  nicht  in  ein  anderes 
übergeführt  werden  kann,  ist  ein  Ergebnis 
des  Experiments,  also  der  Erfahrung.  In 
neuerer  Zeit  hat  man  ihn  als  das  Gesetz 
von  der  Erhaltung  der  Elemente 
formaliert:  Die  Art  und  Menge  der  che- 
mischen Elemente  in  einem  abgeschlossenen 
chemischen  Gebilde  kann  durch  keinen 
physikalischen     oder     chemischen    Vorgang 


^)  Der  Erstarrungs-  oder  Schmelzpunkt 
eines  reinen  Stoffes  ist  stets  die  Temperatur 
bei  der  die  kristallinische  Form  mit  der 
flüssigen  im  Gleichgewicht  ist. 


geändert    werden    (Ostwald).     Der    Vor- 
stellung aber,  daß  auch  die  Elemente  zu- 
sammengesetzte Stoffe  seien,  stehen  logische 
Bedenken    nicht    entgegen;     im    Gegenteil: 
das  Bestreben,   die  Mannigfaltigkeit  der  Er- 
scheinungen auf  Einfacheres  zurückzuführen, 
hat  immer  wieder  zu  der  Annahme  eines  oder 
doch  nur  sehr  weniger  Grundstoffe  geführt, 
aus  denen  sich  die  Körperwelt  aufbauen  soll. 
In  der  Geschichte  der  Chemie  hat  besonders 
eine  von  Prout  im  Jahre  1815  aufgestellte 
Hypothese  Bedeutung  erlangt,   nach  der  die 
Atomgewichte  sämthch  ganze  Vielfache  von 
dem    Atomgewicht    des    Wasserstoffs    sind. 
Der  Streit  über  diese  Annahme   veranlaßte 
eine    Reihe    von    höchst    exakten    Atomge- 
j  Wichtsbestimmungen,  aus  denen  die  Unhalt- 
barkeit  der  Proutschen  Hypothese  hervor- 
ging.    Neuere  Forschungen    haben  ches  Er- 
gebnis durchaus  bestätigt.    Auffallend  bleibt 
freihch,    daß  eine  ganze  Anzalü  von  Atom- 
j  gewichten    mit    großer    Annäherung    ganze 
:  Vielfache  des  Wasserstoffatomgewichts  sind. 
Doch  ist  der  aus  der  Proutschen  Hypothese 
gezogene  Schluß,  daß  der  Wasserstoff  als  Ur- 
materie  zu  betrachten  sei,  sicher  hinfällig.  — 
Ein    Anzeichen    für    die    zusammengesetzte 
Natur    der    Elemente    ist    der    kompli- 
zierte Bau  ihrer   Spektra.     Zwar  hat 
die  Spektralanalyse  der  Elemente  bemerkens- 
werte   Regelmäßigkeiten    zutage    gefördert, 
die   namentlich   die   einzelnen  Gruppen   des 
periodischen    Systems    betreffen    (vgl.    den 
Artikel  „Spektroskopie").     Doch  haben 
sich  allgemeinere  Folgerungen  über  den  Auf- 
bau der  Elementaratome    daraus   bis    jetzt 
nicht  ergeben,  —  Auch  die  in  dem  perio- 
dischen  System    ausgedrückten    gesetz- 
mäßigen   Beziehungen    zwischen    den    Ele- 
menten deuten  auf  einfachere,  aUen  Elementen 
gemeinsame  Grundstoffe  hin.     Man  hat  die 
i  Gruppen  des  Systems  mit  den  homologen  ^^ 
1  Reihen  der  Kohlenwasserstoffe  (siehe  diese) 
verglichen ;     den     konstanten     Differenzen 
zwischen  den  Molekulargewichten  der  Kohlen- 
wasserstoffe entsprechen  annähernd  konstante 
Unterschiede   zwischen   den   Atomgewichten 
ähnlicher  Elemente  (vgl.  che  Döberein  er- 
sehen   Triaden,     S,    442),      So    interessant 
diese  Analogie  ist,  so  sagt  sie  doch  über  die 
Ursache  des  periodischen  Gesetzes  nichts  aus. 

Erst  seit  der  Entdeckung  der  radio- 
aktiven Stoffe  ist  die  Frage  nach  der  Zu- 
sammensetzung der  Elemente  aus  dem 
Gebiet  der  Spekulation  in  das  der  Erfahrung 
gelangt.  Die  in  der  letzten  Horizontalreihe 
des  periodischen  Systems  vereinigten  Ele- 
mente    mit     dem  "höchsten     Atomgewicht 


^)  Man  bezeichnet  deshalb  z,  B.  auch  den 
Phosphor  oder  das  Arsen  als  die  ,, Homologen" 
des  Stickstoffs. 


Chemische  Elemente 


451 


senden  ständig  Strahlen  aus,  die  eine  photo-  \ 
graphische  Platte  schwärzen  und  die  Luft 
ionisieren,  d.  h.  elektrisch  leitend  machen. 
Man  nennt  solche  Elemente  radioaktiv. 
Als  Maß  für  die  Radioaktivität  dient  meist 
das  lonisationsvermögen  der  Stoffe.  Man 
bestimmt  mit  einem  sehr  empfindhchen 
Elektroskop  die  Leitfähigkeit  der  sie  um- 
gebenden Luft.  Von  den  alten  bekannten 
Elementen  sind  nur  Uran  und  Thor  schwach 
radioaktiv.  Frau  Curie  isoüerte  1898  aus 
der  Uranpechblende  einige  Zentigramm 
eines  stark  radioaktiven  Elementes,  dem 
sie  den  Namen  „Radium"  gab.  Das  Radium 
erzeugt  außer  der  Strahlung  ständig  sehr 
kleine  Mengen  einer  gasförmigen  „Emana- 
tion", die  wiederum  radioaktiv  ist.  Aber 
ihre  Radioaktivität  nimmt  ziemlich  schnell 
ab  und  zwar  nach  einem  ganz  bestimmten 
Gesetz:  sie  sinkt  in  3,86  Tagen  auf  die  Hälfte. 
Dabei  entstehen  nacheinander  eine  Reihe 
von  neuen  radioaktiven  Substanzen,  die 
als  unwägbare  Ueberzüge  auf  der  Ober- 
fläche der  Gefäßwände  haften  (induzierte 
Radioaktivität).  Jede  dieser  Uebergangs- 
formen  hat  wie  die  Radiumemanation  eine 
charakteristische  Zeitkonstante  für  die  Ab- 
nahme ihrer  Radioaktivität.  Dem  Radium 
ähnlich  verhalten  sich  das  Thorium  und  das 
Aktinium,  ein  zu  den  seltenen  Erden  ge- 
höriges Element. 

Bei  den  Elementen  Uran,  Thor  und 
Radium  ist  eine  Abnahme  der  Radioaktivi- 
tät auch  in  Jalu-en  nicht  beobachtet  worden. 
Trotzdem  läßt  sich  berechnen,  daß  auch  ihre 
Aktivität  dauernd  schwindet.  Die  Zeit,  in  der 
sie  auf  die  Hälfte  sinkt,  ist  schätzungsweise 
für  Uran  6  000  000  000  Jahre 

„    Thorium    30  000  000  000      „ 
„    Radium  2  000      „ 

Das  Radium  selbst  scheint  über  einige 
Zwischenstufen  hinweg  aus  dem  Uran  ent- 
standen zu  sein,  da  es  sich  stets  in  uran- 
haltigen Minerahen  findet.  Man  gliedert 
deshalb  die  radioaktiven  Stoffe  in  drei  Fa- 
mihen,  an  deren  Spitze  die  di-ei  Elemente 
U  r  a  n,  T  h  0  r  und  A  k  t  i  n  i  u  m  stehen.  Die  drei 
Familien  haben  zusammen  etwa  30  GMeder, 
von  denen  nur  4  in  der  Elemententabelle  vor- 
kommen, denn  von  den  neuentdeckten  Stoffen 
haben  nur  Radium  und  in  jüngster  Zeit  das 
„Niton"  (die  Radiumemanation)  bisher  in 
so  großer  Menge  gewonnen  werden  können, 
daß  eine  Atomgewichtsbestimmung  möghch 
war.  Beim  Niton  stand  für  jede  Messung  nur 
ein  KubikmiUimeter  des  Gases  zur  Verfügung 
(Ramsay).  Beide  Elemente  haben  sich  zwang- 
los in  das  System  einordnen  lassen :  das  Ra  di  - 
u  m  unter  das  Baryum,  dem  es  in  seinen  Re- 
aktionen äußerst  ähnhch  ist,  das  Niton  zu 
den  Edelgasen,  denen  es  in  seiner  chemischen 
Inaktivität  folgt.    Wir  haben  keinen  Grund 


zu  bezweifeln,  daß  auch  die  übrigen  Gheder 
der  radioaktiven  Gruppen  als  Elemente 
aufzufassen  sind,  wenn  wir  auch  von  ihnen 
oft  wenig  mehr  wissen,  als  die  Zeitkonstante 
ihres  Zerfalls.  Die  unbeständigen  radio- 
aktiven Elemente  bezeichnet  man  mit  dem 
gemeinsamen  Namen  „Metabole". 

Die  heute  allgemein  angenommene  Theorie 
der  Radioaktivität  ist  von  Rutherford  und 
S  0  d  d  y  aufgestellt  w^orden  (1903).  Sie  nehmen 
an,  daß  die  Atome  der  radioaktiven  Elemente 
explosionsartig  zerfallen,  und  zwar  wie  dieMole- 
küle  bei  einer  gewöhnlichen  chemischen  Re- 
aktion, immer  nur  ein  bestimmter  Bruchteil 
der  Atome,  der  in  jedem  Augenbhck  der  gerade 
vorhandenen  Gesamtzahl  der  Atome  propor- 
tional ist.  Daraus  läßt  sich  das  experimentell 
ermittelte  Zeitgesetz  für  den  Zerfall  radio- 
aktiver Systeme  theoretisch  ableiten.  Bei 
dem  AtomzerfaU  wird  Energie  in  Form  von 
Strahlungen  frei,  die  der  ganzen  Erschei- 
nung ihren  Namen  gegeben  haben.  Außer- 
dem aber  entstehen  neue  Stoffe,  die  wiederum 
radioaktiv  sein  können.  So  ist  das  Radium 
wahrscheinlich  als  ein  Zerfallprodukt  des 
Urans,  das  Niton  sicher  als  Zerfallprodukt  des 
Radiums  aufzufassen.  Von  größter  Bedeu- 
tung war  die  Entdeckung  Ramsays  (1903), 
daß  aus  der  Radiumemanation  Helium 
entsteht.  Wenn  man  über  die  elementare 
Natur  der  Radiumemanation  noch  im  Zweifel 
sein  konnte,  so  war  bei  dem  Uebergang  des 
Radiums  (oder  seiner  Emanation)  in  Hehum 
zum  ersten  Male  die  Transmutation  eines 
Elementes  in  ein  anderes  experimentell  er- 
wiesen. Mittlerweile  ist  nachgewiesen 
w^orden,  daß  Hehum  aus  allen  radioaktiven 
Elementen  entsteht,  die  a-Strahlen  aus- 
senden, und  daß  die  a-Strahlen  nichts 
anderes  als  elektrisch  positiv  geladene 
Heliumatome  sind,  die  von  der  radio- 
aktiven Substanz  mit  großer  Geschwindigkeit 
fortgeschleudert  werden.  Von  den  übrigen 
Strahlen  der  radioaktiven  Stoffe  kommen 
hier  noch  die  ^-Strahlen  in  Betracht;  sie 
sind  in  ihrem  Wesen  den  Kathodenstrahlen 
gleich,  und  bestehen  wie  diese  aus  negativ 
geladenen  Elektrizitätsatomen  oder  Elek- 
tronen, die  sich  nahezu  mit  Lichtgeschwin- 
digkeit bewegen.      Ihre   (scheinbare)  Masse 

ist  etwa  -p^Qß  von  der  eines  Wasserstoff- 
atoms. Aus  den  bisherigen  Ergebnissen  darf 
geschlossen  werden,  daß  Heliumatome  und 
Elektronen  einen  wesenthchen  Anteü  an 
dem  Aufbau  der  Elementaratome  haben.  In 
der  Famihe  des  Radiums  wird  das  besonders 
deutlich.  Durch  Abspaltung  von  einem 
Hehumatom  (Atomgewicht  4)  geht  das 
Radiumatom  (Atomgewicht  226,4)  in  die 
Radiumemanation  (Atomgewicht  222,4)  über. 
Diese  gibt  nacheinander  noch  vier  Metabole 
die   a-Strahlen  aussenden.     Als  (inaktives) 


452 


Chemische  Elemente  —  Chemische  Energie 


Endprodukt  ist  also  ein  Element  zu  erwarten, 
dessen  Atomgewicht  4  x  4  =  16  Einheiten 
kleiner  ist  als  222,4.  Die  so  berechnete  Zahl 
206,4  ist  annähernd  gleich  dem  Atomgewicht 
des  Bleis.  Da  das  Blei  sich  in  radiumhaltigen 
Minerahen  fast  regelmäßig  findet,  so  ist  es 
vielleicht  als  letztes  Umwandlungsprodukt 
des  Radiums  (und  des  Urans)  aufzufassen. 

Außer  den  genannten  Elementen  sind  auch 
alle  übrigen  auf  Radioaktivität  untersucht 
worden,  aber  nur  noch  Kalium  und  Rubi- 
dium haben  scliwache  Anzeichen  davon  ge- 
geben. Trotzdem  ist  der  Atomzerfall  wahr- 
scheinlich eine  allgemeine  Eigenschaft  der 
chemischen  Grundstoffe.  Bemerkbar  aber 
wird  er  nur  an  Elementen  von  mittlerer 
Zerfallgeschwindigkeit,  weil  bei  sehr  raschem 
Zerfall  der  Stoff  überhaupt  nicht  faßbar  wäre, 
bei  überaus  langsamem  Zerfall  aber  die 
Empfindlichkeit  der  Beobachtungsmethoden 
für  Radioaktivität  nicht  ausreiclit.  Solche 
Betrachtungen  leiten  zu  der  besonders  von 
Soddy  ausgeführten  Vorstellung,  daß 
die  chemischen  Elemente  nicht  von  Anfang 
an  vorhanden  waren,  sondern  sich  erst 
im  Laufe  der  Jahrmilhonen  gebildet  haben, 
und  daß  ihre  Umbildung  auch  heute  noch 
nicht  abgeschlossen  ist^).  Damit  wird  der 
Gedanke  der  Entwickelung,  der  jetzt  so 
viele  Wissenszweige  beherrscht,  auch  auf  die 
anorganische  Materie  übertragen. 

Da  die  Chemie  fast  ausschließlich  mit 
sehr  stabilen  Elementen  zu  tun  hat,  behält 
das  Gesetz  von  der  Erhaltung  der  Elemente 
seine  praktische  Bedeutung.  Aber  es  bleibt 
auch  in  dem  Sinn  gültig,  daß  es  nach  wie 
vor  unmöglich  ist,  Elemente  willkürlich 
ineinander  zu  verwandeln.  Die  Umwand- 
lungen radioaktiver  Elemente  verlaufen 
durchaus  spontan;  sie  können  weder  durch 
irgendein  Mittel  verhindert,  noch  in  ihrer 
Geschwindigkeit  geändert  werden.  Sogar 
bei  der  Einführung  in  eine  chemische  Ver- 
bindung bleibt  die  Zerfallgeschwindigkeit 
unverändert  erhalten.  Auch  der  Atom- 
begriff hat  nichts  von  seiner  alten  Bedeutung 
für  die  Chemie  eingebüßt.  Nur  wissen  wir  jetzt, 
daß  die  Atome  nicht  als  die  letzten  Bestandteile 
der  Elemente  aufzufassen  sind,  und  wir 
dürfen  hoffen,  daß  die  Forschung  später 
einmal  das  periodische  Gesetz  der  Elemente  aus 
ihrer  Zusammensetzung  wird  ableiten  können. 

Bei  dem  Zerfall  radioaktiver  Elemente 
werden  viel  größere  Energiemengen  frei,  als 
bei  irgendeiner  chemischen  Reaktion  mit 
gleichen  Substanzmengen.  In  den  Elementar- 
atomen sind  also  ungeheuer  große  Energie- 
vorräte aufgespeichert.    Auf  ihre  Bedeutung 


für  den  Wärmehaushalt  der  Erde  kann  hier 
nur  hingedeutet  werden.  Wollten  wir  die 
Energie  der  Atome  technisch  ausnutzen, 
so  müßten  wir  imstande  sein,  den  Zerfall  der 
Elemente  auszulösen  und  zu  beschleunigen. 

Literatur.  W.  Nemstf  Theoretische  Chemie. 
6.  Äiifi.,  Stuttgart  1909.  —  W.  Ostwald,  Grund- 
riß der  allgemeinen  Chemie.  4.  Avfl.,  Leipzig 
1909.  — JJ.  Abegg,  Handbuch  der  anorganischen 
Chemie.  Bis  jetzt  5  Bde.,  1905  bis  1909.  —  A. 
F.  Holleman,  Lehrbuch  der  unorganischen 
Chemie.  9.  Aufl.,  Leipzig  1911.  —  W,  Jiainsay, 
lloderne  Chemie.  Halle  a.  S.  1905.  —  G.  Bod- 
lilnder,  Lehrbuch  der  anorganischen  Chemie. 
Stuttgart  1890.  —  E.  V.  Meyer,  Geschichte  der 
Chemie.  3.  Aufl.,  Leipzig  1905.  —  W.  Ost- 
wald, Leitlinien  der  Chemie.  Leipzig  1906.  — 
Ostwalds  Klassiker  Nr.  66  und  68.  Leipzig 
1895  (Originalabhandhingen  von  Döbereiner , 
Pett  enkofer ,  Lothar  Mey er ,  Mendele- 
j  eff  über  das  natürliche  System  der  Elemente). 
—  Lothar  Meyer,  Theoretische  Chemie.  3.  Aufl., 
Leipzig  1902.  —  11'^.  Ramsay ,  Vergangenes 
und  Künftiges  aus  der  Chemie.  Leipzig  1909.  — 
Derselbe,  Einige  Betrachtungen  über  das 
periodische  Gesetz  der  Elemente.  Leipzig  190S.  — 
H.  Moissan,  Einteihmg  der  Elemente.  Berlin  W 
1904.  —  Heinrich  Blitz,  Zur  Kenntnis  des 
Periodensystems  der  Elemente.  Berichte  der 
deutschen  chemischen  Gesellschaft.  Bd.  35,  S.  562, 
Berlin  1902.  —  P.  Curie,  Die  Radioaktivität. 
Leipzig  1912.  —  f.  Soddy,  Die  Entwickelung 
der  Materie.  Leipzig  1904.  —  Derselbe,  Die 
Natiir  des  Eadiums.  Leipzig  1909.  —  Derselbe, 
Die  Chemie  der  Radio- Elemente.     Leipzig  1912. 

A.  Sieverts. 


^)  Möglicherweise  sind  einzelne  Elemente 
schon  ausgestorben.  Sie  könnten  in  die  Lücken 
des  periodischen  Systems  gehört  haben. 


Chemisclie  Energie. 

1.  Allgemeine  Energetik.  2.  Umkehrbare 
und  nichtumkehrbare  Vorgänge.  Zerstreuung 
(Dissipation)  der  Energie.  3.  Beziehungen  der 
chemischen  Energie  zur  mechanischen  Energie. 
Mechanochemie.  4.  Beziehungen  der  chemischen 
Energie     zur     Wärmeenergie.        Thermochemie. 

5.  Beziehungen  der  chemischen  Energie  zur 
elektrischen  Energie.  Elektrochemie,  a)  Grund- 
tatsachen, b)  Die  Ionen,  c)  Das  Faradaysche 
Gesetz,  d)  Die  Leitfähigkeit,  e)  Elektromoto- 
rische Kräfte  (Umwandlung  chemischer  Energie 
in  elektrische  Energie).  f)  Umwandlung  der 
elektrischen     Energie     in     chemische     Energie. 

6.  Beziehungen  der  chemischen  Energie  zur  strah- 
lenden Energie  (Photochemie  und  Kadiochemie). 

7.  Messungen  der  energetischen  Größen  und 
Beziehungen.  8.  Ausnutzung  der  chemischen 
Energie. 

I.  Allgemeine  Energetik.  Unter  Ener- 
gie versteht  man  die  Fähigkeit,  Arbeit  zu 
leisten.  Das  Maß  der  Energie  ist  der  Betrag 
der  Arbeit  selbst.  Man  unterscheidet  in 
der  Natur  bestimmte  Energie-  oder  Arbeits- 
formen und  spricht  z.  B.  von  einer  Licht- 
energie, welche  die  durch  die   Strahlen  be 


Chemische  Enereie 


453 


wirkten  Veränderungen  besorgt,  wie  etwa 
die  chemische  Arbeit  der  Schwärzung  eines 
photographischen  Papiers.  Die  chemische 
Arbeit,  die  bei  irgendeiner  Reaktion  ge- 
leistet werden  kann,  äußert  sich  in  den  mit 
der  chemischen  Reaktion  verknüpften  Ener- 
gievorgängen, die  meist  in  dem  Uebergang 
der  chemischen  Energie  oder  eines  Teils 
derselben  in  Wärme  oder  in  elektrische 
Energie  bestehen  (s.  unter  7). 

Alle  Energieformen  sind  ineinander  um- 
waudelbar,  sowohl  in  der  Natur,  wie  auch 
durch  künsthche  Anordnungen.  So  kann 
aus  Wärme  Bewegung,  aus  Bewegung  Elek- 
trizität, aus  dieser  Licht  usw.  werden. 
Die  Quelle  fast  der  gesamten  irdischen 
Energie  ist  die  strahlende  Energie  der 
Sonne.  Da  der  gesamte  Energiewert 
nach  dem  Gesetz  von  der  Erhaltung  der 
Energie  (vgl.  den  Artikel  „Energielehre"), 
ein  unveränderlicher  ist,  und  aUe  Vorgänge 
ledighch  in  Umwandlung  der  Energieformen 
ineinander  bestehen,  ohne  daß  deren  Ge- 
samtbetrag geändert  wird,  so  ist  die  ein- 
zige Ursache  eines  Energieverlustes  für  die 
Erde  die  Ausstrahlung  derselben  in  den 
Weltenraum ,  die  meist  in  der  Form  von 
Wärmestrahlung  stattfindet.  Man  bezeichnet 
das  Gesetz  von  der  Erhaltung  der  Energie 
auch  als  den  ersten  Hauptsatz  der 
Energetik  oder  Thermodynamik.  Aus 
diesem  ersten  Hauptsatz,  der  von  Julius 
Robert  Mayer  (1842),  Hermann  von 
Helmholtz  (1847)  und  Joule  (1850)  ge- 
funden wurde,  ergeben  sich  die  Maße  der 
Energie.  Durch  vollständige  Umwandlung 
eines  genau  definierten  Ai'beitsbetrages  einer 
bestimmten  Energieform  in  andere  Energie- 
formen kann  man  deren  äquivalente  Arbeits- 
beträge ermitteln. 

Während  der  erste  Hauptsatz  der  Ener- 
getik die  Unzerstörbarkeit  der  Energie  fest- 
stellt, betrifft  der  zweite  Hauptsatz 
die  Verwandelbarkeit  der  Energie.  Dem 
ersten  Hauptsatz  würde  ein  Perpetuum 
mobile  widersprechen,  das  dauernd  ohne 
äußere  Energiezufuhr  Ai'beit  zu  leisten  ver- 
möchte. Wir  können  uns  aber  noch  eine 
andere  Art  von  Perpetuum  mobile  denken, 
das  ständig  auf  Kosten  der  Wärme  der 
Umgebung  Arbeit  zu  leisten  imstande  wäre; 
eine  solche  Vorrichtung  stände  nicht  im 
Widerspruch  zum  ersten  Hauptsatz,  aber 
die  Erfahrung  hat  gezeigt,  daß  es  auf  keine 
Weise  möglich  ist,  den  ungeheuren  Wärme- 
vorrat der  Natur  ohne  weiteres  in  äußere 
Arbeit  umzusetzen.  Positiv  wurde  der  Satz 
in  der  Form  ausgesprochen,  daß  Wärme  von 
selbst  nur  von  einem  wärmeren  Körper  auf 
einen  kälteren  übergehen  kann.  Auf  die 
gesamte  Energetik  übertragen  läßt  sich  der 
Satz   so    aussprechen:    „Sind    zwei    Körper 


oder  Gebilde  in  bezug  auf  eine  oder  mehrere 
Arten  der  Energie  mit  einem  dritten  im 
Gleichgewichte,  so  sind  sie  in  bezug  auf 
dieselben  Energiearten  auch  untereinander 
im  Gleichgewicht." 

Die  formalen  Bezeichnungen  der  Energie- 
arten lassen  sich  in  zwei  Faktoren  zerlegen, 
den  Kapazitätsfaktor  und  den  In- 
tensitätsfaktor. Ersterem  kommt  für  den 
Eintritt  des  Geschehens  keine  Bedeutung  zu, 
während  der  Intensitätsfaktor  für  den  Ein- 
tritt eines  Vorgangs  maßgebend  ist.  Man 
zerlegt  so  die  Bewegungsenergie  in  den 
Kapazitätsfaktor  ,, Masse"  und  den  Intensi- 
tätsfaktor „Geschwindigkeit"  (oder  genauer: 
,, Geschwindigkeitsquadrat").  Die  Voluni- 
energie  der  Gase  hat  als  Kapazitätsfaktor  das 
Volumen,  als  Intensitätsfaktor  den  Druck. 
Für  die  Wärme  ist  der  Intensitätsfaktor 
die  Temperatur,  der  Kapazitätsfaktor  die 
Wärmekapazität.  In  der  elektrischen  Ener- 
gie bedeutet  die  Spannung  den  Intensitäts- 
faktor, die  elektrische  Menge  den  Kapa- 
zitätsfaktor. In  der  chemischen  Energie 
schheßhch  kann  man  die  chemische  Ein- 
heitsmasse, welche  bei  der  großen  Anzahl 
der  verschiedenen  Elemente  mit  ihren  ver- 
schiedenen Atomgewichten  nicht  als  eine 
Konstante  definiert  werden  kann,  sondern 
für  die  das  Grammatom  oder  Grammolekül 
eines  jeden  Elementes  genommen  werden 
jnuß,  als  Kapazitätsfaktor  ansprechen, 
wälirend  als  Intensitätsfaktor  das  chemi- 
sche Potential  gilt,  das  ein  Maß  für  die 
Affinität  bedeutet,  aber  nicht  chemisch 
meßbar  ist.  Nach  diesen  Definitionen  kann 
man  den  zweiten  Hauptsatz  auch  so  aus- 
sprechen, daß  mau  sagt,  Energieumwand- 
lungen treten  nur  bei  nicht  kompensierten 
Intensitätsunterschieden  auf. 

Bezeichnet  man  die  gesamte  Energie, 
die  in  einem  System  enthalten  ist,  mit  U, 
so  findet  man,  daß  bei  irgendwelchen  Um- 
wandlungen nur  ein  Teil  dieser  Gesamt- 
energie sich  an  der  Umwandlung  beteiligt 
und  in  äußere  Arbeit  verwandelbar  ist. 
Diesen  frei  verwandelbaren  Teil  der  Energie 
nennt  man  die  freie  Energie.  Bezeichnet 
A  die  Aenderung  der  freien  Energie,  so 
gibt  A — U  die  Aenderung  der  gebundenen 
Energie,  d.  h.  die  Differenz  der  Aenderungen 
von  freier  und  gesamter  Energie  an  (vgl. 
die  Artikel  ,, Energielehre",  „Thermo- 
chemie" und  ,, Chemische  Theorieen"). 

2.  Umkehrbare  und  nicht  umkehrbare 
Vorgänge.  Zerstreuung  (Dissipation)  der 
der  Energie.  Der  zweite  Hauptsatz  läßt  sich 
in  folgender  Form  aussprechen:  Jeder  Vor- 
gang, der  von  selbst,  freiwilhg,  ohne  Zu- 
fuhr von  Energie,  verläuft,  und  nur  ein 
solcher,  ist  imstande,  ein  gewisses  Quantum 
äußerer  Arbeit  zu  liefern.     Umgekehrt  be- 


454 


Chemische  Energie 


darf  es  der  Zufuhr  äußerer  Arbeit,  um  einen 
freiwillig  verlaufenden  Vorgang  rückgängig  zu 
machen. 

Läßt  man  bei  möghchster  technischer 
Vollkommenheit  des  Systems  den  Vorgang 
so  verlaufen,  daß  in  jedem  Moment  die 
treibende  Kraft  um  einen  ganz  minimalen 
Betrag  größer  ist,  als  die  zu  überwindende 
Gegenkraft,  so  daß  also  bei  einer  gering- 
fügigen Steigerung  der  Gegenkraft  der 
Vorgang  sich  in  umgekehrter  Kichtung  ab- 
spielen würde,  so  wird  dieser  Prozeß  um- 
kehrbar oder  reversibel  geleitet,  und 
bei  einer  derartigen  umkehrbaren  Leitung  des 
Vorgangs  findet  die  bestmögliche  Ener- 
gieausnutzung, die  maximale  Ar- 
beitsleistung statt.  Von  dem  Wege, 
auf  dem  das  Sj^stem  vom  Anfangs-  in  den 
Endzustand  gebracht  wird,  ist  die  in  maximo 
zu  gewinnende  Arbeit  unabhängig. 

Wie  in  den  Kapiteln  „Energielehre" 
und  „Thermochemie"  näher  dargelegt 
wird,  ist  die  Umwandlungsmöghchkeit  der 
Wärme  in  eine  andere  Energieform  auch 
bei  vollkommener  Umkehrbarkeit  des  Pro- 
zesses nur  eine  bescluränkte ;  wenn  nämlich 
die  Wärmemenge  Q  von  dem  arbeitleisten- 
den System  bei  der  absoluten  Temperatur 
Ti  aufgenommen  wird  und  dieses  sich  am 
Ende  des  Prozesses  auf  der  niedrigeren 
Temperatur    Tg   befindet,   kann    überhaupt 

T X 

nur  der  Bruchteil   Q-^m — -  in  Arbeit  um- 

gewandelt  werden.  Es  stellt  also  die  Wärme 
eine  unter  den  gewöhnlichen  Bedingungen 
relativ  wenig  ausnutzbare  Energieart  dar. 
In  Wirklichkeit  sind  nun  ideal  umkehr- 
bare Prozesse  gar  nicht  zu  verwenden,  da 
ihr  Ablauf  unendhch  lange  Zeit  erfordern 
würde;  um  brauchbare  Geschwindigkeiten 
zu  erhalten,  muß  also  die  treibende  lü-aft 
in  jedem  AugenbMck  nicht  um  einen  un- 
endlich kleinen,  sondern  um  einen  erheblichen 
Betrag  größer  sein,  als  die  Gegenkraft,  d.  h., 
man  muß,  um  Zeit  zu  gewinnen,  Energie 
vergeuden,  die  in  Keibungswärme  oder  dgl. 
übergeht.  Man  nennt  diesen  Verlust  „Zer-  i 
Streuung"  der  Energie.  i 

In  der  Natur  spielen  sich  zahlreiche 
Vorgänge  in  der  Weise  ab,  daß  die  Unter- 
schiede in  der  freien  Energie  sich  überhaupt 
ohne  entsprechende  Arbeitsleistung  aus- 
gleichen, wobei  in  letzter  Instanz  Wärme 
entsteht.  Wälirend  also  bei  den  unvoll- 
kommen umkehrbaren  Prozessen  nur  ein 
Teil  der  Energie  zerstreut  wird ,  findet 
hier  eine  quantitative  ,, Zerstreuung"  („Dis- 
sipation",  „räumhche  Vernutzung")  der 
Energie  statt;  das  ist  z.  B.  der  Fall  bei  der 
Diffusion,  der  Strahlung,  der  Leitung  von 
Wärme  und  Elektrizität  usw. 


Da  nun  bei  allen  unter  Dissipation  ver- 
laufenden Vorgängen  der  Wärmevorrat  des 
Weltalls  vermehrt  wird,  da  ferner  die  Tem- 
peraturunterschiede sich  durch  Strahlung 
und  Leitung  ausgleichen,  tritt  eine  ständige 
„Entwertung"  der  Energie  ein;  der  Quotient 

aus    Wärmemenge    und    Temperatur     ^p-» 

die  sogenannte  Entropie  strebt  einem 
Maximum  zu,  d.  h.  das  Weltall  geht  dem 
„Wärmetod"  entgegen  (vgl.  dazu  den  Artikel 
,, Energielehre"). 

3.  Beziehungen  der  chemischen  Ener- 
gie zur  mechanischen  Energie  .  Mechano- 
chemie.  Die  direkten  Zusammenhänge 
zwischen  chemischer  und  mechanischer  Ener- 
gie, die  den  gegenseitigen  Uebergang  der 
einen  Art  in  die  andere  betreffen,  ist  ein 
Gebiet,  das  noch  nicht  in  ein  geschlossenes 
wissenschafthches  System  gebracht  ist.  Wohl 
ist  es  oft  leicht  möghch,  durch  mechanische 
Erschütterungen  chemische  Reaktionen  her- 
beizuführen, ebenso  wie  durch  chemische 
Reaktionen  vermöge  ihrer  explosiven  Eigen- 
schaften mechanische  Wirkungen  zu  er- 
zielen. Aber  in  beiden  Fällen  handelt  es 
sich  meistens  nicht  um  einen  direkten 
äquivalenten  Uebergang  der  einen  Energie- 
form in  die  andere,  sondern  meist  um  Aus- 
lösungserscheinungen in  Systemen,  die  sich 
nur  im  labilen  Gleichgewicht  befinden. 
Durch  diese  Auslösungserscheinungen  wird 
zwar  das  stabile  Gleichgewicht  herbeige- 
führt, jedoch  brauchen  die  Energie quanten, 
die  der  Auslösungsvorgang  zur  Verfügung 
stellt,  in  gar  keinen  quantitativen  Beziehungen 
zu  denjenigen  Energiemengen  zu  stehen, 
die  bei  dem  Uebergang  vom  labilen  Gleich- 
gewicht zum  stabilen  gehefert  werden.  Diese 
Verhältnisse  betreffen  besonders  die  Ex 
plosionslehre,  in  der  die  Bedeutung  des 
mechanischen  Impulses  für  das  Freiwerden 
chemischer  Energie  und  deren  Umwandlung 
in  mechanische  dargestellt  wird  (vgl.  den 
Artikel  ,, Explosionen"). 

4.  Beziehungen  der  chemischen  Ener- 
gie zur  Wärmeenergie.  Thermochemie. 
Jeder  chemische  Vorgang  ist  mit  Wärme- 
produktion oder  Absorption  verknüpft.  Man 
nennt  die  bei  einer  Reaktion  auftretenden 
Wärmeerscheinungen  ihre  Wärmetönung. 
Die  Reaktionen  mit  positiver  Wärmetönung 
heißen  exotherme  Reaktionen.  Sie  be- 
deuten eine  Umwandlung  chemischer  Ener- 
gie in  Wärmeenergie.  Diejenigen  Reaktionen, 
welche  unter  Aufnahme  von  Wärme  ver- 
laufen und  daher  Wärmeenergie  in  chemische 
Energie  umsetzen,  heißen  endotherme  Re- 
aktionen. 

Alle  Oxydationserscheinungen  sind  exo- 
therm, daher  zur  Umwandlung  chemischer 
Energie  in  Wärme  geeignet.  Synthetische 


Chemische  Energie 


455 


Prozesse  verlaufen  oft  endotherm  und  führen 
daher  zu  Substanzen  mit  großem  chemischem 
Energiereichtum,  die  befähigt  sind,  bei  ihrer 
Zerlegung  in  die  Komponenten,  aus  denen 
sie  entstanden  waren,  wieder  Wärme  zu 
liefern.  Diese  Verhältnisse  sind  für  die 
natürhchen  Vorgänge  und  künsthchen  Pro- 
zesse von  größter  Bedeutung.  In  der  Natur 
bilden  die  Pflanzen  die  vornehmliche  Stätte 
für  Synthesen  endothermer  Art,  die  also 
unter  Energieaufnahme  verlaufen  und  Sub- 
stanzen hefern,  die  vermöge  ihres  hohen 
Energiegehaltes  bei  der  Oxydation  im  tie- 
rischen Organismus  die  für  dessen  Lebens- 
erhaltung notwendige  Wärme  frei  werden 
lassen, 

Thermochemisch  untersucht  sind  zunächst 
die  Lösungs-  und  Verdünnungswär- 
jnen. 

Die  Lösungswärme  eines  bestimmten 
Stoffes  hängt  außer  von  seiner  chemischen 
Natur  von  der  Menge  des  Lösungsmittels 
ab.  Für  die  festen  Körper  sind  verschiedene 
Möghchkeiten  zu  berücksichtigen.  Falls 
ein  Körper  in  keinerlei  Verbindung  mit  dem 
Lösungsmittel  tritt,  ist  die  Lösungswärme 
negativ,  weil  bei  dem  Uebergang  des  festen 
Körpers  in  den  gelösten  Zustand,  der  so 
aufgefaßt  werden  kann,  als  wäre  der  Körper 
innerhalb  des  Lösungsmittels  als  Gas  vor- 
handen, die  Moleküle  des  ursprünglich  festen 
Körpers  in  einen  Zustand  mit  höherer  kine- 
tischer Energie,  wie  sie  etwa  den  Gasen  ent- 
spricht, übergehen.  Um  diesen  Uebergang  her- 
beizuführen, wird  Energie  verbraucht;  daher 
verläuft  der  Vorgang  endotherm.  So  lösen 
sich  viele  Salze  unter  Abkühlung  im  Wasser 
auf. 

Man  bezieht  die  tliermochemischen 
Gleichungen  immer  auf  ein  Grammolekül 
des  zu  lösenden  Körpers  und  schreibt  z.  B. 
für  die  Auflösung  des  Chlornatriums  mit 
einem  großen  Ueberschuß  von  Wasser  die 
Formel  (NaCl,  aq.)  =  —11,8  Cal.  (eine 
große  Kalorie  =  Cal.  ist  die  Wärmemenge, 
die  ausreicht,  um  1  kg  Wasser  um  1"  zu 
erwärmen;  also  Cal.  =1000  g-cal.). 

Tritt  der  zu  lösende  feste  Körper  mit 
dem  Lösungsmittel  aber  in  Keaktion,  so 
überwiegt  oft  die  positive  Wärmetönung 
derselben  die  negative  Wärmetönung  des 
eigenthchen  Auflösungsvorganges.  Z.  B. 
lösen  sich  viele  Substanzen  in  Wasser  unter ! 
Hydratbildung  und  zeigen  dadurch  positive 
Wärmetönung;  z.  B.  (MgClg,  aq.)=359  Cal., 
wobei  6  Moleküle  Wasser  gebunden  werden. 

'  Unter  Verdünnungswärme  versteht 
man  diejenige  Wärmetönung,  die  bei  Kon- 
zentrationsabnahmen auftritt.  Sie  ist  gleich 
der  Differenz  der  den  beiden  Konzentrationen 
entsprechenden  Lösungswärmen, 


j  Aehnhche  Ueberlegungen  gelten  für  die 
I  Auflösungsvorgänge  von  Flüssigkeiten  in 
I  Flüssigkeiten,  bei  der  gleichfalls  die  reine 
Auflösungswärme  von  derjenigen  zu  unter- 
scheiden ist,  die  durch  etwaige  Keaktionen 
zwischen  den  beiden  Flüssigkeiten  bedingt 
ist.  Bei  der  Auflösung  von  Gasen  in  Flüssig- 
keiten sind  zwei  Fälle  zu  unterscheiden. 
Löst  sich  das  Gas  bei  bestimmter  Tem- 
peratur proportional  dem  Druck,  d.  h.  tritt 
es  in  keinerlei  chemische  Wechselwirkung 
mit  dem  Lösungsmittel,  so  ist  überhaupt 
keine  meßbare  Wärmetönung  zu  konstatieren. 
Beruht  aber  die  Absorption  des  Gases  auf 
chemischen  Wirkungen,  so  spielt  der  Druck, 
j  unter  dem  das  Gas  steht,  nur  eine  neben- 
sächhche  Kolle,  Die  durch  die  chemischen 
Wirkungen  veranlaßte  Wärmetönung  ist 
positiv  (vgl.  die  Artikel  „Lösungen"  und 
[„Thermochemie"  und  über  Schmelz-  und 
Verdampfungswärme  die  Artikel  „Chemische 
Vorgänge",  „Aggregatzustände"  und 
„Thermochemie"). 

Eine  große  Bedeutung  besitzen  die  Bil- 
dungswärmen, welche  allgemein  als  Re- 
aktionswärmen definiert  werden  können. 
Die  Anzahl  der  thermochemisch  untersuchten 
Reaktionen  ist  ungemein  groß  und  um- 
schließt sowohl  anorganische  wie  orga- 
nische Prozesse.  Die  wichtigsten  Reaktions- 
klassen, die  auch  am  genauesten  untersucht 
worden  sind,  sind  die  Reduktions-  und 
Oxydationsvorgänge,  von  denen  die 
letzteren  besonders  für  die  Kohlenstoff- 
chemie und  für  die  Biologie  (Ernährung  usw.) 
von  großer  Bedeutung  sind  (vgl.  die  Artikel 
„Thermochemie",  „Nahrungsmittel", 
„Verbrennung"  usw.). 

5,  Beziehungen  der  chemischen  Ener- 
gie zur  elektrischen  Energie.  Elektro- 
chemie. 5a)  Grundtatsachen.  Die 
Elektrochemie  beschäftigt  sich  mit  dem 
Zusammenhang  der  chemischen  und  elek- 
trischen Energie  und  den  Uebergängen  der 
einen  Energieform  in  die  andere.  Man  unter- 
scheidet als  Faktoren  der  elektrischen  Ener- 
gie den  Kapazitätsfaktor,  die  elektrische 
Menge,  und  den  Intensitätsfaktor,  die  elek- 
tromotorische Kraft  oder  Spannung 
Als  Maß  der  ersteren  benutzt  man  die  in  be- 
stimmter Zeit  hervorgerufene  Veränderung 
eines  vom  Strome  durchflossenen  Gebietes. 
Je  nachdem  der  Stromdurchgang  ohne  oder 
mit  Zersetzung  bezw.  stoffhcher  Veränderung 
des  Stromgebietes  stattfindet  bezeichnet 
man  dasselbe  als  aus  Leitern  erster  oder 
zweiter  Klasse  bestehend.  Zu  den  unver- 
änderlichen Leitern  erster  Klasse  gehören  alle 
Metalle  und  die  Kohle.  Zu  den  Leitern 
zweiter  Klasse  gehören  die  Lösungen  von 
Salzen,  Basen  und  Säuren,  sowie  geschmol- 
zene Salze  und  hoch  erhitzte  Metalloxyde. 


45G 


Chemische  Energie 


Die  Leiter  zweiter  Klasse  nennt  man  auch 
Elektrolyte,  die  mithin  den  Gegenstand 
der  Elektrochemie  bilden. 

5b)  Die  Ionen.  Die  Elektrolyte  sind 
dadurch  ausgezeichnet,  daß  sie  in  Lösung, 
zumal  in  wässeriger  Lösung,  in  elektrisch 
geladene  Spaltprodukte  dissoziieren,  die 
Ionen.  Ueber  die  Natur  ihrer  elektrischen 
Ladung  und  ihre  chemische  Zusammensetzung 
unterrichtet  die  Elektrolyse,  d.  h.  die  Zer- 
setzung durch  den  elektrischen  Strom,  Be- 
zeichnet man  das  MetaUstück  oder  die 
Elektrode,  welche  dem  Elektrolyten  den 
positiven  Strom  zuführt,  als  Anode,  so  ge- 
langen an  diese  nach  dem  elektrostatischen 
Grundgesetz,  laut  welchem  sich  die  un- 
gleichnamigen Elektrizitäten  anziehen,  die 
negativ  geladenen  Ionen  oder  Anionen.  Zu 
ihnen  gehören  die  Halogene,  der  Sauerstoff 
und  die  Säurereste,  die  übrig  bleiben,  wenn 
man  aus  einer  Säure  das  durch  Metall  er- 
setzbare Wasserstoffatom  abspaltet.  Die 
Elektrode,  die  dem  Elektrolyten  die  nega- 
tive Elektrizität  zuführt,  heißt  Kathode. 
Zu  ihr  gelangen  also  die  positiv  geladenen 
Ionen,  wie  Wasserstoffion  und  die  MetaUionen.  1 

Da  man  auf  Grund  der  Erscheinungen 
des  osmotischen  Druckes  folgern  muß,  daß 
sich  die  Ionen  schon  vor  dem-Durchgang  des 
elektrischen  Stromes  in  der  Flüssigkeit  be- 
finden, so  ist  man  zu  der  Folgerung  gelangt, 
dem  Lösungsmittel  selbst  eine  dissoziierende 
Kraft  gegenüber  den  Elektrolyten  zuzu- 
schreiben. Man  nennt  diese  Lehre  die  Lehre 
von  der  elektrolytischen  Dissoziation 
(vgl.  die  Artikel  „Ionen"  und  ,, Disso- 
ziation, elektrolytische  Disso- 
ziation"). 

5c)  Das  Faradaysche  Gesetz.  Wenn 
man  die  elektrische  Zersetzung  eines  Elektro- 
lyten   dadurch    zustande    bringt,    daß    man 
zwei   Elektroden  in   die   Flüssigkeit  taucht, 
so  tritt  die  Frage  auf,  in  welchem  quanti- 
tativen  Zusammenhang  der   Grad  der  Zer- 
setzung bei  verschiedenen  Elektrolyten  mit 
der  angewandten  elektrischen  Energie  steht. 
Zur  Beantwortung  dieser  Frage  bedient  man 
sich  der  Eigenschaft  des  elektrischen  Stromes, 
in  aUen  Teilen  des  von  ihm  durchflossenen 
Gebietes  dieselbe  Intensität  zu  besitzen.  Läßt 
man  also  einen  und  denselben  elektrischen 
Strom    etwa    durch    eine    Silbersalz-,    dann 
durch    eine    Kupfersalz-,    schheßhch    durch 
eine    Zinnsalzlösung    und    durch    verdünnte 
Schwefelsäure  fheßen,  so  durchströmt  sämt- 
liche Flüssigkeiten  die  gleiche  Elektrizitäts- 
menge,   deren    Betrag    in    Coulombs    fest- 
gestellt  werden   kann.      Dabei   ergibt   sich 
folgendes    Resultat:    „Die    bei    Anwendung 
gleicher  Intensitäten  und  gleicher  Zeiten  an 
den  Elektroden  zur  Abscheidung  gelangenden 
Ionen    stehen    im    Verhältnis    ihrer    Aequi- 


valentgewichte."  Derselbe  Strom,  der  1  mg 
Wasserstoff  zur  Abscheidung  bringt,  schlägt 
108  mg  Silber,  «^2  nig  Kupfer  und  "^4  ^^S 
Zinn  nieder. 

Dieses  Faradaysche  Gesetz  kann  auch 
so  formuliert  werden:  Um  ein  Grammäqui- 
valent Ionen  zur  Abscheidung  zu  bringen, 
ist  stets  ein  und  dieselbe  Elektrizitätsmenge 
notwendig.  Die  Größe  der  elektrischen  La- 
dung der  Ionen  selbst  kann  man  mit  Hilfe 
dieses  Gesetzes  dadurch  ermitteln,  daß  man 
feststellt,  welche  Elektrizitätsmenge  den 
Elektroden  zugeführt  werden  muß,  um  ge- 
rade ein  Grammäquivalent  Ionen  zur  Ab- 
scheidung zu  bringen.  Die  gleiche  Elektri- 
zitätsmenge muß  an  dem  Grammäquivalent 
Ionen  gehaftet  haben,  da  es  durch  die  zu- 
geführte Elektrizitätsmenge  gerade  elektrisch 
neutralisiert  und  als  elektrisch  neutrale 
Substanz  abgeschieden  wird.  So  ergibt  sich, 
daß  die  Ladung  eines  Grammäquivalentes 
Ionen  96540  Coulomb  beträgt. 

Durch  das  Faradaysche  Gesetz  ist  es 
mithin  möglich,  die  Elektrizitätsmenge,  d.  h. 
die  für  eine  bestimmte  Versuchsdauer  auf- 
zuwendende Stromstärke  zu  berechnen,  die 
erforderlich  ist,  um  irgend  einen  chemischen 
Effekt  zu  erzielen.  Der  zweite  Faktor,  die 
elektromotorische  Kraft,  muß  die  ent- 
stehende elektromotorische  Gegenkraft  der 
Polarisation  (s.  den  Artikel  ,, Elektro- 
chemie") übertreffen. 

5d)  Die  Leitfähigkeit.  Die  Leit- 
fähigkeit der  Elektrolyte  beruht  auf  der 
von  den  Elektroden  ausgeübten  Anziehung 
auf  die  Ionen.  Die  hierduich  veranlaßte 
gerichtete  Wanderung  der  Ionen  ist  identisch 
mit  der  Leitfähigkeit.  Ein  Maß  der  Leit- 
fähigkeit bietet  die  von  einem  Elektro- 
lyten in  einer  bestimmten  Zeit  transportierte 
elektrische  Menge,  die  ledighch  an  den  Ionen 
haftet  und  für  jedes  Grammäquivalent  den 
gleichen  Wert  besitzt. 

Praktisch  definiert  man  als  Leitfähig- 
keit den  reziproken  Wert  des  Widerstandes, 
gemessen  in  Ohm  bei  einer  Entfernung 
der  Elektroden  von  1  cm  und  einer  Elek- 
trodenoberfläche von  1  qcm. 

Die  Ionen  wandern  unter  der  Einwirkung 
eines  elektrischen  Feldes  mit  ungleicher,  von 
der  chemischen  Natur  der  Ionen  abhängiger 
Geschwindigkeit.  Diese  Wanderungsge- 
schwindigkeit ist  identisch  mit  der  Leitfähig- 
keit der  einzelnen  Ionen,  so  daß  sich  die 
Leitfähigkeit  eines  Elektrolyten  aus  zwei 
Summanden  zusammensetzt,  der  Leitfähig- 
keit oder  Wanderungsgeschwindigkeit  des 
Kations  und  der  des  Anions.  Da  die  elektro- 
lytische Dissoziation  mit  steigender  Ver- 
dünnung wächst,  so  kann  man  ein  Gramm- 
äquivalent irgendeines  Elektrolyten  leicht  in 


Chemische  Energie 


457 


einer  solchen  Menge  Wasser  auflösen,  daß 
die  Dissoziation  praktisch  eine  vollkommene 
ist.  Dann  ist  die  Leitfähigkeit  Aoo  gleich  der 
Summe  der  Leitfähigkeiten  der  beiden  Ionen 
Aa  und  Xk.  Ist  hingegen  die  Konzentration 
eine  derartige,  daß  nur  ein  Bruchteil  a  in 
Ionen  dissoziiert  ist,  so  kann  auch  die  Leit- 
fähigkeit Ä  nur  gleich  ayioo  sein.  Daraus 
folgt  Si=A:AocD  (vgl.  den  Artikel  „Elek-! 
trolytische  Leitfähigkeit"). 

5e)  Elektromotorische  Kräfte  (Um- 
wandlung chemischer  Energie  in  elek- 
trische Energie).  Werden  zwei  verschie- 
dene Metalle  in  die  Lösung  eines  Elektro- 1 
lyten  getaucht,  oder  bringt  man  zwei  Stücke 
desselben  Metalls  in  verschiedene  Elektrolyt- 
lösungen oder  auch  in  verschieden  kon- 
zentrierte Lösungen  desselben  Elektrolyten, 
so  entsteht  bei  äußerer  metallischer  Ver- 
bindung der  beiden  Metallstücke  ein  elek- 
trischer Strom.  Man  nennt  derartige  Kom- 
binationen galvanische  Elemente  oder  Ketten 
(vgl.  den  Artikel  „Galvanische  Ketten"). 
Sie  stellen  die  Apparate  dar,  die  der  Um- 
wandlung der  chemischen  Energie  in  die 
elektrische  dienen.  Die  Entstehung  des 
elektrischen  Stromes  ist  auf  die  Ausbildung 
von  Potentialdifferenzen  oder  elektromoto- 
rischen Kräften,  die  an  den  beiden  ]\IetaU- 
stücken,  den  Polen  oder  Elektroden,  ihren 
Sitz  haben,  zurückzuführen  (vgl.  den  Artikel 
„Potential,  elektrochemisches 
Potential"). 

Es  gibt  zwei  verschiedene  Theorien,  die 
der  Beschreibung  dieser  Erscheinungen  die- 
nen. Die  von  Helmholtz  gegebene  ener- 
getische Theorie  beruht  auf  der  Annahme, 
daß  die  Wärmetönung  der  sich  im  Elek- 
trolyten während  der  Stromerzeugung  ab- 
spielenden Reaktion  das  Maß  für  die  gewinn- 
bare elektrische  Energie  darstellt.  Da  die 
elektrische  Energie  durch  das  Produkt  aus 
elektromotorischer  Kraft  E  und  Elektrizitäts- 
menge J  gegeben  ist,  so  besteht  für  den  Fall 
der  vollständigen  Umwandlung  der  Reak- 
tionswärme Q  in  elektrische  Energie  die  Be- 
ziehung Q=k.E.J,  wobei  k  das  elektrische 
Wärmeäquivalent  bedeutet,  falls  die  Wärme 
in  Calorien,  die  elektrische  Energie  in  Volt- 
Coulomb  ausgedrückt  wird.  Für  den  FaU, 
daß  nicht  die  gesamte  Wärmemenge  in 
elektrische  Energie  umwandelbar  ist,  son- 
dern ein  Teil  derselben  der  Temperatur- 
erhöhung des  Elementes  dient,  ist  die  elek- 
trische Energie  um  einen  bestimmten  Be- 
trag geringer,  als  der  Wärmetönung  der 
Reaktion  entspricht.  Für  den  Fall  aber, 
daß  außer  der  Reaktionswärme  auch  ein  Teil 
der  in  dem  Element  sitzenden  Wärme  in 
elektrische  Energie  verwandelt  wird,  so  daß 
sich  das  Element  abkühlt,  ist  der  Betrag 
der    elektrischen    Energie    um    einen    be- 


stimmten Wert  größer,  als  der  Wärmetönung 
entspricht.  Das  für  diese  beiden  Fälle  er- 
forderhche    Zusatzghed    der    Gleichung   hat 

die  gleiche  Form:    q=k.T^7p^.J.    Hierbei 

bedeutet  q  die  Wärme  in  Calorien,  k  das  Wärme- 
äquivalent der  elektrischen  Arbeitseinheit 
=0,239  cal.,  T  die  Temperatur  des  elek- 
trischen   Elementes    in    absoluter    Zählung, 

dE 

>m    die    Zunahme    der    elektromotorischen 

Kraft  für  eine  Temperaturerhöhung  von 
1°  C,  J  die  Elektrizitätsmenge. 

Im  ersten  FaU  hat  dieses  Zusatzglied 
negatives,  im  zweiten  Fall  positives  Vor- 
zeichen.   Die  Gesamtgleichuug 

EJ=Q±q 
sagt  also  aus,  daß  nur  dann  die  Hypo- 
these der  Gleichheit  von  chemischer  und 
elektrischer  Arbeit  streng  richtig  ist,  wenn 
die  elektromotorische  Kraft  des  Elementes 
unabhängig  von  der  Temperatur  ist.  Dann 
wird  nämhch  q=0,  so  daß  das  Zusatzghed 
verschwindet. 

Die  zweite  von  Nernst  aufgestellte  os- 
motische Theorie  der  elektromotorischen 
Kräfte  beruht  auf  der  Vorstellung,  daß 
von  den  Elektroden  aus  positiv  geladene 
MetaUionen  vermöge  einer  den  Metallen 
eigentümhchen  und  durch  ihre  chemische 
Natur  bedingten  ,, Lösungstension"  in 
den  Elektrolyten  übertreten,  wobei  das 
Metall  negativ  elektrisch  zurückbleiben 
muß.  Dieser  Prozeß  der  lonenent- 
sendung  dauert  so  lange,  bis  der  elektro- 
statische und  osmotische  Gegendruck  der 
gelösten  Metallionen  der  Lösungstension  des 
MetaUcs  das  Gleichgewicht  hält.  Waren  in 
dem  Elektrolyten  schon  vor  Eintauchen  des 
Metalles  Ionen  des  gleichen  Metalles  vor- 
handen, so  daß  ihr  osmotischer  Druck  die 
Lösungstension  des  MetaUes  übertrifft,  so 
scheiden  sich  nunmehr  auf  dem  Metalle 
solange  positive  Ionen  ab,  bis  abermals  das 
Gleichgewicht  erreicht  ist.  Dadurch  wird 
das  Metall  positiv  und  die  Flüssigkeit  negativ 
elektrisch.  Bringt  man  nun  zwei  Metalle, 
deren  elektrische  Ladungen  durch  geeignete 
Wahl  der  chemischen  Natur  der  Metalle 
oder  der  Elektrolyten  verschieden  sind,  in 
äußere  leitende  Verbindung,  so  wird  der 
Gleichgewichtszustand  wieder  gestört,  indem 
die  verschiedenen  Elektrizitäten  sich  in 
der  Verbindung  ausgleichen.  Es  fheßt  dann 
ein  elektrischer  Strom  durch  dieselbe  hindurch, 
der  aufrecht  erhalten  wird,  da  das  Bestreben, 
den  elektrostatisch  -  osmotischen  Gleichge- 
wichtszustand wiederherzustellen,  andauert, 
d,  h.  es  entsteht  ein  kontinuierücher  elek- 
trischer Strom.  Um  die  elektromotorischen 
Kräfte   mit   Hilfe   dieser  Anschauungen   zu 


458 


Cheiiiisclie  Energie 


berechnen,  ist  zu  erwägen,  daß  als  die  zur 
Herstellung  des  osmotischen  Gleichgewichts 
erforderhche  Arbeit  diejenige  charakterisiert 
werden  kann,  welche  ausreicht,  um  ent- 
weder gelöste  Ionen  mit  einem  bestimmten 
osmotischen  Druck  auf  den  durch  die  Lö- 
sungstension des  Metalles  definierten  Druck 
zu  bringen,  oder  umgekehrt,  um  einen 
Lösungsdruck  von  bestimmter  Größe  auf 
den  osmotischen  Druck  gelöster  Ionen  zu 
bringen.  Bei  der  Annahme,  daß  diese  os- 
motische Gleichgewichtsarbeit  vollständig  in 
elektrische  Energie  umwandelbar  ist,  ergibt 
sich  unter  Anwendung  der  Prinzipien  der 
Gasgesetze  auf  den  osmotischen  Druck  p  und 
die  elektrische  Lösungstension  P  für  den  Po- 
tentialsprung an  einer  Elektrode  bezogen  auf 
den  Transport  eines  Grammions  von  der 
"Wertigkeit  ne  bei  17"  C  die  Formel: 

^     0,0575,      P 

E  = log  -• 

ne       ^  p 

Für  die  Helmholtzsche  Formulierung 
ist  die  Kenntnis  der  Wärmetönung  der 
chemischen  Prozesse  erforderlich,  während 
die  N  ernst  sehe  Formel  nur  die  Kenntnis 
der  Verhältnisse  der  Lösungstensionen  und  der 
lonenkonzentrationen  voraussetzt.  Näheres 
hierüber  in  den  Artikeln  ,, Potential" 
(Elektrochemisches  Potential)  und  ,, Gal- 
vanische  Ketten". 

Bei  der  Herstellung  galvanischer  Ele- 
mente kommt  es  also  darauf  an,  die  Ver- 
hältnisse an  den  Berühningsstellen  von 
Metall  und  Flüssigkeit  für  die  beiden  Elek- 
troden so  zu  wählen,  daß  möglichst  große 
Potentialdifferenzen  gebildet  werden.  Gal- 
vanische Elemente,  welche  solche  bereits 
durch  die  Anordnung  gegebenen  Bedingungen 
zur  Stromerzeugung  ausnutzen,  nennt  man 
primäre.  Ein  Beispiel  für  dieselben  bildet 
das  Danielische  Element,  bei  dem  Kupfer 
in  eine  Lösung  von  schwefelsaurem  Kupfer 
und  Zink  in  eine  Lösung  von  verdünnter 
Schwefelsäure  getaucht  wird.  Diese  An- 
ordnung besitzt  eine  elektromotorische  Kraft 
von  etwa  1,1  Volt. 

Während  die  primären  Stromquellen  durch 
die  Anwendung  ungleicher  Berührungsstellen 
an  den  Elektroden  charakterisiert  sind,  wird 
bei  den  sogenannten  sekundären  Elementen 
die  elektromotorisch  wirksame  Verschieden- 
heit an  den  Elektroden  erst  durch  Anwendung 
eines  elektrischen  Stromes  erzielt.  Die 
durch  diese  Verschiedenheit  bedingten  elektro- 
motorischen Kräfte  versuchen  den  Effekt 
der  Elektrolyse  wieder  rückgängig  zu  machen, 
indem  sie  einen  Sekundärstrom  veranlassen,  I 
dessen  Kichtung  und  Wirkung  dem  ur- 
sprünglichen Strom  entgegengesetzt  sind. 
Man  nennt  einen  solchen  sekundären  Strom 
den    Polarisationsstrom.       Er    findet    seine 


wichtigste  wissenschaftliche  und  technische 
Verwertung  in  den  Akkumulatoren. 

Bei  den  Bleiakkumulatoren  werden  durch 
den  sogenannten  primären  Strom  zwei  in 
Schwefelsäure  tauchende  Bleiplatten,  die 
sich  durch  Einwirkung  der  Säure  mit  einer 
feinen  Schicht  Bleisulfat  überziehen,  so  ver- 
ändert, daß  an  der  negativen  Elektrode 
eine  Bleioberfläche  entsteht,  an  der  posi- 
tiven Elektrode  sich  Bleisuperoxyd  bildet. 
Durch  den  sekundären  oder  Polarisations- 
strom wird  dieser  Vorgang  wieder  rück- 
gängig gemacht,  so  daß  nach  Erschöpfung 
des  sekundären  Stromes,  nach  der  sogenann- 
ten Entladung,  der  Akkumulator  durch  er- 
neute Ladung  wieder  in  den  stromliefernden 
Zustand  gebracht  werden  muß. 

Außer  dem  Bleiakkumulator  gehört  noch 
das  Kupronelement  zu  den  sekundären  Ele- 
menten. Zink  und  Kupferoxydul  tauchen 
in  Natronlauge.  Durch  die  Entladung  wird 
Zink  als  Zinkhydroxyd  gelöst,  während  das 
Kupferoxydul  zu  metallischem  Kupfer  redu- 
ziert wird  und  durch  erneute  Oxydation, 
die  in  diesem  Fall  an  der  Luft  ohne  pri- 
mären Strom  herbeigeführt  werden  kann,  aufs 
neue    in    Kupferoxydul    verwandelt    wird. 

Endlich  ist  noch  der  Jungner-Edison- 
Akkumulator  zu  erwähnen,  der  aus  Nickel- 
superoxyd und  Eisen  in  Kalilauge  besteht. 
Der  Sekundärstrom  verwandelt  die  Elek- 
troden in  Nickel  und  Eisenhydroxyd,  der 
Ladestrom  regeneriert  die  ursprünglichen 
Verhältnisse.  Die  elektromotorische  Kraft 
dieses  Elementes  beträgt  etwa  1,26  Volt 
(vgl.  den  Artikel  ,, Galvanische  Ket- 
ten"). 

5f)  Umwandlung  elektrischer  Ener- 
gie in  chemische  Energie.  Die  Um- 
wandlung der  elektrischen  Energie  in  che- 
mische Energie  bildet  das  Gebiet  der  an- 
gewandten Elektrochemie,  die  hauptsäch- 
lich den  Vorgang  des  lonentransportes  und 
der  lonenentladung  verwertet.  In  der 
wissenschaftlichen  Chemie  verwendet  man 
die  Eigenschaft  des  Stromes,  Metallsalz- 
lösungen unter  Abscheidiing  des  Metalls,  das 
an  die  negative  Elektrode  gelangt,  zu  zer- 
legen, zur  quantitativen  Analyse  der  Metall- 
salze. 

Die  Eigenschaft  vieler  wässeriger  Lösungen, 
wie  z.  B.  der  Schwefelsäure,  unter  Ent- 
wickelung  von  Wasserstoff  und  Sauerstoff 
zersetzt  zu  werden,  läßt  sich  nicht  nur  zur 
Darstellung  der  Gase  benutzen,  sondern  auch 
verwerten,  um  diese  Gase  mit  anderen  im 
Elektrolyten  gelösten  Substanzen,  zu  ver- 
binden. Diese  Art  der  elektrischen  Reduk- 
tionswirkung  (Wasserstoffwirkung)  und  Oxy- 
dationswirkung (Sauers^offwirkung)  besitzt 
für  die  anorganische  wie  für  die  organische 


Chemische  Energie 


459 


Chemie  gleich  große  Wichtigkeit.  Auch 
kann  man  die  an  der  Anode  auftretenden 
Halogene  in  der  elektrolytischen  Zelle  zu 
direkten  Substitutionen  verwenden. 

Die  technische  Anwendung  der  Elektro- 
chemie bezieht  sich  auf  ähnliche  Fragen, 
wie  die  wissenschaftliche,  nur  ist  das  Bild 
durch  die  Größe  der  Dimensionen  und  die 
Art  des  praktischen  Zieles  ein  anderes.  Die 
Elektrolyse  der  Metallsalzlösungen  wird  in 
der  Galvanostegie  benutzt,  um  unedle  Metalle 
mit  edlen  Metallen  zu  überziehen,  indem 
man  erstere  als  Kathoden  in  Lösungen  von 
Gold-,  Silber-  oder  Platinsalzen  usw.  be- 
nutzt. Da  die  an  die  positive  Elektrode 
gelangenden  Ionen,  wie  etwa  das  Chlor  der 
Salzsäure  u.  a.  die  Eigenschaft  besitzen, 
viele  Metalle  zu  lösen,  so  kann  man  auch 
durch  Elektrolyse  Metalle  in  Lösung  bringen 
und  im  gereinigten  Zustande  an  der  negativen 
Elektrode  wieder  niederschlagen.  So  wird 
im  allergrößten  Maßstabe  das  reine  Kupfer 
aus  dem  Rohkupfer  dargestellt.  Zu  künst- 
lerischen Zwecken,  zu  Vervielfältigungszwek- 
ken  im  Buchdruckereigewerbe  findet  sowohl 
die  elektrische  Auflösung  der  Metalle  wie 
ihre  Abscheidung  ausgedehnte  Anwendung. 

Auch    die    technische    Verwertung    der 
Elektrolyse  der  geschmolzenen  Salze  ist 
von   Bedeutung.      Der   chemische   Vorgang 
der  Zersetzung  ist  der  gleiche,  wie  bei  den 
Lösungen,     nur   gestattet   das    Fehlen    des 
Wassers,  auch  solche  Metalle  direkt  zu  ge- 
winnen, welche  mit  Wasser  reagieren.     So 
gelang  es  erst  mit  Hilfe  der  Elektrolyse,  aus 
geschmolzenen  Natriumsalzen  oder  Natrium- 
hydroxyd  das    metaUische  Natrium   herzu- 
stellen,  und  ebenso  ist   die  Darstellung   des  [ 
Kaliums,  des  Kalziums,  des  Aluminiums  nur  j 
aus  den  geschmolzenen  Salzen  möglich.   Zur  I 
Ausführung  dieser  Elektrolysen  bedient  man  1 
sich     solcher     Apparate,     in    welchen     die 
durch  Anwendung  starker  Ströme  erzeugte 
Wärme    benutzt    werden    kann,    um    das 
Schmelzen    der    Metallsalze    herbeizuführen 
und  zu  erhalten. 

Die  durch  starke  Ströme  im  Lichtbogen 
erzeugten  hohen  Temperaturen  werden  im 
elektrischen  Ofen  zur  Ausführung  solcher 
Reaktionen  verwertet,  welche  sich  erst  bei 
extrem  hohen  Hitzegraden  abspielen.  Hierzu 
gehört  die  Darstellung  der  Karbide,  wie 
die  des  Kalziumkarbids  und  Siliciumkarbids 
oder  Karborundums.  Auch  die  Reduktion 
sehr  schwer  reduzierbarer  Metalloxyde  läßt 
sich  im  elektrischen  Ofen  leicht  erzielen. 
Ferner  ist  es  gelungen,  unter  gleichzeitiger 
Mitwirkung  hoher  Drucke,  den  amorphen 
Kohlenstoff  aus  Eisen  zu  Diamant  um- 
zukristalHsieren  (vgl.  auch  die  Artikel ,, Elek- 
trochemie" und  ,,Präparative  Arbei- 
ten"). 


6.  Beziehungen  der  chemischen  Ener- 
gie zur  strahlenden  Energie.  Photochemie. 
Zu  der  strahlenden  Energie  gehört  außer  dem 
Licht  eine  Reihe  anderer,  erst  in  neuerer 
Zeit  bekannt  gewordener  Energieformen,  wie 
die  Röntgenstrahlen  und  die  Kathoden- 
strahlen, die  in  luftleeren  Glasgefäßen  bei 
Durchgang  der  Elektrizität  erzeugt  wer- 
den, die  Strahlen  des  Radiums  und  die 
anderer  radioaktiver  Metalle.  Alle  diese 
Strahlen  zeigen  eine  mehr  oder  minder 
starke  chemische  Wirkung,  die  oft  darin 
besteht,  daß  Prozesse,  die  sich  im  Dunkeln 
abspielen,  beschleunigt  werden,  oder  daß 
Reaktionen  eintreten,  die  ohne  Bestrahlung 
überhaupt  ausbleiben,  oder  daß  chemische 
Vorgänge  im  Lichte  in  entgegengesetzter 
Richtung  verlaufen  wie  im  Dunkeln.  Wäh- 
rend die  zuerst  genannten  Prozesse  als 
,, arbeitleistend"  anzusehen  sind,  haben  wir 
es  bei  der  zuletzt  angeführten  Klasse  photo- 
chemischer Vorgänge  mit  ,, arbeitspeichern- 
den" Reaktionen  zu  tun,  die  also  gegen  die 
chemischen  Kräfte  verlaufen,  so  daß  das 
Endsystem  einen  größeren  Energieinhalt  hat, 
als  das  lichtempfindliche  Ausgangssystem; 
derartige  Prozesse  sind  natürlich  von  ganz 
besonderer  Wichtigkeit  (siehe  unten  ,, As- 
similation"). Es  ist  aber  wahrscheinlich, 
daß  der  primäre,  nicht  faßbare  Vorgang  bei 
,, arbeitleistenden"  Photoreaktionen  in  Wirk- 
lichkeit auch  arbeitspeichernden  Charakter 
hat. 

Die  wichtigste  Strahlungsquelle  ist  die 
Sonne,  deren  verschieden  gefärbte  Strahlen 
eine  verschiedene  chemische  Wirksamkeit 
besitzen.  Die  roten  Strahlen  des  Spektrums 
liefern  hauptsächlich  Wärme,  ihre  chemische 
Wirksamkeit  ist  meist  nur  gering.  Als  die 
chemisch  wirksamsten  Strahlen  erweisen  sich 
im  allgemeinen  die  violetten  und  die  jenseits 
des  Violetten  liegenden  unsichtbaren  Strah- 
len, die  ultravioletten. 

Die  technisch  wichtigste  Anwendung 
der  Photochemie  bietet  die  Photographie.  Sie 
beruht  auf  der  großen  Lichtempfindlichkeit 
der  Silbersalze,  speziell  des  Silberbromids, 
das  nach  Maßgabe  der  Wellenlänge  und  der 
Intensität  des  Lichtes  zersetzt  wird  (näheres 
siehe  im  Artikel  „Photochemie"). 

Der  bedeutendste  natürliche  photo- 
chemische Prozeß  spielt  sich  bei  der  Ent- 
wickelung  der  Pflanzen  ab.  Die  Entstehung 
des  Zuckers  und  der  Stärke  vollzieht  sich 
unter  der  Einwirkung  der  Lichtstrahlen; 
die  Pflanze  vermag  in  ihren  grünen  Teilen 
aus  der  Kohlensäure  der  Luft  und  aus  Wasser 
die  Kohlenhydrate  aufzubauen  (Kohlensäure- 
assimilation), wobei  sie  die  Lichtstrahlen  als 
Energiequelle  benutzt.  Bei  dem  Prozeß 
der  Assimilation  spielt  das  Chlorophyll,  der 
Pflanzenfarbstoff,    eine    bedeutsame    Rolle 


460 


Chemische  Energie 


Der  Assimilationsvorgang  tritt  nämlich  am 
reichlichsten  unter  der  Einwirkung  der 
roten  und  gelben  Sonnenstrahlen  ein  (vgl. 
den  Artikel  ,, Photosynthese"). 

Von  weiteren  photochemischen  Reak- 
tionen seien  die  folgenden  genannt.  Ein- 
zelne Elemente,  wie  Schwefel  und  Phosphor, 
verändern  sich  unter  der  Einwirkung  des 
Lichtes.  Der  Phosphor  geht  aus  der  weißen 
giftigen  Form  in  die  rote,  ungiftige  Modi- 
fikation über;  der  Schwefel  ändert  seine  j 
Formart,  Das  dem  Schwefel  nahestehende 
Element  Selen  zeigt  die  Eigenschaft,  unter 
der  Einwirkung  des  Lichtes  seinen  elek- 
trischen Widerstand  zu  verändern,  und  bei 
Unterbrechung  der  Belichtung  den  ursprüng- 
lichen Widerstand  wieder  anzunehmen.  Diese 
Tatsache  ist  von  Bedeutung  für  die  Ent- 
wickelung  der  Fernphotographie  usw. 

Eine  wichtige  Lichtreaktion  ist  ferner 
die  Bildung  der  Salzsäure  aus  Chlor  und 
Wasserstoff.  Während  diese  beiden  Gase 
im  Dunkeln  äußerst  langsam  reagieren,  wird 
die  Reaktion  durch  Bestrahlung  bis  zur 
Explosion  gesteigert  (Chlorknallgas). 

Um  die  chemische  Wirksamkeit  der  Licht- 
intensität zu  messen,  gebraucht  man  Appa- 
rate, die  als  Aktinometer  bezeichnet 
werden.  Ihr  Prinzip  beruht  auf  der  Mes- 
sung des  chemischen  Effekts  bei  Bestrahlung 
mit  einer  bestimmten  Lichtquelle  während 
einer  bestimmten  Zeit.  Man  unterscheidet 
je  nach  den  zur  Messung  verwandten  Reaktio- 
nen Chlorsilberaktinometer,  Chlorknallgas- 
akt inomet  er  u.  a. 

Das  photochemische  Grundgesetz  sagt 
aus,  daß  bei  jeder  chemischen  Lichtwirkung 
ein  Teil  der  in  das  System  eindringenden 
Strahlung  absorbiert  und  chemisch  um.- 
gewandelt  werden  muß  (v.  Grotthuß, 
Draper).  Die  Diskussion  der  weiteren 
Gesetzmäßigkeiten,  deren  Ergründung  zum 
Teil  noch  in  der  Entwickeln ng  begriffen 
ist,  erfolgt  im  Artikel  „Photo chemie". 

Die  chemische  Wirkung  der  Röntgen- 
strahlen, der  Radiumstrahien  und  anderer 
in  der  letzten  Zeit  erst  genauer  studierten 
Strahlenarten,  ist  noch  nicht  so  weit  er- 
forscht, um  bestimmte  Gesetze  erkennen  zu 
lassen.  , 

Als  Umkehrung  der  bisher  beschriebenen 
Vorgänge  erscheinen  diejenigen,  bei  welchen 
die  chemischen  LTmsetzungen  die  Veran- 
lassung zum  Auftreten  von  strahlender  Ener- 
gie sind.  Hierher  gehören  nicht  die  Pro- 
zesse, die  durch  die  Entwickelung  großer , 
Wärmemengen  das  reagierende  System  auf 
hohe  Temperaturen  bringen,  mit  denen 
Lichterscheinungen  verbunden  sind,  sondern 
nur  solche,  bei  denen  die  chemische  Energie 
ohne   Zwischenstufe   in   strahlende   Energie  i 


übergeht.  Ein  derartiger  unmittelbarer  Ueber- 
gang,  Chemilumineszenz  genannt,  wird 
bei  einigen  einfachen  oder  komplizierteren 
Vorgängen  beobachtet,  so  bei  der  Kristalli- 
sation des  iVrsentrioxyds,  des  Bariumchlorats 
u.  a.  („Kjistallolumineszenz"),  bei  der  lang- 
samen Oxydation  des  Phosphors  („Chemi- 
lumineszenz" im  engeren  Sinne)  usw.  Auch 
das  Leuchten  der  Johanniskäfer  und  von 
faulendem  Fleisch  usw.  gehört  hierher  (vgl. 
die  Artikel  ,, Lumineszenz"  und  ,, Photo- 
chemie"). 

7.  Messung  der  energetischen  Größen 
und  deren  gegenseitige  Beziehungen. 
Mit  Hilfe  des  Gesetzes  von  der  Erhaltung 
und  der  Umwandlung  der  Energie  lassen  sich 
die  für  die  einzelnen  Energieformen  ge- 
wählten Maße  in  Vergleich  setzen,  wenn 
man  die  Aequivalentfaktoren  kennt,  die  die 
einzelnen  Maße  verbinden.  Da  ein  direktes 
Maß  für  die  chemische  Wirkung  nicht  besteht, 
so  hat  man  dafür  die  Wärmetönung  und 
die  bei  chemischen  Reaktionen  unter  ge- 
wissen Bedingungen  auftretende  elektrische 
Energie  verwertet.  Bei  Explosionsreaktionen 
1  ist  man  häufig  in  der  Lage,  ihren  Energie- 
wert im  mechanischen  Maße  festzustellen. 
Man  kann  dann  stets  mit  Hilfe  des  mecha- 
nischen und  elektrischen  Wärmeäquivalents 
die  Energieumwandlungen,  welche  die  che- 
mische Reaktion  begleiten,  schließlich  in 
einem  einzigen  Maße  ausdrücken,  welches 
meistens  die  Calorie  ist. 

Aus  der  Auflösung  der  einzelnen  in  Be- 
tracht kommenden  Energieformen  ,in  ihre 
Faktoren  geht  hervor,  um  welche  [Größen 
es  sich  hier  handelt. 

a)  Wärmeenergie=  Temperatur  x 
Wärmekapazität.  Die  Temperatur  wird  mittels 
der  thermometrischen  Methoden,  die  Wärme- 
kapazität kalorimetrisch  bestimmt  (vgl.  die 
Artikel  ,,Thermometrie"  und  ,,Kalori- 
metrie").  Bei  konstanter  Temperatur 
entspricht  die  kalorimetrisch  ermittelte 
Wärmemenge  der  Aenderung  der  inneren 
Energie  bei  chemischen  Reaktionen,  falls 
die  äußere  Arbeit  gleich  jMull  ist  und  andere 
Energieformen  nicht  auftreten.  Die  Mes- 
sung der  Wärmemenge  beruht  auf  dem 
Prinzip  der  Bestimmung  der  an  einer  be- 
kannten Menge  Wasser  von  bekannter  Tem- 
peratur auftretenden  Temperaturänderung, 
welche  durch  die  abgegebene  oder  aufge- 
nommene Wärmemenge  verursacht  wird. 
Als  Einheit  der  Wärmemenge  ist  die  Calorie 
(g-cal.)  definiert,  d.  h.  die  Wärmemenge, 
welche  ausreicht,  um  ein  Gramm  Wasser 
um  1°  C  zu  erwärmen.  Näheres  siehe  in  den 
iVrtikeln  ,, Thermochemie",  ,,Thermo- 
metrie",  und  ,,Kalorimetrie''. 

b)  Elektrische  Energie  =  Elektrizitäts- 


Chemische  Elemente  —  Chemische  Formeln 


461 


menge  x  Potential.  Die  Elektrizitätsmenge 
wird  in  Coulomb  ermittelt.  Ein  Coulomb 
ist  die  durch  einen  Strom  von  1  Ampere 
in  1  Seloinde  durch  den  Querschnitt  eines 
Leiters  transportierte  Elektrizitätsmenge 
(1  Coulomb  scheidet  aus  einer  Silberlösung 
1,118  mg  Silber  aus).  Man  benutzt  zur  Er- 
mittelung der  Elektrizitätsmenge  die  auf 
chemischen  oder  elektromagnetischen  Prin- 
zipien beruhenden  Amperemeter.  Als  Ein- 
heit des  Potentials  gilt  diejenige  elektro- 
motorische Kraft,  die  gerade  ausreicht,  um 
durch  einen  Leiter  vomWiderstande  eines  Ohm 
(Einheit  des  Widerstandes)  in  einer  Sekunde 
ein  Coulomb  zu  treiben,  das  Volt.  Es  wird 
durch  die  elektromagnetischen  Voltmeter 
gemessen  oder  elektrometrisch  oder  gal- 
vanometrisch durch  Vergleich  der  zu  mes- 
senden elektromotorischen  Kraft  mit  Normal- 
elementen durch  Kompensationsmethoden 
bestimmt  (vgl.  die  Artikel  ,, Galvanische 
Ketten",  „Elektrischer  Strom"  und 
„Elektrische  Spannung").  Als  Einheit 
der  elektrischen  Energie  gilt  das  Volt- 
coulomb  =  1  Volt   X  1  Coulomb. 

c)  Die  strahlende  Energie  wird  in 
ihren  Beziehungen  zur  chemischen  Energie 
ledighch  aus  dem  Betrage  ilirer  chemischen 
Wirksamkeit  bestimmt,  durch  die  Akt  in  o- 
metrie.  Die  Apparate  zur  Messung  der 
radiochemischen  Strahlungsintensität  nennt 
man Aktinoraeter.  Sieberuhen  auf  der  Fest- 
stellung des  Betrages  der  in  bestimmten  Zeiten 
unter  der  Strahlungswirkung  eintretenden 
chemischen  Umsetzungen.  Nach  der  Wahl  der 
Keaktionen  unterscheidet  man  C hlorkn all- 
gas aktinomet  er,  Chlorsilberaktino- 
meter  (photographische  Messung),  Queck- 
silberoxalataktinometer  usw.  Die  elek- 
trochemischen Aktinometer  beruhen  auf  der 
Tatsache,  daß  zwischen  chlorierten  oder 
jodierten  Silberelektroden, oxydierten  Kupfer- 
elektroden u.  a.  in  geeigneten  Eektrolyten 
eine  elektromotorische  Kraft  auftritt,  wenn 
eine  Elektrode  belichtet  wird,  während  die 
andere  im  Dunkeln  gehalten  wird  (vgl.  den 
Artikel  ,, Photo chemie"). 

d)  Die  mechanische  Energie  benutzt 
als  Einheit  das  Kilogrammeter,  d.  h.  diejenige 
Arbeit,  die  geleistet  wird,  wenn  das  Gewicht 
eines  kg  von  der  Erdoberfläche  auf  1  m  ge- 
hoben wird,  oder  die  gewonnen  wird,  wenn 
1  kg  aus  der  Höhe  von  1  m  auf  die  Erd- 
oberfläche fällt. 

Da  die  Umwandlung  dieser  Energieen  in 
die  chemische  vollständig  oder  teilweise 
möghch  ist,  so  lassen  sich  aus  dem  1.  Haupt- 
satz der  Energetik  mit  Hilfe  der  Aequi- 
valente  quantitative  Beziehungen  her- 
leiten. Bei  der  vollständigen  Umsetzung 
eines  Kilogrammeters  in  Wärme  ist  fest- 
gestellt worden,  daß 


1  g-cal=  0,426  Meterkilogramm 
ist.     Man  nennt   0,426   das    mechanische 
Wärmeäquivalent: 

Ferner  ist 

1  g-cal  =  4,18  Voltcoulomb, 
wobei    4,18    das     elektrische     Wärme- 
äquivalent ist. 

Mit  Hilfe  dieser  Faktoren  läßt  sich  also 
der  elektrische,  mechanische  oder  thermische 
Arbeitsbetrag  einer  chemischen  Reaktion 
in  den  Maßen  der  drei  Energieformen  ohne 
weiteres  angeben,  wenn  die  Umwandlung 
der  Reaktion  in  eine  Energieform  quan- 
titativ festgestellt  ist.  Besonders  wichtig 
ist  diese  Möglichkeit  für  den  Fall,  daß  aus  der 
Wärmetönung  der  maximale  elektrische  oder 
mechanische  Effekt  (z.  B.  Muskelarbeit  aus 
der  Verbrennungswärme  der  Nahrungsmittel) 
abgeleitet  werden  soll. 

Für  die  strahlenden  Energiearten  sind 
derartige  einfache  quantitative  Beziehungen 
zu  den  anderen  Energien  noch  nicht  er- 
mittelt. 

Näheres  über  die  energetischen  Größen 
und  ihre  Aequivalenzbeziehungen  siehe  im 
Artikel  ,, Chemische    Einheiten". 

8.  Ausnutzung  der  chemischen  Ener- 
gie. Die  freie  Energie  freiwillig  verlaufender 
chemischer  Vorgänge  bildet  die  Haupt- 
quelle aller  Arbeitsleistungen  in  Maschinen 
und  Organismen;  und  zwar  sind  es  fast  aus- 
schließhch  exotherm  verlaufende  Reaktionen 
vom  Typus  der  Oxydationsvorgänge, 
die  jene  Quellen  darstellen,  indem  die  Ver- 
brennungswärme in  mechanische  Energie  um- 
gesetzt wird.  Der  zweite  Hauptsatz  in  seiner 
oben  (Abschnitt  2)  spezialisierten  Fassung 
gibt  den  theoretischen  Wirkungsgrad  oder 
ökonomischen  Koeffizienten 
A_Ti— T, 
Q~  T, 
(A=in  Ai'beit  umgewandelte  Wärmemenge) 
des  Umsatzes;  in  Wirklichkeit  wird  auch 
bei  den  besten  Maschinen  infolge  ,, Zer- 
streuung" (s.  oben  2)  dieser  Wirkungsgrad 
bei  weitem  nicht  erreicht.  Ganz  unvergleich- 
lich viel  günstiger  sind  die  ökonomischen 
Koeffizienten  bei  Energieumwandlungen,  die 
nicht  Wärme  umsetzen,  z.  B.  bei  der  Arbeits- 
leistung von  Dynamomaschinen,  von  Ak- 
kumulatoren usw.  Auch  die  auf  noch  nicht 
genügend  bekanntem  Wege  verlaufende  Um- 
wandlung der  chemischen  Energie  der  Nah- 
rungsmittel in  mechanische  usw.  Energie 
hat  einen  relativ  günstigen  Wirkungsgrad 
(vgl.  die  Artikel  „  E  n  e  r  g  i  e  1  e  h  r  e  ", 
„Thermochemie'',  „Nahrungs- 
mittel" usw.). 

Literatur.  iS.  Arrhenius,  Theorien  det  Chemie. 
Leipzig  1906.  —  f.  Auerbach,  Die  Grund- 
begriffe der  modernen  Naturlehre.    Leipzig  1906. 


462 


Chemische  Formeln 


—  H.  V,  Jüptner,  Chemische  Technologie. 
Leipzig-Wien  1906.  —  W.  Löh,  Einführung  in 
die  chemische  Wissenschaft.  Leipzig  1909.  — 
Verselbe,  Grundzüge  der  Elektrochemie.  Leip- 
zig 1910.  —  W.  Nernst,  Theoretische  Chemie. 
Stuttgart  1908.  —  W.  Ostwald,  Lehrbuch  der 
allgemeinen  Chemie.  Leipzig  1893  bis  1902.  — 
Derselbe,  Entunckelung  der  Elektrochemie. 
Leipzig  1910.  —  Derselbe,  Der  Werdegang 
einer  Wissenschaft.  Leipzig  1908.  —  J.  H. 
vant  Hoff,  Vorlesungen  über  theoretische  und 
physikalische  Chemie.  Braunschweig  1898  bis 
2900.  —  E.  Abderhalden,  Lehrbuch  der 
physiologischen    Chemie.   Berlin  1906. 

W.  Lob. 


Chemische  Formeln. 

1.  Einleitung.  2.  Die  empirische  Formel. 
3.  Die  empirische  Molekiilarformel.  4.  Die  Kon- 
stitutionsformel. 5.  Die  Stereoformel.  6.  Die 
Koordinationsformel. 

I.  Einleitung.  Unsere  heutigen  Formeln 
der  chemischen  Verbindungen  beruhen  auf  der 
Atom-  und  Molekulartheorie,  nach  der  man 
annimmt,  daß  sich  die  Körper  aus  kleineu, 
diskreten,  unter  sich  gleichartigen  Massen- 
teilchen, den  Molekülen,  aufbauen,  die 
ihrerseits  aus  vorläufig  nicht  weiter  teilbaren 
Quanten  der  einzelnen  Elemente,  den  Atomen, 
bestehen  (vgl.  die  Ai'tikel  „Atomlehre", 
„Molekularlehre"  und  „Chemische  Ver- 
bindungen"). Ostwald  hat  versucht,  die 
chemischen  Formeln  des  theoretischen  Gewan- 
des zu  entkleiden  und  sie  rein  empirisch  als 
Zusammenfügungen  passend  ausgesuchter 
Verbindungsgewichte  der  Elemente  aufzu- 
fassen; auf  diese  Deutung  sei  hier  verwiesen. 

Durch  die  x\nalyse  einer  Verbindung 
erhalten  wir  zunächst  ihre  empirische 
Formel ;  sie  gibt  uns  an,  in  welchem  Zahlen- 
verhältnis die  einzelnen  Atomarten  im  Mole- 
kül der  Verbindung  stehen.  Soll  außerdem 
aus  der  Formel  ersichtlich  sein,  wie  groß 
die  absolute  Zahl  der  einzelnen  Atome  im 
Molekül  ist,  so  erweitern  wir  die  empirische 
Formel  zur  empirischen  Molekular- 
formel, wekhe  uns  demnach  anzeigt,  aus 
welchen  Atomen  der  Zahl  und  iVrt  nach  das 
Molekül  der  Verbindung  besteht.  Berück- 
sichtigen wir  ferner  in  unseren  Symbolen 
die  gegenseitigen  Bindungen  der  Atome, 
so  kommen  wir  zur  Konstitutionsfor- 
mel, aus  der  dann  durch  Hinzuziehung 
räumlicher  Verhältnisse  die  Stereoformel 
wird.  Neuerdings  versucht  man  auch  die 
Bewegungen  der  Atome  im  Molekül  in  der 
Formel  zum  Ausdruck  zu  bringen  und  ge- 
langt so  zur  Motoformel.  Eine  besondere 
Art  von  Konstitutions-  und  Stereoformeln, 


deren  Aufstellung  der  neuesten  Phase  der 
Entwickelung  der  theoretischen  Chemie 
angehört,  bilden  die  K  oordinations- 
formeln(vgl.  die  Artikel,, Konstitution", 
„Isomerie"  und  „Valenzlehre''). 

2.  Die  empirische  Formel.  Um  die  Zu- 
sammensetzung und  die  Eigenschaften  che- 
mischer Verbiiidungen  bequem  ausdrücken 
zu  können,  bedient  man  sich  für  die  einzelnen 
Elemente  bestimmter  Zeichen  (Symbole).  Die 
früher  gebrauchten  Zeichen,  die  teils  der 
Astrologie,  teils  der  Alchimie  entlehnt  waren, 
sind  gänzlich  verlassen  [0  für  Gold;  C  für 
Silber  usw.].  Die  heutige  Chemie  verwendet 
als  Symbole  die  Anfangsbuchstaben  der 
aus  der  lateinischen  oder  griechischen  Sprache 
entlehnten  Namen  der  Elemente;  fangen 
zwei  Elemente  mit  dem  gleichen  Buch- 
staben an,  so  wird  zu  ihrer  Unterscheidung 
bei  einem  derselben  noch  ein  zweiter  charak- 
teristischer Buchstabe  hinzugefügt  (Ber- 
zelius). 

Mit  wenigen  Ausnahmen  sind  die  Sym- 
bole der  Elemente  in  den  verschiedenen 
Sprachen  identisch.  Unterschiede  finden 
wir  nur  beim  Stickstoff,  Beryllium  und 
Niob.  Der  Stickstoff  hat  bei  den  deutschen 
und  englischen  Chemikern  .das  Zeichen  N 
(von  Nitrogenium),  bei  den  französischen 
Chemikern  aber  das  Zeichen  Az  (von  Azote) 
erhalten.  Für  Beryllium  existieren  die 
Symbole  Be  (deutsche  Bezeichnung)  und  Gl 
(französische  und  englische  Bezeichnung, 
von  Glucinium  resp.  Glucinum),  für  Niob  die 
Symbole  Nb  (deutsche  Bezeichnung)  und  Cb 
(französische  und  englische  Bezeichnung, 
von  Columbium).  Eine  tabellarische  Zu- 
sammenstellung dieser  Abkürzungen  findet 
sich  in  dem  Artikel  ,,Ato  ml  ehr  e"  Bd.  I 
S.  726. 

Ein  solches  Elementsymbol  ist  nun 
nicht  nur  ein  Zeichen  für  die  Art  des  betreffen- 
den Elements,  vielmehr  bedeutet  es  gleich- 
zeitig ein  Atom  desselben  und  in  quanti- 
tativer Beziehung  sein  Atomgewicht  in 
Grammen    bezogen    auf    Sauerstoff   =    16, 

Stellt  man  nun  die  Symbole  der  in  einer 
Verbindung  vorhandenen  Elemente  neben- 
einander und  versieht  sie  mit  möglichst 
einfachen,  ganzen  Zahlen,  welche  angeben, 
wie  groß  die  relative  Zahl  der  einzelnen 
Atomarten  im  Molekül  der  Verbindung  ist, 
so  gelangt  man  zur  empirischen  Formel 
der  Verbindung.  So  sagt  z.  B.  die  Formel 
CH2O  für  Essigsäure  aus,  daß  im  Molekül 
dieses  Körpers  auf  1  Atom  Kohlenstoff, 
2  Atome  Wasserstoff  und  1  Atom  Sauerstoff 
kommen  (die  Zahl  1  wird  nicht  geschrieben). 
Durch  eine  solche  empirische  Formel  er- 
fahren wir  natürhch  noch  nichts  über  die 
absolute  Zahl  der  einzelnen  Atomarten  im 
Molekül  der  Verbindung. 


Chemisclie  Formeln 


463 


Die  empirische  Formel  einer  Verbindung 
läßt  sich  unter  der  Voraussetzung,  daß  die 
Atomgewichte  der  Elemente  bekannt  sind, 
direkt  aus  den  Analysendaten  ableiten.  Man 
dividiert  die  Prozentzahlen  der  in  der  Ver- 
bindung vorhandenen  Elemente  durch  die 
betreffenden  Atomgewichte.  Die  so  er- 
haltenen Quotienten  geben  dann  direkt  das 
Verhältnis  an,  in  welchem  die  einzelnen 
Elementaratome  am  Aufbau  der  Verbindung 
beteiligt  sind ;  durch  eine  rein  mathematische 
Umformung  bringt  man  das  Verhältnis 
noch  auf  eine  möglichst  einfache  ganz- 
zahlige Form, 

Essigsäure  besteht  z.  B.  aus  40,00% 
Kohlenstoff,  6,67%  Wasserstoff  und  53,33% 
Sauerstoff.  Das  Atomverhältnis  von  Kohlen- 
stoff zu  Wasserstoff  zu  Sauerstoff  ist  dem- 


nach 


40,00.6,67    53,33 


=    1:2:1,    so    daß    die    Verbindung    die 
empirische  Formel  CH2O  besitzt. 

Die  empirischen  Formeln  werden  im 
allgemeinen  nur  noch  dann  angewandt, 
wenn  die  Molekulargrößen  der  Verbindungen 
nicht  bekannt  sind;  das  gilt  z.  B.  für  eine 
Reihe  nicht  flüchtiger,  resp.  schwerlös- 
licher anorganischer  Verbindungen  (Boride, 
Silicide,  Hydride  usw.),  ferner  für  eine  Reihe 
hochmolekularer  organischer  Körper,  Daß 
diese  Formeln  zur  Charakterisierung  der  che- 
mischen Verbindungen  nicht  ausreichen,  zeigt 
z.  B.  die  Tatsache,  daß  außer  der  Essigsäure 
noch  eine  ganze  Reihe  von  Verbindungen, 
wie  Formaldehyd,  Glycerinaldehyd,  Milch- 
säure, Inosit,  Traubenzucker  usw.  existieren, 
die  ebenfalls  nach  der  Formel  CHoO  zusam- 
mengesetzt sind.  Einen  Schritt  weiter  in 
der  Ableitung  zweckmäßiger  Symbole  für 
die  chemischen  Verbindungen  kommen  wir 
nun  durch  die  Erweiterung  der  empirischen 
Formeln  zu  den  empirischen  Molekular- 
formeln. 

3.  Die  empirische  Molekularformel. 
Zur  Aufstellung  der  empirischen  Molekular- 
formel einer  Verbindung,  die  uns  die  ab- 
solute Zahl  der  einzelnen  Atomarten  im 
Molekül  derselben  angeben  soll,  ist  außer 
den  analytischen  Daten  die  Kenntnis  des 
Molekulargewichts  der  Verbindung  erforder- 
lich (des  relativen  Molekulargewichts  in 
Grammen).  Wir  erhalten  dasselbe  auf  rein 
chemischem  Wege  durch  Darstellung  und 
Analyse  bestimmter  Derivate  oder  am  besten 
auf  physiko-chemischem  Wege  durch  Er- 
mittelung gewisser  physikalischer  Kon- 
stanten (Dampfdichte ;  Oberflächenspannung ; 
Gefrierpunktserniedrigung  resp.  Siedepunkts- 
erhöhung von  Lösungen  der  betreffenden 
Substanz  usw.). 

Wh:  bestimmen  nun,  welches  ganze  Viel- 


fache des  Formelgewichts  der  empirischen 
Formel  der  Verbindung  dem  Wert  ihres 
Molekulargewichts  am  nächsten  kommt 
(da  die  Molekulargewichtsbestimmungen 
meist  nur  angenäherte  Werte  ergeben,  so 
ist  der  Quotient  von  Molekulargewicht  und 
Formelgewicht  der  empirischen  Formel  selten 
eine  ganze  Zahl).  Dann  multiplizieren  wir 
mit  dem  so  erhaltenen  Faktor  die  einzelnen 
Atom-Zahlen  der  empirischen  Formel  und 
gewinnen  so  die  Molekularformel. 

Für  Essigsäure  z.  B.  ist  nach  obigem  die 
empirische  Formel  CH2O,  also  das  ent- 
sprechende Formelgewicht  30.  Da  nun  diese 
Verbindung  das  Molekulargewicht  60  be- 
sitzt, so  müssen  wir  die  Formel  CH2O  ,, ver- 
doppeln", um  die  Molekularformel  zu  er- 
halten;  dieselbe   ist   demnach  C2H4O2. 

Außer  den  chemischen  Verbindungen  kom- 
men auch  den  Elementen  selbst  Molekular- 
formeln zu.  So  ist  die  Molekularformel  für 
Wasserstoff  H2,  für  Chlor  CL,  für  Phosphor 
P4  usw.  Bei  einzelnen  Elementen,  speziell 
bei  gewissen  Metallen  wie  Natrium,  Kalium, 
Zink,  Cadmium,  Quecksilber  fallen  Atom- 
gewicht und  Molekulargewicht  zusammen, 
so  daß  hier  die  Moleküle  nur  aus  einem 
Atom  bestehen.  Im  Jod  dampf  haben  wir 
einen  Gleichgewichtszustand  zwischen  J,-  und 
J-Molekülen,  der  bei  relativ  tiefen  Tempe- 
raturen zugunsten  von  J2,  bei  relativ  hohen 
Temperaturen  zugunsten  von  J  liegt. 

Die  Molekularformeln  bilden  nun  in 
der  organischen  und  mit  wachsendem  Erfolge 
auch  in  der  anorganischen  Chemie  die  Grund- 
lage der  Systematik  der  zahlreichen  bekann- 
ten Verbindungen.  Erwähnt  sei  hier,  daß 
in  dem  so  wertvollen,  für  den  organischen 
Chemiker  unentbehrlichen  Lexikon  der  or- 
ganischen Verbindungen  von  Richter  die 
bisher  analysierten,  ca.  150000  organischen 
Verbindungen  rein  lexikographisch  nach 
ihren  empirischen  Molekularformeln  ange- 
ordnet sind. 

Bevor  die  Molekularformeln  zur  Charak- 
terisierung der  chemischen  Verbindungen 
benutzt  wurden ,  herrschte  große  Un- 
sicherheit in  der  Formulierung  derselben. 
Die  früher  gebräuchlichen  Formeln  waren 
sog.  Aequivalentformeln,  die  nicht  auf 
den  eigentlichen  Atomgewichten  der  Ele- 
mente fußten,  sondern  auf  ihren  Aequiva- 
lentgewichten,  unter  denen  man  die  einem 
Gewichtsteil  Wasserstoff  gleichwertigen 
Mengen  der  Elemente  verstand;  über  die 
Größe  der  Aequivalentgewichte  war  man 
aber  bei  einer  Reihe  von  Elementen  nicht 
einig,  indem  man  in  einzelnen  Fällen,  je 
nach  der  Verbindung,  welche  man  den  Be- 
trachtungen zugrunde  legte,  zu  verschiedenen 
Aequivalentgewichten  für  ein  und  das- 
selbe Element  kam.     Es  ist  nun  das  Ver- 


464 


Chemische  Formeha 


dienst  von  Caniiizzaro  (1858)  zum  ersten  j  Dumas,     Würtz,      Williamson,     Hof- 
Male  klar  gezeigt  zu  haben,  wie  man  unter  j  mann  und   anderen   kamen  neue  Betrach- 


Benutzung  der  Avogadro sehen  Regel  zu 
einer  scharfen  Definition  von  Atom-  und  Mo- 
lekulargewicht und  damit  auch  zu  unseren 
heutigen  Molekularformeln  gelangt. 

4.  Die  Konstitutionsformeln.  Zum 
weiteren  Ausbau  der  chemischen  Formeln  hat 
einerseits  das  Bestreben  geführt,  die  gegen- 
seitigen Beziehungen  der  chemischen  Ver- 
bindungen und  ihre  physikalischen  Eigen- 
schaften in  möglichst  einfacher  Weise  aus 
den  Formeln  ablesen  zu  können,  andererseits 
der  Umstand,  daß  in  zahlreichen  Fällen  ein  und 
derselben  Molekularformel  nicht  nur  eine, 
sondern  mehrere  Verbindungen  entsprechen. 

Um  einen  Begriff  davon  zu  geben,  wie 
groß  in  bestimmten  Fällen  die  Zahl  der 
Verbindungen  gleicher  Molekularformel,  der 
sogenannten  isomeren  Verbindungen,  sein 
kann,  sei  hier  nach  Richters  Lexikon 
der  Kohlenstoffverbindungen  angeführt,  daß 
wir  bisher  38  Verbindungen  der  Formel 
CäHgOg,  113  Verbindungen  der  Formel 
CgHioOs,  150  Verbindungen  der  Formel 
CioHigO  kennen  usw. 

Nimmt  man  nun  an,  daß  die  Atome  im 
Molekül  einen  regellosen  Haufen  sich  be- 
wegender Teilchen  bilden,  so  ist  es  unmög- 
lich die  Existenz  der  Isomerieerscheinungen 
zu  erklären.  Wir  müssen  unbedingt  von 
der  Voraussetzung  ausgehen,  daß  die  Atome 
ganz  bestimmte  mittlere  Gleichgewichts- 
lagen einnehmen,  wodurch  dann  ohne  weite- 
res die  Existenzmöglichkeit  isomerer  Ver- 
bindungen gegeben  ist.  Eine  nähere  Durch- 
führung dieses  Gedankens  würde  unmittel- 
bar zum  Ausbau  der  empirischen  Molelailar- 
formel  zur  Raumformel  führen.  Historisch 
ist  aber  die  Entwickelung  der  Formelchemie 
einen  anderen  Weg  gegangen,  zumal  man 
die  Begriffe  Atom  und  Molekül  anfangs  nicht 
scharf  genug  sondern  konnte. 

Man  hat  zunächst  versucht,  die  chemi- 
schen Verbindungen,  vor  allem  die  anorgani- 
schen, rein  dualistisch  als  Vereinigungen 
entgegengesetzt  elektrisch  geladener  Atom- 
gruppen, die  ihrerseits  wiederum  aus  zwei 
verschiedenen  Gruppen  oder  Elementen  auf- 
gebaut sein  konnten,  aufzufassen;  weiterhin 
nahm  man  bald  an,  daß  bei  den  organischen 
Verbindungen  zusammengesetzte  Atom- 
gruppen (Radikale)  die  gleiche  Rolle  spielen, 
wie  die  Elemente  bei  den  anorganischen 
Körpern  (Berzelius  1819,    Liebig   1832). 

Auf  Grund  einer  Reihe  wichtiger  ex- 
perimenteller Ergebnisse  über  Substitutions- 
reaktionen bei  organischen  Verbindungen 
mußte  diese  Ansicht  aber  bald  aufgegeben 
werden;  speziell  durch  die  Arbeiten  und 
theoretischen  Ueberlegungen  von  Laurent, 


tungsweisen  auf,  die  schließlich,  unter  Ueber- 
nahme  gewisser  Ansichten  von  Berzelius 
und  Liebig,  in  der  Typentheorie  von 
Gerhardt  (1853)  gipfelten. 

Nach  Gerhardt  lassen  sich  die  chemi- 
schen Verbindungen  auf  eine  geringe  Zahl 
von    Grundformen    (Typen)    zurückführen: 

TT. 

h1     CU     h}^     HN;  aus  denselben  leiten 

sich  die  einzelnen  Verbindungen  durch 
Ersatz  von  Wasserstoffatomen  durch  Atom- 
gruppen (Radikale)  ab.  Diesen  vier  Grund- 
formen hat  dann  Kekulö  noch  den  Methan- 

ttI 

typus  ttIC    hinzugefügt,    wodurch    er    die 

h) 

Möglichkeit  erhielt  —  speziell  auch  unter  der 
Voraussetzung,  daß  in  ein  und  derselben  Ver- 
bindung nicht  nur  ein,  sondern  gleichzeitig 
auch  mehrere,  gleiche  und  verschiedene, 
Typenkomplexe  enthalten  sein  können  — 
die  organischen  Radikale  vollständig  nach 
Typen  aufzulösen. 

Den  Abschluß  all  dieser  Ueberlegungen 
bildet  die  in  den  Jahren  1857  bis  1858  von 
Kekule  auf  Grund  des  Valenzbegriffs  ent- 
wickelte Konstitutionsielire  der  chemischen 
Verbindungen. 

Man  ist  seit  Kekule  der  Ansicht,  daß  die 
Atome  eines  Moleküls  in  bestimmter  gegen- 
seitiger Bindung  stehen;  indem,  man  nun 
die  in  den  Molekülen  einer  Verbindung 
vorhandenen  Atome  so  nebeneinander  grup- 
piert, daß  die  gegenseitigen  Bindungen  der 
letzteren  klar  zum  Ausdruck  gelangen,  erhält 
man  die  Konstitutionsformel  (Struktur- 
formel) der  Verbindung.  Zur  Ableitung 
derselben  dient  als  bequeme  Grundlage  die 
Valenzlehre,  welche  den  Atomen  eine  ganz  be- 
stimmte, für  jedes  Element  charakteristische 
Zahl  von  unter  sich  gleichen  Bindungsein- 
heiten, Valenzen,  zuschreibt  und  annimmt, 
daß  bei  der  gegenseitigen  Bindung  zweier 
Atome  nur  Absättigung  ganzer  Einheiten 
stattfindet.  Diese  Lelire  ist  nach  unserer 
jetzigen  Auffassung  eine  kurze  Zusammen- 
fassung bestimmter  Gesetzmäßigkeiten,  die 
sich  aus  der  experimentellen  Feststellung  der 
Strukturformeln  zahlreicher  Verbindungen 
ergeben;  sie  erlaubt  uns,  aus  der  a  priori 
außerordentlich  großen  Zahl  der  möglichen 
gegenseitigen  Atombindungen  solche  auszu- 
schalten, die  erfahrungsgemäß  nie  vorkom- 
men. In  diesem  Umstand  liegt  wohl  die 
Hauptbedeutung  der  Valenztheorie;  siehe 
Artikel  „Valenz lehre". 


Chemische  Fonnehi 


465 


Für  die  Aiifstelhmg  von  Strukturformeln 
organischerVerbindungen  ist  es  nun  wichtig 
zu  wissen,  daß  nach  der  Valenzlehre  —  um 
nur  die  wichtigsten  Elemente  zu  nennen  — 
Kohlenstoff  vier  Valenzen,  Stickstoff  drei 
Valenzen  (in  den  meisten  Fällen),  Sauerstoff 
zwei  Valenzen  und  Wasserstoff  eine  Valenz 
besitzt,  oder  daß,  wie  es  gewöhnhch  aus- 
gedrückt wird,  Kohlenstoff  vier  wertig,  Stick- 
stoff dreiwertig,  Sauerstoff  zweiwertig  und 
Wasserstoff  einwertig  ist;  ferner  ist  in  Be- 
tracht zu  ziehen,  daß  nach  dieser  Theorie 
mehrwertige  Atome  nicht  nur  eine,  sondern 
auch  mehrere  Valenzen  untereinander  ab- 
sättigen können. 

Die  Formeln  werden  nun  so  aufgezeichnet, 
daß  die  gegenseitige  Absättigung  je  einer 
Valenz  zweier  Atome  durch  einen  Strich  oder 
auch  einen  Punkt  angedeutet  wird.  Hier- 
nach sind   folgende  Beispiele  verständlich: 


H 


H 


H 


I  I  I         /H 
H-C— H      H-C-0— H  H-C-N< 

II  I        ^H 
H                   H                         H 

Methan   Methylalkohol  Methylamin 


düngen    mit    lauter    einfachen    Bindungen) 
überzugehen. 

H   H  H    H 

II  II 

C=C  +  CI2  =  Cl— C— C— Cl 


H    H 


H   H 


H   H 
H-C-C-H 


H    H 
C=C 


H-Ci-C-H 


H   H  H    H 

Aethan  Aethylen         Acetylen 

H  H    H 

H    H  II 

I      I  H-C— C-G-H 

H— C-C=0  I 

I  0    0    0 

H  III 

H    H   H 

Acetaldehyd  Glyzerin 

Es  sei  aber  noch  besonders  darauf  hin- 
gewiesen, daß  man  in  der  Praxis  die  Struk- 
turformeln meist  nicht  so  ausführlich  hin- 
schreibt, wie  es  hier  geschehen  ist,  vielmehr 
solche  Radikale,  deren  Struktur  als  all- 
gemein bekannt  vorausgesetzt  w^erden  kann, 
einfach  unaufgelöst  läßt. 

Verbindungen,  die  nur  einfache  Bindungen 
enthalten,  werden  als  gesättigte  bezeichnet; 
es  ist  im  allgemeinen  nicht  möglich,  noch 
weitere  Atome  an  sie  anzulagern,  ohne  daß 
die  Moleküle  in  einzelne  Bruchstücke  zer- 
fallen. Verbindungen  mit  Doppelbindungen 
und  dreifachen  Bindungen  (siehe  die  For- 
meln von  Aethylen,  Acetaldehyd  und 
Acetylen)  heißen  ungesättigte  Ver- 
bindungen, indem  sie  die  Tendenz  haben, 
noch  Atome  oder  Atomgruppen  aufzunehmen 
und  so  in  gesättigte  Verbindungen  (Verbin- 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II, 


Erwähnt  sei  hier,  daß  die  Verbindungen 
mit  doppelten  und  dreifachen  Bindungen 
nicht  etwa  dadurch  ausgezeichnet  sind, 
daß  die  betreffenden  Atome  zwei-  resp. 
dreimal  so  fest  aneinandergekettet  sind, 
als  wenn  sie  nur  eine  Valenz  gegenseitig 
abgesättigt  hätten.  Die  Striche,  die  wir 
zwischen  den  einzelnen  Atomen  anbringen, 
geben  uns  über  die  Festigkeit  der  Bindungen 
überhaupt  keinen  Aufschluß;  nur  durch 
einen  genauen  experimentellen  Vergleich 
zahlreicher  Substanzen  können  wir,  wenig- 
stens in  qualitativer  Hinsicht,  etwas  über 
die  relative  Stärke  der  Atombindungen  er- 
fahren. Die  Doppelstriche  und  dreifachen 
Striche  sind  in  der  Hauptsache  nur  ein  be- 
quemes Aushilfsmittel,  um  auch  die  unge- 
sättigten, additionsfähigen  Körper  der  Lehre 
von  der  Konstanz  der  Valenz  nach  Möglich- 
keit unterordnen  zu  können;  weiterhin 
bietet  ihre  Verw^endung  den  Vorteil,  aus 
einer  Formel  bequem  ablesen  zu  können, 
ob  sie  einer  ungesättigten  Verbindung  ent- 
spricht oder  nicht. 

Wichtig  für  die  Systematik  der  Kohlenstoff- 
verbindungen ist  die  schon  von  Kekule  er- 
kannte Tatsache,  daß  Kohlenstoffatome 
nicht  nur  offene  Ketten,  wie  z.  B.  in  den 
Fetten  und  Kohlehydraten,  sondern  auch 
Ringsysteme  bilden  können.  Während  aber 
für  die  kettenförmige  Aneinanderreihung 
von  Kohlenstoffatomen  anscheinend  keine 
Grenze  existiert,  ist  es  bisher  nicht  möglich 
gewesen  mehr  als  acht  Kohlenstoffatome 
ringförmig  miteinander  zu  vereinigen. 

Die  Zahl  der  bekannten  Verbindungen 
mit  Kohlenstoffringsystemen,  von  denen  nicht 
nur  eins,  sondern  gleichzeitig  mehrere  in 
den  verschiedenartigsten  Kombinationen  in 
dem  Molekül  einer  Verbindung  vorhanden 
sein  können,  ist  außerordentlich  groß.  Wohl 
die  wichtigste  Rolle  spielt  der  Kohlenstoff- 
Sechsring,  und  zw^ar  in  der  speziellen  Form, 
in  der  er  in  dem  Benzol: 
CH 


HC        CH 
HC        CH 


CH 

vorhanden  ist.  Außer  in  den  Benzolderivaten, 
zu  denen  die  wichtigsten  Farbstoffe  und 
Gerbstoffe  und  viele   Riechstoffe  usw.  ge- 

30 


466 


Chemische  Formeln 


hören,  kommen  Kohlenstoffringe  in  der 
Mehrzahl  der  natürlichen  Terpene  und 
Kampfer,  ferner  in  dem  Kautschuk  und  ge- 
wissen Alkaloiden  wie  Atropin  und  Kokain 
vor.  Man  faßt  die  Körper  mit  Kolilenstoff- 
ringen  unter  dem  Namen  carbocyklische 
Verbindungen  zusammen;  sie  bilden  die 
wichtigste  Gruppe  der  sogenannten  isocy- 
klischen  Verbmdungen,  zu  denen  vor  allem 
noch  die  azocyklischen  Verbindungen, 
Körper  mit  Kingsystemen  aus  lauter  Stick- 
stoffatomen (Beispiel:  Stickstoffwasserstoff- 

säure  N3H  =  11  ^NH)  gehören. 

n/ 

Da  aber  nicht  nur  gleichartige,  sondern 
auch  verschiedenartige  Atome  in  der  denk- 
bar größten  Mannigfaltigkeit  ringförmig 
verknüpft  sein  können  —  zu  den  Verbin- 
dungen mit  solchen  Ringsystemen,  den  so- 
genannten he  t  er  ocy  kl  i  sehen  Verbindungen 
gehören  die  meisten  Alkaloide  und  vor  allem 
auch  der  Blutfarbstoff  und  das  Chlorophyll 
—  so  erkennt  man  schon  aus  diesen  kurzen 
Andeutungen  die  geradezu  unendlich  große 
Anzahl  theoretisch  möglicher  organischer 
Verbindungen,  deren  Systematik  aber,  dank 
der  Valenzlehre,  keine  prinzipiellen  Schwie- 
rigkeiten bietet. 

In  der  anorganischen  Chemie  sind  wir 
zwar  einigermaßen  über  die  Struktur  der 
Oxyde,  Chloride,  Bromide,  Sulfide  usw.  und 
der  aus  ihnen  aufgebauten  Salze  orientiert; 
aber  bei  vielen  anorganischen  Verbindungen, 
wie  den  Boriden,  Siliciden  und  Legierungen 
begegnet  die  Aufstellung  von  Struktur- 
formeln schon  deshalb  großen  Schwierig- 
keiten, weil  es  bisher  noch  nicht  möglich 
gewesen  ist,  die  Grundlage  der  ganzen  Valenz- 
theorie, die  Annahme  einer  Valenzeinheit, 
hier  einwandfrei  durchzuführen.  Für  große 
Klassen  anorganischer  Verbindungen  höherer 
Ordnung:  Hydrate,  Metallammoniaksalze, 
Doppelsalze,  komplexe  Salze,  haben  wir 
neuerdings  durch  die  von  Werner  aufge- 
stellten Begriffe  der  Nebenvalenz  und  der 
Koordinationszahl  eine  wichtige  Grund- 
lage zur  Ableitung  zweckmäßiger  Konstitu- 
tionsbilder erhalten, 

Ueber  die  experimentelle  Bestimmung  der 
Konstitutionsformel   einer   chemischen   Ver- 
bindung, also  über  die  Art  und  Weise,  wie , 
man    zwischen    den    verschiedenen    für    die  | 
Verbindung     nach    der    Välenzlehre    mög-  i 
liehen  Formeln   die  Auswahl  trifft,   sei  fol- 
gendes mitgeteilt :  Man  stützt  sieh  auf  das 
Ergebnis   einer   Reihe   mit   der   Verbindung 
durchgeführter  chemischer  Reaktionen,    von 
denen  hier    nur   die    Substitutions-   und 
Abbaureaktionen  kurz  auseinander  gesetzt! 
seien,  und  kontrolliert   dann   die   erhaltene 
Formel  durch  einen  systematischen  Aufbau  ' 


der  Verbindung  aus  den  Elementen,  indem  man 
diejenige  Atomgruppierung  herzustellen  sucht, 
welche  in  dem  Formelsymbol  zum  Ausdruck 
kommt.  Durch  eine  genaue  Bestimmung 
der  wichtigsten  physikalischen  Konstanten 
der  Verbindung  (Schmelzpunkt,  Siede- 
punkt, Dichte,  Brechungsvermögen,  elektri- 
sches Leitvermögen  usw.),  die  uns  zeigen  soll, 
ob  sie  der  Größe  nach  den  Werten  analoger 
Verbindungen  schon  bekannter  Konstitu- 
tion entsprechen,  läßt  sich  die  Formel  noch 
weiter  sicherstellen. 

Ein  einfaches  Beispiel  für  die  Anwen- 
dung der  Substitutionsmethode  ist  folgen- 
des: Methyläther  und  Aethylalkohol  be- 
sitzen beide  die  empirische  Molekularformel 
CaHgO;  ein  Molekül  CaHgO  kann  nun  nach 
der  Valenzlehre  (C  =  vierwertig,  0  =  zwei- 
wertig, H  =  einwertig)  nur  nach  folgenden 
beiden  Formeln  konstituiert   sein: 


H 


H 


H  H 


L  H— C— 0— C— H      IL  H— C— C— 0— H. 


H 


H 


H  H 


Man  sieht  sofort,  daß  bei  I.  alle  Wasser- 
stoffatome gleichwertig  sind,  bei  IL  aber 
speziell  eins  verschieden  von  den  anderen 
gebunden  ist.  Die  experimentelle  Erfahrung 
zeigt,  daß  sich  im  Alkohol  ein  Wasserstoff- 
Atom  im  gesamten  chemischen  Verhalten 
ganz  charakteristisch  von  den  übrigen  unter- 
scheidet, indem  es  leicht  durch  Metalle 
und  Radikale  der  verschiedensten  Art  er- 
setzt werden  kann,  während  beim  Methyl- 
äther analoge  Reaktionen  unbekannt  sind. 
Folglich  wird  man  dem  Alkohol  Formel  IL 
und  dem  Methyläther  Formel  L  zu- 
erteilen. 

Von  den  Substitutionsreaktionen  ist 
namentlich  zur  Bestimmung  der  Konstitution 
des  Benzols,  CßHe,  ausgiebiger  Gebrauch  ge- 
macht worden.  Es  gelang  so  die  Gleich- 
wertigkeit aller  sechs  Wasserstoffatome  des 
Benzolmoleküls  zu  beweisen  und  ferner  die 
Isomerieverhältnisse  bei  den  Derivaten  des 
Benzols  aufzuklären.  Um  das  Ergebnis  dieser 
Untersuchungen  durch  eine  Formel  wieder- 
geben zu  können,  ist  man  gezwungen  eine 
ringförmige  Anordnung  der  sechs  Kohlen- 
stoffatome des  Benzolmoleküls  anzunehmen. 

Besonders  wichtig  für  die  Bestimmung 
der  Konstitution  einer  Verbindung  sind  auch 
die  Abbaureaktionen;  BeispieU  siehe  im 
Artikel  „A  b  b  a  u".  Man  geht  bei  ihrer  An- 
wendung von  der  Voraussetzung  aus,  daß 
bei  vorsichtig  durchgeführter  Reaktion  die 
einzelnen  Atomkomplexe  der  ursprünglichen 
Verbindung  in  den  durch  Abbau  erhaltenen 
Körpern  geringerer  Atomzahl  im  wesentlichen 
noch  unverändert  enthalten  sind.     Kommt 


Chemische  Formehi 


461 


man  also  bei  dem  Abbau  zu  Körpern,  deren 
Konstitution  schon  bekannt  ist,  so  kann 
man  aus  der  Natur  dieser  Abbauprodukte 
einen  Rückschluß  auf  die  Konstitution  der 
untersuchten  Verbindung  ziehen.  Gelingt 
es  nun,  aus  den  Spaltungsprodukten  durch 
eindeutige  chemische  Reaktionen  die  ur- 
sprüngliche Verbindung  wieder  aufzubauen, 
so  ist  damit  wahrscheinlich  gemacht,  daß 
bei  den  Abbaureaktionen  keine  Atomver- 
schiebungen stattgefunden  haben,  daß  also 
die  aus  dem  Abbau  erschlossene  Konstitu- 
tionsformel den  Tatsachen  entspricht. 

Es  gehört  zu  den  wesentlichen  Aufgaben 
der  experimentellen  Chemie  durch  die 
vergleichende  Untersuchung  emer  möghchst 
großen  Zahl  von  Verbindungen  genau  fest- 
zustellen, welche  Reaktionen  ohne  Um- 
lagerung  verlaufen  und  welche  Reaktionen 
regelmäßig  mit  Atomverschiebungen  ver- 
knüpft sind. 

Durch  die  geschickte  iVnwendung  der 
verschiedenartigsten  Methoden  zur  Kon- 
stitutionsbestimmung ist  es  gelungen,  eine 
große  Anzahl  wichtiger,  zum  Teil  recht  kom- 
pliziert zusammengesetzter,  natürlicher  or- 
ganischer Verbindungen  konstitutionell  auf- 
zuklären und  dadurch  ihre  Synthese,  ihren 
Aufbau  aus  den  Elementen,  zu  ermöghchen; 
Fette,  Kohlehydrate,  Farbstoffe,  Alkaloide 
Terpene,  Kampter  usw.  sind  so  synthetisch 
zugänglich  geworden. 

Es  fragt  sich  nun,  inwieweit  die  Isomerie- 
erscheinungen  der  Zahl  und  iVrt  nach  durch 
die  Konstitutionsformeln  restlos  wieder- 
gegeben werden.  Es  hat  sich  gezeigt,  daß 
in  bestimmten,  scharf  umrissenen  Fällen 
zu  viele  Strukturformeln  für  die  Verbin- 
dungen vorhanden  sind,  so  daß  es  den  An- 
schein hat,  als  ob  ein  -und  dieselbe  Ver- 
bindung gleichzeitig  nach  zwei  oder  mehr 
verschiedenen  Formeln  konstituiert  wäre; 
ferner  hat  sich  herausgestellt,  daß  in  ge- 
wissen anderen  Fällen  die  Strukturformeln 
nicht  ausreichen,  um  sämtliche  Isomeren 
zur  Darstellung  zu  bringen. 

Die  erstere  Schwierigkeit  suchte  man 
zunächst  durch  Aufstellung  der  Lehre  von 
der  Tautomerie  zu  beheben,  nach  der 
leichtbeweghche  Atome  zwischen  zwei  oder 
mehr  Gleichgewichtslagen  pendeln  sollten 
(Laar  1885).  In  neuerer  Zeit  hat  es  sich 
aber  immer  mehr  und  mehr  herausgestellt, 
daß  es  sich  in  diesen  Fällen  entweder  darum 
handelt,  daß  die  eine,  anscheinend  fehlende 
Verbindung  gegenüber  der  anderen  so  labil 
ist,  daß  sie  nur  unter  ganz  bestimmten 
Vorsichtsmaßregeln,  speziell  der  Anwendung 
tiefer  Temperaturen  gefaßt  werden  kann, 
oder  aber  darum,  daß  die  scheinbar  einheithche 
Verbindung     einen      Gleichgewichtszustand 


zwischen  den  durch  die  beiden  möglichen 
Formeln  wiedergegebenen  Zuständen  reprä- 
sentiert (siehe  z.  B.  die  Aufklärung  der 
Natur  des  Acetessigesters ;  Knorr  1911). 

Die  Tatsache  aber,  daß  in  bestimmten 
Fällen  zu  viele  Isomere  für  die  möglichen 
Strukturformeln  vorhanden  sind,  hat  zum 
Ausbau  der  Strukturformel  zur  Stereo- 
formel geführt. 

5.  Die  Stereoformel  (Raumformel). 
Die  Grundlage  für  die  Stereo chemie  der 
Kohlenstoffverbindungen  bildet  die  Van't 
Ho  ff  sehe  Hypothese  (1874):  daß  die  vier 
Valenzen  des  Kohlenstoffs  räumlich  symme- 
trisch, also  nach  Tetraederecken  gerichtet 
sind  (siehe  auch  Le  Bei).  Aus  dieser  Vor- 
aussetzung folgt,  daß  Verbindungen  mit 
einem  C-Atom,  welches  mit  lauter  ver- 
schiedenen Gruppen  verbunden  ist  (asymme- 
trisches C-Atom),  die  also  etwa  der  Formel 

C^    entsprechen,  in  zwei  Formen  existieren 

müssen,  welche  sich  wie  nichtdeckbares 
Bild  und  Spiegelbild  verhalten: 


Derartige  Isomere,  die  man  als  optische 
Antipoden  bezeichnet,  sind  in  der  Tat  in 
vielen  Fällen  gefunden  worden;  die  eine 
Form  dreht  die  Polarisationsebene  des  Lichtes 
nach  rechts,  die  andere  gleichviel  nach  links. 
Besitzt  das  Molekül  einer  Verbindung  n 
asymmetrische  C-Atome,  die  sämtlich  ver- 
schieden voneinander  sind,  so  steigt  die 
Zahl  der  Isomeren,  wie  Theorie  und  Praxis 
übereinstimmend  ergeben,  auf  2^,  sie 
gruppieren  sich  zu  2°—^  Antipodenpaaren. 
Emil  Fischer  ist  es  auf  Grund  dieser 
stereochemischen  Betrachtungen  und  durch 
Schaffung  einer  zweckmäßigen  Projektions- 
methode für  die  räumlichen  Modelle  gelungen, 
die  zahlreichen  Isomerieerscheinungen,  welche 
die  Kohlehydrate  zeigen,  zu  deuten  und  eine 
übersichtliche  Systematik  dieser  Verbindun- 
gen zu  schaffen. 

30* 


468 


Chemische  Formehi 


Die  Van't  Ho  ff  sehe  Theorie  ist  nun, 
zum  Teil  von  Van't  Hoff  selbst,  zum  Teil 
von  anderen  Forschern,  nach  den  verschie- 
densten Richtungen  hin  ausgebaut  worden. 
So  hat  man  bestimmte  Stereoformeln  für 
cyklisch  gebaute  Verbindungen  entwickelt 
(Baeyer  1888).  Man  nimmt  an,  daß  in 
den  gesättigten  karbocyklischen 
Verbindungen  die  Ringkohlenstoffatome  in 
einer  Ebene  liegen,  welche  von  zwei  zu  ihr 
parallelen  Ebenen,  in  welchen  sich  die  mit  den 
Ringatomen  verbundenen  Radikale  befinden, 
eingeschlossen  wird.  Die  folgenden  beiden 
schematischen  Figuren  mögen  dies  erläutern: 


H 

I 
H     ,C-      H 


H 

C 


H 


H 


c       c     S^c 

I  I  \       /  I 

H  H^t-^H 


H 


Cyclopropan  CgHe   Cyclobutan  CJIs. 

Die  auf  Grund  dieser  Theorie  abgeleiteten 
Isonierieerscheinungen  sind  in  zahlreichen 
Fällen  gefunden  worden;  die  Eigenschaften 
der  Isomeren  decken  sich  mit  den  von  der 
Theorie  geforderten. 

Für  die  Aethylen Verbindungen  C2R4 
folgt  auf  Grund  der  Van't  Ho  ff  sehen 
Theorie  die  Anordnung  der  beiden  doppelt  ge- 
bundenen C-Atome  und  der  vier  Radikale  R 
in  einer  einzigen  Ebene.  Demnach  muß 
z.  B.  die  Verbindung  HOOC— CH=CH— 
COOH  in  zwei  isomeren  Formen  existieren: 

Hx      /COOH    HOOC^       H 

^c^  c- 


H'^  ^COOH 
Cisform 


W     ^COOH 
Transform 


beide  sind  bekannt  (Maleinsäure  =  Cisform; 
Fumarsäure  =  Transform).  Auch  in  zahl- 
reichen anderen  Fällen  sind  bei  Aethylen- 
körpern  Isomere  aufgefunden  worden,  die 
sich  der  Theorie  unterordnen  (Wislicenus 
1887). 

In  letzter  Zeit  ist  man  mehr  und  mehr 
dazu  übergegangen,  die  räumliche  Anord- 
nung von  Atomen  und  Atomkomplexen 
um  zahlreiche  andere  Elemente,  wie  Silicium, 
Zinn,  Stickstoff,  Phosphor,  Schwefel  und 
Selen  zu  bestimmen;  die  chemische  For- 
schung ist  hier  noch  mitten  in  der  Arbeit 
und  entwickelt  so  nach  und  nach  unsere 
Strukturformeln  zu  Raumformeln. 

Man  versucht  auch  neuerdings  die  che- 


mischen Formeln  noch  nach  anderen  Rich- 
tungen auszubauen.  So  werden,  um  gewisse 
feinere  Isomerieerscheinungen  zu  deuten, 
schon  bestimmte  Anschauungen  über  die 
Bewegungen  der  Atome  in  den  Molekülen 
entwickelt  (motochemisehe  Formeln;  Knoe- 
venagel);  andererseits  ist  man  mit  Erfolg 
bemüht,  die  von  Werner  für  die  anorga- 
nischen Molekülverbindungen  aufgestellte 
Koordinationstheorie  auch  auf  die  orga- 
nischen Verbindungen  anzuwenden  (siehe 
weiter  unten). 

6.  Die  Koordinationsformel.  Außer 
den  bisher  erwähnten  chemischen  Verbin- 
dungen (Verbindungen  erster  Ordnung),  deren 
Systematik  sich  mehr  oder  weniger  voll- 
kommen auf  Gnind  der  Kekuleschen  Valenz- 
lehre und  der  Van't  Ho  ff  sehen  stereo- 
chemischen Vorstellungen  durchführen  läßt, 
existieren  noch  geradezu  zahllose  komplex 
zusammengesetzte  Körper,  die  als  Ver- 
einigungen der  Verbindungen  erster  Ordnung 
aufgefaßt  werden  können.  Man  nennt  sie 
Molekülverbindungen  oder  zweckmäßiger 
Verbindungen  höherer  Ordnung.  Zu  ihnen 
gehören  die  Hydrate,  Metallammoniaksalze, 
Doppelsalze,  komplexen  Salze,  die  Verbin- 
dungen organischer  oder  anorganischer  Kör- 
per mit  Benzol,  Chloroform,  Aether,  die 
Metallsalz-  und  Säureverbindungen  der 
Ketone,  Aldehyde,  Ester,  die  Verbindungen 
der  Nitrokörper  mit  Kohlenwasserstoffen 
und  Aminen  usw.  Alle  bisherigen  Versuche, 
auch  diese  Körper  der  Valenzlehre  unter- 
zuordnen und  so  brauchbare  Strukturfor- 
meln derselben  zu  erhalten,  sind  geseheitert. 
Dagegen  hat  sich  die  von  Werner  (1893) 
aufgestellte  Koordinationslehre  als  eine  aus- 
gezeichnete Grundlage  zur  übersichtlichen 
Systematik  der  Molekülverbindungen  und 
zur  Erklärung  zahlreicher  Isomerieerschei- 
nungen derselben  erwiesen. 

Nach  Werner  besitzen  die  Elemente 
außer  den  Hauptvalenzen,  durch  deren 
Betätigung  die  Verbindungen  erster  Ordnung 
entstehen,  noch  sogenannte  Neben valenzen, 
welche  die  Vereinigung  von  für  sich  existenz- 
fähigen Molekülen  untereinander  bedingen. 
Es  scheint  so,  daß  jedes  Element,  genau  sowie 
ihm  eine  bestimmte  maximale  Hauptvalenz- 
zahl zukommt,  auch  eine  bestimmte  maxi- 
male Nebenvalenzzahl  besitzt.  Außer  dem 
Begriff  der  Nebenvalenzzahl  hat  Werner 
noch  den  Begriff  der  Koordinationszahl 
eingeführt.  Er  versteht  darunter  die  Zahl  von 
Atomen,  die  in  direkter  Bindung,  sei  es 
durch  Haupt-  oder  Nebenvalenzen,  mit  dem 
Zentralatom  stehen  können;  diese  Zahl  ist 
in  außerordentheh  vielen  Fällen,  speziell  bei  - 
den  Sehwermetallen,  gleich  sechs;  Bor, 
Stickstoff  und  Kohlenstoff  scheinen  die 
Koordinationszahl  4  zu  haben  (im  letzteren 


Chemische  Formeln 


469 


Falle  Zusammenfallen  von  Valenz-  und  Ko- 
ordinationszahl). 

Einige  charakteristische  Beispiele  mögen 
die  Formuherungen  der  Molekülverbindungen 
nach  der  Koordinationslehre  erläutern: 

Die  Verbindung  von  1  Molekül  Platin- 
chlorid mit  2  Molekülen  Ammoniak, 
PtCli+SNHg,  besitzt  die  Koordinations- 
formel:   C^Pt    ^|^^  indem  gezeigt  werden 

kann,  daß  die  Stickstoff atome  der  NHg-Mole- 
küle  durch  je  eine  Nebenvalenz  (angedeutet 
durch  die  gestrichelten  Linien)  an  das  Platin- 
atom des  PtCl4-Moleküls  gebunden  sind.  Der 
bekannten  Goldchlorwasserstoffsäure,  der  Ver- 
einigung von  Goldchlorid  und  Chlorwasser- 
stoff kommt  die  Formel  CI3AU...CIH  zu, 
deren  Sinn  nach  obigem  leicht  zu  verstehen 
ist.      Ferricyankaüum    erhält    die    analoge 

Cyx        ,CyK 
Formel  CyAFe;   CyK  und  Chlorammonium, 

Cy/        CyK 


Auf  Grund  derartiger  Strukturbilder  der 
Molekülverbindungen,  die  sich  mit  eben- 
solcher Schärfe  wie  die  der  organischen 
Verbindungen  ableiten  lassen,  können  zahl- 
reiche Isomerieerscheinungen  bei  komplexen 
Kobalt-,  Chrom-  und  Platinsalzen  zwanglos 
erklärt  werden.  Die  Mannigfaltigkeit  der 
Isomeriearten  ist  bei  den  Molekülverbin- 
dungen sogar  schon  größer  als  bei  den  Ver- 
bindungen erster  Ordnung. 

Bereits  in  seiner  ersten  Publikation 
(1893)  hat  Werner  versucht,  ein  Bild  von 
der  räumlichen  Anordnung  der  Atome  und 
Moleküle  in  den  Verbindungen  höherer  Ord- 
nung zu  entwerfen.  Am  eingehendsten  hat 
er  damals  die  möglichen  Raumformeln  von 
Verbindungen  mit  einem  koordinativ  sechs- 
wertigen  Zentralatom  diskutiert.  Er  kam 
auf  Grund  der  Existenz  bestimmter  Isomerie- 
erscheinungen zu  der  Ansicht,  daß  die 
6  Atome  oder  Atomgruppen  in  diesen  Ver- 
bindungen räumlich    symmetrisch,    also    in 


die  Verbindung  von  Ammoniak  und  Chlor-   Oktaederecken   um   das  Zentralatom   ange- 
wasserstoff,   ist  folgendermaßen    zu  formu-  1  ordnet  snid.    Diese  Theorie  hat  sich  durch- 


lieren:  H3N...HCI. 

All  diese  Körper,  deren  Bildung  so  zu- 
stande kommt,  daß  einfach  freie  Koordina- 
tionsstellen an  den  Atomen  der  Kompo- 
nenten besetzt  werden,  gehören  zu  den 
„reinen  Anlagerungs  Verbindungen", 
Denselben  schließen  sich  die  „Einlage- 
rungsverbindungen" an. 

NH 
Es    lassen    sich    z.   B.    an    Cl4Pt    ^jr* 

noch  weitere  vier  Moleküle  Ammoniak  an- 
lagern. Auch  diese  vier  NHg-Moleküle  bin- 
den sich  durch  je  eine  Nebenvalenz  an  das 
zentrale  Platinatom,  sie  drängen  aber,  da 
die    Koordinationszahl    des    Platins    in   der 

Verbindung    Cl4Pt  JJ^^    schon    erfüUt    ist 

(sie  beträgt  6),  die  vier  Chloratome  vom 
Platin  weg  in  eine  zweite  Sphäre  (indirekte 
Bindung  der  Chloratome);  hiermit  ist  nun 
ein  Funktions Wechsel  der  Chloratome 
verknüpft;  während  sie  in  der  Diamminver- 
bindung  fest  an  das  Platinatom  gebunden 
sind,  haben  sie  nach  dem  Einschieben  der 
NHg-Moleküle  ionogenen  Charakter. 

Werner    erteilt    demgemäß    dem    Hex- 
amminplatinchlorid  PtCl4-j--6NH3  die  Formel: 

H3N,        .NH3 

H3N  :Pt'  NH3  CI4;      analog     sind     etwa 

H3N         "NH3 
das  Hexamminkobaltichlorid  (Luteochlorid) 

H,N  ,NH3 

CI3  und  das  Hexaquochromi 


H3N    Co;  -NH 
H3N  NH 

chlorid     (graublaues 
H,0,        /OH, 
H:0--Cr--0H2 
H2O'        ^OHa 


Chromchloridhydrat) 


Cl,  konstituiert. 


aus  bewährt ;  eine  ihrer  schönsten  Konsequen- 
zen, die  Existenzfähigkeit  optisch  aktiver 
komplexer  Kobalt-  und  Chromsalze  ist  noch 
in  allerjüngster  Zeit  (1911)  experimentell 
bestätigt  worden. 

Die  hier  kurz  skizzierten  iVnsichten  über 
die  Konstitution  der  Molekülverbindungen 
beginnen  nun  in  letzter  Zeit  auch  umge- 
staltend auf  unsere  Vorstellungen  über  die 
Struktur  der  Verbindungen  erster  Ordnung 
einzuwirken.  Man  geht  von  der  Idee  aus, 
daß  ähnliche  Nebenvalenzwirkungen,  wie 
sie  zwischen  den  Molekülen  gleicher  oder  ver- 
schiedener Art  stattfinden,  auch  intramole- 
kular zwischen  verschiedenen  Teilen  eines 
und  desselben  Moleküls  auftreten  können. 

Es  gelingt  so  durch  modifizierte  Struktur- 
formeln noch  Feinheiten  in  den  Eigenschafts- 
unterschieden der  Verbindungen  auszu- 
drücken, wie  es  bisher  nicht  möglich  war.  Als 
Beispiel  einer  derartigen  Formel  mit  Neben- 
valenzbindungen  sei  hier  das  Strukturbild  des 
aminoessigsauren  Kupfers  angeführt,  welches 
man  nach  Ley  folgendermaßen  schreibt: 

/       \  indem  man  annimmt,  daß  die 

HgN           0  Aminognippen    des    Glj^kokolls 

\p    /  durch  je  eine  Nebenvalenz  an 

,.Cu<^  das    zentrale    Kupferatom,    ge- 

H2N          0  bunden     sind     (Beispiel    eines 

\        /  inneren  Komplexsalzes). 

H2C— CO 

Literatur.  J.  J.  Berzelius,  Lehrbuch  der 
Chemie,  S.  Äitfl.  Dresden  und  Leipzig  183S.  — 
A.  Hantzsch,  Grundriß  der  Stereochemir , 
2.  Aiifl.  Leipzig  1904.  —  «^'  H.  van  VHoff, 
Lagerung  der  Atome  im  Räume,  S.  Aufl.  Bravn- 
scMoeig    1908.    —    A,    KeUule,    Lehrbuch    der 


470 


Chemische  Foruiehi  —  Chemisches  Gleichgewicht 


organischen  Chemie.  Erlangen  1867.  —  A. 
Ladenhuvg ,  Vorträge  über  die  Enttvickelungs- 
geschichte  der  Chemie  in  den  letzten  100  Jahren, 
2.    Aufl.      Braunschweig    1887.    —    Derselbe, 


gewichtskonstante  und  Löslichkeit.  13.  Die 
Phasenregel.  14.  Messungsmethoden:  a)  Homo- 
genes Gleichgewicht,  b)  Heterogenes  Gleich- 
gewicht.   15.  Anwendungen   der  Gleichgewichts- 


Die    Entivickelung    der   Chemie   in    den    letzten    iQ'hxQ:    a)    In    der  Chemie,     b)    In    der  Technik. 


20  Jahren.  Stuttgart  1900.  —  -E.  v.  Meyer, 
Geschichte  der  Chemie,  2.  Aufl.  Leipzig  1895. 
—  W.  Ostwald,  Grundlinien  der  anorganischen 
Chemie.  Leipzig  1900.  —  A.  Werner,  Lehr- 
buch der  Stereochemie.  Jena  1904.  —  Ver- 
selbe, Neuere  Anschauungen  auf  dem  Gebiete 
der  anorganischen  Chemie,  2.  Aufl.,  1909.  — 
A.  Hantzsch,  Ber.  45,  85,  1912.  —  H.  Ley, 
Ber.  42,  S54,  1909.  —  E.  Knoevenagel, 
Ann.  311,  194,  1900.  —  L.  Knorr,  Ber.  44, 
1138,  1911. 

r.  Ffeiffer. 


c)  In  der  Mineralogie  und  Geologie,     d)  In  der 
Physiologie. 

I.  Begriff  und  Wesen  des  Gleichge- 
wichts. Man  sagt  von  einem  System,  es 
befinde  sich  in  einem  Gleichsgewichtszn- 
stand,  wenn  das  System  diesen  Zustand 
nicht  freiwillig,  d.  h.  ohne  daß  ihm  von  außen 
Energie  zugeführt  wird,  verlassen  kann.  So 
befindet  sich  ein  aufgehängter  Körper  im 
Gleichgewicht,  wenn  der  Schwerpunkt  sich 
senkrecht  unter  dem  Aufhängepunkt  befindet, 
eine  belastete  Feder,  wenn  ihre  Spannung 
gleich  der  Belastung  geworden  ist,  ein  in 
einen  Zylinder  mit  Stempel  eingeschlossenes 
Gas,  wenn  seinem  Druck  auf  letzteren  ein 
Chemisches  Gleichgewicht.  gleichgroßer  entgegengesetzt  gerichteter  ent- 

_  ^ ,  .  ,  ■  ■,  gegenwirkt  usw.  In  allen  diesen  Fällen  wirken 
1.  Begriff  imd  Thesen  des  Gleichgewichts. ;  j^^^f  ^j^s  System  zwei  einander  entgegenge- 
2  Chemisches  Gleichgewicht,  a  Ein  eilimg  der :  ^j^j^^^  j./  ^  ^  j^j  l^^.  g-^^^^^  bestimmten 
Gleichgewichte.        4.     Das    homogene     Gleich- '  „     ,      j    j       o     .  i         n^  •  \         ■  i  + 

gewicht:  a)  Dynamische  Natur  des  chemischen  i  Zustand  des  Systems,  dem  Gleichgewichte- 
Gleichgewichts,  b)  Ableitung  des  Massen- '  zustand,  einander  gleich  werden,  sich  im 
Wirkungsgesetzes  aus  der  Kinetik,  c)  Ableitung  ■  Gleichgewicht  befinden.  Verringert  man 
des  Massenwirkungsgesetzes  aus  der  Thermo-  eine  der  beiden  im  Gleichgewicht  befind- 
d5rQamik.  d)  Die  Affinitcät.  5.  Homogene  Gleich-  liehen  Ivräfte,  dann  verläuft  der  Vorgang 
gewichte  erster  Ordnung:  a)  Abhängigkeit  des  i^^  Sinne  der  anderen.  Verringert  man  z.B. 
Gleichgewichts  vom  Volumen,  b)  Dissoziation  ^ijg  Belastung  der  gespannten  Feder,  dann 
des   Stickstofftetroxyds.     c)  Abweichungen  von   ^jeht  sie  sich'zusammen,  verringert  man  ihre 


den  Gasgesetzen  und  Gleichgewicht.  d)  Das 
Prinzip  von  Le  Chatelier.  e)  Die  Eeaktions- 
isochore.  6.  Homogene  Gleichgewichte  zweiter 
Ordnung:  a)  Begriff  der  Beständigkeit,  b)  Die 
Halogenwasserstoffgleichgewichte.  c)  Elektro- 
motorische Kraft  und  Gleichgewicht,  d)  Gleich- 
gewicht   und    Wärmetönimg.       e)    Endotherme 


Spannung,  dann  wird  sie  weiter  gedehnt. 
In  allen  diesen  Fällen  ruft  ein  kleiner 
Eingriff  auch  nur  eine  kleine  Verschiebung 
oder  Störung  des  Gleichgewichts  hervor  und 
wenn  man  den  kleinen  Eingriff  aufhebt, 
wird  die  Störung  wieder  rückgängig  gemacht, 


Verbindungen.       f)    Das    I^iallpsgleichgewicht  ^^^  g  ^^^^^^  1.^}^?^  •  ^^  ^^^^  ^^^^^^(-.jp-^^^^^ 
g)  Dissoziation  des  Kohlendioxyds.    7.  Homogene  ,        ,  -^  ,  ...  t\t    ,    u  „^•„i,„.f+    r,^i„i,„ 

Gleichgewichte  dritter  Ordnung.  Zusammen- :  fustand  zurück.  Man  beze^hnet  solche 
gesetzte  Gleichgewichte:  a)  Das'  Gleichgewicht  Gleichgewichte  als  stabil.  Es  gibt  aber 
des  De acon Prozesses,  b)  Das  \¥assergasgleich-  auch  Systeme,  die  auf  den  kleinsten  Eingritt 
gewicht.  8.  Abhängigkeit  der  Ordnmig  von  den  '  hin  den  Gleichgewichtszustand  verlassen 
Versuchsbedingungen.  9.  Heterogene  Gleich- 1  und  nicht  mehr  dahin  zurückkehren,  z.  B. 
gewichte  erster  Ordnung:  a)  Die  Clausiussche  ein  auf  der  Spitze  balancierender  Kegel. 
Gleichung,  b)  Polymorphie.  Die  Umwandlimgs-  Solche  Gleichgewichte  werden  als  labil 
kurve  c)  Das  Zustandsdiagramm  cles  Schwefels,  i  jjg^gjßj^j^g^  /  j_  ^^^^  ^^^^^pI  „Gleichge- 
d)  Monotrome.  e)  Polymorphie  des  Wassers  ;  ^-^^^^.y  j, ,  folgenden  ist,  wo  nichts  anderes 
f)  Trägheit  der   Umwandlung.     10.    Heterogene   ,  i  /     •   1      ^  ^  ^  u-i       m  •  i 

Gleichlewichte  zweiter  OrdnSng  zwischen  festen  :  bemerkt  wird,   stets  nur  von  stabilen  Gleich 
Phasen  und  der  Gasphase:  a)  Die  Dissoziation  des   gewichten  die  Kede 


Ammoniumhydro Sulfids,   b)  Die  Dissoziation  des 
Calciumkarbonats.     c)  Stufenweise  Dissoziation. 


Ist  also  das  System  nicht  im  Gleichgewicht, 
dann    verändert    es    sich,    langsamer    oder 


11.  Gleichgemchte  zweiter  Ordnung  mit  flüssigen   gchneUer.     Dabei  nimmt  die  Kraft,  der  es 
Phasen:  a)  Es  tritt  keine  feste  Verbindmig  auf.    j^j^^  ^^^  ^^iQ  entgegengerichtete  zu,  bis  das 


Gleichgewicht  erreicht  ist. 

2.    Chemisches     Gleichgewicht.        Das 


b)    Es   treten    unzersetzt    schmelzende    Verbin 
düngen  auf.    c)  Die  Verbindung  dissoziiert  beim 
Schmelzen.       d)    Das    Maximum    ist    verdeckt. 

e)  Die    Schmelzkurven    als   Löslichkeitskiirven.  j  yg^jj^^^^gj^     chemischer     Systeme     ist     dem 

f)  Beziehungen  zu  den  Dissoziation s-  und  Dainpf- .  ^jj^g^j.  bekannten  mechanischen  Beispiele 
drucken,  g)  Gleichgewichte  zwischen  cyiiamiscje^^^  1  ^.  ^  ^  j^.  g  äquivalente 
Isomeren,  h)  Es  scheiden  sich  nicht  reine  teste  ^^  0  b  -,  -i^t  ,  ..o  -V  •  ,„„^„„ 
Stoffe,  sondern  feste  Lösungen  ab.  12.  Gleich-  Mengen  Jod  und  Wasserstoff  miteinander 
ge^vichte  dritter  Ordnung:  a)  Reduktion  des  I  m  einem  geschlossenen  Gefäß  auf  höhere 
Eisenox}'dulox)^ds.  b)  Anthracenpikrat.  c)  Gleich-   Temperatur,    etwa  auf  500",   dann  reagieren 


Cheniisclies  G-leiche-ewicht 


471 


diese  beiden  Stoffe  miteinander  unter  Bildung 
von  Jodwasserstoff.  Diese  Reaktion  verläuft 
aber  nicht  zu  Ende,  die  Farbe  des  Joddampfes 
verschwindet  nicht  völlig,  wie  lange  man  auch 
erhitzen  mag.  Erhitzt  man  Jodwasserstoff 
auf  dieselbe  Temperatur,  dann  zerfällt  er 
in  Jod  und  Wasserstoff.  Eine  nähere  Unter- 
suchung zeigt,  daß  auch  hier  die  Reaktion 
nicht  zu  Ende  verlaufen  ist.  Es  besteht 
bei  derselben  Temperatur  die  Tendenz  zu 
den  entgegengesetzten  Reaktionen: 


2H  J=H2-|-  J2 


H2-I-  J2=2H  J 


Diese  Reaktionen  müssen  also  unter 
gewissen  Bedingungen  zu  einem  Gleichge- 
wicht führen. 

Erhitzt  man  Eisenoxyduloxyd  in  einer 
Wasserstoffatmosphäre,  so  wird  es  reduziert, 
es  geht  also  die  Reaktion  Fe304+4H2= 
4H20-|-3Fe  vor  sich.  Wenn  man  aber 
Eisen  in  einer  Wasserdampfatmosphäre  er- 
hitzt, wird  es  oxydiert.  Es  findet  also 
die  Reaktion  3Fe+4H20  =  Fe304+4H2  statt. 
Auch  diese  Reaktion  muß  also  unter  ge- 
wissen Bedingungen  zu  einem  Gleichgewicht 
führen.  Man  deutet  die  Tatsache ,  daß 
zwei  entgegengesetzte  Reaktionen  in  beiden 
Richtungen  verlaufen,  dadurch  an,  daß  man 
statt  des  Gleichheitszeichens  zwei  entgegen- 
gesetzt gerichtete  Pfeile  verwendet. 

H2+J2:±2HJ;  Fe304+4H2^3Fe+4H20. 

Diese  Gleichungen  besagen  also,  daß  diese 
Reaktionen  von  beiden  Seiten  her  stattfinden 
und  zu  einem  Gleichgewicht  führen. 

3.  Einteilung  der  Gleichgewichte.  Die 
beiden  Systeme  Joddampf,  Wasserstoff  und 
Jodwasserstoff  einerseits.  Eisen,  Eisenoxydul- 
oxyd, Wasserdampf  und  Wasserstoff  an- 
dererseits unterscheiden  sich  dadurch  wesent- 
lich, daß  das  erste  physikalisch  homogen 
ist,  d.  h.  an  jeder  Stelle  des  von  ihm  einge- 
nommenen Raumes  dieselben  Eigenschaften 
besitzt,  das  letztere  dagegen  physikahsch 
heterogen  ist,  d.  h.  aus  einzelnen,  räumhch 
getrennten,  in  sich  homogenen  Anteilen 
von  untereinander  verschiedenen  Eigen- 
schaften besteht,  in  dem  speziellen  Fall 
aus  zwei  festen.  Eisen  und  Oxyduloxyd 
und  einem  gasförmigen,  dem  Gemisch  von 
Wasserdampf  und  Wasserstoff. 

Ein  System  der  ersten  Art  bezeichnet 
man  als  homogenes,  ein  solches  der  zweiten 
Art  als  heterogenes  und  unterscheidet 
dementsprechend  homogene  und  hetero- 
gene Gleichgewichte. 

Die  verschiedenen  räumhch  getrennten 
in  sich  homogenen  Teile  eines  heterogenen 
Gleichgewichts  z.  B.  Eisen,  Gasmischung 
bezeichnet  man  nach  dem  Vorgang  von  Wil- 
lard Gibbs  als  Phasen.  Hierbei  werden 
mehrere  solche  Teile  gleicher  Art  z.  B.  meh- 


rere Stücke  Eisen  als  eine  Phase  gezählt. 
Man  kann  die  Gleichgewichte  nach  der  Zahl 
der  Phasen  einteilen,  also  von  ein-,  zwei- 
usw.  phasigen  Gleichgewichten 
sprechen.  Erstere  werden,  wie  bereits  erwähnt, 
auch  als  homogene  Gleichgewichte  bezeichnet. 
Wichtiger  aber  ist  eine  andere  Einteilung, 
welche  die  Systeme  nach  der  Zahl  der  Stoffe 
klassifiziert,  die  mindestens  notwendig  sind,  um 
alle  im  Gleichgewicht  vorhandenen  Phasen  in 
behebiger  Zusammensetzung  herzustellen.  So 
kann  man  jede  behebige  Mischung  von  Jod- 
wasserstoff, Wasserstoff  und  Jod  aus  zwei 
Stoffen,  z.  B.  Wasserstoff  und  Jod  herstellen. 
Man  bezeichnet  ein  Gleichgewicht  als  ein 
Gleichgewicht  n-ter  Ordnung,  wenn 
zum  Aufbau  des  im  Gleichgewicht  befindhchen 
Systems  n  Stoffe  notwendig  sind.  Das 
Gleichgewicht 

H2-I-  J2  ^  2H  J 

ist  also  zweiter  Ordnung.   Das  Gleichgewicht 

3Fe+4H20-Fe304+4H2 

ist  dritter  Ordnung,  denn  um  dieses  System 
in  behebiger  Zusammensetzung  herzustellen, 
braucht  man  drei  Stoffe,  z.  B.  Eisen,  Wasser- 
dampf und  Wasserstoff,  oder  Eisenoxydul- 
oxyd, Eisen  und  Wasserstoff.  Man  kann 
zwar  auch  aus  Jodwasserstoff  allein  ein 
System,  in  welchem  das  Gleichgewicht 
H2+ J2^  2HJ  besteht,  herstellen,  aber  dieses 
System  kann  Jod  und  Wasserstoff  nur  in 
äquivalenten  Mengen  und  nicht,  wie  die  oben 
gegebene  Definition  fordert,  in  behebigem 
Verhältnis  enthalten.  Ebenso  könnte  man 
das  zweite  Gleichgewicht  auch  aus  zwei 
Stoffen  herstellen,  aber  dann  auch  nicht 
in  behebiger  Zusammensetzung. 

4.  Das  homogene  Gleichgewicht. 
4a)Dynamische  Natur  des  chemischen 
Gleichgewichts.  Die  einphasigen  oder 
homogenen  Gleichgewichte  nehmen  in  vieler 
Beziehung  eine  besondere  Stellung  ein.  Sie 
sollen  deshalb  gesondert  betrachtet  werden. 
Kehren  wir  zu  diesem  Zweck  zu  dem  Gleich- 
gewicht H2+J2^2HJ  zurück.  Wir  haben 
gesehen,  daß  bei  500''  sowohl  die  Reaktion 
H2+J2=2HJ  als  auch  die  entgegengesetzte 
Reaktion  vor  sich  geht.  Nun  braucht  jede 
chemische  Reaktion  Zeit  zu  ihrem  Ablauf 
und  man  kann  ihr  deshalb  eine  bestimmte 
Geschwindigkeit  zuschreiben  (vgl.  den  Ar- 
tikel „Chemische  Kinetik").  Hierbei 
versteht  man  unter  Geschwindigkeit  in 
einem  homogenen  System  die-  Aenderung 
der  Konzentration  dividiert  durch  die  Zeit, 
in  welcher  diese  Aenderung  erfolgt.  Ist 
die  Geschwindigkeit  veränderhch,  dann  er- 
hält man  ihren  wahren  Wert  für  einen 
bestimmten  Augenbhck  nur,  wenn  man  die 
Zeit  sehr  kurz  wählt.  Als  Geschwindigkeit 
wird   deshalb  der  Differential -Quotient  der 


472 


Chemisches  Gleichc'ewieht 


Konzentration  nach  der  Zeit 


Und     zwar     + 


dC 
dt 


dC^ 
dt 


bezeichnet. 


wenn  die   Konzen- 


tration des  betreffenden  Stoffes  bei  der  Ke- 

dC 

aktion  wächst, tt-  ,   wenn  sie  abnimmt. 

dt 

Die  Geschwindigkeit  einer  Reaktion 
hängt  erfahrungsgemäß  von  den  Konzen- 
trationen der  beteihgten  Stoffe  ab  und  zwar 
ist  sie  um  so  größer,  je  größer  diese  Kon- 
zentrationen sind. 

Ferner  hat  sich  ergeben,  daß  wenn  in 
einem  homogenen  System  mehrere  Reak- 
tionen gleichzeitig  vor  sich  gehen,  sie  im 
allgemeinen  unabhängig  voneinander  ver- 
laufen, d.  h.  mit  denselben  Geschwindigkeiten, 
wie  wenn  jede  allein  verliefe.  Von  dem  Vor- 
gang in  einem  gasförmigen  System  aus  Jod, 
Wasserstoff  und  Jodwasserstoff  erhalten  wir 
so  folgendes  Bild.  Erhitzt  man  in  einem  ab- 
geschlossenen Raum  ein  Gemisch  von  Wasser- 
stoff und  Jod,  so  geht  zunächst  die  Reaktion 
H2+J2=2HJ  vor  sich.  Je  weiter  sie  fort- 
schreitet desto  kleiner  werden  die  Konzen- 
trationen der  beiden  Stoffe,  die  Geschwindig- 
keit der  Reaktion  wird  also  immer  kleiner 
werden.  Dabei  bildet  sich  Jodwasserstoff. 
Von  diesem  haben  wir  bereits  gesehen,  daß 
er,  allein  vorhanden,  bei  derselben  Temperatur 
mit  merklicher  Geschwindigkeit  in  Wasser- 
stoff und  Jod  zerfällt.  Nach  dem  oben  Ge- 
sagten wird  die  Geschwindigkeit  dieses 
Zerfalles  nicht  dadurch  beeinflußt,  daß  gleich- 
zeitig die  entgegengesetzte  Reaktion  statt- 
findet, und  da  im  Laufe  der  Zeit  die  Kon- 
zentration des  Jodwasserstoffs,  welche  zu 
Beginn  0  war,  wächst,  wird  auch  die  Ge- 
schwindigkeit der  Reaktion  2HJ=H2+J> 
mit  der  Zeit  zunehmen.  Es  nimmt  also  die 
Geschwindigkeit  der  einen  Reaktion  all- 
mähhch  ab,  die  der  entgegengesetzten  zu 
und  es  wird  daher  ein  Augenblick  kommen, 
wo  beide  Reaktionen  mit  gleicher  Ge- 
schwindigkeit erfolgen,  d.  h.  wo  in  jedem 
Augenbhck  gleichviel  Jodwasserstoff  gebildet 
und  zersetzt  wird.  Von  da  an  wird  sich 
die  Zusammensetzung  des  Systems  nicht 
mehr  verändern,  der  Gleichgewichtszustand 
ist  erreicht. 

Nach  dieser  Anschauung  hat  also  im 
Gleichgewicht  nicht  jeder  Umsatz  aufgehört, 
sondern  es  findet  fortgesetzt  Umsatz  statt, 
aber  derselbe  vollzieht  sich  in  zwei  entgegen- 
gesetzten Richtungen  mit  gleicher  absoluter 
Geschwindigkeit.  Man  bezeichnet  solche 
Gleichgewichte  als  dynamische  Gleichge- 
wichte zum  Unterschied  von  den  stati- 
schen Gleichgewichten  der  Mechanik,  bei 
welchen  kein  Vorgang  stattfindet. 

Man    kann    nun    die    Bedingungen    des 


Gleichgewichtszustandes  sowohl  aus  der  eben 
entwickelten  Vorstellung  gewinnen,  daß  die 
entgegengesetzten  Vorgänge,  wie  aus  der 
eingangs  besprochenen,  daß  die  entgegen- 
gesetzten Kräfte  einander  aufheben. 

In  ersterem  Falle  geht  man  von  den  Ge- 
setzen der  chemischen  Kinetik  aus  (vgl. 
den  Artikel  ,, Chemische  Kinetik"),  in 
letzterem  von  denen  der  Thermodynamik 
(vgl.  die  Artikel  ,,T  h  e  r  m  o  c  h  e  m  i  e"  und 
,,E  n  e  r  g  i  e  1  e  h  r  e"). 

4  b)  Ableitung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes aus  der  Kinetik.  Die  Unter- 
suchung der  Geschwindigkeit  chemischer 
Reaktionen  hat  nun  folgendes  ergeben. 
Findet  in  einem  homogenen  System  eine 
Reaktion  statt,  deren  chemische  Gleichung 
lautet 

niA+n2B4- . . .  =  mia4-m2b+  . . . 

wo  A,  B,  a,  b  usw.  die  einzelnen  Stoffe  und 
zwar  je  ein  Molekül,  n^,  n2  usw.  uij,  nig  usw. 
die  Zahl  der  Moleküle  bedeuten,  welche  in 
die  Gleichung  eingehen,  dann  gilt  für  die 
Beziehung  zwischen  der  Geschwindigkeit 
dieser  Reaktion  und  den  Konzentrationen 
der  beteihgten  Stoffe  in  jedem  Augenbhck 
die  Gleichung 


dC 
dt^ 


1,   r(Qi    pn2 


Hier  bedeutet  kj  eine  empirische  Konstante, 
die  sogenannte  Geschwindigkeitskon- 
stante der  Reaktion,  Ca,  Cb  usw.  die  Kon- 
zentrationen der  Stoffe  A,  B  usw.  Für  die  ent- 
gegengesetzt gerichtete  Reaktion  gilt  ebenso 


dC 
dt 


=k,C"^C"b^ 


Die  resultierende  Geschwindigkeit  ist  also 
gleich  der  Summe  der  Geschwindigkeiten 
der  beiden  entgegengesetzten  Reaktionen, 
Im  Gleichgewicht  wird  diese  resultierende 
Geschwindigkeit  0,  daher 


ob  a  <^  b  . 


=0 


k, 


Cl'.C^ 


K 


Diese  Gleichung  wird  als  das  Massen- 
wirkungsgesetz bezeichnet. 

Sie  wurde  in  ihrer  allgemeinen  Form 
zuerst  von  Guldberg  und  Waage  1864 
und  1867  aufgestellt.  Die  Arbeiten  von 
Guldberg  und  Waage  bheben  aberziemhch 
unbekannt,  so  daß  das  Gesetz  später  unab- 
hängig von  verschiedenen  Seiten  (Jellet 
1873  und  van't  Hoff  1877)  aufgestellt 
wurde. 

Machen   wir   uns    die    Bedeutung   dieses 


Chemisches  Gleichgewicht 


473 


Gesetzes  etwa  an  dem  Beispiel  des  Gleich- 
gewichts 

H2+J2  -  2HJ 

klar.    Wir  erhalten  in  diesem  Falle 

C, 


^HJ 


Ch,  .  Cjj 


K 


d.  h.  also:  Ueberläßt  man  Gasgemische, 
welche  Wasserstoff,  Jod  und  Jodwasserstoff 
in  den  verschiedensten  Verhältnissen  ent- 
halten, solange  bei  derselben  Temperatur 
sich  selbst,  bis  Gleichgewicht  eingetreten  ist, 
dann  hat  der  obige  Ausdruck  für  alle  diese 
Systeme  denselben  Wert. 

Wie  wir  gesehen  haben,  nimmt  die  Ge- 
schwindigkeit der  Reaktion  bei  der  An- 
näherung an  das  Gleichgewicht  ab.  Da 
außerdem  die  Geschwindigkeit  vieler  Reak- 
tionen auch  bei  großem  Abstand  vom  Gleich- 
gewicht sehr  klein  ist  (vgl.  den  Artikel 
„Chemische  Kinetik"),  darf  man  aus  der 
Tatsache,  daß  eine  zeitliche  Veränderung 
eines  Systems  nicht  zu  beobachten  ist,  noch 
nicht  schheßen,  daß  das  System  im  Gleich- 
gewicht ist.  Ein  sicheres  Kriterium  ist  aber 
nach  dem  bisher  Gesagten  dadurch  gegeben, 
daß  sich  derselbe  Gleichgewichtszustand 
einstellen  muß,  gleichgültig  ob  man  von 
den  Stoffen  ausgeht,  welche  rechts  oder  von 
denen,  welche  hnks  vom  Gleichgewichts- 
zeichen der  chemischen  Gleichung  stehen, 
daß  also  das  Gleichgewicht  ,,von  beiden  Seiten 
erreicht  wird".  Trägt  man  die  Konzentration 
eines  der  beteihgten  Stoffe,  etwa  in  obigem 
Beispiel  die  des  Jodwasserstoffes,  als  Ordinate, 
die  Zeit  als  Abszisse  auf,  so  erhält  man  2  Kur- 
ven, wie  in  Figur  1  dargestellt,  je  nachdem  man 


aus  den  Gesetzen  der  chemischen  Kinetik 
ist  zwar  anschauhch,  vermag  aber  nicht  ge- 
nügende Sicherheit  für  die  allgemeine  Gültig- 
keit dieses  wichtigen  Gesetzes  zu  gewähren. 
Denn  die  Gesetze  der  chemischen  Kinetik 
lassen  sich  nur  entweder  rein  empirisch  oder 
auf  Grund  hypothetischer  Vorstellungen 
ableiten  und  außerdem  werden  die  Bezie- 
hungen zwischen  der  Reaktionsgeschwindig- 
keit und  den  Konzentrationen  der  beteihgten 
Stoffe  sehr  häufig  durch  Störungen  komph- 
ziert  (vgl.  den  Artikel  ,, Chemische  Kine- 
tik"). Dagegen  geht  aus  der  thermodyna- 
mischen  Ableitung  des  Massenwirkungsge- 
setzes hervor,  daß  dieses  ganz  allgemein  gilt 
und  nur  voraussetzt,  daß  für  die  betreffenden 
Stoffe  die  Gasgesetze  bezw.  die  diesen 
analogen  Gesetze  verdünnter  Lösungen 
gelten. 

4  c)  Ableitung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes aus  der  Thermodynamik.  Der 
Beweis  des  Massenwirkungsgesetzes  ist  auf 
Grund  des  zweiten  Hauptsatzes  der  Thermo- 
dynamik (vgl.  die  Artikel  „Thermochemie" 
und  „Energie lehre")  auf  sehr  verschiedene 
Weise  geführt  worden  (Horstmann,  Gibbs, 
van't  Hoff).  Am  einfachsten  geht  man 
(nach  van't  Hoff)  davon  aus,  daß  nach 
dem  zweiten  Hauptsatz  die  bei  einem 
isothermen,  reversiblen  Prozeß  geleistete 
oder  gewonnene  Arbeit  unabhängig  vom 
Wege  ist. 

Als  reversibel  wird  bekannthch  ein 
Prozeß  dann  bezeichnet,  wenn  in  jedem 
Augenblick  die  Kraft  bis  auf  ein  unendhch 
kleines  gleich  der  Gegenlvraft  ist,  d.  h.  ein 
reversibler  Prozeß  ist  ein  solcher,  bei  welchem 
nur  Gleichgewichtszustände  durchlaufen 
werden. 

Betrachten  wir  wieder  das  Beispiel 


H2+ J2 


2HJ 


Zelt 


Fig.   1. 


von  der  einen  oder  von  der  anderen  Seite, 
also  von  Jodwasserstoff  oder  von  Jod  und 
Wasserstoff  ausgeht.  Ist  nun  z.  B.  in  A  die 
Geschwindigkeit  so  klein,  daß  keine  Verände- 
rung mehr  zu  bemerken  ist,  so  zeigt  doch  der 
Gegenversuch,  dessen  Kurve  sich  vielleicht 
bis  B  verfolgen  läßt,  daß  in  A  noch  nicht  das 
Gleichgewicht  erreicht  war. 

Die  Ableitung  des  Massenwirkungsgesetzes 


und  stellen  wir  uns  vor,  wir  hätten  Gefäße, 
in  denen  sich  die  Stoffe  Wasserstoff,  Jod 
und  Jodwasserstoff  in  bekannten  Konzen- 
trationen in  gasförmigem  Zustande  befinden, 
und  zwar  nehmen  wir  der  Einfachheit 
halber  an,  daß  diese  Konzentrationen  alle 
gleich  1  sind,  d.  h.  daß  die  Vorratsgefäße 
je  1  Mol  des  betreffenden  Stoffes  pro  Liter 
enthalten,  und  ferner  Gefäße,  in  welchen 
sich  Gemische  dieser  Gase  im  Gleichgewicht 
befinden.  In  allen  Gefäßen  herrsche  dieselbe 
Temperatur  und  sie  seien  so  groß  bezw. 
enthalten  so  viel  von  den  einzelnen  Stoffen, 
daß  die  Entnahme  oder  Hinzufügung  eines 
Moles  keine  merkhche  Aenderung  der  Kon- 
zentration hervorbringt.  Die  Teinperatur 
sei  so  gewählt,  daß  sich  Jodwasserstoff 
einige  Zeit  aufbewahren  läßt,  ohne  merkhche 
Zersetzung  zu  erleiden. 

Es    werden    nun    gleichzeitig   je    1    Mol 


474 


Cliemisches  Gleiche-ewicht 


Wasserstoff  und  Jod  aus  den  betreffenden 
Vorratsgefäßen  reversibel  in  ein  Gleich- 
gewichtsgefäß und  2  Mole  Jodwasserstoff 
reversibel  aus  dem  GJeichgewichtsgefäß  in 
das  entsprechende  Vorratsgefäß  gebracht. 
Dabei  wird  dafür  gesorgt,  daß  das  Gleich- 
gewicht in  dem  Gleichgewichtsgefäß  stets 
erhalten  bleibt,  d.  h.  daß  in  dem  Maße,  als 
Ha  und  Ja  hinein-,  HJ  hinaustransportiert 
wird,  der  Umsatz  erfolgt.  Das  läßt  sich 
eventuell  durch  Anwendung  von  Katalysa- 
toren erreichen  (vgl.  den  Artikel  „Che- 
mische Kinetik"). 

Dann  ist  das  Endresultat,  unabhängig 
davon,  welches  von  den  Gleichgewichts- 
gefäßen wir  benützt  haben,  daß  die  Ke- 
aktion 

H2-)-  J2=2H  J 

sich  isotherm  und  reversibel  vollzogen  hat, 
wobei  2  Mole  Jodwasserstoff  von  der  Kon- 
zentration 1  aus  Jod  und  Wasserstoff  von 
der  Konzentration  1  sich  gebildet  haben.  Die 
dabei  im  ganzen  gewonnene  oder  geleistete 
Arbeit  muß  nun  nach  dem  oben  Gesagten 
unabhängig  vomWege  sein,  also  bei  Benützung 
jeder  belielDigen  Gleichgewichtsmischung  den- 
selben Wert  haben. 

Diese  Arbeit  setzt  sich  zusammen  aus  den 
Arbeiten,  welche  gewonnen  werden,  wenn 
je  1  Mol  Wasserstoff  und  Jod  aus  den  be- 
treffenden Vorratsgefäßen  in  das  Gleich- 
gewichtsgefäß reversibel  transportiert  wird, 
und  der  Arbeit,  welche  erforderlich  ist,  um 
2  Mole  Jodwasserstoff  aus  dem  Gleichgewichts- 
gefäß in  das  Vorratsgefäß  zu  bringen.  Die 
Konzentrationen  in  dem  benützten  Gleich- 
gewichtsgefäß seien  Ch.,  Cj,,  Chj.  Die  ge- 
wonnene Arbeit  setzt  sich  dann  zusammen 
aus  der  Arbeit,  welche  gewonnen  wird, 
wenn  1  Mol  Wasserstoff  aus  einem  Kaum, 
in  dem  seine  Konzentration  1  beträgt, 
reversibel  in  einen  solchen  gebracht  wird,  in 
dem  seine  Konzentration  Ch,  beträgt, 
diese  Arbeit  sei  mit  Ai  bezeichnet,  zweitens 
aus  der  analogen  Arbeit  für  1  Molekül  Jod, 
Aa,  drittens  aus  der  umgekehrten  Arbeit  für 
2  Mole    Jodwasserstoff,   A3.      Es   soll   also 

Ai+Aa+A3=A 

unabhängig  von  der  speziell  benützten  Gleich- 
gewichtsmischung einen  für  die  betreffende 
Temperatur  konstanten  Wert  haben. 

Nun  wird  bei  der  Ueberführung  eines 
Moles  eines  Gases  aus  einem  Raum,  in  dem 
dieses  Gas  sich  in  der  Konzentration  Cj 
befindet,  in  einen  solchen,  wo  diese  Kon- 
zentration Ca  beträgt,  die  Arbeit 


RTln 


C^ 


gewonnen  (vgl.  den  Artikel  „Gase").    Hier 
bedeutet  R  die  Gaskonstante,  T  die  absolute 


Temperatur,  bei  der  der  Prozeß  stattfindet, 
In  den  natürlichen  Logarithmus.  Es  ist 
also: 

Ai=      RTln-^,  Aa^      RTln  ' 


ChJ 
RTln  Ca. 


2RTln 


1 
-    RTln  C^j 


cj.; 

RTlnCj, 


Es  soll  also 

—  RT  In  Ch.  —  RT  In  Cj,  +  RT  In  C^ 


:RT(lnC 


HJ 


HJ 

lnCH-lnCj.O  =  RTln-^«J 

Ch2  .  C  j., 

unabhängig  von  den  speziellen  Werten  von 
Ch, ,  Cj, ,  Chj,  wenn  diese  nur  Gleich- 
gewichtskonzentrationen sind,  einen  kon- 
stanten Wert  haben.     Es  ist  also 


RTln 


'HJ 


Chj  .  Cj„ 


Konst.  =:  A. 


Da  R  eine   Konstante  ist,  die  Temperatur 
T  konstant  gehalten  wird,  muß  auch   der 

ht 
Ausdruck      7^ i, —  einen  konstanten  Wert 

bH,.Lj, 

haben,  was  zu  beweisen  war. 

Wir  haben  diesen  Ausdruck  oben  mit  K 
bezeichnet  und  erhalten  daher  schheßlich 
die  Gleichungen 

7—,—  =  K,  RTln  K=A  =  konst. 

CH,.bj, 

4d)  Die  Affinität.  In  der  Gleichung 
RTlnK=A 
bedeutet  A  die  Arbeit,  welche  bei  reversibler 
Leitung  von  der  Reaktion  geleistet  wird- 
Bekanntlich  liefert  ein  Vorgang  bei  rever- 
sibler Leitung  die  größte  Arbeit,  die  er  über- 
haupt zu  leisten  vermag  (vgl.  die  Artikel 
,,T  h  e  r  m  0  c  h  e  m  i  e"  und  ,,E  n  e  r  g  i  e  - 
1  e  h  r  e").  Man  bezeichnet  deshalb  A  als  die 
maximale  Arbeit  des  Vorgangs. 

Die  hier  in  bezug  auf  ein  gasförmiges 
System  angestellten  Ueberlegungen  gelten 
natürlich  ohne  weiteres  auch  für  Systeme 
in  verdünnten  Lösungen,  wo  die  Gasgesetze 
gelten. 

Durch  die  obige  Gleichung  ist  die  maxi- 
male Arbeit  auf  das  engste  mit  der  Gleich- 
gewichtskonstante verknüpft.  Sie  ist  um 
so  größer,  je  größer  die  Gleichgewichtskon- 
stante, und  diese  ist  um  so  größer,  je  größer 
im  Gleichgewicht  die  Konzentration  des 
Jodwasserstoffs,  je  kleiner  die  Konzentration 
des  Wasserstoffs  und  des  Jods  ist,  d.  h. 
je  vollständiger  die  Reaktion 
Ha^H  J2=2H  J 
von  links  nach  rechts,  je  weniger  vollständig 


Cliemisclies  Grleichgewiclit 


475 


sie  in  der  umgekehrten  Kichtung  verläuft. 
Verbindungen,  welche  im  Gleichgewicht  nur 
wenig  zerfallen  sind,  werden  als  sehr  be- 
ständig bezeichnet.  Und  von  sehr  bestän- 
digen Verbindungen  hatte  man  sich  früher 
die  Vorstellung  gebildet,  ihre  Bestandteile 
würden  durch  besonders  große  „chemische 
Verwandtschaft"  oder  Affinität  zu- 
sammengehalten (vgl.  den  Artikel  „Che- 
mische Verwandtschaft").  Es  gelang 
jedoch  durch  lange  Zeit  nicht,  ein  geeignetes 
Maß  für  die  Affinität  zu  finden.  Erst  van't 
Hoff  hat  1884  in  seinen  Etudes  de 
dynamique  chimique  auf  Grund  der 
obigen  Gleichung  die  maximale  Arbeit  der 
Keaktionen  als  Maß  für  ihre  Affinität 
aufgestellt.  Entsprechend  dieser  Definition 
wird  die  Affinität  0,  wenn  A=:0,  d.  h.  wenn 
K=l.  Dann  sind  sämtliche  Stoffe  in  der 
Konzentration  1  miteinander  im  Gleich- 
gewicht. Es  besteht  also  in  einem  solchen 
Gemisch  weder  die  Tendenz,  aus  den  Kom- 
ponenten der  Konzentration  1  die  Verbindung 
in  der  Konzentration  1  zu  erzeugen,  noch 
die  Tendenz  der  Verbindung  von  der  Kon- 
zentration 1,  in  die  Komponenten  von  der 
Konzentration  1  zu  zerfallen.  Wird  K  kleiner 
als  1,  dann  wird  A  negativ,  dann  entspricht 
dem  Gleichgewicht  mit  den  Komponenten 
von  den  Konzentrationen!  eine  Konzentration 
der  Verbindung,  welche  kleiner  ist  als  1. 
Es  würde  also  Arbeit  aufgewendet  werden 
müssen,  um  aus  den  Komponenten  in  den 
Konzentrationen  1,  in  der  oben  beschriebenen 
Weise,  die  Verbindung  von  der  Konzen- 
tration 1  zu  erzeugen. 

5.  Homogene  Gleichgewichte  erster 
Ordnung.  5a)  Abhängigkeit  des  Gleich- 
gewichts vom  Druck  und  vomVolumen. 
Betrachten  wir  nun  zunächst  homogene 
Gleichgewichte  erster  Ordnung.  Hier  sind 
zwei  Typen  möglich,  die  durch  die  Glei- 
chungen 

A  ^  A'  und  nA  :;t  An 

charakterisiert  sind.  Im  ersten  Fall  wandeln 
sich  isomere  Substanzen  im  engeren  Sinne 
ineinander  um,  im  zweiten  spricht  man  von 
Assoziation  oder  Dissoziation,  je  nach- 
dem die  einfache  oder  die  polymere  Form 
als  die  normale  betrachtet  wird. 

Im  ersteren  FaUe  nimmt  das  Massen- 
wirkungsgesetz die  einfache  Form  an 


K 


es  ist  also  das  Verhältnis  der  Konzentrationen 
der  beiden  Isomeren  im  Gleichgewicht  kon- 
stant. Setzt  man  für  die  Konzentrationen 
den  Quotienten  aus  der  Zahl  der  vorhandenen 
Mole  Ma  bezw.  Ma'  und  dem  Volumen  v 
ein,  so  erhält  man 


Ca  = 


Ma 


Ca': 


K 


Ma 


V      -"  V         "        Ma' 

d.  h.  die  Zusammensetzung  der  im  Gleich- 
gewicht befindhchen  Mischungen  ist  unab- 
hängig vom  Volumen. 

Für  den  zweiten  Fall,  Assoziation  bezw. 
Dissoziation,  erhalten  wir  dagegen 


Ca- 


Ma 


Cah 


M. 


K  = 


Caq 


Ma„ 


C^. 


K  =  "^^"-r^  oder 
M^ 


M^ 

MAn. 


K 


M^ 


yn — I 


Hier  ist  also  die  Zusammensetzung  des 
Systems  nicht  unabhängig  vom  Volumen,  viel- 
mehr wird,  wie  man  sieht,  das  Gleichgewicht 
durch  Vergrößern  des  Volumens  so  ver- 
schoben, daß  die  Menge  der  einfachen  Form 
auf  Kosten  der  Menge  der  polymeren 
Form  zunimmt,  also  im  Sinne  der  obigen 
chemischen  Gleichung  von  rechts  nach  links. 

Wie  man  sieht,  fällt  das  Volumen  dann 
heraus,  wenn  in  der  chemischen  Gleichung 
hnks  und  rechts  vom  Gleichheitszeichen 
gleichviel  Moleküle  stehen.  Und  wenn  das 
nicht  der  Fall  ist,  bleibt  das  Volumen  mit 
einem  Exponenten  übrig,  der  gleich  der 
Differenz  der  Molekülzahlen  hnks  und  rechts 
vom  Gleichheitszeichen  ist,  also  gleich  der 
mit  der  Keaktion  verbundenen  Aenderung 
der  Zahl  der  Moleküle.  Es  tut  hierbei 
offenbar  nichts  zur  Sache,  ob  die  Moleküle 
gleicher  oder  verschiedener  Art  sind,  die 
Ueberlegung  gilt  ebenso  für  Systeme  höherer 
Ordnung.  Gleichgewichte  der  ersten  Art, 
also  zwischen  Isomeren  im  engeren  Sinne, 
sind  bisher  nur  in  flüssigen  Systemen 
(Lösungen  oder  Schmelzen)  untersucht, 
sie  finden  ihre  Behandlung  in  dem  Artikel 
,,Isomerie"  (vgl.  auch  unten  S.  500  und 
508).  Gleichgewichte  der  zweiten  Art  sind 
außerordenthch  häufig* 

5b)  Dissoziation  des  Stickstoff- 
tetroxyds.  Betrachten  wir  ein  besonders 
gut  untersuchtes  Beispiel,  das  Verhalten 
des  Stickstofftetroxyds  im  gasförmigen  Zu- 
stande. Sowohl  die  Dichte,  als  die  Farbe 
dieses  Gases  sind  in  hohem  Grade  abhängig 
vom  Druck  und  von  der  Temperatur.  Bei 
konstanter  Temperatur  nimmt  mit  steigendem 
Druck  die  Dichte  zu,  die  Färbung  ab.  Und 
zwar  nähert  sich  die  Dichte  mit  steigendem 
Druck  immer  mehr  dem  Wert  3,18,  welcher 
der  Formel  N2O4  entspricht,  mit  sinkendem 
Druck  immer  mehr  dem  Wert  1,59,  ent- 
sprechend   der    Formel    NOj.       Ließe    sich 


476 


Chemisches  Gleichgewicht 


das  Verhalten  des  Gases  nach  beiden  Rieh-  Man  bezeichnet  die  Größe  a,  den  dissoziierten 
tungen  unbegrenzt  verfolgen,  so  würde  die  Bruchteil  des  Stoffes,  als  Dissoziationsgrad. 
Dichte  in  Abhängigkeit  vom  Druck  das  in  Je  größer  a,  d.  h.  je  mehr  von  dem  N2O4  in 
Figur  2  dargestellte  Verhalten  zeigen.   Dieses    NO2  zerfallen  ist,  desto  kleiner  muß  d  sein  und 

umgekehrt.      Für   a=0,  also  ganz  undisso- 


ziiertes    N2O4   erhält   man   natürlich   d: 
für  a=l  also  vollständigen  Zerfall  d=-^. 


^D, 


daß 


Das  Massenwirkungsgesetz  verlangt  nun, 


Cn,Oi 


=  K. 


Bezeichnen  wir  das  Volumen,  in  welchem 
1  Mol  des  Stoffes,  d.  h.  92  g,  enthalten  ist, 
mit  V,  dann  ist. 


Cnoj  =  ~7r^    CnsOi  = 


Es  ist  also 


Aa- 


=  K. 


Druck  p 

v  = 

D    RT 
d'   p 

und  da 

ferner  sich  oben  ergeben  hatte. 

a  = 

^1 

erhalten 

wir 

<^ 

-r 

^.  D 

RT 

(- 

4) 

=  ^-^ 

'  P 

oder  umgeformt 

(D- 
P-(2d= 

d)^ 

RT.D 

~      4     • 

K  =  K'. 

(1— a)v 

Verhalten  legt  die  Annahme  nahe,  daß  in   Nun  ist  aber  nach  den  Gasgesetzen  bei  dem 
dem  Gase  ein  Gleichgewicht 
N2O4  ^  2NO2 

besteht.  Denn  im  Falle  eines  solchen  Gleich- 
gewichts müßten  wir  nach  dem  oben  aus- 
einandergesetzten erwarten,  daß  bei  sehr 
großem  Volumen,  also  geringem  Druck, 
das  Gleichgewicht  ganz  nach  Seite  der 
Dissoziation,  dagegen  bei  hohem  Druck, 
also  bei  geringem  Volumen,  ganz  nach 
der  entgegengesetzten  Seite  verschoben  ist. 
Nun  läßt  sich  aus  der  beobachteten  Dichte 
leicht  die  Lage  des  Gleichgewichts  berechnen, 
falls  ein  solches  besteht.  Sind  von  je  100 
Molekülen  des  ursprünghch  als  reines  N2O4 
gedachten  Gases  im  Gleichgewicht  100  a 
Sloleküle  in  NO2  zerfallen,  dann  sind  also 
von  je  100  MolekiÜen  N,04  noch  (100  —  100a) 
unzersetzt  vorhanden  und  aus  den  100a 
zerfallenen  sind  200a  Moleküle  NO 2  ent- 
standen. Im  ganzen  sind  also  statt  der  ur- 
sprünglich vorhandenen  100  Gasmoleküle 
(100—100  a  +  200  a)  =  (100  +  100  a) 
vorhanden.  Bei  konstantem  Druck  und  kon- 
stanter Temperatur  wird  also  das  Volumen, 
welches  das  Gas  einnimmt,  sieh  zu  jenem, 
welches  es  unter  denselben  Bedingungen 
in  unzersetztem  Zustande  einnähme,  ver- 
halten wie 

(100+100  a):  100 

Da   die   Dichten   sich   umgekehrt   verhalten 

wie    die    Volumina,    wird    sich    die   für    die 

Formel  N2O4  berechnete  Dichte  D   zu  der 

beobachteten    Dichte    d    ebenso    verhalten, 

also 

D        100+100  a       ,    , 

1  +  a 


In  der  folgenden  Tabelle  sind  die  Resultate 
der  Messungen  von  Nathanson  für  die 
Temperatur  49,7"  C  wiedergegeben. 


p  mm 

dgef. 

d  ber. 

a 

K' 

0 

. 

1,590 

1,000 

— 

26,80 

1,663 

1,670 

0,930 

424 

93,75 

1,788 

1,783 

0,789 

448 

182,69 

1,894 

1,906 

0,690 

496 

261,37 

1,903 

1,984 

0,630 

520 

497,75 

2,144 

2,148 

0,493 

484 

a  = 


100 
D^ 
d 


Unter  ,,d  ber."  sind  die  aus  dem  Mittelwert 
der  Konstanten  zurückberechneten  Dichten 
angeführt.  Da  kleine  Fehler  in  der  Dichte- 
bestimmung schon  große  Schwankungen  in 
der  Konstante  verursachen,  ist  es  richtiger, 
die  Gültigkeit  der  angenommenen  Beziehung 
durch  Vergleich  der  gefundenen  und  be- 
rechneten Dichten  zu  prüfen.  Wie  man  sieht, 
stimmen  die  berechneten  mit  den  gefundenen 
Werten  gut  überein. 


CheiTtiisches  Grleich,2,'ewiclit 


477 


Da  mit  dem  Zerfall  des  Stickstofftetroxyds 
in  Dioxyd  eine  starke  Farbenänderung  ver- 
bunden ist,  läßt  sich  die  Lage  des  Gleich- 
gewichts auch  kolorimetrisch  ermitteln  (vgl. 
den  Artikel  „Spektralanalyse").  Denn 
man  darf  annehmen,  daß  reines  Tetroxyd 
farblos  ist  und  die  ganze  Färbung  von  dem 
Dioxyd  herrührt.  Das  Gleichgewicht  zwischen 
Dioxyd  und  Tetroxyd  wurde  von  Cundall 
auch  in  Lösungen  untersucht  (vgl.  unten 
S.  508). 

Gleichgewichte  dieses  Typus  sind  sehr 
häufig.  So  zeigen  z,  B.  organische  Säuren 
sowohl  im  Dampfzustand  als  in  gewissen 
Lösungsmitteln  starke  Assoziation  (vgl.  die  Ar- 
tikel ,,Flü  s  s  i  gk  e  i  t  e  n"  und  ,,L  ö  s  u  n  g  e  n"). 

5c)  Abweichungen  von  den  Gas- 
gesetzen und  Gleichgewichte.  Im 
Falle  des  Stickstofftetroxyds  wurde  aus  der 
Tatsache,  daß  systematische  Abweichungen 
von  den  Gasgesetzen  auftreten,  geschlossen, 
daß  das  Gas  nicht  einheitüch  ist,  sondern 
aus  zwei  miteinander  im  Gleichgewicht 
befindlichen  Isomeren  von  verschiedenem 
Molekulargewicht  besteht.  Nun  stellen  aber 
bekanntlich  die  Gasgesetze  Grenzgesetze  dar, 
welche  nur  bei  großer  Verdünnung  bezw.  großer 
Entfernung  vom  kritischen  Zustand  (vgl.  den 
Artikel  ,,A  g  g  r  e  g  a  t  z  u  s  t  ä  n  d  e")  streng 
erfüllt  sind.  A  priori  erscheint  deshalb  der 
obige  Schluß  nur  deshalb  berechtigt,  weil  die 
Abweichungen  von  den  Gasgesetzen  hier  ganz 
abnorm  groß  sind.  Dieser  Schluß  erfälirt 
dann  eine  schwerwiegende  Stütze  dadurch, 
daß  die  gemachte  Annahme  zu  einer  Ueber- 
einstimmung  zwischen  den  nach  dem  Massen- 
wirkungsgesetz berechneten  und  den  be- 
obachteten Dichten  führt.  Und  sie  wird 
schließlich  entscheidend  bestätigt  durch  die 
Tatsache,  daß  auch  die  Abhängigkeit  der 
Färbung  vom  Druck  und  wie  wir  sehen  werden, 
auch  von  der  Temperatur  die  erwartete 
Größe  zeigt. 

Die  Frage,  wann  Abweichungen  von  den 
Gasgesetzen  durch  die  Annahme  von  Asso- 
ziationen bezw.  Dissoziationen  erklärt  werden 
sollen,  kann  heute  noch  nicht  allgemein 
beantwortet  werden,  doch  scheint  es  immer 
häufiger  zu  gehngen,  auch  in  solchen  Fällen, 
wo  die  Abweichungen  von  den  Gasgesetzen 
verhältnismäßig  klein  sind,  das  Bestehen 
von  Gleichgewichten  wahrscheinlich  zu 
machen  (vgl.  den  Artikel  ,,Gase"). 

5d)  Das  Prinzip  von  Le  Chatelier. 
Es  wurde  bereits  angedeutet,  daß  die  Lage 
des  Gleichgewichts  N2O4  =^  2NO2  auch  von 
der  Temperatur  stark  beeinflußt  wird.  Und 
zwar  in  dem  Sinne,  daß  die  Dissoziation  mit 
steigender  Temperatur  zunimmt.  So  ist  nach 
Nathanson  die  Dichte  bei  0"  und 251mm 
2,903,  daher  a=0,102,  bei  130»  und  248mm 
die  Dichte  1,601,  daher  a=0,998,  d.  h.  bei  0" 


sind  unter  diesem  Druck  nur  lO^/o  zerfallen, 
bei  130°  ist  praktisch  alles  zerfallen. 

Die  Beeinflussung  der  Dissoziation  des 
Stickstofftetroxjjds  durch  Druck  und  Tem- 
peratur bildet  ein  Beispiel  einer  allgemeinen 
Regel. 

Wir  haben  gesehen,  daß  Gleichgewichte 
nur  dann  durch  Aenderung  des  Drucks 
bezw.  Volumens  verschoben  werden,  wenn 
bei  der  betreffenden  Reaktion  sich  die  Zahl 
der  Moleküle  ändert.  Da  das  System  mit 
der  kleineren  Molekülzahl  unter  gleichen 
Umständen  ein  kleineres  Volumen  einnimmt, 
als  das  mit  der  größeren  Molekülzahl,  kann 
man  also  sagen:  wird  ein  im  Gleichgewicht 
befindliches  System  bei  konstanter  Tempera- 
tur komprimiert,  dann  wird  das  Gleichge- 
wicht im  Sinne  der  Reaktion  verschoben, 
welche  mit  einer  Volumverringerung  ver- 
knüpft ist.  Eine  ganz  analoge  Beziehung 
gilt  für  die  Verschiebung  des  Gleichgewichts 
durch  die  Temperatur.  Es  wird  nämlich 
durch  Temperaturerhöhung  das  Gleichge- 
wicht im  Sinne  der  Reaktion  verschoben, 
welche  unter  Wärmeaufnahme  verläuft.  Durch 
Temperaturerhöhung  wird  also  die  endo- 
therme, durch  Temperaturerniedrigung  die 
exotherme  Reaktion  begünstigt  (vgl.  den 
Artikel  ,, Thermochemie").  Diese  beiden 
Beziehungen,  welche  ganz  allgemein  gelten, 
bilden  Spezialfälle  des  sogenannten  Prinzips 
von  Le  Chatelier,  welches  lautet:  Jede 
Aenderung  eines  der  Faktoren  des  Gleich- 
gewichts ergibt  eine  Umwandlung  im  System 
nach  derjenigen  Richtung  hin,  durch  welche 
der  betreffende  Faktor  eine  Aenderung  in 
dem  der  ursprünglichen  Aenderung  entgegen- 
gesetzten Sinne  erfälurt. 

Diese  Beziehungen  folgen  aus  dem  Wesen 
des  stabilen  Gleichgewichts.  Würde  z.  B. 
ein  Gleichgewicht  durch  Temperaturerhöhung 
im  Sinne  der  exothermen  Reaktion  ver- 
schoben, dann  würde  dadurch  Wärme  frei, 
dadurch  stiege  die  Temperatur  weiter,  hier- 
durch würde  das  Gleichgewicht  noch  weiter 
in  der  Richtung  der  exothermen  Reaktion 
verschoben  und  diese  Folge  würde  sich  fort- 
setzen, bis  die  Reaktion  ganz  im  Sinne 
der  exothermen  Reaktion  abgelaufen  wäre. 
Umgekehrt  würde  auf  eine  kleine  Tem- 
peraturerniedrigung hin  die  Reaktion  im 
endothermen  Sinne  vollständig  zu  Ende 
gehen.  Man  könnte  also  durch  einen  be- 
liebig kleinen  Eingriff  das  Gleichgewicht 
vollständig  verschieben,  der  Gleichgewichts- 
zustand wäre  also  nicht  stabil,  sondern  labil 

5e)  Die  Reaktionsisochore.  Die  Ab- 
hängigkeit des  Gleichgewichts  von  der  Tempe- 
ratur läßt  sich  auch  quantitativ  berechnen. 
Wir  haben  gesehen,  daß  zwischen  der  Gleich- 
gewichtskonstante und  der  maximalen  Arbeit 
der  Reaktion  die  Beziehung  besteht  A= RTlnK 


478 


Chemisches  Gleichgewieht 


Nun  ist   die   Abhängigkeit   der   maximalen 

Arbeit   des  Prozesses  von   der  Temperatur 

dA 
gegeben   durch  die  Beziehung  A=U+T-Tm 

(vgl.  den  Artikel  „Energielehre").  Hier 
bedeutet  U  die  mit  dem  Vorgang  verbundene 
Abnahme  des  Energieinhaltes  des  Systeins, 
also  die  Wärme,  welche  frei  wird,  wenn  der 
Vorgang  ohne  Leistung  äußerer  Arbeit  vor 
sich  geht.  Da  die  kalorimetrisch  gemessene 
Wärmetönung  Q  (vgl.  den  Artikel  ,, Ther- 
mochemie") meist  in  offenen  Gefäßen,  also 
bei  konstantem  Druck  ermittelt  wird,  sind 
diese  beiden  Größen  meist  nicht  streng  iden- 
tisch, doch  ist  die  äußere  Arbeit  gewöhnhch 
im  Vergleich  zu  Q  so  klein,  daß  man,  ohne 
einen  wesenthchen  Fehler  zu  begehen,  Q 
statt  U  benützen  kann.  Setzt  man  in  der 
obigen  Gleichung  für  A  den  Wert  RTlnK  ein, 

dann  erhält  man  ^fm  =~  ^mg-  Diese  Glei- 
chung wird  nach  Nernst  als  Reaktions- 
isochore bezeichnet,  weil  sie  die  Verschie- 
bung des  Gleichgewichts  durch  die  Temperatur 
bei  konstantem  Volumen  angibt,  während 
man  das  Massenwirkungsgesetz,  das  die 
Abhängigkeit  des  Gleichgewichts  von  den 
Konzentrationen  bei  konstanter  Temperatur 
darstellt,  nach  Nernst  auch  als  Reaktions- 
isotherme bezeichnet. 

Die  obige  Gleichung  gibt  die  Abhängig- 
keit der  Gleichgewichtskonstante  von  der 
Temperatur  nur  für  eine  unendlich  kleine 
Aenderung  der  letzteren  an.  Um  den  Ein- 
fluß größerer  Temperaturänderungen  zu  er- 
fahren, muß  man  die  Gleichung  integrieren. 
Nun  ist  aber  auch  U  von  der  Temperatur 
abhängig  (vgl.  die  Artikel  „Thermoche- 
mie" und  ,, Energielehre").  Aendert 
sich  aber  IT  innerhalb  des  betrachteten 
Temperaturgebiets  nicht  wesentlich,  dann 
kann  man  es  als  konstant  betrachten  und 
erhält 

lnK=Tirn+Konst 

oder  wenn  wir  mit  K^  und  Kg  die  Werte 
der  Gleichgewichtskonstanten  bei  den  Tem- 
peraturen Ti  und  Tg  bezeichnen 


K,_U/1 
K2~  rITi 


Man  kann  inittels  dieser  Gleichung  also  ent- 
weder aus  der  für  eine  Temperatur  ermit- 
telten Gleichgewichtskonstante,  wenn  die 
Wärmetönung  U  bekannt  ist,  die  Gleich- 
gewichtskonstante für  eine  andere  Temperatur 
oder,  wenn  die  Gleichgewichtskonstante  für 
zwei  Temperaturen  bekannt  ist,  die  Wärme- 
tönung oder  schließhch  in  letzterem  Falle 
auch  die  Gleichgewichtskonstante  für  eine 
dritte  Temperatur  berechnen. 


Die  erste  Aufgabe  ist  für  die  Chemie  die 
wichtigste.  Denn  die  Wärmetönung  U  läßt 
sich  meist  direkt  oder  indirekt  kalorimetrisch 
ermitteln  (vgl.  den  Artikel  ,,Kalorime- 
trie").  Dagegen  ist  die  Messung  der  Gleich- 
gewichte meist  nur  dann  möghch,  wenn  diese 
nicht  zu  weit  nach  einer  Seite  verschoben  sind. 
So  läßt  sich  das  Gleichgewicht  N204^2N02 
bei  ISO»  experimentell  nicht  mehr  exakt  er- 
mitteln, weil  bei  dieser  Temperatur  auch  bei 
höhereuDrucken  der  Zerfall  fast  vollständig  ist. 
Die  Abweichung  der  gefundenen  von  den  für 
die  Formel  NO 2  berechneten  Dichten  ist  dann 
so  klein,  daß  sie  ganz  in  die  Versuchsfehler 
fällt.  Dagegen  läßt  sich  in  solchen  Fällen 
aus  der  Wärmetönung  und  den  bei  tieferen 
Temperaturen  gefundenen  Gleichgewichts- 
konstanten die  Gleichgewichtskonstante  für 
eine  behebige  höhere  Temperatur  berechnen. 
Bei  der  Dissoziation  des  Stickstofftetroxyds 
wird  Wärme  verbraucht.  Nach  Swart 
lassen  sich  die  von  Nathanson  bei  ver- 
schiedenen Temperaturen  gemessenen  Werte 
der  Gleichgewichtskonstanten  am  besten 
unter  der  Annahme  berechnen,  daß  diese 
Wärmetönung  13100  cal.  beträgt,  während 
Thomson  auf  kalorimetrischem  Wege  12940 
fand.  Die  Uebereinstimmung  ist  also  sehr 
befriedigend  und  man  ist  daher  berechtigt, 
auch  für  Temperaturen,  bei  denen  die  Mes- 
sung nicht  mehr  möghch  ist,  die  Lage  des 
Gleichgewichts  zu  berechnen. 

Besonders  häufig  und,  wie  wir  sehen  wer- 
den, vom  Standpunkt  der  Chemie  noch  wich- 
tiger, ist  der  Fall,  daß  das  Gleichgewicht  bei 
,,gewöhnhcher  Temperatur"  nicht  meßbar 
ist,  aber  bei  höherer  Temperatur  meßbar 
wird,  und  so  auch  für  gewöhnhche  Temperatur 
berechnet  werden  kann. 

6.  Homogene  Gleichgewichte  zweiter 
Ordnung.  Die  Gleichgewichte  zweiter  Ord- 
nung sind  für  die  Chemie  von  grundlegender 
Bedeutung,  denn  die  Frage  nach  dem  che- 
mischen Verhalten  zweier  Stoffe  gegenein- 
ander ist  beantwortet,  wenn  man  die  Gleich- 
gewichte zwischen  den  Stoffen  einerseits  und 
ihren  möghchen  Verbindungen  andererseits 
und  die  Geschwindigkeiten  kennt,  mit  denen 
sich  diese  Gleichgewichte  einstehen.  Ebenso 
ist  für  die  Frage  nach  der  ,, Beständigkeit" 
einer  Verbindung  das  Gleichgewicht  zwischen 
ihr  und  ihren  Bestandteilen  und  die  Ge- 
schwindigkeit maßgebend,  mit  der  sich  dieses 
Gleichgewicht  einstellt.  Die  Grundfragen  der 
Chemie  führen  also  in  letzter  Linie  auf  die 
Lehre  von  den  Gleichgewichten  und  auf  die 
chemische  Kinetik  zurück  (vgl.  den  Artikel 
„Chemische    Kinetik"). 

6a)  Begriff  der  Beständigkeit.  Es 
muß  hervorgehoben  werden,  daß  der  Ausdruck 
,, Beständigkeit"  in  zwei  wesenthch  ver- 
schiedenen   Bedeutungen    gebraucht    wird. 


Chemisches  Grleichffewicht 


479 


Der  Chemiker  pflegt  einen  Stoff  oder  ein 
System  dann  beständig  zu  nennen,  wenn 
innerhalb  einer  Zeit,  deren  Dauer  sich  meist 
nach  praktischen  Bedingungen  richtet,  keine 
Aenderungen  zu  beobachten  sind,  und  eine 
solche  auch  nicht  durch  relativ  kleine  Ein- 
griffe zur  Auslösung  gebracht  werden  kann. 

In  der  Gleichgewichtslehre  dagegen  wird 
ein  System  als  beständig  bezeichnet,  wenn 
es  sich  in  noch  so  langer  Zeit  nicht  ändern 
kann,  d.  h.  wenn  es  sich  im  Gleichgewicht 
befindet.  So  wird  der  Chemiker  Stickoxyd 
bei  gewöhnhcher  Temperatur  als  beständig 
bezeichnen,  weil  unter  diesen  Umständen 
selbst  nach  Monaten  kein  merkhcher  Zerfall 
dieses  Stoffes  zu  beobachten  ist.  Im  Sinne 
der  Gleichgewichtslehre  dagegen  ist  diese 
Verbindung  ganz  unbeständig,  weil,  wie  wir 
sehen  werden  (S.  481),  dem  Gleichgewicht 
bei  Zimmertemperatur  fast  vollständiger 
Zerfall  in  die  Elemente  entspricht. 

Im  folgenden  soU  der  Ausdruck  ,, bestän- 
dig" nur  im  Sinne  der  Gleichgewichtslehre 
gebraucht  werden,  Systeme  oder  Stoffe, 
welche  keine  merkbaren  zeithchen  Verände- 
rungen zeigen,  dagegen  als  ,, haltbar"  be- 
zeichnet werden. 

6b)  Die  Halogenwasserstoffgleich- 
gewichte. Wir  haben  die  allgemeinen  Gleich- 
gewichtsbedingungen für  das  Gleichgewicht 
2HJ^H2+ J2  bereits  erörtert.  Dieses  Gleich- 
gewicht ist  besonders  eingehend  und  exakt 
untersucht.  Es  hegen  Messungen  von 
Boden  stein  vor,  der  die  Gleichgewichts- 
konstante zwischen  280"  und  520'^  bei  11 
Temperaturen  mit  großer  Genauigkeit  er- 
mittelte. Bei  höherer  Temperatur  hat 
Vogel  von  Falckenstein  Messungen  an- 
gestellt. In  der  folgenden  Tabelle  sind  einige 
Resultate    dieser    Arbeiten    wiedergegeben. 


C^ 


HJ 


-TS — -p —  ~  ^^  ^^^^  ^^'  ähnhch  wie  oben  (vgl, 
S.  475)  Chj  =  -^  Cj,  =  Ch,  =  -^    so 


Das  Gleichgewicht  wurde 


t 

« 

K 

U 

280 

0,178 

85,3 

1886 

440 

0,219 

50,7 

3391 

520 

0,245 

38,1 

4444 

1022 

0,329 

16,6 

I2I7 

0,376 

11,0 

Unter  t  sind  die  Temperaturen  in  Celsius- 
graden, unter  a  die  Zersetzungsgrade,  d.  h. 
die  Bruchteile  des  ursprünghch  vorhandenen 
Jodwasserstoffs  angeführt,  welche  im  Gleich- 
gewicht zersetzt  sind,  wenn  man  von  reinem 
Jodwasserstoff  ausgeht.  a=0,25  heißt  also 
z.  B.,  daß  im  Gleichgewicht  75 7o  des  Jod- 
wasserstoffs noch  unzersetzt,  25°/o  als  Wasser- 
stoff und  Jod  vorhanden  sind.  Die  in  der 
dritten  Spalte  angeführten  Konstanten  K 
sind  die  aus  den  Zersetzungsgraden  berech- 
neten   Gleichgewichtskonstanten.        Es    ist 


._.     4(l-a)2 

ist  A=  -^^ ^-^ 

nicht  zu  noch  höheren  Temperaturen 
verfolgt,  weil  dann  durch  die  Disso- 
ziation der  Jodmoleküle  in  Jodatome 
Komphkationen  eintreten.  Wie  man  sieht, 
ändert  sich  das  Gleichgewicht  nur  wenig 
mit  der  Temperatur.  Das  hängt  damit  zu- 
sammen, daß  die  Wärmetönung  der  Reak- 
tion sehr  klein  ist.  Diese  Wärnietönung  ist 
sehr  stark  abhängig  von  der  Temperatur 
und  die  Abhängigkeit  läßt  sich  aus  experimen- 
tellen Gründen  nicht  direkt  ermitteln  oder 
nach  der  in  anderen  Fällen  üblichen  Art 
berechnen  (vgl.  den  Artikel  ,,Therino- 
chemie").  Man  kann  sie  jedoch  mit  Hilfe 
der  Formel  der  Reaktionsisochore  (vgl.  oben 
S.  477  aus  den  für  je  zwei  wenig  verschiedene 
Temperaturen  gefundenen  Gleichgewichtskon- 
stanten berechnen.  So  erhielt  Boden  stein 
die  in  der  Tabelle  unter  U  angefühften  Werte. 
Bodenstein  gelangte  so  auch  zu  einem 
Ausdruck  für  die  Temperaturabhängigkeit  der 
Gleichgewichtskonstante.  Es  ist  von  beson- 
derem Interesse  zu  wissen,  wie  das  Gleich- 
gewicht bei  ,, gewöhnlicher  Temperatur"  liegt. 
Direkt  messen  läßt  es  sich  hier  nicht,  weil,  wie 
bereits  erwähnt,  die  Reaktion  hier  zu  langsam 
vor  sich  geht.  Aus  Bodensteins  Berech- 
nungen ergibt  sich  für  30»  K=154,  a  =  0,0024. 
Bei  30"  sind  also  nur  0,247o  des  Jodwasser- 
stoffs im  Gleichgewicht  zerfallen.  Aus  den 
Gleichgewichtskonstanten  können  wir  mit 
Hilfe  der  oben  gewonnenen  Gleichung 
A=RTlnK  die  maximale  Arbeit  oder  Affi- 
nität der  Reaktion  berechnen.  So  erhält 
man  z.  B.  für  30"  A=  RTlnl54  =  1,985.  303. 
2,3023  log  154=3300  cal.  Könnte  man  also 
bei  30°  in  der  oben  geschilderten  Weise, 
aus  je  einem  Mol  Wasserstoff  und  Joddampf 
von  der  Konzentration  1,  zwei  Mole  Jod- 
wasserstoff von  der  Konzentration  1  er- 
zeugen, dann  würde  dieser  Vorgang  die  eben 
berechnete  Arbeit  Hefern  (über  die  direkte 
Messung  derartiger  Arbeiten  vgl.  unten  S.  479). 
Bei  einer  höheren  Temperatur,  welche  jeden- 
falls noch  ziemhch  weit  über  1200**  hegt, 
würde  für  a  der  Wert  0,50  erreicht.  Dort 
würde  K=l.  Bei  dieser  Temperatur  würde 
also  die  Affinität  =  0  im  Sinne  der  oben  S.  474 
gegebenen  Ausführungen. 

Dem  Jodwasserstoffgleichgewicht  formell 
völlig  analog  sind  die  Gleichgewichte 

H2+Cl2^2HCl        H2+Br^2HBr, 

doch  ist  das  Verhalten  der  entsprechenden 
Systeme  bei  oberflächlicher  Betrachtung 
ein    von    dem    des    Jodwasserstoffgleichge- 


480 


C  hemisches  Grleichg-emcht 


wichtes  ganz  verschiedenes.  Denn  innerhalb 
der  leicht  zugänglichen  Temperaturen  ist 
eine  Zersetzung  von  Bromwasserstoff  und 
Chlorwasserstoff  in  ihre  Bestandteile  nicht 
zu  beobachten  und  die  Vereinigung  der  Ele- 
mente scheint  stets  vollständig  stattzufinden. 
Eine  genauere  Untersuchung  zeigt  aber, 
daß  der  Unterschied  nur  graduell  ist.  Die 
Bildung  des  Bromwasserstoffes  und  Chlor- 
wasserstoffes aus  den  Elementen  erfolgt  in 
ausgesprochen  exothermen  Reaktionen,  wie 
aus  den  thermochemischen  Gleichungen 
hervorgeht. 

H2+  CL=  2HC1+  44000  cal, 
H2+Br2=2HBr+24200  cal. 

Es  ist  also  zu  erwarten,  daß  das  Gleich- 
gewicht durch  Erhöhung  der  Temperatur 
beträchtlich  nach  links  im  Sinne  der  che- 
mischen Gleichungen  verschoben  wird,  daß 
also  die  Zersetzung  bei  höheren  Tempera- 
turen eher  zu  bemerken  sein  wird.  Dies  ist 
auch  der  Fall.  Oberhalb  1000"  ist  nach 
Vogel  V,  Falckenstein  Bromwasserstoff 
und  bei  1600"  nach  Löwenstein  Chlor- 
wasserstoff merkhch  zersetzt.  Es  haben 
sich  folgende  Daten  ergeben. 


t 

HBr. 

a 

K 

1024 
II07 

1222 

0,0050 
0,0073 
0,0108 

16.10* 
7,5- 10* 
3,4- 10* 

Für   HCl  liegt  nur   eine   direkte   Messung   vor: 
1556  j  0,0027         I       5,4- 10' 

6c)  Elektromotorische  Kraft  und 
Gleichgewicht.  Aus  diesen  bei  so  hohen 
Temperaturen  erhaltenen  Resultaten  und 
den  Wärmetönungen  mit  Hilfe  der  Reaktions- 
isochore die  Lage  des  Gleichgewichts  und 
damit  auch  die  Affinität  dieser  Reaktionen 
bei  gewöhnhcher  Temperatur  zu  berechnen, 
wäre  ein  gewagtes  Unternehmen,  wenn  es 
keine  Möghchkeit  gäbe,  die  Resultate  solcher 
Berechnungen  experimentell  zu  prüfen.  Denn 
die  Sicherheit  einer  Extrapolation  ist  na- 
türlich um  so  zweifelhafter,  je  weiter  man  sich 
von  dem  experimentell  untersuchten  Gebiet 
entfernt  und  die  Berechnung  der  Zersetzungs- 
grade von  bei  Zimmertemperatur  so  bestän- 
digen Verbindungen,  wie  etwa  Chlorwasser- 
stoff, führt  zu  Konzentrationen,  die  so  weit 
unter  all  dem  liegen,  was  sich  chemisch  be- 
obachten, ja  überhaupt  anschaulich  vor- 
stellen läßt,  daß  man  ohne  direkte  experi- 
mentelle Kontrolle  geneigt  sein  könnte,  an 
der  Realität  der  Rechnungsergebnisse  zu 
zweifeln.  Häufig  ist  es  jedoch  möghch,  die 
Ergebnisse  solcher  Extrapolationen  auf  einem 


ganz  unabhängigen  Wege  bei  gewöhnlicher 
Temperatur  zu  kontrollieren.  Und  hierbei 
wurden  die  Resultate  der  theoretischen  Be- 
rechnungen meist  glänzend  bestätigt  (vgl. 
auch  unten  S.  482). 

Da  die  maximale  Arbeit  einer  Reaktion 
durch  die  Gleichung  (vgl.  oben  S.  474) 
A=RTlnK  mit  der  Gleichgewichtskonstante 
verknüpft  ist,  kann  man  letztere  auch  für 
Temperaturen,  bei  denen  die  Lage  des 
Gleichgewichts  der  Beobachtung  nicht  mehr 
zugänghch  ist,  ermitteln,  wenn  es  gelingt, 
erstere  zu  bestimmen.  Nun  ist  (vgl.  oben  S.  473) 
die  maximale  Arbeit  unabhängig  von  dem 
Wege  auf  dem  das  System  von  dem  einen 
Zustand  in  den  anderen  Zustand  gelangt, 
vorausgesetzt,  daß  der  Vorgang  bei  konstan- 
ter Temperatur  und  reversibel  vor  sich  geht. 
Läßt  sich  die  zu  untersuchende  Reak- 
tion zum  Aufbau  einer  reversiblen  galvani- 
schen Kette  verwenden,  dann  ist  die  von 
dieser  pro  Mol  Umsatz  geleistete  elektrische 
Arbeit  gleich  der  maximalen  Arbeit  der  Re- 
aktion (vgl.  den  Artikel  ,, Galvanische 
Ketten").  Nun  ist  die  von  der  Kette  ge- 
leistete elektrische  Arbeit  gleich  dem  Produkt 
aus  der  elektromotorischen  Ki'aft  der  Kette 
und  der  durchgegangenen  Elektrizitätsmenge. 
Wenn  in  einer  Kette  die  Reaktion  Ha+CL^ 
2HC1  vor  sich  geht,  beträgt  die  durchgegangene 
Elektrizitätsmenge  2.96540  Coulombs  (vgl. 
den  Artikel  „Galvanische  Ketten").  Die 
elektromotorische  Kraft  dieser  Kette  ist,  nach 
Messungen  von  Dolezalek,  bezogen  auf 
Wasserstoff,  Chlorwasserstoff  und  Chlor  von 
Atmosphärendruck  bei  30"  0,97  Volt.  Es 
ist  in  diesem  Fall  vollständig  gleichgültig, 
ob  man  die  Werte  auf  Atmosphärendruck 
oder  die  Konzentration  1  bezieht,  da  es  sich 
ja  hier  um  eine  Reaktion  handelt,  welche 
ohne  Aenderung  der  Molekülzahl  verläuft, 
der  betreffende  Faktor  also  herausfällt. 
Es  ist   also:   A  =  2. 96540. 0,97  Joule 


cal 


2.96540.0,97 

~       4,189 
=44800  cal 

Daraus  folgt:  K=  2,2 .10^-, 
a  =  6,6.10-". 


Ebenso  ergibt  sich  nach  Messungen  von 
Bodenstein  für  die  Bildung  von  Brom- 
wasserstoff bei  30"  A=  25500  cal.  Daher 
K=2,6.10i«,  a=6.10-".  Als  man  nun  aus 
diesen  Ergebnissen  der  Messungen  elektro- 
motorischer Kjäfte  und  den  Wärraetönungen 
(unter  Berücksichtigung  ihrer  Abhängigkeit 
von  der  Temperatur)  die  Gleichgewichte  für 
hohe  Temperaturen  berechnete,  erhielt  man 
Werte,  die  mit  den  oben  angeführten,  direkt 
gefundenen  vorzüghch  übereinstimmen.  Im 
Falle       des       Clorwasserstoffgleichgewichts 


Cheniisches  Gleieliffewicht 


481 


ließ  sich  übrigens  die  Richtigkeit  der  Berech- : 
Illingen  noch  auf  einem  anderen  Wege  prüfen 
(vgl.  unten  S.  483). 

6d)  Gleichgewicht  und  Wärmetö- 
nung. Ein  Vergleich  der  Wärmetönungen 
der  drei  betrachteten  Reaktionen  mit  der 
Beständigkeit  der  gebildeten  Verbindungen 
zeigt,  daß  hier  ein  gewisser  Parallelismus 
besteht.  Je  größer  die  Wärmetönung,  desto 
weniger  ist  im  Gleichgewicht  die  Verbin- 
dung zersetzt,  desto  beständiger  ist  sie  also, 
und  desto  größer  die  Gleichgewichtskon- 
stante. Und  da  die  Gleichgewichtskonstante 
in  enger  Beziehung  zur  Affinität  steht,  gilt 
dieser  Parallehsmus  auch  für  diese.  Ver- 
gleichen wir  nun  die  Werte  der  Affinität 
und  der  Wärmetönung  für  die  drei  Reaktionen 

H.+Clo  =  2HCl,  H2  +  Br2=2HBr,  H2-f-J„  =  2HJ 

A         44  800  25  500  3300 

U  44000  24  200  V  Klein,  viel- 

leicht negativ 

SO  sehen  wir,  daß  nicht  nur  ein  Parallelismus 
besteht,  sondern  daß  bei  den  beiden  ersten 
Reaktionen  A  und  U  nahezu  gleich  sind. 
Nun  besteht  zwischen  Affinität  und  Wärme- 
tönung, wie  bereits  erwähnt  (S.  477),  die 
Beziehung 

A-U-T— 


Wenn    hier    nun    der    Ausdruck 


^dT    "^ 


Vergleich    zu     U     nicht     groß     ist,     wird 

sich  U  von   A    relativ  wenig  unterscheiden. 

Ein  solches  Verhalten  wird  nun    vor  allem 

dann     zu     erwarten    sein,     wenn    T    klein 

ist.      Für    T=0    wird    A— U=0,     A=U. 

Beim    absoluten    Nullpunkt    wäre    also    die 

Affinität    bezw.    die    maximale    Arbeit    der 

Reaktion   gleich    der    Wärmetöming.      Und 

der  Unterschied  zwischen  A  und  U  wird  für 

dieselbe   Reaktion  immer  größer,   je   weiter 

man  sich  vom  absoluten  Nullpunkt  entfernt. 

Immerhin  aber  wird  häufig  auch  bei  gewöhn- 

hcher  Temperatur,  d.  h.  bei  ungefähr  300** 

dA 
absolut   T  -yfr  noch  klein  im  Vergleich  zu  U 

sein.  Es  wird  also  bei  gewöhnlicher  Tempe- 
ratur sehr  häufig  die  Wärmetönung  wenig- 
stens ein  angenähertes  Maß  der  Affinität 
und  damit  auch  der  Lage  des  Gleichgewichts 
geben.  Und  das  wird  offenbar  um  so  eher 
der  Fall  sein,  je  größer  U  ist.  Denn  neben 
einem  großen   Wert  von   U  wird  auch  bei 

dA 
gewöhnhcher   Temperatur   T^  noch  keine 

wesenthche  Rolle  spielen. 

Zusammenfassend  können  wir  also  sagen, 
daß  bei   Reaktionen,  die  sich  unter  großer  ■ 
Wärmetönung  vollziehen,  diese  bei  niederer 
Temperatur  ein  ungefähres  Maß  der  Affinität 
bildet.    Dagegen  wird  dieses  Mittel,  die  Affi- 1 

Handwörterbucli  der  Naturwissenschaften.     Band  II 


nität  einer  Reaktion  zu  schätzen,  bei  höherer 
Temperatur  und  bei  Reaktionen  mit  kleiner 
Wärmetönung  völhg  versagen.  Bei  Chlor- 
wasserstoff und  Bromwasserstoff  könnte 
man,  wie  aus  den  oben  gegebenen  Daten 
hervorgeht,  ohne  einen  großen  Fehler  zu 
begehen,  unter  der  Annahme,  daß  U=A, 
die  Gleichgewichtskonstante  bezw.  die  elek- 
tromotorische Kraft  für  gewöhnliche  Tem- 
peratur aus  der  AVärmetönung  berechnen. 
Derartige  Fälle  hatten  ursprünglich  Helm- 
holt z  und  Thomson  zu  der  Aufstellung 
der  nach  ihnen  benannten  Regel  bewogen, 
wonach  A  und  U  stets  identisch  sein  sollte 
(vgl.  hierüber  und  über  die  Berechnung  der 
Affinität  bezw.  der  Gleichgewichtskonstante 
aus  der  Wärmetönung  mit  Hilfe  des  Nernst- 
schen  Theorems  den  Artikel  „Thermoche- 
mie"). 

Wir  hätten  natürlich  dieselben  Betrach- 
tungen auch  für  die  umgekehrten  Reaktionen 
anstellen  können.  Es  sind  dann  die  Affini- 
täten und  die  Wärmetönungen  negativ,  ent- 
sprechend der  Tatsache,  daß  diese  Reaktionen 
nur  sehr  beschränkt,  eben  bis  zu  den  oben 
angeführten  unmeßbar  kleinen  Zersetzungs- 
graden, und  unterWärmeaufnahme  verlaufen. 
Wir  können  also,  so  weit  Reaktionen  mit 
größeren  absoluten  Werten  der  Wärmetönung 
in  Betracht  kommen,  sagen,  daß  bei  tieferen 
Temperaturen  die  exothermen,  bei  hohen 
Temperaturen  die  endothermen  überwiegen. 

Stoffe,  die  sich  aus  den  Elementen  unter 
Wärmeaufnahme  bilden,  werden  im  Gegen- 
satz zu  den  bisher  besprochenen  um  so  be- 
ständiger sein,  je  höher  die  Temperatur  ist. 
Und  wenn  die  Wärmetönung  einen  großen 
negativen  Wert  hat,  wird  die  betreffende 
Verbindung  im  Gleichgewicht  mit  ihren 
Komponenten  erst  bei  sehr  hohen  Tempe- 
raturen meßbare  Konzentrationen  erreichen 

6e)  Endotherme  Verbindungen. 
Eine  Reaktion,  welche  der  Bildung  der 
Halogenwasserstoffe  aus  ihren  Elementen 
formell  völhg  analog  ist,  aber  ausgesprochen 
endotherm  verläuft,  ist  die  Bildung  von 
S  t  i  c  k  0  X  y  d  aus  den  Elementen.  Die  thermo- 
chemische  Gleichung  lautet 

N2+02=2NO  — 43200  cal. 

Dem  eben  Auseinandergesetzten  ent- 
sprechend, hegt  das  Gleichgewicht 

^N2+02^2NO 

bei  gewöhnlicher  Temperatur  ganz  links 
und  erreicht  erst  bei  so  hohen  Tempe- 
raturen meßbare  Konzentrationen  von  Stick- 
oxyd, daß  die  Ueberwindung  der  experi- 
mentehen  Schwierigkeiten,  welche  der  Mes- 
sung entgehenstehen,  erst  vor  kurzer  Zeit 
gelungen  ist.  Die  folgende  Tabelle  enthält 
in  der  ersten  Spalte  die  absolute  Temperatur, 

31 


482 


Chemisches  CTleichg•e^^icht 


in  der  zweiten  die  beobachteten,  in  der 
dritten  die  mittels  der  Reaktionsisochore 
berechneten  Vohimprozente  Stickoxyd,  die 
im  Gleichgewicht  bei  der  betreffenden  Tem- 
peratur in  Luft  vorhanden  sind  fnach 
NernstV 


T 

%  NO  gel 

%  NO  bei- 

1500 

— 

0,10 

1811 

0,37 

0,35 

2195 

0,97 

0,98 

2695 

2,23 

2,35 

3200 

— 

4,39 

Ein  zweites  Beispiel  einer  wichtigen 
endothermen  Bildungsreaktion  ist  die  Bil- 
dung des  Ozons  aus  Sauerstoff.  Obwohl 
erster  Ordnung  möge  dieses  Gleichgewicht 
hier  seine  Stelle  finden.  Die  thermochemische 
Gleichung  lautet 

30 

-^-Os  — 34000cal. 

Aus  Messungen  elektromotorischer  Kräfte 
fand  Jahn  bei  Zimmertemperatur  für  die 
Affinität  der  Ozonbildung  A=30000  cal. 
Die  Affinität  ist  also  nicht  sehr  verschieden 
von  der  Wärmetönung,  wenn  auch  die 
Differenz  wesentlich  größer  ist  als  beim  Chlor- 
wasserstoff und  Bromwasserstoff  (es  hängt 
das  zum  Teil  damit  zusammen,  daß  hier 
links  und  rechts  vom  Gleichheitszeichen  der 
chemischen  Gleichung  nicht  gleichviel  Mole- 
küle stehen,  vgl.  Nernstsches  Theorem  in  dem 
Artikel  „Thermochemie").  Denmach  liegt, 
wie  aus  der  großen  negativen  Affinität  her- 
vorgeht, das  Gleichgewicht  bei  gewöhnhcher 
Temperatur  bei  äußerst  kleinen  Ozonkonzen- 
trationen. Sichere  Messungen  über  die  Lage 
dieses  Gleichgewichts  bei  höheren  Tempera- 
turen hegen  nicht  vor.  Eine  von  Jahn 
mit  Hilfe  des  bei  Zimmertemperatur  gefun- 
denen Wertes  und  der  Wärmetönung  vor- 
genommene Schätzung  ergibt,  daß  Sauer- 
stoff von  Atmosphärendruck  bei  2200"  mit 
Ozon  von  etwa  Vs  Atmosphäre  im  Gleich- 
gewicht sein  dürfte. 

6f)  Das  Knallgasgleichgewicht.  Das 
Gleichgewicht  2H2+02^2H20,  welches  ge- 
wöhnhch  als  Knallgasgleichgewicht  bezeichnet 
wird,  ist  von  großer  chemischer  Bedeutung, 
da  es  zu  einer  Reihe  anderer  Gleichgewichte 
in  enger  Beziehung  steht.  Wasser  ist  bekannt- 
lich bei  gewöhnhcher  Temperatur  eine  der 
beständigsten  Verbindungen,  was  man  nach 
dem  oben  Gesagten  auch  aus  seiner  großen 
Bildungsw^ärme,  57580  cal.  pro  Mol  gas- 
förmiges Wasser,  erwarten  darf.  Demgemäß 
wird  der  Zerfall  des  Wasserdampfes  in  seine 
Bestandteile  erst  bei  sehr  hohen  Temperaturen 
merklich.  Da  bei  dem  Zerfall  die  Molekül- 
zahl wächst,  ist  das  Gleichgewicht  zum 
Unterschied    von    den    Gleichgewichten  zwi- 


schen den  Halogenwasserstoffen  und  ihren 
Elementen  vom  Druck  abhängig.  Die  Disso- 
ziation des  Wasserdampfes  wurde  von  ver- 
schiedenen Autoren  (N ernst  und  seinen 
Schülern)  bei  verschiedenen  höheren  Tem- 
peraturen bestimmt.  Die  Resultate  stimmen 
mit  den  nach  der  Reaktionsisochore  unter 
Berücksichtigung  der  Abhängigkeit  der 
Wärmetönung  von  der  Temperatur  berech- 
neten vorzüghch  überein.  Die  folgende  Tabelle 
gibt  einen  Ueberblick  über  die  für  verschie- 
dene Temperaturen  und  Drucke  gefundenen 
bezw.  berechneten  Dissoziationsgrade  (nach 
Nernst    und    v.    Wartenberg,    gekürzt). 


T 

10  Atm. 

1  Atm. 

0,1  Atm. 

1000 

1,4.10—7 

3,0.10—7 

1,4.10-6 

1500 

1,0.10—4 

2,2.10—4 

I,O.IO"3 

2000 

2,7.10—3 

5,9.10—3 

2,6.10  2 

2500 

2,0.10—2 

4,0.10—2 

1,7.10-1 

Für  gesättigten  Wasserdampf  bei  17"  C 
(0,0191  Atmosphären)  ergibt  die  Berechnung 
a=l,80.10— -^  Wasserdampf  von  Atmo- 
sphärendruck entspräche  bei  derselben  Tem- 
peratur a=0,48  .10--^  Ein  Vergleich  dieses 
Wertes  mit  dem  oben  für  Chlorwasserstoff 
gefundenen  zeigt,  daß  Wasserdampf  bei 
Zimmertemperatur  noch  weniger  dissoziiert 
ist  als  Chlorwasserstoff,  während,  wie  sich 
aus  den  entsprechenden  Werten  ergibt,  bei 
hohen  Temperaturen  das  Umgekehrte  der 
Fall  ist.  Das  kommt  daher,  daß  das  KnaU- 
gasgleichgewicht  infolge  der  größeren  Wärme- 
tönung stärker  von  der  Temperatur  abhängt, 
als  das  Chlorwasserstoffgleichgewncht  (vgl. 
auch  unten  S.  483). 

Die  Anwendung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes  ergibt  -^ % —  =  K.      Nun    ist, 

C''H2-C02 

wenn  man  von  1  Mol  H2O  ausgeht  und  mit 
V  das  Volumen  bezeichnet,  in  dem  18  g  ent- 
halten   sind:     Choo  ==        -    ,    Ch2  =  — > 


Co  2 


a 
2V 


2(1— aYv 
Also:  ^      r~  =  K.    Und  da 


pv  =  RT(1  +  -g-j,  weil  aus  1  Mol  (1  +  -^] 
Mole  geworden  sind,  wird  schheßlich: 


(1— a)^(2+a)RT 
a^p 


=  K 


Wir  wollen  die  Arbeit  berechnen,  welche 
aus  der  reversiblen  Bildung  von  einem 
Mol  gesättigten  Wasserdampfs  aus  Wasser- 
stoff und  Sauerstoff  von  Atmosphärendruck 
bei  17"  gewonnen  werden  kann.  Es  ist 
nicht  nötig,  erst  die  Gleichgewichtskonstante 
zu  berechnen.  Man  kann  unter  Berücksich- 
tigung der  S.  473  angestellten  Ueberlegungen 
direkt  vom  Dissoziations2:rad  auss;ehen.    Die 


Chemisches  Gleichc:e^\^cht 


483 


Partialdruckc  sind  im  Gleichgewicht  pH20  = 
0,0191  Atm.,  pH2=  0,0191.1,8.10-^7  Atm., 

P02  =  — ^~ — .1,8.10— -7  Atm.,  es  ist  daher: 


A=RTln  -^  +  "^J-  hl  — ETln 

PH2  "^  P02 

=  56780  cal. 


1 


PH20 


Dieser  aus  den  bei  hohen  Temperaturen 
gemessenen  Gleichgewichten  extrapoherte 
Wert  stimmt  mit  den  Messungen  elektromoto- 
rischer Kräfte  (Haber,  Lewis,  Brön- 
sted)  vorzüglich  überein.  Dieser  Wert  für 
die  maximale  Arbeit  unterscheidet  sich  von 
der  Wärmetönung  U  immerhin  etwas  mehr 
als  im  Falle  der  Halogenwasserstoffe  (vgl. 
das  oben  beim  Ozon  Gesagte). 

6g)  Die  Dissoziation  des  Kohlen- 
dioxyds. Dem  Knallgasgleichgewicht  vöUig 
analog  und  von  gleicher  chemischer  Bedeu- 
tung ist  das  Gleichgewicht  2CO+02^2C02. 
Auch  dieses  Gleichgewicht  wird  erst  bei 
hohen  Temperaturen  direkt  meßbar.  Die 
Wärmetönung  ist  noch  größer  als  bei  der 
Wasserbildung.  Sie  beträgt  68000  cal.  pro 
Mol  Kohlendioxyd.  Die  Dissoziationsgrade 
für  verschiedene  Drucke  und  Temperaturen 
gehen  aus  folgender  Tabelle  hervor  (nach 
N  ernst    und  v.  Wartenberg,   gekürzt) 

T  10  Atm.  1  Atm.  0,1  Atm. 

1000  7,3.10—8  1,6.10—7  7,3.10 — 7         i 

1500  1,9.10 — 4  4,1.10 — 4  1,9.10—3          I 

2000  8,2.10 — 3  1,8.10—2  7,9.10 — 2 

2500  7,1.10—2  1,6.10 — I  5,3.10 — I 

Diesen  Dissoziationsgleichgewichten  for- 
mell analog  sind  die  Gleichgewichte,  welche 
sich  in  Lösungen  von  Elektrolyten  einstellen 
(vgl.  die  Artikel  „Dissoziation,  elek- 
troly tische  Dissoziation",  ,,Hydro- 
lyse",  „Salze"  usw.), 

7.  Homogene  Gleichgewichte  dritter 
Ordnung,  Zusammengesetzte  Gleichge- 
wichte. 7a)  Das  Gleichgewicht  des 
Deacon -Prozesses.  Nach  den  einfachen 
Bildungsreaktionen  spielen  die  doppelten 
Umsetzungen  die  wichtigste  Rolle  in  der 
Chemie.  Dementsprechend  beansprucht  die 
Frage,  wie  weit  eine  solche  Reaktion  unter 
gegebenen  Umständen  verläuft,  und  wodurch 
die  Grenze  des  Umsatzes  im  einzelnen  FaU 
beeinflußt  werden  kann,  besonderes  Inter- 
esse. Betrachten  wir  die  Reaktion  4HCI+O2 
=  2H2O+2CI2.  Diese  Reaktion  wird  bekannt- 
Mch  zur  technischen  Darstellung  von  Chlor 
verwendet.  Die  Reaktion  verläuft  nur  bei 
sehr  hohen  Temperaturen  genügend  rasch. 
Sie  wird  aber  durch  gewisse  Fremdstoffe, 
z.  B.  Kupferchlorid,  Platinchlorid  beschleu- 
nigt oder  katalysiert  (vgl.  die  Artikel 
„Katalyse"  und  ,, Chemische  Kinetik"). 


Und  hierauf  beruht  das  unter  dem  Namen 
Deacon -Prozeß  bekannte  technische  Ver- 
I  fahren  der  Chlordarstellung.  Da  die  An- 
I  Wesenheit  der  Katalysatoren  das  Gleich- 
gewicht nicht  beeinflußt,  läßt  sich  dasselbe 
mit  ihrer  Hilfe  auch  bei  tieferen  Temperaturen 
leicht  messen. 

Es  stellt  sich  also  das  Gleichgewicht 
4HCI+O2-2CI2+2H2O  ein,  welches  wir 
kurzweg  als  Deacon- Gleichgewicht  be- 
zeichnen wollen.  Nun  werden  aber,  wie  wir 
gesehen  haben,  sowohl  Chlorwasserstoff  als 
Wasserdampf  bei  jeder  Temperatur  im 
Gleichgewicht  bis  zu  einem  gewissen  Grade 
in  ihre  Elemente  gespalten  liezw.  es  gelten 
bei  jeder  Temperatur  die  Gleichungen 


'HCl 


Ch.,  •  Cci. 


=  Ki, 


H,0 


C^Ho .  C02 


-K2. 


Wenn  also  in  einem  Gemisch  von  Wasser- 
stoff, Chlor,  Wasserdampf  und  Chlorwasser- 
stoff das  Deacon- Gleichgewicht  herrscht, 
müssen  auch  das  Chlorwasserstoff-Gleich- 
gewicht und  das  Knallgas- Gleichgewicht 
erfüllt  sein,  d.  h.  es  muß  freier  Wasserstoff 
in  einer  Konzentration  vorhanden  sein,  welche 
mit  den  herrschenden  Konzentrationen  von 
Chlorwasserstoff  und  Chlor  einerseits  und  von 
Wasserdampf  und  Sauerstoff  andererseits 
die  Gleichungen  der  beiden  zuletzt  erwähnten 
Gleichgewichte  erfüllt.  Daraus  ergibt  sich  nun, 
daß,  wenn  zwei  der  drei  Gleichgewichte  be- 
kannt sind,  sich  das  dritte  berechnen  läßt. 
Denn  kennt  man  z.B.  eine  Gleichgewichts- 
mischung, welche  dem  Deacon- Gleich- 
gewicht 4HCl+02^2Cl2+2H20  entspricht, 
!  und  ist  die  Gleichgewichtskonstante  des 
Knallgasgleichgewichtes  für  die  betreffende 
Temperatur  bekannt,  dann  kann  man  aus 
dieser  und  den  Konzentrationen  des  Wasser- 
dampfes und  des  Sauerstoffes  im  Deacon- 
Gleichgewicht  die  damit  im  Gleichgewicht 
befindliche  Wasserstoffkonzentration  be- 
rechnen. Diese  muß  aber,  wie  gesagt,  mit  den 
Chlor-  und  Chlorwasserstoffkonzentrationen 
des  Deacon- Gleichgewichtes  das  Chlor- 
wasserstoffgleichgewicht erfüllen  und  es  sind 
daher  die  Konzentrationen  aller  drei  Be- 
standteile des  letzteren  gegeben. 

Zu  demselben  Resultat  gelangt  man 
auch  rein  rechnerisch.  Für  das  Deacon- 
Gleichgewicht  verlangt  das  Massenwirkungs- 
gesetz 

C^ci..C^H.o  _  j^ 

C*HC1  .  C0.2 

andererseits    erhält    man ,    wenn    man    die 
Gleichung 

C"HC1 


CHs  •  Ccis 


Kl 


31  = 


484 


Chemisches  Gleiehg-eA\ächt 


quadriert   und    durch   den   erhaltenen    Aus- 
druck die  Gleichunff 


C^ 


C^H.. .  C02 

dividiert  den  Ausdruck: 

C*HC1  .  Co., 
K 


-  =  K, 


Kg 
Kr' 


Es  ist  also 


Ki^ 


=  K. 


Daß  sich  die  Deacon  -  Reaktion  aus  den 
beiden  anderen  Reaktionen  zusammensetzt, 
ergibt  sieh  aucli  ohne  weiteres  aus  der 
Addition  der  chemischen  Gleichungen 

4HCl=2H2+2Cl2 


4HCl+02=2Cl2+2H20 

Das  Deacon- Gleichgewicht  wurde  u.  a. 
von  Vogel  v.  Falckenstein  gemessen. 
Nachstehend  einige  Werte  von  K  nach  den 
Resultaten  dieses  Autors. 


t 

386 
419 
450 
600 
650 


K 
8,0 

3,3 

2,6 

1,0 
0,40 


Wie  man  sieht,  nimmt  K  mit  steigender 
Temperatur  ab,  d.  h.  je  höher  die  Temperatur, 
desto  weniger  weit  verläuft  die  Reaktion 
im  Sinne  des  Deacon -Prozesses  oder  mit 
anderen  Worten,  bei  höherer  Temperatur 
verdrängt  Chlor  den  Sauerstoff  aus  dem 
Wasserdampf,  bei  tieferer  Temperatur  findet 
das  Umgekehrte  statt.  Das  war  zu  er- 
warten, da,  wie  wir  gesehen  haben,  bei  tiefen 
Temperaturen  Wasserdampf  schwächer  dis- 
soziiert, also  beständiger  ist  als  Chlorwasser- 
stoff, bei  höheren  Temperaturen  aber  die 
Verhältnisse  umgekehrt  liegen.  Die  Abhängig- 
keit der  Konstante  von  der  Temperatur  ist 
relativ  klein.  Auch  das  ist  vorauszusehen, 
denn  die  Wärmetönung  der  Reaktion  ist  ja 
nur  gleich  der  Differenz  der  Wärmetönungen 
der  beiden  Teilreaktionen.  Die  thermo- 
chemischen  Gleichungen  lauten: 


übereinstimmt.  Man  ermittelt  hier  die  Affi^ 
nität  einer  Reaktion  gewissermaßen  dadurch, 
daß  man  ihr  eine  andere  entgegenschaltet. 
Die  Affinität  der  zusammengesetzten  Re- 
aktion ist  nur  mehr  gleich  der  Differenz 
der  Affinitäten  der  beiden  Teilreaktionen  und 
das  Gleichgewicht  wird  daher  viel  weiter 
nach  der  Mitte  gerückt  und  so  leichter  zu- 
gänghch. 

7b)  Das  Wassergas-Gleichgewicht. 
Ganz  so,  wie  sich  aus  dem  Knallgas-  und 
Chlorwasserstoffgleichgewicht  das  Deacon- 
Gleichgewicht  ergibt,  kann  man  aus  dem 
Knallgasgleichgewicht  und  dem  Gleichgewicht 
der  Dissoziation  des  Kohlendioxyds  das 
Gleichgewicht  HaO+CO^Ha+COa  erhalten. 

Das  Gemisch  dieser  vier  Gase  wird  be- 
kannthch  als  Wasser  gas  bezeichnet  (vgl. 
den  Artikel  „Wasser").  In  der  Technik 
wird  dieses  Gemisch  dadurch  gewonnen,  daß 
man  Wasserdampf  über  glühende  Kohlen 
leitet.     Addiert  man  die  Gleichungen 

2H,0=2H2+02 

2CO+Ö,=2C02 

so  erhält  man 

2H20+2CO-=2H2+2C02 
aus  den  Gleichungen 
_C\:o.^ 

C"CO.CO: 

C-H.,o .  C'-co 


und 


K„ 


C^H^O 


C^H . .  Co., 


:K, 


ergibt  sich: 


K2       ,. 


2H2+    0,  =2HoO 
2H2+2CI2  =4HC1. 


-116000  cal. 
88000  cal. 


02+4HCl  =  2H20+Cl2+  28000  cal 


C^H^-C^CO, 

Man  kann  also  z.  B.  aus  dem  Wassergas- 
gleichgewicht und  dem  Knallgasgleichgewicht 
die  Dissoziation  des  Kohlendioxyds  berech- 
nen. Im  übrigen  gelten  hier  analoge  Betrach- 
tungen wie  bei  dem  Deacon -Gleichgewicht. 
Durch  die  Gegeneinanderschaltung  der  mit 
großer  Affinität,  also  sehr  weit  nach  einer 
Seite  verlaufenden  Reaktionen  2H2+02  = 
2H2O  und  2CO+02=2C02  ergibt  sich  eine 
zusammengesetzte  Reaktion  von  geringer 
Affinität,  "deren  Gleichgewicht  ziemhch  in 
der  Mitte  liegt.  Auch  hier  ist  die  Wärme- 
tönung klein 


2 

0, 


H2O  ...  +58000  cal. 


CO  +  ^=COo 


+  68000   cal. 


C02+H2=CO+H20— 10000  cal. 


Wie  aus  den  oben  gegebenen  Daten  her- 
Aus  seinen  Messungen  des  Deacon-  geht  (s.  S.  481  und  482)  ist  bei  1000°  Wasser- 
Gleichgewichts  und  aus  den  oben  zitierten  dampf  stärker  dissoziiert  als  Kohlcndioxyd. 
Werten  des  Knallgasgleichgewichts  berech-  Entsprechend  der  größeren  Wärmetönung 
nete  Vogel  v.  Falckenstein  einen  Zer-  wächst  aber  die  Dissoziation  bei  diesem  rascher 
Setzungsgrad  des  Chlorwasserstoffs  für  1556",  i  als  bei  jenem  mit  steigender  Temperatur, 
welcher  mit  dem  oben  zitierten  expcrimentel-  so  daß  bereits  bei  1500°  die  Verhältnisse 
len    Ergebnisse    Löwensteins     vorzüghch  |  sich  umgekehrt  haben.      Bei  einer   Tempe- 


Chemisches  Grleichffewicht 


485 


ratur  zwischen  1000  und  1500°  abs.  oder 
zwischen  723"^  und  1223"  C  werden  also  die 
Gleichgewichtskonstanten  der  Wasserdampf- 
Dissoziation  und  der  Kohlendioxyd-Disso- 
ziation einander  irgendwo  gleich.  Dort  muß 
also  die  Konstante  des  Wassergasgleich- 
gewichts den  Wert  1  passieren,  oberhalb 
dieser  Temperatur  größer,  unterhalb  dieser 
Temperatur  kleiner  als  1  sein.  Das  ist  auch 
der  Fall,  wie  aus  den  Messungen  Hahns 
hervorgeht: 


959 

1059 
1159 
1359 


k 

0,53 
0,84 
1,20 
1,96 


8.  Abhängigkeit  der  Ordnung  derGleich- 
gewichte  von  den  Versuchsbedingungen. 
Es  wurde  bereits  hervorgehoben,  daß  häufig 
infolge  geringer  Reaktionsgeschwindigkeit 
Systeme,  welche  durchaus  nicht  im  Gleich- 
gewicht sind,  innerhalb  der  längsten  zur 
Beobachtung  gelangenden  Zeiten  keine  merk- 
lichen Veränderungen  zeigen.  Anderenfalls 
wäre  es  ja  gar  nicht  möglich,  Stoffe  frei  von 
ihren  Elementen  herzustellen  und  aufzube- 
wahren, wenn  dem  Gleichgewicht  merkliche 
Konzentrationen  der  Elemente  entsprechen. 
Es  sei  an  das  Stickoxyd  als  besonders  auf- 
fallendes Beispiel  erinnert.  Daraus  ergibt 
sich  auch  eine  Konsequenz  in  bezug  auf  die 
Ordnung  der  Gleichgewichte.  Diese  muß 
nämlich  durchaus  nicht  identisch  sein  mit  der 
Zahl  der  chemischen  Elemente,  die  in  dem 
System  vorkommen.  Vielmehr  wird  jede 
Verbindung,  welche  unter  den  gegebenen  Um- 
ständen sich  nicht  merklich  zersetzt,  in  bezug 
auf  die  Ordnung  des  Gleichgewichts  sich  wie 
ein  Element  verhalten.  Elemente  sind  ja  nur 
Stoffe,  welche  sich  stets  so  verhalten.  Be- 
sonders augenfällig  wird  das  bei  Gleichge- 
wichten, an  denen  organische  Verbindungen 
beteiligt  sind.  So  sind  die  oben  (S.  475)  er- 
wähnten Gleichgewichte  zwischen  organi- 
schen Isomeren  erster  Ordnung,  obwohl  es 
sich  meistens  um  hoch  komphzierte  Ver- 
bindungen handelt,  die  aus  vielen  Elementen 
bestehen.  Noch  viel  häufiger  werden  wir 
dieser  Erscheinung  bei  heterogenen  Gleich- 
gewichten begegnen. 

9.  Heterogene  Gleichgewichte  erster 
Ordnung.  Bekannthch  vermag  jeder  Stoff 
in  verschiedenen  Zuständen  aufzutreten, 
d.  h.  verschiedene  Phasen  zu  bilden,  die  man 
als  gasförmig,  isotrop  flüssig,  oder  kurzweg 
flüssig,  anisotrop  flüssig  oder  kristallinisch 
flüssig  und  fest  bezeichnet  (bezüghch  der 
Definition  dieser  Zustände  vgl.  den  Artikel 
,, Aggregatzustände").  In  keinem  System 
kann  mehr  als  eine  gasförmige  Phase  auf- 


treten, weil  Gase  miteinander  unbeschränkt 
mischbar  sind,  also  keine  Trennungsfläche 
ausbilden  können.  Dagegen  treten  in  Syste- 
men höherer  Ordnung  gelegentlich  mehrere 
isotrop  flüssige  Phasen  auf.  In  Systemen 
erster  Ordnung  sind  solche  im  Gleichgewicht 
zwar  noch  nicht  beobachtet,  doch  sprechen 
Gründe  dafür,  daß  sie  gelegenthch  auftreten 
können.  Das  Vorkommen  mehrerer  fester 
Phasen  ist  auch  bei  Systemen  erster  Ord- 
nung nicht  selten.  Von  der  Besprechung 
der  kristallinisch  flüssigen  Phasen  wird  im 
folgenden  abgesehen  (vgl.  darüber  den  Ar- 
tikel ,,  Kristalle"). 

Betrachten  wir  zunächst  die  heterogenen 
Gleichgewichte  erster  Ordnung.  Es  ist  aus 
historischen  Gründen  auch  heute  noch  viel- 
fach üblich,  die  heterogenen  Gleichgewichte 
erster  Ordnung  gesondert  von  den  übrigen 
nicht  als  chemische  sondern  als  physika- 
lische Erscheinungen  zu  betrachten,  doch  ver- 
schiebt sich  hier  in  den  letzten  Jahrzehnten 
die  Grenze  immer  mehr  zugunsten  der  Chemie. 
Augenbhcklich  werden  die  Gleichgewichte 
erster  Ordnung,  in  denen  mehr  als  eine  feste 
Phase  beteihgt  ist,  ziemlich  allgemein  unter 
den  chemischen  betrachtet,  während  die 
übrigen  als  Gleichgewichte  zweier  verschie- 
dener ,, Aggregatzustände"  auch  jetzt  noch 
meist  gesondert  behandelt  werden  (vgl. 
den  Artikel  ,, Feste  Körper").  Wir  be- 
gnügen uns  daher  damit,  letztere  so  weit  her- 
anzuziehen, als  es  unsere  Betrachtungen 
erfordern. 

Zwei  Phasen  eines  Stoffes  können  inner- 
halb gewisser  Grenzen  bei  verschiedenen 
Drucken  und  Temperaturen  miteinander  im- 
Gleichgewicht  sein.  So  hat  z.  B.  eine  Flüssig- 
keit bei  jeder  Temperatur  unter  ihrer  kri- 
tischen Temperatur  einen  bestimmten  Dampf- 
druck. 

9a)  Die  Clausiussche  Gleichung.  Qua- 
htativ  ergibt  sich  die  Beziehung  zwischen 
Druck  und  Temperatur  aus  dem  Prinzip  von 
Le  Chatelier  (vgl.  oben  S.  476).  Druck- 
erhöhung verschiebt  das  Gleichgewicht  zu- 
gunsten der  Phase  mit  dem  kleineren  Vo- 
lumen bezw.  der  größeren  Dichte,  Tempe- 
raturerhöhung zugunsten  der  Phase,  welche 
sich  aus  der  anderen  unter  Wärmeaufnahme 
bildet.  Ist  diese  die  weniger  dichte,  so  wird 
der  Gleichgewichtsdruck  durch  Temperatur- 
erhöhung und  die  Gleichgewichtstemperatur 
durch  Druckerhöhung  erhöht.  Das  ist  der 
Fall  bei  den  Gleichgewichten  zwischen  festen 
oder  flüssigen  und  gasförmigen  Phasen.  Der 
Dampfdruck  steigt  also  stets  mit  der  Tempe- 
ratur, ebenso  steigt  der  Druck,  bei  dem  die 
festen  und  flüssigen  Phasen  im  Gleichgewicht 
sind(Schinelzdruck)  meist  mit  der  Temperatur, 
weil  die  feste  Form  meist  dichter  ist  als  die 


486 


Chemisches  Grleichg'ewicht 


flüssige.  Beim  Wasser  dagegen  ist  bekannt- 
lich das  Gegenteil  der  Fall.  Die  quantita- 
tiven Beziehungen  ergeben  sich  auch  hier  aus 
dem  zweiten  Hauptsatz  der  Thermodynamik 
(vgl.  den  Artikel  „Thermochemie").     Es 

ist  jrn=m,  WO  A  die  maximale  Arbeit  der 

Umwandlung,  Q  die  Wärmemenge  bedeutet, 
welche  dem  System  bei  der  Umwandlung 
eines  Mols  zugeführt  werden  muß,  um  das 
System  auf  konstanter  Temperatur  zu  er- 
halten (Schmelzwärme,  Verdampfungs- 
wärme usw.).  Die  Arbeit  wird  dadurch  ge- 
leistet, daß  das  vom  System  eingenommene 
Volumen  während  der  Umwandlung  eines 
Mols  um  die  Differenz  zwischen  den  Mole- 
kularvolumina der  beiden  Formen  wächst 
und  dabei  der  Gleichgewichtsdruck  über- 
wunden wird.  Bezeichnet  man  diese  Volu- 
mina mit  Vi  und  V2,  den  Gleichgewichts- 
druck mit  p,  dann  ist 

A=p(v2— Vi)   dA=dp(v2— Vi) 
,  ,dp        Q 

Diese  Gleichung  wnirde  von  C 1  a  u  s  i  u  s 
aufgestellt.  Die  Beziehung  zwischen  Druck 
und  Temperatur  läßt  sich  durch  eine  Kurve 
darstellen.  Nach  dem  oben  Gesagten  gehen 
wir  auf  die  Besprechung  der  den  Gleich- 
gewichten flüssig  dampfförmig,  fest-flüssig  und 
fest-dampfförmig  entsprechenden  Kurven 
Dampfdruckkurve,  Schmelzdruckkurve,  Sub- 
limationsdruckkurve) nicht  weiter  ein  (vgl. 
den  Artikel  „Feste  Körper").  Dagegen 
müssen  wir  uns  mit  dem  Gleichgewicht 
"zwischen  zwei  festen  Formen  näher  beschäf- 
tigen. 

9b)  Polymorphie.  Umwandlungs- 
kurve.  Das  Auftreten  mehrerer  verschie- 
dener fester  Formen  eines  Stoffes  bezeichnet 
man  als  Polymorphie.  Je  nach  der  Zahl 
der  beobachteten  Formen  spricht  man  von 
Dimorphie,  Trimorphie  usw.  und  be- 
zeichnet den  betreffenden  Stoff  als  polymorph. 
Man  hielt  früher  die  Polymorphie  für  eine 
verhältnismäßig  seltene  Erscheinung.  Syste- 
inatische  Untersuchungen  der  letzten  Jahre 
haben  aber  gezeigt,  daß  die  Erscheinung 
außerordenthch  verbreitet  ist. 

Die  verschiedenen  festen  Formen  eines 
Stoffes  unterscheiden  sich  durch  das  Kristall- 
system bezw.  die  Kristallform  und  in  fast 
allen  physikahschen  Eigenschaften  (Dichte, 
Brechung,  Leitfähigkeit  usw.).  Entsprechend 
dem  oben  Gesagten  wird  die  Gleichgewichts- 
temperatur durch  Erhöhung  des  Druckes 
erhöht,  wenn  die  dichtere  Form  sich  aus  der 
weniger  dichten  unter  Wärmeaufnahme 
bildet. 


Da  die  Unterschiede  in  den  Dichten  ver- 
schiedener fester  Formen  meist  sehr  gering 
sind,  ergibt  sich  aus  der  Clausius sehen 
Gleichung,  daß  es  zu  einer  merküchen  Ver- 
schiebung der  Gleichgewichtstemperatur  be- 
trächthcher  Druckänderungen  bedarf,  während 
umgekehrt  geringe  Temperaturveränderungen 
große  Druckverschiebungen  zur  Folge  haben. 
Aus  diesem  Grunde  sind  diese  Druck-Tem- 
peraturkurven, welche  als  Umwandlungs- 
kurven bezeichnet  werden,  erst  seit  ver- 
hältnismäßig kurzer  Zeit  genauer  bekannt. 
Ihre  Erforschung  erfordert  wegen  der  auf- 
tretenden hohen  Drucke  große  experimentelle 
Hilfsmittel. 

Betrachten  wir  etwa  das  Gleichgewicht 
zwischen  den  beiden  festen  Formen  des 
Schwefels.  Der  Schwefel  tritt  u.  a.  in  einer 
rhombischen  und  in  einer  monokünen  Form 
auf.  Diese  sind  nach  Tammann  bei  den 
folgenden  Drucken  und  Temperaturen  mit- 
einander im  Gleichgewicht.  Die  Drucke  sind 
in  kg  pro  cm-  gegeben. 


P  kg 

o 

120 

388 
638 

875 
1106 


t 

95,4 
100 
IIP 
120 
130 
140 


Stellt  man  diese  Werte  graphisch  dar, 
so  erhält  man  eine  gerade  Linie  (vgl.  UU' 
in  Fig.  3).  Die  Abhängigkeit  ist  durchaus 
nicht  immer  hnear  wie  hier,  in  einzelnen 
Fällen  sind  die  Kurven  merkhch  gekrümmt. 
Für  die  mittlere  Aenderung  des  Druckes 
pro  Grad  Temperaturänderung  ergibt  sich 
140—95,5 
— yTTTö — =0,040.       In    genügender    Ueber- 

einstimmung  hiermit  steht  der  von  Reicher 
aus  dem  Unterschiede  der  spezifischen  Vo- 
lumina 0,0126  und  der  Umwandlungswärme 
2,52  cal.  mittels  der  Clausiusschen  Glei- 
chung berechnete  Wert  0,045. 

Wie  bereits  angedeutet,  ist  der  Einfluß 
des  Drucks  sehr  klein.  Um  die  Umwand- 
lungstemperatur um  einen  Grad  zu  erhöhen, 
bedarf  es  einen  Druckes  von  25  kg. 

9c)  Das  Zustandsdiagramm  des 
Schwefels.  Es  sind  folgende  dreiphasige 
Gleichgewichte  im  Falle  der  Dimorphie 
möglich:  Dampf,  fest  I,  flüssig;  Dampf,  fest 
II,  flüssig;  Dampf,  fest  I,  fest  ll,  und  flüssig, 
fest  I,  fest  IL  Graphisch  ergeben  sich  die 
Bedingungen  des  Gleichgewichts  aus  der 
Ueberlegung,  daß  wenn  3  Phasen  mitein- 
ander im  Gleichgewicht  sind,  auch  zwischen 
je  zweien  von  ihnen  Gleichgewicht  bestehen 
muß.  Nun  ist  ein  System  nur  im  Gleichge- 
wicht, wenn  Druck  und  Temperatur  innerhalb 
des  ganzen  Systems  überall  denselben  Wert 


Chemisches  Gleicho-ew-icht 


487 


haben.  Drei  Phasen  können  also  nur  dann 
im  Gleichgewicht  sein,  wenn  Druck  und  Tem- 
peratur gleichzeitig  den  Gleichgewichten 
zwischen  je  zweien  unter  ihnen  entsprechen. 
Der  Punkt,  in  dem  sich  die  3  Phasen  im 
Gleichgewicht  befinden,  der  sogenannte  Tri- 
pelpunkt  muß  also  auf  3  Gleichgewichts- 
kurven hegen.  Der  Schmelzpunkt  einer  festen 
Form  bei  Gegenwart  des  Dampfes,  ge- 
wöhnhch  kurzweg  als  Schmelzpunkt  bezeich- 
net, liegt  also  auf  dem  Schnittpunkt  der 
Dampfdruckkurve  der  flüssigen  Form  mit 
der  Dampfdruckkurve  der  festen  Form  und 
der  Schmelzkurve  der  letzteren.  Zu  seiner 
Bestimmung  genügen  natürhch  zwei  dieser 
Kurven. 

Der  Punkt,  in  welchem  sich  zwei  feste 
Formen  miteinander  und  dem  Dampf  im 
Gleichgewicht  befinden ,  der  sogenannte 
Umwandlungspunkt,  ist  demnach  der 
Schnittpunkt  der  Dampfdruckkurven  der 
beiden  festen  Formen  und  der  Umwand- 
lungskurve. Es  ergeben  sich  also  im  Falle 
der  Dimorphie  4  Tripelpunkte,  nämhch  die 
Schmelzpunkte  der  beiden  festen  Formen, 
der  Umwandlungspunkt  und  der  Punkt,  bei 
dem  die  beiden  festen  Formen  mit  der  flüs- 
sigen im  Gleichgewicht  sind. 


Fig.  3. 


In  Fig.  3  sind  diese  Verhältnisse  für  den 
Schwefel  schematisch  dargestellt,  Die  Linie 
OU  ist  die  Dampfdruckkurve  des  rhombischen 
Schwefels.  Sie  wird  in  U  von  der  Dampfdruck- 
kurve SmU  des  monokhnen  Schwefels  ge- 
schnitten. Oberhalb  U  ist  der  Dampfdruck 
des  rhombischen,  unterhalb  derjenige  des 
monokhnen  Schwefels  größer.  Dem  Punkt  U 


entspricht  eine  Temperatur  von  95,5°.  Bringt 
man    nun    bei    einer  Temperatur   unterhalb 
95,5°  rhombischen  und  monokhnen  Schwefel 
in   einen   geschlossenen    Raum,    dann    wird, 
da  der  Dampfdruck  des  monokhnen  Schwefels 
bei  dieser  Temperatur  größer  ist  als  der  des 
rhombischen,    der   von   ersterem   entsendete 
Dampf  in  bezug  auf  den  rhombischen  Schwefel 
übersättigt  sein  und  sich  daher  auf  diesem 
zum  Teil  kondensieren.     Das    geschieht   so 
lange,  bis  der  Dampfdruck  dem  des  rhom- 
bischen  Schwefels  entspricht.      Daher  muß 
fortwährend  monokhner  Schwefel  verdampfen 
und  sich  zu  rhombischem  kondensieren.     Es 
findet  also  unterhalb  95,5*'  eine  Umwandlung 
des  monokhnen  in  den  rhombischen  Schwefel 
statt.     Oberhalb  95,5°  würde  sich  aus  den- 
selben  Gründen  umgekehrt  der  rhombische 
in    den    monokhnen    Schwefel    verwandeln. 
In  Abwesenheit  von  rhombischem  Schwefel 
kann   monokhner    Schwefel   unterhalb  95,5° 
längere     Zeit     bestehen,     ohne     eine     Ver- 
änderung  zu    erleiden ,    wie   ja   auch    über- 
sättigter Dampf  bei  Abwesenheit  der  Flüssig- 
keit  sich    nicht    immer   sofort    kondensiert. 
Ganz   allgemein   geben    die    Gleichgewichts- 
bedingungen die  Grenze  an,  innerhalb  deren 
eine    bestimmte    Umwandlung    nicht    ein- 
treten kann,  wälu^end  sie  außerhalb  dieser 
Grenzen    eintreten    kann,    aber    nicht    ein- 
treten muß.     Der  Zustand  ist  aber,  wenn 
außerhalb     der     Gleichgewichtsbedingungen 
die     Umwandlung    ausbleibt,     nicht    stabil 
oder  beständig,  in  dem  oben  S.  478  besproche- 
nen Sinne.     Bringt  man  eine  geringe  Menge 
der  in  diesem   Gebiet  stabilen  Form,  einen 
sogenannten   ,,Keim"   hinzu,   dann   wandelt 
sich  alles  in  die  stabile  Form  um.     Je  nach 
der    Entfernung    vom     Gleichgewicht    ent- 
stehen früher  oder  später  auch  von   selbst 
Keime.     Man  bezeichnet  ein  solches  System 
als  metastabil.    Es  ist  also  oberhalb  95,5° 
in  Anwesenheit  des  Dampfes  nur  der  mono- 
kline,  unterhalb  dieser  Temperatur  nur  der 
rhombische   Schwefel  beständig  oder  stabil. 
Zu  demselben  Resultate  gelangt  man,  wenn 
man  bedenkt,  daß  U  auf  der  Umwandlungs- 
kurve  UK  hegt  und  daß  rechts  von  dieser 
Umwandlungskurve  nur  der  monokline,  links 
von  ihr  nur  der  rhombische  Schwefel  bestän- 
dig ist.    Wir  können  also  sagen,  die  bestän- 
dige Form  besitzt  den  kleineren  Dampfdruck. 
Dieselben  Ueberlegungen  gelten  natürhch  in 
bezug  auf  die  feste  und  flüssige  Phase  beim 
Schmelzpunkt.  Oberhalb  des  Schmelzpunktes 
hätte  die  feste  Form  den  größeren  Dampf- 
druck, unterhalb  die  flüssige.    Nur  letzteres 
läßt  sich  experimentell  direkt  zeigen,  da  man 
leicht  unterkühlte  Flüssigkeiten,  über  ihren 
Schmelzpunkt  erhitzte  feste  Phasen  dagegen 
nur  sehr  schwer  realisieren  kann. 

Auch    die    Löshchkeit    in    irgendeinem 
Lösuno-smittel    muß    für    die    stabile    Form 


488 


Chemisches  Gleichgewicht 


geringer  sein  als  für  die  instabile,  und  beim 
Umwandlungspunkt  müssen  die  Löslichkeiten 
der  beiden  Formen  gleich  sein.  Man  gelangt 
zu  diesem  Schluß,  wenn  man  bedenkt,  daß 
die  Lösung,  welche  mit  einer  festen  Form 
im  Gleichgewicht  ist,  auch  mit  deren  Dampf 
im  Gleichgewicht  sein  muß.  Da  nach  dem 
Satz  von  Henry  (vgl.  den  Artikel  ,, Lö- 
sungen") nun  die  Konzentration  der  Lösung 
eines  Gases  dessen  Druck  proportional  ist, 
muß  die  gesättigte  Lösung  der  Form,  der  der 
höhere  Dampfdruck  zukommt,  konzentrierter 
sein.  Es  lassen  sich  dann  die  oben  für  die 
auf  dem  Wege  über  den  Dampf  stattfindende 
Umwandlung  angestehtenUeberlegungen  ohne 
weiteres  auf  Lösungen  übertragen. 

In  Sm  schneiden  sich  die  Dampfdruck- 
kurven des  monoklinen  und  des  flüssigen 
Schwefels.  Dort  ist  also  der  Schmelzpunkt 
des  monoklinen  Schwefels.  In  Sr,  wo  sich  die 
Dampfdruckkurven  des  flüssigen,  und  des 
rhombischen  Schwefels  schneiden,  ist  der 
Schmelzpunkt  des  letzteren.  Es  ist  aber 
zu  beachten,  daß  in  diesem  Punkt  die  Dampf- 
drucke der  beiden  miteinander  im  Gleich- 
gewicht befindhchen  Formen  größer  sind,  als 
der  des  monokHnen  Schwefels  bei  derselben 
Temperatur.  Hier  sind  also  sowohl  der 
rhombische  als  auch  der  flüssige  Schwefel 
metastabil.  Man  bezeichnet  ein  solches 
Gleichgewicht  zwischen  metastabilen  Phasen 
als  metastabiles  Gleichgewicht.  Ob  es 
gehngt,  ein  solches  zu  realisieren,  hängt  davon 
ab,  ob  die  spontane  Umwandlung  in  die 
stabile  Form  bald  stattfindet  oder  nicht. 
Oft  gehngt  es,  in  Abwesenheit  von  Keimen 
der  stabilen  Form  den  Schmelzpunkt  der  meta- 
stabilen zu  erhalten,  bevor  die  Umwandlung 
eintritt.  Dagegen  scheidet  sich  dann  gewöhn- 
lich aus  der  nun  in  bezug  auf  die  stabile 
feste  Form  unterkühlten  Schmelze  bald  erstere 
aus.  Man  beobachtet  also  beim  Erhitzen  in 
solchen  Fällen,  daß  zuerst  Schmelzen  eintritt, 
hierauf  plötzhches  Erstarren  und  erst  bei 
höherer  Temperatur  endgültiges  Schmelzen. 
Aus  dem  oben  Gesagten  geht  hervor,  daß  die 
oberhalb  des  Umwandlungspunktes  stabile 
Form  den  höheren  Schmelzpunkt  haben 
muß.  Von  der  Lage  der  Punkte  Sm  und  Sr 
soll  erst  später  die  Rede  sein  (siehe  unten 
S.  501). 

Die  Linie  UU'  ist  die  schon  besprochene 
Umwandlungskurve,  die  Linie  SmU'  ist  die 
Schmelzkurve  des  raonokhnen  Schwefels; 
sie  schneidet  die  Umwandlungskurve  in 
U'.  Dieser  Punkt  wurde  von  Tammann 
ermittelt.  Er  liegt  bei  153,5o  ^j„j|  1440kg. 
In  diesem  Punkt  sind  also  rhombischer, 
monoldiner  und  flüssiger  Schwefel  mit- 
einander im  Gleichgewicht  und  durch  ihn 
muß  natürhch  auch  die  Schmelzkurve 
des    rhombischen     Schwefels    SrU'    gehen. 


Diese  entspricht  von  Sr  bis  U'  metastabilen 
bezw.  instabilen  Zuständen.  Von  U'  aufwärts 
dagegen  ist  der  rhombische  Schwefel  die 
stabile  Form.  Das  Stabihtätsgebiet  des 
monokhnen  Schwefels  wird  also  durch  das 
Dreieck  USmU'  begrenzt.  In  dem  rechts  von 
der  Linie  MSmU'L  hegenden  Gebiet  ist  nur 
der  flüssige,  in  dem  rechts  von  OUSmM 
liegenden  der  gasförmige,  und  links  von 
OUU'L  der  rhombische  Schwefel  beständig. 
Die  Verlängerung  von  SmM  endet  im 
kritischen  Punkt.  Ueber  den  weiteren  Ver- 
lauf von  U'L  ist  nicht  bekannt.  Man  be- 
zeichnet eine  derartige  Figur  als  Zustands- 
diagramm. 

Mineralogisch  sind  diese  Verhältnisse 
insofern  von  Bedeutung,  als  sich  aus  ihnen 
das  Vorkommen  der  schön  ausgebildeten 
Kristalle  des  rhombischen  Schwefels  erklärt. 
Bei  gewöhnhchem  Druck  könnten  solche 
nicht  entstehen,  denn  hier  würde  aus  der 
Schmelze  sich  zunächst  monokliner  Schwefel 
ausscheiden,  der  sich  bei  weiterer  Abkühlung 
in  den  rhombischen  Schwefel  umwandeln 
müßte.  Bei  einer  solchen  Umwandlung  einer 
festen  Form  in  eine  andere  entstehen  aber 
niemals  gut  ausgebildete  Kristalle.  Dagegen 
kann,  wie  sich  aus  den  obigen  Darlegungen 
ergibt,  bei  hohen  Drucken  und  Temperaturen 
der  rhombische  Schwefel  direkt  aus  der 
Schmelze  entstehen. 

In  Wirkhchkeit  hegen  die  Verhältnisse 
beim  Schwefel  kompüzierter,  weil  in  der 
Schmelze  sich  verwickelte  Gleichgewichte 
einstellen,  doch  ist  der  Uebersichthchkeit 
halber  von  diesen  Komphkationen  hier  ab- 
gesehen worden  (vgl.  unten  S.  501). 

9d)  Monotropie.  Die  einzelnen  Gleich- 
gewichtskurven können  aber  noch  andere 
Lagen  gegeneinander  einnehmen  als  beim 
Schwefel.  Während  dort  der  Umwandlungs- 
punkt auf  stabilem  Gebiet  hegt,  kann  auch 
der  Fall  eintreten,  daß  der  Umwandlungs- 
punkt in  das  instabile  Gebiet  rückt.  Man 
braucht  sich  dazu  nur  die  Dampfdruck- 
kurve OU  nach  rechts  gerückt  zu  denken, 
so  daß  U  oberhalb  Sm  rückt.  So  entsteht 
Figur  4. 

Hier  bedeutet  OU  wieder  die  Dampf- 
druckkurve der  einen,  HU  die  der  zweiten 
festen  Form,  GS,  die  der  flüssigen  Form. 
Si  ist  der  Schmelzpunkt  der  einen,  Sg  der- 
jenige der  andern  Form,  U  wieder  der  Um- 
wandlungspunkt. Wie  man  sieht,  liegt 
aber  U  auf  instabilem  Gebiet.  Die  Dampf- 
drucke beider  festen  Formen  sind  hier  größer 
als  der  der  Schmelze  bei  derselben  Temperatur, 
Dieser  Umwandlungspunkt  läßt  sich  demnach 
niemals  realisieren.  Es  ist  hier  der  Dampf- 
druck der  einen  festen  Form  bei  allen  Tem- 
peraturen   unterhalb     des     Schmelzpunktes 


Chemisches  Gleiehc-ewicht 


489 


größer  als  der  der  zweiten.  Die  erste  Form 
ist  also  in  Gegenwart  des  Dampfes  niemals 
stabil.  Dieses  Verhalten  bezeichnet  man  als 
Monotropie  und  im   Gegensatz  dazu  das 


Fig.  4. 


Verhalten,  welches  die  beiden  Formen  des 
Schwefels  zeigen,  als  Enantiotropie.  Die 
betreffenden  Formen  bezeichnet  man  als 
monotrop  bezw.  enantiotrop. 


FiK.  5. 


Obgleich  im  Falle  der  Monotropie  die  eine 
Form  in  Gegenwart  des  Dampfes  stets 
instabil  ist,  läßt  sie  sich  oft  leicht  erhalten, 
weil  sich  beim  plötzhchen  Abkühlen  der 
Schmelze  oder  des  Dampfes  sehr  häufig  nicht 
die  stabile,  sondern  die  instabile  Form  aus- 
scheidet. Beim  Erwärmen  beobachtet  man 
dann  auch  hier  meist  das  Schmelzen,  Er- 
starren und  Wiederschmelzen,  entsprechend 
der  Lage  der  beiden  Schmelzpunkte.  Hier 
ist  dieses  Verhalten  beim  Schmelzen  geradezu 
die  Regel,  während  sich  bei  enantiotropen 
Formen  bisher  nur  im  Falle  des  Schwefels 
der   Schmelzpunkt   der   unterhalb   des   Um- 


wandlungspunktes stabilen  Form  beob- 
achten heß.  Beispiele  von  Monotropie  sind 
u.  a.  das  Benzophenon,  das  in  zwei  Formen 
auftritt,  die  bei  26"  und  48"  schmelzen  und 
das  Jodmonochlorid,  dessen  Formen  bei  13,9" 
und  27,2«  schmelzen.  Bildet  ein  Stoff  mehr 
als  zwei  feste  Formen,  dann  können  einzelne 
zueinander  im  Verhältnis  der  Monotropie, 
andere  in  dem  der  Enantiotropie  stehen. 
So  bildet  der  Schwefel  noch  sechs  instabile 
Formen  außer  den  oben  erwähnten  beiden 
stabilen  Arten. 

Es  ist  zwar  im  Falle  der  Monotropie 
die  eine  Form  in  Gegenwart  des  Dampfes 
stets  instabil,  sie  kann  aber  bei  hohen  Drucken 
stabil  werden,  so  wie  ja  umgekehrt  bei  hohen 
Drucken  der  monokhne  Schwefel  instabil 
wurde.  Man  überzeugt  sich  davon  leicht, 
wenn  man  in  Figur  4  die  Schmelzkurve 
und  die  Umwandlungskurve  einträgt.  Vgl. 
Figur  5. 

Die  Schmelzkurve  der  Form  I  geht  von 
Sj,  die  der  Form  II  von  Sj  aus.  Die  Richtung 
der  Kurven  hängt  von  den  Dichten  der  beiden 
Formen  im  Vergleich  zu  derjenigen  der 
Schmelze  ab.  Konvergieren  die  beiden  Kurven 


FiK.  G. 


mit  steigendem  Druck,  dann  werden  sie  sich 
schneiden  und  in  dem  Schnittpunkte  U', 
durch  den  auch  die  Umwandlungskurve 
UU'  gehen  muß,  werden  dann  die  beiden 
festen  Formen  mit  der  flüssigen  im  Gleich- 
gewicht sein.  Oberhalb  dieses  Punktes  in 
dem  Gebiet  MU'L  wird  also  die  Form  II 
stabil.  Läuft  die  Schmelzkurve  SjU'  nach 
links,  ist  also  die  feste  Form  weniger  dicht 
als  die  flüssige,  dann  ergibt  sich  Figur  6. 
Hier  würde  also  der  Schmelzpunkt  mit 
steigendem  Druck  zuerst  sinken  und   dann 


490 


Chemisches  Gleichc-ewicht 


plötzhch  zu  steigen  beginnen.  In  den  durch 
die  Figuren  5  u.  6  dargestellten  Fällen  hat 
also  auch  die  bei  Anwesenheit  des  Dampfes 
instabile  Form  ihr  StabiHtätsgebiet.  Das 
ist  für  die  Auffindung  neuer  Formen  von 
sehr  großer  Bedeutung,  weil  das  Entstehen 
instabiler  Formen  von  ZufälMgkeiten  ab- 
hängt. Manche  Formen  entstehen  niemals 
außerhalb  ihres  Stabihtätsgebietes. 

9e)  Polymorphie  des  Wassers.  Tat- 
sächhch  haben  die  Untersuchungen  von 
Systemen  unter  hohen  Drucken,  welche  in 
den  letzten  Jahren  besonders  von  Tam- 
mann  ausgeführt  wurden,  in  dieser  Beziehung 
reiches  und  zum  Teil  sehr  überraschendes 
Material  zutage  gefördert.  Es  sei  hier  nur  \ 
als  besonders  wichtig  und  merkwürdig  das 
Verhalten  des  Wassers  besprochen.  Be- 
kannthch  wird  der  Gefrierpunkt  des  Eises 
durch  Druck  erniedrigt  (vgl.  den  Artikel 
„Mechanochemie").  Es  hat  sich  nun  er- 
geben, daß  die  Schmelzkurve  des  Wassers 
mit  steigendem  Druck  mcht  zu  immer 
tieferen  Temperaturen  führt,  sondern,  daß 
dieses  Verhalten  bei  —22,1"  und  2200  kg 
sein  Ende  erreicht.  Von  da  an  steigt  die 
Schmelztemperatur,  es  tritt  also  dort  eine 
neue  feste  Form  des  Wassers  auf,  welche 
Tarn  mann  Eis  III  nennt,  während  das 
gewöhnhche  Eis  als  Eis  I  bezeichnet  wird. 
Eis  III  muß  entsprechend  seiner  Schmelz- 
kurve dichter  sein  als  Wasser.  Tatsächhch 
ergab  sich,  daß  das  Volumen  des  Eises  III 
bei  —22,1«  und  2200  kg  um  0,05  cm^  pro  g 
kleiner,  das  Volumen  des  Eises  I  um  0,14  cm^ 
größer  als  das  des  flüssigen  Wassers  bei  der- 
selben Temperatur  und  demselben  Druck 
ist.  Dementsprechend  ist  die  Schmelzkurve 
des  Eises  I  viel  stärker  gegen  die  Druck- 
achse geneigt    als    die   des   Eises  III.     Die 


Eism 


EIsI 


Fis 


von  Tarn  mann  erhaltenen  Daten  ergeben 
Figur  7.  U'  ist  der  Punkt,  in  welchem 
Eis  I,  Eis  III  und  flüssiges  Wasser  sich  im  i  Dann  aber  auch,  weil  hier  die  Zusammen- 


Gleichgewicht  befinden.  Von  da  geht  die 
Umwandlungskurve  der  beiden  Eisarten  aus. 
Da  die  Volumdifferenz  der  beiden  Eis- 
arten sehr  groß,  die  Umwandlungswärme 
;  sehr  klein  ist,  hängt  die  Umwandlungs- 
temperatur ungewöhnlich  stark  vom  Druck 
ab.  Unter  — 100°  Heß  sich  die  Umwandlungs- 
kurve nicht  verfolgen,  weil  dort  die  Umwand- 
lung zu  langsam  vor  sich  geht.  Andererseits 
hat  die  Langsamkeit  der  Umwandlung  bei 
tiefen  Temperaturen  zur  Folge,  daß  das  Eis  III 
sich  auch  unter  gewöhnhchem  Druck  kurze 
Zeit  hält.  So  konnte  es  aus  dem  Druck- 
apparat herausgenommen  und  ins  Freie 
gebracht  werden.  Dabei  Heß  sich  der  Unter- 
schied in  der  Dichte  zwischen  Eis  I  und 
Eis  III  direkt  nachweisen.  Eis  I  schwimmt 
auf  flüssiger  Luft,  während  Eis  III  darin 
untersinkt.  Es  wurden  noch  zwei  weitere 
Eisarten  aufgefunden,  die  als  Eis  II  und  IV 
bezeichnet  werden.  Diese  sind,  soweit  die 
Beobachtung  reicht,  stets  instabil. 

9f)  Trägheit  der  Umwandlung.  Es 
sei  darauf  hingewiesen,  daß  es  durchaus 
nicht  immer  möglich  ist,  zu  entscheiden, 
welche  von  zwei  festen  Formen  eines  Stoffes 
unter  bestimmten  Bedingungen  die  stabile 
ist,  denn  sehr  häufig  können  beide  Formen 
innerhalb  eines  großen  TemperaturintervaUs 
Jalire,  ja  vielleicht  Jahrtausende  nebenein- 
ander bestellen,  ohne  sich  merklich  zu  ändern. 
Das  ist  bei  vielen  polymorphen  Minerahen, 
z.  B.  bei  den  beiden  Formen  des  Calcium- 
carbonats, Aragonit  und  Kalkspat,  der  FaU. 
Hier  zeigt  die  größere  Löshchkeit  des  ersteren 
in  kohlensäurehaltigem  Wasser,  daß,  jeden- 
falls bei  gewöhnhcher  Temperatur,  Kalkspat 
die  beständige  Form  ist.  Häufig  aber  ver- 
sagen alle  experimentellen  Methoden  (vgl. 
auch  unten  unter  ,,Messungsmethoden"). 
Das  ist  z.  B.  bei  den  Formen  des  Kohlen- 
stoffs der  Fall.  Man  kann  mit  Sicherheit 
sagen  (vgl.  unten  S.  513),  daß  bis  etwa 
400"  herunter  Graphit  stabiler  ist  als  Diamant 
und  dieser  stabiler  als  amorphe  Kohle.  Für 
Temperaturen  unterhalb  400°  läßt  sich  die 
Frage  nicht  entscheiden.  Es  könnte  also 
wohl  unter  400°  irgendwo  ein  Umwandlungs- 
punkt hegen,  unterhalb  dessen  der  Diamant 
stabil  wäre. 

10.  Heterogene  Gleichgewichte  zweiter 
Ordnung  zwischen  festen  Phasen  und 
der  Gasphase.  Die  oben  über  die  chemische 
Bedeutung  der  Gleichgewichte  höherer  Ord- 
nung gemachten  Bemerkungen  gelten  auch 
hier.  Die  Verhältnisse  sind  bei  den  hetero- 
genen Gleichgewichten  zweiter  Ordnung 
außerordentlich  viel  mannigfaltiger  als  bei 
denen  erster  Ordnung.  Zunächst  deshalb, 
weil  die  beiden  Bestandteile  chemische 
Verbinduns:en    miteinander    bilden    können. 


Chemisches  Gleichgewicht 


491 


Setzung  der  einzehien  Phasen  variieren  kann. 
Solche  Phasen  variabler  Zusammensetzung 
werden  als  Lösungen  bezeichnet  (vgl.  den 
Artikel  „Lösungen"). 

Die  Variabilität  der  Zusammensetzung 
ist  bei  gasförmigen  Phasen  stets  unbegrenzt. 
Gase  sind  in  allen  Verhältnissen  mischbar. 
Bei  flüssigen  Phasen  dagegen  kann  die  Zu- 
sammensetzung oft  nur  innerhalb  gewisser 
Grenzen  variiert  werden  und  bei  festen 
Phasen  tritt  die  Variation  der  Zusammen- 
setzung noch  mehr  zurück.  Praktische 
Unveränderhchkeit  der  Zusammensetzung 
ist  hier  der  häufigere,  das  Auftreten  fester 
Lösungen  der  seltenere  Fall.  Wir  wollen 
zunächst  nur  solche  Systeme  betrachten,  in 
denen    keine    festen   Lösungen   vorkommen. 

loa)  Die  Dissoziation  des  Ammoni- 
umhydrosulfids.  Betrachten  wir  zunächst 
das  "Gleichgewicht  zwischen  der  Gasphase 
und  einer  festen  Phase  und  zwar  den  Fall 
einer  festen  Verbindung,  deren  Dampf  disso- 
ziiert ist.  Als  Beispiel  wählen  wir  das  Ammo- 
niumhydrosulfid. 

Im  Dampf  dieses  Stoffes  besteht  das 
Gleichgewicht  NH.SH  ;;i  HoS+NKg,  wel- 
ches schon  bei  Zimmertemperatur  sehr 
weit  nach  rechts  hegt.  Nun  wird  der  Dampf- 
druck eines  festen  Stoffes  durch  die  An- 
wesenheit anderer  Gase  nicht  merklich  be- 
einflußt. Es  ist  mit  anderen  Worten  die 
mit  der  festen  Phase  im  Gleichgewicht  be- 
findhche  Konzentration  dieses  Stoffes  in 
der  Gasphase  unabhängig  davon,  ob  und  in 
welcher  Konzentration  letztere  noch  andere 
Stoffe  enthält.  Daraus  folgt,  daß  wenn  in 
einem  im  Gleichgewicht  befindlichen  gas- 
förmigen Gemisch  von  Ammoniumhydro- 
sulfid,  Schwefelwasserstoff  und  Ammoniak  die 
Konzentration  des  ersteren  größer  ist,  als 
dem  Dampfdruck  des  festen  Ammonium- 
hydrosulfids  bei  dieser  Temperatur  ent- 
spricht, die  Gasphase  in  bezug  auf  festes 
Animoniumhydrosulfid  übersättigt  ist.  Es 
wird  also  Kondensation  eintreten.  Im 
entgegengesetzten  Fall  würde  Verdampfung 
stattfinden.  Nur  solche  Gasphasen,  in  denen 
der  Partialdruck  des  Ammoniumhydro- 
sulfids  gleich  dem  Dampfdruck  des  festen 
Stoffes  bei  dieser  Temperatur  ist,  sind  mit 
letzterem  im  Gleichgewicht.  Es  ist  also  in 
Anwesenheit  der  festen  Phase  bei  kon- 
stanter Temperatur  stets  Cnh^sh  =  konst. 
Aus  der  Gleichung 

Ch,s  .  CnHi  _  -i^ 

CnHiSH 

wird  also  Ch,s.Cnh,=  K  oder  ph,s.Pnh,;=K, 
wenn  man  die  Drucke  einführt. 

Diese  Beziehung  wurde  von  Isambert 
geprüft  und  bestätigt,  wie  die  folgende 
Tabelle  zeigt.     (Für  25,1"  Drucke  in  mm) 


PNH, 

pHoS 

pNHs.pH^S 

250,5 

250,5 

62750 

208 

294 

60  700 

138 

458 

63  200 

417 

146 

60800 

453 

143 

64  800 

Es  folgt  daraus,  daß,  wenn  man  dem 
im  Gleichgewichte  befindhchen  zweiphasigen 
System  bei  konstantem  Volumen  eine  der 
Komponenten,  Ammoniak  oder  Schwefel- 
wasserstoff zuführt,  d.  h.  deren  Partialdruck 
erhöht,  Ammoniumhydrosulfid  kondensiert 
werden  muß. 

lob)  Die  Dissoziation  des  Cal- 
ciumcarbonats. Gehen  wir  nun  zu  einem 
Fall  über,  wo  nicht  nur  die  Verbindung, 
sondern  auch  die  eine  Komponente  in 
fester  Form  anwesend  ist.  Dann  ist  auch  deren 
Konzentration  festgelegt. 

Wenn  wir  die  beiden  Komponenten  mit 
A  und  B  bezeichnen,  wird  dann  aus  der 
Gleichung 


Ca.Cb 


K, 


da Cab=  konst.  und  Cb  =  konst.:  Ca=  konst. 
bezw.  Pa  =  konst. 

Es  wird  also  für  jede  Temperatur  nur  ein 
Druck  existieren,  bei  welchem  die  beiden 
festen  Phasen  mit  der  Gasphase  im  Gleich- 
gewicht sind.  Und  wenn,  was  gewöhnlich 
der  Fall  ist,  die  Dampfdrucke  der  festen 
Phasen  sehr  klein  sind,  besteht  die  Gas- 
phase praktisch  nur  aus  der  einen  Kompo- 
nente. Ein  solches  System  verhält  sich 
also  ganz  ähnhch  wie  ein  System  erster 
Ordnung,  welches  nur  aus  zwei  Phasen  z.  B. 
aus  fester  Form  und  Dampf  besteht.  So  wie 
man  dort  von  einer  Dampfdruckkurve  spricht, 
kann  man  hier  von  einer  Dissoziations- 
druckkurve sprechen.  Die  Clausiussche 
Gleichung  nimmt  in  solchen  Fällen  eine  be- 
sonders einfache  Form  an,  weil  man  das  Vo- 
lumen der  festen  Phasen  neben  dem  der  gas- 
förmigen vernachlässigen  kann  und  weil  für 
letztere  die  Gasgesetze  gelten.     Es  ist  also 

^  (V2-VO  =  S  =  ^1  V  und  da  v=  ^ 
dT^  '       1^       T      dT  p 


dlnp 
dT 


RT2 


Diese  Gleichung,  welche  mit  der  Dampfdruck- 
formel identisch  ist  (vgl.  den  Artikel 
„Flüssigkeiten"),  läßt  sich  integrieren, 
wenn  man  Q  als  Konstante  ansehen  darf. 
Man  erhält 


lnP^  = 
P2 


RVT, 


492 


Chemisches  Grleichce wicht 


Das  klassische  Beispiel  eines  solchen  Falles 
ist  das  Gleichgewicht 

CaCOg  ^  CaO+COo. 

Hier  sind  Calciumcarbonat  und  Calciumoxyd 
die  beiden  festen  Phasen  und  die  Gasphase 
besteht  praktisch  nur  aus  Kohlendioxyd. 
Dieses  Gleichgewicht  wurde  schon  mehr- 
mals untersucht,  zuletzt  in  sehr  exakter  Weise 
von  Johns  ton.  Die  folgende  Tabelle  gibt 
die  auf  runde  Temperaturen  umgerechneten 
Resultate  dieser  Untersuchung  wieder. 


t 

p  (mm) 

500 

600 

0,11 
2,35 

700 

800 

25,3 
168 

goo 

773 

1000 

2710 

i\lan  kann  nach  der  obigen  Gleichung  Q  aus 
den  bei  verschiedenen  Temperaturen  ge- 
messenen Dissoziationsdrucken  berechnen. 
So  erhielt  Johnston  für  1100"  38500  cal. 
für  die  Wärmetönung  der  Bildung  von 
Calciumcarbonat  aus  Calciumoxyd  und 
Kohlendioxyd,  und  hieraus  auf  Grund  der 
theoretisch  zu  erwartenden  Abhängigkeit  der 
Wärmetönung  von  der  Temperatur  (vgl. 
den  Artikel ,, Thermochemie")  für  Zimmer- 
temperatur 42760  cal,  während  Thomsen 
kalorimetrisch  42900  cal.  gefunden  hatte. 
Die    Uebereinstimmung    ist    also    sehr    gut. 

Wie  man  die  Temperatur,  bei  welcher 
der  Dampfdruck  eines  flüssigen  oder  festen 
Stoffes  eine  Atmosphäre  beträgt,  gewöhnlich 
kurzweg  als  Siede-  bezw.  Subhmations- 
temperatur  bezeichnet,  kann  man  auch  die 
Temperatur,  bei  welcher  der  Dissoziations- 
druck eine  Atmosphäre  beträgt,  Disso- 
ziationstemperatur nennen.  Man  muß 
sich  aber  darüber  klar  sein,  daß  so  wie  jeder 
flüssige  oder  feste  Stoff  bei  jeder  Temperatur 
einen  wenn  auch  noch  so  kleinen  Dampfdruck 
hat,  auch  jede  Verbindung  bei  jeder  Tem- 
peratur dissoziiert.  Der  Dissoziationsdruck 
des  Calciumcarbonats  erreicht  bei  898" 
eine  Atmosphäre.  Für  den  Dissoziationsdruck 
bei  Zimmertemperatur  (300°  absolut)  ergibt 
die  Rechnung  aus  den  von  Johnston  ge- 
fundenen Daten  den  Wert  von  10"^^  mm. 
Bei  gewöhnlicher  Temperatur  ist  also  Calcium- 
carbonat   noch  unmeßbar  wenig  dissoziiert. 

Einen  guten  Einbhck  in  das  Verhalten 
derartiger  Systeme  gewährt  auch  die  Be- 
trachtung des  Zusammenhangs  zwischen 
dem  Druck  und  der  Zusammensetzung  der 
festen  Phase  bei  konstanter  Temperatur. 
Bringt  man  etwas  Calciumoxyd  in  ein  ge- 
schlossenes Gefäß  und  läßt  nun  allmähhch 
Kohlendioxyd  in  dieses  einströmen,  dann 
Avird   das  Calciumoxyd    kein    Kohlendioxyd 


aufnehmen,  solange  der  Druck  des  letzteren 
kleiner  ist  als  der  Dissoziationsdruck  des 
Calciumcarbonats  bei  der  betreffenden 
Temperatur.  Bei  800 ^  z.  B.  würde  nach 
der  obigen  Tabelle  keine  Reaktion  ein- 
treten, solange  der  Druck  kleiner  ist  als 
168  mm.  Ist  dieser  Druck  erreicht,  dann 
nimmt  das  Calciumoxyd  Kohlendioxyd  auf. 
Dabei  muß  der  Druck  so  lange  konstant 
bleiben  als  noch  unverbrauchtes  Calciumoxyd 
vorhanden  ist,  also  zwei  feste  Phasen  an- 
wesend sind.  Ist  alles  Calciumoxyd  in 
Carbonat  verw^andelt,  dann  kann  man  den 
Druck  behebig  erhöhen  ohne  daß  eine  Re- 
aktion stattfindet.  Trägt  man  also  den 
Druck  des  Kohlendioxyds  als  Abszisse,  das 
etwa  durch  Feststellung  der  Gewichts- 
zunahme ermittelte,  vom  Calciumoxyd  auf- 
genommene Kohlendioxyd  als  Ordinate  auf, 
erhält  man  die  in  Figur  8  wiedergegebene 
Kurve. 


Fi-.  8. 


loc)  Stufenweise  Dissoziation. 
Bilden  die  beiden  Komponenten  verschiedene 
Verbindungen,  dann  entspricht  jeder  Ver- 
bindung bei  einer  bestimmten  Temperatur 
auch  ein  bestimmter  Dissoziationsdruck  und 
dementsprechend  ein  horizontales  Stück  in 
der  Kurve.  So  bilden  z.  B.  Chlorsilber 
und  Ammoniak  zwei  Verbindungen. 

AgCl.SNHa  und  2AgC1.3NH3. 

Erhitzt  man  das  j\Ionochloridanimoniak, 
dann  zerfällt  es  in  Dichloridammoniak  und 
Ammoniak.  Es  besteht  also  das  Gleich- 
gewicht 

2(AgCl.  3NH3)-2AgCl .  3NH3+3NH3. 

Zwischen  dem  Dichloridammoniak  einerseits, 
Chlorsilber  und  Ammoniak  andererseits  be- 
steht das  Gleichgewicht 

2AgCl.  3NH3-2AgCl+3NH3. 

Die  diesen  Gleichgewichten  entsprechenden 
Dissoziationsdrucke  hat  Isambert  für  ver- 
scliiedene    Temperaturen    festgestellt.        So 


Chemisches  Gleichgewicht 


493 


entspricht  dem  ersten  Gleichgewicht  bei 
20'*  ein  Ammoniakdruck  von  680  mm,  dem 
zweiten  ein  solcher  von  93  mm. 

Es  wird  also  bei  20"  Chlorsilber  unterhalb 
eines  Druckes  von  93  mm  kein  Ammoniak 
aufnehmen.  Der  Druck  bleibt  dann  konstant 
bei  93  mm  stehen,  bis  alles  Chlorsilber  in 
Dichloridammoniak  verwandelt  ist.  Dieses 
bleibt  nun  unverändert  bei  steigendem 
Ammoniakdruck  bis  dieser  den  Wert  von 
680  mm  erreicht.  Hier  bildet  sich  Mono-  j 
chloridammoniak,  der  Druck  bleibt  konstant ! 
bis  alles  Dichloridammoniak  in  Monochlorid- 
ammoniak  umgewandelt  ist.  Bei  weiterer 
Druckerhöhung  wird  kein  Ammoniak  mehr 
aufgenommen  (vgl.  Fig.  9). 

Bringt  man  bei  20"  Monochloridammoniak 
in  ein  geschlossenes  evakuiertes  Gefäß,  dann 
wird  es  so  lange  Ammoniak  abgeben  und 
Dichloridammoniak  bilden,  bis  der  Druck 
680  mm  beträgt.  Bringt  man  nun  in  das 
Gefäß  Chlorsilber,  dann  wird  dieses  nach  dem 
oben  Gesagten  Ammoniak  aufnehmen  und 
Dichloridammoniak  bilden,  weil  ja  der  Druck 
größer  ist  als  93  mm.  Es  findet  also  bei 
20"  die  Reaktion  statt: 

AgCl  .3NH3+ AgCl=2AgCl  .3NH3 

Da,  soweit  die  Messungen  reichen,  der  dem 
Gleichgewicht  zwischen  Monochloridammo- 
niak und  Dichloridammoniak  entsprechende 
Dissoziationsdruck  stets  größer  ist,  als  der 
dem  Gleichgewicht  zwischen  Dichloridammo- 
niak und  Chlorsilber  entsprechende,  wird 
das  Monochloridammoniak  neben  Chlorsilber 
stets  unbeständig  sein. 


kleinerer     Druck     als     dem    Gleichgewicht 
Quecksilberoxydul,    Quecksilber,    Sanerstoff. 

Da  die  einzelnen  Dissoziationsdrucke  von 
der  Temperatur  verschieden  stark  abhängen, 
kann  es  in  solchen  Fällen,  wo  mehrere  Ver- 
bindungen gebildet  werden,  geschehen,  daß 
bei  einer  Temperatur  zwei  Dissoziations- 
druckkurven sich  schneiden,  daß  also  bei 
einer  Temperatur  die  Dissoziationsdrucke 
zweier  Verbindungsstufen  gleich  werden. 
In  diesem  Punkt  wären  dann  drei  feste 
Phasen  mit  der  Gasphase  im  Gleichgewicht. 
Ein  solcher  Fall  Hegt  nach  Wo  hl  er  beim 
Silberfluorid  vor. 

Unterhalb  90"  reagiert  Silberfluorid  mit 
Silber  unter  Bildung  von  Silbersubfluorid. 
Oberhalb  90"  dagegen  zerfällt  letzteres  in 
die  beiden  ersteren.  Bei  90"  besteht  also 
das  Gleichgewicht  AgaF^Ag+AgF.  Hier 
sind  also  die  drei  "festen  Phasen  Silber- 
fluorid, Silbersubfluorid  und  Silber  mit  der 
Gasphase  im  Gleichgewicht.  Oberhalb  90" 
ist  Silbersubfluorid  in  Gegenwart  der 
Gasphase  unbeständig.  Die  Temperatur 
von  90"  hat  also  für  das  System  die  Be- 
deutung eines  Umwandlungspunktes.  In 
diesem  Punkt  müssen  sich  die  den  drei  Gleich- 
gewichten 

AgF,  AgoF,  F;  AgF,  Ag,  F;  Ag.F,  Ag,  F 

entsprechenden        Dissoziationsdruckkurven 
schneiden  (vgl.  Fig.  10). 


Fifif.  9. 


Ein  derartiges  Verhalten  ist  aber  durchaus 
nicht  allgemein.  So  ist  Quecksilberoxyd 
neben  Quecksilber  beständig,  es  findet  nicht 
die  Reaktion  statt  HgO+Hg=Hg20,  son- 
dern umgekelu-t  zerfällt  Quecksilberoxydul 
in  Quecksilberoxyd  und  Quecksilber.  Es 
entspricht  also  dem  Gleichgewicht  Queck- 
silberoxyd,     Quecksilber,     Sauerstoff,      ein 


90° 

Fiff.  10. 


Oberhalb  90"  liegen  hier  also  die  Verhält- 
nisse so  wie  bei  den  Verbindungen  des  Chlor- 
silbers mit  Ammoniak,  unterhalb  wie  bei  den 
Quecksilberoxyden.  Das  System  ist  nicht 
durch  Feststellung  der  Dissoziationsdrucke 
untersucht  worden,  weil  diese  unmeßbar 
klein  sind,  das  ändert  aber  nichts  an  den 
prinzipiellen  Ueberlegungen. 

II.  Gleichgewichte  zweiter  Ordnung 
mit  flüssigen  Phasen.     Gehen  wir  nun  zur 


494 


Clieniisches  Gleichire\\ächt 


Besprechung    der    Gleichgewichte    zwischen  \  bezeichnet,  wird  ein  Punkt,  in  welchem,  wie 
festen  und  flüssigen  Phasen  bei  Gegenwart  I  hier  in  E',  4  Phasen  nebeneinander  bestehen 


des  Dampfes  über.  Während  ein  solches 
bei  einem  Stoff  für  jede  feste  Phase  nur  bei 
einer  Temperatur  möglich  ist,  dem  Schmelz- 
punkt des  festen  Stoffes,  ist  dies  hier  ent- 
sprechend der  veränderhchen  Zusammen- 
setzung der  flüssigen  Phase  bei  verschiedenen 
Drucken  und  Temperaturen  mös;hch. 

iia)  Es  tritt  keine  feste  Verbindung 
auf.  Betrachten  wir  zunächst  den  ein- 
fachsten Fall,  daß  die  beiden  Stoffe  keine 
feste  Verbindung  miteinander  bilden.  Als 
Beispiel  wählen  wir  das  von  Carveth 
untersuchte  System  Lithiumnitrat,  Kaüum- 
nitrat.  Tragen  wir  als  Abszisse  die  Zu- 
sammensetzung des  Systems  in  Gewichts- 
prozenten, als  Ordinate  die  Temperatur  auf, 
dann  ergibt  sich  folgendes  (vgl.  Fig.  11). 
Gehen  wir  von  reinem  Lithiumnitrat  aus, 
dessen  Schmelzpunkt  A'  bei  253 «  hegt. 
Bei  dieser  Temperatur  ist  also  festes  reines 
Lithiumnitrat  mit  geschmolzenem  reinem 
Lithiumnitrat  im  Gleichgewicht.  Fügen  wir 
der  Flüssigkeit  etwas  Kahumnitrat  zu, 
dann  wird  ihr  Gefrierpunkt  erniedrigt  (vgl. 
den  Ai'tikel  ,, Lösungen").  Diese  Er- 
niedrigung wird  für  verdünnte  Lösungen 
als  proportional  der  Konzentration  be- 
trachtet. Doch  ist  in  Wirklichkeit  die  Kurve 
merkhch  gekrümmt.  Je  mehr  Kaliumnitrat 
wir  hinzufügen,  desto  mehr  wird  der  Gefrier- 
punkt erniedrigt.  Die  Abhängigkeit  des 
Gefrierpunktes  von  der  Zusammensetzung 
der  Schmelze  wird  durch  die  Kurve  A'  VJ 
dargestellt.  Längs  dieser  Kurve  ist  also 
festes  Lithiumnitrat  im  Gleichgewicht  mit 
flüssigen  Gemischen  der  beiden  Nitrate 
und  dem  in  bezug  auf  letztere  gesättigten 
Dampf  (tatsächhch  arbeitet  man  in  offenen 
Gefäßen  bei  Atmosphärendruck;  dieser 
Unterschied  von  rund  einer  Atmosphäre 
beeinflußt  aber,  wie  bereits  besprochen, 
die  Schmelzpunkte  nicht  merklich).  Genau 
dieselben  Üeberlegungen  gelten  natürüch 
für  die  Beeinflussung  des  Gefrierpunktes 
des  Kaliumnitrats  durch  Zusatz  von  Lithium- 
nitrat, denn  der  Schmelzpunkt  des  Kalium- 
nitrates (337°)  wird  ebenso  durch  Zusatz 
von  Lithiumnitrat  erniedrigt  wie  umgekelrrt. 
Längs  der  Kurve  B'  E'  besteht  also  Gleich- 
gewicht zwischen  festem  Kahumnitrat, 
flüssigen  Gemischen  und  Dampf.  Die  beiden 
Kurven  schneiden  sich  in  E'  bei  129".  Li 
diesem  Punkte  sind  also,  da  er  beiden  Gleich- 
gewichtskurven angehört,  festes  Kalium- 
nitrat, festes  Lithiumnitrat,  das  flüssige 
Gemisch,  dessen  Zusammensetzung  durch  die 
Abszisse  von  E'  ausgedrückt  wird,  und  der 
Dampf  im  Gleichgewicht.  So  wie  man  einen 
Punkt,  in  welchem  drei  Phasen  miteinander 
im     Gleichgewicht     sind,     als     Tripelpunkt 


können,  als  vierfacher  Punkt  bezeichnet. 
Diesen   speziellen   vierfachen  Punkt    be- 
zeichnet man  gewöhnhch  als  eutektischen 
Punkt;    er  ist,   wie  aus  der  Figur  11  her- 


vorgeht, der  tiefste  Schmelzpunkt  der  in 
dem  betreffenden  System  vorkommen  kann. 
Die  Lösung  oder  das  flüssige  Gemisch  von 
der  Zusammensetzung  E',  im  vorhegenden 
Falle  58  7o  Kahumnitrat,  das  sogenannte 
eutek tische  Gemisch,  nimmt  nun  insofern 
eine  Sonderstellung  ein,  als  es  sich  von  allen 
anderen  Gemischen  durch  die  Art  seines 
Erstarrens  unterscheidet. 

Kühlt  man  nämhch  irgendeine  Mschung 
etwa  von  der  Zusammensetzung  C  von  einer 
Temperatur  C"  ab,  dann  beginnt  sie  bei  C' 
festes  Litlüumnitrat  abzuscheiden,  weil 
dort  die  Mischung  von  der  Zusammensetzung 
C  mit  festem  Litliiumnitrat  im  Gleichgewicht 
ist.  Durch  die  Abscheidung  des  Lithium- 
nitrats wird  aber  die  Zusammensetzung  der 
Mischung  nach  rechts  verschoben,  Sie  wird 
ärmer  an  Lithiumnitrat,  relativ  reicher  an 
Kahumnitrat.  Dadurch  aber  sinkt  ihr 
Erstarrungspunkt.  (Dieses  Verhalten  bildet 
übrigens  auch  ein  Beispiel  für  die  Anwendung 
des  Prinzips  von  Le  Chatelier.  Wird  dem 
im  Gleichgewicht  befindhchen  System  Wärme 
entzogen,  dann  ändert  sich  die  Zusammen- 
setzung der  Phase  so,  daß  die  Gleichgewichts- 
temperatur sinkt.)  Beim  weiteren  Abkühlen 
wird  also  unter  fortwährender  Abscheidung 
von  festem  Lithiumnitrat  die  Kurve  C  E' 
durchlaufen.  Ebenso  würde  eine  Lösung 
von    der    Zusammensetzung    D    beim    Ab- 


Chemisches  Gleich^-ewicht 


495 


kühlen  die  Kurve  D'  E'  durchlaufen.  In 
E'  aber  beginnt  die  Lösung,  welche  bis  dahin 
nur  Lithiumnitrat  abgeschieden  hat,  auch 
Kaliumnitrat  abzuscheiden  und  umgekehrt. 
Beim  weiteren  Abkühlen  werden  Lithium- 
nitrat und  Kahumnitrat  gleichzeitig  abge- 
schieden und  die  Lösung  ändert  ihre  Zu- 
sammensetzung nicht  mehr.  Ebenso  bleibt 
die  Temperatur  konstant  auf  E'  stehen  bis 
alles  gefroren  ist.  Beim  Abkühlen  einer  Lö- 
sung von  einer  beliebigen  Zusammensetzung 
C  oder  D  beobachtet  man  daher  folgendes. 
Die  Temperatur  sinkt  zuerst  entsprechend 
den  gegebenen  Bedingungen  der  Wärme- 
leitung oder  Strahlung.  Wenn  in  C  bezw.  D' 
sich  festes  Lithiumnitrat  bezw.  Kahumnitrat 
abzuscheiden  beginnt,  sinkt  die  Temperatur 
langsamer,  wtH  bei  dem  Ausfrieren  Wärme 
frei  wird.  AVenn  E'  erreicht  ist,  bleibt  die 
Temperatur  konstant,  bis  alles  gefroren  ist 
und  sinkt  dann  weiter  (vgl.  auch  S.  512). 
Trägt  man  die  Temperatur  als  Ordinate,  die 
Zeit  als  Abszisse  auf,  dann  erhält  man  so 
Fiffur  12. 


Zeit 


Fie.  12. 


Eine  solche  Lösung  hat  also  nicht  einen 
bestimmten  Erstarrungspunkt,  nicht  eine 
bestimmte  Erstarrungstemperatur,  sondern 
ein  Erstarrungsintervall  C  E',  zum  Unter- 
schied von  einem  reinem  Stoff,  z.  B.  Lithium- 
nitrat oder  Kahumnitrat. 

Betrachten  wir  nun  eine  Lösung  von  der 
Zusammensetzung  E.  Kühlen  wir  von  E"  an 
ab,  dann  gelangen  wir  nach  E'.  Hier  werden 
gleichzeitig  Lithiumnitrat  und  Kaliumnitrat 
abgeschieden,  wobei,  wie  bereits  erörtert, 
die  Temperatur  konstant  bleibt,  bis  alles 
erstarrt  ist.  Das  Gemisch  E  hat  also  kein 
Erstarrungsintervall,  sondern  erstarrt  bei 
einer  Temperatur  wie  ein  reiner  Stoff. 
Man  glaubte  deshalb  früher,  daß  sich  im 
eutektischen  Punkt  ein  reiner  Stoff,  nämlich 
eine  Verbindung  der  beiden  Komponenten 
in  fester  Form  abscheidet.    Diese  vermeint- 


hchen  Verbindungen  wurden  als  ,,Kryo- 
hydrate"  bezeichnet.  Eine  genauere  Unter- 
suchung hat  jedoch  gezeigt,  daß  tatsächlich 
wie  oben  auseinandergesetzt,  ein  Konglomerat 
der  beiden  festen  Phasen  abgeschieden  wird, 
welches  sich  auch  unter  dem  Mikroskop  als 
solches  erkennen  läßt.  Bei  Abwesenheit 
von  Keimen  der  zweiten  festen  Phase  lassen 
sich  die  Schmelzkurven  häufig  auch  unterhalb 
des  eutektischen  Punktes  noch  ein  Stück 
weit  verfolgen,  ohne  daß  sich  die  zweite 
feste  Phase  abscheidet.  Fügt  man  nun  ein 
wenig  von  letzterer  hinzu,  so  wird,  da  die 
Schmelze  ja  in  bezug  auf  diese  zweite  feste 
Phase  unterkühlt  bezw.  übersättigt  ist,  so 
\*iel  von  dieser  abgeschieden,  bis  die  eutek- 
tische  Zusammensetzung  der  Schmelze  wieder 
erreicht  ist;  die  Temperatur  steigt  bis  zum 
eutektischen  Punkt.  Auch  hieraus  läßt  sich 
erkennen,  daß  man  es  mit  zwei  festen  Phasen 
zu  tun  hat.  Schheßlich  geht  auch  daraus  die 
Unhaltbarkeit  der  Auffassung  der  eutek- 
tischen Konglomerate  als  chemischer  Ver- 
bindungen hervor,  daß  der  eutektische  Punkt 
durch  Druck  verschoben  wird,  wobei  sich 
auch  die  Zusammensetzung  der  eutektischen 
Mischung  ändert. 

Es  wurde  ohne  weiteres  vorausgesetzt, 
daß  die  geschmolzenen  Komponenten  mit- 
einander vollständig  mischbar  sind,  also  nicht 
zwei  flüssige  Phasen  bilden.  Das  ist  durchaus 
nicht  immer  der  Fall,  doch  soll  hier  von  der 
Betrachtung  der  Komplikationen,  die  durch 
Entmischung  der  Flüssigkeiten  eintreten 
können,  abgesehen  werden.  Figuren,  welche 
wie  Figur  11  die  Gleichgewichte  zwischen  den 
festen  und  flüssigen  Phasen  eines  Systems  zur 
Darstellung  bringen,  werden  als  Schmelz- 
diagramme  bezeichnet.  Die  Bedeutung 
der  einzelnen  Zustandsfelder  des  Diagramms 
ergibt  sich  aus  dem  bisherigen  ohne  weiteres. 
Oberhalb  A'E'B'  können  nur  Schmelze  und 
Dampf  bestehen.  Das  Feld  A'A"E'  um- 
faßt Systeme  aus  festeiu  Lithiumnitrat, 
Schmelze  und  Dampf,  das  Feld  B'B''E' 
solche  aus  festem  Kaliumnitrat,  Schmelze 
und  Dampf.  Das  Feld  unterhalb  A"B" 
entspricht  den  Konglomeraten  aus  festem 
Kahumnitrat  und  Lithiumnitrat.  Erwärmt 
man  ein  solches,  dann  tritt  stets,  wenn  man 
nicht  zu  schnell  erwärmt,  bei  der  Temperatur 
E'  teilweises  Schmelzen  ein,  da  oberhalb 
dieser  Temperatur  festes  Kahumnitrat  und 
Lithiumnitrat  in  bezug  auf  die  eutektische 
Schmelze  E'  instabil  sind.  Es  entsteht 
eutektische  Schmelze  und  es  bleibt  festes 
Kaliumnitrat  oder  Lithiumnitrat  übrig,  je 
nachdem  die  Zusammensetzung  des  Kon- 
glomerats einem  Punkt  rechts  oder  hnks 
von  E  entspricht.  Bringt  man  bei  einer 
Temperatur  oberhalb  E'  festes  Lithiumnitrat 
und  Kahumnitrat  zusammen,  so  tritt  dem- 
nach   Schmelzen   ein    und    die    Temperatur 


496 


Chemisches  Gleicho•e^^^eht 


sinkt,   wenn   von   beiden    Stoffen   genügend 
vorhanden  ist,  bis  zur  eutelvtischen. 

Von  besonderem  Interesse  sind  aus  ver- 
schiedenen Gründen  die  eutektischen  Punkte 
der  Systeme,  welche  aus  Salzen  und  Wasser 
bestehen  und  von  denen  sich  einige  Bei- 
spiele in  der  folgenden  Tabelle  finden. 


Eutektische 

Salz 

Temperatm- 

Konzentration 
(Mol  %) 

KNO3 

-   2,85 

1,9 

KCl 

—  II, I 

5,6 

NH4CI 

-15,8 

7,2 

NH4NO3 

—  17,35 

13,6 

NaCl 

—  22 

8,7 

CCI3COOH 

-48 

32,0 

CHCUCOOH 

—  68 

37,4 

Punkt,  wo  sich  bei  111"  die  Schmelze  (9  Mol- 
prozent i^Naphthol)  mit  fester  Pikrinsäure 
und  festem  Pikrat  im  Gleichgewicht  befindet, 
während  in  E'2  bei  116°  die  Schmelze  (94  Mol- 
prozent  /JNaphthol)  mit   festem  /iNaphthol 


Diese  Punkte  sind  u.  a.  deshalb  von  Be- 
deutung, weil  sie  die  Grundlage  zur  Her- 
stellung der  Kältemischungen  bieten. 
Denn  es  geht  aus  dem  oben  Auseinander- 
gesetzten hervor,  daß,  wenn  man  Eis  und  das 
betreffende  Salz  in  genügender  Menge  zu- 
sammenbringt, Schmelzung  eintreten  und 
unter  ständiger  Abkühlung  solange  Eis  ge- 
schmolzen bezw.  Salz  gelöst  werden  wird, 
bis  die  betreffende  eutektische  Temperatur 
erreicht  ist.  Diese  ist  natürlich  die  tiefste 
Temperatur,  welche  sich  auf  diese  Weise 
erreichen  läßt.  Theoretisch  bleibt  diese 
Temperatur  dann  konstant,  solange  beide 
festen  Phasen  anwesend  sind,  praktisch  wird 
jedoch  aus  verschiedenen  Gründen  meist 
nicht  der  voUe  Effekt  erreicht. 

iib)  Es  treten  unzersetzt  schmel- 
zende Verbindungen  auf.  Ziehen  wir 
nun  auch  die  Möglichkeit  in  Betracht,  daß 
die  beiden  Stoffe  eine  feste,  unzersetzt 
schmelzende  Verbindung  bilden.  Wir  wählen 
als  Beispiel  ^Naphthol  und  Pikrinsäure, 
welche  eine  Verbindung  bilden,  die  je  1  Mol 
der  beiden  Stoffe  enthält.  Wir  können  dann 
zwei  Schmelzdiagramme  konstruieren.  Eines 
zwischen  Pikrinsäure  und  dem  Pikrat,  und 
eines  zwischen  letzterem  und  ß  Naphthol, 
welche  jedes  für  sich  etwa  die  Gestalt  des  oben 
für  Lithiumnitrat  und  Kaliumnitrat  gegebenen 
Diagramms  haben  werden.  Setzt  man  dann 
die  beiden  Diagramme  zusammen,  so  ergibt 
sich  das  in  Figur  13  wiedergegebene  Dia- 
gramm (nach  Kuriloff).  Die  Zusammen- 
setzung wird  in  solchen  Fällen  meist  nicht  in 
Gewichtsprozenten,  sondern  in  Molprozen- 
ten angegeben,  weil  man  dann  die  Formel 
der  Verbindung  direkt  ablesen  kann.  So 
entsprechen  der  Verbindung  C6H2(N02);;OH 
.Ci^H^OH  50  Molprozent  /?  Naphthol.  In 
Figur  13  bedeutet  A'  den  Schmelzpunkt 
der  Pikrinsäure  (122,2°),  (AB)'  den  Schmelz- 
punkt der  Verbindung  (157°),  B'  denjenigen 
des  /5Naphthols(121,0°),  E' ^  ist  ein  eutektischer 


und  festem  Pikrat  koexistiert.  Der  Schmelz- 
punkt der  Verbindung  liegt  in  vorUegendem 
Fall  über  denen  der  Komponenten.  Er 
kann  jedoch  ebenso  gut  auch  unter  oder 
zwischen  ihnen  liegen. 

Es  gelten  natürlich  ganz  analoge  Betrach- 
tungen für  den  Fall,  daß  die  beiden  Kompo- 
nenten mehrere  verschieden  zusammenge- 
setzte Verbindungen  bilden.  Stellt  man  also 
Schmelzen  von  variabler  Zusammensetzung 
her  und  bestimmt  für  jede  Zusammensetzung 
die  Temperatur,  bei  welcher  die  Schmelze 
zu  erstarren  beginnt,  so  erhält  man  für 
die  Abhängigkeit  der  Erstarrungstemperatur 
von  der  Zusammensetzung  eine  Kurve,  die, 
wenn  keine  Verbindung  auftritt,  nur  ein 
Minimum,  den  eutektischen  Punkt,  wenn 
dagegen  Verbindungen  auftreten,  für  jede 
solche  Verbindung  ein  Maximum  und  die 
entsprechenden  Minima  aufweist. 

iic)  Die  Verbindung  dissoziiert 
beim  Schmelzen.  W^enn  die  Verbindung, 
was  sehr  häufig  vorkommt,  beim  Schmelzen 
merklich  in  ihre  Komponenten  dissoziiert, 
ist  das  Maximum  in  der  Schmelzkurve 
nicht  so  ausgeprägt,  wie  in  dem  oben  an- 
genommenen Fall  des  unzersetzten  Schmel- 
zens,  vielmehr  wird  die  Spitze  abgeflacht 
und  zwar  um  so  mehr,  je  stärker  die  Disso- 
ziation in  der  Schmelze  ist.  Die  Ursache 
dieser  Erscheinung  ist  leicht  verständlich. 
Stellen  wir  uns  vor,  die  Verbindung  schmelze 


Chemisches  GleichgeAvächt 

1 


497 


zunächst   iinzersetzt,   ihr   Schmelzpunkt  sei 
S'  (vgl.  Fig.  14). 

Tritt     nun    Zersetzung    ein,     dann  ge- 
langen   dadurch    die    Komponenten    in  die 


Fis.  14. 


Schmelze  und  drücken  den  Gefrierpunkt 
herunter.  Der  Gefrierpunkt  liegt  also  tiefer 
als  beim  Schmelzen  ohne  Zersetzung,  etwa 
in  S.  Ein  Zusatz  von  einer  der  beiden  Kom- 
ponenten wird  nun  nach  den  Gesetzen  des 
homogenen  chemischen  Gleichgewichts,  da 
das  Massenwirkungsgesetz  hier  zwar  nicht 
exakt,  aber  doch  ungefähr  gelten  wird,  eine 
Zurückdrängung  der  Dissoziation  in  der 
Schmelze  zur  Folge  haben  und  infolgedessen 
nicht  die  seiner  ganzen  Menge  entsprechende 
Gefrierpunktserniedrigung  verursachen.  Die 
Kurve  wird  also  weniger  steil  abfallen  als  im 
Falle  des  unzersetzten  Schmelzens. 

Da  aber  in  der  Schmelze  jede  Verbindung, 
wenn  auch  noch  so  wenig,  dissoziiert  ist, 
wird,  streng  genommen,  nie  eine  Spitze, 
sondern  eine,  wenn  auch  äußerst  schmale, 
Kuppe  auftreten. 

Als  Beispiel  diene  das  System  Phenol- 
a-Naphthylamin,  dessen  Schmelzdiagramm 
(nach   Philip)   in   Figur  15   wiedergegeben 


schmelzende,  aus  je  einem  Molekül  bestehende 
Verbindung.  Im  übrigen  haben  die  einzelnen 
Punkte  dieselbe  Bedeutung  wie  in  Figur  13. 
Als  charakteristisches  Beispiel  eines  Falles, 
wo  eine  größere  Anzahl  von  unter  Dissoziation 
schmelzenden  Verbindungen  gebildet  wird, 
sei  das  System  Ueberchlorsäure-Wasser  an- 
geführt, dessen  Schmelzdiagramm  (nach 
Wyk)  durch  Figur  16  wiedergegeben  wird. 


100%  HCIO» 


ioo%H>0 


Fis;.  16. 


100%  Phenol. 


looVoNaphtylamin 


Fig.  15. 


ist.    Die  beiden  Stoffe  bilden,  wie  man  sieht, 
eine    bei    28,8"    unter    starker    Dissoziation 
Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften,    Band  II. 


Es  werden  hier  die  Hydrate  HCIO4.H2O, 
HC10,.2H20,  HCIO4.3H2O,  HCIO4.4H2O, 
HCIO4 .6H2O  gebildet,  deren  Schmelzpunkte 
in  der  Figur  mit  den  entsprechenden  Ziffern 
bezeichnet  sind.  Der  Gefrierpunkt  der  reinen 
Ueberchlorsäure  und  ihr  eutektischer  Punkt 
gegen  das  Monohydrat  war  nicht  zu  erreichen. 

iid)  Das  Maximum  ist  verdeckt. 
Die  Schmelze  einer  derartigen  dissoziierenden 
Verbindung  enthält  also  auch  die  freien 
Komponenten,  und  zwarbeimSchmelzpunkts- 
maximum  in  äquivalenten  Mengen,  links 
davon  mehr  von  der  Komponente  A,  rechts 
mehr  von  B.  Während  nun  bei  einer  ohne  merk- 
hche  Zersetzung  schmelzendenVerbindung  der 
Punkt  E'.^,  wo  die  Schmelze  an  der  Verbin- 
dung und  z.  B.  der  Komponente  B  gleich- 
zeitig gesättigt  ist,  stets  beträchthch  weit 
rechts  von  (AB)'  hegen  wird,  da  eben  die 
Schmelze  in  (AB)'  noch  gar  kein  freies  B 
enthält,  kann  im  Falle  des  Schmelzens  unter 
teilweiser  Dissoziation  der  Punkt,  wo  die 
Schmelze  gleichzeitig  an  (AB)  und  B  gesättigt 
bezw.  mit  ihnen  im  Gleichgewicht  ist,  sich 
je  nach  den  Umständen  mehr  oder  weniger 
stark  nach  links  verschieben.     Ein  Beispiel 

32 


498 


Chemisches  Gleichgewicht 


hierfür  bietet  das  System  Benzol-Triphenyl-  Figur  stellt   die   Verhältnisse   beim    System 
methan    (vgl.    Fig.     17    nach    Kuriloff).   Pikrinsäure-Anthracen  (nach  Krem  an  n)  dar. 

Es  bedeutet  A'  den  Schmelzpunkt  der  Pikrin- 
säure (122,2"),  B'  den  Schmelzpunkt  des 
Anthracens  (212o),  U'  den  Schnittpunkt 
der  Schmelzkurve  des  Anthracens  und  der  der 
Verbindung,  welche  sich  aus  einem  Molekül 
Anthracen  und  einem  Molekül  Pikrinsäure 
bildet  (vgl.  auch  unten  S,  506).    Kühlen  wir 


100%  Benzol 


ioo%Tpiph. 


FiK.  17. 


Rückt  nun  die  Schmelzkurve  von  B  nach 
oben,  d.  h.  hat  B  einen  relativ  hohen  Schmelz- 
punkt oder  eine  kleine  Gefrierpunktsernie- 
drigung, dann  kann  E'2  auch  mit  (AB)'  zu- 
sammenfallen. Das  scheint  bei  dem  System 
Pikrinsäure-Benzol  (nach  Kuriloff)  ziemüch 
genau  der  Fall  zu  sein  (vgl.  Fig.  18). 


1005c  Benzol 


iOO%Plkrins 


Fig.  18. 


Rückt  schheßHch  die  Schmelzkurve  noch 
weiter  nach  hnks  oder  in  die  Höhe,  dann  kann 
E'o  über  (AB)'  hinaus  verschoben  werden 
und  das  Diagramm  nimmt  dann  die  in 
Figur  19  wiedergegebene  Gestalt  an.    Diese 


ioo%Anthrazen. 


Fig.  19. 


nun  eine  flüssige  Mischung  von  äquimole- 
kularen Mengen  von  Anthracen-  und  Pikrin- 
säure ab,  dann  treffen  wir  in  (AB)"  auf  die 
Schmelzkurve  des  Anthracens.  Hier  wird 
sich  also  Anthracen  ausscheiden,  die  Schmelze 
wird  relativ  reicher  an  Pikrinsäure  werden, 
und  wir  folgen  so  der  Kurve  (AB)"U'.  Da 
letzterer  Punkt  auch  der  Schmelzkurve 
des  Pikrats  angehört,  ist  dort,  bei  141",  die 
Schmelze  gleichzeitig  mit  festem  Antliracen 
und  festem  Pikrat  im  Gleichgewicht.  Hier 
wird  sich  also  auch  Pikrat  abscheiden.  Da 
aber  die  Zusammensetzung  der  Schmelze 
nicht  derjenigen  des  Pikrats  entspricht, 
wird  erstere  durch  die  Abscheidung  des 
letzteren  ärmer  an  Anthracen,  ist  also  nicht 
mehr  mit  diesem  im  Gleichgewicht,  es  muß 
Anthracen  schmelzen  bezw.  in  Lösung  gehen 
und  dieser  Vorgang  dauert  so  lange  an,  bis 
aUes  zu  festem  Pikrat  erstarrt  ist.  Erwärmt 
man  festes  Pikrat,  dann  wird  bei  der  Tem- 
peratur von  141"  der  umgekehrte  Vorgang 
stattfinden,  d.  h.  es  wird  das  Pikrat  zerfallen 
in  eine  Schmelze  von  58  Molprozent  Pikrin- 
säure und  festes  Anthracen.  Es  besteht 
also  bei  141"  ein  Gleichgewicht  Anthraccn- 
pikrat  (fest)  ^  Anthracen  (fest)  +  Schmelze 
von  42  Molprozent  Anthracen  oder: 
C6H2(N02)30H  .Ci4Hio(fest)    ^    0,28  Ci4Hi„ 


Chemisches  Gleiclisrewicht 


499 


(fest)+[C6H2(NO2)3OH+0,72  C,Ji,,]  (flüs- 
sig). Verbindungen,  wie  das  Anthracen- 
pikrat  schmelzen  also  nicht  zu  einer  klaren 
Schmelze,  sondern  zu  einem  Brei  von 
Schmelze  und  einer  festen  Komponente. 

Es  ist  also  die  Verbindung  oberhalb 
1410  unbeständig.  Sie  wandelt  sich  dort 
in  Anthracen  und  Schmelze  um,  man  be- 
zeichnet deshalb  solche  Punkte  auch  als 
Umwan diu ngs punkte.  Der  eigenthche 
Schmelzpunkt  des  Pikrats  ist  metastabil, 
nur  bei  Uebersättigung  an  Anthracen  er- 
reichbar. 

Es  ist  klar,  daß  derartige  Umwandlungs- 
punkte häufig  dann  auftreten  werden,  wenn 
die  Verbindungen  sehr  unbeständig  sind 
und  da  das  bekanntlich  dann  der  Fall  ist, 
wenn  die  Komponenten  einander  chemisch 
nahe  stehen,  beobachtet  man  derartige  Punkte 
besonders  häufig  bei  Metalllegierungen  (vgl. 
den  Artikel  ,, Legierungen"). 

Auch  bei  Salzhydraten,  die  ja  ebenfalls 
unter  weitgehender  Dissoziation  schmelzen, 
wurden  solche  Punkte  öfter  beobachtet. 
Eines  der  bekanntesten  Beispiele  ist  das 
Glaubersalz  NaoS04.10H2O.  Diese  Ver- 
bindung schmilzt  bei  etwa  32,4°  zu  einem 
Brei,  der  aus  Schmelze  und  wasserfreiem 
Natriumsulfat  besteht.  Die  Schmelze  hat 
die  Zusammensetzung  49,6  Teile  Natrium- 
sulfat auf  100  Teile  Wasser  bezw.  33,2  Ge- 
wichtsprozente NatriumsuKat  oder  5,92  Mol- 
prozent. Die  Verhältnisse  sind  hier  insofern 
noch  etwas  kompUzierter,  als  Natriumsulfat 
und  Wasser  noch  eine  zweite  Verbindung 
NaaSOa.THaO,  das  Heptahydrat  bilden. 
Diese  aber  ist  nirgends  stabil.  Ihre  Schmelz- 
kurve hegt  ganz  unter  der  des  Dekahydrats. 
Die  Verhältnisse  werden  aus  der  Figur  20 
ersichthch.  A'  ist  der  Schmelzpunkt  des 
Eises,  E'  der  eutektische  Punkt  bei  dem  die 
Lösung  von  ca.  0,5  Molprozent  Na2S04 
im  Gleichgewicht  ist  mit  Glaubersalz,  Eis 
und  dem  Dampf.  U'i  ist  der  Schmelzpunkt 
bezw.  Umwandlungspunkt  des  Glaubersalzes. 
Längs  der  Kurve  U'iG  ist  die  Schmelze  im 
Gleichgewicht  mit  festem  Natriumsulfat. 
Sie  ist  nur  bis  50,4"  verfolgt  worden.  Gewöhn- 
lich laufen  derartige  Kurven,  wie  im  Falle 
des  Anthracenpikrats,  mit  steigender  Tempe- 
ratur zu  steigenden  Konzentrationen  des 
betreffenden  Stoffes.  Daß  das  hier  nicht  der 
Fall  ist,  sondern  die  Schmelzkurve  nach  hnks 
läuft,  wenn  auch  nur  sehr  wenig,  ist  eine 
verhältnismäßig  seltene  Ausnahme.  Es 
folgt  aus  dieser  Lage  der  Kurven,  daß  eine 
Schmelze,  welche  etwas  weniger  als  5,92  Mol- 
prozent NajSOi  enthält,  beim  Erwärmen 
Natriumsulfat  abscheidet,  beim  Abkühlen 
dagegen  Glaubersalz.  Es  hegt  also  der  merk- 
würdige Fall  vor,  daß  eine  Flüssigkeit  sowohl 
beim  Erwärmen  als  beim  Abkühlen  eine  feste 


Substanz  absetzt.  Die  Kurve  HU' 2  ist  die 
Schmelzkurve  des  Heptahydrats.  Da  sie  unter 
derjenigen  des  Dekahydrats  hegt,  ist  die 
Schmelze  stets  in  bezug  auf  letzteres  unter-? 
kühlt,  also  instabil.  Bei  Abwesenheit  des 
Dekahydrats  läßt  sie  sich  aber  sehr  gut  ver^ 
folgen.  Ebenso  konnte  man  die  Schmelz- 
kurve  des   wasserfreien   Natriumsulfats   bei 


T  '      Mol  %Nd,SO« 

Fiff.  20. 


Abwesenheit  des  Dekahydrats  auch  unterhalb 
U'i  verfolgen.  Der  Punkt  U',  hat  für  das 
Heptahydrat  dieselbe  Bedeutung  wie  U'i 
für  das  Dekahydrat.  Hier  sind  Heptahydrat, 
wasserfreies  Sulfat  und  die  Schmelze  von 
ca.  6,3  Molprozent  Na2S04  miteinander 
im  Gleichgewicht,  das  ganze  System  jedoch 
ist  metastabil. 

Hat  man  ein  Gemenge  der  beim  Um- 
wandlungspunkt im  Gleichgewicht  befind-: 
liehen  Phasen,  Glaubersalz,  Natriumsulfat 
und  Schmelze  in  Gegenwart  des  Dampfes, 
dann  ist  die  Temperatur  ebenso  festgelegt, 
wie  wenn  drei  Phasen  eines  Stoffes,  z.  B.  EiSj 
Wasser  und  Dampf  anwesend  sind.  Wärme- 
zufuhr oder  Abfuhr  hat  nur  eine  teilweise 
Umwandlung  aber  keine  Temperaturänderung 
zur  Folge.  Solche  Gemenge  können  daher 
ebenso  wie  ein  Brei  von  Eis  und  Wasser  ver- 
wendet werden,  entweder  um  Temperaturen 
konstant  zu  halten  oder  aber  um  Thermo- 
meter zu  eichen.  Besonders  für  letzteren 
Zweck  sind  sie  von  großem  Wert,  da  sie  die 
Möghchkeit  bieten,  dieRichtigkeit  der  Thermo^ 
meter  zwischen  dem  Gefrier-  und  Siedepunkt 
des  Wassers  zu  kontrollieren.  Die  Umwand- 
lungstemperatur des  Glaubersalzes  wurde 
deshalb  neben  einigen  ähnhchen  Punkten 
anderer  Systeme  von  Richards  mit  der 
größten  Präzision  festgestellt.      Sie  beträgt} 

32* 


500 


Chemisches  Grieichgewicht 


32,482 "  bezogen  auf  das  Quecksilberther- 1  also  plötzlich  ihre  Richtung,  sie  hat  einen 
raometer  und  32,379°  bezogen  auf  das  Wasser-  ,.  Knick"  bei  U'i.  Daß  die  Abhängigkeit 
Stoffthermometer.  Diese  Temperatur  ent- 1  der  Löshchkeit  von  der  Temperatur  in  vor- 
spricht aber  nicht  ganz  dem  Gleichgewicht  liegendem  Fall  sogar  ilir  Vorzeichen  ändert, 
der  vier  Phasen.  Um  dieses  zu  erhalten,  I 
müßte  man  ja  nur  unter  dem  Druck  des  mit 
den  anderen  Phasen  im  Gleichgewicht  be- 
findlichen Dampfes  arbeiten,  während  Ri- 
chards die  Temperatur  in  offenen  Gefäßen, 
also  bei  Atmosphärendruck  bestimmt  hat. 
Der  Unterschied  gegen  den  bei  Abschluß 
von  Luft  gefundenen  Punkt  beträgt  etwa  0,1°. 

iie)  Die  Schmelzkurven  als  Lös- 
lichkeit skurven.  Man  kann  die  Schmelz- 
diagramme auch  unter  einem  etwas  anderen 
Gesichtspunkte  betrachten,  wenn  man  nicht 
nach  der  Abhängigkeit  der  Temperatur  von 
der  Konzentration  der  Flüssigkeitsphase, 
sondern  umgekehrt  nach  der  Abhängigkeit 
dieser  von  der  Temperatur,  also  danach 
fragt,  welche  Zusammensetzung  die  bei  einer 
gegebenen  Temperatur  mit  der  festen  Phase 
im  Gleichgewicht  befindliche  Flüssigkeit  hat. 
Man  trägt  dann  die  Temperatur  als  Abszisse, 
die  Zusammensetzung  als  Ordinate  auf. 
Die  Figur  erscheint  also  um  90°  gedreht  und 
man  spricht  dann  nicht  von  Schmelz- 
kurven, sondern  vonLöslichkeitskurven, 
nicht  von  der  Abhängigkeit  des  Gefrierpunktes 
von  der  Konzentration,  sondern  von  der  Ab- 
hängigkeit der  Löslichkeit  von  der  Tempe- 
ratur. Diese  Betrachtungsweise  ist  besonders 
dann  üblich,  wenn  einzelne  Schmelzpunkte 
so  hoch  hegen,  daß  sie  nicht  in  die  Betrach- 
tung mit  einbezogen  werden. 

Um  sich  die  etwas  komphzierten  Ver- 
hältnisse bei  Systemen  wie  Natriumsulfat- 
Wasser  klar  zu  machen,  betrachtet  man  zweck- 
mäßig das  Diagramm  unter  beiden  Gesichts- 
punkten. 

Tragen  wir  als  Abszisse  die  Tempera- 
tur, als  Ordinate  die  Löslichkeit  auf,  dann 
erhalten  wir  die  Figur  21. 

Es  ist  in  diesem  Fall  nicht  üblich,  die 
Konzentration  in  Molprozenten  zu  geben, 
sondern  man  gibt  sie  in  g  pro  100  g  Lösungs- 
mittel oder  in  g  pro  100  g  Lösung,  also  in 
Gewichtsprozenten  an.  In  Figur  21  ist  Ei'U/ 
die  Löslichkeitskurve  des  Glaubersalzes, 
GUa'  die  des  wasserfreien  Natriumsulfats 
und  HU' 2  diejenige  des  Heptahydrats. 
Die  Löslichkeiten  sind  in  Gewichtsprozenten 
gegeben. 

Bestimmt  man  in  einem  solchen  Fall 
die  Löshchkeit  in  ihrer  Abhängigkeit  von  der 
Temperatur,  dann  bewegt  man  sich,  wenn 
keine  Uebersättigungen  auftreten,  auf  der 
Kurve  E/U^'G.  Während  also  bis  zu  der 
Temperatur  von  32,4°  die  Löshchkeit  schnell 
zunimmt,  nimmt  sie  von  dort  an  plötzlich 
langsam  ab.     Die  Löslichkeitskurve  ändert 


ist  wie  oben  bereits  angedeutet,  nicht  not- 
wendig, meist  ändert  sie  nur  ilu-e  Größe, 
d.  h.  meist  nimmt  von  dem  Knickpunkt  an 
die  Löshchkeit  plötzhch  mit  der  Temperatur 
langsamer  zu.  Dieser  Knick  rührt  eben 
daher,  daß  man  hier  die  Löslichkeitskurve 
einer  anderen  festen  Phase  betritt.  Ein  solcher 
Knick  in  der  Löshchkeitsknrve  ist  stets 
das  Anzeichen  für  das  Auftreten  einer  neuen 
festen  Phase,  eines  neuen  „Bodenkörpers". 

Wie  man  sieht,  ist  bis  32,4°  das  Glauber- 
salz schwerer  löshch  als  das  Natriumsulfat. 
Von  da  an  ist  das  Natriumsulfat  die  schwerer 
lösliche  Form.  Daraus  geht  ganz  wie  bei  den 
beiden  Schwefelmodifikationen  hervor,  daß 
bis  U'i  das  Glaubersalz,  von  da  an  das  Na- 
triumsulfat die  beständige  Form  ist.  Ober- 
halb 32,4°  ist  eine  gesättigte  Lösung  von 
Glaubersalz  in  bezug  auf  Natriumsulfat  über- 
sättigt, unter  32,4°  ist  das  Umgekehrte  der 
Fall.  Es  läßt  sich  besonders  letzteres  sehr 
schön  zeigen,  wenn  man  Glaubersalz  oder 
Natriumsulfat  und  Wasser  in  dem  entspre- 
chenden Mengenverhältnis  in  einem  Gefäß 
so  hoch  erwärmt,  daß  alle  ,, Keime"  von 
Glaubersalz  zerstört  werden,  dann  das  Gefäß 
zum  Schutze  vor  Keimen  verschließt  und  ab- 
kühlt. Man  kann  die  Lösung  weit  unter 
32,4°  abkühlen,  ohne  daß  sich  Glaubersalz 
abscheidet,  selbst  wenn  die  Lösung  sogar 
an  wasserfreiem  Natriumsulfat  gesättigt  ist 
und  sich  solches  noch  ungelöst  am  Boden 
befindet.  Wirft  man  dann  ein  Kriställchen 
von  Glaubersalz  ein,  so  erstarrt  die  ganze 
Masse  zu  Glaubersalz. 

Die  Richtungsänderung  beim  Knickpunkt 
kann  stets  nur  so  stattfinden,  daß  ober- 
halb die  Zunahme  der  Löshchkeit  langsamer 


Chemisclies  Gleichgewicht 


501 


erfolgt  als  unterhalb,  nicht  umgekehrt. 
Andernfalls  käme  der  beständigen  Form  die 
größere  Löshchkeit  zu. 

HU' 2  ist  die  Löshchkeitskurve  des  Hepta- 
hydrats.  Da  dieses  überall  löshcher  ist,  als 
die  anderen  Formen,  bleibt  es  stets  instabil. 
Könnte  man  die  Löshchkeitskurve  der  beiden 
Hydrate  genügend  weit  verfolgen,  so  würde 
man  finden,  daß  sie  sich  schneiden.  In 
diesem  Schnittpunkt  hätten  beide  Hydrate 
gleiche  Lösliehkeit,  er  wäre  also  ebenfalls 
ein  Umwandlungspunkt. 

n  f )  Beziehungen  zu  den  Disso- 
ziations-  und  Dampfdrucken.  Da  in 
Gegenwart  des  Dampfes  zwei  Phasen  nur  dann 
miteinander  im  Gleichgewicht  sein  können, 
wenn  sie  gleichen  Dampfdruck  haben  (vgl. 
oben  S.  486),  ergeben  sich  aus  den  Schmelz- 
bezw.  Löshchkeitsdiagrammen  gewisse 
Schlüsse  in  bezug  auf  die  Dampf-  bezw.  die 
Dissoziationsdrucke. 

So  folgt  aus  der  Tatsache,  daß  bei  32,4" 
Natriumsulfat,  Glaubersalz  und  die  Lösung 
von  33,2  %  Natriumsulfat  miteinander  und 
dem  Dampf  im  Gleichgewicht  sind,  daß  der 
dem  Gleichgewicht  zwischen  Natriumsulfat, 
Glaubersalz  und  Wasserdampf  entsprechende 
Dissoziationsdruck  (vgl.  oben  S.  490)  bei 
32,4°  gleich  dem  Wasserdampfdruck  einer 
Lösung  von  33,2%  Natriumsulfat  bei  der- 
selben Temperatur  sein  muß.  Ebenso  folgt, 
daß  das  Heptahydrat,  da  es  unbeständig 
ist,  einen  größeren  Dissoziationsdruck  haben 
muß  als  das  Dekahydrat.  Festes  Hepta- 
hydrat wird  also  in  wasserfreies  Natriumsulfat 
und  Glaubersalz  zerfallen,  so  wie  Quecksilber- 
oxydul in  Quecksilberoxyd  und  Queck- 
silber. In  U'a,  bei  etwa  24",  müßte  der  Disso- 
ziationsdruck des  Heptahydrats  gleich  dem 
der  bei  derselben  Temperatur  gesättigten 
Lösung  des  Natriumsulfats  sein.  Schematisch 
werden  diese  Verhältnisse  durch  Figur  22 
(nach  van't  Hoff)  wiedergegeben.  Es  be- 
deutet SeSe  die  Dampfdruckkurve  der  ge- 
sättigten Lösung  des  wasserfreien  Sulfats, 
Dhl,  Hill  diejenigen  der  gesättigten  Lösungen 
des  Deka-  bezw.  Heptahydrats.  Hd  bezw. 
Dd  die  Dissoziationsdruckkurven  dieser  Hy- 
drate. Bekannthch  wird  Natriumsulfat  in 
der  präparativen  Chemie  als  Trockenmittel 
verwendet.  Aus  dem  Obigen  geht  hervor, 
daß  es  diese  Rolle  nur  unterhalb  32,4°  spielen 
kann. 

iig)  Gleichgewichte  zwischen  dy- 
namischen Isomeren.  Es  wurde  schon 
oben  darauf  hingewiesen  (vgl.  S.  484),  daß 
die  Ordnung  eines  Gleichgewichts  unter 
Umständen  von  den  Versuchsbedingungen 
abhängen  kann.  Dies  tritt  besonders  klar 
zutage  bei  den  Gleichgewichten  zwischen 
dynamischen  Isomeren,  d.  h.  Isomeren,  welche 


sich  gegenseitig  unter  Einstellung  eines 
Gleichgewichts  ineinander  umwandeln  können. 
Ein  System  aus  solchen  Isomeren  kann  sich 
wie  ein  solches  aus  zwei  unabhängigen  Be- 
standteilen verhalten,  wenn  unter  den  Ver- 
suchsbedingungen die  gegenseitige  Umwand- 
lung nicht  merkhch  schnell  vor  sich  geht. 
Andernfalls    aber  verhält    sich    das   System 


Fig.  2 


wie  ein  solches  erster  Ordnung  (hierbei 
ist  es  gleichgültig,  ob  es  sich  um  Isomere  im 
engeren  Sinne  oder  um  Polymere  handelt). 
Im  ersteren  Falle,  wenn  also  die  Umwandlung 
sich  nicht  merkhch  schnell  vollzieht,  erhalten 
wir  das  gewöhnhche  Schmelzdiagramm  etwa 
wie  bei  Kaliumnitrat  und  Lithiumnitrat 
(Fig.  11).  Nehmen  wir  aber  nun  an,  daß  sich 
das  Gleichgewicht  A  ^  B  in  der  Schmelze 
räch  einstellt,  dann  wird  die  Schmelze  bei 
jeder  Temperatur  eine  bestimmte  Zusammen- 
setzung haben,  welche  durch  die  Lage  des 
Gleichgewichts  bei  dieser  Temperatur  be- 
dingt ist.  Die  Abhängigkeit  der  Zusammen- 
setzung der  Schmelze  von  der  Temperatur 
(vgl.  Fig.  23)  wird  durch  die  Linie  GSb  dar- 
gestellt. Ob  diese  Linie  mit  steigender  Tem- 
peratur von  rechts  nach  hnks  läuft  oder  um- 
gekehrt, hängt  von  dem  Vorzeichen  der 
Wärmetönung  der  Umwandlung  von  A  in  B 
ab  (vgl.  oben  S.  476).  Kühlen  wir  nun  die 
auf  höhere  Temperatur  erwärmte  Schmelze 
ab,  dann  ändert  sich  ihre  Zusammensetzung 
längs  GSb.  Da  aber  Sb  ein  Punkt  der 
Schmelzkurve  B'  E'  ist,  befindet  sich  dort 
festes  B  mit  Schmelze  der  Zusammensetzung 
Sb  im  Gleichgewicht.  Beim  weiteren  Ab. 
kühlen  wird  sich  hier  also  festes  B  abscheiden. 
Dadurch  wird  aber  das  Gleichgewicht  in 
der  Schmelze  gestört,  es  wandelt  sich  also 
in  der  Schmelze  die  entsprechende  Menge  A 
in  B  um  und  beim  weiteren  Abkühlen  erstarrt 
schließlich  alles  zu  festem  B. 


502 


Chemisclies  Grieiehgewicht 


Es  wäre  möglich,  daß  sich  die  Schmelze 
bei  Abwesenheit  von  festem  B  unterkühlen 
ließe.  Ihre  Zusammensetzung  würde  sich 
dann  weiter  verschieben.  In  Sa  würde  die 
Verlängerung  der  Schmelzkurve  von  A  er- 
reicht. Dort  wäre  also  festes  A  mit  der 
Schmelze  im  metastabilen  Gleichgewicht  und 


FiK.  23. 


es  würde  bei  weiterem  Abkühlen  alles  zn 
festem  A  erstarren.  Man  bezeichnet  Sa 
und  Sb  als  die  „natürlichen  Schmelzpunkte" 
der  Formen  A  und  B.  Da  Sb  der  einzige 
stabile  Schmelzpunkt  ist  und  sich  der  Punkt 
Sa  fast  nie  verwirldichen  läßt,  wird  Sb  oft 
kurzweg  als  ,, natürlicher  Schmelzpunkt"  be- 
zeichnet. 

Festes  A  oder  B  werden  sich  bei 
raschem  Erwärmen  zunächst  bis  zu  ihrem 
Schmelzpunkt  A'  bezw.  B'  erwärmen  lassen. 
Sobald  sie  aber  zu  schmelzen  beginnen, 
wird  die  Umwandlung  in  der  Schmelze 
eintreten  (das  Schmelzen  wird  deshalb 
nicht  „scharf"  sein),  dadurch  wird  das 
Gleichgewicht  gestört  und  es  wird  nun 
die  Kurve  A'E'Sb  bezw.  B'Sb  durchlaufen, 
worauf  in  Sb  alles  zu  festem  B  erstarrt. 
Erwärmt  man  aber  sehr  langsam,  so 
könnte  festes  A  bei  Abwesenheit  von  festem 
B  in  Sa  schmelzen,  meist  wird  aber  das 
Schmelzen  erst  in  Sb  eintreten.  Festes  B 
wird  bei  langsamem  Erwärmen  natürhch  in 
Sb  schmelzen. 

Es  ist  hier  diejenige  Form  in  der  Nähe 
des  Schmelzpunktes  stabil,  welche  bei  dem 
„natürhchen  Schmelzpunkt"  mit  der  Schmelze 
im  Gleichgewicht  ist,  d.  h.  den  höheren  na- 
türhchen Schmelzpunkt  hat.  Dagegen  ist 
es  nicht  notwendig,  daß  die  stabile  Form, 
wenn  die  Umwandlung  nicht  mit  merklicher 
Geschwindigkeit  stattfindet,  den  höheren 
Schmelzpunkt  besitzt.  B'  kann  sowohl  über 
als  auch  unter  A'  hegen.  Um  das  zu  betonen, 
wurde  in  Figur  23  B'  tiefer  als  A'  angenommen. 
So  kommt  z.   B.  das  Benzaldoxim  in  zwei 


stereoisomeren  Formen  (vgl.  den  Artikel 
,,Isomerie")  vor,  welche  sich  langsam  aber 
doch  merklich  ineinander  umwandeln.  Nach 
den  Untersuchungen  Camer ons  ist  die  bei 
35°  schmelzende  Form  beim  natürlichen 
Schmelzpunkt  27,7"  stabil,  nicht  die  bei 
130"  schmelzende. 

Zwischen  den  beiden  betrachteten  Fällen, 
daß  die  Umwandlung  in  der  Schmelze  nicht 
merklich  vor  sich  geht  und  daß  sich  das 
Gleichgewicht  unmeßbar  rasch  einstellt,  sind 
nun  ahe  Zwischenstufen  möglich.  Es  kann  also 
vorkommen,  daß  man  je  nach  der  Geschwin- 
digkeit der  Messungen  ganz  verschiedene 
Kesultate  erhält.  Häufig  liegen  die  Ver- 
hältnisse so,  daß  bei  höherer  Temperatur 
das  Gleichgewicht  sich  in  der  Schmelze 
rasch  einstellt,  in  der  Gegend  der  Erstarrungs- 
kurve dagegen  nicht  mehr.  Solche  Substanzen 
zeigen  das  merkwürdige  Verhalten,  daß  ihr 
Erstarrungspunkt  davon  abhängt,  wie  hoch 
bezw.  wie  lange  vorher  die  Schmelze  erwärmt 
und  wie  rasch  sie  abgekühlt  worden  war. 
Hat  man  etwa  die  Schmelze  bis  C"  (vgl. 
Fig.  23)  erhitzt,  wo  sich  das  Gleichgewicht 
rasch  einstellen  möge,  und  kühlt  man  plötz- 
hch  ab,  dann  findet  die  Schmelze  nicht  Zeit, 
ihre  Zusammensetzung  zu  ändern.  Es  wird 
sich  dann  bei  C  festes  A  abscheiden.  Aus  der 
Lage  des  Punktes  C  ergibt  sich  die  Lage  des 
Gleichgewichts  bei  der  Temperatur,  auf 
welche  die  Schmelze  erhitzt  worden  war. 
Auf  diese  Weise  läßt  sich  in  solchen  Fällen 
die  Kurve  GSb  ermitteln.  Eine  solche  Ab- 
hängigkeit der  Eigenschaften  eines  Systems 
von  der  „Vorgeschichte"  ist  immer  ein  An- 
zeichen dafür,  daß  die  betreffenden  Eingriffe 
Gleichgewichtsverschiebungen  hervorgebracht 
haben,  und  man  kann  so  die  zusammenge- 
setzte Natur  scheinbar  einheitlicher  Sub- 
stanzen erkennen.  So  sind  z.  B.  Dichte, 
innere  Reibung  und  andere  Eigenschaften 
des  Acetessigesters  davon  abhängig,  ob 
und  wie  lange  er  vorher  erwärmt  wurde, 
weil  das  Gleichgewicht  der  beiden  Formen 
sich  bei  Zimmertemperatur  langsam  ein- 
stellt (vgl.  den  Artikel  „Isomerie"). 
Findet  die  Umwandlung  stets  unmeßbar 
schnell  statt,  so  läßt  sich  nicht  mit  Sicherheit 
sagen,  ob  Dimorphie  oder  dynamische  Iso- 
merie vorliegt.  Denn  man  erhält  dann  stets 
nur  den  natürlichen  Schmelzpunkt,  allenfalls 
bei  Unterkühlung  beide  natürhche  Schmelz- 
punkte, nie  aber  von  der  Zeit  abhängige 
Erscheinungen. 

Da  es  nun  systematischen  Untersuchungen 
i  in  neuester  Zeit  gelungen  ist,  Abhängigkeiten 
der  Eigenschaften  von  der  Vorgeschichte 
auch  in  Fällen  zu  finden,  die  früher  als  reine 
Dimorphie  aufgefaßt  wurden,  macht  sich  die 
Ansicht  geltend,  daß  vielleicht  Dimorphie 
stets  auf  dynamischer  Isomerie  beruht. 


Cliemisches  Gleichgewicht 


503 


Im  Falle  des  Schwefels  hegen  die  Verhält- 
nisse nach  neueren  Untersuchungen  (beson- 
ders von  Smith,  Kruyt  u.  a.)  äußerst 
komphziert.  Es  sei  hier  nur  erwähnt,  daß 
bei  den  Untersuchungen,  welche  dem  oben 
(Fig.  3)  gegebenen  Zustandsdiagranim  zu- 
grunde hegen,  diese  Verhältnisse  größtenteils 
noch  nicht  berücksichtigt  werden  konnten, 
so  daß  die  Lage  der  Kurven  noch  nicht  exakt 
feststeht.  Nach  Kruyt  besitzt  der  rhom- 
bische Schwefel  einen  instabilen  Schmelz- 
punkt bei  112,8",  der  sich  nur  bei  raschem 
Erhitzen  beobachten  läßt,  und  einen  natür- 
lichen Schmelzpunkt  bei  110,6",  der  mono- 
khne  Schwefel  einen  instabilen  bei  119,25" 
und  einen  natürlichen  bei  114,6". 

Wenn  die  Umwandlung  der  beiden  Formen 
an  sich  sehr  langsam  verläuft  und  durch  Zu- 
satz geringer  Mengen  anderer  Stoffe  (Kata- 
lysatoren) stark  beschleunigt  wird,  dann  ist 
das  System  bei  Abwesenheit  solcher  Kata- 
lysatoren zweiter  Ordnung,  nach  Zusatz 
derselben  erster  Ordnung  und  man  kann 
sowohl  A'  E'  B'  als  auch  GSb  leicht  fest- 
legen. Ein  solcher  Fall  liegt  vor  in  dem  System 
(CH3COH)3^3CH,COH,  welches  von  Holl- 
mann eingehend  untersucht  wurde.  Die 
Umwandlung  des  Acetaldehyds  in  Paral- 
dehyd  und  umgekehrt  findet  bei  Abwesenheit 
von  Fremdstoffen  nur  äußerst  langsam  statt. 
Man  kann  beide  Formen  in  reinem  Zustande 
wochenlang  unverändert  aufbewahren.  Spu- 
ren von  Schwefelsäure  aber  beschleunigen 
den  Vorgang  außerordentlich.  Doch  hegen 
nach  den  neuesten  Untersuchungen  von 
Smits  und  de  Leeuw  die  Verhältnisse 
hier  sehr  komphziert,  weil  auch  feste  Lö- 
sungen auftreten. 

iih)  Es  scheiden  sich  nicht  die 
reinen  Stoffe,  sondern  feste  Lösungen 
ab.  Es  seien  noch  kurz  die  Erscheinungen 
besprochen,  welche  auftreten,  wenn  sich 
nicht  die  reinen  Stoffe,  sondern  Lösungen 
als  feste  Phasen  abscheiden. 

Der  Begriff  der  festen  Lösung  wurde 
durch  van't  Hoff  in  die  Wissenschaft 
eingeführt,  der  zeigte,  daß  sich  die  für  flüssige 
Lösungen  geltenden  Ueberlegungen  auch  auf 
die  gewöhnhch  als  ,, Mischkristalle"  bezeich- 
neten homogenen  Mischungen  fester  Stoffe 
anwenden  lassen  (vgl.  den  Artikel  „Lö- 
sungen"). 

Gegenseitige  Löshchkeit  bezw.  Mischbar- 
keit, im  festen  Zustande  tritt  besonders  häufig 
bei  Metallen  auf.  Die  meisten  festen  Legie- 
rungen sind  ja  nichts  anderes  als  derartige 
feste  Lösungen  (vgl.  den  Artikel  „Legie- 
rungen"). Immerhin  ist  die  Erscheinung 
auch  bei  anderen  Stoffen  nicht  so  selten, 
wie  häufig  angenommen  wird  und  eine  ge- 
wisse, wenn  auch  sehr  geringe  gegenseitige 


Löshchkeit    wird    man    immer    annehmen 
müssen. 

Scheidet  sich  aus  einem  flüssigen  Gemisch 
zweier  Stoffe  A  und  B  nicht  eine  reine  Kom- 
ponente, z.  B.  A,  sondern  eine  feste  Lösung 
ab,  dann  wird  bekanntlich  der  Gefrierpunkt 
von  A  weniger  erniedrigt,  als  wenn  sich  reines 
A  abscheidet  (vgl.  den  Artikel ,, Lösungen"). 
Ist  die  Konzentration  von  B  in  der  flüssigen 
und  festen  Phase  gleich,  dann  findet  über- 
haupt keine  Beeinflussung  des  Gefrier- 
punktes statt,  und  ist  die  sich  abscheidende 
feste  Phase  reicher  an  B  als  die  flüssige,  dann 
wird  der  Gefrierpunkt  durch  Zusatz  von  B 
sogar  erhöht. 

Dieses  Verhalten  läßt  sich  auch  aus  dem 
Prinzip  von  Le  Chatelier  ableiten:  Be- 
finden sich  eine  feste  und  eine  flüssige  Phase 
miteinander  im  Gleichgewicht,  so  kann  durch 
Temperaturerniedrigung  das  Gleichgewicht 
nur  in  der  Richtung  des  Vorganges  verschoben 
werden,  bei  welchem  Wärme  frei  wird,  es 
kann  also  nur  weiteres  Erstarren  stattfinden, 
und  umgekehrt  muß  beim  Erstarren  die 
Temperatur  sinken  oder  allenfalls  konstant 
bleiben.  Da  beim  Erstarren  die  Schmelze 
ärmer  an  dem  Bestandteile  wird,  an  dem  die 
feste  Phase  relativ  reicher  ist,  so  folgt:  Erhöht 
man  den  Gehalt  der  Schmelze  an  dem  Bestand- 
teil, an  welchem  die  feste  Phase  reicher  ist, 
so  steigt  der  Gefrierpunkt  und  umgekehrt. 

Mit  der  Zusammensetzung  der  Schmelze 
ändert  sich  stetig  die  Zusammensetzung  der 
damit  im  Gleichgewicht  befindlichen  festen 
Phase  im  gleichen  Sinne  (vollständige 
Mischbarkeit  im  festen  Zustande  voraus- 
gesetzt, s.  u.).  Für  Gemische,  welche  eine 
der  beiden  Komponenten  in  großem  Ueber- 
schuß  enthalten,  also  „verdünnte  Lösungen" 
der  einen  Komponente  in  der  anderen  dar- 
stellen, besteht  meist  sogar  Proportionalität 
zwischen  den  Konzentrationen  in  den  beiden 
Phasen  nach  dem  sogenannten  ,, Verteilungs- 
satz" (vgl.  den  Artikel  „Lösungen").  Denn 
der  Verteilungskoeffizient  hängt  meist  wenig 
von  der  Temperatur  ab. 

Während  die  Abhängigkeit  der  Er- 
starrungstemperatur von  der  Zusammenset- 
zung in  jenen  FäUen,  in  denen  sich  nur  reine 
Stoffe  abscheiden,  durch  eine  Kurve  dar- 
gestellt wurde,  sind,  wenn  sich  feste  Lösungen 
ausscheiden,  dazu  zwei  Kurven  notwendig. 
Die  eine  gibt  auch  hier  die  Abhängigkeit 
der  Erstarrungstemperatur  von  der  Zu- 
sammensetzung der  Schmelze  an,  während 
die  andere  die  Zusammensetzung  der  zu- 
gehörigen festen  Phase  anzeigt.  Die  relative 
Lage  der  beiden  Kurven  ergibt  sich  aus  dem 
oben  Gesagten:  Die  feste  Phase  ist  ärmer 
an  der  Komponente,  deren  Zufügung  eine 
Erniedrigung  des   Gefrierpunkts  hervorruft. 


504 


Chemisches  Cxleichgewicht 


Haben  bei  einer  Temperatur  beide  Phasen 
genau  gleiche  Zusammensetzung,  dann  hat 
nach  dem  oben  Gesagten  an  dieser  Stelle 
ein  kleiner  Zusatz  einer  der  Komponenten 
keinen  Einfluß  auf  den  Erstarrungspunkt, 
an  dieser  Stelle  muß  die  Kurve  also  hori- 
zontale Richtung  bezw.  eine  horizontale 
Tangente  haben.  An  einer  solchen  Stelle 
muß  die  Kurve  also  ein  Maximum,  ein  Mi- 
ninnim  oder  einen  Wendepunkt  aufweisen. 
Ein  Wendepunkt  scheint  sehr  selten  zu  sein, 
wir  wollen  diese  Möghchkeit  hier  nicht  weiter 
in  Betracht  ziehen. 

Es  sind  nun  zwei  Hauptfälle  mögUch: 
Die  beiden  Stoffe  sind  in  dem  Temperatur- 
gebiet, welches  für  die  Schmelz-  bezw.  Er- 
starrungskurven in  Betracht  kommt,  auch 
in  festem  Zustande  in  allen  Verhältnissen 
mischbar,  oder  aber  die  Mischbarkeit  hat 
eine  Lücke. 

Dasselbe  gilt  ja  bezüglich  der  Mischbar- 
keit im  flüssigen  Zustande.  So  sind  z.  B. 
Wasser  und  Aethylalkohol  vollkommen 
mischbar  bei  allen  zugänglichen  Temperatu- 
ren, während  Wasser  und  sekundärer  Butyl- 
alkohol  bei  Zimmertemperatur  (20")  nur 
Mischungen  von  0  bis  22"/o  und  von  60  bis 
100°/o  Alkohol  bilden.  Die  gegenseitige 
Löslichkeit  nimmt  meist  mit  der  Tempe- 
ratur zu,  so  daß  oberhalb  einer  bestimmten 
Temperatur,  der  sogenannten  kritischen  Mi- 
schungstemperatur, vollständige  Mischbar- 
keit vorhegt.  So  sind  z.  B,  Wasser  und  se- 
kundärer Butylalkohol  oberhalb  1140  ^qW. 
kommen  mischbar  (vgl.  den  Artikel  „Lö- 
sungen"). 

Im  ersten  Falle,  unbeschränkte  Misch- 
barkeit im  festen  Zustande,  können  also 
nie  zwei  feste  Phasen  auftreten.  Das  Schmelz- 
diagramm zeigt  daher  keinen  vierfachen 
Punkt,  es  muß  also  die  Schmelzkurve  ganz 
kontinuierhch  verlaufen.  Es  gibt  dann, 
gerade  wie  bei  den  Siedekurven  von  flüssigen 
Gemischen  drei  Typen  von  Diagrammen 
(vgl.  den  Artikel  ,, Lösungen").  Es  können 
nämhch  entweder  die  Erstarrungspunkte 
aller  Mischungen  zwischen  denen  der  Kom- 
ponenten hegen,  oder  aber  es  kann,  wie  bereits 
angedeutet,  ein  Maximum  oder  Minimum 
auftreten.  Im  ersten  Fall,  wo  die  Erstarrungs- 
punkte aller  Gemische  zwischen  denen  der 
Komponenten  hegen,  kann  die  Erstarrungs- 
kurve ganz  so  wie  in  dem  analogen  Fall  der 
Siedekurve  eine  gerade  Linie  sein.  Das 
ist  z.  B.  bei  den  Gemischen  von  Naphtahn 
und  /5-Naphtol  der  Fall.  Meist  sind  aber  die 
Kurven  gekrümmt.  Gemische  dieser  Art 
mit  nach  unten  konkaver  Erstarrungskurve 
sind  z.  B.  diejenigen  von  Phenanthren  und 
Anthracen.  Das  Diagramm  hat  dann  die  in 
Figur  24  wiedergegebene  Gestalt, 


Hier  gibt  die  Kurve  A'C'B'  die  Abhängig- 
keit der  Erstarrungstemperatur  von  der  Zu- 
sammensetzung der  Schmelze  wieder,  während 
die  Zusammensetzung  der  zugehörigen  festen 
Phasen  aus  der  Kurve  A'CjB'  zu  ersehen 
ist.  Jedem  Punkt  der  einen  Kurve  entspricht 
der  auf  der  gleichen  Höhe,  also  bei  gleicher 
Temperatur  hegende  Punkt  der  zweitenKurve. 


Fi?.  24. 


Es  ist  nun  leicht  zu  übersehen,  was  ge- 
schieht, wenn  eine  flüssige  Mischung  z.  B. 
von  der  Zusammensetzung  C  abgekühlt 
wird.  Bei  C  scheiden  sich  Mischkristalle 
der  Zusammensetzung  Ci  ab.  Während  des 
weiteren  Erstarrens  verschiebt  sich  die  Zu- 
sammensetzung der  Lösung  längs  C'C", 
die  der  festen  Phase  längs  CiCg.  Hierbei 
wird  vorausgesetzt,  daß  wälu-end  der  Ab- 
kühlung wirklich  Gleichgewichtszustände 
durchlaufen  werden,  d.  h.  daß  die  feste 
Phase  Zeit  hat,  die  jeweihge  Gleichgewichts- 
konzentration anzunehmen.  Das  Endresul- 
tat ist  also  dann,  daß  die  Mischung  zu  einer 
festen  Lösung  derselben  Zusammensetzung 
erstarrt  ist.  Die  Mischung  von  der  Zusammen- 
setzung C  erstarrt  also  in  dem  Temperatur- 
intervall tjtg.  Es  entspricht  hier  jeder  Mi- 
schung eine  bestimmtes  Erstarrungsintervall. 
Trägt  man  wie  in  Figur  12  als  Abszisse  die 
Zeit,  als  Ordinate  die  Temperatur  auf,  dann 
zeigt  die  Abkühlungskurve  einer  solchen 
Mischung  innerhalb  des  betreffenden  Er- 
starrungsintervalls bei  der  Abkühlung  ge- 
ringere Neigung,  ein  horizontales  Stück  tritt 
nicht  auf.  Dadurch  unterscheidet  sich  die 
Abkühlungskurve  charakteristisch  von  der 
in  Figur  12  wiedergegebenen.  Erwärmt  man 
Mischkristalle  der  Zusammensetzung  C,  dann 
beginnen  sie  bei  tg  unter  Bildung  von  Schmelze 
der  Zusammensetzung  C"  zu  schmelzen, 
während  des  weiteren  Schmelzens  ändert  sich 
die  Zusammensetzung  der  Schmelze  längs 
C'C,  diejenige  der  festen  Phase  längs  CgCi, 
so  daß  bei  der  Temperatur  t^  alles  geschmolzen 
ist.  Man  kann  deshalb  auch  die  Kurve  A'C'B, 


Chemisches  Gleichgewicht 


505 


als  Erstarrungs-,  die  Kurve  A'CiB'  als 
Schraelzkurve  bezeichnen.  Hieraus  ergibt 
sich  die  relative  Lage  der  beiden  Kurven 
noch  einfacher  als  aus  den  oben  angestellten 
Ueberlegungen:  Die  Schnielzkurve  hegt  im- 
mer unter  der  Erstarrungskurve. 

Aus  dem  bisher  Gesagten  ergeben  sich 
ohne  weiteres  die  den  Feldern  des  Dia- 
gramms entsprechenden  Zustände.  Oberhalb 
A'C'B'  ist  das  Gebiet  der  homogenen 
Schmelze,  unterhalb  A'CjB'  das  der  homo- 
genen festen  Lösungen.  Durch  die  beiden 
Kurven  wird  das  heterogene,  aus  flüssigen 
und  festen  Lösungen  bestehende  Gebiet 
umgrenzt.  Die  Anwesenheit  des  Dampfes 
wird  hier  und  im  folgenden  immer  als  selbst- 
verständhch  vorausgesetzt. 

Häufig  sind,  wie  bereits  erwähnt,  die 
Erstarrungskurven  nach  unten  konvex,  das 
ist  z.  B.  bei  Gemischen  von  Carbazol  und 
Anthracen  der  Fall.  Der  Fall  bietet  gegen- 
über dem  eben  besprochenen  nichts  Neues. 

Die  beiden  anderen  Typen,  Auftreten  eines 
Maximums  oder  IVIinimums,  werden  durch 
Figur    25    und     Figur    26     wiedergegeben. 


Fig.  26. 


Beispiele  für  das  Auftreten  eines  Maximums 
sind  die  Gemische  aus  d-  und  1-Carvoxim, 
für  das  Auftreten  eines  Minimums  Gemische 
von  Quecksilberbromid  und  Quecksilber- 
jodid,  p-Dichlorbenzol  und  p-Dibrombenzol 
u.  a.  m.  Die  dem  Maximum  bezw.  Minimum 
entsprechenden  Gemische  spielen  insofern 
eine  besondere  Kolle,  als  sie  kein  Erstarrungs- 
intervall haben,  sondern  wie  ein  reiner  Stoff 
bei  einer  konstanten  Temperatur  erstarren 
und  bei  derselben  Temperatur  wieder  schmel- 
zen. Die  Entscheidung  der  Frage,  ob  eine 
solche  konstant  schmelzende  Substanz  eine 
chemische  Verbindung  darstellt,  ist  unter 
Umständen  schwer  oder  gar  nicht  zu  treffen. 
Theoretisch  wird  zwar,  wenn  keine  Ver- 
bindung vorhegt,  die  Zusammensetzung  der 
konstant  schmelzenden  Mischung,  ganz  wie 
bei  den  konstant  siedenden  Gemischen,  vom 
Druck  abhängen.  Aber  die  Abhängigkeit 
vom  Druck  ist  hier  so  klein,  daß  dieser  Weg 
aus  experimentellen  Gründen  nicht  gangbar 
erscheint.  Man  wird  hier  besonderen  Wert 
darauf  legen  müssen,  ob  die  dem  Maximum 
bezw.  Minimum  entsprechende  Zusammen- 
setzung einer  einfachen  chemischen  Formel 
entspricht.  Außerdem  wird  man  im  Falle 
eines  Maximums  das  Vorhandensein  einer 
Verbindung  für  wahrscheinhcher  halten 
dürfen  als  im  Falle  eines  Minimums. 

Bekannthch  wird  die  Art  des  Schmel- 
zens,  besonders  in  der  organischen  Chemie, 
häufig  als  Kriterium  der  Reinheit  benützt. 
Eine  Substanz,  welche  „scharf"  d.  h.  bei  kon- 
stanter Temperatur  schmilzt,  wird  als  rein 
betrachtet.  Tatsächhch  ist  dieser  Schluß, 
wie  wir  gesehen  haben,  insofern  berechtigt, 
als  Substanzen,  welche  einen  anderen  Stoff 
gelöst  enthalten,  meist  in  einem  Temperatur- 
intervall schmelzen.  Im  Fall  eines  Maximums 
oder  Minimums  wird  dieser  Schluß  jedoch 
hinfällig. 

Anders  hegen  die  Verhältnisse,  wenn  die 
beiden  Komponenten  in  festem  Zustande 
nicht  unbegrenzt  mischbar  sind.  Es  können 
dann  zwei  feste  Phasen  und  damit  vierfache 
Punkte  auftreten.  Die  Abhängigkeit  der 
gegenseitigen  Löslichkeit  von  der  Temperatur 
wurde  bereits  oben  besprochen.  Sie  wird 
schematisch  durch  Figur  27  wiedergegeben. 
Bei  jeder  Temperatur  unterhalb  der  kritischen 
Lösungstemperatur  sind  nur  Lösungen  mög- 
hch,  deren  Zusammensetzung  hnks  bezw. 
rechts  von  dem  durch  die  Kurve  LkL'  um- 
grenzten Gebiet  liegt.  Systeme,  deren  Zu- 
sammensetzung innerhalb  LkL'  hegt,  be- 
stehen aus  zwei  festen  Phasen. 

Tritt  nun  bereits  unterhalb  der  kritischen 
Lösungstemperatur  Schmelzung  ein,  etwa 
bei  der  Temperatur  ts,  dann  sind  zwei 
Fälle  möghch.  Entweder  hegt  die  Zu- 
sammensetzung der  entstehenden  Schmelze 


506 


Chemisches  Gleichgewicht 


zwischen  f^  und  fa,  etwa  bei  E,'  dann  tritt 
hier  die  Umwandlung  fi  (fest)  +  fg  (fest)  ^ 
Schmelze  E  ein. 


Fig.  27. 

In  diesem  Punkt  scheiden  sich  also  beim 
Abkühlen  aus  der  Schmelze  zwei  feste  Phasen 
ab,  es  ist  das  also  ein  eutektischer  Punkt. 
Das  Schmelzdiagramm  hat  dann  die  in 
Figur  28  wiedergegebene  Gestalt. 


Fig.  28. 

Schmelzen,  deren  Zusammensetzung  zwi- 
schen A  und  fi  oder  zwischen  fj  und  B  hegt, 
erstarren,  ganz  so  wie  im  Falle  der  unbegrenz- 
ten Mischbarkeit,  schließhch  zu  Mischkris- 
tallen der  gleichen  Zusammensetzung.  Beim 
weiteren  Abkühlen  der  Mischkristalle  wird 
eventuell,  wenn  die  Kurve  f^L  bezw.  fgL' 
getroffen  wird,  Entmischung  eintreten.  Liegt 
dagegen  die  Zusammensetzung  der  Schmelze 
zwischen  f^  und  fg,  dann  erstarrt  sie  sclüieß- 
lich  zu  einem  Konglomerat  von  Mischkristallen 
der  Zusammensetzung  fj  und  fg.  Die  Ab- 
kühlungskurven solcher  Mischungen  zeigen 
natürhch  bei  der  eutektischen  Temperatur, 
welche  dem  Punkt  E'  entspricht,  ein  hori- 


zontales Stück.  Ein  Schmelzdiagramm  dieses 
Typus  zeigt  z.  B.  das  System  Kahumnitrat- 
Thalhumnitrat.  Den  einzelnen  Feldern  des 
Diagramms  entsprechen  folgende  Zustände: 
Oberhalb  A'E'B'  homogene  Schmelze,  inner- 
halb AA'fiL  und  BB'fjL'  homogene  feste 
Lösungen.  Innerhalb  LfifjL'  zwei  feste 
Phasen,  innerhalb  A'E'f^  und  B'E'fj  feste 
und  flüssige  Lösung. 

Es  kann  aber  auch  (vgl.  Fig.  27)  die  Zu- 
sammensetzung der  entstehenden  Schmelze 
außerhalb  f^fj,  etwa  bei  U,  hegen.  Eine  solche 
Schmelze  kann  natürlich  nicht  aus  f^  und  f, 
entstehen.  Sie  kann  vielmehr  nur  dadurch 
entstehen,  daß  sich  f^  in  diese  Schmelze  und 
fj  umwandelt.  Hier  besteht  das  Gleich- 
gewicht fi  (fest)  ^  Schmelze  U  +f2  (fest). 
Die  Mischkristalle  f^  schmelzen  zu  einem 
Brei  von  festem  fj  und  Schmelze,  dieser 
vierfache  Punkt  ist  also  analog  den  Schmelz- 
bezw\  Umwandlungspunkten  von  Verbin- 
dungen wie  Anthracenpikrat  oder  Glauber- 
salz (vgl.  oben  S.  497).  Man  bezeichnet  solche 
Punlvte  auch  als  U m wan diu ngs punkte. 
Das  Schmelzdiagramm  erhält  dann  die  in 
Figur  29  wiedergegebene  Gestalt. 


Fig.  29. 


Schmelzen,  deren  Zusammensetzung  zwi- 
schen B  und  fj  liegt,  erstarren  sclüießhch  zu 
Mischkristallen  der  gleichen  Zusammenset- 
zung. Eventuell  findet  beim  weiteren  Ab- 
kühlen dieser  Mischkristalle  Entmischung 
statt,   wenn   die   Linie   fjL'   getroffen   wird. 

Liegt  die  Konzentration  der  Schmelze 
zwischen  f i  und  fg  dann  wird,  wenn  die  Tem- 
peratur des  Uniwandlungspunktes  erreicht 
ist.  Schmelze  von  der  Zusammensetzung 
U  neben  Mischkristallen  von  der  Zusammen- 
setzung fa  vorhanden  sein.  Wird  dem  System 
nun  weiter  Wärme  entzogen,  so  bleibt  nach 


Chemisches  Grleichg-ewicht 


507 


dem  oben  Gesagten  die  Temperatur  konstant, 
während  sich  aus  der  Schmelze  von  der 
Zusammensetzung  U  und  den  Mischkristallen 
von  der  Zusammensetzung  fj  Älischkristalle 
von  der  Zusammensetzung  t\  bilden.  Schheß- 
lich  ist  alles  zu  einem  Konglomerat  von 
Mischkristallen  f^  und  fg  erstarrt.  Liegt  die 
Zusammensetzung  der  Schmelze  zwischen 
fi  und  U,  dann  ist  ebenfalls,  wenn  beim  Ab- 
kühlen die  Temperatur  U  erreicht  ist. 
Schmelze  von  der  Zusammensetzung  U  neben 
Mischkristallen  i^  vorhanden,  auch  hier 
findet  nun  Bildung  der  Mischkristalle  fi 
aus  Schmelze  U  und  Mischkristallen  i^  statt, 
es  bleibt  jedoch  Schmelze  U  übrig  und  beim 
weiteren  Abkühlen  verschiebt  sich  die  Zu- 
sammensetzung der  Schmelze  längs  UA', 
die  der  Mischkristalle  längs  f  ^A',  bis  schheßHch 
alles  zu  Mischkristallen  erstarrt  ist,  deren 
Zusaminensetzung  gleich  der  der  ursprüng- 
lichen Schmelze  ist. 

Liegt  die  Zusammensetzung  der  ursprüng- 
lichen Schmelze  zwischen  U  und  A,  dann 
findet  schließlich  Erstarrung  zu  Mischkris- 
tallen der  gleichen  Zusammensetzung  statt. 
Die  Form  der  entsprechenden  Abkühlungs- 
kurven ergibt  sich  aus  dem  Gesagten  ohne 
weiteres.  Ein  Beispiel  für  ein  derartiges 
Schmelzdiagramm  ist  das  System  Natrium- 
nitrat- Silbernitrat.  Auch  in  solchen  Fällen 
läßt  sich  nicht  ohne  weiteres  mit  Sicherheit 
sagen,  ob  eine  chemische  Verbindung  vorliegt 
oder  nicht. 

Nur  in  dem  Falle  eines  aus  zwei  Diagram- 
men der  in  Figur  28  wiedergegebenen  Art 
zusammengesetzten  Diagramms,  welches  also 
auch  aus  Figur  11  entsteht,  wenn  die  Kom- 
ponenten und  die  Verbindung  ineinander 
beschränkt  löslich  sind,  kann  man  mit  Sicher- 
heit auf  eine  Verbindung  schließen.  Ein 
solches  Diagramm  weist  die  zu  jedem 
Maximum  gehörigen  zwei  eutektischen 
Punkte  auf.  Es  bietet  gegenüber  dem  bisher 
Besprochenen  nichts  prinzipiell  Neues. 

12.  Gleichgewichte  dritter  Ordnung. 
Hier  gilt  in  noch  höherem  Maße  das  oben 
über  die  Gleichgewichte  zweiter  Ordnung 
Gesagte:  Die  Mannigfaltigkeit  der  Möglich- 
keiten ist  hier  bereits  außerordenthch  groß. 
Eine  Beschränkung  auf  wenige  typische 
Beispiele  erscheint  um  so  mehr  geboten, 
als  einzelne  Fälle  an  anderer  Stelle  behandelt 
werden  (vgl.  den  Artikel  „Phasenregel"). 

12a)  Reduktion  des  Eisenoxydul- 
oxyds. Betrachten  wir  auch  hier  zunächst 
ein  Gleichgewicht,  an  dem  keine  flüssige  Phase 
beteihgt  ist.  Als  Beispiel  diene  das  bereits  er- 
wähnte Gleichgewicht  Fe304+4H2^4H20+ 
3Fe.  BeiGegenwart  von  Eisenoxyduloxyd  und 
Eisen  hat  der  Sauerstoffdruck  für  jede  Tem- 
peratur   einen    bestimmten    Wert,    nämlich 


denjenigen  des  Dissoziationsdruckes  des  Oxy- 
duloxyds bei  der  betreffenden  Temperatur 
(vgl.  oben  S.  490).  Es  ist  also  in  der  Gas- 
phase Co.,  konstant,  aus  der  Gleichung 
C^H, .  Co., 


^  =  K    des 


Knallgasgleichgewichtes 


C-i 


-=  Konst.  bezw. 


Ch„ 


=  Konst. 


C2h..o 

wird  also  

C^HiO  Ch.,o 

oder,    da   die   Drucke   den   Konzentrationen 

proportional  sind,  -t^=  Konst.  Diese  Bezie- 

Ph,o 
hung  wurde  von  Preuner  geprüft.    Es  seien 
einige  der  von  diesem  Autor  erhaltenen  Re- 
sultate angeführt. 


Drucke  in  mm  Hg. 

t  =  1150» 

Ph.o 

Ph.. 

Ph,o 
Ph, 

9,9 

11,3 

0,88 

15,4 

18,1 

0,85 

35,4 
49,3 

41,1 

58,2 

t  =  900" 

0,86 
0,86 

10,0 

14,2 

0,70 

21,5 
49,3 

30,6 

71,8 

0,70 
0,68 

Aus  diesen  Daten  und  denen  des  Knall- 
gasgleichgewichts (s.  oben  S.  481)  kann 
man  den  Dissoziationsdruck  des  Eisenoxydul- 
oxyds berechnen.  Denn  es  lassen  sich  natür- 
lich aus  dem  Knallgasgleichgewicht  zu  den 
Wasserdampf-  und  Wasserstoffdrucken  die 
Sauerstoff  drucke  berechnen. 

Auf  diese  Weise  berechnete  Sackur  für 
den  Dissoziationsdruck  bei  1000°  abs.  (723"  C) 
den  Wert  4  .lO-^i  Atmosphären. 

12b)  Anthracenpikrat.  Es  sei  nun 
noch  ein  Fall  betrachtet,  welcher  interessante 
Beziehungen  zu  den  homogenen  Gleichge- 
wichten vermittelt. 

Da  in  verdünnten  Lösungen  die  Gasgesetze 
gelten  (vgl,  den  Artikel  ,, Lösungen"), 
so  kann  man  alle  Betrachtungen,  die  über 
Gleichgewichte  mit  Gasphasen  angestellt 
wurden,  unverändert  auf  den  Fall  übertragen, 
daß  eine  der  Phasen  eine  verdünnte  flüssige 
Lösung  ist.  Hiervon  wurde  ja  schon  bei  der 
Besprechung  der  Dampfdrucke  und  Lös- 
hchkeiten  verschiedener  fester  Formen  eines 
Stoffes  Gebrauch  gemacht  (s.  oben   S.  487). 

Fügen  wir  nun  einem  aus  Gasphase  und 
festen  Phasen  bestehenden  System  zweiter 
Ordnung  ein  Lösungsmittel  zu,  dann  wird 
dieses  sich  mit  den  vorhandenen  Phasen  ins 
Gleichgewicht  setzen  d.  h.  sich  sättigen.  Wie 
bereits  erwähnt,  muß  die  Lösung  dann  gleich- 
zeitig: in  bezus:  auf  die  festen  Phasen  und  die 


508 


Cheniisehes  Gleicho-ewiclit 


mit    diesen    im    Gleichgewicht    befindHche 
Gasphase  gesättigt  sein. 

Betrachten  wir  nnn  den  Fall  einer  festen 
in  der  Gasphase  dissoziierenden  Verbindnng 
(vgl.  oben  S.  490),  dann  wird  sich  in  der 
flüssigen  Phase,  dem  zugefügten  Lösungs- 
mittel, das  Gleichgewicht  zwischen  der  Ver- 
bindung und  den  Komponenten  ebenso  wie 
in  der  Gasphase  einstellen,  und  in  An- 
wesenheit der  festen  Verbindung  wird  auch 
hier  das  Produkt  aus  den  Konzentrationen 
der  Komponenten  konstant  sein  müssen. 
(Wir  haben  hier  der  Einfachheit  halber  nur 
den  Fall  in  Betracht  gezogen,  daß  die  Ver- 
bindung aus  je  einem  Molekül  der  Kompo- 
nenten besteht.  Anderenfalls  wäre  natürlich 
entsprechend  dem  Massenwirkungsgesetz  das 
Produkt  der  betreffenden  Potenzen  der  Kon- 
zentrationen konstant.) 

Man  bezeichnet  dieses  Produkt,  welches 
besonders  bei  der  Behandlung  gesättigter 
Lösungen  von  Elektrolyten  eine  Rolle  spielt, 
als  Löslichkeitsprodukt. 

Ein  Beispiel  eines  solches  Gleichgewichts 
liegt  in  den  alkoholischen  Lösungen  des 
Anthracenpikrats  vor.  Antlnracen  und  Pikrin- 
säure bilden,  wie  bereits  erwähnt  (vgl.  oben 
S.  497)  eine  Verbindung,  welche  aus  je  einem 
Molekül  der  Komponenten  besteht.  Bezeich- 
nen wir  die  Konzentrationen  des  Anthracens, 
der   Pikrinsäure,   des   Anthracenpikrats   mit 

Ca,  Cp,  Cap,  dann   ist  also  — ^^ —  =  K. 

OAP 

Bei  dem  Gleichgewicht  NH,SH=H2S> 
NH3  konnte  bei  Anwesenheit  der  festen 
Verbindung  die  Konzentration  des  Am- 
moniumhydrosulfids  in  der  Gasphase  ent- 
sprechend dem  geringen  Dampfdruck  des 
festen  Stoffes  vernachlässigt  und  damit 
die  analytisch  ermittelte  Gesamtkonzentra- 
tion des  Ammoniaks  bezw.  Schwefelwasser- 
stoffs ohne  weiteres  als  die  Konzentration 
des  betreffenden  Stoffes  in  unverbundenem 
Zustande  betrachtet  werden.  Im  vorhegen- 
den Fall  aber  ist  das  nicht  möghch.  Einerseits 
ist  die  Löslichkeit  des  Anthracenpikrats 
bezw.  seine  Gleichgewichtskonzentration  be- 
trächthch,  andererseits  stellt  sich  das  Gleich- 
gewicht unmeßbar  schnell  ein.  Man  kann 
deshalb  nicht  auf  chemischem  Wege  fest- 
stellen, wieviel  von  den  in  der  Lösung  vor- 
handenen Komponenten,  Anthracen  und 
Pikrinsäure,  in  freiem,  wieviel  in  verbundenem 
Zustande  vorhanden  ist. 

Diese  Schwierigkeit  Heß  sich  jedoch 
überwinden,  da  man  die  Löshchkeiten  des 
Anthracens  bezw.  der  Pikrinsäure  gesondert 
bestimmen  kann.  Läßt  man  nämlich  das 
Gleichgewicht  A+P^AP  sieh  in  Gegenwart 
von  festem  Anthracen  einstellen,  dann  ist 
Ca=La,  wenn   wir  mit  La    die  Löshchkeit 


des  Anthracens  in  Alkohol  bei  der  betreffen- 
den Temperatur  bezeichnen.  Daher  ist  von 
dem  in  einer  an  Anthracen  gesättigten  Lösung 
bestehenden  Gleichgewicht  A+P^AP  be- 
kannt: Ca  =  La,  ferner  Ca  +  Cap,  Cp+Cap, 
da  diese  Summen  gleich  den  analytisch  fest- 
stellbaren Gesamtkonzentrationen  des  An- 
thracens bezw.  der  Pikrinsäure  sein  müssen. 
Damit  ist  also  auch  Cap  und  Cp  bekannt. 
Die  analogen  Ueberlegungen  gelten  natür- 
lich, wenn  man  von  einer  an  Pikrinsäure 
gesättigten  Lösung  ausgeht. 

Sind  gleichzeitig  Anthracen  und  Pikrat 
als  feste  Phasen  anwesend,  dann  ist  Ca=La, 
Cap=Lap  und  auf  diese  Weise  läßt  sich 
nun  Lap,  die  Löslichkeit  des  Pikrats,  welche, 
wie  erwähnt,  nicht  direkt  meßbar  ist,  ermitteln. 
In  einer  solchen  Lösung  ist  natürhch  Cp 
konstant.  Das  Gleichgewicht  ist  ja  völlig 
analog  dem  Gleichgewicht  zwischen  festem 
CaO,  CaCOg  und  gasförmigem  CO2.  Ist  so 
Lap  ermittelt,  kann  man  schheßlich  die 
Lage  des  Gleichgewichts  auch  in  Lösungen 
feststellen,  welche  nur  an  Pikrat  gesättigt 
sind. 

Das  System  wurde  von  Behrend  bei 
25°  untersucht.  Es  sei  das  Verfahren  an  eini- 
gen seiner  Daten  klargemacht  (die  Kon- 
zentrationen bedeuten  Hundertstel  Mole  pro 
kg  Alkohol).  Es  ergab  sich  La=  0,991, 
Lp=33,4.  In  einer  an  Anthracen  gesättigten 
Lösung  war  z.  B.  die  Gesamtkonzentration 
des  Anthracens  1,16,  die  Konzentration 
des  freien  Anthracens  Ca=La=  0,991,  die- 
jenige des  Pikrats  Cap=1,16— 0,991=0,17. 
Die  Gesamtkonzentration  der  Pikrinsäure 
war  9,68,   daher  die  der  freien   Pikrinsäure 

9  51   0  991 
Cp=9,68— 0,17=9,51;   daher  K=  '  ^j^^^ 

=55,5.  Für  Lap  hatte  sich  als  Mittelwert 
aus  Versuchen  mit  festem  Pikrat  und  festem 
Anthracen  einerseits,  festem  Pikrat  und  fester 
Pikrinsäure  andererseits,  der  Wert  0,309 
ergeben.  Ein  Versuch,  bei  welchem  nur  Pi- 
krat in  festem  Zustande  anwesend  war 
und  die  Lösung  noch  überschüssige  Pikrin- 
säure enthielt  (s.  u.),  ergab  z.  B.  Gesamt- 
konzentration des  Anthracens  0,849,  Gesamt- 
konzentration der  Pikrinsäure  31,5,  daher 
Ca=0,849— 0,309=0,540,      Cp=31,5— 0,309 

=31,2,  also  K=^^^^g^^=54,5.  Die  Ueber- 

einstimmung  ist  also  sehr  befriedigend.  Das 
Produkt  31,2.0,540=16,8  ist  das  Löslich- 
keitsprodukt. 

Man  kann  derartige  Systeme  auch  noch 
unter  einem  etwas  anderen  Gesichtspunkt 
betrachten.  Im  allgemeinen  wird  die  Löslich- 
keit eines  Stoffes  durch  die  gleichzeitige 
Anwesenheit  eines  anderen  Stoffes  in  der 
Lösung  nicht  wesenthch  beeinflußt  (vgl.  den 


Chemisches  Gleichgewicht 


509 


Artikel  „Lösungen").  Im  vorhegenden' 
Falle  aber  löst  sich  in  einer  alkohohschen 
Lösung  von  Pikrinsäure  viel  mehr  Anthracen 
auf  als  in  reinem  Alkohol  und  umgekehrt, 
weil  in  der  Lösung  ein  Teil  des  Anthracens 
oder  der  Pikrinsäure  chemisch  gebunden 
wird. 

Man  kann  daher  umgekehrt  aus  einer 
ausgesprochenen  Erhöhung  der  Löshchkeit 
eines  Stoffes  durch  einen  anderen  auf  che- 
mische Einwirkung  schließen  und  wie  im 
Falle  des  Anthracenpikrats  die  scheinbare 
Erhöhung  der  Löslichkeit  der  Konzentration 
des  gebundenen  Anteils  gleichsetzen.  Die 
Kichtigkeit  einer  solchen  Annahme  muß  aber 
ähnhch  wie  bei  den  Abweichungen  von  den 
Gasgesetzen  (s.  oben  S.  476)  entweder  dadurch 
erwiesen  werden,  daß  die  Gültigkeit  des 
Massenwirkungsgesetzes  gezeigt  wird,  wie 
im  Falle  von  Anthracen  und  Pikrinsäure, 
oder  durch  den  Nachweis,  daß  auch  sonst 
auffallende  Abweichungen  von  der  reinen 
Additivität  der  Eigenschaften,  bezw.  neue 
spezifische  Eigenschaften  auftreten.  So 
macht  sich  die  Bildung  des  Anthracen- 
pikrats ebenso  wie  die  Dissoziation  des  Stick- 
stofftetroxyds  durch  das  Auftreten  einer 
spezifischen  Färbung  bemerkbar. 

Ein  bekannter  Fall  einer  derartigen  Lös- 
lichkeitserhöhung,  welche  sich  durch  che- 
mische Reaktion  erklären  ließ,  ist  die  Er- 
höhung der  Löslichkeit  von  Jod  in  Wasser 
durch  Jodion,  die  man  auf  die  Bildung  von 
Trijodion  zurückführen  konnte  (vgl.  den 
Artikel  „  F 1  u  o  r  g  r  u  p  p  e  "). 

Die  oben  (S.  491)  über  den  Zusammenhang 
zwischen  Druck  bezw.  Konzentration  und  Zu- 
sammensetzung der  festen  Phasen  angestellten 
Ueberlegungen  gelten  natürlich  auch  hier. 
Man  kann  aus  den  oben  gegebenen  Daten 
z.  B.  direkt  berechnen,  unterhalb  welcher  Kon- 
zentration festes  Anthracen  aus  einer  alko- 
holischen Pikrinsäurelösung  keine  Pikrinsäure 
„aufnehmen",  d.  h.  festes  Pikrat  bilden  kann. 
In  einer  Lösung,  in  welcher  gleichzeitig 
festes  Anthracen  und  Pikrat  anwesend  sind, 
ist  Ca=La=  0,991;  Cap=Lap=  0,309  Cp= 
KCap  0,309.55  ._.  ,  y  r 
-p; —  =  — TTTVfTi —  =  1 ' '1  ^^^^  ^16  Gesamt- 
La  0,991 

konzentration  der  Pikrinsäure  =  17,1+0,309 
=  17,4. 

Aus  einer  Lösung,  welche  weniger  Pikrin- 
säure enthält,  würde  also  festes  Anthracen 
keine  Pikrinsäure  aufnehmen.  Diese  Zahl 
könnte  man  natürhch  auch  direkt  ermitteln, 
ohne  die  Gleichgewichts-  und  Löslichkeits- 
daten  im  übigen  zu  kennen,  ganz  wie  oben 
für  Calciumoxyd  und  Kohlendioxyd  be- 
schrieben (s.  S.  491  Fig.  8).  So  fanden 
Appleyard  und  Walker  direkt,  daß  Di- 
phenylamin  aus  einer  wässerigen  Pikrinsäure- 


lösung keine  Pikrinsäure  aufnimmt,  d.  h. 
sich  nicht  braun  färbt,  solange  die  Kon- 
zentration der  Pikrinsäure  den  Wert  0,060 
Mol  pro  Litei  nicht  erreicht  hat. 

Ferner  ergibt  sich,  daß  wenn  festes  An- 
thracenpikrat  mit  einer  relativ  geringen  Menge 
Alkohol  versetzt  wird,  sich  festes  Anthracen 
abscheiden  muß. 

Denn  in  einer  an  Pikrat  gesättigten  Lö- 
sung ist  Ca.  Cp=KCap=KLap=55. 0,309= 
17,0.     Ist   vorher  keine  Pikrinsäure   in   der 

Lösung,  dann  ist  CA=Cp=yi7,0=4,12. 

Da    aber    La  =0,991,    wäre    eine    solche 
Lösung  stark  in  bezug  auf  Anthracen  über- 
sättigt.   Es  wird  so  lange  Anthracen  ausfallen 
und  neues  Pikrat  in  Lösung  ge-hen  bis  Cp  = 
1 17,1  (s.  0.). 

i        izc)    Gleichgewichtskonstante   und 
Löslichkeit.     Wir  haben  schon  mehrfach 
von    der    Ueberlegung    Gebrauch    gemacht, 
daß  wenn  in  einer  flüssigen  Phase  und  der 
I  damit    in    Gleichgewicht    befindhchen    Gas- 
;  phase  sich  ein  Gleichgewicht  einstellt,  auch 
1  bezüglich  jedes  einzelnen  beteihgten  Stoffes 
zwischen  beiden  Phasen  Gleichgewicht  herr- 
schen, d.  h.  das  Verhältnis  der  Konzentra- 
tionen  der   einzelnen    Stoffe  in   den   beiden 
Phasen  den  Löslichkeiten  der  einzelnen  Gase 
entsprechen  muß.     Daraus  ergibt  sich  nach 
N ernst  ein  wichtiger  Schluß. 

Betrachten  wir  nun  den  einfachen  Fall 
eines  Gleichgewichts  zwischen  zwei  Isomeren 
A^A'  und  nehmen  an,  dieses  Gleichgewicht 
habe  sich  in  einer  Lösung  und  der  damit 
im     Gleichgewicht     befindlichen     Gasphase 

Ca 
eingestellt.     In  der  Gasphase  sei  ;;^  =  Kg, 


Ca 


CA' 


in  der  Lösung  p—^  =  K.   Nun  muß  nach  dem 

^1  •  .Ca        -       Ca'        t  , 

Obigen  sein:    —  =  U,   —  =  Us    wo    U 

*^  Ca  Ca' 

bezw.  1a'  die  Löshchkeiten  der  beiden  Stoffe 
bezogen  auf  den   Gaszustand  sind.     Daher 


K=  K 


JK  ^  Ca 

Kg      Ca 
1a 


CA' 

Ca 


1a' 


oder  Kg  = 


1a 


K. 


Da  nun  diese  Betrachtung  für  jedes 
Lösungsmittel  gilt,  ergibt  sich,  daß  der  Aus- 
druck -T^  .  K  für  jedes  Lösungsmittel  den- 
selben Wert  haben  muß. 

Nun  ist  aber  sehr  häufig  die  Löshchkeit 
bezogen  auf  den  Gaszustand  der  Messung 
nicht  zugänglich,  wenn  die  betreffenden  Stoffe 
bei  gewöhnlicher  Temperatur  fest  sind  und 
einen  sehr  kleinen  Dampfdruck  haben. 
Diese  Schwierigkeit  läßt  sich  aber  umgehen, 


510 


Chemisches  G-leichgeA\äeht 


wenn  man  bedenkt,  daß,  wie  bereits  erwähnt, 
eine  in  bezug  auf  die  feste  Form  gesättigte 
Lösung  es  auch  in  bezug  auf  den  gesättigten 
Dampf  der  festen  Form  sein  muß.  Es  ist 
daher,  wenn  wir  die  Löslichlceit  der  festen 
Formen  mit  La,  La',  die  Dampfdrucke  mit 
Pa,  PA'  bezeichnen  La=  PaU;  La-  =  Pa'  1a'. 

Daher  Kg  =  K  ^^  und  K  ==  Kg  •  ^- 

Pa'  La  Pa  •  JLia' 

Und  da  die  Dampfdrucke  der  festen  Formen 

bei  konstanter  Temperatur  einen  bestimmten 

konstanten  Wert  haben,  K= G':^- ,  G  =^i^  •  K 

La'         La 
wo  G  eine  Konstante.    Es  hat  also  der  Aus- 

Lv 
druck  ~  •  K  für  ein  solches  Gleichgewicht 
■La 

in    allen    Lösungsmitteln    denselben    Wert. 

Diese    Beziehung    hat  D  i  m  r  o  t  h    an 

Gleichgewichten  zwischen  isomeren  Triazol- 

carbonsäureestern  geprüft  und  bestätigt  ge- 
funden, 

Mittels  der  obigen  Beziehung  ist  es  z.  B. 
möghch,    die     Gleichgewichtskonstante    für 
verschiedene    Lösungsmittel    aus    den    Lös- 
hchkeiten   zu   berechnen,   wenn   sie  für   ein 
Lösungsmittel  bekannt  ist.      Qualitativ  er- 
gibt sich,   daß   das   Gleichgewicht  zwischen 
den  Isomeren  von  einem  Lösungsmittel  nach 
der  Seite  der  in  cheseni  Lösungsmittel  leich- 
ter löslichen  Form  verschoben  wird.    Bringt 
man  eine  der  beiden  Formen  in  ein  Lösungs- 
mittel,  so   beobachtet  man,  wenn  die  Um- 
wandlung in  der  Lösung  langsam  stattfindet,  | 
folgendes:  es  sättigt  sich  das  Lösungsmittel! 
zunächst  mit  dieser  Form,  entsprechend  ihrer 
Löshchkeit,  dann  geht  in  dem  Maße  als  die 
Umwandlung    in    der    Lösung    stattfindet, 
immer  mehr  von  der  betreffenden  Form  in 
Lösung,      bis       die       Konzentration      der 
zweiten  Form  mit  der  Sättigungskonzentra- 
tion der  ersten  im  Gleichgewicht  ist.     Aus 
dieser  scheinbaren  Erhöhung  der  Löshchkeit 
kann  man  natürlich  wieder  auf  das  Bestehen 
eines  derartigen  Gleichgewichts  schheßen  und 
seine  Lage  berechnen.  Engt  man  eine  Lösung 
ein,  so  wird,  wenn  sich  das   Gleichgewicht 
rasch  genug  einstellt,  sich  schheßhch  diejenige 
Form   abscheiden,   deren    Sättigungskonzen- 
tration zuerst  erreicht  wird.     Das  muß  un- 
abhängig   vom    Lösungsmittel    immer    die- 
selbe Form  sein.     Denn  da  sich  nach  dem 
Obigen    die     Gleichgewichtskonzentrationen 
verhalten    wie    die    Löslichkeiten    multiph- 
ziert    mit    einer   Konstante   G,  wird,    wenn 
nicht  zufälhg  G=l,  die  in  bezug  auf  die  eine 
Form  gesättigte    Gleichgewichtslösung  stets 
in  bezug  auf  die  andere,  und  zwar  unabhängig 
vom  Lösungsmittel  dieselbe,  über-  oder  unter- 
sättigt sein: 

.' .    ^A  _  La   p    p         j      p,  La- 

.  7=i T —  '^'   ^A  =  U\,  ^A'  =    ri    • 

VA'  JLa'  -  (j 


Es  ist  also  in  Gegenwart  eines  behebigen 
Lösungsmittels  stets  dieselbe  Form  stabil. 
Auch  diese  Folgerung  konnte  Dimroth  be- 
stätigen. Die  häufig  zu  findende  Angabe, 
daß  man  beim  Auskristalhsieren  aus  verschie- 
denen Lösungsmitteln  je  nach  dem  Lösungs-^ 
mittel  die  eine  oder  die  andere  Form  erhalte, 
kann  also  nur  heißen,  daß  entweder  in  den 
betreffenden  Lösungen  sich  das  Gleichgewicht 
noch  nicht  eingestellt  hatte  oder  aber  Ueber- 
sättigungen  aufgetreten  sind.  Wird  für  eine 
Temperatur  G=l,  so  ist  da  ein  Umwandlungs- 
punkt. Ein  solcher  ist  aber  bei  organischen 
Isomeren  anscheinend  sehr  selten. 

Die  Zahl  der  in  verschiedenen  Lösungs- 
mitteln untersuchten  Gleichgewichte  ist  sehr 
klein.  Das  Gleichgewicht  N20,^2N02 
wurde  von  Cundall  auf  kolorimetrischem 
Wege  in  einer  Reihe  von  Lösungsmitteln 
untersucht.  Die  Konstante  ist  stark  vom 
Lösungsmittel  abhängig,  doch  läßt  sich  die 
obige  Betrachtung  hier  nicht  prüfen  weil 
keine  Löshchkeitsdaten  vorhegen.  Handelt 
es  sich  nicht  um  ein  einfache  Umwandlung 
zweier  Moleküle  ineinander,  sondern  sind 
2nehrere  Moleküle  beteihgt,  dann  treten  na- 
türhch  in  den  oben  entwickelten  Ausdrücken 
die  entsprechenden  Produkte  bezw.  Po- 
tenzen der  Löslichkeiten  auf. 

13.  Die  Phasenregel.  Wenn  wir  nun  die 
Ergebnisse  der  Betrachtungen  über  die 
heterogenen  Gleichgewichte  zusammenfassen, 
gelangen  wir  zu  einer  sehr  wichtigen  aUge- 
meinen  Beziehung, 

Wir  haben  gesehen,  daß  zweiphasige 
Gleichgewichte  erster  Ordnung  (z.  B.  Flüssig- 
keit und  Dampf,  Flüssigkeit  und  feste  Phase) 
bei  verschiedenen  Drucken  und  Temperaturen 
möghch  sind,  jedoch  entsprach  jeder  Tempe- 
ratur ein  bestimmter  Druck  und  umgekelu-t. 
Dagegen  ist  bei  einem  zweiphasigen  Gleich- 
gewicht zweiter  Ordnung  durch  die  Annahme 
der  Temperatur  der  Druck  noch  nicht  ein- 
deutig bestimmt.  So  läßt  sich  in  dem  Gleich- 
gewicht zwischen  festem  Ammoniumhydro- 
sulfid  und  der  Gasphase  (s.  oben  S.  490)  bei 
gegebener  Temperatur  der  Druck  durch  Aende- 
rung  der  Zusammensetzung  der  Gasphase 
variieren.  Drei  Phasen  eines  Stoffes  konnten 
'  nur  bei  einem  Punkt,  dem  betreffenden 
Tripelpunkt  gleichzeitig  bestehen,  drei  Phasen 
j  eines  Gleichgewichts  zweiter  Ordnung  da- 
i  gegen  sind  bei  verschiedenen  Drucken  und 
Temperaturen  möglich  (Beispiel:  Galcium- 
oxyd,  Calciumkarbonat,  Kohlendioxyd),  und 
drei  Phasen  eines  Gleichgewichts  dritter 
Ordnung  waren  wieder  selbst  bei  gegebener 
Temperatur  bei  verschiedenen  Drucken,  je 
nach  der  Zusammensetzung  der  Gasphase, 
möghch  (Beispiel:  Eisen,  Eisenoxyduloxyd, 
Gasphase  s.  S.  506).  Vier  Phasen  waren  bei 
Gleichgewichten  erster  Ordnung  überhaupt 


Chemisches  Gleicho'ew  icht 


511 


nicht,  bei  Gleichgewichten  zweiter  Ordnung 
nur  bei  einer  Temperatur  (Beispiel:  Silber, 
ßilberfluorid,  Silbersubi'luorid,  Gasphase  s. 
S.  492),  bei  Gleichgewichten  dritter  Ordnung 
dagegen  bei  verschiedenen  Drucken  und  Tem- 
peraturen möghch  (Beispiel:  Anthracen,  An- 
thracen pikrat,  Lösung,  Dampf  s.  S.  507). 
Wir  sehen  also,  daß  die  Maximalzahl  der  im 
Gleichgewicht  möglichen  Phasen  um  zwei 
größer  ist,  als  die  Zahl  der  Bestandteile  des 
Systems. 

Diese  Maximalzahl  ist  nur  bei  einem  "Wert 
von  Druck  und  Temperatur  möghch.  Es 
läßt  sich  also  hier  kein  Faktor  variieren, 
man  nennt  ein  solches  Gleichgewicht  deshalb 
nonvariant.  Dementsprechend  wird  ein 
Gleichgewicht,  bei  dem  man  über  einen 
Faktor,  z.  B.  die  Temperatur,  frei  verfügen 
kann,  monovariant  genannt.  Monovariant 
sind  also  nach  dem  obigen  die  zweiphasigen 
Gleichgewichte  erster,  die  dreiphasigen  zwei- 1 
ter,  die  vierphasigen  Gleichgewichte  dritter 
Ordnung  usw.  In  analoger  Weise  nenut  man 
Gleichgewichte,  bei  denen  über  zwei  Fak- 
toren frei  verfügt  werden  kann,  z.  B.  zwei- 
phasige  Gleichgewichte  zweiter  Ordnung, 
divariant  usw. 

Die  Zahl  der  Faktoren,  über  welche  man 
frei  verfügen  kann  (Druck,  Temperatur, 
Konzentration  der  einzelnen  Phasen)  pflegt 
man  als  die  Zahl  der  Freiheiten  des  Sys- 
tems zu  bezeichnen.  Es  läßt  sich  dann  das 
Gesagte  in  den  Satz  zusammenfassen:  Die 
Zahl  der  Freiheiten  ist  gleich  der  um  zwei 
vermehrten  Zahl  der  Bestandteile,  vermindert 
um  die  Zahl  der  Phasen:  Freiheiten  =  Be- 
standteile +  2  —  Phasen. 

Dieses  als  Phasenregel  bezeichnete 
Gesetz  wurde  von  Willard  Gibbs  (1875) 
auf  thermodynamischem  Wege  streng  abge- 
leitet  (vgl.   den   Artikel   ,, Phasenlehre"). 

14.  Messungsmethoden.  Die  Methoden 
der  Gleichgewiclitsmessungen  sind  äußerst 
maunigfaltig.  Es  gibt  kaum  eine  physika- 
lische oder  chemisclie  Eigenschaft,  die  noch 
nicht  dazu  herangezogen  worden  wäre. 
Es  sollen  hier  nur  die  Methoden  charakteri- 
siert, experimentelle  Einzelheiten  aber  nicht 
erörtert  werden.  Manche  Methoden  lassen 
sich  sowohl  auf  homogene  wie  auf  hetero- 
gene Gleichgewichte  anwenden.  Aber  im 
großen  und  ganzen  hat  sich  die  Technik  der 
beiden  Gebiete  gesondert  entwickelt. 

14a)  Homogene  Gleichgewichte.  Bei 
den  homogenen  Gleichgewichten  handelt  es 
sich  darum,  die  Zusammensetzung  d.  h. 
den  chemischen  Zustaud  des  Systems  unter 
den  gegebenen  Umstäuden  zu  erfahren. 
Das  läßt  sich  mittels  chemischer  und  physi- 
kalischer Methoden  erreichen. 

Durch    die    ersteren,    Analysenmethoden 


aller  Art,  wird  das  Gleichgewicht  gestört  und 
ihre  Anwendung  setzt  daher  voraus,  daß 
unter  den  bei  der  Analyse  herrschenden 
Bedingungen  das  Gleichgewicht  dieser  Stö- 
rung nicht  folgt,  daß  also  z,  B.  die  Nach- 
lieferung des  bei  der  Analyse  entfernten 
Bestandteils  unter  den  bei  der  Analyse  ein- 
gehaltenen Bedingungen  nicht  mit  merk- 
licher Geschwindigkeit  erfolgt.  So  ist  es  z.  B., 
wie  bereits  erwähnt  (s.  oben  S.  507),  nicht 
möglich  in  dem  Gleichgewicht,  welches  sich 
in  einer  alkoholischen  Lösung  von  Anthracen 
und  Pikrinsäure  einstellt,  die  Konzentration, 
sei  es  der  freien  Pikrinsäure,  des  freien 
Anthracens  oder  des  Pikrats  auf  chemischem 
Wege  zu  bestimmen.  Bei  einer  Titration 
würde  man  z.  B.  stets  die  gesamte  Pikrin- 
säure ermitteln,  weil  das  Pikrat  nach  Störung 
des  Gleichgewichts  unmeßbar  schnell  zerfällt. 

In  einzelnen  Fällen  läßt  sich  die  Kon- 
zentration eines  der  am  Gleichgewicht  be-; 
teihgten  Stoffe  durch  seine  katalytische 
Wirkung  auf  eine  unabhängige  Reaktion 
messen.  Dieses  Verfahren  ist  jedoch  bisher 
nur  auf  elektrolytische  Gleichgewichte  an- 
gewandt worden.  So  wird  die  Wasserstoff- 
ionkonzentration gelegentlich  durch  Messung 
der  Inversionsgeschwindigkeit  des  Rohr- 
zuckers bestimmt  (vgl.  die  Artikel  „Che- 
mische  Kinetik"  und  ,, Katalyse"). 

Wird  das  Gleichgewicht  gemessen,  welches 
sich  bei  einer  hohen  Temperatur  einstellt, 
dann  muß  das  System  erst  auf  die  für  die 
Analyse  geeignete  Temperatur  abgekühlt 
werden.  Dabei  ergibt  sich  aber  die  Schwierig- 
keit, daß  das  Gleichgewicht  ja  meist  von  der 
Temperatur  abhängig  ist  und  infolgedessen 
beim  Abkühlen  sich  verschiebt.  Nun  ist 
aber  die  Geschwindigkeit  chemischer  Reak- 
tionen in  hohem  Grade  von  der  Temperatur 
abhängig,  sie  nimmt  mit  sinkender  Tem- 
peratur sehr  rasch  ab  (vgl.  den  Artikel  ,,Che- 
mische  Kinetik").  Infolgedessen  ist  es 
sehr  häufig  möghch,  einer  merkhchen  Ver- 
schiebung des  Gleichgewichts  dadurch  zu- 
entgehen, daß  man  das  System  sehr  rasch 
abkühlt,  ,, abschreckt",  wobei  das  Gebiet, 
in  welchem  die  Geschwindigkeit  der  Re- 
aktion noch  merldich  ist,  so  rasch  durchlaufen^ 
wird,  daß  keine  wesenthche  Verschiebung; 
eintritt.  Günstig  wirkt  hierbei  der  Umstand 
mit,  daß  in  der  Nähe  des  Gleichgewichts  die 
Geschwindigkeit  relativ  gering  ist  (vgl. 
oben  S.  472). 

Diesen  Effekt  kann  man  auf  verschiedene 
Art  erreichen.  Am  einfachsten  dadurch, 
daß  man  die  Gefäße,  welche  die  betreffende 
Gasmischung  oder  Lösung  enthalten,  plötz- 
lich abkühlt,  etwa  in  ein  Kältebad  taucht. 
Auf  diese  Weise  wurde  zum  Beispiel  von 
Bodenstein  das  Jodwasserstoffgleichgewicht 
untersucht. 


512 


Chemisches  Grl  eichte  wicht 


In  vielen  Fällen  aber  ist  diese  Methode 
nicht  anwendbar,  einmal  deshalb,  weil  sieh 
unter  Umständen  die  Abkühlung  nicht 
schnell  genug  durch  die  ganze  Masse  fort- 
pflanzt, andererseits  aber  auch,  weil  die 
Gefäße  den  notwendigen  Temperatursprung 
eventuell  nicht  aushalten. 

Hier  hat  N ernst  bei  Gasreaktionen  den 
Kunstgriff  angewendet,  das  Gasgemisch  durch 
einen  Apparat  strömen  zu  lassen,  der  im  we- 
senthchen  aus  einem  weiteren  Gefäß  besteht, 
das  in  eine  enge  Röhre  ausläuft.  Ersteres 
wird  auf  der  Temperatur  gehalten,  für  welche 
man  das  Gleichgewicht  zu  kennen  wünscht, 
letztere  auf  möglichst  tiefer  Temperatur. 
Läßt  man  nun  das  zu  untersuchende  Gas- 
gemisch durchströmen,  so  wird,  da  durch 
jeden  Querschnitt  in  jedem  Augenblick 
gleichviel  strömen  muß,  die  Strömungs- 
geschwindigkeit in  dem  weiten  Gefäße  relativ 
gering,  in  der  engen  Röhre  relativ  groß  sein. 
Das  Gemisch  hat  also  einerseits  Zeit,  in  dem 
weiteren  Gefäß  die  betreffende  hohe  Tem- 
peratur anzunehmen,  und  wird  andererseits 
beim  Durchströmen  der  engen  Röhre  sehr 
rasch  abgekühlt.  Nach  diesem  Verfahren 
wurde  von  N ernst  und  Jellinek  das  Stick- 
oxydgleichgewicht   (s.   Seite  481)  gemessen. 

Mit  dieser  Methode  verwandt  ist  ein  von 
Nernst  angegebenes  Verfahren,  nach  wel- 
chem das  Knallgasgleichgewicht  untersucht 
wurde.  Man  erhitzte  Wasserdampf,  in  welchem 
ein  Platindraht  elektrisch  geglüht  wurde. 
An  der  Platinoberfläche  stellte  sich  das  Knall- 
gasgleichgewicht der  hier  herrschenden  Tem- 
peratur entsprechend  ein.  Eine  Wieder- 
vereinigung fand  selbst  in  ganz  geringer 
Entfernung  vom  Draht  nicht  mehr  merklich 
statt,  so  daß  nach  einiger  Zeit  die  Zusammen- 
setzung des  Gases  in  dem  ganzen  Raum  dem 
an  der  Platinoberfläche  sich  einstellenden 
Gleichgewicht  entsprach. 

Wird  umgekehrt  das  Gleichgewicht  bei 
der  Temperatur,  für  welche  man  es  zu  kennen 
wünscht,  zu  laugsam  erreicht,  so  kann  man 
im  Sinne  der  Fig.  1  (S.  472)  aus  den  Geschwin- 
digkeiten der  beiden  zum  Gleichgewicht 
führenden  Reaktionen  auf  das  Gleichgewicht 
schheßen. 

Auch  diese  Methode  haben  Nernst  und 
Jellinek  auf  das  Stickoxydgleichgewicht 
angewendet. 

Von  den  oben  erwähnten  Schwierig- 
keiten frei  sind  die  physikalischen  Methoden, 
Ist  eine  physikalische  Eigenschaft  in  ihrer 
Abhängigkeit  von  der  Zusammensetzung  des 
Systems  bekannt  und  ist  diese  Abhängig- 
keit eindeutig,  dann  läßt  sich  diese  Eigen- 
schaft zur  Gleichgewichtsmessung  verwen- 
den. 


So  kann  die  Dichte  bei  Gasgleich- 
gewichten herangezogen.werden,  wenn  bei  der 
Reaktion  eine  Aenderung  der  Molekülzahl 
stattfindet.  Ein  Beispiel  für  die  Anwen- 
dung dieser  Methode  haben  wir  ja  bereits 
in  der  Dissoziation  des  Stickstofftetroxyds 
kennen  gelernt.  Die  Methoden  der  Gas- 
dichtebestimmung (Meyer,  B  u  n  s  e  n)  wur- 
den jedoch  auch  für  sehr  hohe  Temperaturen 
ausgearbeitet  (Nernst,  Emich).  So  wurden 
die  oben  (S.  479)  zitierten  Daten  für  das 
Jodwasserstoff-  und  Bromwasserstoffgleich- 
gewicht  bei  hoher  Temperatur  auf  diese 
Weise  gewonnen. 

Auch  bei  Gleichgewichten  in  Lösungen 
und  Schmelzen  läßt  sich  die  Dichte  zur  Er- 
mittelung der  Lage  des  Gleichgewichts 
verwenden.  Die  Sache  liegt  aber  insofern 
hier  komphzierter,  als  zwischen  Dichte  und 
Zusammensetzung  hier  keine  einfache  Be- 
ziehung besteht,  und  außerdem  die  Dichte 
der  Lösung  durch  chemische  Umsetzungen 
nur  wenig  geändert  wird.  Es  muß  also 
einerseits  die  Abhängigkeit  der  Dichte  von 
dem  Grade  der  Umsetzung  erst  für  den  ein- 
zelnen Fall  empirisch  festgestellt,  anderer- 
seits die  Methode  empfindlich  genug  gemacht 
werden.  Ersteres  ist  nur  dann  mit  Sicherheit 
möglich,  wenn  die  Reaktion  genügend  lang- 
sam verläuft,  so  daß  man  synthetisch  Ge- 
mische beliebiger  Zusammensetzung  her- 
stellen kann.  So  konnten  Bredig  und 
Koelichen  das  Gleichgewicht  2CH3COCH3 
;;^CH3COCH2C(CH3)20H  dadurch  messen, 
daß  sie  die  Aenderung  des  Volumens,  welche 
bei  der  Reaktion  stattfindet,  verfolgten. 
Die  Reaktion  findet  nur  bei  Gegenwart  von 
Hydroxyhonen  mit  merklicher  Geschwindig- 
keit statt,  in  ihrer  Abwesenheit  konnte  man 
behebige  synthetische  Gemische  herstellen: 
die  Empfindlichkeit  der  Methode  wird  in 
solchen  Fällen  durch  die  Anwendung  von 
Dilatometern  erhöht  (birnenförmige  Ge- 
fäße mit  angesetztem  engem  Rohr,  wie  bei  den 
Thermometern).  Stellt  sich  das  Gleichgewicht 
in  der  Flüssigkeit  oder  Schmelze  unter  allen 
Umständen  schnell  ein,  so  kann  man  nur 
unter  gewissen  Annahmen  über  den  Zu- 
sammenhang zwischen  Dichte  und  Zusammen- 
setzung zum  Ziele  gelangen.  Man  kann  etwa 
von  der  Annahme  ausgehen,  daß  die  Dichte 
eine  rein  additive  Eigenschaft  ist.  So  konnte 
Brunner  Aufschlüsse  über  die  Gleichgewichte 
gewinnen,  die  sich  in  den  Schmelzen  rezi- 
proker Salzpaare  einstellen. 

Aendert  sich  bei  der  Reaktion  die  Molekül- 
zahl, so  kann  natürhch  statt  der  Aenderung  der 
Dichte  bei  konstantem  Druck  auch  die  Aende- 
rung des  Druckes  bei  konstantem  Volumen 
ermittelt  werden.  Dieser  Methode  entspricht 
bei  Gleichgewichten  in  Lösungen  die  Er- 
mittelung; der  Gesamtzahl  der  vorhandenen 


Chemisches  Grleicherewicht 


513 


Moleküle,  z.  B.  durch  Bestimmung  der 
Gefrierpunktserniedrigung.  Auf  diese  Weise 
sind  hauptsächlich  elektrolytische  Gleich- 
gewichte und  Assoziations-  oder  Disso- 
ziationsvorgänge untersucht  worden.  Ein 
Beispiel  eines  rein  chemischen  Gleichge- 
wichtes, das  auf  diese  Weise  gemessen 
werden  konnte,  ist  der  Zerfall  des  Chloral- 
hydrats. 

Gehngt  es,  eilte  nur  für  einen  Bestandteil 
durchlässige  Wand  herzustellen,  so  läßt 
sich  die  Gleichgewichtskonzentration  oder 
der  Partialdruck  desselben  direkt  ermitteln,  i 
Von  der  Durchlässigkeit  des  Platins  für  | 
Wasserstoff  wurde  z.  B.  bei  der  Unter- 
suchung des  Knallgas-  und  des  Chlorwasser- 
stoff gleichgewichtes  (N  ernst,  Löwen  stein, 
V.  Wartenberg)  Gebrauch  gemacht.  An  dem 
Gefäß,  in  dem  sich  das  Gleichgewicht  ein- 
stellte, war  ein  Manometer  angebracht, 
welches  durch  ein  dünnes  Platinblech  von 
der  Gasmischung  abgeschlossen  war.  Auf 
diese  Weise  zeigte  das  Manometer  nur  den 
Partialdruck  des  Wasserstoffs  an. 

Bei  Gleichgewichten  in  Lösungen  ent- 
spricht diesem  Verfahren  in  gewissem  Sinne 
die  Bestimmung  der  Konzentration  eines  der 
beteiligten  Stoffe  durch  Verteilung  gegen 
eine  zweite,  mit  der  ersten  nicht  mischbare 
Flüssigkeit  oder  gegen  die  Gasphase.  Auf 
diese  Weise  wurden  besonders  elektrolytische 
Gleichgewichte  gemessen,  so  z.  B.  die  Disso- 
ziation der  Pikrinsäure  in  wässeriger  Lösung 
durch  Messung  der  Verteilung  zwischen 
Wasser  und  Benzol  (Rothmund  und 
Drucker). 

Ist  mit  der  Reaktion  eine  Aenderung  der 
Farbe  verbunden,  so  läßt  sich  natürlich  das 
Gleichgewicht  kolorimetrisch  bestimmen, 
(vgl.  den  Artikel  „S  p  e  k  t  r  a  1  a  n  a  1  y  s  e"). 
Auf  die  Messung  der  elektrolytischen 
Gleichgewichte  durch  Bestimmung  der  Leit- 
fähigkeit braucht  hier  nur  hingewiesen  zu 
werden. 

Schheßhch  lassen  sich,  wie  bereits  erwähnt, 
(siehe  oben  S.  479),  Gleichgewichte  aus  den 
Messungen  elektromotorischer  Kräfte  be- 
rechnen. Auf  einige  Anwendungen  dieser 
Methode  wurde  bereits  bei  der  Besprechung 
der  betreffenden  Beispiele  hingewiesen. 

14b)  Heterogene  Gleichgewichte. 
Die  ältesten  und  am  häufigsten  verwendeten 
Methoden  zur  Ermittelung  der  Gleichge- 
wichte zwischen  festen  und  flüssigen  oder 
festen  und  festen  Phasen,  also  zur  Er- 
mittelung von  Erstarrungs-  und  Umwand- 
lungspunkten sind  die  thermischen. 

Sie  beruhen  darauf,  daß  die  bei  höherer 
Temperatur  beständige  Phase  zu  ihrer  Ent- 
stehung aus  der  bei  tieferer  Temperatur 
beständigen  einer  Wärmezufuhr  bedarf,  bezw. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


bei  ihrer  Rückverwandlung  Wärme  abgibt. 
Infolgedessen  erleidet  die  Temperaturände- 
rung beim  Erwärmen  oder  Abkühlen  des 
Systems  eine  Verzögerung,  wenn  eine  neue 
Phase  auftritt  (vgl.  oben  S.  494).  Das  ge- 
läufigste Beispiel  ist  die  Bestimmung  des 
Gefrier-  oder  Schmelzpunkts.  Trägt  man 
als  Abszisse  die  Zeit,  als  Ordinate  die  Tempera- 
ratur  auf,  so  ergibt  sich  im  Falle  eines  Er- 
starrungs- oder  Umwandlungspunkts  sche- 
matisch das  in  Figur  30  wiedergegebene 
Bild. 


Zeit 


Fig.  30. 


Bringt  man  die  Substanz  in  ein  Bad 
konstanter  tieferer  Temperatur  und  verfolgt 
die  Temperatur  an  einem  in  der  Substanz 
befindhchen  Thermometer,  dann  beobachtet 
man  beim  Abkühlen  zunächst  ein  stetiges 
Sinken  der  Temperatur  längs  AB.  Ist  die 
Erstarrungs-  bezw.  Umwandlungstempera- 
tur erreicht,  dann  wird,  wenn  keine  Ueber- 
sättigung  eintritt,  die  Temperatur  kon- 
stant bleiben,  bis  die  Umwandlung  oder  Er- 
starrung vollständig  ist.  Dann  wird  die 
Temperatur  stetig  weiter  sinken  (CD).  Beim 
Erwärmen  würde  die  Kurve  in  umgekehrter 
Richtung  durchlaufen.  In  Wirkhchkeit 
sehen  die  Kurven  etwas  anders  aus,  einmal 
weil  Uebersättigungen  oder  Unterkühlungen 
auftreten,  die  Gleichgewichtstemperatur  also 
überschritten  wird,  und  dann,  weil,  auch 
wenn  die  neue  Phase  aufgetreten  ist,  die 
Umwandlung  meist  nicht  schnell  genug 
erfolgt,  um  die  Temperatur  völHg  konstant 
zu  halten.  Die  Methode  wird  offenbar  um 
so  bessere  Resultate  hefern,  je  größer  die  Um- 
wandlungswärme ist.  In  einzelnen  Fällen 
macht  sich  eine  Umwandlung  nur  durch  eine 
kleine    Unebenheit    der    Kurve    bemerkbar. 

Erfolgt  die  Ausscheidung  oder  das  Ver- 
schwinden der  betreffenden  Phasen  nicht  bei 
konstanter    Temperatur,    so    tritt    natürlich 


514 


Chemisches  Gleichsrewicht 


kein  horizontales  Stück,  sondern  nur  ein 
Stück  geringerer  Neigung  auf.  Das  ist  z.  B. 
dann  der  Fall,  wenn  sich  aus  einem  flüssigen 
Gemisch  einer  der  Bestandteile  fest  ab- 
scheidet (vgl.  oben  S.  494).  Auch  die  Länge 
des  horizontalen  oder  weniger  geneigten 
Stückes  läßt  Schlüsse  zu.  So  würde  man 
z.  B.  bei  der  Untersuchung  der  Abkühlungs- 
kurven flüssiger  Gemische  von  Lithium- 
nitrat und  KaUumnitrat  (s.  S.  493)  folgendes 
beobachten:  Bei  der  Abkühlung  reinen  ge- 
schmolzenen Lithiumnitrats  tritt  nur  ein 
horizontales  Stück  bei  253 "  auf.  Bei  der 
Abkühlung  einer  Schmelze,  deren  Gehalt 
an  Kahumnitrat  zwischen  0  und  58 7o  liegt, 
beobachtet  man  ein  Stück  geringerer  Neigung, 
dessen  Beginn  anzeigt,  daß  die  Schmelz- 
kurve A'E'  des  Lithiumnitrats  (vgl.  Fig.  11) 
erreicht  ist  und  ein  horizontales  Stück, 
wo  bei  der  eutektischen  Temperatur  auch 
Kaliumnitrat  abgeschieden  wird.  Letzteres 
nimmt  mit  wachsendem  Gehalt  der  Schmelze 
an  Kaliumnitrat  immer  mehr  zu  und  erreicht 
bei  58%  seine  größte  Länge.  Das  Stück 
geringerer  Neigung  ist  hier  wieder  verschwun- 
den. Aus  der  Länge  des  horizontalen  Stücks 
läßt  sich  die  Menge  des  abgeschiedenen 
eutektischen  Konglomerats  bestimmen.  Die 
Konstruktion  des  Schmelzdiagramms  aus 
den  Abkühlungskurven  ist  aus  Figur  31  zu 


100%  ü  H0\ 


ioo^.KNO, 


Fig.  31. 


ersehen,    in    der    die    Buchstaben    dieselbe 
Bedeutung  haben  wie  in  Figur  11. 

Häufig  ist  es  notwendig,  die  Natur  der 
festen    Phasen    festzustellen,    z.    B.    zu    er- 


mitteln, ob  neben  der  einen  festen  Phase 
schon  Spuren  einer  zweiten  sich  abgeschieden 
haben.  Das  gehngt  oft  mit  HiKe  von  geätzten 
SchMffen.  Hierauf  beruht  eine  in  neuester 
Zeit  zu  großer  Entwickelung  gelangte  Me- 
thodik, die  sogenannte  Mikrographie, 
welche  besonders  auf  Metalllegierungen  mit 
großem  Erfolg  angewendet  worden  ist  (vgl. 
den  Artikel  ,, Mikroskopische  Technik"). 
Die  Aenderungen,  welche* die  Abkühlungs- 
kurven erleiden,  wenn  feste  Lösungen  auf- 
treten, wurden  bereits  oben  besprochen  (vgl. 
S.  503  f.). 

Für  die  Ermittelung  von  Umwandlungs- 
punkten kommen  noch  verschiedene  Me- 
thoden in  Betracht,  die  auf  der  plötzlichen 
Aenderung  aller  Eigenschaften  beruhen  oder 
davon  Gebrauch  machen,  daß  bei  der  Um- 
wandlungstemperatur die  Löslichkeit,  der 
Dampfdruck  und  auch  die  elektromotorische 
Kraft  gegen  einen  anderen  Stoff  oder 
das  Potential  gegen  die  Lösung  für  beide 
Formen  gleich  sind,  während  der  Unter- 
schied dieser  Größen  für  die  beiden  Formen 
sein  Zeichen  ändert.  Zu  der  ersten  Art  von 
Methoden  kann  im  Prinzip  jede  Eigenschaft 
herangezogen  werden,  besonders  häufig  stellt 
man  mittels  eines  Dilatometers  die  Ab- 
hängigkeit des  Volumens  von  der  Temperatur 
fest.  Je  nach  der  Geschwindigkeit  der  Um- 
wandlung zeigt  die  Kurve  in  der  Gegend 
der  Umwandlungstemperatur  ein  steileres 
bezw.  vertikales  Stück.  Auch  die  plötzhche 
Aenderung  der  elektrischen  Leitfähigkeit, 
der  Färbung  usw.  lassen  sich  benützen. 

Daß  die  Ermittelung  der  Löslichkeiten  der 
beiden  Formen  zu  erfahren  gestattet,  welche 
der  beiden  bei  der  betreffenden  Temperatur 
stabiler  ist,  wurde  bereits  erwähnt.  Vor  der 
Ermittelung  der  Dampfdrucke  hat  diese 
Methode  den  Vorzug,  daß  letztere  meist 
außerordenthch  klein  und  darum  kaum  meß- 
bar sind.  In  einzelnen  Fällen  ist  jedoch 
auch  die  Löslichkeit  nicht  meßbar  und  man 
ist  dann  gezwungen,  doch  auf  die  Dampf  drucke 
zurückzugreifen.  Es  ist  nun  möglich,  zum 
mindesten  die  relative  Größe  der  Dampf- 
drucke zweier  fester  Formen  in  einzelnen 
Fällen  dadurch  zu  ermitteln,  daß  man  ein 
homogenes  Gleichgewicht,  an  welchem  der 
betreffende  Stoff  beteihgt  ist,  in  Gegenwart 
der  festen  Form  mißt.  Um  sich  das  Prinzip 
an  einem  einfachen  Beispiel  klar  zu  machen, 
stelle  man  sich  vor,  es  gäbe  zwei  verschiedene 
feste  Formen  des  Ammoniumhydrosulfids. 
In  Gegenwart  der  weniger  stabilen  Form 
würde  man  dann  entsprechend  ihrem 
größeren  Dampfdruck  für  das  Produkt  aus 
den  Konzentrationen  oder  Drucken  des 
Ammoniaks  und  des  Schwefelwasserstoffs 
einen  größeren  Wert  erhalten  als  in  Gegen- 
wart der  stabileren  Form  (vgl.  oben  S.  490). 


Chemisches  Gleicha-ewicht 


515 


Auf  einem  derartigen,  allerdings  etwas  kom- 
plizierteren Wege  'konnten  Schenck  und 
Heller  feststellen,  daß  bis  zu  400"  herunter 
Graphit  stabiler  als  Diamant  und  dieser 
stabiler  als  amorphe  Kohle  ist.  Bei  tieferen 
Temperaturen  Heß  sich  das  betreffendeGleich- 
gewicht  nicht  messen  (vgl.  oben  S.  489). 

Durch  Bestimmung  der  elektromotori- 
schen Kraft  einer  galvanischen  Kette,  deren 
Elektroden  aus  grauem  und  weißem  Zinn 
bestanden,  konnte  Cohen  den  Uniwand- 
lungspunkt  des  Zinns  ermitteln.  Oberhalb 
20"  ist  das  weiße  Zinn  beständig,  der  Strom 
muß  also  in  der  Kette  so  fUeßen,  daß  sich 
graues  in  weißes  Zinn  umwandelt,  daß  also 
graues  Zinn  in  Lösung  geht,  weißes  nieder- 
geschlagen wird.  Unterhalb  20"  findet  das 
Umgekehrte  statt. 

Die  Messungen  der  Gleichgewichte 
zwischen  festen  und  gasförmigen  Phasen 
laufen  meist  auf  Druckmessung  hinaus. 
Solche  können  auf  statischen  und  dyna- 
mischen Wegen  ausgeführt  werden.  Bei 
ersteren  wird  dem  Dissoziationsdruck  durch 
eine  bekannte  Kraft  das  Gleichgewicht 
gehalten  (Manometer,  Tensimeter).  Bei 
letzteren  wird  entweder  ein  indifferentes 
Gas  über  die  festen  Phasen  geleitet  und  in 
der  austretenden  Mischung  der  Partialdruck 
des  bei  der  Dissoziation  entstehenden  Gases 
ermittelt,  oder  aber  es  wird  der  Partialdruck 
dieses  Gases  bestimmt,  bei  welchem  die 
Keaktion  einzutreten  beginnt  (s.  oben  S.  491), 
am  besten  geschieht  beides,  damit  das  Gleich- 
gewicht von  beiden  Seiten  erreicht  wird, 
denn  gerade  solche  Gleichgewichte  stellen 
sich  nur  sehr  träge  ein. 

Man  kann  aber  den  Dissoziationsdruck 
auch  dadurch  ermitteln,  daß  man  ein  System 
sucht,  mit  dem  das  zu  untersuchende  be- 
züglich des  bei  der  Dissoziation  entstehenden 
Gases  im  Gleichgewicht  ist.  Z.  B.  konnte 
Müller- Er  zb  ach  die  Wasserdampften- 
sionen  von  Salzhydraten  feststellen,  indem 
er  die  Hydrate  und  die  wasserfreien  Salze 
in  geschlossenen  Gefäßen  über  verdünnter 
Schwefelsäure  verschiedener  Konzentration 
stehen  Heß  und  die  Konzentration  ermittelte, 
bei  welcher  weder  Wasseraufnahme  noch 
Abgabe  eintrat.  Die  Wasserdampftension 
der  betreffenden  Schwefelsäurelösung  ist 
dann  gleich  dem  Dissoziationsdruck  des 
Salzhydrats.  Manchmal  ist  es  möglich, 
die  festen  Phasen  direkt  mit  der  Flüssigkeit 
in  Berührung  zu  bringen.  Man  kann  z.  B. 
den  Dissoziationsdruck  eines  Salzhydrats 
auch  bestimmen,  indem  man  das  Hydrat 
und  das  wasserfreie  Salz  mit  wasserhaltigem 
Alkohol  schüttelt  und  feststellt,  bei  welchem 
Wassergehalt  des  Alkohols  keine  Veränderung 
stattfindet.     Auch  durch  Verknüpfung  mit 


einem  bekannten  homogenen  Gleichgewicht 
lassen  sich  Dissoziationsdrucke  messen  (vgl. 
oben  S.  506). 

Werden  die  Gleichgewichte  untersucht, 
die  sich  bei  hohen  Drucken  einstellen 
(Schmelz-  und  Umwandlungskurven),  so 
ergeben  sich  besondere  Schwierigkeiten,  da 
die  Substanz  in  eine  Druckbombe  einge- 
schlossen, also  unsichtbar  ist.  Z.  B.  weiß 
man  da  nicht  einmal  ohne  weiteres,  ob  man 
sich  auf  einer  Schmelz-  oder  Umwandlungs- 
kurve befindet.  Diese  Schwierigkeit  konnte 
T  am  mann  dadurch  überwinden,  daß  er 
im  Innern  der  Bombe  einen  Unterbrecher 
anbrachte,  an  dessen  Stillstehen  oder  Spielen 
man  erkennen  konnte,  ob  die  Substanz 
fest  oder  flüssig  war. 

15.  Anwendungen  der  Gleichgewichts- 
lehre. Die  Anwendungen  der  Gleichgewichts- 
lehre umfassen  das  ganze  Gebiet  der  Natur- 
wissenschaften und  der  Technik.  Denn  wo 
chemische  Vorgänge  beteihgt  sind,  spielen 
auch  chemische  Gleichgewichte  direkt  oder 
indirekt  eine  Rolle.  Trotzdem  ist  die  Zahl 
der  quantitativ  durchgeführten  Gleichge- 
wichtsuntersuchungen  auf  dem  Gebiete  der 
übrigen  Naturwissenschaften,  besonders  der 
Biologie,  noch  nicht  sehr  groß,  weil  die  in 
der  Natur,  besonders  in  den  lebenden  Or- 
ganismen, vorhegenden  Verhältnisse  meist 
außerordentlich  kompMziert  und  vielfach 
auch  rein  chemisch  noch  nicht  aufgeklärt 
sind. 

15a)  Anwendungen  in  der  Chemie. 
Die  grundlegende  Frage  nach  der  Fähigkeit  der 
Stoffe,  miteinander  Verbindungen  zu  bilden, 
geht  erst  einer  allgemeinen  Beantwortung  ent- 
gegen, seit  die  Gleichgewichte,  und  zwar  be- 
sonders die  Schmelzkurven  und  die  Dissozia- 
tionsdrucke,  systematisch   erforscht  werden. 

Gerade  die  Aufnahme  der  Schmelz- 
diagramme hat  unsere  Kenntnis  der  möglichen 
Verbindungen  außerordenthch  erweitert. 
Denn  ganze  Gruppen  von  Verbindungen 
bheben  früher  unbemerkt,  meist  jene,  welche 
beim  Schmelzen  oder  Lösen  dissoziieren 
und  sich  nicht  durch  spezifische  Eigenschaften 
auffallend  von  ihren  Komponenten  unter- 
scheiden. Daß  auch  in  solchen  Fällen  das 
Auftreten  von  Verbindungen  sich  in  den 
Schmelz-  bezw.  Lösungserscheinungen  deut- 
hch  zu  erkennen  gibt,  haben  wir  oben  ge- 
sehen (s.  S.  495). 

Drei  große  Gruppen  von  Verbindungen 
wurden  so  eigenthch  erst  erschlossen:  Die 
Metallegierungen,  die  organischen  „Molekül- 
verbindungen", die  Hydrate  und  hydrat- 
ähnhchen  Verbindungen.  Hierbei  hat  sich 
eine  ungeahnte  Fülle  von  Verbindungen 
ergeben.    Aber  auch  die  Kenntnis  der  schon 

33* 


516 


Chemisches  Grleichgewicht 


besser  bekannten  VerbindungsgrujDpen  wurde 
wesentlich  erweitert.  Verbindungen  wie  die 
Jodchloride,  die  Oxyde  der  Edelmetalle 
u.  a.  m.  wurden  durch  das  Studium  der 
Schmelz-  und  Dissoziationserscheinungen  teils 
erst  entdeckt,  teils  einwandfrei  als  chemische 
Verbindungen  festgestellt. 

Hierbei' hat  sich  auch  allmähhch 'gezeigt, 
daß  im  Sinne  der  Gleichgewichtslehre  ein 
Unterschied  zwischen  „Molekülverbindungen" 
und  anderen  Verbindungen  nicht  zu  erkennen 
ist.  Das  gilt  sowohl  für  die  Erscheinungen 
beim  Schmelzen  als  auch  für  das  Verhalten 
bei  Dissoziation  in  der  Gasphase.  Es  bedarf 
kaum  des  Hinweises,  daß  diese  Erkenntnis 
nicht  verfehlen  konnte,  ihre  Kückwirkung 
auf  die  valenz-  und  strukturtheoretischen 
Anschauungen  zu  äußern.  Es  macht  sich  das 
Bestreben  geltend,  den  Rahmen  cheser  An- 
schauungen zu  erweitern,  eine  immer  größere 
Zahl  von  früher  als  Molekülverbindungen 
betrachteten  Stoffen  darin  aufzunehmen 
(vgl.  den  Artikel  „Valenz lehre"). 

Die  Bedeutung  der  Lehre  von  den  hetero- 
genen Gleichgewichten  für  die  Stöchio- 
metrie  hat  ihren  Ausdruck  in  der  von  F. 
Wald  aufgestellten  Definition  des  chemi- 
schen Individuums  gefunden,  welche  diesen 
Begriff  ohne  Benutzung  der  Atomhypothese 
nur  aus  den  Gleichgewichtserscheinungen 
ableitet. 

Diese    Definition    gründet    sich    auf    die 
Tatsache,  daß,  während  eine  Lösung,  gleich- 1 
gültig  ob  fest,  flüssig  oder  gasförmig,  ihre  i 
dem  Gleichgewicht  entsprechende  Zusammen- 1 
Setzung  mit  den  Gleichgewichtsbedingungen  [ 
(Druck,  Temperatur,  Zusammensetzung  der 
übrigen  Phasen)  stetig  ändert,  eine  aus  einem 
Stoff  bestehende  Phase  dies  nicht  tut,  oder 
daß    man    vielmehr    umgekehrt   eine  solche 
Phase     konstanter     Zusammensetzung     als 
„reinen  Stoff"  bezeichnet. 

Ein  anderes  Anwendungsgebiet  hat  sich 
der  Gleichgewichtslehre  in  der  Feststellung 
der  günstigsten  bezw.  allein  möglichen  Be- 
dingungen für  die  Entstehung  oder  Her- 
stellung einzelner  Stoffe  geboten. 

Es  ist  klar,  daß  die  Erkenntnis  des 
Stabilitätsgebietes  eines  Stoffes,  bezw.  einer 
Form,  für  die  Möglichkeit  der  Gewinnung 
von  entscheidender  Bedeutung  ist  (vgl. 
auch  oben  S.  488).  So  sind  z.  B.  die  Sub- 
haloide  des  Calciums  CaCl,  CaF,  CaJ  im 
Gegensatz  zu  dem  Silbersubfluorid  (s.  oben 
S.  492)  nur  bei  hoher  Temperatur  beständig, 
während  sie  unterhalb  der  betreffenden 
Umwandlungstemperaturen  in  metallisches 
Calcium  und  das  normale  Haloid  zerfallen. 
Auf  Grund  dieser  Erkenntnis  konnten 
Wöhler  und   Rodewald  diese   Subhaloide 


gewinnen,  indem  sie  die  betreffenden  Haloide 
mit  metalMschem  Calcium  auf  hohe  Tem- 
peratur erhitzten  und  abschreckten. 

Handelt  es  sich  bei  heterogenen 
Gleichgewichten  um  die  Möglichkeit  des 
Entstehens  der  gesuchten  Stoffe,  so  bei 
homogenen  Gleichgewichten  um  die  gün- 
stigsten Bedingungen,  d.  h.  die  Bedingungen 
für  die  beste  „Ausl3eute".  Diese  Frage  spielt 
naturgemäß  besonders  bei  solchen  Stoffen  eine 
wichtige  Rolle,  welche  technisch  im  großen 
gewonnen  werden. 

15b)  Anwendungen  in  der  Technik. 
Aus  der  Anwendung  des  Massenwirkungsge- 
setzes auf  den  D  e  a  c  0  n  prozeß  geht  z.B.  hervor 
(s.  oben  S.  483),  daß  es  bei  gegebener  Tempe- 
ratur verhältnismäßig  wenig  nützt,  die  Sauer- 
stoffkonzentration zu  erhöhen,  denn  wie  aus 

der  Formel     >,.  '  -'-^—  =  K  hervorgeht, 

C*HC1  •  Co,  ^ 

wächst  die  Chlorkonzentration  nur  mit  der 
Wurzel  aus  der  Sauerstoffkonzentration. 
Aus  der  Abhängigkeit  der  Gleichgewichts- 
konstante von  der  Temperatur  ergibt  sicii, 
daß  die  Ausbeute  um  so  günstiger  ist,  je 
tiefer  die  Temperatur  ist.  Hier  wird  jedoch 
durch  die  mit  sinkender  Temperatur  abneh- 
mende Reaktionsgeschwindigkeit  eine  Grenze 
gesetzt.  Die  Güte  des  verwendeten  Kataly- 
sators ist  also  von  großer  Bedeutung. 

Aehnhch  hegen  die  Verhältnisse  bei  der 
Bildung  des  Schwefeltrioxyds  aus  Schwefel- 
dioxyd und  Sauerstoff,  welche  dem  wichtigen 
Ivo  n  t  ak  tschwef  eis  äure  verfahren  zu- 
grunde hegt  (vgl.  den  Artikel  „Schwefel"). 
Bei  diesem  Verfahren  wird  das  im  wesenthchen 
aus  Stickstoff,  Sauerstoff  und  Schwefeldioxyd 
bestehende  „Röstgas"  über  erhitzte  feste 
Körper,  ,, Kontaktkörper",  geleitet,  welche 
die  Eigenschaft  haben,  die  Oxydation  des 
Schwefeldioxvds  zu  beschleunigen.  Das 
Gleichgewicht  2S02+02=2S03'wird  durch 
Temperaturerhöhung  stark  nach  links  ver- 
schoben, denn  bei  der  Oxydation  eines  Mols 
SO2  werden  22000  cal.  frei.  Es  ist  daher 
wünschenswert,  die  Temperatur  tief  zu  halten. 
Da  aber  andererseits  die  Geschwindigkeit 
nicht  zu  klein  sein  darf,  weil  sich  sonst 
beim  Ueberleiten  über  die  Kontaktkörper 
das  Gleichgewicht  nicht  einstellt,  ist  es  wich- 
tig, die  Abhängigkeit  des  Gleichgewichts 
von  der  Temperatur  genau  zu  kennen.  Es 
ist  ja  offenbar  für  den  praktischen  Erfolg 
gleichgültig,  ob  das  Gleichgewicht  bei  99,907o 
oder  bei  99,99%  SO2  hegt,  wenn  auch  die 
Gleichgewichtskonstante  in  letzterem  Falle 
etwa  hundertmal  so  groß  ist  als  in  ersterem 
(vgl.  die  Formel  für  das  ganz  analoge  Knallgas- 
gleichgewicht S.  482).  Dagegen  ist  es  vom 
praktischen  Standpunkt  aus  ein  sehr  großer 
Unterschied,  ob  das  Gleichgewicht  bei  90"/o 


Cliemisclies  Crleichoewieht 


51< 


oder  bei  SO^/o  SOp  liegt,  obwohl  der  Unter- 
schied in  den  Gleichgewichtskonstanten  hier 
relativ  gering  ist.  Das  Gleichgewicht  wnrde 
von  Boden  stein  sehr  genan  untersucht. 
Aus  den  erhaltenen  Daten  ergibt  sich  nun, 
daß  die  Dissoziation  des  Schwefeltrioxyds 
unter  den  technisch  übhchen  Konzentrations- 
bedingungen erst  gegen  500"  Beträge  erreicht, 
die  praktisch  in  Betracht  kommen.  Oberhalb 
500°  aber  kommt  man  bald  aus  dem  prak- 
tisch brauchbaren  Gebiet  der  Gleichgewichts- 
lagen heraus,  wie  folgende  Berechnung 
(nach  Haber)  zeigt,  welcher  ein  Röstgas 
von  70%  ÖO2,  10,4«/o  O2,  82,6«/o  ^2  zugrunde 
gelegt  ist. 


iperaturen 

Maximale  Ausbeute 

434 
550 
645 

997o 
8Ö0/0 
60«/o 

Der  einzige  Kontaktkörper  nun,  welcher 
gestattet,  bei  Temperaturen  unter  500" 
zu  arbeiten,  ist  das  Platin,  bezw.  mit  fein 
verteiltem  Platin  bedeckte  Körper.  Es  sind 
zwar  sehr  viele  Stoffe  bekannt,  welche  die 
Oxydation  des  Schwefeldioxyds  stark  be- 
schleunigen, sie  können  aber  mit  dem  Platin 
nicht  konkurrieren,  weil  sie  eben  dazu 
zwingen,  bei  höheren  Temperaturen  und  daher 
mit  schlechteren  Ausbeuten  zu  arbeiten. 

Weit  ungünstiger  liegt  das  Gleichgewicht 
3H2+N2^2NH3.  Einerseits  ist  hier  die 
Reaktionsgeschwindigkeit  entsprechend  der 
bekannten  Reaktionsträgheit  des  Stickstoffs 
außerordenthch  klein,  andererseits  liegt  das 
Gleichgewicht  selbst  bei  mäßig  hohen  Tem- 
peraturen schon  sehr  weit  nach  links.  So 
entspricht  nach  Haber  dem  Gleichgewicht 
bei  700"  und  Atmosphärendruck  in  einem 
Gemisch  von  einem  Volumen  Stickstoff  und 
drei  Volumina  Wasserstoff  ein  Ammoniak- 
gehalt  von  0,022"/o.  Es  wird  aber  das  Gleich- 
gewicht entsprechend  den  Molekülzahlen 
durch  Erhöhung  des  Druckes  nach  rechts 
verschoben.  Haber  vermochte  infolge- 
dessen, nachdem  er  einen  Katalysator  ge- 
funden hatte,  in  dessen  Anwesenheit  die 
Einstellung  des  Gleichgewichts  selbst  bei 
550"  noch  rasch  erfolgt  (metallisches  Uran) 
durch  Arbeiten  unter  einem  Druck  von  200 
Atmosphären  zu  einem  technisch  brauch- 
baren Verfahren  der  Ammoniakgewinnung 
zu  gelangen.  Da  aber  selbst  unter  diesen 
Umständen  das  Gleichgewicht  noch  bei  re- 
lativ geringen  Ammoniakkonzentrationen 
liegt,  wird  so  verfahren,  daß  man  das  gebildete 
Ammoniak  fortwährend  aus  dem  System  ent- 
fernt (durch  Verflüssigung  oder  durch  che- 
mische Absorption). 

Handelt  es  sich  bei  der  Gewinnung  dieser 


in  exothermen  Reaktionen  sich  bildenden 
Stoffe  darum,  bei  möglichst  tiefen  Tempera- 
turen arbeiten  zu  können,  so  bei  der  Gewin- 
nung endothermer  Verbindungen  um  die 
Erreichung  möghchst  hoher  Temperaturen. 
Es  ist  bekanntlich  eines  der  wichtigsten  Pro- 
bleme der  Weltwirtschaft,  die  als  Dünge- 
mittel unentbehrlichen  Nitrate  künsthch  zu 
gewinnen  (vgl.  den  Artikel  ,, Stick stoff- 
ver Wertung").  Nun  erreicht  aber,  wie  wir 
gesehen  haben  (s.  S.  481)  das  Gleichgewicht 
Oo+Na^SNO  erst  bei  hohen  Temperaturen 
beträchthche  Stickoxydkonzentrationen.  Es 
besteht  also  die  Aufgabe  darin,  das  Gleich- 
gewicht bei  möghchst  hoher  Temperatur 
sich  einstellen  zu  lassen  und  die  Gasmischung 
rasch  abzukühlen,  damit  das  gebildete  Stick- 
oxyd nicht  Zeit  findet,  sich  wieder  zu  zer- 
setzen (vgl.  oben  S.  510).  Das  Stickoxyd 
läßt  sich  bekannthch  bereits  bei  gewöhnlicher 
Temperatur  leicht  zu  Stickstoffdioxyd  oxy- 
dieren, und  dieses  bildet  beim  Einleiten  in 
Alkahlösungen  (Kalkmilch)  Nitrit  und  Ni- 
trat (vgl.  den  Artikel  ,, Stickstoff  Ver- 
wertung"). 

Die  Anwendung  der  Lehre  von  den  he- 
terogenen Gleichgewichten  spielt  in  der 
Metallurgie  eine  große  Rolle  (vgl.  die  Artikel 
„Metalle"  und  „Legierungen"). 

15c) xVn Wendungen  in  der  Mineralo- 
gie und  Geologie.  Hier  hat  die  Lehre  von 
den  heterogenen  Gleichgewichten  ein  groß- 
artiges Anwendungsgebiet  gefunden,  und  es 
hegt  schon  eine  ganze  Anzahl  erfolgreicher  Un- 
tersuchungen vor.  Es  handelt  sich  hauptsäch- 
hch  darum,  die  Entstehungsbedingungen  der 
einzelnen  Minerale  und  Gesteine  klarzulegen. 
Es  kommen  dabei  meist  kompUzierte  Systeme 
höherer  Ordnung  in  Betracht,  deren  Be- 
sprechung den  Rahmen  dieses  Artikels  über- 
schreiten würde.  Die  großartigen  Unter- 
suchungen, durch  welche  van't  Hoff  und 
seine  Mitarbeiter  die  Bildung  der  ozeanischen 
Salzablagerungen  aufklärten,  seien  deshalb 
nur  erwähnt.  Es  handelte  sich  darum,  fest- 
zustellen, was  geschieht,  wenn  eine  Lösung 
von  der  Zusammensetzung  des  Meerwassers 
langsam  verdunstet  und,  wie  bei  geologischen 
Zeiträumen  zu  erwarten,  keine  Uebcrsätti- 
gungen  stattfinden.  Da  die  Löslichkeiten 
der  einzelnen  Salze  nicht  voneinander  un- 
abhängig sind,  und  da  Verbindungen,  Doppel- 
salze und  Hydrate  möglich  sind,  ist  die 
Mannigfaltigkeit  sehr  groß. 

Als  relativ  einfaches  Beispiel  sei  das  System 
Calci  ums  ulfat-Wasser  betrachtet, 
welches  im  Verlauf  dieser  Untersuchungen 
seine  Aufklärung  fand.  Zunächst  hat  sicli 
ergeben,  daß  das  wasserfreie  Calciumsulfat 
in  zwei  verscliiedenen  festen  Formen  auftreten 
kann,  dem  gewöhnhchen,  natürlich  vorkom- 


118 


Chemiselies  Gleichgewiclit 


inenden,  schwerlöslichen  und  dem  in  der 
Natur  nicht  vorkommenden,  leichtlöshchen 
Anhydrit.  Ferner  bildet  das  Calciumsulfat 
zwei  Hydrate,  Gips  CaS04.2H20  und  „Halb- 
hydrat"  (CaSOJa-HgO.  Dem  Gleichgewicht 
zwischen  Halbhydrat  und  Anhydrit  kommt 
innerhalb  des  ganzen  untersuchten  Gebiets 
ein  größerer  Dissoziationsdruck  zu,  als  dem 
Gleichgewicht  zwischen  Gips  und  Anhydrit. 
Das  Halbhydrat  ist  also  ganz  so  wie  das 
Natriumsulfatheptahydrat  (s.  oben  S.  498) 
instabil,  es  muß  früher  oder  später  in  Gips 
und  Anhydrit  zerfallen  und  kann  sich  nie 
aus  diesen  bilden,  dementsprechend  fand  auch 
van't  Hoff,  daß  sich  an  den  Berührungs- 
stellen der  Gips-  und  Anhydritschichten 
in  der  Natur  kein  Halbhydrat  findet.  Ferner 
ist  der  schwerlösliche  Anhydrit  natürlich 
stabiler  als  der  leichtlöshche  (s.  S.  487), 
und  dementsprechend  ist  der  Dissoziations- 
druck der  Hydrate  in  Gegenwart  des  schwer 
löslichen  Anhydrits  größer  als  in  Gegenwart 
des  leichtlöslichen  Anhydrits  (denn  der  sta- 
bileren schwerer  löslichen  Form  entspricht 
nach  S.  487  auch  der  kleinere  Dampfdruck 
und  da,  nach  S.  490,  das  Produkt  aus  diesem 
und  dem  Dissoziationsdruck  konstant  ist, 
ein  größerer  Wert  des  letzteren).  Die  Abspal- 
tung des  Wassers  aus  dem  Halbhydrat 
erfolgt  aber  so  träge,  daß  man  das  Gleichge- 
wicht 2CaS04 .2H,0;±(CaS04)2 .  H2O+3H2O 
bequem  untersuchen  konnte.  Die  Wasser- 
dampftension erreicht  bei  101,5" Atmosphären- 
druck. Hier  liegt  also  der  „Siedepunkt" 
des  Gipses.  In  einem  geschlossenen  Rohr 
findet  bei  107*'  und  900  mm  die  Umwandlung 
2CaS04.2H20=(CaSOj),.H20+3H20  (flüs- 
sig) statt.  Hier  schmilzt  also  Gips  zu  einem 
Brei  von  Halbhydrat  und  Wasser  bezw. 
Lösung,  so  wie  bei  32,4"  Glaubersalz  zu  einem 
Brei  von  NaoSO/,  und  Lösung  schmilzt 
(s.  oben  S.  498).  Findet  keine  Verzögerung 
oder  Uebersättigung  statt,  dann  geht  be- 
reits bei  63,5°  und  175  mm  die  Umwand- 
lung des  Gipses  in  natürUchen  Anhydrit 
und  flüssiges  Wasser  vor  sich.  Die  Umwand- 
lung in  leichtlöslichen  Anhydrit  findet  dem 
oben  Gesagten  entsprechend  erst  bei  höherer 
Temperatur,  nämlich  bei  93"  statt.  Die  Tat- 
sache, daß  das  instabile  Halbhydrat  so  viel 
träger  zerfällt,  als  der  stabilere  Gips,  ist  ein 
schönes  Beispiel  für  den  Unterschied  zwischen 
„Beständigkeit"  und  „Haltbarkeit"  (s.  oben 
S.  478).  Die  Umwandlung  des  Halbhydrats 
in  leichtlöslichen  Anhydrit  erfolgt  bei  36°, 
in  bezug  auf  gewöhnlichen  Anhydrit  ist 
das  Halbhydrat  so  unbeständig,  daß  der 
Umwandlungspunkt,  der  bei  sehr  tiefer  Tem- 
peratur liegen  würde,  sich  nicht  erreichen 
ließ. 

Es  ist  an  sich  schon  bemerkenswert,  daß 
die  Bildung  von  Anhydrit  aus  Gips  bereits 


bei  so  niedrigen  Temperaturen  freiwillig 
stattfindet,  aber  van't  Hoff  konnte  zeigen, 
daß  dieser  Vorgang  unter  gewissen  Bedin- 
gungen bei  noch  wesenthch  tieferen  Tempera- 
turen möghch  ist.  Da  der  Zerfall  von  Gips 
in  Anhydrit  und  Lösung  dann  erfolgt,  wenn 
der  Dissoziationsdruck  gleich  dem  Dampf- 
druck der  Lösung  ist  (s.  oben  S.  499),  so  folgt, 
daß,  wenn  man  diesen  durch  Zusatz  von 
Fremdstoffen  erniedrigt,  die  Umwandlungs- 
temperatur herabgedrückt  werden  muß,  weil 
nun  der  Dissoziationsdruck  bereits  bei  einer 
niedrigeren  Temperatur  den  Dampfdruck 
der  Lösung  erreichen  wird.  Aus  denselben 
Ueberlegungen  ergibt  sich  ja  die  Gefrier- 
punktserniedrigung {ys^\.  den  Artikel  ,, Lö- 
sungen"). Die  Bildung  des  Anhydrits 
aus  Gips  wird  also  in  Salzlösungen  bereits 
bei  tieferen  Temperaturen  erfolgen.  Dasselbe 
gilt  natürlich  für  die  Umwandlung  von  Gips 
in  Halbhydrat  oder  von  letzterem  in  An- 
hydrit. Es  ergab  sich,  daß  in  einer  gesättigten 
Lösung  von  Chlornatrium  die  Anhydrit- 
bildung bereits  bei  36°  erfolgt.  Li  einer 
gesättigten  Lösung  eines  noch  leichter  lös- 
lichen Salzes  läge  die  Umwandlungstemperatur 
noch  tiefer,  in  einer  gesättigten  Lösung  von 
Magnesinmchlorid,  welches  sehr  leicht  lös- 
hch  ist,  sogar  unter  0°.  Es  wird  sich  also  beim 
Eindunsten  einer  Lösung,  aus  welcher  sich 
Gips  absetzt,  z.  B.  des  Meerwassers,  schon 
bei  gewöhnlicher  Temperatur  Anhydrit  bilden. 

Auch  die  Aufnahme  von  Schmelzdia- 
grammen wurde  mit  Erfolg  auf  mineralo- 
gische Probleme  angewendet.  So  konnte 
z.  B.  Day  die  in  dem  System  C  a  1  c  i  u  m  - 
oxyd- Kieselsäure  auftretenden  Ver- 
bindungen und  die  bei  tieferer  Temperatur 
erfolgenden  Umwandlungen  derselben  klar- 
stellen. 

Die  Entstehungsbedingungen  des  Feld- 
spats aus  wasserhaltigen  (granitischen) 
Magmen  hat  Baur  aufgeklärt,  indem  er  die 
in  dem  System  Kieselsäure,  Wasser,  Alkah- 
aluminat  auftretenden  Gleichgewichte  bei 
hohen  Drucken  und  Temperaturen  studierte. 

iSd)  Anwendungen  in  der  Phy- 
siologie. Lifolge  der  auf  diesem  Gebiet  be- 
stehenden besonderen  Schwierigkeiten,  welche 
oben  bereits  angedeutet  wurden,  ist  es  zwar 
hier  häufig  möghch  gewesen,  allgemeine  Ueber- 
legungen anzustellen,  die  Zahl  der  quantitativ 
untersuchten  Gleichgewichte  ist  aber,  wenn 
man  von  elektrolytischen  Gleichgewichten  ab- 
sieht, noch  gering.  Doch  darf  man  wohl  hier 
der  Anwendung  der  Gleichgewichtslehre  eine 
große  Zukunft  prophezeien. 

Als  Beispiel  eines  quantitativ  untersuch- 
ten Gleichgewichtes,  welches  ganz  besonderes 
Interesse  beansprucht,  sei  die  Aufnahme  des 


Chemisches  Gleichgewicht  —  Chemische  Kinetik 


519 


Sauerstoffs  durch  das  Hämoglobin  erwähnt. 
Hüfner  hatte  bereits  vor  einiger  Zeit  die 
Ansicht  vertreten,  daß  liier  ein  Gleichgewicht 

Hämoglobin+Oa  ^  Oxyhämoglobin 

besteht.  Doch  ergaben  sich  auffallende  Ab- 
weichungen von  den  durch  das  Massen- 
wirkungsgesetz geforderten   Beziehungen. 

Diese  Abweichungen  wurden  durch  Bar- 
er oft  und  Hill  aufgeklärt,  die  feststellten, 
daß  das  Massenwirkungsgesetz  in  vollständig 
salzfreien  Hämoglobinlösungen  exakt  er- 
füllt ist,  nicht  aber  in  Lösungen,  welche 
noch  Elektrolyte  enthalten.     Die  Beziehung 

—  g   •_?!__  j^    nimmt    bei    konstantem 

Coxyh . 

C 
Sauerstoff  druck  die  Form  an  ->,   ^       =  K. 

'^Oxyh. 

Barcroft  konnte  auch  durch  Anwendung  der 
Gleichung  der  Keaktionsisochore  (s.  oben 
S.  477)  die  Wärmetönung  der  Hämoglobin- 
oxvdation  berechnen,  es  ergab  sich  der 
Wert  28000  cal.  pro  Mol  Hämoglobin. 

Manchmal'  ermöglicht  die  Anwendung 
der  Gleichgewichtslehre  prinzipielle  Ueber- 
legungen  von  großer  Tragweite  selbst  in 
Fällen,  wo  die  eigenthchen  Gleichgewichte 
der  Messung  zunächst  nicht  zugänglich  sind. 
Ein  Beispiel  hierfür  ist  die  Entwicklung  der 
Ansichten  über  die  Wirkung  der  Katalysa- 
toren, Enzyme  und  Fermente  (vgl.  die 
Artikel  ,, Chemische  Kinetik",  „Kata- 
lyse" und  „Enzyme"). 

Die  Erkenntnis,  daß  ein  in  relativ  germger 
Menge  anwesender  Stoff  durch  seine  bloße 
Anwesenheit  keine  wesentliche  Verschie- 
bung des  Gleichgewichts  hervorbringen  kann, 
weil  zu  einer  Gleichgewichtsverschiebung 
Arbeit  erforderhch  ist,  führte  Ostwald  zu 
der  folgenschweren  Auffassung,  daß  die 
Katalysatoren  nur  die  Geschwindigkeit 
von  Vorgängen  verändern,  welche  auch  in 
Abwesenheit  dieser  Katalysatoren  bis  zu 
demselben  Betrage  verlaufen  müßten.  Da- 
raus folgte,  daß  ein  Katalysator,  der  eine 
Keaktion  beschleunigt,  auch  deren  Gegen- 
reaktion im  selben  Maße  beschleunigen  muß. 

Nun  war  es  bekannt,  daß  in  den  Organis- 
men der  Tiere  und  Pflanzen  Enzyme  eine 
große  Rolle  spielen  und  die  für  den  Stoff- 
wechsel wichtigsten  Reaktionen  an  ihre  An- 
wesenheit gebunden  sind.  Aus  dem  Obigen 
ergibt  sich  nun,  daß  ein  Enzym,  welches 
die  Spaltung  einer  Verbindung  „hervorruft", 
d.  h.  eben  beschleunigt,  auch  die  Synthese 
dieser  Verbindung  beschleunigen  muß  und 
umgekehrt.  Dieser  Schluß  konnte  in  einer 
Reihe  von  Fällen  bestätigt  werden,  so  von 
Hill  für  die  Spaltung  der  Maltose  durch 
Maltase,  von  Kastle  und  Loevenhart 
für  die   Spaltung  der  Fette   durch  Lipase. 


Weiter  ergab  sich  der  Schluß,  daß  die  Bil- 
dung und  Spaltung  der  einzelnen  Stoffe  auch 
im  Organismus  nur  unter  Umständen  er- 
folgen kann,  welche  den  Gleichgewichts- 
bedingungen nicht  widersprechen.  Liegt 
also  das  Gleichgewicht  nicht  sehr  weit  nach 
einer  Seite,  und  das  ist  gerade  bei  den  für  den 
Organismus  wichtigen  Gleichgewichten  selten 
der  Fall,  da  es  sich  ja  gerade  um  organische 
Reaktionen  von  geringer  Affinität  handelt, 
so  kann  die  Anreicherung  eines  der  am 
Gleichgewicht  beteihgten  Stoffe  im  Organis- 
mus nur  dadurch  erfolgen,  daß  die  gebildeten 
Mengen  desselben  stets  auf  irgendeine  Weise 
aus  der  Reaktionsmischung  entfernt  werden. 
Es  bedarf  kaum  des  Hinweises,  daß  sich  hier 
auch  vielleicht  ein  Schlüssel  für  die  automa- 
tische Reguherung  des  Stoffwechsels  finden 
läßt. 

Literatur.  Für  das  ganze  Gebiet:  W.  Nernst, 
Lehrbuch  der  theoretischen  Chemie.  Stuttgart 
2909.  —  W.  Ostwald,  Lehrbtich  der  allgemeinen 
Chemie,  II,  2.  Leipzig  1911.  —  J.  H.  van't 
Hoff,  Vorlesungen  über  theoretische  und  physi- 
kalische Chemie,  I.  Braimschweig  1901.  —  Van't 
Hoff-CoJien,  Studien  zur  chemischen  Dynamik. 
Leipzig  1890.  —  Gasgleichgewichte :  F.  Häher, 
Therin»dynamik  technischer  Gasreaktionen. 
Ifünchen  1905.  —  Heterogene  Gleichgewichte: 
B.  Jtoosebooni,  Die  heterogenen  Gleichgewichte. 
Braunschweig  1901  bis  1911.  —  A.  Findlay, 
Einführung  in  die  Phasenlehre,  1907.  —  G. 
Tammann,  Kristallisieren  und  Schmelzen. 
Leipzig  1903.  —  Anwendungen:  F.  Haber 
s.  o.  —  C.  Dölter,  Physikalisch- chemische 
Mineralogie.  Leipzig  1905.  —  It.  Marc,  Vor- 
lesungen über  die  Gleichgewichtslehre  und  ihre 
Anwendungen  auf  Mineralogie  und  Geologie. 
Jena  1911.  —  R.  Höber,  Physikalische  Chemie 
der  Zelle.  Leipzig  1911.  —  J.  Loeb,  Vorlesungen 
über  die  Dynamik  der  Lebenserscheinungen. 
Leipzig  1906.  —  E.  Baur,  Chemische  Kosmo- 
graphie.     München  1903. 

H.  von  Halban. 


Chemische  Kinetik. 

1.  Begriff.  2.  Einteilung.'^  3.  Kinetik  iso- 
thermer Reaktionen  im  homogenen  System. 
4.  Die  Gesetze  der  homogenen  adiabatischen 
Reaktionskinetik.  5.  Reaktionskinetik  heterogener 
Systeme. 

I.  Begriff.  Die  chemische  Kinetik  be- 
schreibt den  zeithchen  Verlauf  der  chemischen 
Vorgänge.  Die  formale  Kinetik  befaßt  sich 
mit  der  allgemeinen  Form  der  Gesetze  dieses 
Verlaufs.  Die  spezielle  Kinetik  gibt  an, 
in  welcher  Weise  die  spezielle  Form  der  Ge- 
setze und  die  Größe  der  darin  auftretenden 


520 


Chemische  Kinetik 


Konstanten  abhängt  von  der  chemischen 
Natur  gegebener  chemischer  Stoffe.  Aus  der 
chemischen  Kinetik  pflegt  man  alle  die 
Vorgänge  auszuscheiden,  die  nicht  bloß  von 
der  chemischen  Natur  der  verwendeten 
Stoffe,  ilner  Temperatur  und  Konzentration 
abhängen,  sondern  noch  durch  Licht,  elek- 
trische Einflüsse  oder  mechanische  Erschüt- 
terungen in  ihrem  zeithchen  Verlauf  beein- 
flußt sind.  Sie  bilden  die  photochemische, 
elektrochemische  usw.  Ivinetik. 

Den  Grundbegriff  der  chemischen  Kinetik, 
die  chemische  Reaktionsgeschwindigkeit,  de- 
finiert man  als  die  in  der  Zeiteinheit  erfolgende 
Konzentrationsänderung  des  reaktionsfähigen 
Stoffs.    Dabei  wird  die  Konzentration  eines 
Stoffs  definiert  als  die  Masse  des  Stoffs,  die 
in  der  Raumeinheit  enthalten  ist:    c=m/v. 
Meist  mißt  man  die  Masse  in  Molen,  das  Volum 
in   Litern,    also    die    Konzentration   in   Mol 
im  1.      Man    denkt  sich  das  Verschwinden 
eines  Stoffs  bei  einer  chemischen  Reaktion 
stets  so,  daß  nichts  dabei  sprungweise  geschieht. 
Solange  also  überhaupt  der  chemische  Vor- 
gang sich  abspielt,  w^andelt  sich  auch  noch 
Stoff  um,  also  auch  in  einem  sehr  kleinen 
Zeitteilchen.      Da  man  nicht  weiß,   ob   bei 
langsamen  Reaktionen  die  zur  Umwandlung 
eines  einzelnen  Moleküls  erforderhche  Zeit  von 
gleicher    Größenordnung   ist,   wie    die    Zeit, 
die  verstreicht,  von  da  ab,  wo  ein  Molekül 
sich  eben  umgewandelt  hat,  bis  dahin,  wo 
das  zeitüch  darauf  folgende  sich  umgewandelt 
hat,  so  darf  man  das  Zeitteilchen,  das  zur 
Definition      der      Reaktionsgeschwindigkeit 
dienen  soll,  nicht  so  klein  nehmen,  daß  in 
dem  betrachteten  Reaktionsraum  nur  einige 
wenige  Moleküle   sich  umwandeln,   sondern 
es  müssen  in  dem  betrachteten  Zeitteilchen 
und  in  dem  betrachteten  Volumen  unter  allen 
Umständen  doch  noch  sehr  viele  Moleküle 
reagieren.      Mit   der  Beseitigung   der  Mole- 
kulartheorie   der    Materie    fiele    diese    Be- 
schränkung, doch  kommt  diese  Möghchkeit 
zur  Zeit  nicht  in  Betracht.    Solange  die  eben 
genannte  Bedingung  erfüllt  ist,  sieht  man  den 
Verlauf  einer  chemischenReaktion  als  stetig  an. 
Damit  es  niöghch  sei,  für  die  Konzentration 
eines  Stoffs  in  einem  gegebenen  Zeitteilchen 
einen   ausreichend  bestimmten   Wert   anzu- 
geben,    darf     die     Konzentrationsänderung 
in    eben    diesem  Zeitteilchen    nur   so    klein 
sein,    daß    es    so  gut  wie    auf    das    gleiche 
hinauskommt,  ob  man  die  am  Anfang  oder 
am     Ende     des     Zeitteilchens     herrschende 
Konzentration  angibt.   Dann  heißt  die  Kon- 
zentrationsänderung im  Verhältnis  zur  Kon- 
zentration unendhch  klein  und  man  sagt  jetzt: 
Chemische  Reaktionsgeschwindigkeit 
im  Zeitelement  dt,  worin  die  Konzentrations- 

dc 
änderung   de   beträgt,   ist   defmiert  als   ^r . 


Dabei  kann  de  auch  negativ  sein,  d.  h.  es 
kann     auch     die     Reaktionsgeschwindigkeit 
durch     die     Konzentrationsabnahme     eines 
Ausgangsstoffs   anstatt   durch   die    Konzen- 
trationszunahme   eines    Produkts    definiert 
werden.     Im  allgemeinen  hat  die  chemische 
Reaktionsgeschwindigkeit  bei  einer  gegebenen 
Reaktion  zu  verschiedenen  Zeiten  verschie- 
dene Werte.     Diese  hängen  von  folgenden 
Veränderlichen  ab:  a)  Chemische  Natur  der 
reagierenden  Stoffe,    b)  Konzentration  dieser 
Stoffe,      c)    Temperatur    der    reagierenden 
Stoffe.    Wenn  die  Stoffe  im  Reaktionsraum 
so   verteilt    sind,    daß   Diffusionsgefälle   be- 
stehen oder  im  Lauf  der  Reaktion  sich  aus- 
bilden, dann  hängt  die  chemische  Reaktions- 
geschwindigkeit noch  ab   von   Diffusionsge- 
schwindigkeiten und  von  Konvektion,  Strö- 
mungen im  Reaktionsraum.      Reagieren  die 
Stoffe  in  einem  Lösungsmittel,  dessen  Teil- 
nahme an  der  Reaktion  nicht  angenommen 
wird  —  man  nennt  es  dann  ein  indifferentes 
Lösungsmittel  —  so   hängt   die    Reaktions- 
geschwindigkeit noch  von  "Eigenschaften  des 
indifferenten    Lösungsmittels    ab.     Daß   die 
bloße  Gegenwart  eines  chemisch  vollkommen 
indifferenten  Stoffs    im  homogenen   System 
an    einer    Reaktionsgeschwindigkeit     etwas 
ändern  könnte,  ist  in  keinem  Fall  erwiesen, 
schon  deswegen  auch  gut  zu  verstehen,  weil 
I  kein    Stoff    chemisch    ideal    indifferent    ist. 
I  Im  heterogenen  System  sind  die  Oberflächen- 
[  kräfte  als  besonders  einflußreich  zu  nennen 
gegenüber     der      chemischen     Reaktionsge- 
schwindigkeit   (siehe    den    Artikel    „Kata- 
lyse"). 

2.  Einteilung,  I.  Reaktionskinetik 
im  homogenen  System.  Hier  sind 
Diffusions-  und  Konvektionsvorgänge  ohne 
Einfluß  auf  die  Reaktionsgeschwindigkeit,  die 
Oberflächenschichten  beteiligen  sich  nicht 
merkhch  am  Vorgang.  a)  Isotherme 
Reaktionskinetik.  Die  Temperatur  ist 
zwar  beliebig,  muß  aber  während  des  Vor- 
gangs konstant  bleiben,  a)  Einfluß  der  Kon- 
zentration auf  die  Reaktionsgeschwindigkeit 
bei  konstanter  Temperatur.  Gleichung  der  Ge- 
schwindigkeitsisotherme =  kinetisches  Massen- 
wirkungsgesetz, ß)  Einfluß  der  Temperatur 
auf  die  Reaktionsgeschwindigkeit,  ermittelt 
an  isothermem  Verlauf  bei  verschiedenen 
Temperaturen.  Temperaturkoeffizient  der 
chemischen  Reaktionsgeschwindigkeit.  Glei- 
chung der  Geschwindigkeitsisochore,  b)  Adia- 
batische Reaktionskinetik.  Dem 
j  System  wird  von  außen  weder  Wärme 
entzogen,  noch  zugeführt.  Die  ganze  Reak- 
tionswärme bleibt"  im  System  und  dient  zu 
seiner  Temperaturänderung.  IL  R  e  a  k  - 
1 1  i  0  n  s  k  i  n  e  t  i  k  im  heterogenen 
System.  Diffusion  ist  von  Einfluß, 
!  eventuell  beteiligen  sich  Oberflächenreak- 
tionen. 


Chemische  Kinetik 


521 


3.  Kinetik  isothermer  Reaktionen  im 
homogenen  System.  Die  Gesetze  dieser 
Vorgänge  stellen  den  Einfluß  der  Konzen- 
trationen der  reagierenden  Stoffe  auf  die 
chemische  Reaktionsgeschwindigkeit  dar  und 
drängen  den  Einfluß  der  chemischen  Natur 
der  Stoffe  und  den  ihrer  Temperatur  in  eine 
„Konstante"  zusammen.  Will  man  den  Ein- 
fluß der  Konzentration  bei  konstanter  Tem- 
peratur untersuchen,  so  hat  man  in  einem 
gegebenen  Fall  nur  die  Konzentrationen  der 
reagierenden  Stoffe  zu  gemessenen  Zeit- 
punkten festzustellen.  Dann  kann  man  sie 
gegen  die  Zeit  in  ein  Koordinatensystem  ein- 
tragen und  so  eine  Anschauung  gewinnen.  Die 
Konzentration  eines  reagierenden  Stoffs  kann 
man  nicht  immer  bestimmen,  ohne  durch  die 
Bestimmung  selbst  den  Verlauf  der  Reaktion 
zu  verändern,  was  aber  zu  vermeiden  ist.  Es 
ist  dies  auch  fast  allgemein  möglich,  indem 
man  optische  Methoden  zur  Konzentrations- 
bestimmung benützt,  also  die  Refraktion,  Ab- 
sorption oder  Drehung  des  Lichts.  Verläuft 
die  unbeeinflußte  Reaktion  unter  gleichzei- 
tiger Druckänderung,  so  läßt  sich  diese 
oftmals  messend  verfolgen.  Daraus  kann 
man  dann  die  Konzentrationsänderungen 
berechnen,  ein  Weg,  der  vor  allem  bei  Gas- 
reaktionen von  Boden  stein  benützt  worden 
ist  und  wofür  dieser  Forscher  Methoden 
ausgearbeitet  hat.  Oder  man  kann  aus  Aende- 
rungen  des  Volums  oder  der  Dichte  Schlüsse 
auf  den  Fortschritt  einer  Reaktion  ziehen. 
Chemische  Methoden  sind  nur  dann  zu 
brauchen,  wenn  bei  Probenahme  und  Analyse 
keine  Veränderung  der  Konzentration  her- 
vorgebracht wird.  Das  ist  nur  so  lange 
der  Fall,  als  der  zu  messende  chemische 
Vorgang  sich  ausreichend  langsam  abspielt. 
Dann  kann  man  entweder  sehr  rasch  die  Ana- 
lyse durchführen,  so  daß  währenddessen 
keine  merkliche  Konzentrationsänderung  mehr 
eintritt,  oder  man  kann  durch  irgend  ein 
Mittel  die  Reaktion  in  so  kurzer  Zeit  prak- 
tisch zum  Stillstand  bringen  —  „lähmen"  — , 
daß  bis  dahin  keine  merkliche  Konzentra- 
tionsänderung stattfindet.  Solche  Mittel 
sind  manchmal  geeignete  Zusätze,  öfter  aber 
sehr  rasche  und  starke  Abkühlung  des  Re- 
aktionsgutes. Die  Methoden  der  Messung 
der  chemischen  Reaktionsgeschwindigkeit 
sind  von  Fall  zu  Fall  meist  sehr  verschieden 
und  fast  immer  erst  neu  zu  prüfen  auf  ihre 
Zuverlässigkeit  bei  der  unternommenen  Un- 
tersuchung. 

Versteht  man  unter  dem  Symbol: 


umkehrbaren  Reaktion,  wenn  durch  einen 
geeigneten  Ueberschuß  der  Stoffe  auf  der 
linken  Seite  bewirkt  werden  kann,  daß  die 
Reaktion  merklich  im  Sinne  nach  rechts 
verläuft,  und  andererseits  durch  einen  Ueber- 
schuß an  Stoffen  der  rechten  Seite  bewirkt 
werden  kann,  daß  die  Reaktion  umgekehrt 
von  rechts  nach  hnks  merklich  verläuft. 
Ist  aber  ein  merklicher  Verlauf  nur  nach 
einer  Seite  zu  bemerken,  so  spricht  man  von 
einer  nichtumkehrbaren  Reaktion,.  Um- 
kehrbare Reaktionen  kennzeichnet  man  durch 
Zwischensetzen  des  Zeichens  fj  statt  des 
Gleichheitszeichens  und  nichtumkehrbare 
durch  einen  Pfeil,  der  im  Sinne  der  beobach- 
teten Reaktionsrichtung  steht.  Prinzipiell 
gibt  es  keine  in  Strenge  nichtumkehrbaren 
Reaktionen  (siehe  den  Artikel  „Chemisches 
Gleichgewicht"). 

Die  Aenderung  der  Konzentrationen 
wird  bei  jedem  Vorgang  schließlich  immer 
kleiner  und  sinkt  am  Ende  unter  nachweis- 
bare Beträge.  Läßt  sich  an  den  nunmehr 
vorhandenen  Konzentrationen  auch  nach 
noch  so  langer  Zeit  gar  keine  Veränderung 
mehr  nachweisen,  so  kann  man  vermuten, 
daß  im  System  Gleichgewicht  zwischen  den 
chemischen  Kräften  eingetreten  ist.  Doch 
ist  das  erst  dann  sicher,  wenn  man  den 
gleichen  Endzustand  in  dem  System  auch 
von  der  anderen  Seite  der  chemischen  Glei- 
chung aus  erreicht  hat,  oder  sich  anderer 
thermodynamischer  Kriterien  zum  Nachweis 
des  Gleichgewichts  bedienen  konnte.  Das 
erstere  ist  nur  bei  umkehrbaren  Reaktionen 
möglich.  Im  echten  Gleichgewichtszustand 
herrscht  in  einem  chemischen  System  nach 
unseren  Vorstellungen  nicht  Ruhe,  sondern 
das  Gleichgewicht  ist  dynamischer  Natur. 
Man  denkt  sich  dies  so,  daß  fortwährend  die 
Stoffe  der  hnken  Reaktionsseite  sich  um- 
wandeln in  die  der  rechten  Seite  und  daß 
gleichzeitig  das  Umgekehrte  stattfindet. 
Dieses  Zusammenwirken  von  Reaktion  und 
Gegen reaktion  soU  bei  allen  Reaktionen, 
umkehrbaren  wie  nicht  umkehrbaren,  vor- 
handen sein.  Beim  Gleichgewicht  soll  je- 
weils soviel,  als  die  Reaktion  in  einem  Zeit- 
teilchen im  einen  Sinn  umgewandelt  hat, 
im  selben  Zeitteilchen  von  der  Gegenreak- 
!  tion  zurückverwandelt  werden.  Im  Gleich- 
;  gewicht  hat  man  also  einen  stationären  Zu- 
stand zu  erblicken,  der  durch  die  beiden 
reziproken  Reaktionen,  die  man  auch  die 
partiellen  nennt,  herbeigefülnt  und  erhalten 
wird. 


niAi+n2A2+  . .  fj  n/Ai'+n,'Ao'+  . .    1) 


In  der  chemischen  Kinetik  legt  man  der 
obigen  Gleichung  einen  spezielleren  Sinn 
allgemein  die  chemische  Gleichung  für  eine  bei  als  sonst.  Man  will  mit  ihr  ausdrücken, 
Reaktion,  bei  der  die  Uj . .,  n^' . . .  die  Mole-  daß  der  angeschriebene  Vorgang  allein  statt- 
kularkoeffizienten  der  reagierenden  Stoffe  findet,  ohne  daß  etwa  Zwischenreaktionen 
Ai . .,  Aj' . ,  bedeuten,  so  spricht  man  von  einer  vorhanden  sind.     Die  Gleichung  stellt  also, 


,'>? 


Chemische  Kinetik 


nicht  wie  sonst,  eine  bloße  stöchiometrische 
Bilanz    dar,     sondern    weit    mehr    als    das. 

Die  Thermodynamik  erlaubt,  für  den 
Spezialfall  des  Gleichgewichts  abzuleiten, 
welche  Beziehung  zwischen  den  Konzentra- 
tionen der  reagierenden  Stoffe  erfüllt  sein 
muß,  wenn  Gleichgewicht  herrschen  soll, 
doch  nur,  so  lange  man  die  Zustandsgieichung 
der  Stoffe  kennt.  Das  aber  ist  praktisch  nur 
bei  verdünnten  Lösungen  und  idealen  Gasen 
ausreichend  der  Fall.  tJeber  die  Geschwindig- 
keit, womit  das  Gleichgewicht  erreicht  wird, 
sagt  sie  nichts  aus. 

Die  kinetische  Gastheorie  dagegen  führt 
auf  ein  ziemhch  einfaches  Gesetz  für  die 
chemische  Reaktionsgeschwindigkeit,  sofern 
man  sich  auf  ideale  Gase  beschränkt  und  eine 
kleine  Anzahl  einfacher  Annahmen  macht. 
Dieses  Gesetz,  das  kinetische  Massen- 
wirkungsgesetz (Guldberg  und  Waage 
1867)  hat  sich  jedoch  in  weit  größerem  Be- 
reich als  gültig  erwiesen,  als  es  die  Ableitung 
erwarten  ließ.  Es  gilt  nänüich  auch  für 
Reaktionen  in  verdünnten  Lösungen,  ja 
angenähert  auch  für  Reaktionen  in  manchen 
flüssigen  Gemischen,  ohne  Lösungsmittel, 
doch  ist  das  letztere  eine  Ausnahme. 

Für  die  oben  angeschriebene  Gleichung  1) 
nimmt  das  kinetische  Massenwirkungsgesetz 
(kinetisch  genannt  zum  Unterschied  vom 
thermodynamischen  Massenwirkungsgesetz, 
das  sich  aus  der  Thermodynamik  für  chemische 
Gleichgewichte  ergibt)  die  Form  an: 
de 

-^=k.(A0°^.(A,)n..._k'.(AMnV(A',)n'...2) 

Darin  bedeuten  die  Symbole  (A^) . .,  (A'i) . . 
die  Konzentrationen  der  Stoffe  A^..,  A'j . ., 
die  beiden  Größen  k  und  k'  nennt  man 
die  Geschwindigkeitskonstanten  oder 
Geschwindigkeitsko  effizienten  oder 
spezifischen  Reaktionsgeschwindig- 
keiten, k  und  k'  hängen  nur  noch  von  der 
Natur  der  reagierenden  Stoffe  und  von  ihrer 
Temperatur  ab,  nicht  aber  von  ihrer  Kon- 
zentration. Bei  Reaktionen  in  Lösungen 
hängen    sie    noch    vom    Lösungsmittel    ab. 

Dieses  kinetische  Massenwirkungsgesetz 
hat  sich  für  Reaktionen  in  verdünnten 
Systemen,  also  in  Gasen  oder  verdünnten 
Lösungen,  allgemein  gültig  erwiesen.  Schien 
es  mit  der  Erfahrung  in  einem  Fall  nicht 
übereinzustimmen,  so  wurde  einfach  ange- 
nommen, daß  zur  Berechnung  eine  physikalisch 
unzutreffende,  chemische  Gleichung  gedient 
habe,  daß  also  z.  B.  Gleichung  1)  nicht  direkt 
sich  abspiele,  sondern  daß  Zwischenvorgänge 
stattfänden,  deren  jeder  in  einer  gesonderten 
Gleichung  von  der  Form  2)  anzusetzen  sei. 
Da  jede  solche  Formel  schon  zwei  Konstante 
enthält,  deren  Zahlwert  im  allgemeinen  erst 
aus  dem  betreffenden  chemischen  Vorgang  er- 


mittelt wird  und  daher  noch  nicht  mit  Hilfe 
anderer  Gesetze  kontroUiert  oder  gar  voraus- 
berechnet werden  kann  (in  manchen  Fällen 
scheint  das  doch  schon  jetzt  möghch  zu  sein), 
so  ist  klar,  daß  man  schon  mit  der  Annahme 
zweier  gleichzeitig  verlaufender  Reaktionen 
im  allgemeinen  auskommen  wird,  um  einen 
experimentell  gefundenen  Reaktions verlauf 
formal  darzustellen.  Denn  mit  4  willkürlichen 
Konstanten  läßt  sich  schon  eine  gute  Anpas- 
sung erzielen.  Man  muß  also  exakt  sagen: 
Das  Massenwirkungsgesetz  gilt  für  einige 
Vorgänge  sicher  und  wird  für  die  übrigen 
als  gültig  angenommen,  weil  sich  durch 
diese  Annahme  alles  am  einfachsten  gestaltet 
und  sich  nie  ein  unlösbarer  Widerspruch  er- 
geben hat.  Seine  Tragweite  ist  außer- 
ordenthch  groß. 

Da  auch  für  das  allererste  Anfangssta- 
dium der  chemischen  Vorgänge  das  gleiche 
Gesetz  sich  als  gültig  erwiesen  hat,  so  läßt 
sich  aus  der  Molekulartheorie  ein  Schluß 
auf  die  Natur  der  beiden  k  ziehen.  Betrachtet 
man  ein  chemisches  System  zu  dem  Zeit- 
punkt, wo  noch  so  gut  wie  keine  Reaktions- 
produkte darin  vorhanden  sind ,  wo  also 
praktisch  nur  die  Ausgangsstoffe  zugegen 
sind,  so  wird  die  Reaktionsgeschwindigkeit 
von  den  winzigen  Mengen  der  Reaktions- 
produkte nicht  beeinflußt  werden  können, 
weil  diese  nicht  kontinuierlich  im  Reaktions- 
raum verteilt  sind,  sondern  als  einzelne  Mole- 
küle, deren  Wirkungsradius  äußerst  klein 
ist.  Daher  wird  dc/dt  unabhängig  sein  müs- 
sen von  der  Natur  der  Reaktionsprodukte 
(im  Anfang  der  Reaktion)  und  weil  man  ganz 
im  Anfang  der  Reaktion,  wo  die  Konzentra- 
tionen aller  Reaktionsprodukte  noch  äußerst 
klein  sind,  den  ganzen  Ausdruck  für  die 
Gegenreaktion  vernachlässigen  kann,  so 
muß  also  der  Ausdruck  für  die  Reaktion 
von  den  Eigenschaften  der  Reaktionspro- 
dukte unabhängig  sein.  Daher  läßt  sich  k 
nur  als  eine  Funktion  der  Natur  und  der 
Temperatur  der  Ausgangsstoffe  auffassen, 
die  von  den  Eigenschaften  der  Reaktions- 
produkte gänzlich  frei  ist.  k'  hängt  dem- 
entsprechend nur  ab  von  den  Eigenschaften 
und  der  Temperatur  der  Reaktionsprodukte. 
Das  läßt  sich  schreiben: 

k=fi(Ai,A, . .  .,T)  und  k'=fo(A'i,A'2. .  .,T)  3) 
Für  das  Gleichgewicht  geht  2)  über  in: 


K 


(AOn..(A,)nc...      k' 

Gleichgewichtskonstante 


4) 


Durch  Bestimmungen  des  Gleichgewichts 
kann  also  die  Willkür  bei  der  Ermittelung  der 
Konstanten  eingeschränkt  werden.  Das 
Gleichgewicht  in  Lösungen  ist  im  allge- 
meinen beeinflußt  durch  das  Lösungsmittel. 


Clieiiiische  Kinetik 


523 


Man  spricht  von  Nebenreaktionen, 
wenn  einer  oder  mehrere  von  den  Ausgangs- 
stoffen an  mehreren  Reaktionen  zugleich  teil- 
nehmen. Mißt  man  dann  die  Abnahme 
der  Konzentration  eines  solchen  mehrfach 
beteiligten  Stoffs  und  damit  die  Reaktions- 
geschwindigkeit, so  addieren  sich  einfach 
die  rechten  Seiten  von  Gleichungen  der 
Form  2). 

Man  spricht  von  Folgereaktionen, 
wenn  die  Produkte  einer  Reaktion  sogleich 
einer  weiteren  Reaktion  als  Ausgangsstoffe 
dienen,  von  Zwischenreaktionen,  wenn 
zwischen  zwei  Reaktionen  mehrere  Folge- 
reaktionen eingeschaltet  sind.  Mathematisch 
sind  Folgereaktionen  durch  ein  System 
simultaner  Differentialgleichungen  darge- 
stellt, d.  h.  durch  so  viele  gleichzeitig  geltende 
Ausdrücke  der  Form  2),  als  man  Reak- 
tionen (Reaktion  und  Gegenreaktion  als 
eine  gezählt)  unterscheidet. 

Man  spricht  von  k  a  t  a  1  y  t  i  s  c  h  e  n'^R  e  a  k- 
tionen,  wenn  im  System  Stoffe  vorhanden 
sind,  die  das  Gleichgewicht  nicht  merldich 
verschieben,  also  in  die  Bruttogleichung 
(gewöhnhcher  Sinn  einer  chemischen  Glei- 
chung) nicht  eingehen,  daher  auch  keine 
merkliche  Veränderung  erfahren  in  chemischer 
Hinsicht,  doch  aber  die  Reaktionsgeschwin- 
digkeit beeinflussen,  sie  verkleinern  oder 
vergrößern.  Solche  Stoffe  nennt  man  Kata- 
lysatoren, ihre  Wirkung  heißt  kataly- 
tisch  oder  Katalyse  und  positiv,  wenn 
eine  Beschleunigung,  negativ,  wenn  eine 
Verzögerung  der  Reaktion  durch  den  Kata- 
lysator bewirkt  wird  (vgl.  auch  den  Artikel 
,",Katalyse").  Daß  es  Stoffe  gibt,  die  das 
Gleichgewicht  in  aller  Strenge  überhaupt  nicht 
verschieben  und  doch  die  Geschwindigkeit 
beeinflussen,  ist  nicht  wahrscheinhch.  Doch 
liegt  die  wahrscheinliche  Verschiebung  der 
Gleichgewichte  durch  Katalysatoren  wohl 
eine  Größenordnung  tiefer  als  die  Verschie- 
bungen, die  man  zu  messen  pflegt. 

Meist  ist  die  katalytische  Wirkung  an- 
genähert dem  Gehalt  an  Katalysator  propor- 
tional. Deshalb  setzt  man  sie  mathematisch 
so  in  Rechnung,  daß  zu  der  Reaktionsge- 
schwindigkeitskonstante additiv  ein  Ghed 
hinzugefügt  wird,  das  aus  einer  Proportiona- 
litätskonstante besteht,  multiphziert  mit  der 
Konzentration  des  Katalysators.  Das  Glied 
kann  positiv  sein  —  positive  Katalyse  - 
oder  negativ  —  negative  Katalyse.  Dieser 
Ansatz  ist  jedoch  nur  formal,  denn  der  Begriff 
Katalyse  ist  rein  formaler  Natur  und  sagt 
außer  der  genannten  Beziehung  zum  Gleich- 
gewicht nichts  aus  über  die  physikahsche 
Bedeutung  der  Erscheinungen. 

Ein  besonders  wichtiger  Fall  von  Katalyse 
ist  die  durch  sogenannte  Gruppenkata- 


lysatoren bewirkte.  Dies  sind  Stoffe, 
die  ganze  Gruppen  von  Reaktionen  der 
verscliiedensten  Stoffe  beeinflussen.  Wasser- 
stoffion beschleunigt  die  Zuckerinversion, 
die  Hydrolyse  der  Ester  und  viele  andere 
Reaktionen.  Die  Beschleunigung  ist  in 
erster  Annäherung  der  Konzentration  an 
Wasserstoffionen  proportional,  doch  gilt 
dies  nur  ungenau  und  daneben  findet 
noch  durch  die  Gegenwart  von  Neutral- 
salzen der  angewandten  Säure  eine  Steige- 
rung der  Wasserstoffionenwirkung  statt. 
Aehnlich  wie  das  Wasserstoffion  wirkeii 
oft  die  OH-Ionen.  Zur  Erklärung  der  Wir- 
kung der  Wasserstoffionen  hat  G  o  1  d  s  c  h  m  i  d  t 
eine  Anlagerung  des  Ions  an  eines  der  re- 
agierenden Moleküle  angenommen  und  ferner, 
daß  das  neu  entstandene  Ion  zu  einer 
rascheren  Reaktion  führt,  als  man  sie  sonst 
beobachtet  ohne  Katalysator.  Das  Wasser- 
stoffion wird  dann  im  Verlauf  der  Reaktion 
wieder  abgespalten  und  kehrt  so  in  den 
Prozeß  zurück.  Die  Vorstellung  konnte 
an  mehreren  Fällen  experimentell  geprüft 
werden  und  der  rechnerische  Ansatz 
stand  nnt  der  Erfahrung  befriedigend  im 
Einklang. 

Man  spricht  von  gekoppelten  Reak- 
tionen, wenn  ein  Stoff,  der  an  sich  nicht 
reagiert,  der  Akzeptor,  mit  einem  anderen 
Stoff,  dem  Aktor,  dadurch  zur  Reaktion 
gebracht  wird,  daß  man  einen  dritten  Stoff, 
den  Induktor,  zusetzt,  der  von  sich  aus 
allein  schon  mit  dem  Aktor  reagiert. 
Akzeptor  und  Induktor  teilen  sich  dann 
in  den  Aktor.  Darin  Hegt  ein  grund- 
legender Unterschied  gegen  den  Kataly- 
sator, der  bei  einer  katalysierten  Reak- 
tion sich  zwar  infolge  anderer  Reaktionen 
verändern  kann,  nicht  aber  infolge  der 
katalytischen  Wirkung  selbst,  denn  das 
widerspräche  seiner  Begriffsbestimmung.  Da- 
mit hängt  auch  der  Unterschied  zusammen, 
daß  ein  Katalysator  nur  ohnehin  schon  ver- 
laufende Reaktionen  beschleunigt  oder  ver- 
langsamt, das  Gleichgewicht  also  nicht 
merkhch  beeinflußt,  während  der  Induktor 
eine  Reaktion  hervorruft,  die  ohne  seine 
Anwesenheit  sich  überhaupt  nicht  abspielt. 
Bei  gekoppelten  Reaktionen  wird  nicht 
mehr  angenommen,  daß  die  Vorgänge,  die 
sich  nebeneinander  im  System  abspielen, 
von  einander  unabhängig,  jeder  nach  dem 
Schema  2)  verliefen,  sondern  daß  sie  sich 
gegenseitig  mehr  oder  weniger  beeinflussen. 
Man  sagt,  daß  hier  das  Koexistenzprinzip 
versagt,  das  die  einfache  Superposition  von- 
einander unabhängiger  Reaktionen  be- 
hauptet. 

Es  ist  nicht  immer  einfach,  gekoppelte 
Reaktionen  (=  induzierte  Reaktionen, 
Erscheinungen  der  chemischen  I  n  d  u  k  - 


524 


Chemische  Kinetik 


tion)  zu  unterscheiden  von  bloß  kataly- 
sierten. Denn  der  Katalysator  kann  durch 
eine  Reaktion  verbraucht  werden,  ohne 
deswegen  seine  katalytische  Natur  zu  ver- 
leugnen, wie  schon  gezeigt  wurde. 

Ein  Beispiel  mag  dies  verdeutlichen. 
AS2O3  wird  in  wässeriger  Lösung  von  Brom- 
säure nicht  angegriffen,  außer,  wenn  man 
SO2  zufügt.  Dann  wird  das  AS2O3  oxydiert. 
Dieses  ist  hier  der  Akzeptor,  und  der  Aktor 
HBrOa  oxydiert  zugleich  den  Induktor 
SO2  zu  Schwefelsäure.  Also  findet  entweder 
eine  unmeßbar  langsame  Reaktion  zwischen 
AS2O3  und  HBrOs  statt,  die  von  SO2  kata- 
lysiert wird  unter  gleichzeitiger  Oxydation 
von  SO2;  oder  SO2  reduziert  zuerst  HBrOs 
zu  HBrOa,  das  dann  auf  As^O^  oxydierend 
einwirkt,  gleichzeitig  aber  auch  durch  SO 2 
reduziert  wird.  Letzteres  ist  ein  Fall  che- 
mischer Induktion.  In  beiden  Fällen,  der 
Katalyse  und  der  Induktion,  teilt  sich  der 
Aktor*  zwischen  Akzeptor  und  Induktor 
und  man  kann  das  Teilungsverhältnis  dadurch 
zum  Ausdruck  bringen,  daß  man  das  Ver- 
hältnis der  Oxydationsäquivalente  (-^-O^IF 

=  96500  Coulomb)  bildet,  also  nF  (Akzeptor): 
niF  (Induktor).  Der  Akzeptor  erhält  nF, 
der  Induktor  mF.  Dies  Verhältnis  heißt 
der  Induktionsfaktor.  Es  kann  u.  a. 
durch  Vergrößerung  der  Akzeptorkonzen- 
tration beliebig  groß  gemacht  werden,  falls 
eine  Katalyse  mit  Verbrauch  des  Katalysa- 
tors vorliegt,  wogegen  er  durch  dies  Ver- 
fahren nur  bis  zu  einem  festen  Grenzwert 
steigt,  wenn  eine  Koppelung  vorhegt.  Dann 
steht  dieser  Grenzwert  in  einer  einfachen 
Beziehung  zu  den  Koeffizienten  der  Zwischen- 
reaktion und  ist  entweder  eine  kleine  ganze 
Zahl  oder  ein  Bruch  aus  kleinen  ganzen 
Zahlen. 

Der  klassische  Fall  der  chemischen  In- 
duktion wurde  gefunden  bei  der  Einwirkung 
des  Sauerstoffs  auf  manche  andere  Stoffe. 
Während  die  Reaktionsgeschwindigkeit  dieses 
Gases  gegenüber  vielen  Stoffen  bei  gewöhn- 
licher "Temperatur  sehr  gering  ist,  gibt  es 
doch  auch  eine  große  Anzahl  anderer  Stoffe, 
denen  schon  bei  gewöhnücher  Temperatur 
die  Eigenschaft  zukommt,  sich  mit  Sauer- 
stoff meßbar,  z.  T.  sogar  sehr  rasch  zu  ver- 
einigen. Der  Sauerstoff  kann  dabei  gas- 
förmig oder  als  solcher  gelöst  sein.  Die  so 
entstehenden  Verbindungen  sind  starke  Oxy- 
dationsmittel, die  ihren  Sauerstoff  entweder 
leicht  ganz  wieder  abgeben  und  von  neuem 
Sauerstoff  aufnehmen  und  so  zu  Sauer- 
stoffüberträgern katalytischer  Natur 
werden  oder  die  nur  die  Hälfte  ihres 
Sauerstoffgehaltes  an  andere  Verbindungen 
weitergeben,  die  allein  für  sich  mit 
Sauerstoff      sich      nicht      verbänden.       In 


diesem  letzteren  Fall  liegt  dann  chemische 
Koppelung  vor.  Nach  der  sehr  gut 
gestützten  Auffassung  von  Engler  und 
Wild  nehmen  derartige  Stoffe  stets  ein 
ganzes  Molekül  Sauerstoff  auf,  und  zwar  so, 
daß  ein  Superoxyd  vom  Typus  des  Wasser- 
stoffsuperoxyds entsteht.  Die  Alkalimetalle, 
auch  andere  Metalle  im  Zustand  feiner  Ver- 
teilung, Metalloxyde,  die  mehrerer  Oxyda- 
tionsstufen fähig  sind,  Metallalkyle,  Alkyl- 
verbindungen  und  andere  Verbindungen  des 
Phosphors,  Verbindungen  der  hydroschwef- 
ligen  und  der  schwefhgen  Säure,  Aldehyde, 
viele  ätherische  Oele  hefern  schon  bei  gewöhn- 
Mcher  Temperatur  mit  Sauerstoff  solche 
Superoxyde.  Das  gleiche  geschieht  bei  vielen 
anderen  selbstentzündlichen  Stoffen.  Diese 
Stoffe  faßt  man  unter  dem  Namen  aut- 
oxydable  Stoffe  zusammen  und  der  Vor- 
gang der  Sauerstoffaufnahme  wird  als 
Autoxydation  bezeichnet.  Er  wird  durch 
Licht  "meist  stark  beschleunigt  und  ist  auch 
sehr  oft,  namenthch  bei  raschem  Verlauf 
von  Chemilumineszenz  begleitet.  Haben 
Schönbein  und  Traube,  van  t'Hoff 
und  Jo rissen  gefunden,  daß  ein  Autoxy- 
dator ebensoviel  Sauerstoff  selbst  behält, 
als  er  zu  übertragen,  zu  „aktivieren"  ver- 
mag, so  kennt  man  doch  auch  Fälle, 
wo  auch  die  andere  Hälfte  des  auf- 
genommenen Sauerstoffs  noch  oxydierend 
wirken  kann,  also  eine  echte  katalytische 
Wirkung  vorzuliegen  scheint.  Vielleicht 
gehört  hierher  che  Oxydation  des  Hämo- 
globins im  tierischen  Organismus. 

Kann  man  in  Gleichung  2)  auf  der  rechten 
Seite  das  zweite  Ghed,  den  Subtrahenden, 
vernachlässigen,  was  bei  sehr  kleinem  Wert 
von  k'  möglich  ist,  so  genügt  also  selbst  bei 
großen  Konzentrationen  der  Reaktionspro- 
dukte das  erste  Ghed  zur  Beschreibung  des 
Vorgangs.  Hat  k'  einen  so  kleinen  Wert, 
so  hat  man  das  Schema  für  eine  nicht  umkehr- 
bare Reaktion.  Hier  ist  dann  che  ganze 
Gegenreaktion  vernachlässigt.  In  dem  noch 
übrigen  Ausdruck  heißt  jetzt  die  Summe  der 
Exponenten  ni+n2+ . . .  die  Reaktions- 
ordnung. Diese  Summe  braucht  für  che 
Exponenten  der  vernachlässigten  Gegen- 
reaktion nicht  che  gleiche  zu  sein.  Ist  sie  für 
eine  Reaktion  gleich  eins,  so  heißt  die  Re- 
aktion eine  „erster  Ordnung".  Das  klassische 
Beispiel  dafür  bildet  die  Inversion  des  Rohr- 
zuckers in  wässerigen  Lösungen  unter  der 
katalytischen  Wirkung  von  Säuren.  Die 
Reaktion  läßt  sich  schreiben: 


Ci2H220ii+H20  =  2C6Hi20e 


^) 


Die  beiden  Moleküle  auf  der  rechten  Seite 
sind  Dextrose  und  Lävulose.  Ihr  Gemisch 
dreht  die  Polarisationsebene  des  Lichts  nach 


Cliemisclie  Kinetik 


525 


links,  während  Eohrzucker  nach  rechts  dreht. 
So  ist  durch  Messung  der  Drehung  zu  be- 
stimmten Zeiten  die  Reaktion  messend  zu 
verfolgen.  Sie  verläuft  in  reinem  Wasser 
nicht  merklich,  sondern  muß  durch  Zusatz 
einer  Säure  bis  zur  Meßbarkeit  beschleunigt 
werden.  Die  Säure  wirkt  katalytisch  und 
bleibt  unverändert.  Die  Inversion  geht  wei- 
ter, bis  praktisch  aller  Rohrzucker  invertiert 
ist.  Daher  kann  man  die  Gegenreaktion  ver- 
nachlässigen und  schreiben: 


de 
dt 


—  TT  =  kc 


6) 


wobei  unter  c  die  Konzentration  des  Rohr- 
zuckers zu  verstehen  ist.  Die  Aenderung 
der  Konzentration  des  Wassers  ist  zu  vernach- 
lässigen, da  der  Zucker  verdünnt  gelöst  ist 
und  so  die  relative  Menge  des  Wassers  keine 
merkliche  Abnahme  erleidet.  Die  Konzen- 
tration des  Wassers  wird,  weil  es  nicht  mehr 
verdünnt  gelöst  ist,  nicht  durch  seine  Masse 
pro  Volumeinheit,  sondern  durch  eine  Größe 
gemessen,  die  man  seinem  Dampfdruck 
proportional  wählt.  Dafür  läßt  sich  rein 
kinetisch  keine  scharfe  Begründung  geben, 
aber  der  Ansatz  hat  bis  jetzt  nicht  zu  Wider- 
sprüchen geführt.  Die  Konzentration  im 
kinetischen  Sinne,  also  die  wirksame  Menge  c, 
die  ins  Massenwirkungsgesetz  eingeht, 
läßt  sich  nur  für  verdünnte  Stoffe  ausreichend 
definieren  als  Masse  pro  Volumeinheit.  Da 
nun  der  Dampfdruck  des  Wassers  im  an- 
geführten Beispiel  keine  merkliche  Aenderung 
erfährt,  so  kann  man  ihn  in  die  Konstante 
einbeziehen.  In  dieser  Konstanten  k  befindet 
sich  ohnehin  schon  die  Summe  aus  der  Kon- 
stanten der  nicht  katalysierten  Reaktion 
und  dem  Produkt  der  Konstanten  der  kata- 
lysierten in  die  Konzentration  des  Kata- 
lysators. Beide  Konstante  sind  noch  abhängig 
von  der  Temperatur  und  haben  wegen  der 
Einbeziehung  des  Wasserdampfdruckes  in 
die  Gesamtkonstante  eine  andere  Dimension 
als  sonst.  Derartige  Verschiedenheiten  müssen 
beim  Vergleich  von  Zahlwerten  solcher  Kon- 
stanten stets  berücksichtigt  werden.  Weil  die 
Zuckerinversion  nur  wegen  des  Ueberschusses 
an  einer  Komponente  (hier  Wasser)  eine  Reak- 
tion erster  Ordnung  ist,  sonst  aber  zwei- 
ter Ordnung  wäre,  so  nennt  man  sie  streng 
eine  ., scheinbar  erster  Ordnung"  oder  eine 
„scheinbar  monomolekulare".  Die  Katalyse 
der  Ester  in  wässeriger  Lösung,  die  Bil- 
dung von  Schwefelwasserstoffgas  aus  Wasser- 
stoff und  flüssigem  Schwefel  sind  schein- 
bar monomolekulare  Vorgänge.  Eine  echte 
monomolekulare  Reaktion  ist  die  Gasreak- 
tion N,Oi=2N02  nnd  der  Zerfall  von  Di- 
anthrazen  in  Anthrazen. 

Will  man  die  Konstante  für  eine  Reak- 
tion erster  Ordnung  genau  berechnen  können, 


so  muß  man  die  integrierte  Form  der  Glei- 
chung 6)  benützen,  am  besten  die  zwischen 
je  zwei  aufeinanderfolgenden  Zeitpunkten  t^ 
und  t,  integrierte.  Waren  die  Konzentrationen 
zu  diesen  Zeiten  c^  und  Cg,  so  ist: 

k  =   t7=t7  ^"  cl  =  0.4343(t,^tJ^^S  l\  ^) 

Darin  bedeutet  In  den  natürlichen  und 
log  den  Briggischen  Logarithmus.  Da  es 
meist  auf  den  Zahlwert  von  k  nicht  ankommt, 
sondern  nur  darauf,  ob  er  konstant  ist,  also 
in  den  aufeinanderfolgenden  Zeitintervallen 
sich  nicht  ändert,  vor  allem  sich  nicht  regel- 
mäßig ändert,  d.  h.  keinen  sogenannten ,, Gang" 
zeigt,  so  kann  man  meist  den  Faktor  0,4343 
weglassen.  Es  ist  zur  Auffindung  einer  solchen 
regelmäßigen  Aenderung  der  Konstanten, 
die  dann  eben  keine  Konstante  mehr  ist, 
am  zweckmäßigsten,  die  Zeit  nicht  vom 
Versuchsanfang,  sondern  von  Intervall  zu 
Intervall  zu  zählen.  Ist  ein  „Gang",  also 
eine  regelmäßige  Aenderung  der ,, Konstanten" 
vorhanden,  so  ist  das  ein  Hinweis  darauf, 
daß  man  einen  anderen  Ansatz,  vielleicht 
eine  Reaktion  zweiter  Ordnung  oder  Zwischen- 
reaktionen usw.  anzunehmen  hat. 

Die  typische  Reaktion  zweiter  Ordnung 
ist  die  Verseifung  der  Fettsäureester  durch 
Basen,  etwa: 

CH3C00C2H5+0H'=CH3C00'+C2H50H  8) 

Auch  diese  Reaktion  geht  einseitig, 
ist  aber  eine  Reaktion  zweiter  Ordnung, 
wenn  man  nicht  etwa  die  Ester-  gegen  die 
OH'-Konzentration  unverhältnismäßig  groß 
oder  klein  macht.    Die  Differentialgleichung: 


de 
dt 


:k(CH3COOC2H,)(OH0  =  kCiCa'  9) 


lehrt,  daß  die  Konstante  einer  echten  Re- 
aktion zweiter  Ordnung  von  anderer  Dimen- 
sion ist,  als  die  einer  echten  Reaktion  erster 
Ordnung.  Sie  ergibt  für  nicht  äquivalente 
Mengen  integriert: 


1 


In 


CjCi 


(Co— Co')(t2— ti)  CiC 


10) 


Die  Größen  mit  dem  Index  2  beziehen 
sich  auf  das  Ende  des  endlichen  Zeitintervalls 
t, — ti,  die  mit  dem  Index  o  auf  den  Beginn 
der  Reaktion.  Für  äquivalente  Mengen  der 
beiden  Komponenten  wird,  da  Ci=Ci' 


11) 


(ta— tijCiCj 


526 


Chemische  Kinetik 


Diese  Gleichungen  für  die  bimolekulare 
Reaktion  fanden  sich  sehr  genau  bestätigt, 
doch  hegen  kleine,  wenn  auch  zweifellos 
vorhandene  Abweichungen  vor,  die  auf  kata- 
lytische  Wirkungen  zurückgeführt  werden. 
Bei  sehr  verdünnten  Lösungen  sind  diese  Ab- 
weichungen am  kleinsten. 

Auch  für  die  trimolekulareu  und  für 
höhermolekulare  Reaktionen  hegen  Bei- 
spiele vor,  bis  zu  Reaktionen  achter  Ord- 
nung. 

Am  häufigsten  beobachtet  man  Reak- 
tionen zweiter  Ordnung.  Wahrscheinlich 
aber  sind  die  der  ersten  Ordnung  am  häu- 
figsten und  man  beobachtet  sie  nur  deshalb 
seltener,  weil  sie  sich  walnscheinhch  oft 
durch  ilu-e  Schnelligkeit  der  Beobachtung 
entziehen.  Hat  man  doch  allgemein  gefunden, 
daß  die  Geschwindigkeitskonstante  mit  wach- 
sender Reaktionsordnung  sehr  stark  abnimmt. 
Dies  ist  vom  molekulartheoretischen  Stand- 
punkt aus  leicht  zu  verstehen.  Denn  während 
ein  einzelnes  Molekül  bei  jedem  Stoß  rea- 
gieren kann  (es  braucht  dies  nicht  zu  tun 
und  tut  es  wohl  auch  nicht  immer,  w^il  alle 
Moleküle  verschiedene  Geschwindigkeiten 
haben,  kann  andererseits  vielleicht  auch 
ohne  Stoß  zerfallen),  muß  eine  Reaktion 
zweiter  Ordnung  schon  den  Zusammenstoß 
zweier  reaktionsfähiger  Moleküle  voraus- 
setzen und  dieser  wird  schon  viel  seltener 
sein,  als  der  bloße  Anstoß  eines  reaktions- 
fähigen. Vollends  werden  Zusammenstöße 
zu  drei  oder  gar  zu  acht  schon  sehr  selten 
vom  System  sozusagen  abgewartet  werden, 
sondern  es  werden  zuerst  die  Wege  niederer 
Ordnung  beschritten,  die  wiewohl  auf  Um- 
wegen eventuell  zum  Ziel,  zum  angestrebten 
Gleichgewicht  führen.  Hier  liegt  auch  die 
Wurzel  für  die  vielfach  gewonnene  Beob- 
achtung, daß  Reaktionen,  bei  denen  man 
nach  der  gewöhnlichen  chemischen  Brutto- 
gleichung eine  hohe  Reaktionsordnung  er- 
warten sollte,  so  oft  eine  ganz  niedere  Re- 
aktionsordnung haben. 

Die  Bestimmung  der  Reaktionsordnung 
ist  wegen  der  mannigfaltigen  Störungen 
durch  Nebenreaktionen,  Katalyse  usw.  meist 
nicht  ohne  weiteres  durch  probeweises  Be- 
rechnen von  Konstanten  unter  Zugrunde- 
legung bestimmter  Annahmen  über  den 
Reaktionsverlauf  durchzuführen.  Es  ist 
dann  zweckmäßig,  anstatt  des  Begriffs  der 
Gesamt  Ordnung  der  Reaktion  den  Begriff 
der  Ordnung  einzuführen,  mit  der  einer 
der  reagierenden  Stoffe  in  die  Reaktions- 
gleichung eingeht.  Darunter  versteht  man 
dann  nicht  die  Summe  ni-)-n2+  . .,  sondern 
etwa  nur  n^,  welcher  Zahl  man  den  Namen 
., Reaktionsordnung,  womit  Stoff  A^  in  die 
Reaktion  eingeht",  beilegt. 


Um  die  so  definierte  speziellere  Reaktions- 
ordnung bezüghch  eines  Stoffs  zu  bestimmen, 
bedient  man  sich  am  besten  der  Methode 
der  Isolation,  Man  benützt  hierbei  alle  re- 
agierenden Stoffe  in  sein  hohen  Konzentra- 
tionen und  nur  einen  einzigen  davon  in  ver- 
hältnismäßig geringer  Konzentration.  So 
erfährt  man  dann  leicht  durch  Versuche  mit 
verschiedenen  Konzentrationen  dieses  Stoffs, 
in  welcher  Potenz  seine  Konzentration  in 
die  Reaktionsgleichung  eingeht.  Eine  andere 
Methode,  die  von  van't  Hoff  angegebene 
Differentialmethode,  ist  gerade  bei  der 
Isolationsmethode  selbst  noch  benutzbar, 
kann  jedoch  auch  ohne  sie  angewendet 
werden.  Verläuft  eine  Reaktion  zwischen 
lauter  äquivalenten  Mengen  —  nicht  umkehr- 
bar, sei  angenommen  —  dann  kann  man  ihre 
Geschwindigkeitsgleichung  schreiben : 


de 
dt 


--kc° 


12) 


worin  n  die  Reaktionsordnung  ist.  Aendert 
man  nichts  an  der  Aequivalenz,  vergrößert 
aber   alle    Konzentrationen    auf    &,    so    ist: 


de' 


dt 


--kc'^ 


13) 


Dividiert   man   und  logarithmiert,   so   wird; 


de      ,      de' 


logc— logc' 


14) 


Da  man  aber  keine  Differentialquotienten, 
sondern  nur  Differenzenquotienten  der  Mes- 
sung entnehmen  kann,  so  ist  diese  strenge 
Formel  durch  eine  Annäherungsformel  zu 
ersetzen,  worin  statt  derDifferentialquotienten 
die  Differenzenquotienten  stehen  und  damit 
wird  n  sich  bis  zu  einem  gewissen  Grad  als  von 
der  Größe  der  dabei  benützten  Zeitintervalle 
abhängig  ergeben,  eine  Eigenschaft,  die  dem 
wahren  n  nicht  zuzukommen  braucht  und 
bei  wirkhch  scharf  definiertem  n  auch  nicht 
zukommt. 

Streng  anwendbar  ist  die  dritte  Methode, 
die  sich  der  Integralformeln  bedient.  Alle 
Integralformeln  der  einfachen  Partialreak- 
tionen  behebig  hoher  Ordnung  können  mathe- 
matisch   auf    die    Form    gebracht    werden: 


l(Co5    Cq 


=:kt 


15) 


worin  t  die  seit  dem  Reaktionsbeginn  ver 
striehene  Zeit,  Cq  die  Konzentrationen  beim 
Reaktionsbeginn,  c  die  Konzentrationen 
nach  Ablauf  der  Zeit  t  und  rk  der  soge- 
nannte     Geschwindigkeitsfaktor      ist. 


Cheimsche  Kinetik 


527 


Er  ist  frei  von  allen  Cq-c  und  enthält  überhaupt 
nur  Anfangskonzentrationen  oder  bei  kata- 
lysierten Reaktionen  daneben  auch  Ge- 
schwindigkeitskonstanten. Während  der 
Zähler  des  Bruchs  in  15)  eine  reine  Zahl, 
also  dimensionslos  ist,  gilt  dies  nicht  von  r, 
wenigstens  nicht  bei  allen  mehr  als  mono- 
molekularen Vorgängen.  Also  sind  die  Ge- 
schwindigkeitsfaktoren alle  von  der  Di- 
mension t~^.  Mißt  man  nun  die  gleiche  Re- 
aktion ausgehend  von  2  verschiedenen  An- 
fangskonzentrationen Co  und  Co'  und  läßt  sie 
beide  Male  bis  zum  gleichen  Bruchteil  des 
gesamten  Umsatzes  ablaufen,  so  ist  wegen 
der  Dimensionslosigkeit  von  f  diese  Funk- 
tion f  in  beiden  Fällen  gleichgroß.  Also 
müssen  die  Zeiten,  die  die  beiden  Reaktionen 
gebraucht  haben,  um  bis  zum  gleichen 
Bruchteil  des  gesamten  Umsatzes  abzulaufen, 
sich  umgekehrt  verhalten,  wie  die  Geschwin- 
digkeitsfaktoren. Diese  Zeiten  sind  experi- 
mentell nicht  leicht  genau  zu  treffen,  des- 
halb findet  man  sie  durch  Interpolation, 
indem  man  die  Reaktion  mehrmals  bis  in 
die  vermutete  Gegend  ablaufen  läßt. 

Um  schheßlich  noch  eine  Anschauung 
zu  geben  von  dem  chemischen  Treiben,  das 
entsprechend  der  dynamischen  Auffassung 
des  Gleichgewichts  in  einem  im  Gleichge- 
wicht befindlichen  System  herrschen  wird, 
sei  ein  Zahlenbeispiel  durchgerechnet.  Bringt 
man  ein  Mol  Essigsäure  und  ein  Mol  Alkohol 
zusammen  oder  was  für  das  Gleichgewicht 
aufs  gleiche  hinauskommt,  ein  Mol  Essig- 
ester und  ein  Mol  Wasser,  so  bildet  sich  nach 
einiger  Zeit  ein  homogenes  Gemisch,  worin 
recht  genau  Ys  ^o^  Essigsäure,  Vs  ^ol 
Alkohol,  Vg  Mol  Wasser  und  %  Mol 
Ester  enthalten  sind,  ein  Mengenver- 
hältnis, das  auch  bei  17 jähriger  Versuchs- 
dauer nicht  anders  gefunden  wurde.  Es 
ist  bemerkenswert,  daß  man  bei  diesem 
klassischen  Beispiel  für  das  Gleichgewicht 
nicht  von  verdünnter  Lösung  reden  darf 
und  daß  daher  hier  die  Gültigkeit  des  Massen- 
wirkungsgesetzes nicht  zu  fordern  war. 
Trotzdem  hat  es  sich  bewährt,  freihch  mit 
merkhchen  Abweichungen  im  Reaktions- 
anfang. Bezieht  man  sieh  auf  äquivalente 
Mengen,  so  ist  die  Geschwindigkeitsgleichung: 


de 
dt 


=kcr — k'c'- 


16) 


Die  Gleichgewichtskonstante  ergibt  sich  aus 
dem  angeführten  zu: 


kVk=0,25 


17) 


Dann   hefert    die    Integration    mit    Berück- 
sichtigung der  Messungsergebnisse: 


^(k— k')=0,00575 


18) 


Dabei  ist  t  in  Tagen  gemessen  worden.  Dies 
gibt  mit  17)  k=0,00575.  Im  Volum  des 
Reaktionsgemisches,  das  gleich  eins  gesetzt 
werden  mag,  ist  im  Gleichgewichtszustand 
die  Konzentration  des  Alkohols  wie  die  der 
Säure  gleich  Y3,  daher  ist  die  Geschwindig- 
keit der  partiellen  Reaktion  im  Sinn  der 
Esterbildung  und  natürhch  auch  im  Sinn 
der  reziproken  Reaktion,  der  Esterzer- 
setzung, für  den  Gleichgewichtszustand 

^^=0,00575  .|-.|-=0,00064  Mole  pro  Tag  19) 

Das  chemische  Treiben  ist  also  hier  recht 
unbedeutend,  aber  das  ist  keine  allgemeine 
Erscheinung. 

Daß  dieses  chemische  Treiben  in  ver- 
schiedenen chemischen  Systemen  so  ver- 
schiedene Lebhaftigkeit  zeigt,  hat  seine  Ur- 
sache einmal  in  der  großen  Verschiedenheit 
der  chemischen  Aktivität,  dann  aber  auch  wohl 
in  einem  Umstand,  dessen  Existenz  die  kine- 
tische Gastheorie  behauptet.  Sie  nimmt  an, 
daß  in  einem  Gas  von  überall  gleicher  Tem- 
peratur die  durcheinanderfhegenden  Moleküle 
die  verschiedensten  Geschwindigkeiten  haben, 
die  zwischen  0  und  den  höchstmöglichen 
Werten  sich  bewegen.  Und  zwar  soll  die 
Mehrzahl  der  Moleküle  darin  Geschwindig- 
keiten haben,  die  sehr  nahe  untereinander 
gleich  sind,  während  die  übrigen  Geschwindig- 
keiten von  verhältnismäßig  wenigen  Mole- 
külen vertreten  werden.  Das  Gesetz,  das  die 
Verteilung  der  verschiedenen  Geschwindig- 
keiten auf  die  einzelnen  Moleküle  eines  Gases 
angibt,  ist  das  Maxwellsche  Verteilungs- 
gesetz. Es  sagt  aus,  daß  die  Verteilung 
außer  vom  Stoff  noch  von  der  Temperatur 
abhängen  wird  und  diese  Abhängigkeit 
wird  in  der  Kinetik  ganz  besonders  wichtig. 

Während  das  eben  genannte  Verteilungs- 
gesetz sich  nur  auf  die  fortschreitende  Be- 
wegung der  Moleküle  und  somit  auf  ihre 
translatorische  Energie  bezieht,  läßt  sich 
zeigen,  daß  wahrscheinlich  auch  ein  ganz 
ähnhches  Gesetz  für  die  innere  Energie  der 
Moleküle  gilt,  welch  letztere  durch  die  Be- 
wegungen der  Atome  und  der  Elektronen  im 
Molekül  gegeben  ist.  Es  besteht  wohl  immer 
ein  derartiger  Ausgleich  zwischen  trans- 
latorischer und  innerer  Energie,  daß  für  beide 
ein  Verteilungsgesetz  gilt,  das  aus  Wahr- 
scheinhchkeitsbetrachtungen  fließt. 

'^  Für  die  Stabilität  eines  Moleküls  wird 
man  vor  allem  seine  innere  Energie  im 
Verhältnis  zu  seiner  chemischen  ,, Festigkeit'" 
untersuchen  und  man  wird  annehmen 
dürfen,  daß  bei  einem  Zusammenstoß  eines 
Moleküls  der  dabei  stattfindende  Umsatz 
translatorischer  in  innere  Energie ,  viel- 
leicht   auch    z.    T.    die     einfache     Ueber- 


528 


Cheniisclie  Kinetik 


tragung  innerer  Energie  eines  Moleküls  auf 
ein  anderes,  maßgebend  sein  wird  dafür, 
ob  das  getroffene  Molekül  eine  chemische 
Umwandlung  erfährt  oder  nicht.  Weil  aber 
wegen  der  Geschwindigkeits Verteilung  jeder 
Zusammenstoß  anders  sein  wird,  wie  jeder 
andere  —  falls  man  nicht  zu  große  Räume 
oder  Zeiten  betrachtet  —  so  ist  leicht 
zu  verstehen,  warum  nicht  alle  Moleküle 
eines  in  sich  überall  auf  gleicher  Tempe- 
ratur befindlichen,  aber  nicht  im  chemischen 
Gleichgewicht  stehenden  Gases  —  das  sich 
monomolekular  umwandeln  soU  —  auf  ein- 
mal sich  umwandeln.  Wie  man  sieht, 
gewinnt  so  nicht  nur  die  Geschwindigkeits- 
konstante, in  der  bekanntlich  die  Häufigkeit 
der  erfolgreichen  Stöße  enthalten  ist,  sondern 
auch  das  Gleichgewicht  sehr  an  Anschau- 
lichkeit. Bei  der  großen  Fruchtbarkeit,  die 
das  Maxwellsche  Verteilungsgesetz  auf 
physikahschem  Gebiete  bewährt  hat,  kann 
es  keinem  Zweifel  uuterhegen,  daß  es  wert  ist, 
auch  in  der  chemischen  Kinetik  auf  seine 
Fruchtbarkeit  geprüft  zu  werden.  Zwar  hat 
sich  das  Verteilungsgesetz  erst  für  einfache 
Spezialfälle  bei  Gasen  entwickeln  lassen, 
aber  man  kann  die  Existenz  eines  ähnhchen 
Gesetzes  auch  für  die  Moleküle  in  Flüssig- 
keiten vermuten. 

Bis  jetzt  wurden  nur  Reaktionen  in  Gasen 
oder  Flüssigkeitsgemischen  betrachtet.  Es 
sollen  jetzt  noch  die  Besonderheiten  der 
Reaktionen  in  indifferenten  Lösungs- 
mitteln untersucht  werden.  Daß  das  Lö- 
sungsmittel nur  insofern  indifferent  ist,  als 
man  es  in  die  Bruttogleichung  nicht  eingehen 
sieht,  wurde  schon  berührt.  Danach  sind 
noch  verschiedene  Einflüsse  des  Lösungs- 
mittels auf  die  Reaktionsgeschwindigkeit 
möghch. 

1,  Das  Lösungsmittel  wirkt  kata- 
lytisch.  Dann  wird  durch  das  Lösungs- 
mittel das  Gleichgewicht  nicht  merklich  ver- 
schoben. Eine  Deutung  solcher  katalytischen 
Wirkung  kann  auf  die  übliche  W^eise  versucht 
werden,  indem  man  nachweist,  daß  Zwischen- 
reaktionen sich  abspielen  unter  Teilnahme 
des  Lösungsmittels  am  chemischen  Vorgang 
und  daß  diese  Zwischenreaktionen  alle  zu- 
sammen doch  noch  rascher  stattfinden,  als 
der  unmittelbare  Reaktionsverlauf  ohne 
Zwischenreaktionen.  Ist  die  Deutung  nicht 
möghch,  so  ist  die  Bezeichnung  katalytisch 
für  die  Wirkung  des  Lösungsmittels  nur  eine 
Klassifikation. 

2.  Das  Lösungsmittel  verändert  den 
Molekularzustand  des  aufzulösen- 
den Stoffs.  Es  dürfte  kaum  einen  Fall 
geben,  wo  dies  in  aller  Strenge  nicht  eintritt. 
Aber  der  Nachweis  solcher  Veränderung  ist 
schwierig,  wenn  es  sich  um  bloße  Anlagerung 


von  Molekülen  des  Lösungsmittels  an  den 
aufzulösenden  Stoff  handelt.  Denn  mit 
den  osmotischen  Methoden  ist  sie  nicht 
nachweisbar.  Zudem  ist  es  zweifelhaft,  ob 
die  Anlagerung  nach  festen  Verhältnis- 
zahlen erfolgt  oder  nicht  vielmehr  so,  daß  ein 
und  dasselbe  Molekül  bald  mehr,  bald  weniger 
Lösungsmittelmoleküle  an  sich  fesselt  in 
seinem  Lauf  durch  die  Lösung.  Denn  daß 
es  in  der  Lösung  nicht  in  Ruhe  hegt  und,  wenn 
schon  nicht  in  Ruhe,  auch  nicht  immer  die 
gleiche  Geschwindigkeit  hat,  das  ergibt  die 
Vorstellung  der  kinetischen  Theorie.  Min- 
destens scheint  der  Fall  so  zu  hegen  bei  der 
Solvatisierung  der  Ionen  (siehe  den  Artikel 
„Hydrate"). 

Außerdem  aber  kann  noch  eine  Solvati- 
sierung nach  konstantem  Zahlenverhältnis 
eintreten,  die  gleichfalls  osmotisch  nicht 
nachzuweisen  ist.  Beide  Vorgänge  werden 
schon  deswegen  die  Reaktionsgeschwindigkeit 
nicht  unverändert  lassen,  weil  die  Reaktion 
solvatisierter  Moleküle  einfach  als  die  Reak- 
tion eines  anderen  Stoffs  aufzufassen  ist, 
als  die  nicht  solvatisierter  Moleküle,  also  als 
eine  andere  Reaktion. 

Ebenso  wird  die  Reaktionsgeschwindig- 
keitskonstante nicht  unverändert  bleiben, 
wenn  die  Moleküle  des  gelösten  Stoffs  disso- 
ziiert oder  assoziiert  sind,  aus  dem  gleichen 
Grund,  der  eben  genannt  wurde.  Das  gleiche 
gilt  für  elektrolytische  oder  hydrolytische 
Dissoziation.  Bei  der  elektrolytischen  Disso- 
ziation kommt  dann  die  lonensolvation  in 
Betracht.  Schließhch  können  auch  Kon- 
stitutionsänderungen durch  das  Lösungs- 
mittel bewirkt  werden. 

In  allen  diesen  Fällen  kann  die  Beein- 
flussung der  Molekularbeschaffenheit  durcli 
das  Lösungsmittel  entweder  in  jedem  Mo- 
ment so  rasch  erfolgen,  daß  stets  praktisch 
Gleichgewicht  herrscht  zwischen  dem  Lö- 
sungsmittel und  den  darin  enthaltenen 
Molekülen,  wogegen  die  gelösten  Moleküle 
unter  sich  nicht  im  Gleichgewicht  stehen. 
Dann  spricht  man  von  einer  Reaktion  des  ge- 
lösten Stoffs  bei  simultanem  Gleichgewicht 
zwischen  Lösungsmittel  und  gelöstem  Stoff. 

Oder  es  besteht  kein  Gleichgewicht 
zwischen  den  Molekülen  der  gelösten  Stoffe 
unter  sich  und  mit  dem  Lösungsmittel. 
Dann  liegt  die  Geschwindigkeit  der  Re- 
aktion der  Moleküle  unter  sich  unter  Um- 
ständen in  der  gleichen  Größenordnung, 
wie  die  Geschwindigkeit  der  Reaktion  zwi- 
schen den  gelösten  Molekülen  und  dem 
Lösungsmittel.  Dieser  Fall  ist  so  verwickelt, 
daß  er  sich  zur  Untersuchung  zurzeit  noch 
nicht  gut  wird  heranziehen  lassen. 

3.  Das  Lösungsmittel  verschiebt  das 
Gleichgewicht.    Man  kann  bei  einer  durch 


Chemische  Kinetik 


529 


das  Lösungsmittel  herbeigeführten  Verände- 
rung des  Molekularzustandes  reagierenden 
Stoffs  nicht  wohl  von  einer  Verschiebung  des 
Gleichgewichts  reden,  denn  das  würde  leicht 
so  verstanden,  als  ob  es  sich  um  eine  unmittel- 
bare ungleiche  Beeinflussung  der  Geschwindig- 
keitskonstanten von  Reaktion  und  Gegen- 
reaktion handle.  Vielmehr  wird  jetzt  eine 
ganz  andere  Reaktion  sich  abspielen,  nämlich 
die  der  durchs  Lösungsmittel  veränderten 
Moleküle.  Daher  ist  es  besser,  nur  dann  von 
einer  Verschiebuug  des  Gleichgewichts  zu 
sprechen,  wenn  man  entweder  weiß,  daß 
die  gelösten  Moleküle  gar  nicht  verändert 
■worden  sind  und  doch  eine  Verschiebung 
stattgefunden  hat  —  oder  man  beschränkt  die 
Aussage  ,, Verschiebung  des  Gleichgewichts" 
auf  alle  die  Beispiele,  bei  denen  man  Art 
und  Grad  der  Veränderung  des  Molekular- 
zustands nicht  kennt,  wohl  aber  eine 
andere  Gleichgewichtslage  findet,  als  sonst. 
Daß  zufolge  des  zweiten  Hauptsatzes  der 
Thermodynamik  wegen  der  Unvollständig- 
keit  jeder  Reaktion  kein  Gleichgewicht 
in  einem  homogenen  System  ganz  durch  ein 
anderes  verdrängt  werden  kann,  bedarf 
ebensowenig  der  Erwähnung,  als  der  Umstand, 
daß  die  Verdrängung  praktisch  vollständig 
sein  kann. 

Die  Form  des  Massenwirkungsgesetzes 
bleibt  bei  Reaktionen  in  Lösungen  die 
gleiche  wie  sonst,  aber  die  Konstante  nimmt 
im  allgemeinen  bei  verschiedenen  Lösungs- 
mitteln verschiedene  Werte  an.  In  dieser 
Konstante  stecken  dann  noch  Eigenschaften 
des  Lösungsmittels,  ja  vielleicht  sogar, 
wiewohl  in  wenig  einflußreicher  Form,  auch 
Konzentrationen.  Darauf  deuten  mindestens 
die  Abweichungen  vom  Massenwirkungsge- 
setz hin,  die  man  bei  Reaktionen  in  Lösungen 
schon  bei  geringen  Konzentrationen  der 
gelösten  Stoffe  oftmals  beobachtet  und 
zwar  selbst  dann,  wenn  bei  sehr  großer  Ver- 
dünnung sehr  genaue  Gültigkeit  des  Gesetzes 
gefunden  wird.  Da  nun  die  Solvation  der 
gelösten  Moleküle  nach  allem,  was  man  weiß, 
abhängt  vom  Mengenverhältnis  Lösungs- 
mittel: Gelöster  Stoff,  so  wird  zu  erwarten 
sein,  daß  sich  der  Grad  der  Solvation  viel- 
leicht mit  fortschreitender  Reaktion  ver- 
ändert. 

Entsprechend  diesen  Ueberlegungen  kann 
man  mindestens  bei  Reaktionen  in  Lösungen 
vielleicht  aus  jeder  Geschwinchgkeitskon- 
stante  einen  Faktor  heraussetzen,  der  für 
Reaktion  und  Gegenreaktion  identisch,  ab- 
hängig vom  Lösungsmittel,  für  das  Gleich- 
gewicht —  in  verdünnter  Lösung  wenigstens 
—  sich  heraushebt.  Ein  anderer  Teil  des 
Lösungsmitteleinflusses  bliebe  in  den  Kon- 
stanten und  trüge  der  Gleichgewicht  ver- 
schiebenden Wirkung  Rechnung: 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Bd.  II. 


de 

4   =(k,.(AO"..(A,h. 

-k/(A/)n/..)F 


20) 


Darin  sind  die  ki,  k'i  die  neuen  Konstanten, 
die  nur  noch  die  Gleichgewicht  verschiebenden 
Eigenschaften  der  gelösten  Stoffe,  des  Lö- 
sungsmittels und  der  Temperatur  enthalten. 
F  enthält  die  „katalytischen"  Einflüsse 
des  Lösungsmittels,  die  ebenfalls  als  Tempe- 
raturfunktionen zu  denken  sind,  vergleichbar 
einer  Art  Reibung,  die  mit  steigender  Tem- 
peratur immer  mehr  abnimmt,  vielleicht 
sogar  in  Zusammenhang  mit  der  inneren 
Reibung.  F  enthält  ferner  eventuell  Reibungs- 
glieder der  Stoffe  selbst  und  vielleicht  auch 
noch  die  Konzentration  der  Stoffe,  letztere 
jedoch  so,  daß  sie  den  Wert  von  F  erst  bei 
sehr  beträchthchen  Werten  der  Konzen- 
trationen erheblich  beeinflußt.  Dann  müßte 
natürhch  schließlich  die  Form  des  Massen- 
wirkungsgesetzes versagen.  F  muß  also  bis 
zu  erheblicheren  Konzentrationen  der  ge- 
lösten Stoffe  von  den  Werten  dieser  Kon- 
zentrationen unabhängig  sein. 

Nach  allem,  was  bis  jetzt  bekannt  ist, 
kann  man  es  nicht  wahrscheinlich  finden, 
daß  die  Reibung  der  Moleküle  des  gelösten 
Stoffs  in  Betracht  kommt.  Es  wäre  sonst 
denkbar,  daß  ähnliches  auch  bei  Gasen  vor- 
käme. Hier  jedoch  hat  man  nichts  dergleichen 
finden  können.  So  maß  Bodenstein  die 
Geschwindigkeit  der  Bromwasserstoffbildung 
aus  den  Elementen  zwischen  200°  und  300^ 
und  fand,  daß  Zusatz  von  Tetrachlorkohlen- 
stoffdampf sowie  von  Wasserdampf,  beide 
in  größeren  Mengen  angewandt,  die  Ge- 
schwindigkeit der  Reaktion  nicht  veränderten. 
Also  kann  das,  was  eben  Reibung  genannt 
wurde,  bei  Gasreaktionen  nicht  in  merklichem 
Maß  mitspielen. 

In  welcher  Weise  man  die  Eigenschaften 
des  Lösungsmittels  in  der  Geschwindigkeits- 
konstante analytisch  zum  Ausdruck  bringen 
kann,  wird  weiter  unten  angedeutet  werden. 

Abhängigkeit  der  Reaktions- 
geschwindigkeit von  der  Temperatur. 
Durch  das  kinetische  Massenwirkungsgesetz 
ist  der  Einfluß  der  Konzentration  aus  der 
chemischen  Reaktionsgeschwindigkeit  elimi- 
niert. Es  handelt  sich  jetzt  um  die  Elimination 
der  Temperatur,  um  den  Einfluß  der  che- 
mischen Natur  der  reagierenden  Stoffe  rein 
kennen  zu  lernen.  Dafür  liegen  bis  jetzt 
erst  zwei  eingehendere  Versuche  vor. 

Schreibt  man  auf  die  rechte  Seite  der 
Gleichung  1)  noch  die  positive  Wärme- 
tönung des  Vorgangs  —  er  soU  so  ange- 
schrieben sein,  daß  dies  richtig  ist  — ,  so 
verläuft  der  Vorgang  von  links  nach  rechts 
unter     positiver     Wärmetönung.         Nimmt 

34 


530 


Chemische  Kinetik 


man  die  Definition  der  Gleichgewichtskon- 
stante aus  4)  hinzu,  so  gibt  der  zweite  Haupt- 
satz der  Thermodynamik  die  Isochoren- 
gleichung  in  der  Form: 


dlnK       Q       dlnk'      dhik 


dT        RT2        dT 


dT 


Jl) 


worin  T  die  absolute  Temperatur,  R  die 
Gaskonstante  und  Q  die  genannte  Wärme- 
tönung bedeutet.  Die  zweite  Gleichung  in 
der  Doppelgleichung  21)  folgt  aus  der  Ver- 
bindung des  kinetischen  Massenwirkungs- 
gesetzes mit  dem  thermodynamischen,  unter 
Beiziehung  der  Gleichung  der  Reaktions- 
isochore (siehe  den  Artikel  „Thermo- 
chemie"). 

Die  erste  von  den  2  Gleichungen  21)  gilt 
für  idea^.3  Gase  und  verdünnte  Lösungen. 
Man  braucht  dabei  nur  die  Bruttogleichung 
für  das  Gleichgewicht  zu  kennen.  Bei  der 
zweiten  Gleichung  dagegen  muß  man  wissen, 
nach  welcher  wahren  kinetischen  Gleichung 
Reaktion  und  Gegenreaktion  sich  wirklich 
abspielen.  Denn  sonst  ist  k  und  k'  chemisch 
nicht  definiert. 

Durch  Integration  von  21)  bekommt  man 
die  allgemeine  Form  für  In  K  und  damit 
auch  von  In  k: 


lnk= 


T 


+  BlnT+CT+D 


22) 


Darin  sind  A,  B,  C,  D  Konstante,  die  von 
der  Temperatur  unabhängig,  nur  noch  von 
der  Stoffnatur  und  eventuell  vom  Lösungs- 
mittel abhängen,  bei  katalytischen  Vor- 
gängen auch  noch  die  Konzentration  des 
Katalysators  enthalten. 

Van 't  Ho  ff  fand  die  Formel  auch  ohne 
das  logarithmische  GMed  ausreichend  und 
Arrhenius  ließ  außerdem  noch  mit  Erfolg 
das  lineare   Glied  weg,  so  daß  sich  ergibt: 


der  Temperaturkoeffizient  im  engeren 
Sinn,  der  Temperaturkoeffizient  schlechtweg. 
Diese  Größe  hat  im  allgemeinen  Werte  zwi- 
schen 2  und  3,  es  wird  also  der  chemische 
Umsatz  bei  einer  meßbar  verlaufenden  Re- 
aktion im  allgemeinen  pro  10"  verdoppelt 
bis  verdreifacht.  Es  ist  zwar  nicht  zu  ver- 
kennen, daß  sehr  zahlreiche  Ausnahmen 
von  dieser  Regel  existieren,  aber  sie  ist  doch 
so  häufig  richtig,  daß  man  sie  als  die 
R.G.T.-Regel  bezeichnet  hat. 

Die  Ausnahmen  von  der  R.G.T.-Regel 
hegen  in  ganz  bestimmten  Richtungen. 

1.  Reaktionen  höherer  Ordnung  haben 
im  allgemeinen  kleinere  Temperaturkoeffi- 
zienten. 

2.  Rasche  Reaktionen  haben  ceteris 
paribus  im  allgemeinen  kleinere  Temperatur- 
koeffizienten, als  langsame. 

Da  die  Verschiebung  chemischer  Gleich- 
gewichte bei  Temperaturänderung  kinetisch 
gedeutet  von  der  Verschiedenheit  des  Tem- 
peratureinflusses auf  die  Konstanten  der 
Reaktion  und  der  Gegenreaktion  herrührt, 
so  läßt  sich,  wie  van'tHoff  gezeigt  hat, 
aus  der  Gleichung  21)  entnehmen,  in  welchem 
Verhältnis  zueinander  die  Temperatur- 
koeffizienten von  Reaktion  und  Gegenreaktion 
stehen  in  irgend  einem  gegebenen  Fall. 
Das  läßt  sich  so  ableiten.  In  dem  kleinen 
Intervall  von  10°  kann  man  im  allgemeinen 
Q  als  ausreichend  konstant  ansehen  und  dem- 
gemäß die  Integration  vereinfachen,  so  daß: 


lnj,,=  — ^+konst. 


25) 


k=e     '^^■^=K'.e' 


Die  Geschwindigkeitskonstante  ist  also  jeden- 
falls eine  Exponentialfunktion  der  Tem- 
peratur. 

Bildet  man  für  zwei  verschiedene  Tem- 
peraturen die  Geschwindigkeitskonstanten 
und  dann  den  Quotienten  der  beiden,  so 
erhält  man  die  Größe,  die  man  im  weiteren 
Sinn  als  den  Temperaturkoeffizienten  der 
chemischen  Reaktionsgeschwindigkeit  be- 
zeichnet. Beträgt  der  Temperaturunter- 
schied 10°,  so  ist: 


Für  das  Intervall  zwischen  0°  und  10° 
und  für  die  Reaktion  2HC1=H2+CU,  die 
mit  einer  Wärmetönung  Q=44000  cal.  ver- 
bunden ist,  findet  man  so  mit  Briggischen 
Losfarithmen : 


log 


k; 


l0£ 


Q 
R 

=log  kr 


0,4343.10 
1737283 


)  =1,2454 
26) 


Daher  verhalten  sich  die  Temperatur 
koeffizienten  der  beiden  reziprokenReaktionen 
zueinander  wie: 


G':G=10i.-«''==17,6 


17) 


T+IO 


=  G 


24) 


Die  erste  Gleichung  in  26)  zeigt,  daß  die 
Temperaturkoeffizienten  reziproker  Reak- 
tionen um  so  mehr  voneinander  verschieden 
sind,  je  größer  die  Wärmetönung  ist.  Da  die 
betrachtete  Reaktion  der  Bildung  und  Zer- 
setzung einen  der  höchsten  Werte  für  Q 
zeigt,  die  man  überhaupt  kennt,  so  muß  auch 


Chemische  Kinetik 


531 


17,6  einer  der  höchsten  Werte  für  G' :  G  sein 
für  Gasreaktionen.  Die  äußersten  Zahlwerte, 
die  man  bis  jetzt  für  nicht  reziproke  Re- 
aktionen im  sicher  homogenen  System  kennt, 
verhalten  sich  wie  0,7 : 6,0,  was  dem  Wert 
Ga:Gb=8,6  entspricht.  Ueber  die  mög- 
lichen Zahlwerte  der  Größen  G  selbst  sagt 
die  van't  Hoffsche  Beziehung  nichts  aus. 

Während,  man  bei  bekannten  Geschwindig- 
keitskonstanten den  kinetischen  Verlauf  einer 
chemischen  Reaktion  vollkommen  übersehen 
kann,  ist  das  nicht  möglich,  wenn  man  die 
Konstanten  nicht  kennt.  Aber  selbst  wenn 
man  sie  kennt,  ist  es  wünschenswert,  eine 
Methode  zu  haben,  die  erlaubt,  die  Kon- 
stanten aus  anderen  Daten  berechnen  und 
so  ihren  Wert  im  voraus  angeben  zu  können. 
Ob  dies  auf  einem  der  beiden  bis  jetzt  ein- 
geschlagenen Wege  möglich  ist,  muß  die 
Zukunft  lehren.  Soviel  steht  jedoch  fest, 
daß  bis  jetzt  kein  anderer  Weg  soweit  be- 
gangen wurde  wie  der,  der  an  zweiter  Stelle 
beschrieben  werden  soll  und  daß  bei  keinem 
anderen  dahin  gerichteten  Versuch  soviele 
neue  Fragen  nicht  nur  gestellt,  sondern  auch 
z.  T.  beantwortet  werden  konnten. 

Das  Ziel  jedes  derartigen  Versuchs  muß 
es  sein,  die  Funktionen  in  Gleichung  3) 
möglichst  allgemein  und  dem  Experiment 
zugänghch  zu  bestimmen.  Einen  solchen 
Versuch  hat  Krüger  im  Jahre  1908  durch- 
geführt auf  molekularkinetischer  Unterlage. 

Seine  Theorie  faßt  die  gewöhnhch  vor- 
kommenden chemischen  Reaktionen  auf  als 
solche,  bei  denen  eine  primäre  Aufspaltung 
der  reagierenden  Moleküle  in  Atome  not- 
wendig ist,  eine  Annahme,  die  mit  der  Denk- 
weise der  Strukturchemie  im  Widerspruch 
steht,  mindestens  dort,  wo  es  sich  bestimmt 
nicht  nur  um  Spaltung  und  Bildung  eines 
Moleküls  aus  den  Atomen  selbst  handelt. 
Die  Rechnung  wird  im  strengen  Anschluß 
an  die  ihr  zugrunde  liegenden  Vorstellungen 
nur  für  diesen  letzteren  Fall  durchgeführt 
und  auch  hier  durch  die  Annahme  konstanter 
Dissoziationswärme  des  Moleküls  vereinfacht. 
Alle  anderen  Fälle  werden  als  Superpositionen 
derartiger  Vorgänge  aufgefaßt.  So  kann  die 
Theorie  wegen  der  rechnerischen  Schwierig- 
keiten, die  bei  diesen  Superpositionen  schon 
bald  unüberwindlich  werden,  praktisch  nur 
an  ganz  wenigen  Fällen  überhaupt  experi- 
mentell geprüft  werden.  Und  da  es  bis  jetzt 
nicht  gelungen  ist,  auch  nur  eine  einzige 
Reaktion,  die  nur  aus  Bildung  und  Zerfall 
eines  Moleküls  in  Atome  besteht,  kinetisch 
zu  messen,  so  läßt  sich  aus  der  Theorie  nur 
entnehmen,  ob  sie  der  Größenordnung  nach 
wahrscheinliche  Werte  liefert  und  ob  sie 
mit  den  Beobachtungen  für  das  Gleich- 
gewicht im  Einklang  stehen. 


Ohne   von    Krügers   Ueberlegungen   zu 
wissen,   teilte   Trautz  im    Jahre   1909   die 
Ergebnisse    mehrjähriger   Versuche    mit,   zu 
einer    Deutung    der     Geschwindigkeitskon- 
stanten zu  gelangen.     Daran  schlössen  sich 
1910   und   1911   weitere   Ausführungen,    die 
von    dem    zuerst    mitgeteilten     Spezialfall 
zu     möghchst      allgemeiner     Formulierung 
führten,    einer    Formuherung,    die    sachhch 
den  Ausgangspunkt  der  Versuche  gebildet 
hatte,   aber   wegen   der   Fülle   der   Schlüsse 
anfangs  vom  Verfasser  nicht  formal  durch- 
geführt   worden    war.       Hatte     Krüger 
von   der    kinetischen  Gastheorie    ausgehend 
streng     im     mechanischen     Bild     bleibend 
und     deshalb     schon     zu    Vereinfachungen 
genötigt,      Formeln     erhalten,     die      schon 
wegen    der    physikahschen    Bedeutung    der 
darin  vorkommenden   Größen    ein   ziemlich 
genaues     Urteil     über    ihre     ZaMenbeträge 
gewinnen  ließen,    so    wurde    im    Gegensatz 
dazu   hier   aus    Thermodynamik   und   kine- 
tischem  Massenwirkungsgesetz   ein   Formel- 
system abgeleitet,  dessen  zunächst  störende 
Mehrdeutigkeit    nur    auf    Grund    der    allge- 
meinsten    molekulartheoretischen     Vorstel- 
lungen  und    mit    Hilfe    von    Ueberlegungen 
eingeschränkt  wurde,  die  dem  Gedankenkreis 
der  Strukturchemie  entnommen  waren.  Dabei 
blieb  der  Zahlwert  einer  Konstanten  in  den 
Formeln    zunächst    ganz     unbekannt     und 
ergab  sich  dann  auf  Grund  der  experimen- 
tellen  Erfahrung   als   angenähert   universell 
konstant.     Nur  dieses  Formelsystem  konnte 
in   jedem    Fall    an    der    Erfahrung    geprüft 
werden,  wo  für  eine   Gasreaktion  eine   Ge- 
schwindigkeitskonstante   entsprechend    For- 
mel 2)  experimentell  hatte  ermittelt  werden 
können.     Und  es  hat  sich  bis  jetzt  überall 
mit  dem  Experiment  als  im  Einklang  erwiesen. 
Auch    diese    Theorie    nimmt   Zwischenreak- 
tionen an  und  ebenfalls  für  aUe  Reaktionen, 
aber  diese  Zwischenreaktionen  sollen  quanti- 
tativ im  strengen  Sinn  verlaufen,  so  daß  sie 
prinzipiell    zu     keinem    System    simultaner 
Differentialgleichungen  führen  müssen.     Da- 
bei sollen  die  Zwischenstoffe  nicht  bloß  freie 
Atome,     sondern     alle     möglichen    anderen 
Molekülbruchstücke,  ja  sogar  bloß  Moleküle 
mit  aufgerichteten  Bindungen  sein  können. 
Die    Grundannahmen    der    Theorie    von 
Krüger  sind  folgende.   In  einem  Gasmolekül 
einer  Verbindung  der  beiden  Atome  A  und  B 
hat  B  in  der  Wirkungsphäre  von  A  volle  Be- 
wegungsfreiheit.     Die  Bewegung  von  B  in 
dieser  Sphäre  ist  relativ  zu  A  gedacht,  und 
die  Geschwindigkeiten,  die  B  hat,  sind  nach 
dem  Maxwellschen  Verteilungsgesetz  ver- 
teilt, das  hier  also  nicht  bloß  für  die  fort- 
schreitende Bewegung  ganzer  Moleküle,  son- 
dern auch  für  die  Bewegung  im  Innern  eines 
Moleküls  als  gültig  angenommen  wird.   Diese 
Annahme     schheßt     bestimmte     Vorausset- 

34* 


532 


Cliemisclie  Kinetik 


Zungen  über  die  spezifische  Wärme  des  Mole- 
küls ein,  die  man  zurzeit  nicht  melu"  macht. 
Das  Atom  B  kann  aus  der  Wirkungssphäre 
von  A  nur  dann  herausfliegen,  wenn  seine 
Geschwindigkeit  einen  bestimmten  Schwellen- 
wert überschreitet.  Setzt  man  ihn  konstant, 
so  bedeutet  das  thermodynamisch,  daß 
die  Bildungswärme  des  Moleküls  AB  aus  den 
Atomen  von  der  Temperatur  nicht  mehr 
abhängt,  daß  also  die  Molarwärme  des 
Moleküls  sich  additiv  aus  denAtomwärmen  zu- 
sammensetzt, eine  Beziehung,  die  bei  Gasen 
und  auf  diese  bezieht  sich  die  Theorie,  nicht 
erfüllt  ist,  die  aber  bei  der  rechnerischen 
FormuHerung  der  Theorie  zugrunde  lag. 
Der  Verfasser  sagt  nun,  daß  man  die  strenge 
Formel  mit  großer  Wahrscheinlichkeit  er- 
raten könne.  Er  erhält  sie,  indem  er  einfach 
anstatt  der  konstanten  Bildungswärme  (Qo= 
Wärmetönung  bei  T=0)  die  allgemeine,  von 
der  Temperatur  abhängige  Wärmetönung 
einsetzt.  Das  hat  für  die  mechanisclie  Deu- 
tung die  Folge,  daß  der  Schwellenwert  der 
kinetischen  Energie,  oberhalb  dessen  Zerfall 
des  Moleküls  eintritt,  von  der  Temperatur 
abhängig  wird  derart,  daß  die  Abhängigkeit 
gegeben  ist  durch  den  Zusammenhang  zwi- 
schen ihm  und  dem  Unterschied  der  Molar- 
wärmen der  entstehenden  und  verschwinden- 
den Stoffe,  hier  also  durch  den  Unterschied 
der  Molarwärmen  der  Atome  im  Molekül- 
verband und  außerhalb  von  ihm.  Diese  Er- 
weiterung der  Formeln  wurde  nicht  mole- 
kulartheoretisch durchgerechnet.  War  doch 
zu  der  Zeit,  als  die  Arbeit  erschien,  die  Theorie 
der  spezifischen  Wärmen  noch  nicht  soweit 
entwickelt,  wie  jetzt.  Der  Schwellenwert  c 
der  Stabilität  ist  bei  Additivität  der  Molar- 
wärmen eine  Größe,  die  durch  eine  Energie- 
menge (nämlich  Q^)  bestimmt  ist,  also  einen 
festen  Wert  hat.  zu  dessen  Definition  der 
Temperaturbegriff  nicht  erforderlich  war, 
wogegen  man  ohne  diesen  Begriff  —  der  eine 
Unordnung  und  damit  ein  Verteilungsgesetz 
bedingt  —  nicht  auskommt,  wenn  die  Molar- 
wärmen nicht  mehr  additiv  sich  aus  den 
Atomwärmen  zusammensetzen.  Die  obere 
Stabilitätsgrenze  eines  einzelnen  Moleküls 
ist  im  letzteren  allgemeinen  Fall  noch  eine 
Funktion  der  Temperatur. 

Jeder  Zusammenstoß  zweier  Atome  A 
und  B  wird  als  molekülbildend  betrachtet. 
Zur  Bildung  eines  Moleküls  ist  also  kein  an- 
fänglicher Energieaufwand  nötig.  Im  Gegen- 
satz zu  den  Vorstellungen  des  Struktur- 
chemikers und  zur  Chemie  der  Konstitutions- 
formeln wird  angenommen,  daß  jede  che- 
mische Reaktion  sich  zusammensetzt  aus 
solchen  Aufspaltungen  der  Moleküle  in  Atome, 
also  Reaktionen  erster  Ordnung  einerseits 
und  aus  dem  Zusammentreten  der  Atome  zum 
neuen  Molekül,  Reaktionen  höherer  Ordnung, 
deren  Verlauf  gegenüber  dem  Zerfall  unend- 


lich rasch  angenommen  wird,  andererseits. 
Jede  Partial-Reaktion  verläuft  also  in  zwei 
Stufen,  Zerfall  der  Ausgangsstoffe  in  Atome 
(unter  Umständen  meßbar)  und  darauffol- 
gende Vereinigung  der  Atome  zum  neuen 
Molekül  (unendüch  rasch).  Ein  qualitativer 
Unterschied  zwischen  den  beiden  Stufen 
besteht  hier  nicht.  Jede  von  beiden  hat  eine 
Geschwindigkeitskonstante,  für  jede  von  bei- 
den ist  die  Temperatur  noch  definiert. 

Die  Rechnung  führt  für  die  Bildung 
eines  Moleküls  AB  aus  den  Atomen  zu  dem 
Ausdruck : 


m 


28) 


worin  R  die  Gaskonstante  (in  erg  pro  Mole- 
kül), m  die  Masse  eines  Atoms  B,  r  der  Radius 
der  Wirkungssphäre  von  A,  T  die  absolute 
Temperatur.  Wegen  der  Symmetrie  von  A 
und  B  muß  die  gleiche  Formel  auch  gelten 
mit  m  als  Masse  des  Atoms  A  und  r  als  Radius 
der  Wirkungssphäre  von  B,  so  daß  sich  die 
Massen  verhalten,  wie  die  Quadrate  der  Wir- 
kungsradien. 

Setzt  man  R=1.326.10-'ö  erg  pro  Mole- 
kül, r=10-8  cm  und  T=1100,  so  findet  man 
für  die  Bildungsgeschwindigkeitskonstante 
der  Jodmoleküle  aus  den  Atomen  (mj  = 
2,031.10-2^): 


oder 


k'=2,062  .10-" 
(Moleküle  pro  ccm)— isec— '  29) 

k'=l,294.10'3 
(Mole  pro  ccm)— ^sec— ^  30) 


Es  ist  r  um  2 — 3  Zehnerpotenzen  unsicher. 

Der  Zerfall  eines  Moleküls  AB  ergibt  sich 
aus  der  Theorie  zu: 


k  = 


31'2R 


2rym7r 

3^21: 
2rlm7r 


.fT.e 


IT.e 


mc- 

2RT 

Qo 
RT 

a 

ST 

31) 


darin  ist  c  der  Schwellenwert  der  Geschwin- 
digkeit des  Atoms  B  in  der  Wirkungssphäre 
von  A,  oberhalb  dessen  es  den  Molekülver- 


band verläßt. 


ist  der  Schwellenwert  der 


lebendigen  Kraft  des  Atoms  B  in  der  Wir- 
kungssphäre von  A  und  wird  der  vollen  Disso- 
ziationswärme Q  gleichgesetzt,  die  sich  nach 
dem  ersten  Hauptsatz  der  Thermodynamik 
schreiben  läßt: 

Q=Qo+aT+/5T^+...  32) 

worin  Qo  die  Wärmetönung  bei  T=0,  a  der 


Chemische  Kinetilv 


533 


Unterschied  der  Molarwärmen  der  entstehen- 
den und  der  verschwindenden  Stoffe  und  ß 
der  Temperaturkoeffizient  dieses  Unter- 
scliieds  ist.  Bei  Reaktionen  von  Atomen 
miteinander  tritt  also  die  ganze  Wärmetönung 
in  die  Geschwindigkeitskonstante  der  Gegen- 
reaktion. Das  Verteilungsgesetz  bringt  den 
Faktor  |  T  in  die  Formeln,  der  die  Zunahme 
der  Häufigkeit  derZusammenstöße  ausdrückt, 
andererseits  übt  es  nochmals  Einfluß  bei  den 
Gliedern  mit  a  und  ß. 

Setzt  man  Qo=34340  cal,  die  Molar- 
wärme des  Joddampfs  konstant=6,524  und 
die  des  Jodatomdampfs  konstant  gleich  5,88 
(nach  Analogie  des  Hg-Dampfs),  so  ist  das 
R  im  Exponenten  ebenfalls  in  cal.  pro  Grad 
zu  messen  und  man  findet: 


k=l,215  .10"sec-i 
Die  Gleichgewichtskonstante  wird: 


33) 


■■  K  =  5,89 .10—^  =  Dissoziationskonstante, 


in  Mol  pro  ccm 


34) 


Die  Integrationskonstante  für  das  Gleich- 
gewicht ergibt  sich  aus  28)  und  31)  durch 
Division  zu: 


^  3^    ^3  =1,905.10^3   Moleküle  pro  ccm 

=0,3037         Mole  pro  ccm,        35) 

wogegen  das  Nernstsche  Theorem  unter 
Benützung  der  von  Starck  und  Boden- 
stein  angegebenen  Werte  ij=0,57  und  ij2= 
2,086  ergibt: 


=0,0302  Mole  pro  ccm 


36) 


In  Anbetracht  der  Unsicherheit  in  r  ist 
die  Uebereinstimmung  vollkommen  für  das 
Gleichgewicht.  Während  36)  das  Produkt 
zweier  Stoffkonstanten  ist,  läßt  sich  etwas 
derart  an  35)  nicht  erkennen  und  der  gleiche 
tiefgreifende  Unterschied  besteht  zwischen 
28)  und  dem  Ausdruck,  der  sich  aus  der 
Tr au tz sehen  Formulierung  der  Geschwin- 
digkeitskonstante unter  Beiziehung  des 
N  e  r  n  s  t  sehen  Theorems  ergibt.  Die  Geschwin- 
digkeiten 30)  und  33)  sind  zwar  zurzeit  noch 
nicht  genau  mit  dem  Experiment  vergleich- 
bar, weil  sich  bei  Untersuchung  der  Jod- 
dissoziation herausgestellt  hat,  daß  das 
Gleichgewicht  unmeßbar  rasch  erreicht  wird, 
aber  sie  entsprechen,  wie  man  leicht  nach- 
rechnen kann,  unmeßbar  großen  Reaktions- 
geschwindigkeiten, sind  also  auch  hier  nicht 
im  Widerspruch  mit  der  Erfahrung.  Leider 
läßt  die  Krüger  sehe  Theorie  keine  An- 
wendung auf  andere  bisher  gemessene  Gas- 
reaktionen zu,  weil  man  wegen  ihrer  Voraus- 
setzungen  bei   diesen   Reaktionen  chemisch 


unwahrscheinliche  Schlüsse  ziehen  müßte. 
Und  außerdem  hat  die  letzte  Rechnung 
((vgl.  33)  und  30))  unter  Berücksichtigung  der 
verschiedenen  Dimensionen)  gezeigt,  daß  die 
Größenordnung  der  Vereinigungsgeschwindig- 
keit der  Atome  gar  nicht  groß  zu  sein  braucht 
gegen  die  Zerfallsgeschwindigkeit  der  Mole- 
küle. Man  müßte  also  z.  B.  für  Jodwasser- 
stoffbildung und  -Zersetzung  anstatt  der  bei- 
den ausreichend  glatten  Reaktionen  zweiter 
Ordnung  eine  Gruppe  simultaner  Differential- 
gleichungen einführen;  das  aber  bedeutet 
einstweilen  keine  Vereinfachung,  sondern 
eine  größere  Schwierigkeit. 

Auch  die  Theorie  von  Trautz  ist  zuerst 
für  ideale  Gase  abgeleitet.  Man  setzt  voraus, 
daß  die  Reaktion  zwischen  solchen  nach  dem 
Schema  1)  verlaufe  und  den  Gleichungen  2) 
und  21)  gehorche.  Von  der  MögUchkeit  von 
20)  sei  zunächst  abgesehen.  In  21)  wird  die 
Wärnietönung  als  Temperaturfunktion  ein- 
geführt : 

T  T 

Q  =  Qo  +  :^n  /  CvdT  —  I.n'  j  CvdT       37) 


Darin  bedeutet  Qn  die  Wärmetönung  bei 
T=0,  Q  die  bei  T  und  Cv  die  Molarwärme 
bei  konstantem  Volum.  Die  Summe  mit  dem 
Index  n  bezieht  sich  auf  die  Stoffe  der  Hin- 
reaktion, die  mit  n'  auf  die  der  Gegenreaktion, 
Jede  setzt  sich  additiv  zusammen  aus  den 
mit  den  zugehörigen  aus  1)  ersichthcheu 
Molekularkoeffizienten  multiplizierten  Molar- 
wärmenintegralen, deren  jedes  wieder  den 
Gesamtwärmeinhalt  von  1  Mol  des  betreffen- 
den Gases  bei  T  bedeutet.  Der  Anteil  von 
Q,  der  aus  den  Molarwärmenintegralen 
besteht ,  läßt  sich  also ,  wie  37)  zeigt, 
schon  zerlegen  in  einen  Teil,  der  nur  von  den 
Eigenschaften  der  Stoffe  der  Hinreaktion 
und  einen  anderen,  der  nur  von  den  Eigen- 
schaften der  Stoffe  der  Gegenreaktion  ab- 
hängt. 

Ein  weiterer  Fortschritt  ist  auf  diesem 
Weg  nur  durch  Zerlegung  von  Qq  in  zwei 
derartige  Ausdrücke  zu  bewirken. 

Rein  mathematisch  kann  man  Qo  auf  un- 
endheh  viele  Weisen  additiv  zerlegen.  Also 
sind  physikalische  Ueberlegungen  nötig.  Da 
auch  Qo  als  eine  Differenz  zweier  Größen 
erscheinen  muß,  so  bedeutet  das,  daß  man 
Qo  als  den  Unterschied  zweier  Energie- 
mengen aufzufassen  hat: 


-(qo— q'o)=  Qo 


38) 


Dieser  Unterschied  muß  positiv  sein. 
Zwar  kann  man  sich  nach  dem  ersten  Haupt- 
satz die  Reaktion  über  beliebige  Zwischen- 
stoffe geleitet  denken,  aber  chemisch  sind 
die    Mannigfaltigkeiten,    vollends    bei    den- 


534 


Chemische  Kinetik 


jenigen  einfachen  Gasreaktionen,  die  man 
gemessen  hat  oder  überhaupt  messen  kann, 
im  allgemeinen  gar  nicht  zahlreich.  Man  kann 
auch  Zwischenstoffe  annehmen,  die  chemisch 
nicht  mehr  als  Individuen  definiert  sind, 
also  etwa  Stoffe  mit  in  gewisser  Weise  ge- 
lockerten Bindungen.  Aber  diese  Vorstel- 
lungen haben  sich  im  einzelnen  noch  nicht 
so  präzisieren  lassen,  daß  man  von  vorn- 
herein damit  rechnen  kann.  Deshalb  werden 
Zwischenvorgänge  mit  chemisch  definierten 
Zwischenstoffen  vorzuziehen  sein. 

Ein  Beispie]  mag  die  Zahl  der  Möglich- 
keiten erläutern.     Die  Keaktion: 


H,4-J,=2HJ 


39) 


für  die  Bodenstein  das  Massenwirkungs- 
gesetz bestätigt  fand,  kann  ng^n  über  folgende 
Zwischenstufen  geleitet  sich  denken: 

H2  kann  übergehen  in  H+H 
J2  kann  übergehen  in  J+ Joder  in — J=J — . 

Eine  definierte  Lockerung  von  Bindungen 
kann  man  sich  vorstellen,  indem  man  etwa 
jeweils  ein  Elektron  vom  Molekülsich  ablösend 
sich  denkt.  Der  Abdissoziation  jedes  Elektrons 
wird  eine  bestimmte  Wärmetönung  ent- 
sprechen. Wenn  das  Elektron  in  den  neuen 
Atomverband  wieder  eintritt,  ist  sein  vor- 
übergehendes Entweichen  nur  eine  Zwischen- 
reaktion gewesen. 

Die  reziproke  Reaktion,  den  Zerfall  von 
2HJ,  kann  man  sich  so  vorstellen,  als  ob  er 
unmittelbar  stattfände  oder  über  H2J  usw. 
Viele  Möglichkeiten  liegen  also  bei  solchen 
einfachen  Gasreaktionen  überhaupt  nicht 
vor.  Damit  ist  nur  noch  eine  geringe  Mehr- 
deutigkeit der  Zerlegung  von  Qo  zu  berück- 
sichtigen. Welche  in  jedem  Fall  anzunehmen 
ist,  das  ist  auf  Grund  chemischer  Erwägungen 
zuerst  abzuschätzen  und  dann  durch  Nach- 
rechnung zu  prüfen.  Das  ist  dann  ganz  das 
gleiche  Vorgehen,  wie  wenn  man  die  kine- 
tische Reaktionsgleichung  für  einen  ge- 
messenen Vorgang  sucht.  Man  legt  dort  eine 
Annahme  zugrunde,  rechnet  mit  ilu-  und  ersetzt 
sie,  wenn  man  zu  keinen  Konstanten  gelangt, 
durch  eine  andere,  die  zu  Konstanten  führt. 
In  dem  hier  betrachteten  Fall  ist  aber  zuerst 
noch  nachzuweisen,  ob  eine  solche  Annahme 
von  Zwischenstoffen  zulässig  und  wenn, 
ob  sie  auch  fruchtbar  ist  d.  h.  zu  einer  experi- 
mentell prüfbaren  Formel  führt.  Die  Unter- 
suchung   darüber    läßt    sich    so    anstellen: 

Nimmt  man  an,  daß  die  Reaktion  über  die 
freien  Atome  verlaufe,  dann  ergibt  der 
erste  Hauptsatz  für  39): 

Qo=-qoH-qoj.^  +  2c]o^j  40) 

Die  qo  sind  die  Zerfallswärmen  der  durch 


die  angehängten  Indizes  bezeichneten  Mole- 
külarten in  Atome,  alle  gerechnet  bei  T=0. 

Also  muß 

1.  die  Zwischenstufe  für  die  Stoffe  der 
Hinreaktion  und  für  die  der  Gegenreaktion 
identisch  sein. 

2.  Alles  muß  über  den  Zwische  nstoff 
reagieren.  Dieser  muß,  wo  er  bei  dem  Vor- 
gang in  dieser  Rolle  auftritt,  auch  quanti- 
tativ verschwinden  und  zwar  in  aller  Strenge. 
Würde  er  nämlich  dabei  in  merklicher  Kon- 
zentration auftreten,  so  wäre  für  seine  Re- 
aktion eine  besondere  Differentialgleichung 
aufzustellen,  ebenfalls  von  der  Form  2, 
die  mit  der  Reaktionsgleichung,  die  im 
übrigen  betrachtet  wird,  simultan  gälte,  aber 
damit  wäre  zur  Deutung  von  k  nicht  ein 
Schritt  getan.  Sofern  man  jetzt  annimmt, 
daß  zwischen  dem  Zwischenstoff  einerseits 
und  seinen  beiden  ,, Seitenstoffen"  anderer- 
seits ein  Gleichgewicht  möglich  sei.  wider- 
spricht die  Forderung  quantitativer  Reak- 
tion der  Thermodynamik.  Hier  liegt  der 
Kernpunkt  der  Ableitungen.  Es  wird  gar 
nicht  angenommen,  daß  der  Zwischenstoff 
je  Gelegenheit  habe,  mit  den  ,, Seitenstoffen" 
ins  Gleichgewicht  zu  kommen.  Vielmehr 
ist  der  Vorgang  so  gedacht: 

AUe  Moleküle  haben  verschiedene  Ge- 
schwindigkeiten, entsprechend  dem  Max- 
wellschen  Verteilungsgesetz.  Daher  werden 
nur  manchmal  Zusammenstöße  von  Mole- 
külen so  stattfinden,  daß  ein  neues  entstehen 
kann.  In  diesem  Punkt  liegt  eine  weitere 
Verschiedenheit  gegenüber  der  Krüger- 
schen  Theorie.  Der  Vorgang  der  Reaktion 
ist  so  zu  denken,  daß  beim  Zusammenstoß 
so  viel  kinetische  in  innere  Energie  übergeht, 
daß  der  Bindungsverband  der  zusammen- 
treffenden Moleküle  zerrissen  und  dabei 
der  Zwischenstoff  hervorgebracht  wird,  der 
nun  nach  Art  eines  Explosivstoffs  —  er  ist 
wegen  der  großen  inneren  Energie,  die  bei 
seiner  Entstehung  latent  wurde,  sehr  reich 
an  verfügbarer  Energie  —  auseinandergeht 
zu  den  Reaktionsprodukten.  Da  es  sich  aber 
hierbei  nur  um  ein  Molekül  handelt,  so  bleibt 
nur  die  Möghchkeit,  daß  es  ganz  oder  gar 
nicht  zerfällt  (vgl.  Bedingung  S.  518).  Ent- 
stand der  Zwischenstoff  überhaupt  a  1  s 
solcher,  so  muß  er  auch  zerfallen. 

Ferner  ist  zu  rechtfertigen,  weshalb  man 
nicht  q,  sondern  qo  in  diese  Rechnung 
einführt,  q^  hat  einen  einfacheren  phj^sika- 
lischen  Inhalt  als  q.  Denn  in  letzterem  ist 
noch  der  ganze  Wärmeinhalt,  also  die  ganze 
Bewegungsenergie  des  Moleküls  enthalten. 
Diese  Energie  stammt  nur  aus  der  äußeren 
und  inneren  Bewegung,  die  das  Molekül  ent- 
sprechend den  kinetischen  Vorstellungen 
besitzt  und  die  nach  denselben  Vorstellungen 


Cheniisclie  Kinetik 


535 


nach  Wahrscheinlichkeitgesetzen  um  Mittel- 
werte sich  gruppieren.  Ein  Teil  davon,  die 
mittlere  lebendige  Kraft  der  fortschreitenden 
Bewegung  der  Moleküle  definiert  die  Tempera- 
tur des  Gases,  womit  gleichzeitig  gesagt  ist,  daß 
die  Geschwindigkeit  und  damit  (in  verdünn- 
tem Gas)  auch  die  Stoßhäufigkeit  proportio- 
nal der  Wurzel  aus  der  Temperatur  ansteigt. 
Dies  also  ist  auch  in  den  spezifischen  Wärmen 
enthalten.  Die  Größen,  die  aus  q  entfernt 
wurden,  um  qo  zu  erhalten,  sind  Mittelwerts- 
größen, auf  die  demgemäß  der  zweite  Haupt- 
satz der  Thermodynamik  anwendbar  ist. 
qo  dagegen  ist  frei  von  allen  Mittelwerts- 
größen, frei  von  allen  nur  von  Bewegung  der 
Moleküle  herrührenden  Einflüssen  und  steUt 
so  eine  rein  chemische  Größe  und  zwar 
eine  Energiemenge  (nicht  eine  nur  mit  Hilfe 
des  Temperaturbegriffs  definierbare  Wärme- 
menge) dar,  im  Gegensatz  zu  dem  durch 
ph_ysikahsche  Größen  getrübten  q .  qo  wird 
bei"  der  Bildung  des  Zwischenstoffs  bestritten 
aus  dem  Inhalt  der  Moleküle  an  solcher 
Energie,  die  aus  ihrer  (äußeren  oder  inneren) 
Bewegung  stammt,  qo  ist  das  Minimum  an 
Energie,  das  aufzuwenden  ist,  damit  der 
Zwischenstoff  überhaupt  entstehen  kann. 
Es  kommt  dabei  keineswegs  auf  einen  bloßen 
Grenzwert  der  fortschreitenden  Bewe- 
gung an,  vielmehr  ist  die  innere  Energie 
das  einzig  maßgebende.  Das  wird  anschauhch, 
wenn  man  bedenkt,  daß  an  der  Stelle,  wo 
eben  der  Zwischenstoff  entstanden  ist,  un- 
mittelbar vor  seinem  Zerfall  jede  Bewegung 
fehlen  kann,  ohne  daß  dadurch  der  Ther- 
modynamik widersprochen  würde,  die  sich 
für  so  kurze  Zeiten  nur  auf  Gebilde  aus  sehr 
vielen  Molekülen  anwenden  läßt.  WoUte 
man  q  in  die  Rechnung  einführen,  wo  würde 
das  bedeuten,  daß  dem  Zwischenstoff  noch 
ein  definierter  Mittelwert  der  kinetischen 
Energie,  also  noch  eine  Temperatur  zukäme. 
Dazu  aber  liegt  kein  Grund  vor,  wenn  man 
nur  momentane  Existenz  des  Zwischenstoffs 
annimmt.  Vielmehr  ist  die  Temperatur 
in  einer  Reaktionsstelle  nicht  mehr  definiert, 
so  daß  dort  nur  noch  der  erste  Hauptsatz 
gilt  und  der  zweite  versagt.  Daher  ist  Wärme- 
inhalt und  spezifische  Wärme  des  Zwischen- 
stoffs in  der  Reaktionsstelle  nicht  mehr 
definiert.  Die  Thermodynamik  bestimmt 
also  nur  noch  die  Häufigkeit  der  Reaktions- 
momente. Damit  nun  selbst  in  nächster 
Nähe  des  absoluten  Nullpunkts  noch  eine 
Reaktion  und  damit  ein  Gleichgewicht 
mögUch  sei  unter  intermediärer  Entstehung 
des  Zwischenstoffs,  dazu  ist  nötig,  daß  der 
letztere  von  beiden  Seiten  der  Reaktion  aus 
endothermisch  gebildet  wird. 

Daher  ist  qo  stets  positiv.  Schon  in  An- 
lehnung an  das  van'tHoff-Le  Chatelier- 
sche  Prinzip  wird  man  vermuten  dürfeUj 
daß  beim  Zusammenstoß  kinetische  Energie 


gespeichert  werden  wird  und  daß  dies  bei 
höheren  Temperaturen  des  Gasgemisches 
in  um  so  höherem  Maße  der  Fall  sein  wird, 
weil  hier  stärkere  Zusammenstöße  häufiger 
sind.  Es  ist  vom  chemischen  Standpunkt 
aus  nicht  einzusehen,  warum  alsdann  doch 
stets  der  gleiche  Zwischenstoff  entstehen 
sollte  und  nicht  vielmehr  ein  noch  mehr  endo- 
thermischer,  als  bei  tieferen  Temperaturen. 
Es  werden  also,  wie  man  sich  ausdrücken 
kann,  immer  endothermischere  Reaktions- 
wege beschritten.  Jede  partielle  Reaktion 
setzt  sich  nach  dieser  Vorstellung  aus 
einer  Anzahl  (wegen  der  Maxwellscheu 
Verteilung)  untrennbarer  E  i  n  z  e  1  r  e  a  k  t  i  0  n  en 
zusammen,  deren  relative  Anteile  durch  das 
herrschende  Verteilungsgesetz  (das  nicht  das 
gewöhnliche  Maxwellsche  zu  sein  braucht) 
und  durch  die  chemische  Natur  der  reagie- 
renden Moleküle  bestimmt  gedacht  werden. 
Der  Einfachheit  halber  sei  zunächst  eine 
partielle  Reaktion  betrachtet,  die  mit  aus- 
reichender Genauigkeit  als  nur  einem  ein- 
zigen Reaktionsweg  folgend  angesehen  wer- 
den darf. 

Dann  ist  auch  das  dabei  entstehende 
Gleichgewicht  durch  zwei  reziproke  Einzel- 
reaktionen bestimmt.  Gleichung  21)  nimmt 
dann  die  Form  an: 


dlnk' 


Diese  Gleichung  läßt  sich  in  zwei  zer- 
legen, deren  eine  nur  die  Eigenschaften 
der  Stoffe  der  Hinreaktion,  deren  andere 
nur  die  der  Stoffe  der  Gegenreaktion  enthält. 
Daher  ist,  wenn  von  jetzt  ab  nur  die  eine  der 
beiden  symmetrischen  partiellen  Gleichungen 
angeschrieben  wird  und  die  Indizes  weg- 
gelassen werden: 


dlnk 
dT 


Sm 


RT^ 


— lim 


RT2 


42) 


Darin  ist  Zm  stets  symbohsch  die  Summe 
der  mit  den  entsprechenden  Molekular- 
koeffizienten multiphzierten  Größen,  die 
unter  dem  Summenzeichen  stehen.  Für  die 
Größe  iJmqo  kann  man  den  Namen  Status- 
nascens-Energie  benützen.  Er  trifft  am 
besten  den  Sinn  dieser  Größe.  Im  Zähler 
des  zweiten  Gheds  von  42)  steht  die  Summe 
der  Wärmeinhalte  der  an  der  Reaktion 
beteihgten  Stoffe. 


536 


Chemische  Kinetik 


Bei  der  Integration  dieser  Gleichung  tritt ' 
eine  Integrationskonstante  auf,  die  wegen 
des  Nernstschen  Wärmetheorems  jeden- 
falls die  Zmi  enthalten  muß,  wo  i  die  Inte- 
grationskonstante bedeutet,  die  bei  der 
Integration  der  Clausius  sehen  Formel  für 
die  Sättigungskonzentration  eines  Dampfes 
sich  ergibt.  Diese  Dampfdruckintegrations- 
konstanten (genauer  Sättigungskonzen- 
trationsintegrationskonstanten)  der  Stoffe ! 
der  reziproken,  der  Gegenreaktion  also,  können  | 
in  dieser  bei  Integration  von  42)  erscheinen- 
den Integrationskonstante  nicht  enthalten 
sein;  denn  sie  ist  eine  Funktion  von  Stoffen, 
die  zu  Beginn  der  Reaktion  noch  gar  nicht 
zugegen  sind.  Man  kann  auch  zuerst  die 
Integration  der  Gleichung  21a)  sich  vorge- 
nommen denken.  Dabei  erscheint  eine  Kon- 
stante, die  nur  aus  den  Dampfdruckinte- 
grationskonstanten besteht.  Der  Anteil, 
der  die  Eigenschaften  der  Stoffe  der  Hin- 
reaktion enthält,  wird  beim  Zerlegen  des 
Ausdrucks  für  InK  in  2  Teile  der  Konstanten 
In  k  zugeordnet  und  der  mit  deuEigenschaften 
der  Stoffe  der  Gegenreaktion  dem  Ink'.  Bei 
der  Integration  von  42)  kann  jedoch 
die  Integrationskonstante  nicht  bloß  aus 
den  Dampfdruckintegrationskonstanten  be- 
stehen, wie  eine  Dimensionsbetrachtung 
lehrt,  mindestens  ist  das  nicht  für  behebige 
Maßeinheiten  möglich.  Die  Dimension  einer 
Konstanten  für  eine  Reaktion  n-ter  Ord- 
nung ist: 


geschwindigkeit  bezeichnen.  Sie  muß,  weil 
von  gleicher  Dimension,  für  alle  verschie- 
denen Reaktionen  vergleichbar  sein  und 
ihre  eventuelle  Verschiedenheit  wird  nur 
nur  noch  auf  Molekülgröße  und  derartige 
Faktoren  zurückzuführen  sein. 

Rein  formal  ist  es  denkbar,  daß  außer 
der  Integrationskonstante  auch  noch  eine 
Temperaturfunktion  auftritt  bei  der  Integra- 
tion. Diese  hat  zunächst  nur  die  Bedingung 
zu  erfüllen,  für  Reaktion  und  Gegenreaktion 
jeweils  identisch  zu  sein.  Eine  solche  Tem- 
peraturfunktion ist  bereits  besprochen 
worden  (vgl.  F  in  Gleichung  20).  In  der 
kinetischen  Isochorengleichung    würde    dies 

dhiF 

vor- 


dT 


F  in  21)  bezw.  42)  in  der  Form 

kommen. 

Nach  den  Voraussetzungen,  die  bei  der 
hier  entwickelten  Theorie  gemacht  wurden, 
hat  aber  F  außer  der  genannten,  noch  eine 
ganze  Anzahl  anderer  Bedingungen  zu  be- 
friedigen. Zuerst  einmal  muß  der  eben  ge- 
nannte Differentialquotient  eine  Summe  von 
Stofffunktionen  sein,  wie  aus  der  gaskine- 
tischen Unabhängigkeit  der  Bestandteile 
eines  reagierenden  Gases  folgt.  Es  muß 
also  sein: 


dlnF 


dT 


:n,f,(T)+n3f,(T)- 


47) 


t-i  Ci-n 


43) 


Darin  ist  C  eine  Konzentration,  also 
von  der  Dimension  ml— ^.  Die  Größe  — Zmi, 
die  in  der  Integrationskonstante  in  43) 
enthalten   sein   muß,   hat   die   „Dimension" 


Die  Temperaturfunktion  muß  sich  für  das 
Gleichgewicht  herausheben  bis  auf  einen 
etwaigen  konstanten  Proportionahtätsfaktor 
und  dieser  muß  nach  dem  Nernst sehen 
Wärmesatz  gleich  1  sein.  D.  h.  es  muß  die 
Beziehung  gelten : 


In(C-n) 


44) 


Also  hat  die  reine,  d.  h.  von  — ^mi  durch 
Subtraktion  befreite  kinetische  Integrations- 
konstante von  42)  die  ,, Dimension": 


nifi(T)+n.,f,(T)+... 
n\f^(T)+n',f^(T)+. 


48) 


ln(t  .C-i) 


45) 


oder   wenn   man   die   integrierte   Formel  in 
Exponentialform  schreibt: 

T 


k: 


.e—(s -/,;?/. 


fvdT  +  i 


46) 


Hier  beziehen  sich  die  gestrichelten  Größen 
einfach  auf  die  Gegenreaktion,  die  f  be- 
deuten nicht  etwa  Ableitungen  von  f. 

Reziproke  Reaktionen  haben  die  Atom- 
zahl gemeinsam  und  die  Summe  der  mit  den 
entsprechenden  Molekularkoeffizienten  niul- 
tiphzierten  Molekulargewichte.  Also  ist, 
wenn  man  mit  M  die  entsprechenden  Mole- 
kulargewichte bezeichnet: 


niMi+n2M,+  .  .^n'iM'i+n'oM'o- 


49) 


Darin  hat  nun  x,  die  kinetische  Inte- 
grationskonstante, nur  noch  die  Dimension 
einer  chemischen  Reaktionsgeschwindigkeit. 
Sie  soll  nach  den  gemachten  Voraus- 
setzungen weder  die  Temperatur,  noch 
irgendeine  chemische  Größe,  noch  die  Re- 
aktionsordnung enthalten.  Daher  kann  man 
sie   als   die   absolute   chemische    Reaktions- 


Nimmt  man  f  jetzt  als  eine  individuelle 
Stoffunktion  an,  so  muß  man  wohl  eine  sehr 
verwickelte  und  spezielle  und  demgemäß 
hypothetische  Formel  für  f(T)  annehmen, 
wenn  man  sich  nicht  des  Ausdrucks  be- 
dienen will: 

fa(T)=Ma<p(T)  50) 


Chemische  Kinetik 


537 


Darin  ist  Ma  das  Molekulargewicht  des 
Stoffs  a  und  (p{T)  eine  für  alle  Stoffe  iden- 
tische Temperaturfunktion.  Ein  Versuch, 
etwa  yT:M  einzuführen,  widerspricht  dem 
Nernst sehen  Theorem  und  ist  demgemäß 
nicht  annehmbar.  Eine  physikalische  Bedeu- 
tung der  Größe  (f){T)  ist  nun  einstweilen 
nicht  zu  erkennen,  so  daß  sich  die  Frage 
erhebt,  ob  man  dieses  ungedeuteten  oder 
von  keiner  theoretischen  Ueberlegung  ge- 
forderten Gheds  nicht  entraten  kann,  ohne 
mit  der  Erfahrung  in  Widerspruch  zu  ge- 
raten. Und  da  findet  sich,  daß  man  schon 
bei  Annahme  von  zw^ei  oder  höchstens  drei 
verscliiedenen  gleichzeitig  beschrittenen  Re- 
aktionswegen, also  durch  Uebereinander- 
lagerung  mehrerer  verschiedener  Expo- 
nentialfunktionen der  Temperatur,  von  denen 
jede  ihre  bestimmte  physikalische  und  che- 
mische Bedeutung  hat,  das  Material  voll- 
kommen darzustellen  imstande  sein  wird. 
Die  verschiedenen  Reaktionswege  leisten 
nicht  nur  numerisch  das  gleiche,  wie  die 
mögMche  unbekannte  Temperaturfunktion, 
sondern  sie  haben  noch  den,  nicht  hoch 
genug  einzuschätzenden  Vorzug,  physikahsch 
gedeutete  Größen  zu  sein,  während  F  zurzeit 
nicht  besser  als  der  Koeffizient  einer  Inter- 
polationsformel und  bloß  formale  Mög- 
lichkeit ist.  Man  könnte  von  der  Integration 
des  zweiten  Hauptsatzes  ähuhches  sagen. 
Sie  führt  zu  einer  Temperaturfunktion, 
die  zunächst  ganz  willkürlich  ist,  wenn  sie 
nur  hnear  ist.  Nach  dem  Nernst  scheu 
Theorem  ist  sie  für  feste  und  flüssige  Stoffe 
gleich  0. 

Vielleicht  kann  sich  später  herausstellen, 
daß  F  nicht  immer  gleich  1  ist.  Das  wird 
dann  nicht  bedeuten,  daß  die  oben  ab- 
geleiteten  Gleichungen  falsch,  sondern  nur. 


daß   sie   um   eine   additive    Größe 


dlnF 
~d^ 


in  der  Differentialformel  42)  zu  verlängern 
sind. 

Da  sich  die  Arrheniussche  Formel  23) 
weitgehend  bewährt  hat,  so  ist  nicht  einmal 
zu  erwarten,  daß  man  im  allgemeinen  mehrere 
Reaktionswege  in  die  Rechnung  einführen 
muß  und  demgemäß  ist  auch  diese  Frage 
noch  nicht  brennend. 

Zum  Schluß  sei  noch  betont,  daß  die 
Auffassung  des  Zwischenstoffs  als  eines 
mit  den  Seitenstoffen  nach  thermo dyna- 
mischen Gesetzen  reagierenden  Stoffs  keinen 
Schritt  weiterführt  und  nur  die  Gleich- 
gewichtskonstante durch  einen  Quotienten 
zweier  anderer  Gleichgewichtskonstanten  er- 
setzt, zur  Aufklärung  des  Baus  einer  Ge- 
schwindigkeitskonstante also  nichts  beiträgt. 

Formel  46)  soll  im  weiteren  umgeformt, 
verallgemeinert  und  am  Zahlenmaterial  ge- 
prüft werden.  Sie  zeigt,  daß  Reaktionen 
höherer  Ordnuug  ceteris  paribus  langsamer 
verlaufen,  als  solche  niederer  Ordnung. 
Denn  der  negative  Exponent  wird  mit  der 
Reaktionsordnung  wachsen.  Man  sieht  dies 
besser,  wenn  mau  eine  Annäherungsformel 
benützt,  die  sich  ergibt,  faUs  man  für  die 
Molarwärme  den  Wert  3  bis  4.5  einsetzt 
und  für  i  den  Wert  1,1.     Dann  ist: 


log  k  =  log  ;i 


4,571.  T 

—  ::m.i,i 


Sm  2,5  log  T 


51) 


Beim  Ansetzen  der  allgemeinen  Formel  tritt 
das  nicht  so  hervor,  da  hier  die  verschiedenen 
Reaktionswege  zu  berücksichtigen  sind: 


=  ^k 


52) 


worin    für    die    einzelnen    Geschwindigkeits-   wird.      Die   Indizes    a,    /i . .    beziehen   sich 


konstanten  k  die  Gleichungen  gelten  müssen 


k„  -h  k*  + 


k'„ 


53) 


k'«  4-  kV  -F  .. 
damit    die    Thermodynamik    nicht    verletzt   so  bekommt  man  prüfbare  Ausdrücke. 


jeweils  auf  eine  Gesamtreaktion,  die  einem 
gegebenen  Reaktionsweg  folgt.  Meist  genügt 
es,  nur  mit  einem  Reaktionsweg  zu  rechnen. 
Das  soll  im  folgenden  geschehen. 

Bildet  man  den  Temperaturkoeffizienten, 


G  = 


kx 


+  clT 


^  m  /    tlT.  ,     T  +  (IT       Ci   ,„\ 


kx 


54) 


Darin    sind    die    Molarwärmen    als    hneare 
Temperaturfunktionen    betrachtet,    um    die 


Integration  zu  vereinfachen.    Man  findet  für 
endhche  Temperaturunterschiede : 


„^H^;"ä-r^-)-^^'4'»T:-^™ff-- 


-To) 


kxo 


55) 


538 


Cheinisclie  Kinetik 


Aus  55)  kann  mau  einen  merkwürdigen 
Schluß  ziehen.  Der  Temperaturkoeffizient 
ist  nur  dann  größer  als  1,  wenn: 


j. 
2'mqo>2'ni  I  CydT 


56) 


Im  umgekehrten  Fall  ist  er  ein  echter  Bruch, 
Die  Formel  läßt  in  jedem  Fall  voraussehen, 
daß  bei  ausreichend  hoher  Temperatur  jede  i 
Keaktion  in  ein  Gebiet  kommen  muß,  wo 
sie  durch  weitere  Steigerung  der  Temperatur 
nur  verlangsamt  wird.  Umgekehrt  folgt 
daraus,  daß  in  einem  gegebenen  Temperatur- 
intervall eine  bestimmte  Klasse  von  Reak- 
tionen vorwiegen  werden,  nämlich  solche, 
die  sich  durch  einen  geeigneten  Wert  von 
Zmqo  auszeichnen.  Dies  fühlt  sogleich 
dazu,  bei  Kenntnis  der  Zusammensetzung 
und  Temperatur  eines  selbstleuchtenden 
Weltkörpers  auf  die  dort  vorwiegenden  Re- 
aktionen zu  schheßen. 

Danach  hegt  es  nahe,  den  Vorgang  einer 
chemischen  Reaktion  rein  chemisch  und 
ganz  unthermodynamisch  zu  betrachten.  Es 
ist  eine  alte  chemische  Vorstellung,  daß  ein 
chemischer  Stoff  oberhalb  einer  bestimmten 
Temperatur  nicht  mehr  bestehen  kann  und 
daß  der  Stoff  oberhalb  dieser  Temperatur 
sich  überhaupt  gar  nicht  bildet.  Man  kann 
sich  kinetisch  veranschauhchen,  weshalb 
diese  Vorstellung  falsch  ist,  w^enn  man  be- 
denkt, daß  die  Temperatur  durch  einen 
Mittelwert  der  verschiedensten  kinetischen 
Energien  und  damit  auch  durch  einen  Mittel- 
wert von  Geschwindigkeiten  definiert  ist, 
so  daß  also  alle  möglichen  Geschwindig- 
keiten im  Gebilde  vertreten  sind.  Diese 
wieder  bestimmen  zusammen  mit  den  inneren 
Eigenschaften  der  Moleküle  die  Verteilung 
der  Eiuzelwerte  der  inneren  Energie  auf  die 
einzelnen  Moleküle.  Jetzt  ist  der  dauerhafte 
Kern  der  alten  Vorstellung  zu  erkennen, 
der  in  der  hier  entwickelten  Theorie  enthalten 
ist.  Man  stellt  sich  nämhch  jetzt  vor,  daß 
oberhalb  eines  gewissen  Schwellenwertes 
der  inneren  Energie  ein  Molekül  einer 
gegebenen  Art  durchaus  nicht  mehr  existenz- 
fähig ist.  Dieser  Grenzbetrag  der  inneren 
Energie  kann  eventuell  erst  im  Augenblick 
vor  dem  Zerfall  des  Moleküls  ihm  durch  einen 
Zusammenstoß  zugeführt  sein  oder  es  kann 
durch  Absorption  von  Strahlung  im  System 
den  Betrag  überschritten  haben.  Jedesmal, 
wenn  ein  Molekül  den  betreffenden  Betrag 
überschreitet,  der  für  eine  gegebene  Molekül- 
art einen  festen  Wert  hat,  zerfällt  es.  So 
tritt  an  die  Stelle  einer  Temperaturschwelle 
eine  Schwelle  der  inneren  Energie.  Bei 
sehr  hohen  Temperaturen  wird  nun  zwar  die 
Bildung  neuer  Moleküle  stattfinden  können, 


aber  sie  werden  schon  im  Moment  der  Ent- 
stehung oftmals  wieder  zerfallen,  weil  die 
chemischen  Anziehungskräfte  gegen  die  leb- 
hafte innere  Bewegung  im  Molekül  nicht  aus- 
reichend viel  ausmachen.  Dies  steht  alles 
im  Einklang  mit  physikalischen  und  che- 
mischen Erfahrungen.  Bedenkt  mau,  daß 
für  die  inneren  Energien  ein  ähnliches  Ver- 
teilungsgesetz gilt,  wie  das  Maxwellsche 
(ob  die  Energie  stetig  oder  nach  Quanten 
verteilt  ist,  ist  in  diesem  Zusammenhang 
gleichgültig),  so  ergibt  sicli  wegen  des 
stationären  Gleichgewichts  zwischen  diesen 
beiden  Verteilungen,  daß  nur  in  einem 
gewissen  günstigen  Intervall  von  inneren 
Energien  eine  Reaktion  nach  einem  gege- 
benen Reaktionsweg  stattfinden  kann  und 
daß  in  anderen  Intervallen  ein  anderer  Weg 
beschi'itten  werden  wird.  Dieser  Weg  aber 
wird  um  so  mehr  endothermisch  sein,  je 
heftiger  die  Stöße,  je  höher  also  die  Tem- 
peratur des  ganzen  Systems.  Der  Grad  der 
Stabihtät  der  Moleküle  wird  außer  von  der 
Temperatur  noch  von  der  Konstitution 
der  Moleküle  abhängen  und  somit  wird, 
wenn  die  hier  ausgefülu-te  Theorie  ausreicht, 
diese  Stabihtät  mit  ihrer  Hilfe  zahlenmäßig 
festgelegt  werden  können.  Damit  aber  wird 
aus  der  qualitativen  eine  quantitative 
Stereochemie.  Man  wird  gerade  darin  einen 
Vorzug  dieser  Ableitungen  erbücken  dürfen, 
daß  sie  den  Anschluß  an  die  Stereochemie 
zu  gewinnen  und  so  diese  mit  der  thermo- 
dynamischen  Betrachtung  zu  verschmelzen 
suchen. 

Löst  man  55)  nach  Umqo  auf,  so  ist: 

TT  T 

i:niqo  =  ^  ^^^  '(RlnGi.o  +  2:m(Coln^' 


+  9-  (Ti-To! 


57) 


Auf  der  rechten  Seite  stehen  liier  nur  meß- 
bare Größen.  Zwar  ist  es  ungünstig,  daß  die 
Formel  nur  einen  Reaktionsweg  vorsieht 
und  deshalb  ist  zu  erwarten,  daß  die  so 
berechneten  Status-nascens-Energien  mit 
steigender  Temperatur  durchweg  wachsen 
werden.  Hat  man  für  nicht  zu  weite  Tem- 
peraturbereiche, worin  jenes  Wachstum  nicht 
merkheh  ins  Gewicht  fällt,  ^mqo  berechnet, 
so  bildet  man  das  Mittel  der  dafür  erhaltenen 
Werte  und  setzt  ihn  in  die  nach  x  aufgelöste 
Gleichung  46)  ein,  die  für  solche  Cv,  die 
hneare  Temperaturfunktionen  sind,  die  ein- 
fache Form  hat: 


k=x.e 


RT 


-2:     ,   InT— 2; 


inCiT 
2R 


—  2;nn 


58) 


So   ergibt   sich   der   Betrag   von   x.      Auch 
diese  Größe  muß  konstant  sein.     Weist  sie 


Chemische  Kinetüc 


539 


in  der  Tat  keine  großen  Schwankungen  auf, 
so  ist  das  nicht  erstaunlich,  weil  sie  eine 
bereits  durch  Mittelnahme  in  cjo  korrigierte 
Größe  ist.  Berechnet  man  sie  aber  für  ver- 
schiedene chemische  Reaktionen,  so  ist  es 
unwahrscheinlich,  daß  ihr  Zahlwert  dabei 
wesentlich  verschieden  ausfällt.  Denn  sie 
muß  stets  für  reziproke  Reaktionen  identisch 
sein  und  weil  es  zahkeiche  reziproke  Re- 
aktionen verschiedener  Ordnung  gibt,  so 
kann  ihr  Zahlwert  nicht  allgemein  für  Re- 
aktionen verschiedener  Ordnung  verschieden 
sein.  Also  kann  man  überhaupt  aus  Mangel 
an  noch  nicht  berücksichtigten  Veränder- 
lichen einstweilen  keine  vernünftige  Ursache 
dafür  angeben,  weshalb  y.  überhaupt  für  ver- 
scliiedene  Reaktionen  noch  wesenthch  ver- 
scliieden  sein  soll. 

Es  sollen  jetzt  einige  Zahlenbeispiele 
berechnet  werden,  um  den  Grad  der  Ueber- 
einstimmung  mit  der  Erfahrung  zu  beleuch- 
ten. Naturgemäß  können  es  nicht  viele  sein, 
denn  die  Rechnungen  sind  nur  auf  Gasreak- 
tionen anwendbar  und  man  kennt  an  Gas- 
reaktionen mit  kinetisch  klarem  Reaktions- 
verlauf bis  jetzt  erst  die  folgenden: 

Ho+J,    ^  2HJ 
r  2HJ  -^  H<>-|-J<> 

2N0  ^  N2+0; 

und  einigermaßen: 

2N0+0,  ^  2NO2 

Außerdem  sollen   noch   die   Reaktionen: 


T 

k  her. 

k  beob. 

781 

0,0893 

0,1059 

716 

0,00689 

0,00670 

700 

0,00338 

0,00310 

683 

0,00153 

0,00137 

666 

0,000662 

0,000588 

647 

0,000245 

0,000230 

629 

0,0000903 

0,0000809 

575 

0,00000301 

0,00000326 

2J 


2J 


betrachtet  werden,  die  sich  beide  als  unmeß- 
bar rasch  erwiesen  haben  und  endlich  die 
Reaktion : 

PH3  ->  (P-f3H) 

die  überhaupt  gar  keine  Gasreaktion  im  homo- 
genen System  ist,  sondern  sich  an  der  Gefäß- 
wand in  einer  Adsorptionsschicht  abspielt, 
und  gar  nicht  durch  chemische  Reaktionsge- 
schwindigkeiten, sondern  durch  Adsorptions- 
erscheinungen und  Diffusionsgeschwindig- 
keiten in  ihrer  Geschwindigkeit  bestimmt  ist. 
1.  Zerfall  von  2  HJ.  Die  Werte  von  i 
und  Cv  sind  annähernd  bekannt,  qo  stieg 
mit  der  Temperatur,  wie  erwartet,  schwach 
an  (von  23  609  auf  26  928  cal.)  und  der  Mittel- 
wert davon  war  25  672  cal.  So  ergibt  sich  aus 
58)  unter  Benützung  der  Messungsergebnisse 
von  Bodenstein: 


log  k  =  27,98949—5,07236  logT- 


11220 


59) 


Wie  gut  diese  Formel  das  Material  darstellt, 
zeisfen  die  fokenden  Zahlen: 


Da  Geschwindigkeitskonstante  im  allge- 
meinen 10 — 15  %  Fehler  enthalten,  so  ist 
die  Uebereinstimmung  vollkommen.  Es  fand 
sich  als  Mittelwert  für 

Pi  =  5,4.10^"  g-Mol  pro  ccm  und  sec     60) 

An  der  enormen  Größe  von  n  ist  z.  T.  die 
Wahl  der  Einheit  schuld,  andererseits  scheinen 
darin  Größen  enthalten  zu  sein,  die  bewirken, 
daß  molekulare  Dimensionen  im  Nenner 
auftreten.  Doch  ist  darüber  noch  nichts 
entschieden.  Die  Uebereinstimmung  mit  der 
Erfahrung  ist  zwar  ausgezeichnet,  aber  die 
Formel  von  Arrhenius  leistet  bei  geeigneter 
Wahl  der  Konstanten  etwa  dasselbe.  Aber 
während  sie  ungedeutete  und  ganz  behebig 
anpaßbare  Konstante  enthält,  sind  die  Größen 
in  den  hier  entwickelten  Formeln  alle  physi- 
kaüsch  gedeutet  und  außerdem  ist  der  Zahl- 
wert der  Konstanten  jetzt  nicht  mehr  be- 
hebig anpaßbar,  sondern  der  Ausdruck, 
der  die  Molarwärmen  enthält,  ist  durch  ihre 
Werte  vollkommen  vorher  bestimmt. 

2.  Bildung  von  2HJ  aus  H2+ J,. 
Für  Z'mqo  ergab  sich  aus  Boden steins  Mes- 
sungen der  Mittelwert  47  477  cal.  Die  Einzel- 
werte schwankten  zwar  mehr  als  beim  vorigen 
Beispiel,  aber  der  Gang  mit  der  Temperatur 
war  geringer.  Das  deutet  darauf  hin,  daß  hier 
die  Annahme  nur  eines  Reaktionswegs  noch 
besser  zutrifft  und  daß  deshalb  der  hier 
gewonnene  Wert 

?i=l,3.10^5  g-Mol  pro  ccm  und  sec.    61) 

genauer  sein  wird.     Darin,  daß  die  Zahlen 

in   60)   und   61)   vollkommen  innerhalb   der 

Fehlergrenzen    übereinstimmen,    kann    man 

keinen  Beleg  für  die  hier  entwickelte  Theorie, 

sondern    nur    einen    für    das    Nernstsche 

Theorem    sehen,    denn    nur    dieses    bewirkt 

die  Gleichheit  der  k  für  reziproke  Reaktionen, 

mit    der    die    vorhegende    Theorie    nichts 

zu  tun  hat. 

Daß    auch    hier    die    Uebereinstimmung 

mit   der   Erfahrung  sehr  gut  ist,   zeigt   die 

Tabelle,   worin   die   berechneten   Werte   mit 

Hilfe  der  Formel: 

10375 
log  k  =  30,36555  —  5.70953  logT  —  -^^ 

—  0.000075  T  62) 

gewonnen  sind. 


040 


Cliomische  Kinetik 


T 

k  ber. 

k  beob. 

781 

3,21 

3,58 

716 

0,332 

0,375 

700 

0,177 

0,172 

683 

0,0872 

0,0659 

666 

0,0414 

0,0379 

647 

0,0171 

0,0140 

629 

0,00700 

0,00676 

599 

0,00139 

0,00146 

575 

0,000333 

0,000353 

556 

0,0000979 

0,000119 

3.  Zerfall  von  2  NO.  Er  ist  bei  sehr  hohen 
Temperaturen  untersucht  worden  und  hier 
kann  man  sich  nach  unseren  Erfahrungen 
über  die  Stickstoffverbindungen  eine  ziem- 
Uch  große  Anzahl  verschiedener  Reaktions- 
wege denken,  die  stark  endothermischen 
Vorgängen  entsprechen.  Man  wird  also  hier 
einen  nicht  unbeträchtlichen  Gang  in  2'mqo 
nicht  erstauulich  finden,  wenn  man  der 
Berechnung  nur  einen  Reaktionsweg  zugrunde 
legt.  In  der  Tat  steigt  Znuio  von  17  799  auf 
39897  cal.  Ist  es  auch  bedenklich,  aus 
solchen  Zahlen  einen  Mittelwert  zu  bilden,  so 
ist  es  doch  von  Interesse,  so  wenigstens 
etwas  über  die  Größenordnung  von  x  zu 
erfahren.  Die  Größe  selbst  wird  allerdings 
sehr  entstellt  und  zwar  zu  klein  sein,  weil 
sie  von  Zmcjo  beeinflußt  ist.     Man  findet: 


tor  hier  gleichfalls  in  Betracht  kommt,  geht 
nach  einer  Exponentialfunktion  der  Tempera- 
tur vor  sich.  Es  ist  also  nicht  zu  verwundern, 
wenn  man  auch  lüer  die  Größe  2'niqo  an- 
nähernd konstant  finden  wird.  Aber  während 
diese  Größe  in  den  bis  jetzt  betrachteten 
Fällen  und  auch  in  diesem  Fall  hier  sich 
ganz  und  gar  aus  den  beobachteten  Tem- 
peraturkoeffizienten ergab,  ist  das  mit  der 
Größe  K  anders  gewesen.  Denn  von  dieser 
Größe  läßt  sich  vermuten,  daß  sie  keinen 
sehr  großen  Variationen  unterliegt.  Es 
fand  sich  das  Mittel  iJmqo  zu  19  228.  Dies 
ergibt  für  die  Konstante: 


?<=2,2.103» 


63) 


Die  Größenordnuug  der  Konstanten  ist  also 
in  der  Tat  auch  bei  dieser  Reaktion  noch 
immer  die  gleiche.  Die  Konstanz  wird  viel 
besser,  wenn  man  die  neuen  Nernstschen 
Formehl  für  die  Molarwärmen  benützt. 
Dann  fügt  sich  auch  die  Bildung  von  HBr 
und  die  von  HoS  den  genannten  Formeln. 
y.  wird  dann  rund  IG^".  Es  ist  nun  wichtig, 
daß  man  auch  ganz  andere  Größenordnuugen 
finden  kanu,  wenn  man  die  Rechnungen 
für  solche  Reaktionen  durchführt,  wo  die 
Anwendung  der  hier  entwickelten  Theorie 
nicht  mehr  statthaft  ist.  Das  zeigt  das  fol- 
gende Beispiel: 

4.  Zerfall  von  PH3.  Die  Reaktion  ließ 
sich  nach  dem  Schema  erster  Ordnung  be- 
rechnen. Aber  dies  ist  (s.  w.  u.)  kein  Beweis 
dafür,  daß  die  gemessene  Geschwindigkeit 
durch  chemische  Reaktionsgeschwindigkeiten 
bestimmt  war,  denn  eine  Gleichung  von  der 
Form  der  Gleichung  erster  Ordnung  erhält 
man  auch,  wenn  es  sich  nur  um  Diffusions- 
geschwindigkeiten handelt. 

Und  ferner  wird  auch  das  Anwachsen 
einer  solchen  durch  Diffusionsvorgänge  be- 
stimmten Geschwindigkeit  mit  der  Temperatur 
nach  einem  Exponentialgesetz  erfolgen,  ähn- 
lich wie  das  in  58)  angegebene.  Auch  die  Ver- 
schiebung der  Konzentrationen  in  der  Adsorp- 
tionsschicht mit  der  Temperatur,  welcher  Fak- 


;.=  3.8.10« 


64) 


Da  aber  bei  Anwendung  zweier  ver- 
schiedener Reaktionsgefäße  für  diese  Reaktion 
sehr  verschiedene  Konstante  erhalten  werden, 
so  steht  fest,  daß  man  es  mit  einer  Wand- 
reaktion in  der  Adsorptionshaut  zu  tun  hat 
und  folglich  darf  hier  die  Theorie  gar  nicht, 
außer  zufällig,  zutreffen,  weil  sie  nur  auf 
Reaktionen  im  homogenen  Gassystem  an- 
wendbar ist. 

5.  Bildungsgeschwindigkeit  von  J.2 
aus  2J.  Messungen  der  Geschwindigkeit  hegen, 
wie  oben  mitgeteilt  wurde,  noch  nicht  vor, 
doch  ergab  die  Krug  er  sehe  Theorie  ganz 
bestimmte  Werte  für  die  Geschwindigkeiten. 
Daher  sei  auch  mit  der  jetzt  entwickelten 
Theorie  der  Ausdruck  für  k  vorausberechnet. 
Die  Werte  für  die  Molarwärmen  wurden 
schon  erwähnt,  ebenso  die  der  chemischen 
Konstante  i.  Was  ist  hier  als  Status- 
nascens-Energie  einzusetzen  ?  Ein  Zwischen- 
stoff, der  endothermisch  aus  den  Jod- 
atomen entsteht,  läßt  sich  nicht  angeben, 
wenn  man  nicht  die  dem  Chemiker  längst 
vertraute  Vorstellung  heranzieht,  zu  unter- 
scheiden zwischen  fertigen  Stoffen  und 
Stoffen  im  Status  nascens.  Man  muß  dazu 
Jodatome  mit  verschieden  freien  Bindungen 
sich  vorstellen,  mag  man  sich  das  als  Ab- 
lösung von  Elektronen  denken  oder  irgendwie 
anders.  Das  Wie  ?  ist  hier  ganz  gleichgültig. 
Sowie  man  nur  die  Vorstellung  selbst  zugibt, 
folgt  mit  Notwendigkeit,  daß  zwischen  den 
verschiedenen  Formen  der  Jodatome  doch 
nur  sehr  geringe  Energieunterschiede  sein 
können.  Die  Status-nascens-Energie,  die 
für  das  gleiche  Molekül,  aber  verschiedene 
Reaktionswege  verschieden  sein  kann,  wird 
also  hier  sehr  klein  sein.  Ob  sie  einige  cal.  aus- 
macht oder  gleich  Null  gesetzt  wird,  das  ändert, 
wie  man  leicht  sieht,  das  Zahlenergebnis 
nicht  merklich.  Deshalb  kann  man  sie  hier 
einfach  gleich  Null  setzen.  Das  ist  gerade  ein 
Vorzug  der  hier  abgeleiteten  Formeln,  daß 
man  meist  nur  die  Größenordnung  der 
bisher  nur  durch  Schätzung  gewinnbaren 
Größen   zu    kennen   braucht   und  nicht  den 


Chemische  Kinetili 


541 


genauen  Betrag.  Setzt  man  die  besprochenen 
Werte  alle  ein  und  macht  zugleich  die  Vor- 
aussetzung, daß  die  absolute  chemische 
Reaktionsgeschwindigkeit  y,  für  alle 
Gasreaktioneu  praktisch  identisch 
ist,  so  wird: 


log  k= So- 


ll .76 
R^ 


logT— 0.57 


65) 


Daß  man  hier  die  zweite  Reaktiousorduung 
voraussetzt,  ist  deshalb  erlaubt,  weil  che- 
misch nichts  dagegen  sprechen  dürfte.  Für 
T=1100  findet  man: 

k=2,64.10i6     (Mole    pro   ccm)-i  sec-^    66) 

Dies  stimmt  innerhalb  der  Fehlergrenzen 
(die  vor  allem  wegen  r  sehr  weit  sind)  mit 
der  Zahl  in  30)  aus  Krügers  Theorie  überein. 
Geht  man  vom  Druck  des  Jodatomdampfs 
gleich  1  Atm.  aus  und  berechnet  mit  11)  und 
66),  wieviel  Zeit  gebraucht  wird,  bis  beim 
Ausbleiben  der  Gegenreaktion  alles  bis  auf 
1  Promille  umgesetzt  wäre,  so  findet  man: 


t=3,35  .10-"  sec 


67) 


also  eine  unmeßbar  große  Geschwindigkeit, 
so  daß  der  Erfahrung  nicht  widersprochen 
wird. 

6.  Zerf allsgeschwindigkeit  von  Jg. 
Hier  ist  die  Prüfung  der  Theorie  ganz  frei  von 
Willkür  in  Wahl  der  Großen  und  daher  sehr 
scharf.  Denn  die  Integrationskonstante 
muß  wegen  des  Nernst  sehen  Theorems 
die  gleiche  sein,  die  schon  für  die  reziproke 
Reaktion  benützt  wurde,  also  10^*  und  wegen 
des  zweiten  Hauptsatzes  muß  jetzt  für  qo 
die  ganze  Bildungswärme  von  Jj  aus  2J  ein- 
gesetzt werden,  denn  bei  der  reziproken 
Reaktion  wurde  qo  =  0  gesetzt.  Daher 
wird  qo=34  340  cal.  Da  auch  die  Molarwärme 
und  die  chemische  Konstante  für  den  Dampf 
bekannt  sind,  so  ist  alles  vollkommen  be- 
stimmt.    So  ergibt  sich: 


log  k=35- 


^^?|^-5^1o,T^2,086  68, 


Daraus  findet  man  die  Umsatzzeit  für  die 
Reaktion  von  Atmosphärendruck  aus  bis 
nur  noch  1  Promille  übrig  ist,  für  die  Tem- 
peratur 1100  zu: 


t=5,48.10-i»  sec 
und  die  Konstante  ist 

k=l,24.10i« 


69) 


70) 


Der  Unterschied  von  5  Zehnerpotenzen 
kann  auf  die  2,5  Zehnerpotenzen  Fehler, 
die  in  70)  und  auf  die  4  Zehnerpotenzen 
Fehler,  die  r  in  31)  enthalten  kann,  vielleicht 
zurückgeführt  werden.  Auch  hier  ergibt 
sich  demgemäß  die  Reaktionsgeschwindig- 
keit unnießbar  groß,  wie  die  Erfahrung  for- 
dert. Zugleich  geben  67)  und  69)  ein  ans'chau- 
hches  Bild  des  lebhaften  chemischen  Trei- 
bens, das  hier  im  System  herrscht  und  das- 
jenige bei  der  Esterbildung  in  Lösung  bei 
gewöhnlicher  Temperatur  ungeheuer  übertrifft. 
7.  Die  Reaktion  2NO  +  O2.  Das 
letzte  Beispiel,  das  berechnet  werden 
soll,  ist  dadurch  von  besonderem  Inter- 
esse, daß  der  Temperaturkoeffizient  dabei 
ein  echter  Bruch  ist.  Boden  stein  fand,  daß 
die  Reaktion  2N0+  0 ,  sich  ziemlich  glatt  nach 
diesem  Schema  abspielt,  mindestens  nach 
dem  Anfangsstadium  und  daß  die  Konstante 
—  in  welchem  Maß  sie  gemessen  wurde,  ist 
nicht  mitgeteilt  —  bei  0"  ungefähr  gleich 
100  und  bei  15«  ungefähr  gleich  70  ist."^  Dif- 
fusionsvorgänge usw.  scheinen  ohne  Anteil 
zu  sein  bei  der  Reaktion,  so  daß  sie  als  ho- 
mogene Gasreaktion  gelten  darf.  Man  wird 
mittels  Annahmen  über  simultane  Reaktionen 
sicher  auch  eine  Erklärung  des  Temperatur- 
koeffizienten finden  können,  aber  es  ist  kein 
Zweifel,  daß  die  hier  entwickelte  Theorie 
eine  einfachere  Erklärung  hefert,  wie  auch 
mit  ihr  vorausgesagt  wurde,  nicht  bloß,  daß 
es  Reaktionen  mit  echt  gebrochenen  Tempe- 
raturkoeffizienten geben  müsse,  sondern 
auch,  daß  dies  sehr  schnelle  Reaktionen, 
eventuell  unter  Beteihgung  endothermischer 
Stoffe  sein  müßten. i) 

Das  ist  um  so  bemerkenswerter,  als  man 
damals  noch  gar  keine  Reaktion  mit  echt  ge- 
brochenem Temperaturkoeffizienten  kannte 
und  es  für  ein  allgemeines  Gesetz  galt,  daß 
chemische  Reaktionen  durch  steigende  Tem- 
peraturen beschleunigt  werden.  Auch  die 
Krüger  sehe  Theorie  ließ  gebrochene  Tem- 
peraturkoeffizienten nicht  vermuten,  auch 
nicht  für  die  Vereinigung  von  Atomen. 
Für  letztere  gibt  die  hier  entwickelte  Theorie 
ausnahmslos  echt  gebrochene  Temperatur- 
koeffizienten und  nicht  etwa  eine  Unab- 
hängigkeit von  der  Temperatur,  wie  von  an- 
derer Seite  irrtümlich  daraus  geschlossen 
wurde  und  was  auch  recht  unwahrscheinlich 
wäre.'-) 


also   wieder   ähnhch,   wie   man   sie   aus   der 
Krüger  sehen    Theorie    erhält      (vgl.    33), 


^)  Diese  Voraussage  war  die  Antwort  auf 
Bodensteins  Frage  an  den  Vortragenden  (25.  Mai 
1909) .  ob  gebrochene  Teraperaturkoeffizienten 
auf  Grund  der  Theorie  möglich  seien.  Boden- 
stein  teilte  seine  Ergebnisse  erst  danach  mit 
(veröffentlicht  Z.  f.  Elektroch.  1910,  S.  876  nach 
einem  Vortrag  am  29.  Mai  1909). 

2)  0.  Sackur,  Z.  f.  Elektroch.  15,  S.  865. 
Chem.  Zentralbl.  81,  I,  S.  79,  1910. 


542 


Clieinische  Kinetik 


Für  die  Reaktionsteilnehmer  der  Reaktion 
2NO+O2  kennt  man  die  Molarwärmen  nnd 
die  chemischen  Konstanten.  Die  kinetische 
Integrationskonstante  sei  wieder  10^^.  Che- 
mische Ueberlegungen  fordern,  daß  die  Status- 
nascens-Energie  klein  sei,  denn  im  NO  sind 
fast  freie  Bindungen  anzunehmen.  Der 
Sauerstoff  wirkt  (vgl.  u.  a.  Engler  und 
Weisberg,  Autoxydation),  wenn  er  sich 
als  ganzes  Molekül  anlagern  kann,  bekannter- 
maßen im  allgemeinen  ebenfalls  sehr  rasch, 
bedarf  also  nach  der  hier  entwickelten  Vor- 
stellung nur  geringer  Status-nascens-Energie. 
Da  die  Summe  der  Wärmeinhalte  der  rea- 
gierenden Stoffe  hier  für  T=300  4477,2 
cal.  ausmacht,  so  braucht  .Tmqo  nur  kleiner 
zu  sein,  als  dieser  Betrag,  dann  erhält  man 
den  beobachteten  gebrochenen  Temperatur- 
koeffizienten. Dabei  ist  es  von  ganz  geringem 
Einfluß,  ob  man  ^mq„  mit  einigen  100  cal. 
oder  mit  0  cal.  in  die  Rechnung  einführt. 
Setzt  man  ihn  etwa  srleich  30,  so  wird 


loffk=35  — 


_30^ 
1371,3 


-17,764—4,458       71) 


Daraus  folgt  nicht  nur  ein  gebrochener 
Temperaturkoeffizient  von  etwa  der  beob- 
achteten Größe,  sondern  auch  der  Zahlwert 
der  Reaktionsgeschwindigkeit  dürfte  mit  den 
Messungen  von  Bodenstein  im  Einklang 
stehen.  Man  erhält  für  die  Zeit,  die  die 
Umsetzung  braucht,  wenn  man  von  0,01 
Atmosphären  Anfangsgesamtdruck  der  äqui- 
valenten Mengen  99  %  der  Reaktion  ablaufen 
läßt,  etwa  13  Stunden,  welcher  Betrag  nach 
oben  und  unten  um  gut  2  Zehnerpotenzen 
unsicher  sein  kann. 

Beachtet  man,  daß  die  für  den  Jodzerfall 
aus  der  gleichen  Theorie  berechneten  Zeiten 
um  mehr  als  20  Zehnerpotenzen  sich  unter- 
scheiden und  daß  bei  der  Stickoxydoxydation 
Größe  der  Konstanten  und  des  Temperatur- 
koeffizienten zugleich  der  Erfahrung  wohl 
sehr  nahe  kommen,  so  wird  man  die  Fehler- 
grenze nicht  zu  hoch  finden  und  auch  in  diesem 
Fall  eine  Stütze  der  Theorie  sehen. 

Nachdem  so  gezeigt  wurde,  daß  alle  bis 
jetzt  zur  Prüfung  verwendbaren  Beispiele 
auch  eine  zufriedenstellende  Ueberein- 
stimmung  zwischen  Theorie  und  Experiment 
aufweisen,  soll  die  allgemeine  Grundformel 
noch  so  dargestellt  werden,  daß  sie  besonders 
einfach  ist  und  in  ihrer  Form  etwas  an  das 
Ohmsche  Gesetz  erinnert.  Man  hat  schon 
früher,  als  ein  Zusammenhang  zwischen 
freier  Energie  und  Reaktionsgeschwindigkeit 
aufgesucht  wurde,  die  Vermutung  aufgestellt, 
daß  ebenso,  wie  die  elektrische  Stromstärke, 
so  auch  die  chemische  Reaktionsgeschwindig- 
keit sich  vielleicht  darstellen  ließe  durch 
einen  Ausdruck: 


G  schwindi  keit=      ^^^^^^"^6  ^^j^t^     72^ 
^  Chemischer  Widerstand    ^ 

Mag  auch  diese  Form  zunächst  zu  unzu- 
lässigen Ausdrücken  geführt  haben,  und  Wel- 
leicht nur  eine  ziemüch  fernhegende  Analogie 
gewesen  sein,  so  gehngt  es  doch  jetzt,  die 
Formel  42)  so  umzuformen,  daß  sie  fast  die 
Gestalt  von  72)  bekommt.  Setzt  man  die 
Reaktionsgeschwindigkeit  einfach  der  freien 
Energie  proportional,  so  muß  man  den  che- 
mischen Widerstand  schon  sehr  verwickelt 
ad  hoc  definieren  —  die  fragliche  Definition 
ist  bisher  noch  nie  versucht  worden  — ,  um 
nicht  in  Widerspruch  mit  dem  Massenwir- 
kungsgesetz zu  kommen.  Zwar  ist  für  das 
Gleichgewicht  die  freie  Energie,  wie  die 
Reaktionsgeschwindigkeit  gleich  0.  Aber 
für  den  Beginn  einer  Reaktion  bei  voll- 
kommenem Fehlen  der  Stoffe  der  Gegenreak- 
tion ergibt  zwar  das  Massenwirkungsgesetz 
keinen  unendlich  großen  Wert  der  chemischen 
Reaktionsgeschwindigkeit,  wohl  aber  ein 
Ansatz,  bei  dem  die  Reaktionsgeschwindig- 
keit der  freien  Energie  proportional  gesetzt 
wird. 

Benützt  man  dagegen  42),  setzt  es  in  2)  ein 
und  betrachtet  der  Einfachheit  halber  nur 
eine  nicht  umkehrbare  Reaktion  —  die 
Allgemeinheit  wird  dadurch  nicht  beschränkt 
—  so  ergibt  eine  einfache  Umformung,  daß 
für  jedes  Mol  eines  reagierenden  Stoffs  die 
, .Aktivität"  sich  definieren  läßt  durch: 


Aktivität 


C 
ei 


eRT 


■ßf- 


73) 


Darin  ist  der  erste  Faktor  gleich  der  Kon- 
zentration des  Stoffs  bezogen  auf  die  Sätti- 
gungsintegrationskonstante  als  Einheit,  ein 
Ausdruck  von  auffallender  Einfachheit  und 
Durchsichtigkeit.  Diesen  x\usdruck  mag  man 
die  treibende  Kraft  nennen.  Daß  alle  diese 
„Ivräfte"  nicht  die  Dimension  dessen  haben, 
was  man  sonst  Kraft  nennt,  braucht  kaum 
erwähnt  zu  werden.  Die  im  Nenner  des  zwei- 
ten Faktors  stehende  Exponentialfunktion 
ist  dann  der  chemische  Widerstand.  Die  ganze 
Reaktionsgeschwindigkeit  ist  ein  Produkt 
von  ebensoviel  derartigen  Faktoren,  als 
Moleküle  zugleich  miteinander  reagieren, 
also  gleich  der  Reaktionsordnung.  Vor  dies 
Produkt  dimensionsloser  Größen  tritt  die 
absolute  chemische  Reaktionsgeschwindig- 
keit X.  Weiter  läßt  sich  die  Analogie  mit 
dem  Ohmschen  Gesetz  bei  der  hier  ent- 
wickelten Theorie  nicht  treiben.  Sie  wird 
auch  gar  nicht  weit  gehen  können  wegen 
der  großen  Verschiedenheit  der  beiden  Vor- 
eänee.    Während  die  Widerstände  der  elek- 


Chemische  Kinetik 


543 


trischen  Stromleitung  außerhalb  des  Molekül- 
baus hegen,  sind  sie  bei  der  chemischen  Ke- 
aktion  in  diesem,  u.  a.  m. 

Die  Erweiterung  der  gegebenen  Theorie 
der  chemischen  Reaktionsgeschwindigkeit  auf 
Reaktionen  in  Lösungen  ist  erst  für  den  Fall 
durchgeführt,  daß  sich  die  gelösten  Stoffe 
gewissermaßen  als  gelöste  Gase  auffassen 
lassen,  die  dem  Henry  sehen  Gesetz  ge- 
horchen. Dann  ist  die  Gleichgewichts- 
konstante gleich  der  für  die  Stoffe  im  Gas- 
zustand, multiphziert  mit  einem  Produkt 
von  Henrykoeffizienten,  das  ganz  die  Form 
des  thermodynamischen  Massenwirkungs- 
gesetzes hat,  also: 


all' .  ßt 
a'n"' . 


•  K 


Gas  ■ 


K 


Lösung 


74) 


Zerlegt  man  die  Gleichgewichtskonstanten 
in  die  Geschwindigkeitskonstanten  und  zieht 
wieder  alle  auf  die  Stoffe  der  Hinreaktion 
bezüghchen  Größen  einerseits,  alle  auf  die 
Stoffe  der  Gegenreaktion  bezüghchen  Funk- 
tionen andererseits  zusammen  —  voUkommen, 
wie  das  bei  den  Gasreaktionen  gezeigt  wurde 
—  so  erhält  man  Ausdrücke,  die  alle  wesent- 
hchen  Eigenschaften  der  bei  Reaktionen 
in  Lösungen  gefundenen  Geschwindigkeits- 
konstanten wiedergeben.  Lisbesondere  findet 
man,  daß  cet.  par.  die  Reaktionsgeschwindig- 
keit in  einem  Lösungsmittel  um  so  kleiner 
ist,  je  größer  die  Löslichkeit  der  Ausgangs- 
stoffe im  Lösungsmittel  ist.  Die  Erfahrung 
hat  das  mehrfach  bestätigt.  So  übt  das  Lö- 
sungsmittel Einfluß  auf  die  Werte  von  k, 
der  sich  durch  Aeußerung  von  Restvalenzen 
deuten  läßt,  die  sich  gegenüber  dem  Lösungs- 
mittel geltend  machen.  Beobachtet  man 
den  umgekehrten  Einfluß  bei  einem  Lösungs- 
mittel,so  wird  man  darin  keineswegs  unbedingt 
einen  Widerspruch  gegen  die  Theorie  zu  sehen 
brauchen.  Denn  dies  kann  auch  von  anderen 
Einflüssen  herrühren,  etwa  von  der  Verände- 
rung der  Moleküle  durch  das  Lösungsmittel. 
Für  Ionen  als  Reaktionsteilnehmer  und  für 
den  Fall,  daß  man  Verdünnungswärmen  zu 
berücksichtigen  hat,  ist  die  Theorie  noch  nicht 
entwickelt.  Doch  kommt  abgesehen  von  der 
möghchen Veränderung  der  Moleküle  durch  das 
Lösungsmittel  beim  Ausbau  der  Theorie  für 
Lösungen  kein  neues  Prinzip  in  Betracht, 
falls  sich  nicht  hier  der  Faktor  F,  also  ein 
Reibungsghed,  als  nötig  erweisen  sollte. 
Doch  läßt  sich  darüber  noch  nicht  ent- 
scheiden. Daß  die  Lösungs  wärme  in  der 
Geschwindigkeitskonstante  für  Lösungen  eine 
Rolle  spielen  wird,  wenn  die  Löslichkeit 
darin  eingeht,  bedarf  wohl  nicht  der  Er- 
wähnung. 

Selbst  wenn  diese  Theorien  der  chemischen 
Reaktionsgeschwindigkeit    nur    einen    ersten 


Ueberbhck  geben  sollten,  so  haben  doch  die 
darin  angestellten  Ueberlegungen  die  Möglich- 
keiten weitgehend  eingeschränkt  und  zum 
erstenmal  wurde  durch  die  letzterwähnte 
Theorie  einWeg  gewiesen,  dem  rein  chemischen 
Begriff  der  Reaktionsfähigkeit  allgemein 
einen  quantitativen  Inhalt  zu  geben  und 
chemische  Reaktionsgeschwindigkeiten  quan- 
titativ voraus  zu  berechnen. 

4.  Die  Gesetze  der  homogenen  adiaba- 
tischen Reaktionskinetik.  Sie  sind  von 
Bredig  zuerst  abgeleitet  worden  und  zwar 
unter  der  Voraussetzung,  daß  jeder  adiaba- 
tisch sich  abspielende  chemische  Vorgang 
sich  betrachten  läßt  als  zusammengesetzt  aus 
unendhch  vielen  isotherm  verlaufenden  Re- 
aktionen, deren  jede  bei  einer  anderen 
Temperatur  stattfindet,  als  die  gerade  vor- 
hergehende und  die  gerade  folgende.  Anstatt 
des  durch  die  Reaktionswärme  erzeugten 
stetigen  Temperaturanstiegs  wird  ein  stufen- 
förmiger angenommen  und  dann  der  Grenz- 
übergang durchgeführt  zu  unendlich  kleinen 
Stufen.  Jede  solche  Betrachtung  wird  nur 
dann  möglich  sein,  wenn  auch  bei  adiaba- 
tischem Vorgang  die  Gesetze  der  Verteilung 
der  translatorischen  und  der  inneren  Energie 
der  Moleküle  noch  die  gleichen  bleiben, 
mit  anderen  Worten,  wenn  der  Vorgang  nicht 
so  rasch  geht,  daß  die  zur  Definiertheit  der 
Temperatur  erforderhchen  Mittelwerte  keine 
Zeit  mehr  haben,  sich  einzustellen.  Es  ist 
unter  dieser  Einschränkung  keine  Ursache 
bekannt,  die  sich  beim  adiabatischen  Vorgang 
als  ein  prinzipiell  neuer  Faktor  betrachten 
heße.  Deshalb  ist  es  eine  rein  mathematische 
Aufgabe,  die  Gleichungen  für  die  adiaba- 
tischen Reaktionen  abzuleiten.  Nach  dem 
Gesagten  wird  vorausgesetzt,  daß  zur  Ab- 
leitung der  Gleichungen  die  folgenden  drei 
Gesetze  ausreichen: 

1.  Das  kinetische  Massenwirkungsgesetz. 

2.  Das  kinetische  Temperaturgesetz,  also 
die  van't  Hoff  -  Arrheniussche  In- 
terpolationsformel oder  eine  Formel  aus  der 
Theorie  von  Krüger  oder  Trautz. 

3.  Die  kalorimetrische  Gleichung,  die 
angibt,  wie  die  Temperatur  eines  thermisch 
isoherten  Reaktionsgemisches  abhängt  vom 
Betrag  des  seit  der  Isolation  erreichten  Um- 
satzes, d.  h.  von  Reaktionswärme,  spezi- 
fischen   Wärmen    und    Massenverhältnissen. 

Verfolgt  man  einen  adiabatischen,  nicht 
umkehrbaren  Reaktionsverlauf  n-ter  Ordnung 
in  einem  ausreichend  verdünnten  System  und 
bezeichnet  man  die  Konzentration  der  in 
äquivalenten  Mengen  eingeführten  Stoffe, 
die-  man  etwa  in  Mol  im  Liter  messen  mag, 
mit  c,  die  Anfangskonzentration  mit  c,,, 
die  Konstante  bei  T  mit  kx  und  die  Zeit 
mit  t,  so  nimmt  das  kinetische  Massenwir- 
kungsgesetz die  Form  an: 


544 


Chemische  Kinetik 


de 
dt 


=  kT.ci 


75) 


A 

T-2  T 


Für  das  Temperaturgesetz  kann  man 
stets  auskommen  mit  einem  Ausdruck  von 
der  Form: 


J   dt  _  e  j        rp,j::rj 


dT 


81) 


E  —  ^  +  ßliiT  +  CT 

kT=e 


76) 


1 

worin  A,  B,  C,  E  Konstante  sind,  auf  deren 
physikalische  Bedeutuno;  man  entweder  ver- 
zichtet —  dann  muß  man  ihre  Werte  erst 
durch  Versuche  für  den  speziellen  Fall  be- 
stimmen —  oder  die  man  bei  Gasreaktionen 
etwa  entsprechend  46)  deutet  und  damit, 
abgesehen  von  dem  nicht  immer  abschätz- 
baren A,  auch  anders  als  rein  empirisch  zu 
bestimmen  vermag. 

Da  die  Wärmekapazität  eines  gegebenen 
Systems  sich  im  allgemeinen  mit  der  Tem- 
peratur ändert,  so  nimmt  hier  die  kalorime- 
trische Gleichung  die  Form  an: 


läßt  sich  für  nicht  zu  große  Zeitintervalle 
tg— ti  mit  Hilfe  der  Simpsonschen  Kegel 
lösen: 

T, 

^2 — ti=g(T.2      -liJ'G      '  \T^  ~T~ 


+ 


4e 


2A 
Ti+T, 


T'— Ti— Tg      T'— T 


82) 


c  .b=w  .q 


T'— T 


(Q-ST')(Q-ST) 


77) 


Darin  ist  b  die  Anzahl  Liter  des  Systems, 
w  die  ursprüngiiche  Wärmekapazität  des  Sys- 
tems und  S  ihre  Zunahme  infolge  der  Reak- 
tion. Q=q— STa  definiert  die  Konstante 
Q  mit  Hilfe  der  absoluten  Anfangstemperatur 
Ta  des  Versuchs,  q  ist  die  Wärmetönung 
bei  Ta,  T'  ist  die  absolute  Endtemperatur 
des  Systems,  wenn  die  adiabatische  Reak- 
tion praktisch  zu  Ende  ist.  Für  den  Spezial- 
fall konstanter  Wärmekapazität  des  Systems 
wird  77)  zu: 


Lauter  solche  Ausdrücke  sind  hinterein- 

'  ander  zu  summieren,  um  ein  beliebig  großes 
Zeitintervall    zu    berechnen,    das    nötig    ist, 

1  um  das  Svstem  adiabatisch  bis  zu  einer  be- 
stimmten "Temperatur  nur  durch  die  eigene 

1  Reaktionswärme  zu  erhitzen. 

Bei  unecht  gebrochenen  Temperaturkoef- 
fizienten wird  sich  ein  Zeit-Temperaturpunkt 
berechnen  lassen,  wo  die  Reaktionsgeschwin- 
digkeit von  Konzentration  und  Temperatur 

'  in  gleichem  Maß  abhängig  ist.  Während  aber 
die  Temperatur  beschleunigend  wirkt,  ist 
der  Einfluß  der  Konzentration  entgegenge- 
setzt ;  daher  ist  der  genannte  Punkt  ein  Maxi- 
mum   der    Reaktionsgeschwindigkeit.      Man 

d^t 
leitet  aus  80)  für  pp=  0  ab: 


c.b=w. 


T'— T 


78) 


A 

2n 


+ 


]/¥ 


+ 


Ar  «3) 


Die  Geschwindigkeit  der  chemischen 
Selbsterhitzung  ist  dann  allgemein  gegeben 
durch : 

dT         E-^  +  BlnT+CT     (wc/~^ 

df  ®  '    b 


(T— T)"     

■  (Q=ST')n(Q— BT)"^ 


79) 


Daraus  wird  für  den  Spezialfall  78)  und 
für  B=C=0: 


A  n— 1 

e      --^      .(T'— T)"  80) 


dT      E-^^  w 


dt"~"  qb 

Für  eine  Reaktion  erster  Ordnung  fällt 

— -  heraus  und  das  Integral: 
w  ° 


Eine  Abhängigkeit  der  Wende  punkts- 
temperatur  von  der  Reaktionsgeschwindig- 
keit ist  insofern  vorhanden,  als  die  Reaktions- 
geschwindigkeitskonstante eine  Funktion  von 
A  ist. 

Die  Gleichungen  sind  bestätigt  worden 
an  der  Zersetzung  von  HoO«  in  wässeriger 
Lösung  unter  dem  katalytischen  Einfluß 
von  Jodion  und  für  die  von  Diazoessigester 
in  wässerigen,  methyl-  und  äthylalkoholischen 
Lösungen,  unter  der  katalytischen  Wirkung 
des  Wasserstoffions.  Die  Meßmethoden  sind 
hier  sehr  einfach  und  elegant.  Die  Reaktion 
I  spielt  sich  in  einem  Gefäß  ab,  das  in  einen 
1  sehr  gut  isolierten  Dewar-Becher  eingehängt 
'  ist  uiid  man  mißt  mit  einem  Thermometer 
mit  großer  Oberfläche  —  das  Gefäß  des  Ther- 
mometers besteht  aus  mehreren  „Fingern"  — 
das  Ansteigen  der  Temperatur,  während  das 
Reaktionsgemisch  stark  umgerührt  wird. 
Besonders  wichtig  ist  scharfer  Versuehsbeginn. 


Cliemisclie  Kinetik 


545 


Man  erreicht  ihn  in  den  beschriebenen  Fällen 
dnrch  Einspritzen  des  Katalysators. 

Ein  wichtiges  Ergebnis  dieser  Unter- 
suchungen ist  fernerhin,  daß  man  mit  Hilfe 
der  adiabatischen  Reaktionskinetik  manchmal 
imstande  ist,  die  Geschwindigkeitskonstanten 
auch  solcher  Reaktionen  zu  bestimmen, 
die  innerhalb  weniger  Minuten  schon  prak- 
tisch vollständig  verlaufen. 

Im  Zusammenhang  mit  den  meßbaren 
adiabatischen  Vorgängen  sind  auch  die 
Reaktionen  zu  besprechen,  die  wegen  ihres 
stürmischen  Charakters  nicht  mehr  meßbar 
sind  und  die  im  extremen  Fall  als  Explo- 
sionen bezeichnet  werden. 

Alle  bis  jetzt  behandelten  Reaktionen 
mit  Ausnahme  der  Bildung  von  Stickstoff- 
dioxyd aus  Sauerstoff  und  Stickoxyd  werden 
durch  Temperaturerhöhung  beschleunigt  und 
bei  den  meisten  ist  diese  Beschleunigung  sehr 
stark.  Daher  erhöhen  alle  exothermischen 
Reaktionen  von  selbst  ihre  Geschwindigkeit, 
wenn  man  die  von  der  Reaktion  erzeugte 
Wärme  nicht  rasch  genug  ableitet,  wogegen 
die  endothermischen  von  selbst  allmählich 
langsamer  gehen,  weil  die  verbrauchte  Wärme 
dem  reagierenden  Gemisch  entzogen  und 
so  seine  Temperatur  erniedrigt  wird.  Im 
folgenden  sollen  nur  diejenigen,  exother- 
mischen Vorgänge  betrachtet  werden,  die 
durch  Temperatursteigerung  beschleunigt 
werden. 

Ein  solcher  Vorgang  ist  etwa  die  Vereini- 
gung von  Sauerstoff  und  Wasserstoff  zu 
Wasserdampf,  eine  Reaktion,  die  bei  gewöhn- 
licher Temperatur  ohne  Katalysator  äußerst 
langsam  geht  und  sich  deshalb  da  gar  nicht 
messend  verfolgen  läßt.  Erhitzt  man  ein 
solches  Knallgasgemisch  bis  zur  dunklen  Rot- 
glut, so  geht  die  Reaktion  alsbald  mit  merk- 
licher Geschwindigkeit,  damit  steigert  sich 
von  selbst  die  Temperatur  infolge  der  Re- 
aktion und  schließhch  erfolgt  die  Explosion. 
Es  ist  jedoch  nicht  erforderlich,  daß  man  das 
ganze  Gemisch  so  weit  erhitzt,  bis,  wie  man 
sich  ausdrückt,  die  Entzündungstemperatur 
erreicht  ist.  Vielmehr  genügt  es,  an  einem 
Punkt  in  dem  Gemisch  eine  ausreichend  hohe 
Temperatur  zu  erzeugen,  etwa  durch  einen 
elektrischen  Funken.  Dann  wird  in  diesem 
Raumgebiet,  wo  die  Temperatur  so  hoch 
gestiegen  ist,  daß  die  Reaktion  mit  merk- 
licher Geschwindigkeit  erfolgt,  auch  noch 
eine  entsprechende  Reaktionswärme  frei 
werden,  die  abermals  zur  Temperaturerhöhung 
im  System  dient.  Sie  wird  z.  T.  abgeleitet 
werden,  z.  T.  kann  sie  auch  die  Temperatur 
der  Stelle  erhöhen,  wo  sie  frei  wird.  Wiegt 
ersteres  vor,  so  bleibt  die  Beeinflussung  auf 
die  geheizte  Stelle  beschränkt.  Sobald  aber 
eine   dauernde    Steigerung   der   Temperatur 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


in  der  Umgebung  der  geheizten  Stelle  auf- 
tritt und  anwächst,  dann  breitet  sich  der 
Reaktionsherd  weiter  aus.  Ist  das  System 
eingeschlossen,  so  wird  durch  die  Temperatur- 
erhöhung auch  der  Druck  gesteigert  und  da- 
durch werden  die  noch  nicht  erhitzten  Gas- 
teile komprimiert  und  die  Kompressionswärme 
erwärmt  auch  sie.  Beides,  Kompression, 
die  eine  Konzentrationsvergrößerung  zur 
Folge  haben  muß.  und  Erwärmung  steigert 
zusammen  die  Reaktionsgeschwindigkeit  auch 
in  dem  nicht  unmittelbar  geheizten  Teil 
des  Systems.  Dies  geht  so  lange  weiter, 
bis  der  Druck  und  damit  auch  die  durch  ihn 
hervorgebrachte  Erhitzung  die  Reaktions- 
geschwindigkeit so  vergrößert  haben,  daß 
die  Reaktionswärme  keine  Zeit  mehr  hat, 
im  gleichen  Maß  abzuströmen,  wie  sie  er- 
zeugt wird.  Sie  dient  also  dann  mehr  und 
mehr  zur  Steigerung  der  Temperatur  und 
damit  auch  der  Reaktionsgeschwindigkeit 
und  ist  nun  imstande,  auch  ohne  weiteres 
Älitwirken  der  geheizten  Stellen  in  kürzester 
Zeit  zur  Explosion  zu  führen.  In  dem  Moment, 
wo  die  nicht  unmittelbar  geheizten  Schichten 
so  stark  komprimiert  sind,  daß  Selbstent- 
zündung erfolgt,  wird  sich  die  dabei  ent- 
standene sehr  starke  Kompressionswelle, 
die  Explosionswelle,  mit  sehr  großer  Ge- 
schwindigkeit durch  das  System  fortpflanzen. 
Berthelot  fand,  daß  die  Geschwindigkeit 
dieser  Welle  von  Durchmesser  und  Material 
der  Röhren,  worin  man  die  Reaktion  erfolgen 
läßt  und  vom  Druck  unabhängig  ist  und  nur 
vom  explodierenden  Gasgemisch  abhängt. 
Die  Geschwindigkeiten  belaufen  sich  auf 
mehrere  1000  m  pro  sec.  Die  dabei  ent- 
stehenden Explosionsdrucke  erreichen 
Werte  von  mehr  als  100  Atmosphären.  Die 
Geschwindigkeit  der  Explosionswelle 
in  festen  und  flüssigen  Explosivstoffen  ist  noch 
größer,  als  die  in  Gasen  und  ist  im  allge- 
meinen um  so  beträchtlicher,  je  fester  die 
Röhren  sind,  worin  man  die  Explosion  er- 
folgen läßt.  Bei  Nitromannit,  um  nur  ein 
Beispiel  für  die  Größenordnung  der  Geschwin- 
digkeit anzuführen,  pflanzt  sich  die  Explo- 
sion mit  7700  m  pro  Sek.  fort.  Die  Explo- 
sionsgeschwindigkeiten liegen  also  den  Schall- 
geschwindigkeiten nahe  und  sind  mindestens 
für  Gasgemische  als  jenen  vergleichbare 
Stoffkonstante  anzusehen. 

Auch  die  Bestimmung  der  Drucke  und 
Temperaturen,  bei  denen  eben  eine  Entzün- 
dung eines  Gasgemisches  eintritt,  ist  vor- 
genommen worden  und  man  hat  sich  dazu 
der  tunhchst  adiabatischen  Kompression 
bedient.  Darf  man  in  solchem  Fall  annehmen, 
daß  es  gelungen  ist,  die  Kompression  wirk- 
lich adiabatisch  zu  leiten,  so  läßt  sich  aus 
dem  Betrag  der  Kompression  berechnen, 
wie  hoch  die  Temperatur  ist,  bei  der  eben 
Entzündung  erfolgt.     So  fand  sich,  daß  ein 

35 


546 


Chemische  Kinetik 


Gemisch  gleicher  Mole  Ha  und  O2  durch 
Kompression  auf  31,8  Atmosphären  sich  ent- 
zündete und  es  war  dabei  ziemhch  gleich- 
giiltig,  wie  groß  der  Anfangsdruck  war. 
Die  Zahl  bezieht  sich  auf  1  Atmosphäre  An- 
fangsdruck. Die  Zündungstemperatur  war 
dabei  796»  und  sie  war  für  ein  Wasserstoff- 
Sauerstoff-Gemisch  von  der  angegebenen 
Zusammensetzung  am  niedersten.  Auch  be- 
darf dieses  Gemisch  zur  Zündung  des  klein- 
sten elektrischen  Funkens,  was  beides  darauf 
hindeutet,  daß  intermediär  Wasserstoffsuper- 
oxyd entsteht. 

5.    Reaktionskinetik    heterogener   Sys- 
teme.      1.   Makroheterogene    Systeme. 
Eine  Reaktion,  die  im  Innern  einer  homo- 
genen Phase,   also  im   Innern  eines    Gases, 
einer  Flüssigkeit   oder  einer  festen   Lösung 
sich  abspielt,  ist  eine  homogene   Reaktion. 
Ist  aber  zur  Reaktion  notwendig,   daß  ein 
oder   mehrere   Stoffe   aus   einer  Phase   aus- 
und  in  eine  andere  Phase  eintreten  oder  auch 
nur,   daß   Stoffe  von  der   Grenzfläche  einer 
Phase  weg  oder  zu  ihr  hinwandern,  so  redet 
man    von    einer    Reaktion    im    heterogenen 
System.     So  sind  die  chemische  Auflösung 
eines   Stoffs  oder  die  Ausfällung  oder  eine ; 
Gasentwicklung  aus  einer  Lösung  Beispiele 
fiir  heterogene  Reaktionen.     Während  aber 
hier  die  Reaktionen  sich  im  Innern  homogener  i 
Phasen   abspielen   und  sich   daran   erst   der 
Transport  gewisser  Stoffe  in  andere  Phasen 
anschließt,  gibt  es  eine  andere  Klasse  hete- 
rogener   Reaktionen,    die    durch    ihre    Be- 
ziehung zur  Trennungsfläche  zweier  Phasen 
gekennzeichnet  sind.     Sie  finden  nämlich  in 
den   dünnen    Schichten   statt,   die   zwischen 
zwei  Phasen  sich  erstrecken  und  sich  vom 
homogenen  Innenraum  jeder  Phase  dadurch 
unterscheiden,  daß  sie  von  der  Adsorption 
merklich  beeinflußt  sind.     In  dieser  Klasse 
der   Oberflächenreaktionen   kann   man   zwei 
Gruppen  unterscheiden.     Bei  der  einen  ist 
die  Größe  der  Fläche,  an  der  die  Reaktion 
sich    abspielt,    noch    festzustellen,    während 
dies  bei  der  anderen  nicht  mehr  möghch  ist. 
Die    erste    Gruppe    wird    man    zweckmäßig 
als   Oberflächenreaktionen  im   makrohetero- 
genen System,  die  letztere  als  die  der  mikro- 
heterogenen   Reaktionen    bezeichnen.       Die 
beiden  Ausdrücke  hat  Bredig  vorgeschlagen. 
Zu  den  mikroheterogenen  Reaktionen  wird 
man  alle  an  Kolloiden  und  Schäumen  statt- 
findenden Vorgänge  rechnen. 

Es  soUen  zuerst  diejenigen  Reaktionen 
in  heterogenen  Systemen  betrachtet  werden, 
bei  denen  die  Oberfläche  als  solche  gar  keine 
wesenthche  Rolle  spielt.  Dahin  gehört  bei- 
spielsweise der  schon  betrachtete  Zerfall 
von  Hydroperoxyd  unter  dem  Einfluß  von 
Jodion  oder  der  gleichfalls  schon  erwähnte 


Zerfall  des  Diazoessigesters  nach  der   Glei- 
chung: 

CHN2COOC2H5  +  H20  =  N3+CH20HCOOC,H5 

Diese  beiden  Reaktionen  spielen  sieh  zu- 
nächst im  homogenen   System  ab  so  lange, 
bis   die    Konzentration   der   Zersetzungspro- 
dukte so  groß  geworden  ist,  daß  sie  nicht 
länger  im  gelösten  Zustand  verbleiben  können. 
Dann  erfolgt  die  Abscheidung  der  neuen  Phase, 
in  diesem  Fall  eines   Gases,  das  in  Blasen 
[  entweicht.      Obwohl  also   die    Reaktion   zu 
einem  mehrphasigen   Gebilde  führt,  so  läßt 
'  sich    doch    in    derartigen    Fällen    ganz    die 
gewöhnliche  Fornuüierung  der   Kinetik  an- 
wenden,   solange    man    Ündefiniertheit    der 
Vorgänge  vermeidet,   wie  sie   durch   Ueber- 
sättigungen   u.   dgl.   hervorgebracht   werden 
können,  und  solange  diejenigen  Reaktionen, 
die  sich  in  den  Grenzschichten  der  Phasen 
abspielen,  auf  die   Geschwindigkeit  der  ge- 
messenen Reaktionen  ohne  merklichen  Ein- 
fluß sind.     Man  darf  dann  einfach  die  Ab- 
scheidung der  neuen  Phase  oder  die  Abwande- 
rung   von    Bestandteilen    der    einen    Phase 
in  eine  andere  auffassen  als  eine  Folgereak- 
;  tion,   deren    Geschwindigkeit   auf   die'  Kon- 
zentrationen  der   reagierenden    Stoffe   zwar 
Einfluß  üben  kann,   aber  im  übrigen  nichts 
I  an  der  Reaktion  selbst  ändert.  Am  einfachsten 
werden  die  Verhältnisse  liegen,  wenn  die  Ab- 
wanderung aus  einer  Phase'in  die  andere  sich 
nur  auf  die   entstehenden   Stoffe    erstreckt 
und    die    Reaktion    nicht    umkehrbar    ist. 
Dann  bleibt  auch  eine   Uebersättigung  mit 
dem  entstehenden  Stoff  fast  ohne  Einfluß. 
Ist  die  Reaktion  schon  bei  Sättigungskonzen- 
tration eines  der  abwandernden  Stoffe  merk- 
lich umkehrbar,  so  ist,    etwa  durch  starkes 
Rühren  mindestens  ein  Verteilungsgleichge- 
wicht anzustreben,  das  für  jede  Molekülart 
bestehen    soll    zwischen    den    verschiedenen 
Phasen    des    Systems    und   zwar   für   jeden 
Moment.     Oder  aber,  was  die  Verhältnisse 
noch  mehr  vereinfacht,  man  hält  die  Kon- 
zentration   der    entstehenden    und    der    ab- 
wandernden Stoffe  in  der  Phase,  wo  keine 
Reaktion  stattfindet,  konstant.     Alle  diese 
Kunstgriffe  laufen  darauf  hinaus,  eine  Be- 
einflussung   der    gemessenen     Reaktionsge- 
schwindigkeit   durch    Diffusionsgeschwindig- 
keiten zu  vermeiden.     Oft  ist  das  möglich, 
aber  auch  die  gegenteiligen  Fälle  sind  sehr 
zahlreich.     Kann  man  die  Entstehung  von 
piffusioiisgefällen     nicht    vermeiden,     dann 
ist  die  einfache  Anwendung  der  Formeln  der 
homogenen    Kinetik    nicht    mehr    statthaft. 
Statt    der   allgemeinen    Behandlung   solcher 
von    Diffusionsgefällen    beeinflußten    Reak- 
tionsgeschwindigkeiten sollen  nur  einige  be- 
sonders einfache  Beispiele  betrachtet  werden. 

Löst  man  einen  festen  Stoff  chemisch  auf, 


Chemische  Kinetik 


Ml 


etwa  Marmor  in  Salzsäure,  so  findet  man, 
daß  die  pro  Zeiteinheit  gelöste  Menge  propor- 
tional ist  der  Oberfläche  des  festen  Stoffs, 
ferner  der  Konzentration  der  Säure  im  be- 
trachteten Zeitelement  dt  und  der  Größe 
dieses  Zeitelements  selbst: 


de 
dt 


=  k.0.c 


84) 


Bleibt  die  Oberfläche  konstant,  so  ergibt 
die  Integration  ein  Zeitgesetz,  das  vollkommen 
dem  der  Reaktion  erster  Ordnung  gleicht: 


k'-O.k: 


1         1      Co 

L2     tj         c 


85) 


Darin  ist  vorausgesetzt,  daß  die  Ober- 
fläche bei  der  Reaktion  konstant  bleibt. 
Man  wird  nun  in  vielen  Fällen  den  Verlauf 
einer  Reaktion  probeweise  nach  erster  Ordnung 
berechnen,  ohne  zunächst  zu  wissen,  ob  es 
sieh  um  eine  Reaktion  im  heterogenen  System 
handelt;  wenn  man  dabei  eine  wirk- 
liche Konstante  erhält,  so  ist  das  nach  85) 
noch  kein  Beweis  dafür,  daß  wirklich  eine 
homogene  Reaktion  erster  Ordnung  vorlag, 
vielmehr  kann  es  sich  um  einen  solchen 
heterogenen  Vorgang  handeln.  Im  Fall 
sich  das  Gleichgewicht  an  der  Trennungs- 
fläche zwischen  zwei  Phasen  mit  praktisch 
unendlich  großer  Geschwindigkeit  einstellt, 
also  an  dieser  Fläche  Sättigung  mit  den 
Bestandteilen  der  anderen  Phase  herrscht 
und  keine  chemischen  Reaktionen  da- 
neben sich  langsam  abspielen,  so  ist  die 
ganze  Geschwindigkeit  eines  chemischen  Vor- 
gangs zwischen  den  beiden  Phasen  aufzu- 
fassen als  ein  Diffusionsvorgang.  Sehr  an- 
schauhch  wird  dies,  wenn  man  wieder  das 
Beispiel  der  Auflösung  eines  festen  Körpers, 
also  etwa  eines  Kristalls  in  einer  Säure  bei- 
zieht oder  auch  in  Wasser.  Herrscht  dann  an 
der  Kristallfläche  Sättigungskonzentration, 
so  wird  die  Geschwindigkeit  der  Auflösung 
nur  abhängen  von  der  Geschwindigkeit, 
womit  das  Lösungsmittel  zum  Kristall  hin- 
und  die  gesättigte  Lösung  von  ihm  weg  in 
die  Außenlösung  diffundiert.  Hier  wird  nach 
den  Diffusionsgesetzen: 


dc_OI) 
dt~   d  -^ 


.    86) 


Darin  bedeutet  D  den  Diffusionskoeffi- 
zienten des  zu  lösenden  Stoffs  im  Lösungs- 
mittel und  d  den  Diffusionsweg,  der  hier  durch 
die  Dicke  der  am  Kristall  adhärierenden 
Schicht  gegeben  ist,  die  durch  Umrühren 
zwar  verkleinert,  aber  nicht  zum  Verschwin- 
den gebracht  werden  kann.  Diese  Dicke 
ergibt  sich  zu  etwa  0,02  mm.   Die  angegebene 


Formel  ist  von  Nernst  aufgestellt  worden 
und  von  Brunner  geprüft,  weshalb  man  die 
Theorie  der  durch  diese  Formel  deutbaren 
Vorgänge  als  die  Nernst- Brunner  sehe 
Theorie  bezeichnet. 

Die  Auflösung  eines  Stoffs  ist  also,  wenn 
die  chemischen  Reaktionen  alle  viel  schneller 
gehen,  als  die  Diffusionsvorgänge,  nur  be- 
stimmt durch  Diffusionsgeschwindigkeiten 
und  es  kommt  also  bei  der  Auflösung  von 
Marmor  in  solchen  Säuren,  deren  Kalksalze 
sich  ausreichend  rasch  bilden  und  dann  gelöst 
bleiben,  nicht  auf  die  Stärke  der  Säure, 
sondern  nur  auf  die  Diffusionsfähigkeit  an. 
Ist  jedoch  der  Stoff,  der  aufgelöst  wird, 
selbst  nur  wenig  lösHch  und  wandelt  er  sich 
erst  im  Verhältnis  zur  Diffusionsgeschwindig- 
keit langsam  in  eine  löslichere  Form  um,  etwa 
durch  Hydratation,  so  ist  Formel  86)  nicht 
für  sich  allein  anzusetzen.  Vielmehr  ist  dann 
die  Uebereinanderlagerung  von  Diffusions- 
geschwindigkeit und  chemischer  Reaktions- 
geschwindigkeit rechnerisch  zu  berücksich- 
tigen. Ein  Beispiel  hierfür  fand  Brunner 
in  der  Auflösung  des  Arsentrioxyds,  das  an 
sich  in  Wasser  nur  wenig  löshch,  während 
der  Auflösung  im  Wasser  im  „Außenraum", 
d.  h.  nachdem  es  bereits  aus  der  Sättigungs- 
schicht herauszuwandern  Zeit  hatte,  einer 
Hydratation  unterliegt  und  dabei  an  Lös- 
lichkeit gewinnt.  Solche  Fälle  zeigen  die 
sonderbare  Eigentümhchkeit,  daß  man  durch 
Umrühren  die  Auflösung  nicht  oder  nur  viel 
weniger  als  sonst  beschleunigen  kann. 

Die  Nernst-B  runner  sehe  Theorie  hat 
zum  erstenmal  erlaubt,  die  Geschwindig- 
keit chemischer  Vorgänge  im  heterogenen 
System  vorauszuberechnen. 

Es  ist  merkwürdig,  daß  für  die  Kristalli- 
sationsgeschwindigkeit nicht  immer  die 
gleichen  Gesetze  gelten.  Denn  für  eine  ganze 
Anzahl  von  Kristallisationsvorgängen  hat  sich 
ein  Zeitgesetz  ergeben,  das  die  Form  einer  Re- 
aktionsgeschwindigkeitsgleichung zweiter  Ord- 
nung hat.  Ob  es  sich  hier  um  die  Ge- 
schwindigkeit chemischer  Reaktionen  han- 
delt, ist  noch  nicht  ausreichend  bekannt. 
Doch  ist  immerhin  auffallend,  daß  der  Tem- 
peraturkoeffizient weder  so  groß  ist,  wie  er 
meist  bei  chemischen  Reaktionen  zu  sein 
pflegt,  noch  auch  so  klein,  wie  man  ihn  bei 
den  nur  durch  Diffusionsgeschwindigkeiten 
bestimmten  Erscheinungen  hndet.  Während 
die  letzteren  pro  10°  nur  um  einige  10—20% 
beschleunigt  werden,  wächst  die  Kristalli- 
sationsgeschwindigkeit doch  auf  das  etwa 
l.Bfache.  Die  angegebene  Kleinheit  der 
Temperaturkoeffizienten  bei  Vorgängen,  deren 
Geschwindigkeit  durch  Diffusion  bestimmt 
ist,  läßt  sich  übrigens  benützen,  um  Hin- 
t  weise  darauf  zu  gewinnen,  ob  man  im  ge- 

35* 


548 


Cliemische  Kinetik 


gebenen  Fall  chemische  Keaktionsgeschwin- 
digkeiten  vor  sich  hat  oderDiffusionsgeschwin- 
digkeiten.  Außerdem  darf  man  der  gleichen 
Tatsache  zufolge  erwarten,  daß  im  all- 
gemeinen die  chemischen  Vorgänge  bei 
höheren  Temperaturen  mehr  und  mehr 
über  die  Diffusionsvorgänge  an  Geschwindig- 
keit überwiegen  werden.  Wenigstens  gilt  das 
im  Bereich  der  KG.T-Regel  (siehe  S.  528). 

Während  es  sich  bisher  um  den  Transport 
von  Stoffen  einer  Phase  in  eine  andere  ge- 
handelt hat,  soll  jetzt  noch  die  große  Klasse 
der  Oberflächen-  oder  Wandreaktionen  un- 
tersucht werden.  Eine  Wandreaktion  ist 
ein  chemischer  Vorgang,  der  sich  in  der 
Adsorptionshaut  an  der  Wand  fester  Körper, 
die  das  System  begrenzen,  abspielt.  Dabei 
kann,  ganz  wie  bei  den  schon  betrachteten 
heterogenen  Reaktionen  entweder  die  Ge- 
schwindigkeit der  chemischen  Wandreak- 
tion groß  und  die  Diffusionsgeschwindig- 
keit der  Reaktionsteilnehmer  und  Reaktions- 
produkte klein  sein  —  dann  wird  man  bei 
Meßbarkeit  der  Vorgänge  nur  Diffusions- 
geschwindigkeiten messen  — ,  oder  es  findet 
das  Umgekehrte  statt,  dann  mißt  man  reine 
chemische  Reaktionsgeschwindigkeiten.  Daß 
man  keinen  in  der  Mitte  hegenden  Fall  leicht 
finden  wird,  bei  dem  chemische  und 
Diffusionsgeschwindigkeiten  in  der  gleichen 
Größenordnung  liegen,  wird  nicht  wunder- 
nehmen, weil  die  chemischen  Reaktions- 
geschwindigkeiten untereinander  so  unge- 
heure Verschiedenheit  zeigen,  daß  es  wohl 
ein  seltener  Fall  sein  muß,  wenn  sie  einmal 
in  die  Größenordnung  der  Diffusionsge- 
schwindigkeiten fallen. 

Man  kennt  viele  Beispiele  für  Wandreak- 
tionen in  Gasen  und  man  hat  sie  nicht  nur 
mit  Freude  begrüßt,  weil  die  theoretisch  so 
viel  wichtigeren  reinen  Gasreaktionen  sehr 
selten  meßbar  zu  finden  gewesen  sind  und 
man  auf  der  Suche  nach  ihnen  so  oft  nur 
Wandreaktionen  angetroffen  hat.  So  ver- 
läuft die  Wasserdampfbildung  aus  Knallgas 
zuerst  meßbar  an  der  Gefäßwand  und  nicht 
im  Innern  des  homogenen  Gasraums  und  das 
gleiche  gilt  von  zahllosen  anderen  schein- 
baren Gasreaktionen,  so  auch  von  dem  klas- 
sischen Beispiel  der  Arsenwasserstoffzer- 
setzung, ferner  auch  von  der  Phosphorwasser- 
stoffzersetzung. Bei  dieser  letzteren  Re- 
aktion läßt  sich  das  nachweisen,  indem  man 
einfach  die  Reaktionsgeschwindigkeit  in  zwei 
verschiedenen  Reaktionsgefäßen  unter  sonst 
gleichen  Bedingungen  vergleicht.  Meist  sind 
sie  nicht  ausreichend  gleich,  womit  die  Wand- 
reaktion erwiesen  ist.  Schärfer  noch  ist 
die  Methode,  in  das  erst  benützte  Reaktions- 
gefäß eine  Anzahl  Glasstäbe  einzubringen 
und  so  die  Oberfläche  des  Reaktionsraums 
zu   vergrößern.    Die    Geschwindigkeit   einer 


Wandreaktion  ist  in  erster  Annäherung  der 
Größe  der  Wandfläche  proportional  und 
man  wird  also  durch  die  Glasstäbe  die  Re- 
aktionsfläche und  damit  auch  die  Reaktions- 
geschwindigkeit vergrößern.  Beim  Zerfall 
des  Antimonwasserstoffs  konnten  Stock 
und  Boden  stein  zeigen,  daß  die  Reaktion 
nur  in  der  Adsorptionshaut  erfolgt,  die  sich 
auf  dem  metalhschen  Antimon  bildet  und  weil 
die  Adsorption  langsamer,  als  der  Druck 
steigt,  so  geht  die  Konzentration  des  rea- 
gierenden Gases  mit  einer  verringerten  Po- 
tenz in  die  Reaktionsgleichung  ein,  beim 
Antimonwasserstoff  mit  der  Potenz  0,6  der 
Konzentration  im  Außenraum  der  Gas- 
phase. Solange  nun  die  Geschwindigkeit 
einer  Wandreaktion  durch  chemische  Fak- 
toren bestimmt  ist  und  nicht  wesentlich 
durch  Diffusionsgeschwindigkeiten,  wenn 
also  mit  anderen  Worten  die  Reaktions- 
geschwindigkeit wesentlich  geringer  ist  als 
die  Diffusionsgeschwindigkeiten,  so  wird 
der  Temperaturkoeffizient  ziemlich  die  nor- 
male, bei  nicht  zu  hohen  Temperaturen  be- 
deutende Größe  haben.  Denn  die  Adsorp- 
tion nimmt  mit  steigender  Temperatur 
nur  unbedeutend  ab,  wenigstens  unterhalb 
gewisser  Temperaturgebiete  und  so  kommt 
es  ganz,  wie  sonst,  fast  nur  auf  die  erhebhche 
Steigerung  der  Reaktionsgeschwindigkeit  an. 
Geht  man  allerdings  mit  der  Temperatur 
zu  hoch,  dann  geht  der  Anteil  der  Wand- 
reaktion auch  relativ  zu  dem  der  homogenen 
Reaktion  stark  zurück,  teils,  weil  die  Adsorp- 
tion zu  stark  abnimmt,  teils  weil  alle  von 
Diffusionsgeschwindigkeiten  ganz  unabhän- 
gigen Vorgänge  dann  mehr  und  mehr  über- 
wiegen. 

Sehr  häufig  sind  neben  den  einfachen 
Wandreaktionen  auch  die  Wandkatalysen. 
Das  sind  Reaktionen,  die  durch  die  Wand 
eine  Beschleunigung  erfahren,  ohne  daß  sich 
eine  chemische  Veränderung  der  Wand  nach- 
weisen läßt.  Z.  T.  wird  es  sich  hier  um 
verschiedene  adsorbierende  Fähigkeit  der 
Wände  handeln,  z,  T.  aber  auch  um  Zwi- 
schenreaktionen mit  der  Wandsubstanz,  die 
sich  teils  an  der  Oberfläche  der  Wand,  teils 
auch  in  ihr  abspielen  können.  Ein  klassisches 
Beispiel  dafür  bietet  der  Schwefelsäure- 
kontaktprozeß. Bodenstein  und  Fink 
konnten  hier  nachweisen,  daß  ein  Schwefel- 
dioxyd-Sauerstoff-Gemisch merklich  nur  am 
erhitzten  Platin  reagiert  und  daß  das  so 
entstehende  Trioxyd  als  leichtest  konden- 
sierbarer Stoff  am  Metall  am  stärksten  ad- 
sorbiert wird.  Dann  müssen  die  Ausgangs- 
stoffe diese  Adsorptionshaut  durchwandern 
und  diese  Diffusionsgeschwindigkeiten  haben 
sich  als  maßgebend  erwiesen  für  die  Ge- 
schwindigkeit des  Umsatzes.  Sehr  oft  wir- 
ken Wasserdampfspuren  katalytisch  auf  Gas«- 
reaktionen  und  auch  diese  Wirkung  dürfte 


Chemische  Kinetik  —  Chemische  Theorien 


549 


z.  T.  in  der  Wasserhaut  an  der  Gefäßwand 
ihren  Sitz  haben. 

Schwieriger  noch  als  diese  Reaktionen 
an  Oberflächen  von  meßbarer  Größe  sind  die 
an  Oberflächen  unmeßbarer  Größe  verlaufen- 
den zu  deuten,  die  typischen: 

2.  Reaktionen  im  mikrohetero- 
genen  System.  Dahin  gehören  alle 
Reaktionen,  die  sich  in  Adsorptionshäuten 
an  Kolloiden  und  ähnlichen  Gebilden  voll- 
ziehen. Solange  die  Kolloidteilehen  nicht 
in  Flüssigkeiten  oder  Gasen  frei  beweghch 
sind,  gelten,  soweit  man  bis  jetzt  weiß,  im 
wesenthchen  die  bisher  besprochenen  Gesetze. 
Man  kann  sie  aber  nur  noch  teilweise  prüfen, 
weil  die  Größe  der  Oberflächen  und  die  Dicke 
der  Adsorptionsschichten,  mithin  auch  die 
mittleren  Konzentrationen  meist  unbekannt 
sind.  Doch  geben  Messungen  der  Tempe- 
raturkoeffizienten noch  immer  wertvolle 
Fingerzeige  im  Sinn  des  auf  den  vorigen  Seiten 
Gesagten.  Sind  aber  die  Kolloidteilchen, 
deren  Adsorptionshäute  den  Sitz  der  Reak- 
tion darstellen,  frei  beweghch  und  sehr  klein, 
so  scheint  ihre  Eigenbewegung,  die  Bro wü- 
sche Bewegung,  auf  die  Reaktionsgeschwindig- 
keit noch  fördernd  einzuwirken  und  weil 
sie  durch  Temperaturerhöhung  lebhafter 
wird,  so  steigt  hier  die  Reaktionsgeschwindig- 
keit durch  Temperaturerhöhung  unverhält- 
nismäßig stark  und  es  kann  so  eine  rein  che- 
mische Reaktionsgeschwindigkeit  vorgetäuscht 
werden,  wo  vielleicht  manchmal  nur  Dif- 
fusionsgeschwindigkeiten vorliegen,  gefördert 
durch  den  Temperaturkoeffizienten  der 
Brown  sehen  Bewegung.  Derartiges  beob- 
achtete Bredig,  als  er  die  Wirkungen  niikro- 
heterogenen  Platins  als  Katalysator  stu- 
dierte. Sehr  oft  werden  auch  Fermente  als 
Kolloide  anzusprechen  sein  und  wenn  sie 
fein  verteilt  in  einem  System  wirken,  dann 
können  die  Bedingungen  der  eben  beschrie- 
benen Platinkatalyse  analog  sein.  Man  wird 
dann  die  gleichen  Faktoren  zu  berücksichtigen 
haben.  Zum  mindesten  darf  die  Anwendung 
der  Kinetik  homogener  Reaktionen  auf 
Fermentreaktionen  nur  mit  großer  Vor- 
sicht geschehen.  Ist  nicht  nachgewiesen, 
daß  das  Ferment  echt  gelöst  ist,  so  hat  es 
keinen  Wert,  eine  „Reaktionsordnung"  an- 
geben zu  wollen.  Sehr  viele  wertvolle  For- 
schungen auf  dem  Gebiet  der  mikrohetero- 
genen Katalysen  verdankt  man  Bredig. 
Er  hat  auf  die  oft  weitgehende  Analogie  zwi- 
schen Fermentwirkungen  und  den  Wirkungen 
zerstäubter  Metalle,  der  ,, anorganischen  Fer- 
mente", hingewiesen.  So  wirkt  z.  B.  kolloi- 
dales Platin,  durch  Zerstäuben  von  Platin 
unter  Wasser  erhalten,  selbst  in  enormen 
Verdünnungen  noch  merkhch  zersetzend  auf 
H2O2.  Bredig  fand  1:70000000  Mol  im 
Liter  noch  wirksam.     Sehr  merkwürdig  ist 


auch,  daß  die  Veränderung  dieser  anorgani- 
schen Fermente  mit  der  Aufbewahi-ungszeit 
und  mit  der  Temperatur,  sowie  die  Herab- 
setzung ihrer  Wirksamkeit  durch  ,, Gifte", 
wie  HCN  oder  H2S  usw.  weitgehende  Analo- 
gien zeigt  zum  Verhalten  der  natürlichen 
Fermente. 

Literatur.  W.  Nemst,  Theoretische  Chemie.  StvM- 
c/art  1909.  —  W.  Ostwald,  Allgemeine  Chemie, 
IT,  2.  Leipzig  1911.  —  J.  H.  van  V  Hoff,  Theore- 
tische und  physikalische  Chemie,  I.  Bmunschiveig 
1901. —  (i.  Bredig,  Anorganische  Fermente.  Leip- 
zig. —  F.  Krüger,  Zur  Kinetik  des  Dissoziations- 
glcichgeuuchtcs  xmd  der  Reaktionsgeschwindigkeit. 
Nachr.  d.  K.  Ges.  d.  Wiss.  Göttingen.  Math.- 
phys.  Kl.  1908.  —  M,  Trautz ,  Zeitschr.  f. 
physik.  Chem.  66,  4-96,  67,  93,  68,  S95,  6-17. 
Zeitschr.  f.  Elektroch.   15,   692,   18,  513. 

31.   Trautz. 


Chemische  Theorien. 

1.  Atome  und  Moleküle.  2.  Die  Wertigkeit. 
3.  Die  Avogadrosche  Hypothese.  Atom- und  Mole- 
kulargewichte. 4.  Das  Gesetz  der  konstanten 
und  multiplen  Proportionen.  5.  Das  periodische 
System  der  Elemente.  6.  Valenztheorie.  7.  Af- 
finität. Elektrochemischer  Dualismus.  Elektro- 
affinität.  8.  Ivinetische  Theorie  der  Materie. 
9.  Anzahl  der  Moleküle  in  der  Einheit.  Molekulare 
Dimension  und  Wirkungssphäre.  10.  Inkom- 
pressibles  Volum.  11.  Bro wüsche  Molekular- 
bewegung. 12.  Konstitution  und  Konfiguration 
der  Moleküle.  13.  Stereochemische  Betrach- 
tungen. 14.  Motochemische  Betrachtungen. 
15.  Die  Hauptsätze  der  Energetik.  16.  Gleich- 
gewichtsbedingungen. 17.  Das  Nernstsche 
Wärmetheorem.  18.  Die  Theorie  der  Lösungen, 
der  galvanischen  Ketten,  der  Reaktionen. 

I.  Atome  und  Moleküle."'  Zur  Erklärung 
der  chemischen  Tatsachen  hat  man  sich  von 
den  Stoffen,  die  man  in  ihrer  Gesamtheit 
als  Materie  bezeichnet,  folgende  Vorstellung 
gemacht.  Man  nimmt  an,  daß  die  Materie 
nicht  eine  zusammenhängende  oder  kon- 
tinuierhche  Raumerfüllung  besitzt,  sondern 
aus  getrennten  kleinen  Masseteilchen  besteht, 
zwischen  denen  sich  Zwischenräume  befinden. 
Daß  der  Augenschein  eine  solche  Form  der 
Materie  nicht  verrät,  hegt  an  der  Kleinheit 
der  Masseteilchen  und  an  der  Kleinheit  der 
Zwischenräume.  Es  wird  also  eine  Teilbar- 
keit der  Materie  bis  zu  einer  gewissen  Grenze 
angenommen,  so  daß  eine  weitere  Teilung 
dieser  kleinsten  Teile  nicht  möghch  ist,  oder 
wenigstens  nicht  möglich  ist,  ohne  daß  sich 
die  Eigenschaften,  die  an  der  Gesamtmasse 
beobachtet  werden,  vollständig  ändern.  Diese 
letzten,  chemisch  und  physikaUsch  nicht 
weiter  teilbaren  Teilchen  nennt  man  die 
Atome. 


5o0 


Chenü.scho  Theorien 


Sind  die  Atome  eines  völlig  homogenen 
Stoffes,  eines  „chemischen  Individnnms", 
alle  untereinander  gleich,  so  liegt  ein  ,, che- 
misches Element"  vor;  sind  dagegen  ver- 
schiedenartige Atome  an  dem  Anfbau  des 
Stoffes  beteiligt,  so  stellt  dieser  eine  ,, che- 
mische Verbindung"  dar;  die  aus  einer  be- 
stimmten Anzahl  der  aufbauenden  Atome 
gebildeten,  unter  sich  gleichen  kleinsten 
Teile  einer  chemischen  Verbindung  be- 
zeichnet man  als  Moleküle;  ein  Molekül 
repräsentiert  also  den  kleinsten  existenz- 
fähigen Teil  einer  Verbindung,  kann  aber 
chemisch  zuweilen  in  seine  Bestandteile,  die 
Atome,  zerlegt  werden. 

Auch  bei  vielen  chemischen  Elementen 
sind  nicht  die  Atome  die  kleinsten  existenz- 
fähigen Teile,  vielmehr  treten  auch  bei 
ihnen  zwei  oder  mehrere  gleichartige  Atome 
zu  elementaren  Molekülen  zusammen. 

Die  Tatsachen  und  Ueberlegungen,  welche 
zur  Aufstellung  dieser  Hypothesen  geführt 
haben,  werden  in  den  Artikeln  ,, Atomlehre" 
und  ,, Molekularlehre"  diskutiert. 

2.  Die  Wertigkeit.  Eine  fundamentale 
Eigenschaft  der  Elemente  oder  ihrer  Atome 
ist  ihre  Wertigkeit,  Der  Typus  der  ein- 
w^ertigen  Elemente  ist  der  Wasserstoff;  er 
bedeutet  das  Maß  für  die  Wertigkeitsmessung. 
Alle  Elemente,  die  sich  mit  einem  Atom 
Wasserstoff  vereinigen,  wieChlor  und  Brom  in 
HCl  und  HBr  oder  an  die  Stelle  eines  Wasser- 
stoffatoms treten  können,  wie  Natrium  in 
NaCl  oder  Silber  in  AgNOg  durch  Ersatz 
des  Wasserstoffs  in  HCl  und  HNO 3,  sind 
einwertig.  Der  Typus  der  zweiwertigen 
Elemente  ist  der  Sauerstoff,  der  sich  in  H2O 
mit  zwei  Wasserstoffatomen  verbindet.  Alle 
Elemente,  die  sich  mit  einem  Atom  Sauer- 
stoff oder  zwei  Atomen  Wasserstoff  ver- 
einigen oder  an  deren  Stelle  zu  treten  ver- 
mögen, sind  daher  gleichfalls  zweiwertig,  wie 
Calcium  (Ca)  im  Kallv  CaO,  oder  Kupfer  (Cu) 
im  Kupferchlorid  CuCL.  In  gleicher  Weise 
führt  die  Definition  zu  der  Annahme  des 
dreiwertigen  Stickstoffs  (NH3  Ammoniak), 
des  vierwertigen  Kohlenstoffes  (CO.,  Kohlen- 
säure, CH4  Grubengas),  des  fünfwertigen 
Phosphors  (P0O5  Phosphorpentoxyd,  in  dem 
zwei  Atome  Phosphor  mit  fünf  zweiwertigen 
Sauerstoffatomen  vereinigt  sind,  die  zu- 
sammen daher  zehn  Wertigkeitseinheiten  dar- 
stellen, woraus  für  ein  Atom  Phosphor  die 
Fünfwertigkeit  folgt ;  im  Chlor])hosplior  PCl^ 
tritt  die  Fünf  Wertigkeit  ohne  weiteres  zutage). 
Auch  sechswertige  Elemente  kennen  wir,  wie 
das  Chrom  in  der  Chromsäure  CrO^,  sieben- 
wertige,  wie  das  Mangan  in  Manganperoxyd 
MusÖt,  und  schließlich  achtwertige,  wie  das 
Osmium  in  der  Osmhimsäure  OSO4. 

Die  Wertickeit  ist  aber  nicht  für  sämt- 


liche Elemente  eine  konstante,  sondern 
eine  ganze  Reihe  von  Elementen  besitzt 
in  Abhängigkeit  von  den  Versuchsbedin- 
gungen mehrere  Wertigkeiten.  So  ist  das 
Kupfer  im  Kupferchlorür  CuCl  einwertig, 
im  Kupferchlorid  CuClj  zweiwertig.  Der 
Stickstoff  und  der  Phosphor  können  sowohl 
dreiwertig  wie  fünf  wertig  sein.  Das  Eisen 
zwei-,  drei-  und  noch  höher  wertig  (vgl.  da- 
zu die  Artikel  „Aequivalent",  ,, Valenz- 
lehre"). 

3.  Die  Avogadrosche  Hypothese.  Atom- 
und  Molekulargewichte.  Die  Avogadro- 
sche Hypothese  lautet:  Unter  gleichen 
Bedingungen  des  Druckes  und  der 
Temperatur  sind  in  gleichen  Volu- 
mina aller  Gase  unabhängig  von 
ihrer  chemischen  Natur  stets  gleich 
viele  Moleküle  enthalten  (vgl.  die  Ar- 
tikel ,,Gase",  und  ,, Atomlehre"), 

Ein  Liter  Sauerstoff  enthält  also  unter 
gleichen  Bedingungen  ebensoviel  Sauerstoff- 
moleküle wie  ein  Liter  Wasserstoff  Wasser- 
stoffmoleküle usw. 

Die  Avogadrosche  Hypothese  bietet 
die  Möglichkeit,  die  relativen  Atomgewichte 
und  Molekulargewichte  zu  ermitteln.  Ein 
Liter  Sauerstoff  ist  sechzehnmal  so  schwer, 
wie  ein  Liter  Wasserstoff.  Da  nach  der  obigen 
Hypothese  in  beiden  Gasen  gleich  viel  Mole- 
küle vorhanden  sind,  so  heißt  das:  Ein 
Molekül  Sauerstoff  ist  sechzehnmal  so 
schwer,  wie  ein  Molekül  Wasserstoff.  Die 
gleichen  Ueberlegungen  führen  für  den  Stick- 
stoff zur  Folgerung,  daß  ein  Molekül  Stickstoff 
14  mal  so  schwer  ist,  wie  ein  Molekül  Wasser- 
stoff, daß  ein  Molekül  Kohlensäure  22 mal  ein 
Molekül  Wasserstoff  an  Gewicht  übertrifft 
usw.  Da  man  für  die  meisten  elementaren 
Gase  die  Annahme  macht,  daß  ein  Molekül 
aus  zwei  Atomen  besteht,  so  ist,  wenn  z.  B. 
H  ein  Atom  Wasserstoff  bedeutet,  das  in 
dem  Gase  wirkhch  bestehende  Molekül  mit 
H2  zu  bezeichnen.  Ebenso  hat  man  für 
Sauerstoff-  und  Stickstoffmoleküle  die  Zeichen 
O2  und  N2  gewählt.  Nimmt  man  das  Gewicht 
eines  Atoms  Wasserstoff  als  Einheit  und  gibt 
ihm  dem  Wert  1,  so  ist  das  Gewicht  des 
Moleküls  Wasserstoff  H  2  gleich  2,  das  Gewicht 
eines  Atoms  Sauerstoff  0  gleich  16,  eines 
Moleküls  Sauerstoffs  O2  gleich  32,  eines 
Atoms  Stickstoff  N  gleich  14,  eines  Moleküls 
Stickstoff  No  gleich  28.  Tu  dieser  Weise 
lassen  sich  zwei  Tabellen  herstellen,  welche 
die  relativen  Gewichte  der  Atome  bezw.  der 
Moleküle  der  Elemente  wiedergeben.  Jene 
bezeichnet  man  als  die  Atomgewichte, 
diese  als  die  Molekulargewichte.  Die 
Avogadrosche  Hypothese  hat  sich  auch 
auf  verdünnte  Lösungen  übertragen  lassen, 
so  daß  Untersuchungen  an  solchen  ebenfalls 
Weee  zur  Ermitteluno-  der  Atom-  und  Mole- 


Chemische  Theorien 


551 


kulargewichte     bieten     (vgl.     den     Ai'tikel 
„Lösungen"). 

Es  ist  gelungen,  auch  die  Atomgewichte 
der  nicht  gas-(dampf-)förmigen  resp.  ver- 
dampfbaren oder  löslichen  Elemente  fest- 
zustellen. Die  Möglichkeit  dieser  Feststel- 
lung beniht  auf  der  chemischen  Analyse 
einzelner  Verbindungen  unter  Ermittelung 
desjenigen  Gewichts  eines  Elementes,  welches 
in  der  Verbindung  mit  einem  Atom  Wasser- 
stoff verkettet  ist  oder  an  die  Stelle  eines 
Atoms  Wasserstoff  getreten  ist.  Da  an  die 
Stelle  eines  Atoms  Wasserstoff  oder  in 
chemische  Bindung  mit  ihm  höchstens  ein 
Atom  eines  anderen  Elementes  treten  kann, 
so  läßt  sich  aus  der  Gewichtszunahme  der 
entstandenen  Verbindung  der  Schluß  ziehen, 
um  wieviel  schwerer  das  in  die  Verbindung 
eingetretene  Atom  sein  muß,  als  ein  Atom 
Wasserstoff. 

Ein  physikalischer  Weg  zur  Ermittelung 
der  Atomgewichte  der  Elemente  beruht  auf 
der  Bestimmung  der  Atorawärmen  (vgl.  den 
Artikel  ,, Atomlehre"). 

Nach  diesen  Ausführungen  ist  es  klar,  daß 
die  chemischen  Formeln  nicht  nur  Abkür- 
zungen sind,  sondern  auch  einen  quantitativen 
Sinn  besitzen.  Jede  Bezeichnung  eines  Ele- 
mentes durch  sein  Symbol  bedeutet  ein  Atom 
des  Elementes.  Gemäß  dieserVerabredunggibt 
also  z.  B.  die  Formel  HjO  an,  daß  im  Wasser- 
molekül zwei  Atome  Wasserstoff- mit  einem 
Atom  Sauerstoff  verbunden  sind,  NHg  be- 
deutet die  Vereinigung  von  1  Atom  Stick- 
stoff mit  3  Atomen  Wasserstoff,  NasPOi  eine 
Verbindung,  in  deren  Molekül  3  Atome 
Natrium,  4  Atome  Sauerstoff  und  1  Atom 
Phosphor  enthalten  sind.  Die  Kenntnis 
der  Atomgewichte,  deren  Zahlenwerte  im 
Artikel  ,,Ätomlehre"  mitgeteilt  werden, 
gestattet  für  Verbindungen  von  bekannter 
Zusammensetzung  ohne  weiteres  die  Angabe 
der  Molekulargewichte,  die,  ebenso  wie 
das  Molekül  aus  der  Summe  der  dasselbe 
bildenden  Atome  bestehl,  durch  die  Summe 
der  in  der  Verbindung  enthaltenen  Atom- 
gewichte gegeben  sind.  Beispielsweise  sind 
die  Atomgewichte  von  Na  =  23,0,  Cl  =  35,5, 
Fe  =  55,9,  0  =  16,0;  daraus  ergibt  sich  das 
Molekulargewicht  des  Natriumchlorids  NaC! 
=  23,0  +  35,5  =  58,5;  das  des  Eisenoxyds 
FeaOa  =  111,8  +  48,0  =  159,8  usw.  Direkt 
lassen  sich  die  Molekulargewichte  von  nicht 
verdampfbaren  bezw.  löshchen  Verbindungen 
auf  Wegen  ermitteln,  die  den  für  die  Er- 
mittelung der  Atomgewichte  dienenden 
(s.  oben)  ganz  analog  sind  (über  die  Be- 
rechtigung dieser  Verfahren  vgl.  den  Artikel 
,, Molekularlehre"). 

4.  Das  Gesetz  der  konstanten  und 
multiplen    Proportionen.       Verbindungen, 


die  sich  vollständig  in  gasförmige  Elemente 
zerlegen  lassen,  oder  aus  solchen  entstanden 
sind,  enthalten  diese  Elemente  in  Mengen, 
die  in  ganz  einfachen  Volumverhältnissen 
stehen.  So  entsteht  z.  B.  die  Chlorwasser- 
stoffsäure   aus    1    Volum    Wasserstoff   und 

1  Volum  Chlor.  Ist  von  einem  der  beiden 
Elemente  ein  das  des  anderen  übertreffendes 
Volumen  zugegen,  so  bleibt  dieses  Mehr  bei 
der  Vereinigung  der  Elemente  zur  Verbin- 
dung unbenutzt.  Das  Wasser  entsteht  aus  den 
beiden  Elementen  Wasserstoff  und  Sauerstoff 
stets  in  der  Weise,  daß  auf  1  Volumen  Sauer- 
stoff 2  Volumen  Wasserstoff  kommen.  Das 
Ammoniak  entsteht  aus  1  Volumen  Stick- 
stoff und  3  Volumen  Wasserstoff.  Diese 
Ergebnisse  lassen  sich  in  ein  Gesetz  zu- 
sammenfassen : 

,,Von  Gasen,  die  sich  miteinander 
verbinden,  treten  stets  in  einfachem 
rationalem  Z  a  h  1  e  n  v  e  r  h  ä  1 1  n  i  s 
stehende  Volumina  in  Reaktion." 

Man  ist  übereingekommen,  bei  der- 
artigen Reaktionen  zunächst  die  quan- 
titativen Beziehungen  in  der  Weise  anzu- 
geben, daß  man  die  Volumverhältnisse  der 
an  der  Reaktion  beteiligten  Gase  durch 
Indizes  an  den  Formelzeichen  wiedergibt. 
Dabei  wird  dem  Element,  das  mit  dem 
kleinsten  Volumen  in  die  Verbindung  ein- 
tritt, der  Wert  1  gegeben,  der  nicht  besonders 
bezeichnet  wird.  Demnach  ist  die  Formel 
für  Salzsäure  HCl,  für  Wasser  H2O  für 
Ammoniak  NH3.  Es  bedeutet  also  z.  B. 
die  Formel  NjO.,,  daß  in  dieser  Verbindung 

2  Volumina  Stickstoff  mit  5  Volumina 
Sauerstoff  in  Reaktion  getreten  sind. 

In  dieser  Volumbezeichnung  liegt  aber 
gleichzeitig  eine  Gewichtsbezeiclmung,  denn 
die  Gewichte  gleicher  Volumina  der  ver- 
schiedenen Gase  sind  verschieden,  jedes  für 
sich  ist  aber  unter  bestimmten  physikalischen 
Bedingungen,  als  deren  Normalwert  eine 
Temperatur  von  0"  und  ein  Druck  von 
760  mm  Quecksilber  gewählt  ist,  konstant. 
Bei  der  Prüfung  der  Gewichte  gleicher 
Volumina  der  verschiedenen  Elemente  hat 
sich  herausgestellt,  daß  der  Wasserstoff  das 
bei  weitem  leichteste  Element  ist.  Wir 
können  deshalb  das  Gewicht  eines  bestimmten 
Volumens  Wasserstoff  willkürlich  als  Maß- 
stab wählen,  um  damit  die  Gewichte  der 
anderen  Gase  auszudrücken.  Gibt  man  dem 
Wasserstoff  das  Gewicht  1,  so  findet  man 
z.  B.  für  den  Sauerstoff  das  Gewicht  16,  für 
den  Stickstoff  das  Gewicht  14,  für  Chlor 
das  Gewicht  35,45,  wobei  also  jede  dieser 
Zahlen  angibt,  um  wievielmal  ein  Raumteil 
der  bezüglichen  Elemente  schwerer  ist,  als 
ein  gleicher  Raumteil  Wasserstoff  (Näheres 
siehe  in  demArtikel,, Che  mische  Formeln"). 

Bei  dem  konstanten  Volumgewicht  der 
gasförmigen  Elemente  kann  man  das  Gesetz: 


552 


Chemische  Theorien 


„Von  Gasen,  die  sich  miteinander  verbinden, 
treten  stets  in  einfachem  rationalem  Zahien- 
verhältnis  stehende  Vohimina  in  Reaktion" 
ohne  weiteres  auf  die  Gewichtsverhältnisse 
ausdehnen. 

Da  durchaus  nicht  alle  Stoffe  leicht  ver- 
gasbar sind,  sondern  manche  nur  unter  Be- 
dingungen, bei  denen  ihre  nähere  Unter- 
suchung nicht  möglich  ist,  in  Dampf  von 
ausreichender  Konzentration  übergeführt 
werden  können  (manche  Metalle  z.  B. 
verdampfen  erst  bei  2000*'  merklich),  so 
ist  es  von  größter  Bedeutung,  ein  all- 
gemeines, auf  die  Gewichts  Verhältnisse 
sich  beziehendes  Gesetz  aufstellen  zu 
können.  Ein  solches  haben  wir  in  dem  Ge- 
setz der  konstanten  Proportionen;  es 
lautet: 

„Die  Elemente  vereinigen  sich  zu 
Verbindungen,  nicht  in  beliebigen, 
sondern  nur  in  ganz  bestimmten  unab- 
änderlichen Gewichtsverhältnissen," 
So  besteht  z.  B.  die  Salzsäure  immer  aus 
einem  Gewichtsteil  Wasserstoff  und  35,45  Ge- 
wichtsteilen Chlor,  gleichgültig,  woher  die  Salz- 1 
säure  stammt,  und  wieviel  Wasserstoff  oder 
Chlor  man  bei  der  Reaktion  angewandt  hat. 
Dasjenige  Element,  das  bei  der  Reaktion  in 
einer  die  angegebenen  Gewichtsverhältnisse 
übersteigenden  Menge  zugegen  war,  bleibt  als 
freies  Element  unbenutzt  übrig.  So  besteht 
ferner  das  Wasser  immer  aus  2  Gewichts-  > 
teilen  Wasserstoff  und  16  Gewichtsteilen  i 
Sauerstoff,  Das  gewöhnliche  Kochsalz,  eine 
Verbindung  zwischen  dem  metallischen  Ele- 
ment Natrium  und  dem  Element  Chlor, 
enthält  immer  genau  23  Gewichtsteile  Natrium 
auf  35,45  Gewichtsteile  Chlor,  Die  Konstanz 
dieser  Gewichtsverhältnisse  unterscheidet  eine 
chemische  Verbindung  von  einem  physi- 
kalischen Gemenge  (vgl,  den  Ai'tikel  ,,Che- 
mische  Verbindungen"  2). 

Da  viele  Elemente  sich  direkt  mit  dem 
leichtesten  Element,  dem  Wasserstoff,  ver- 
binden, so  kann  man  das  Gewicht  eines 
Elementes  angeben,  welches  gerade  mit 
einem  Gewichtsteil  Wasserstoff  in  Ver- 
bindung tritt,  Z.  B,  kommen  in  der  Salz- 
säure auf  1  Gewichtsteil  Wasserstoff  35,45 
Gewichtsteile  Chlor;  im  Wasser  sind  8 
Gewichtsteile  Sauerstoff  mit  1  Gewichts- 
teil Wasserstoff  vereint;  im  Ammoniak 
sind  4,67  Gewichtsteile  Stickstoff  mit  1 
Gewichtsteil  Wasserstoff  verbunden.  Man 
nennt  die  Zahlen,  welche  angeben,  wieviel 
Gewichtsteile  eines  Elementes  mit  einem 
Gewichtsteil  Wasserstoff  sich  vereinigen 
können,  das  Verbindungsgewicht  oder 
Aequivalentgewicht  des  Elementes  be- 
zogen auf  den  Wasserstoff, 

Häufig  haben  Elemente  die  Fähigkeit, 
sich  in  verschiedenen  Verhältnissen  mit- 
einander zu  vereinigen.    So  entsteht  bei  der 


chemischen  Reaktion  zwischen  Stickstoff 
und  Sauerstoff  eine  ganze  Reihe  von  Ver- 
bindungen: Stickstoffoxydul  NjO:  28  Ge- 
wichtsteile Stickstoff  auf  16  Gewichtsteile 
Sauerstoff;  Stickoxyd  NO:  14  Gewichtsteile 
Stickstoff  auf  16  Gewichtsteile  Sauerstoff; 
Stickstoffdioxyd  NOg:  7  Teile  Stickstoff 
auf  16  Teile  Sauerstoff, 

Berücksichtigt  man  außer  den  Gewiehts- 
verhältnissen  bei  den  oben  angegebenen 
Verbindungen  zwischen  Stickstoff  und  Sauer- 
stoff auch  die  Volumvereinigungsverhältnisse, 
so  findet  man  für  NgO:  2  Volumina  Stick- 
stoff   +    1    Volumen    Sauerstoff;    für    NO: 

1  Volumen  Stickstoff  +  1  Volumen  Sauer- 
stoff;  für   NO2:    1   Volumen    Stickstoff   + 

2  Volumen  Sauerstoff,  Das  geht  aus  den 
angegebenen  Formeln  hervor.  Das  Gesetz 
der  konstanten  Proportionen  bedarf  also 
für  solche  Elemente,  die  sich  mit  einem 
anderen  in  mehreren  Verhältnissen  ver- 
binden können,  einer  Erweiterung,  Man 
nennt  diese  das  Gesetz  der  multiplen 
Proportionen.      Es   lautet: 

Kann  sich  ein  Gewichtsteil  eines 
Elementes  mit  verschiedenen  Mengen 
eines  zweiten  verbinden,  so  stehen 
diese  Gewichtsmengen  im  Verhältnis 
einfacher  ganzer  Zahlen  (vgl,  zu  diesem 
Abschnitt  den  Artikel  ,, Atomlehre"). 

5,  Das  periodische  System  der  Elemente, 
Bei  der  Ordnung  der  Elemente  nach  ihren 
Atomgewichten  haben  sich  gewisse  Regel- 
mäßigkeiten ergeben,  deren  periodische  Natur 
zurAufstellung  eines  periodischen  Systems 
der  Elemente  geführt  hat.  Schon  im  Jahre 
1829  fand  Döbereiner,  daß  häufig  drei 
Elemente,  deren  chemische  Eigenschaften 
große  Aehnlichkeit  aufweisen,  wie  Lithium, 
Natrium,  Kaliuin,  gleiche  Differenzen  in 
ihren  Atomgewichten  zeigen. 

Andere  Elemente  wieder,  die  in  ihren 
Eigenschaften  sich  sehr  nahe  stehen  wie 
Eisen,  Kobalt,  Nickel,  zeigen  auch  nahezu 
übereinstimmende  Atomgewichte,  Diese 
systematische  Ai-t  der  Zusammenstellung 
der  Elemente,  als  D obere inersche  Triaden 
bezeichnet,  wurde  durch  das  vollkommenere 
periodische  System  von  Mendelejeff  und 
Lothar    Meyer   abgelöst,      Li   demselben 

i  werden  physikalische  und  chemische  Eigen- 
schaften der  Elemente  als  Funktionen  ihrer 

I  Atomgewichte  dargestellt,  und  zwar  als 
periodische  Funktionen,  Es  zeigt  sich  näm- 
lich, daß,  wenn  man  mit  dem  leichtesten 
Element  nach  dem  Wasserstoff,  dem  Helium, 
dessen  Atomgewicht  4  ist,  beginnend,  alle 
Elemente  nach  der  Größe  ihrer  Atomgewichte 
in  einer  horizontalen  Reihe  anordnet,  nach 
je  8  Elementen  ein  Element  auftritt,  daß 
mit  dem  um  8  Stellen  zurückstehenden  sehr 
große  Aehnlichkeit  besitzt. 


Chemische  Theorien 


rm 


Der  Wert  einer  solchen  Systematik  be- 
steht darin,  daß  sowohl  die  chemischen, 
wie  die  physikahschen  Eigenschaften  zum 
großen  Teil  den  gleichen  Gesetzen  der  Perio- 
dizität folgen.  So  vor  allem  die  Wertigkeit, 
ferner  das  elektrische  Verhalten  usw.  Die 
Sauerstoffverbindungen  der  positiven  Ele- 
mente (Metalle)  sind  die  Basen,  während  die 
Wasserstoffverbindunoen  der  negativen  Ele- 
mente die  Säuren  bilden  (Genaueres  siehe 
in  den  Artikeln  ,, Chemische  Elemente", 
,, Basen"   und  „Säuren".) 

6.  Valenztheorie.  Die  Atom-  und 
Molekulartheorie  (vgl.  die  Artikel  ,, Atom- 
lehre" und  ,, Molekularlehre"),  welche 
den  gesamten  chemischen  Anscliauungen 
zugrunde  liegt,  hat  zu  einzelnen  spe- 
zielleren Theorien  geführt,  die  für  die  Ent- 
wicklung der  chemischen  Wissenschaft  von 
großer  Bedeutung  geworden  sind.  In  erster 
Linie  ist  es  die  an  die  Wertigkeitserschei- 
nungen (vgl.  den  Artikel„Aequivalent")  der 
Elemente  anknüpfende  Valenzlehre  (s.  den 
Artikel  ,, Valenzlehre"),  welche  bestimmte 
Vorstellungen  über  die  Atomverkettung 
innerhalb  eines  Moleküls  veranlaßt  hat  und 
die  Grundlage  der  Konstitutions-  und 
Konfigurationslehre  bildet  (vgl.  den 
Artikel  ,, Konstitution").  Der  aus  den 
Substitutionserscheinungen  abgeleitete  Be- 
griff der  ,, chemischen  Wertigkeit"  ist  iden- 
tisch mit  dem  der  Valenz  (s.  unter  2).  Im 
weiteren  Ausbau  der  Lehre  hat  man  sich 
nicht  mit  der  quantitativen  Formulierung 
des  Valenzbegriffes  begnügt,  sondern  ihn 
mit  bestimmten  räumlichen  Vorstellungen 
verbunden.  Man  nimmt  zur  Erklärung  der 
verschiedenen  Wertigkeit  oder  Valenz  der 
einzelnen  Elemente  an,  daß  die  chemische 
Kraft  nicht  in  allen  Kichtungen  des  Kaumes 
gleichmäßig,  sondern  nur  in  bestimmten 
Richtungen  wirksam  ist,  so  daß  das  Ele- 
mentaratom als  mit  Strahlen  versehen,  die 
die  Richtungen  der  Kraftlinien  bezeichnen, 
gedacht  wird.  Die  Anzahl  der  Strahlen  ist 
gleich  der  Wertigkeit  jedes  Elementes.  Da- 
nach besitzt  das  Wasserstoffatom  einen,  das 
Sauerstoffatom  zwei,  das  Stickstoffatom 
drei,  das  Kohlenstoffatom  vier  Valenz- 
strahlen usw.  Sind  alle  Strahlen  durch 
andere  chemische  Valenzen,  die  anderen 
Atomen  angehören,  gebunden,  so  spricht  man 
von  einer  Absättigung  der  Valenzen.  Sind 
noch  Valenzstrahlen  unbenutzt,  so  resul- 
tiert die  ungesättigte  Verbindung,  die  eben 
durch  die  Möglichkeit  weiterer  Valenzbe- 
tätigung charakterisiert  ist. 

Von  besonderer  Bedeutung  ist  die  Valenz- 
lehre in  ihrer  Anwendung  auf  die  Kohlen- 
stoffchemie geworden.  Die  Annahme  einer 
konstanten  Vierwertigkeit  des  Koblenstoff- 
atoms  hat  zu  der  Vorstellung  der  Konstitu- 
tion organischer  Verbindungen  geführt,  die 


im  wesentlichen  die  gegenseitige  Absättigung 
der  Valenzen  mehrerer  Kohlenstoffatome 
untereinander  berücksichtigt.  Dadurch  ent- 
stehen Kohlenstoffskelette,  wobei  die  noch 
nicht  abgesättigten  Kohlenstoffvalenzen  der 
einzelnen  Atome  durch  die  Valenzen  anderer 
Elemente  abgesättigt  werden  können. 

Die  räumliche  Vorstellung  der  Kohlenstoff- 
valenzen, die  nach  den  Ecken  eines  regulären 
Tetraeders  vom  Mittelpunkt  desselben  aus, 
in  dem  das  Kohlenstoffatom  gedacht  ist,  sich 
erstrecken,  hat  zu  der  Stereochemie  oder  der 
Lehre  von  der  Atomlagerung  im  Raum 
(vgl.  den  Artikel  ,,Isomerie")  geführt. 

Die  Valenzauffassung  hat  bezüglich  ihrer 
quantitativen  Auslegung  manche  Modifi- 
kationen erfahren.  Während  man  anfangs 
geneigt  war,  jedem  Element  eine  bestimmte 
Wertigkeit  zuzuschreiben,  zeigte  es  sich 
bald,  daß  eine  große  Anzahl  von  Ele- 
menten mit  ganz  verschiedener  Wertigkeit 
zu  fungieren  vermag.  So  sind  Kupfer, 
Quecksilber,  ein-  und  zweiwertig,  das 
Eisen,  das  Chrom  zwei-,  drei-  und  höher- 
wertig, die  Halogene  ein-  bis  siebenwertig 
usw.,  so  daß  man  dazu  übergehen  mußte, 
die  Valenz  eines  Elementes  als  einen 
dehnbaren  Begriff  aufzufassen,  der  sich  in 
vielen  Fällen  als  abhängig  von  den  physi- 
kalischen und  chemischen  Versuchsbedin- 
gungen erwies. 

Am  längsten  hat  sich  der  Begriff  einer 
konstanten  Valenz  bei  dem  Kohlenstoff  er- 
halten, in  dem  man  hier  bei  den  schein- 
baren Ausnahmen  das  Hilfsmittel  mehr- 
facher Bindung  zwischen  Kohlenstoffatomen 
annahm,  wenn  auch  die  Existenz  des  Kohlen- 
oxyds neben  der  Kohlensäure  deutlich  auf 
die  Möglichkeit  eines  zweiwertigen  Kohlen- 
stoffs hinwies. 

Man  ist  jetzt  dazu  übergegangen,  die 
Valenzbetätigung  auch  für  den  Kohlenstoff 
noch  weiter  zu  spezialisieren,  indem  man 
neben  den  Hauptvalenzen  die  Betätigung 
von  Nebenvalenzen  annimmt,  eine  Auf- 
fassung, die  sich  nicht  nur  in  der  organischen 
Chemie,  sondern  speziell  auch  bei  den  kom- 
plexen Verbindungen  des  Kobalts,  Chroms, 
Platins  u.  a.  als  ungemein  fruchtbar  er- 
wiesen hat. 

Alles  Nähere  über  das  sehr  verwickelte 
Problem  der  Valenz,  speziell  auch  über  die 
Deutung  des  Valenzbegriffes  vom  Standpunkt 
der  modernen  Elektronik  aus  (Stark, 
Kauffmann)  wird  in  dem  Artikel  „Valenz- 
lehre" dargelegt. 

7.  Affinität,  Elektrochemischer  Dua- 
lismus. Elektroaffinität.  Die  bei  der 
Valenzbetätigung  wirksame  chemische  Kraft 
nennt  man  die  Affinität  der  Elemente, 
lieber  das  Wesen  dieser  Kraft  suchte  man 


554 


Chemische  Theorien 


durch  Vergleiche  mit  anderen  Anzielmngs- 
und  Abstoßungserscheinungen,  die  der  che- 
mischen Verwandtschaft  oder  ihrem  Fehlen 
entsprechen,  Aufschluß  zu  erhalten. 

Bevor  Newton  die  allgemeine  Eigen- 
schaft der  Körper,  sich  gegenseitig  anzuziehen, 
die  Gravitation,  aufgedeckt  hatte,  suchte  man 
die  Ursache  für  die  Verkettung  der  Atome 
iu  ihrer  Gestalt.  Der  Italiener  Borrelli 
und  der  Franzose  Lemery  vertraten  in  der 
zweiten  Hälfte  des  17.  Jahrhunderts  eine 
Hypothese  der  chemischen  Affinität,  nach 
der  Haken  und  Oesen,  Vorsprünge  und 
Zacken  die  Vereinigung  der  zueinander  pas- 
senden Formen  ermöglichen,  anderer  ver- 
hindern. Das  Newtonsche  Gravitations- 
gesetz hingegen  als  Ursache  der  chemischen 
Anziehung  der  Atome  gedacht,  ergab  Kon- 
sequenzen, die  nicht  mit  den  Tatsachen  über- 
einstimmten. Die  chemische  Verwandtschaft 
wächst  nicht  mit  den  reagierenden  Massen, 
wie  es  das  Schwerkraftgesetz  verlangt.  Tn 
einem  Wassermolekül  ist  eine  stets  gleich 
bleibende  Menge  Wasserstoff  mit  einer  stets 
gleich  bleibenden  Menge  Sauerstoff  ver- 
einigt, in  welchen  Massen  auch  Wasserstoff 
und  Sauerstoff  ihre  anziehenden  Wirkungen 
aufeinander  ausüben.  An  dieser  Divergenz 
zwischen  theoretischer  Forderung  und  Wirk- 
lichkeit scheiterte  diese  am  eingehendsten 
von  dem  Franzosen  Berthollet  (1748  bis 
1822)  vertretene  Hypothese.  Zudem  reichte 
der  Grundgedanke  allein  nicht  aus,  den  Er- 
scheinungen der  chemischen  Verwandtschaft 
auch  nur  qualitativ  gerecht  zu  werden.  Für 
die  Trennung  der  Atome  voneinander  mußten 
andere  Annahmen  hinzugezogen  werden, 
wie  die  elastischer,  d.  h.  der  Vereinigung 
widerstrebender  I^Jäfte. 

Man  ging  deshalb  auf  elektrische  und 
magnetische  Phänomene  über,  die  die  Er- 
scheimuigen  der  polaren  Anziehung  und  Ab- 
stoßung bieten.  Wenn  jedes  Atom  elek- 
trische oder  magnetische  Kräfte  betätigen 
kann,  positive  oder  negative,  so  ergeben  sich 
Anhaltspunkte  für  eine  Erklärung  der  che- 
mischen Verwandtschaft  und  der  Unfähigkeit, 
eine  Affinität  auszuüben.  Die  Versuche 
einer  elektrochemischen  Hypothese  der  Affi- 
nität sind  von  Davy  (1778  bis  1829),  Ber- 
zelius  (1779  bis  1848)  und  Helmholtz 
(1821  bis  1894)  angestellt  worden. 

Davys  Anschauungen  fußen  auf  der 
Erscheinu ng  der  K  o  n  t  a  k  t  e  1  e  k  t  r  i  z  i  t  ä- 1. 
Kupfer  z.  B.  wird  in  Berührung  mit  Schwefel 
positiv,  der  Schwefel  selbst  also  negativ  elek- 
trisch. Infolgedessen  müssen  sich  die  beiden 
Stoffe nachihrer  elektrischen  Ladung  anziehen. 
])avy  glaubte,  daß  die  Atome  zweier  mit- 
einander in  Reaktion  tretender  Stoffe  durch 
die  Berührung  entgegengesetzte  elektrische 
Ladungen  aufnehmen.    Sind  diese  Ladungen 


genügend  stark,  so  werden  die  entgegen- 
gesetzt elektrisierten  Atome  sich  dicht  an- 
einanderlagern  und  eine  chemische  Verbin- 
dung bilden.  Diese  kann  wieder  gelöst  wer- 
den, wenn  ein  neues  Atom  mit  noch  stärkerer 
Ladung  eins  der  verbundenen  an  sich  reißt, 
und  das  andere  hierdurch  in  Freiheit  setzt. 
Von  Davys  Anschauung,  nach  der  die 
elektrischen  Ladungen  erst  durch  die  Be- 
rührung verschiedener  Atome  entstehen,  unter- 
scheidet sich  die  von  Berzelius  durch  die 
Annahme,  daß  alle  Atome  von  vornherein 
elektrisch-magnetische  Pole  besitzen,  also 
kleine  Magnete  mit  positivem  und  negativem 
Pol  sind.  Diese  beiden  Pole  sind  nicht  gleich 
kräftig  gedacht.  Einer  ist  gewöhnlich  stärker 
als  der  andere,  so  daß  er  dem  ganzen  Atom 
einen  elektropositiven  oder  elektronegativen 
Charakter  zu  geben  vermag.  Die  vorwiegend 
positiven  Teilchen  reagieren  mit  den  vor- 
wiegend negativen.  Die  entstehende  Ver- 
bindung ist  wieder  elektropositiv  oder  -nega- 
tiv, je  nach  dem  Ueberschuß  der  Elektrizitäts- 
art, die  an  den  freien  Polen  verbleibt  und 
hierdurch  zur  weiteren  Reaktion  befähigt. 

Auch  diese  Anschauungen  traten  in 
ihren  Folgerungen  mit  den  tatsächlichen 
Verhältnissen  in  Widerspruch.  Die  ein- 
atomigen Dämpfe,  wie  z.  B.  Metalldämpfe, 
müssen  danach  elektrisch  geladen  sein, 
während  sie  in  Wirklichkeit  keine  Spur  freier 
elektrischer  Ladung  besitzen.  Vor  allem 
auch  ließen  sich  Erscheinungen  der  or- 
ganischen Chemie  nicht  mit  der  Hypothese 
in  Einklang  bringen.  Die  elektrisch  ent- 
gegengesetzte Natur  einzelner  Elemente, 
wie  des  elektropositiven  Wasserstoffs  und 
des  elektronegativen  Chlors  zeigte  sich  durch- 
aus nicht  in  einer,  der  Berzeliusschen 
Hypothese  entsprechenden  Weise  ausge- 
prägt. Beide  Elemente  können  sich  in  einer 
organischen  Verbindung  gegenseitig  er- 
setzen, ohne  der  letzteren  Charakter  nennens- 
wert zu  beeinflussen. 

Die  Helmholtzsche  elektrochemische 
Hypothese  sclüießt  sich  an  den  Begriff  der 
elektrisch  geladenen  Atome,  der  ,, Ionen" 
(vgl.  den  Artikel  ,, Ionen"),  an.  Auf  einem 
Atom  eines  einwertigen  Elementes  sitzt 
das  kleinste  mögliche  Elektrizitätsquantum, 
ein  ,, elektrisches  Atom"  (in  der  heutigen 
Ausdrucksweise  ein  ,, Elektron",  vgl.  den 
Artikel  ,, Elektron"),  das  je  nach  der 
chemischen  Natur  des  Elementes  positiv 
oder  negativ  ist.  Zwischen  entgegengesetzt 
elektrisch  geladenen  Atomen  findet  gemäß 
dem  elektrostatischen  Grundgesetz  Anzie- 
hung, zwischen  den  gleichgeladenen  Ab- 
stoßung  statt.  Danach  sind  also  die  elek- 
trischen Atome  die  eigenthchen  Träger  der 
chemischen  Affinität  und  reißen  die  stoff- 
lichen Atome,  an  denen  sie  haften,  mit  sich. 


Chemische  Theorien 


555 


Diese  Helmholtzsche  Modifikation  der 
Affinitcätshypothese  versagt  aber  anch  in 
einem  wichtigen  Punkte.  Da  es  elementare 
Moleküle,  wie  Wasserstoff-  und  Sauerstoff- 
moleküle gibt,  in  denen  die  das  Molekül 
bildenden  x\tome  durch  Affinitätskräfte, 
o.  h.  im  Sinne  Helmholtz'  durch  entgegen- 
gesetzte elektrische  Ladungen  zusammen- 
gehalten werden,  müßten  sowohl  positive 
wie  negative  Sauerstoff-  und  Wasserstoffatome 
existieren.  In  der  Tat  ist  aber  noch  niemals 
an  einem  Element  die  Fähigkeit  beobachtet 
worden,  sowohl  mit  positiven,  wie  mit  nega- 
tiven elektrischen  Atomen  dauernd  ver- 
bunden zu  sein.  Der  Sauerstoff  hat  immer 
negative,  der  Wasserstoff  immer  positive 
Ladung.  Die  Konsequenz  der  wechselnden 
Ladungen  auf  elementaren  Atomen  ent- 
spricht nicht  der  Wirklichkeit. 

Man  hat  weiter  versucht,  den  Affinitäts- 
begriff mit  den  elektrischen  Erscheinungen 
in  der  Art  in  Zusammenhang  zu  bringen, 
daß  man  die  Arbeit,  die  nötig  ist,  um  ein 
Atom  von  seiner  elektrischen  Ladung  zu 
trennen,  als  sogenannte  Elektro  äff  inität 
bestimmte.  Jede  elektrische  Ladung  oder 
jedes  Elektron  haftet  an  dem  Atom  mit  einer 
gewissen  ,, Haftintensität".  Dieselbe  ist  eine 
mit  dem  elementaren  Atom  gegebene  Eigen- 
schaft, die  in  ihren  Variationen  bei  den 
einzelnen  Elementen  zweifellos  mit  dem 
gesamten  chemischen  Charakter  des  Ele- 
mentes in  naher  Beziehung  steht.  Jedoch 
hat  der  Begriff  der  Elektroaffinität  noch 
keine  umfassende  Bedeutung  in  der  Valenz- 
lehre gefunden  (vgl.  dazu  den  Artikel  ,, Va- 
lenzlehre"). 

8.  Kinetische  Theorie  der  Materie. 
Die  bereits  im  Jahre  1738  von  Daniel 
Bernoulli  entwickelte  kinetische  Gastheorie 
geht  von  der  Annahme  aus,  daß  die  Gasmole- 
küle eine  eigene  Bewegungsfähigkeit  be- 
sitzen, und  sich  mit  großer  Geschwindigkeit 
geradlinig  durch  den  Raum  bewegen,  bis  sie 
auf  ein  anderes  Teilchen  ])rallen,  wodurch 
ihre  Bewegung  in  andere  Richtung  geleitet 
wird.  Treffen  die  Stöße  der  Moleküle  eines 
Gases  die  Wand  des  Gefäßes,  so  bildet  die 
Summe  der  Stöße,  welche  die  Wand  auf- 
nimmt, den  Druck  des  Gases.  Dabei  ist  die 
Annahme  gemacht,  daß  sich  die  Moleküle 
wne  elastische  Kugeln  verhalten,  und  daß 
der  Zwischenraum  zwischen  ihnen  im,  Ver- 
hältnis zu  ihrer  Größe  so  beträchtlich  ist, 
daß  die  zwischen  den  Molekülen  herrschenden 
Anziehungskräfte  die  Beweghchkeit  nicht 
in  nennenswertem  Umfange  zu  hemmen 
vermögen. 

Mit  Hilfe  der  kinetischen  Vorstellung 
läßt  sich  die  Avogadrosche  Hypothese,  daß 
in  gleichen  Volumen  sämtlicher  Gase  bei 
den    gleichen    physikalischen    Bedingungen 


die  gleiche  Anzahl  Moleküle  enthalten  ist, 
theoretisch  ableiten.  Wenn  der  Druck  tat- 
sächlich nur  von  dem  Stoß  der  an  die  Wan- 
dung anprallenden  Gasmoleküle  herrührt, 
so  muß  er  bestimmt  sein  von  der  Anzahl  der 
vorhandenen  Moleküle,  denn  von  dieser 
hängt  ja  die  Anzahl  der  Stöße  ab,  welche 
die  bewegten  Moleküle  in  einer  bestimmten 
Zeit  gegen  die  Wandung  ausführen  können: 
d.  h.  der  von  einer  Gasmasse  ausgeübte 
Druck  ist  dem  von  ihr  eingenommenen  Vo- 
lumen umgekehrt  proportional.  Wird  das 
Volumen  eines  Gases  auf  Y2?  Va  ^'sw.  ver- 
kleinert, so  steigt  sein  Druck  auf  das2-3-usw. 
fache.  Diese  Folgerung  steht  mit  den  Tat- 
sachen im  Einklang,  wie  das  Boyle- 
Mariottesche  Gesetz  lehrt.  Man  kann 
dasselbe  auch  in  der  Form  ausdrücken: 
Der  Druck  eines  Gases  ist  der  Anzahl  der 
Moleküle  in  der  Volumeinheit  oder  seiner 
molekularen  Konzentration  proportional. 

Der  weitere  Ausbau  der  kinetischen 
Theorie  zeigt  nun,  daß  der  Gasdruck  ver- 
schiedener Gase  außer  von  der  Anzahl  der 
Moleküle  in  der  Volumeinheit  auch  von  ihrer 
Masse  und  dem  Quadrat  der  Geschwindigkeit, 
mit  der  sie  sich  durchschnitthch  bewegen, 
abhängt.  Bezeichnen  wir  mit  N,  M,  u  die 
Zahl  der  Moleküle  eines  Gases  in  der  Volum- 
einheit, ihre  Masse  und  ihre  Geschwindigkeit, 
mit  Nj,  mi,  u^  die  entsprechenden  Größen 
eines  zweiten  Gases  bei  derselben  Temperatur, 
so  sind  die  Drucke: 

p  =  kNmu  und  p^  =  kNirnjUi, 

wobei  k  einen  Proportionahtätsfaktor  be- 
deutet. 

Falls    diese   beiden  Drucke  gleich    sind, 


also; 


Nmu  =  Nj^miUi 


ist,  läßt  sich  experimentell  nachweisen,  daß 
mu  und  m^Ui  bei  beiden  Gasen  den  gleichen 
Wert  besitzen.  Es  tritt  nämhch  bei  der 
Mischung  zweier  Gase  von  gleichem  Drucke 
und  gleicher  Temperatur  keinerlei  physi- 
kalische Erscheinung  ein,  was  der  Fall  wäre, 
wenn  jene  beiden  Produkte,  die  sogenannten 
lebendigen  Kräfte  der  Molekülgattungen, 
verschiedene  Werte  haben  würden.  Aus  der 
Gleichheit 


folgt  al)er 


mu  =  m^Ui 

N=  Ni, 


d.  h.  die  Avogadrosche  Hypothese,  daß 
Gase  von  gleichem  Druck  und  gleicher 
Temperatur  im  gleichen  Volumen  dieselbe 
Anzahl  Moleküle  enthalten. 

Da  mN  die  Masse  sämtlicher  Moleküle 
in  der  Volumeinheit  oder  die  Dichte  des 
Gases   bedeutet,   welche   sich   leicht   experi- 


556 


( /liemische  Theorien 


Tmentell  ermitteln  läßt,  kann  man  aus  der 
Gleichung: 

p  =  kNmu 

die  mittlere  Geschwindigkeit  der  molekularen 
Bewegung  u  berechnen.  So  ergibt  sich  die 
Geschwindigkeit  der  Wasserstoffmoleküle  bei 
0"  zu  184  km  pro  Sekunde,  für  Sauerstoff 
zu  461  m,  für  Stickstoff  zu  492  m  (vgl.  hier- 
zu auch  den  speziellen  Artikel  „Kinetische 
Theorie   der  Materie"). 

Gemäß  der  mit  Hilfe  der  Avoga droschen 
Hypothese  festgestellten  Molekulargewichts- 
tabelle ist  man  imstande,  die  nämliche  Anzahl 
Moleküle  eines  Elementes  oder  einer  Ver- 
bindung auf  das  gleiche  Volum  zu  bringen, 
indem  man  die  Molekulargewichte  in  Gram- 
men als  die  vergleichbaren  Gewichte  der  Gase 
wählt.  So  enthält  ein  Liter  Gas,  in  dem 
2  Gramm  Wasserstoff  oder  32  Gramm 
Sauerstoff  oder  28  Gramm  Stickstoff  oder 
44  Gramm  Kohlensäure  sich  befinden,  stets 
die  gleiche  Anzahl  der  verschiedenen  Mole- 
külarten. Man  bezeichnet  die  durch  die 
Molekulargewichtszahl  gegebene  Grammzahl 
als  Gramm- Molekül  oder  als  Mol  (vgl.  den 
Artikel  „Molekularlehre").  Ein  Mol 
irgendeines  Gases  enthält  also  stets  dieselbe 
Anzahl  Moleküle,  Dann  muß  nach  der 
kinetischen  Gastheorie  ein  Mol  irgendeines 
Gases  im  Raum  eines  Liters  denselben  Drack 
ausüben  und  zwar  beträgt  dieser  sogenannte 
„Moldnick"  bei  0«  22,4  Atmosphären. . 

Unter  spezifischem  Gewicht  G  versteht 
man  das  Gewicht  eines  Liters  des  Gases  bei  0" 
unter  einer  Atmosphäre  Druck.  Um  aus 
ihm  und  dem  Molekulargewicht  M  den  Mol- 
druck Po  zu  bestimmen,  dient  die  Gleichung 
M:G=Po. 

Die  kinetische  Gastheorie  hat  sich  in 
ihrer    Uebertragung    auf   gelöste    Stoffe    in 


der  Lehre  vom  osmotischen  Druck  gleich- 
falls ungemein  fruchtbar  erwiesen  (vgl.  den 
Artikel  „Osmotische  Theorie").  Die 
Möglichkeit  dieser  Uebertragung  beruht  auf 
der  von  van't  Hoff  gefundenen  Erkennt- 
nis, daß  man  in  verdünnten  Lösungen  den 
gelösten  Körper  so  betrachten  darf,  als  ob 
er  in  dem  durch  die  Menge  des  Lösungs- 
mittels gegebenen  Volum  als  Gas  vorhanden 
wäre. 

Schließlich  hat  die  kinetische  Theorie 
der  Materie  auch  bei  der  Lehre  vom  che- 
mischen Gleichgewicht  und  der  Reaktions- 
kinetik große  Dienste  geleistet  (vgl.  den 
Artikel  „Chemische  Kinetik").  Eine 
anschauliche  Ableitung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes und  der  reaktionskinetischen  Grund- 
gleichungen ergibt  sich  aus  der  Annahme, 
daß  die  Moleküle  vermöge  ihrer  Beweglich- 
keit zusammenstoßen  und  durch  diesen 
Zusammenstoß  die  mögliche  Umsetzung  her- 


beiführen. Aus  dieser  Annahme  folgt  die 
Proportionalität  zwischen  der  Geschwindig- 
keit einer  Reaktion  und  der  Anzahl  der 
Zusammenstöße.  Da  die  letztere  von  der 
Anzahl  der  in  einem  bestimmten  Raum 
enthaltenen  Moleküle  abhängt,  d.  h.  von  der 
Konzentration,  so  ist  mit  dieser  Vorstellung 
die  Proportionalität  zwischen  der  Kon- 
zentration der  Reaktionskomponenten  und 
der  Reaktionsgeschwindigkeit  unmittelbar 
gegeben. 

9.  Anzahl  der  Moleküle  in  der  Einheit. 
Molekulare    Dimension    und    Wirkungs- 
sphäre.     Aus    der    kinetischen    Gastheorie 
ergeben    sich    außer     der    Geschwindigkeit 
der   Gasmoleküle    noch  Anhaltspunkte    für 
die   Größe    der  Moleküle   und    ihre   Anzahl 
in  der  Volumeinheit.     Beobachtungen  über 
die   Diffusionsgeschwindigkeit,    die   Wärme- 
leitung  und    die  Reibung    der  Gase   liefern 
Daten,    aus    denen    man    berechnen    kann, 
wie  groß   durchschnittUch   die    Strecke   ist, 
die  ein  Molekül  durchlaufen  kann,  ohne  mit 
einem   zweiten   zusammenzutreffen.      Diese, 
als     mittlere    freie     Weglänge     bezeichnete 
Strecke,  ist  bei  den  meisten  Gasen  bei  nor- 
malem Druck  und  Zimmertemperatur  kleiner 
als  der  lOOOOste  Teil  eines  Millimeters.  Daraus 
!  läßt  sich  weiter  der  Schluß  ziehen,  daß  in 
einem  ccm  eines  beliebigen   Gases  etwa  20 
Trillionen    Moleküle    enthalten    sind    (Lo- 
schmidtsche  Zahl).    Aus  dem  Gewicht  dos 
ccm  Gas  läßt  sich  zusammen  mit  dieser  Zahl 
das  Gewicht  der  einzelnen  Gasmoleküle  be- 
rechnen.    Für  Wasserstoff  folgt  so,  daß  ein 
Molekül 0,000  000  000  000  000  000  004  mg  wiegt . 
Die    Annahme    der    unabhängigen    Be- 
weglichkeit der  einzelnen  Moleküle  wird  dann 
hinfällig,    wenn   sie    sich    einander   zu    sehr 
nähern   und   in    die   sogenannte   Wirkungs- 
sphäre   der    einzelnen    Moleküle    gelangen. 
Dann  beginnt  eine  Ablenkung  aus  der  bis- 
herigen Bewegungsrichtung,    die    als    durch 
Stoßwirkung    oder    Fernwirkung    hervorge- 
rufen betrachtet  werden  kann.    Es  hat  sich 
als     notwendig    erwiesen,     dabei     voraus- 
zusetzen, daß  der  Radius  der  Wirkungssphäre 
klein  gegenüber  dem  Molekularabstand,  groß 
aber  gegenüber  dem  Durchmesser  eines  Mole- 
küls selbst  ist. 


10.  Inkompressibles  Volum.  Nach  dem 
Gesetze  von  Boyle  ist  das  Produkt  aus 
Druck  und  Volumen  bei  konstanter  Tempera- 
tur konstant:  p.v  =  Konst.  (vgl.  den  Artikel 
„Gase").  Dieses  Gesetz  ist  aber  für  kein 
Gas  streng  richtig,  weil  einerseits  die  Mole- 
küle eine  Anziehung  aufeinander  ausüben, 
die  natürlich  um  so  stärker  ist,  je  mehr  sich 
die  Moleküle  einander  nähern.  Andererseits 
nehmen  die  Moleküle  selbst  einen  starren 
Raum  ein,  da  sie  ja  körperhche  Dimen- 
sionen   besitzen,    welche    bei    allen    Aende- 


Chemische  Theorien 


557 


rungen  der  physikahschen  Bedinoungen  un- 
verändert bleiben.  Man  nennt  den  von  den 
Molekülen  selbst  ausgefüllten  Raum  das 
inkompressible  Volum  des  Gases,  Be- 
zeichnet man  dasselbe  mit  b,  so  ist  das  ver- 
änderliche Gasvolumen  mithin  v — b.  Der 
Anziehung  der  Gasmoleküle  aufeinander 
kann  man  rechnerisch  dadurch  gerecht  wer- 
den, daß  man  den  Druck  um  ein  Korrektions- 
glied a:v2  vergrößert,  wobei  a  für  jedes  Gas 
eine  die  Anziehung  der  Moleküle  definierende 
Konstante  bedeutet ;  diese  Anziehung,  die  als 
Gravitation  aufgefaßt  werden  kann,  ist  um- 
gekehrt proportional  dem  Quadrat  des 
Volumens. 

Durch  diese  Ueberlegungen  geht  die 
Boy  lösche  Formel  in  die  Gleichung  von 
van   der  Waals  über. 


(v-b)(p+^,)  =  Konst. 

Die  van  der  Waalssche  Gleichung 
gilt  bei  starkem  Druck,  bei  dem  durch  die 
Annäherung  der  Moleküle  sowohl  die  gegen- 
seitige Anziehung  relativ  groß  wird,  als  auch 
das  inkompressible  Volumen  einen  nicht 
mehr  zu  vernachlässigenden  Anteil  des  Ge- 
samtvolumens ausmacht,  sowie  bei  sehr 
tiefen  Temperaturen  (vgl.  die  Artikel 
„Aggregat  zu  st  an  de",  ,, Flüssigkeiten", 
„Kinetische   Theorie   der   Materie"). 

11.  Brownsche  Molekularbewegung. 
In  kolloiden  Lösungen,  die  als  äußerst  feine 
Suspensionen  betrachtet  werden  können, 
sind  die  suspendierten  Teilchen  nicht  in  Ruhe, 
sondern  in  stetiger,  schwingender  Bewegung, 
die  man  als  Brownsche  Bewegung  bezeichnet. 
Man  kann  dieselbe  mittels  des  Mikroskops 
messend  verfolgen.  Bei  solchen  Unter- 
suchungen haben  sich  einige  Gesetzmäßig- 
keiten feststellen  lassen.  Die  Schwingungs- 
amphtude  ist  bei  gegebener  Teilchengröße 
der  Zähigkeit  des  Dispersionsmittels  (d.  h. 
der  Flüssigkeit,  die  das  Kolloid  suspendiert 
enthält)  umgekehrt  proportional.  Ferner 
ist  die  Schwingungsdauer  um  so  größer,  je 
größer  die  Amplitude  ist,  d.  h.  die  Geschwin- 
digkeit der  Teilchen  ist  praktisch  unab- 
hängig vom  Dispersionsmittel.  Die  Eigen- 
schaften der  Bro wuschen  Bewegung  haben 
sich  zum  Teil  mittels  der  kinetischen  Gas- 
theorie theoretisch  entwickeln  und  darstellen 
lassen.  Der  Einfluß  der  Temperatur  auf 
die  Brownsche  Bewegung  ist  ziemlich  groß. 
Zwischen  20°  und  70"  scheint  das  Quadrat 
der  Geschwindigkeit  geradlinig  mit  der  Tempe- 
ratur anzusteigen  (vgl.  den  Artikel  „Dis- 
perse   Gebilde"). 

12.  Konstitution  und  Konfiguration 
der  Moleküle.  Die  Tatsache  der  Isomerie 
(vgl.    den  Artikel   ,, Isomerie"),    d.  h.   der 


Fälle,  in  denen  zwei  oder  mehr  chemische 
Verbindungen  von  gleicher  qualitativer  und 
quantitativer  Zusammensetzung  verschie- 
dene Eigenschaften  besitzen,  gab  die  Ver- 
anlassung, den  ein  Molekül  bildenden  Atomen 
einen  bestimmten  Aufbau,  welchen  man 
als  die  Konstitution  oder  die  Struktur 
des  Moleküls  bezeichnet,  zuzuschreiben.  Man 
faßt  die  speziell  für  die  organischen  Verbin- 
dungen wichtige  Frage  der  Konstitution  so 
auf,  daß  die  chemischen  Affinitäten  von 
Atom  zu  Atom  sich  betätigen,  so  daß  die 
Atome  innerhalb  des  Moleküls  eine  Kette 
(eine  gerade  oder  eine  verzweigte)  oder  auch 
einen  Ring  bilden.  Jedes  Atom  ist  an  den 
Gesamteigenschaften  des  Moleküls  beteiligt. 
Entscheidend  aber  für  das  ganze  Verhalten 
des  Moleküls  ist  die  Art  und  Weise  und  die 
Reihenfolge,  in  der  die  Atome  miteinander 
verkettet  sind. 

Man  stellt  diese  Verhältnisse  durch  die 
Konstitutions-  oder  Strukturformeln 
dar.  Da  speziell  der  Kohlenstoff  vierwertig  ist 
und  die  Fähigkeit  besitzt,  sich  mit  anderen 
Kohlenstoffatomen  zu  verketten,  so  können 
die  noch  nicht  abgesättigten  Valenzen  der 
einzelnen  Kohlenstoffatome  weiter  mit  an- 
deren Atomen  oder  Atomgruppen  in  che- 
mische Bindung  treten.  Diese  Tatsache  er- 
klärt die  ungeheure  Zahl  der  organischen 
Verbindungen  und  die  Möglichkeit  der  Syn- 
these weiterer  Verbindungen. 

In  einer  Kette  sind  die  Valenzen  des 
Anfangs-  und  des  Endgliedes  durch  andere 
Atome  oder  Atomgruppen  vollständig  ab- 
gesättigt, und  zwar  so,  daß  auch  die  Letzteren 
hierbei  keine  freien  Valenzen  mehr  behalten. 
Ein  Ring  dagegen  kommt  dann  zustande, 
wenn  sämtliche  Kohlenstoffatome  unter- 
einander verbunden  sind: 

CH,— CHo— CH2-CH2-CH2— CH3 
Kette  (Hexan) 
H2  H2 

C    C 


oder     HoC 


C    C 
H2  H2 
Ring  (Hexahydrobenzol) 

(vgl.  hierzu  die  Artikel  ,, Konstitution", 
,, Systematik  der  organischen  Ver- 
bindungen"). 

13.     Stereochemische     Betrachtungen. 

Es  zeigte  sich,  daß  die  Konstitutionsformeln 
nicht  für  alle  Fälle  von  Isomerien  ausreichten. 
Man  fand  Verbindungen,  die  trotz  voll- 
ständig übereinstimmender  Konstitution 
mehr  oder  weniger  verschiedene  Eigen- 
schaften besitzen.  Im  einfachsten  Falle 
stimmen  alle  physikahschen  und  chemischen 


558 


Chemische  Theorien 


Eigenschaften  überein,  mit  Ausnahme  des 
Verhaltens  gegenüber  dem  polarisierten  Licht. 
Wurde  dessen  Schwingungsebene  durch  eine 
Verbindung  nach  rechts  gedreht,  so  fand 
durch  sein  Isomeres,  das  sonst  vollständig 
mit  ihm  übereinstimmte,  die  Drehung  um 
denselben  Betrag  nach  der  entgegengesetzten 
Seite  statt.  Solche  Verhältnisse  finden  sich 
z.  B.  bei  der  Milchsäure.  Um  diese  und  kom- 
pliziertere Isomeriefälle  bei  gleicher  Kon- 
stitution aufzuklären  ging  man  dazu  über, 
die  Atome  im  Räume  orientiert  darzustellen, 
nicht  wie  bei  den  Konstitutionsformeln  in 
einer  Ebene.  Die  chemischen  Formeln, 
welche  die  räumliche  Anordnung  der  Atome 
im  Molekül  wiedergeben  sollen,  nennt  man 
Konfigurationsformeln  oder  Raum- 
formein.  Die  Lehre  von  der  räumlichen 
Anordnung  der  Atome  nennt  man  Stereo- 
chemie.  Sie  ist  begründet  von  van't  Hoff 
und  Le  Bei  und  basiert  auf  der  Vorstellung, 
daß  das  Kohlenstoffatom  in  der  Mitte  eines 
gleichseitigen  Tetraeders  gedacht  wird,  nach 
dessen  vier  Ecken  sich  die  vier  Valenzen 
des  Kohlenstoffs  erstrecken.  Es  zeigt  sich 
nun,  daß  mir  in  dem  Falle,  in  welchem  die 
vier  Valenzen  des  Kohlenstoffs  durch  vier 
verschiedene  Atome  oder  Atomgruppen  ab- 
gesättigt sind,  zwei  Verbindungen  denkbar 
sind,  die  trotz  ihrer  völligen  Uebereinstim- 
mung  in  der  Zusammensetzung  in  einem 
Punkte  verschieden  bleiben.  Sie  können  im 
Tetraedermodell  nicht  zur  Deckung  gebracht 
werden,  sondern  verhalten  sich  wie  Bild  und 
Spiegelbild.  Man  nennt  ein  Atom,  dessen 
vier  Valenzen  mit  vier  verschiedenen  Atomen 
oder  Atomgruppen  gesättigt  sind,  ein  ,, asym- 
metrisches Kohlenstoffatom".  In  der  Tat 
besitzen  alle  Verbindungen  mit  einem  asym- 
metrischen Kohlenstoffatom  die  Möglichkeit 
in  zwei  verschiedenen,  stereoisomeren 
Formen  aufzutreten,  die  sich  in  nichts,  als 
in  dem  Sinne  ihrer  optischen  iVktivität  gegen- 
über dem  polarisierten  Licht  untersclieiden 
und  optische  Antipoden  genannt  werden. 
Ein  Stoff  mit  einem  asymmetrischen  Kohlen- 

Stoffatom  C  ist  z.  B.  die  Milchsäure 
COOK 


H3C— C— OH 

H 

Gleichzeitig  ergab  sich,  daß  die  Fähigkeit, 
die  Schwingungsebene  des  polarisierten 
Lichtes  zu  drehen,  an  den  Besitz  asym- 
metrischen Kohlenstoffs  gebunden  ist. 
Nur  Verbindungen  mit  solchen  Kohlenstoff- 
atomen zeigen  optische  Aktivität.  Im  ein- 
fachsten Falle,  in  dem  das  Molekül  nur  ein 
asymmetrisches  Kohlenstoffatom  besitzt,  sind 


zwei  stereoisomere  Verbindungen  möglich, 
die  man  nach  dem  Sinne  ilirer  optischen  Ak- 
tivität als  Rechts-  oder  Linksverbin- 
dungen (d- und  1- Verbindungen)  bezeichnet. 
Ein  Gemisch  der  beiden  Stereoisomeren,  das 
beide  in  gleicher  Menge  enthält,  nennt  man 
ein  „racemisches". 

Die  Verhältnisse  werden  komplizierter, 
wenn  es  sich  um  Substanzen  mit  mehreren 
asymmetrischen  Kohlenstoffatomen  handelt. 
So  besitzt  z.  B.  die  Weinsäure 

OH  OH 

HOOC— C-C-COOH 

H     H 

zwei  asymmetrische  Kohlenstoffatome  und 
existiert  daher  zunächst  in  den  beiden  Formen 
derd-undl-Weinsäure.  x\ußerdem aber  können 
in  dem  Fall,  in  dem  die  beiden  asymme- 
trischen Kohlenstoffatome  je  einer  gleich 
zusammengesetzten  Hälfte  des  Moleküls  an- 
gehören, die  an  ihnen  sitzenden  xUomgruppen 
in  einer  solchen  Anordnung  sein,  daß  sich 
die  optische  Aktivität  der  beiden  Hälften  ge- 
rade kompensiert.  Dann  entsteht  eine  in- 
aktive Verbindung,  die  aber  nicht  als  race- 
misches Gemisch  aufgefaßt  werden  kann. 
In  der  Weinsäuregruppe  heißt  diese  Ver- 
bindung Mesoweinsäure,  während  das  race- 
mische  Gemisch  als  Traubensäure  bezeichnet 
wird. 

Bei  weiter  wachsender  Zahl  der  asym- 
metrischen Kohlenstoffatome  wird  die  Zahl 
der  Stereoisomeren  immer  größer,  und  zwar 
ist  sie,  wenn  n  die  Anzahl  der  asymmetrischen 
Kohlenstoffatome  bedeutet,  im  einfachsten 
Falle  N  =  2".  So  ist  in  der  Gru])pe  der 
Hexosen  mit  vier  asymmetrischen  Ivohlen- 
stoffatomen  die  Zahl  der  Stereoisomeren 
bereits  auf  16  gestiegen  (vgl.  hierzu  den  Aj-- 
tikel  „Drehung  der  Polarisations- 
ebene'"). 

Eine  zweite  Form  der  Isomerie,  welche 
sich  nur  durch  die  räumliche  Anordnung 
der  Atome  darstellen  läßt,  findet  sich  bei 
ungesättigten  Verbindungen  von  Typus  der 
Malein-  und  Fumarsäure.  In  diesem  Falle 
nimmt  man  an,  daß  die  freie  Bewegung  um 
die  die  zwei  Kohlenstoffatome  verbindende 
Valenzachse,  eine  Beweglichkeit,  die  bei 
einfacher  Bindung  als  bestehend  angenommen 
werden  muß,  durch  die  doppelte  Bindung 
aufgehoben  worden  ist.  Dadurch  befindet 
sich  das  Molekül  gleichsam  in  einem  starren 
Zustande,  und  es  lassen  sich  gleichfalls  zwei 
Formen  darstellen,  welche  in  keiner  Weise  zur 
Deckung  gebracht  werden  können,  z.  B. 


Chemische  Theorien 


550 


H-CH-COOH  HOOC— C— H 

II  lind  II 

H— CH— COOK  H— C-COOH 

Maleinsäure  Fumarsäure 

Aehnhch  Hegen  die  Verhältnisse  bei  ring- 
förmigen Verbindungen  mit  doppelten  Koh- 
lenstoffbindungen, bei  denen  unter  Um- 
ständen der  Substituent  auf  verschiedenen 
Seiten  der  Ringebene  liegend  gedacht  werden 
kann  und  für  die  sicli  gleichfalls  struktur- 
identische, aber  stereoisomere  Verbindungen 
ergeben. 

Man  bezeichnet  diese  Ait  der  Isomerie 
auch  als  eis-  und  trans-Isomerie ;  sie 
besteht  also  ohne  asymmetrischen  Kohlen- 
stoff; die  cis-trans-Isomerie  zeigt  keine 
optische  Aktivität. 

Die  Fähigkeit  der  Bildung  stereoisomerer 
und  optisch  aktiver  Formen  ist  nicht  an  das 
Kohlenstoffatom  allein  gebunden.  Auch 
Verbindungen  mit  asymmetrischem  Stick- 
stoff, Schwefel,  Selen,  Zinn,  Silicium,  sowie 
Phosphor  und  Chrom  sind  dargestellt  worden, 
die  vielfach  optisch  aktiv  sind  (vgl.  be- 
sonders das  am  Schluß  angeführte  Werk 
von  Werner). 

I  Die  räumliche  Vorstellung  der  Atom- 
anorduung  hat  sich  auch  für  eine  Reihe  synthe- 
tischer Versuche  als  wertvoll  erwiesen.  Es 
gelingt  häufig  nicht,  eine  Substitution  aus- 
zuführen, wenn  eine  benachbarte  Atom- 
gruppe durch  ihre  Raumbeanspruchung  inner- 
halb des  Moleküls  den  Eintritt  eines  neuen 
Substituenten  in  ihrer  Nähe  erschwert  oder 
unmöglich  macht.  Man  spricht  dann  von 
sterischer   Hinderung  der  Reaktion. 

i^.Motochemische  Betrachtungen.  Viele 
Erscheinungen  legen  es  nahe,  die  Atome 
innerhalb  des  Moleküls  nicht  als  starr  an 
ihren  Platz  gebunden  zu  betrachten,  sondern 
ihnen  eine  gewisse  Beweglichkeit  um  eine 
Gleichgewichtslage  zuzuschreiben.  Man  faßt 
diese  Bewegungen  der  Atome  meist  als 
Schwingungen  auf  und  nimmt  an,  daß  die 
Amplitude  dieser  Schwingungen  mit  steigen- 
der Temperatur  größer  werde.  In  der  or- 
ganischen Chemie  führt  man  auf  diese 
Schwingungen  häufig  den  Eintritt  von 
Umlagerungen  der  Atome  innerhalb  des 
Moleküls  zurück.  Als  Beispiel  sei  die  Um- 
lagerung  des  Phenylhydroxylamins  in  Amino- 
phenol  angeführt. 


C— NH(OH) 


CH'l      JcH 

CH 
Phenylhydroxylamin 


C-NH2 

CH||    ^CH 
Ch'1      JcH 

C(OH) 
p-Aminophenol 


Auch  hat  man  versucht,  die  Fluoreszenz- 
erscheinungen, sowie  andere  optische  Eigen- 
schaften der  Moleküle,  durch  solche  moto- 
chemische  Auffassungen  zu  deuten.  in 
der  anorganischen  Chemie  haben  die  moto- 
chemischen  Betrachtungen  eine  besondere 
Bedeutung  durch  die  Erforschung  der  radio- 
aktiven Elemente  erhalten,  welche  durch 
eine  fortwährende  Aussendung  von  Energic- 
strahlen  und  anderen  Energiequanten  die 
Auffassung  einer  atomaren  Beweglichkeit, 
ja  sogar  einer  intraatomaren  Beweglichkeil 
erforderlich  machen. 

15.  Die  Hauptsätze  der  Energetik. 
Die  Hauptsätze  der  Energetik  haben  in 
bestimmten  Formen  für  die  Chemie  und 
speziell  für  die  Thermochemie  große  Bedeu- 
tung erlangt.  Bei  der  chemischen  Aende- 
rung  eines  Systems  findet  meist  eine  Wärme- 
tönung und  die  Leistung  einer  äußeren  Arbeit 
statt.  Ist  U  der  Energieverlust  des  Systems 
durch  die  Reaktion,  so  muß  nach  dem  ersten 
Hauptsatz,  der  die  Erhaltung  der  Energie 
ausspricht,  U  —  q  =  W  sein,  wenn  q  die 
Wärmetönung,  W  die  äußere  Arbeit  be- 
zeichnet. Bezüglich  der  Verwandelbarkeit 
der  Energie  (II.  Hauptsatz)  sei  hier  nur  fol- 
gendes angeführt.  Findet  ein  Kreisprozeß 
statt,  kehrt  also  das  System  auf  irgendwelchen 
Wegen  wieder  in  den  Anfangszustand  zurück, 
so  muß  nach  dem  ersten  Hauptsatz  die 
Aenderung  der  Energie  gleich  Null  sein,  da 
im  anderen  Falle  durch  Wahl  verschiedener 
Wege  vom  Zustand  I  zu  Zustand  II  und 
von  diesem  wieder  zu  Zustand  I  zurück 
Energie  zu  beschaffen  wäre,  wodurch  ein 
der  Erfahrung  widersprechendes  Perpetuum 
mobile  ermöglicht  würde.  Die  Energie- 
änderung eines  Systems,  das  einen  geschlos- 
senen Kreisprozeß  durchmacht,  ist  daher 
Null  (Carnots  Kreisprozeß).  Ebenso  folgt 
aus  der  Unmöglichkeit  eines  Perpetuum 
mobile  der  Satz,  daß  die  Aenderung  der 
Energie  eines  Systems,  das  aus  einem  Zu- 
stand I  in  einen  Zustand  II  übergeht,  unat)- 
hängig  ist  von  dem  Wege,  auf  dem  die  Zu- 
standsänderung  vor  sich  geht. 

Als  dritten  Hauptsatz  der  Energetik  be- 
zeichnet man  häufig  das  Prinzip  der  maxi- 
malen Arbeit,  das  zuerst  von  Berthelot 
ausgesprochen,  aber  erst  von  van't  Hoff 
auf  die  richtige  Form  gebracht  worden  ist. 
Nach  Berthelot  sollen  alle  von  selbst  ver- 
laufenden chemischen  Umsetzungen  in  dent 
Sinne  vor  sich  gehen,  daß  der  Maximal- 
verlust an  innerer  Energie  herbeigeführt 
wird,  d.  h.  die  größtmögliche  Wärmeent- 
wickelung dabei  stattfindet.  Dieser  Satz 
kann  schon  deshalb  nicht  richtig  sein,  weil 
bei  höherer  Temperatur  die  Bildung  endo- 
thermer Verbindungen  begünstigt  wird.  Bei 
mittlerer  Temperatur  bietet  er  aber  Anhalts- 


560 


Chemische  Theoiien 


punkte    zur    Beurteilung    des    voraussicht- 
lichen Verlaufs  eines  Vorganges. 

Diese  Einschränkung  wird  durch  die 
allgemein  richtige  Formulierung  umschlossen, 
daß  die  frei  verwandelbare  Energie,  die 
sogenannte  ,, freie  Energie"  bei  von  selbst 
verlaufenden  Vorgängen  einem  Minimum 
zustrebt.  Der  von  Helmholtz  eingeführte 
Ausdruck  ,, freie  Energie"  ist  identisch  mit 
der  ,, nutzbaren  Energie"  von  Maxwell 
und  dem  „inneren  thermodynamischen  Po- 
tential" von  Duhem  (vgl.  dazu  die  Artikel 
„Energielehre",  ,, Chemische  Energie" 
und  ,, Thermochemie"). 

i6.  Gleichgewichtsbedingungen  (Formel 
von  Le  Chatelier  und  van't  Hoff).  Geht 
ein  System  von  dem  Zustand  A  isotherm  in 
den  Zustand  B  über,  und  sind  Fa  und  Fb 
die  freien  Energien  der  beiden  Zustände  und 
W  die  bei  dem  Uebergang  geleistete  äußere 
Arbeit,  so  muß  sein: 

Fa  -  Fb  -  W  >  0, 
nur  im  Falle  eines  reserviblen  Kreisprozesses  ist 
Fa  -  Fb  —  W  =  0. 

Folglich  kann  sich  nur  dann  ein  System  im 
Gleichgewichtszustand  halten,  wenn 

Fa  —  Fb  —  W  <c  0 
ist. 

Um  die  Verschiebung  des  Gleichge- 
wichtes mit  der  Temperatur  kennen  zu 
lernen,  benutzt  man  als  Ausgangspunkt  der 
Betrachtung  die  von  Le  Chatelier  gefun- 
denen Beziehungen  zwischen  Konzentra- 
tionen, Gleichgewichtskonstanten  und  freier 
Energie.  Das  Prinzip  von  Le  Chatelier 
sagt  aus: 

,,Ein  im  chemischen  und  physika- 
lischen Gleichgewicht  befindliches 
System  erfährt  als  Folge  jeder  Ver- 
änderung, die  einen  der  Faktoren 
des  Gleichgewichts  betrifft,  eine  Ver- 
änderung, die  der  ursprünglichen 
Aenderung  entgegengesetzt  ge- 
xichtet  ist." 

Der   Gleichgewichtskoeffizient   K  ist  bei 
gegebener    Temperatur    konstant    (vgl.    den 
Artikel    ,, Chemisches     Gleichgewicht"). 
Seine  Aenderung  mit  der  Temperatur  wird 
•durch  die  vant    Ho  ff  sehe  Gleichung: 
d  In  K  _       ^ 
dT     ~  ~  R'P 
bestimmt.     Dabei  bedeutet  T  die  absolute 
'Temperatur,  q  die  chemische  Wärmetönung 
und   R  die   Gaskonstante.      Man  kann  aus 
■dieser    Gleichung    die    Wärmetönung    einer 
bestimmten    Reaktion,    die    in    einer    Ver- 
schiebung  des    Gleichgewichtszustandes    be- 
steht, berechnen.    Umgekehrt  läßt  sich  auch 
schließen : 

,, Erwärmt  man  ein  chemisches  System 
[bei  konstantem  Volum,  so  findet  eine  Ver- 


schiebung des  Gleichgewichts  nach  der- 
jenigen Seite  hin  statt,  nach  welcher  die 
Reaktion  unter  Wärmeabsorption  verläuft," 

Dieser,  von  van't  Hoff  als  Prinzip  des 
beweglichen  Gleichgewichts  bezeich- 
nete Satz  gilt  ebenso  allgemein,  wie  der 
folgende: 

,, Komprimiert  man  ein  chemisches  System 
bei  konstanter  Temperatur,  so  findet  eine 
Verschiebung  des  Gleichgewichts  nach  der- 
jenigen Seife  hin  statt,  nach  welcher  die 
Reaktion  mit  einer  Volumverminderung  ver- 
knüpft ist," 

Der  obige  Satz  von  Le  Chatelier  faßt 
diese  beiden  Sätze  zusammen. 

17.  Das  Nernstsche  Wärmetheorem, 
Mittels  des  N  ernst  sehen  Wärmesatzes  ist 
es  möglich,  Gleichgewichte  lediglich  aus 
thermischen  Daten  zu  berechnen.  Er  beruht 
auf  der  Annahme,  daß  die  Unterschiede,  die 
zwischen  dem  Verlust  an  innerer  und  an 
freier  Energie  bei  vielen  Reaktionen  be- 
stehen, bei  dem  absoluten  Nullpunkt  ver- 
schwinden. 

Die  Formel  für  diese  Bedingung  lautet: 

,.      dF       ,.      dU 
hm.  ^  =  hm.  ^ 

wobei  T  nach  Null  tendiert. 

Demnach  berühren  sich  die  Kurven  für 
die  Aenderungen  der  freien  und  gebundenen 
Energie  im  absoluten  Nullpunkt.  Unter 
dieser  Voraussetzung  lassen  sich  die  beiden 
folgenden  Formeln  ableiten: 

U  =  Uo+aT2+i?T3 

F==Uo— aT2  — |t3. 

Da  U  =  q,  der  Wärmetönung,  ist,  und  durch 
Messung  der  spezifischen  Wärmen  der  Be- 
standteile der  Reaktion  ermittelt  werden 
kann,  so  ist  auch  Uq  und  F  mit  Hilfe  rein 
thermischer  Daten  zu  berechnen.  Die  Werte 
von  a  und  ß  ergeben  sich  aus  der  Tatsache, 
daß  die  spezifischen  Wärmen  Funktionen 
von  T  sind  entsprechend  der  Form: 

C  =  Co  +  aT  +  ßü^ 
und  daß  aus  der  Nern  st  sehen  Voraussetzung 
sich  der  Schluß  ergibt: 

Co=0. 
Die  spezifische  Wärme  nähert  sich  mit 
sinkender  Temperatur  dem  Grenzwert  Null. 
Diese  Beziehung  ist  von  großer  Bedeutung 
für  die  Einreihung  der  aus  dem  Rahmen 
des  Dulong-Petitschen  Gesetzes  heraus- 
fallenden Atomwärmen  in  das  Gültigkeits- 
bereich desselben. 

18.  Die  Theorie  der  Lösungen,  der  gal- 
vanischen Ketten,  der  Reaktionen,  Die 
nur  für  verdünnte  Lösungen  streng  gültige 


Chemische  Theorien 


561 


Theorie  der  Lösungen  l)ernht  auf  dem  von 
van't   Hoff  aufgestellten  Theorem: 

„Ein  gelöster  Körper  verhält  sich 
so,  als  wäre  er  innerhalb  des  Lösungs- 
mittels als  Gas  vorhanden"  (vgl.  die 
Artikel  „Osmotische  Theorie"  und 
„Lösungen"). 

Dieser  Grundsatz  ist  von  fundamentaler 
Wichtigkeit  für  die  Erscheinungen  des  os- 
motischen Druckes.  Man  kann  sich  vor- 
stellen, daß  der  osmotische  Dnick  dadurch 
zustande  kommt,  daß  die  Moleküle  des  ge- 
gelösten Stoffes,  wie  die  eines  Gases,  durch 
ihre  kinetische  Energie  in  steter  Bewegung 
den  ihnen  zur  Verfügung  stehenden  Raum 
zu  vergrößern  suchen  und  daher  gegen  die 
abschließenden  Wandungen  einen  Druck  aus- 
üben. Dieser  ,, osmotische"  Druck  kann  nur 
dann  bei  Lösungen  in  Erscheinung  treten, 
wenn  die  Volumvergrößerung,  die  in  diesem 
Falle  identisch  ist  mit  einer  Mengenzunahme 
des  Lösungsmittels,  experimentell  ermöghcht 
wird.  Das  geschieht  durch  die  Anwendung 
der  sogenannten  halbdurchlässigen  oder 
semipermeablen  Membranen,  welche  man 
sowohl  künstlich  herstellen  kann,  als  auch 
in  der  Natur  verbreitet  findet.  Jede  Wandung 
einer  lebenden  Zelle  ist  eine  halbdurchlässige 
Membran,  welche  die  Fähigkeit  besitzt, 
Wasser  durchzulassen,  den  gelösten  Sub- 
stanzen aber  den  Durchgang  zu  versperren. 
Künstlich  lassen  sich  solche  Membranen  durch 
Herstellung  unlöslicher  Niederschläge  in  Form 
dünner  Häute  erzeugen;  so  entsteht,  wenn 
man  eine  Lösung  von  schwefelsaurem  Kupfer 
mit  einer  Lösung  von  gelbem  Bhitlaugensalz 
zusammenbringt,  ein  brauner  Niederschlag 
von  Ferro cyankupf er,  der  sich,  in  Form 
einer  dünnen  Haut  oder  in  eine  poröse  Ton- 
platte eingelagert,  als  semipermeable  Mem- 
bran verhält.  Trennt  man  durch  eine  so 
präparierte  Tonplatte  etwa  eine  Zucker- 
lösung von  reinem  Wasser,  so  können  die 
Zuckermoleküle,  die  gegen  die  Tonplatte 
stoßen,  die  Poren  nicht  passieren.  Hin- 
gegen kann  das  reineWasser  ungehindert  durch 
die  Poren  hindurchtreten,  und  indem  dies 
geschieht,  wird  dem  Ausdehnungsbestreben 
der  Zuckermoleküle  durch  die  Vergrößerung 
des  Lösungsvolumens  Rechnung  getragen. 
Die  Größe  dieses  Ausdehnungsbestrebens 
oder  des  osmotischen  Druckes  kann  man 
nun  experimentell  bestimmen  durch  Fest- 
stellung der  Größe  eines  entgegengesetzt 
gerichteten  Druckes,  der  die  Volumver- 
größerung gerade  verhindert,  der  also  aus- 
reicht, um  das  ursprünghche  Lösungsvolum 
konstant  zu  halten.  Auf  diese  Weise  lassen 
sich  die  Erscheinungen  quantitativ  unter- 
suchen, es  läßt  sich  die  Abhängigkeit  des 
Druckes  von  der  gelösten  Substanzmenge 
und  von  der  Temperatur  der  Lösung  fest- 
stellen. Das  Resultat  solcher  Untersuchungen 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


ist  der  Nachweis  der  quantitativen  Ueber- 
einstimmung  der  Gesetze  des  osmotischen 
Druckes  mit  den  Gasgesetzen,  wie  sie  in 
dem  oben  stehenden  Satz  in  kürzester  Form 
zum  Ausdruck  kommt. 

Die  Größe  des  osmotischen  Druckes  ist 
im  allgemeinen  unabhängig  von  der  Natur 
des  Lösungsmittels. 

Anomalien  im  osmotischen  Druck  finden 
sich  bei  den  Lösungen  der  Elektrolyte,  die 
in  Ionen  gespalten  sind,  und,  da  die  Ionen 
auch  osmotisch  wirksam  sind,  höhere  os- 
motische Drucke  aufweisen,  als  sie  bei  Fehlen 
einer  Dissoziation  zeigen  könnten.  Auch 
diese  Anomalien  korrespondieren  genau  mit 
den  Dissoziationserscheinungen  bei  den  Gasen. 
Da  sich  nach  verschiedenen  Methoden  der 
Dissoziationsgrad  der  Elektrolyte  in  Wasser 
(das  in  dieser  Beziehung  eine  Sonderstellung 
einnimmt  und  von  allen  gebräuchlichen 
Lösungsmitteln  das  weitaus  größte  Disso- 
ziationsvermögen  hat)  feststellen  und  der 
relative  Betrag  an  Ionen  berechnen  läßt,  so 
kann  auch  für  solche  Lösungen  der  osmo- 
tische Druck  leicht  berechnet  werden  (vgL 
den  Artikel  „Dissoziation,  Elektro- 
lytische Dissoziation"). 

Im  engen  Zusammenhang  mit  diesen 
Darlegungen  steht  die  osmotische  Theorie 
der  galvanischen  Ketten  (vgl.  den  Artikel 
„Galvanische    Ketten"). 

Der  quantitative  Teil  der  Theorie  der 
Reaktionen  wird  an  anderer  Stelle  (vgl.  die 
Artikel ,, Chemie",  ,, Chemische  Kinetik" 
und  ,, Chemisches  Gleichgewicht") 
dargelegt.  Hier  sei  nur  darauf  hingewiesen, 
daß  speziell  die  Theorie  der  anorganischen 
Analyse  durch  die  lonenanschauung  sehr 
geklärt  und  vereinfacht  worden  ist,  wie  die 
folgenden  Ueberlegungen  andeuten. 

Da  die  positiv  geladenen  Ionen  sich  an 
der  negativen  Elektrode  oder  Kathode  ab- 
scheiden, die  negativ  geladenen  an  der 
positiven  Elektrode  oder  Anode,  so  kann 
man  durch  den  Versuch  entscheiden,  welche 
Ionen  positive  Ladung  besitzen  und  Kat- 
ionen sind,  welche  negative  Ladung  be- 
sitzen und  Anionen  sind.  Wasserstoff  und 
alle  Metalle  sind  Kationen,  während  Sauer- 
stoff und  die  Säurereste,  die  übrig  bleiben, 
wenn  man  aus  einer  Säure  den  Wasserstoff 
oder  aus  einem  Salz  das  Metall  entfernt, 
Anionen  sind. 

Bezeichnet  man  allgemein  die  Säuren 
mit  H.R  (etwa  H.Cl=  Salzsäure)  die  Basen 
mit  M .  OH  (etwa  Na .  0H= Natriu nihy dro xyd) 
und  die  Salze  mit  M.R  (etwa  Na. Ci=  Koch- 
salz), so  hat  man  das  Schema: 


Kation 

Anion 

Säuren     . 

H  . 

.   .  R 

Basen  .    . 

M  . 

.   .  OH 

Salze    .    . 

M  . 

.   .  R. 

36 

562 


Chemische  Theorien  —  Chemische  Typen 


Daraus  ergeben  sich  dann  die  Defini- 
tionen: Säuren  sind  durch  Wasserstoff-  und 
Säurerestionen,  Basen  durch  Metall-  und 
Hydroxylionen,  Salze  durch  Metall-  und 
Säurerestionen  charakterisiert  (vgl,  die  Ar- 
tikel „Säuren",  „Basen",  „Salze").  Die 
gemeinsamen  Reaktionen  aller  Säuren,  wie 
ihr  saurer  Geschmack,  ihre  Fähigkeit,  blaues 
Lackmuspapier  zu  röten,  mit  Metallen  und 
Basen  zu  reagieren,  besitzen  in  dem  allen 
Säuren  gemeinsamen  Wasserstoffion  eine  ein- 
heitliche Ursache.  Ebenso  ist  der  laugen- 
hafte Geschmack  aller  Basen,  ihre  Eigen- 
schaft, rotes  Lackmuspapier  zu  bläuen,  Fette 
in  Seifen  zu  spalten,  aus  dem  allen  Basen 
gemeinsamen  Hydroxyhon  verständhch.  In 
Salzen  können  Kationen  und  Anionen  gleich- 
zeitig zur  Wirkung  kommen.  Alle  Salze 
mit  gleichem  Kation  zeigen  übereinstimmende 
Reaktionen  in  bezug  auf  dieses,  welches  auch 
die  Anionen  sein  mögen,  und  entsprechend 
verhalten  sich  Salze  mit  gleichem  Anion, 
aber  ungleichen  Kationen.  Hieraus  ergibt 
sich,  daß  die  analytische  Chemie  auf  lonen- 
reaktionen  beruht,  und  daß  die  Gruppen- 
reagentien  der  qualitativen  Analyse  die  Eigen- 
schaft bestimmter  Ionen,  mit  anderen  Ionen 
charakteristischeoderunlöslicheVerbindungen 
einzugehen,  zur  Erkennung  der  einzelnen 
Bestandteile  benutzen. 

Literatur:  Sv.  Arrhenius,  Theorien  der  Chemie. 
Leipzig  1906.  —  W,  Lob,  Einführung  in 
die  chemische  Wissenschaft.  Leipzig  1909.  — 
JL.  Meyer,  Grundzüge  der  theoretischen  Chemie. 
Bearbeitet  von  E.  Rimbach.  Leipzig  1902. 
—  W.  Nernst,  Theoretische  Chemie.  Stutt- 
gart 1908.  —  W.  Ostwald,  Lehrbuch  der  all- 
gemeinen Chemie.  Leipzig  1893  bis  1902. 
Derselbe,  Der  Werdegang  einer  Wissenschaft. 
Leipzig  1908.  —  A,  JReychler,  Physikahsch- 
chtmische  Theorien.  Braunschweig  1903.  — 
A.  Smith,  Einführung  in  die  allgemeine  und 
anorganische  Chemie.  Karlsrxüie  1909.  —  J. 
H.  van't  Hoff,  Vorlesungen  über  theoretische 
und  physikalische  Chemie.  Braunschweig  1898 
bis  1900.  —  A.  TVernei^,  Neuere  Anschauujigcn 
auf  dem  Gebiete  der  anorgayiischen  Chemie. 
Braunschweig  1905.  —  A.  W,  Stewart,  Stereo- 
chemie. Berlin  1908.  —  H.  Kaufftnann,  Die 
Valenzlehre.     Stuttgart  1912. 

W.  Lob. 


Chemische  Typen. 

1.  Einleitung.  2.  Erläuterung  der  Tabellen. 
3.  Tabellen.  4.  Zusammenstellung  wichtiger 
Säuren, 

I.  Einleitung,  Die  nachstehenden  Ta- 
bellen sollen  dazu  dienen,  dem  mit  der 
speziellen  Chemie  weniger  Vertrauten  durch 


eine  systematische  Uebersicht  die  Kon- 
stitution der  wichtigsten  chemischen  Ver- 
bindungen sowie  deren  genetische  Be- 
ziehungen klar  zu  machen.  Da  bei  den 
Interessenten,  für  welche  die  Tabellen 
demnach  in  erster  Linie  bestimmt  sind,  eine 
nähere  Bekanntschaft  mit  der  modernen 
Valenzlehre  nicht  vorausgesetzt  werden 
kann^  sind  die  Darstellungen  und  Ableitungen 
ohne  Rücksicht  auf  die  Begriffe  ,, Haupt- 
valenz", ,, Nebenvalenz"  usw.  gegeben ;  es  sind 
dementsprechend  öfter  Verbindungen  in 
einer  Wertigkeitsstufe  registriert,  die  ihnen 
vom  Standpunkt  der  Abegg-Bodländer- 
Wern  er  sehen  Theorien  aus  betrachtet  (über 
die  man  im  Artikel ,, Valenzlehre"  Näheres 
findet)  nicht  zukommt;  so  ist  z.  B.  das 
Ammoniumhydroxyd  NH4OH  in  die  Wertig- 
keitsstufe V  der  Stickstoffgruppe  einge- 
ordnet (wie  es  früher  allgemein  geschah), 
obgleich  es  jener  strengeren  Auffassung  nach 
in  die  Wertigkeitsstufe  III  gehört.  Es  schien 
aber  ratsam,  in  diesem  Verfahren  nicht  zu 
weit  zu  gehen,  z.  B.  nicht  die  Platinchlor- 
wasserstoffsäure HaPtClg  von  einem  VIII- 
wertigen  Platin  abzuleiten,  weil  sie  damit 
ganz  unzweckmäßigerweise  dem  Osmium- 
tetroxyd  OSO4  (Ueberosmiumsäure),  das 
völlig  andere  Eigenschaften  hat,  an  die  Seite 
gestellt  würde;  deshalb  wurden  derartige 
Komplexverbindungen  wie  HaPtClg,  HaSiFg 
usw.  nicht  in  den  Rahmen  dieser  Tabellen 
aufgenommen  (man  sehe  dazu  die  Artikel 
,, Chemische  Verbindungen",  „Salze", 
,, Valenzlehre"). 

Schon  lange  vor  der  Präzisierung  des 
Valenzbegriffes  haben  die  vornehmUch  auf 
Grund  der  mannigfaltigen  Substitutions- 
möglichkeiten in  der  organischen  Chemie 
aufgestellten  Typen-,  Kern-  oder  Substi- 
tutionstheorien (Dumas,  Laurent  und  be- 
sonders Gerhardt  1853)  die  Systematik  in 
so  außerordentlicher  Weise  gefördert  und  den 
Grund  zu  wichtigen  weiteren  Abstraktionen 
(Valenzbegriff,  Strukturformeln  usw.)  gelegt, 
daß  auch  jetzt  noch  eine  ähnliche  rein  for- 
male, wenn  auch  nicht  vöUig  konsequente 
und  nicht  ganz  moderne  Darstellung  als  ein 
brauchbares  Hilfsmittel  zur  Einführung  in 
die  Systematik  erscheinen  darf,  die  — 
wenigstens  was  die  anorganische  Chemie  be- 
trifft —  in  vielen  Lehrbüchern  mehr  in  den 
Hintergrund  tritt,  als  im  Interesse  der  Ueber- 
sichtlichkeit  wünschenswert  erscheint;  be- 
gnügen sich  doch  manche  Autoren  einfach 
mit  der  Wiedergabe  der  Bruttoformel  kompli- 
zierterer chemischer  Verbindungen,  wobei 
dann  dem  Lernenden  überlassen  bleibt,  sich 
auf  Grund  des  geschilderten  Verhaltens  des 
betreffenden  Individuums  eine  ungefähre 
Vorstellung  von  der  Konstitution  desselben 
zu  machen. 

2.  Erläuterung  der  Tabellen.   Die  Ger- 


Chemische  Typen 


563 


hardtsche  (von  Kekule  erweiterte)  Typen- 
lehre führte  die  chemischen  Verbindungen 
auf  einzelne  Grundtypen,  wie 


H 

Cl'  ^H'  ™^  % 
H 


H 


H 


zurück.  Jn  ähnlicher  Weise,  nur  unter  Hin- 
zuziehung des  Valenzbegriffes  in  seiner 
älteren  Form,  soll  im  folgenden  verfahren 
werden.  Die  Anordnung  der  Tabellen  ge- 
schah nach  den  Gruppen  des  periodischen 
Systems  (vgl.  den  Artikel  ,,C  he  mische 
Elemente");  eine  (an  Eaum  allerdings 
sparende»  Anordnung  nur  nach  Wertigkeits- 
stufen hätte  den  Ueberblick  über  die  geneti- 
schen Beziehungen  und  über  das  für  die  ein- 
zelnen Elementengruppen  Charakteristische 
erschwert. 

Als  Grundtypen  wählen  wir  die  der  je- 
weiligen Wertigkeitsstufe  der  betreffenden 
Elemente  entsprechenden  Wasserstoffver- 
bindungen oder  ,, Hydride"  z.  B.  den  Typus 

X^H,  dem  beispielsweise  die  Hydride  NH3 

\H 
Ammoniak  und  PH3 Phosphorwasserstoff  ent- 
sprechen.      Zur   Ableitung    weiterer  Typen 
werden  die  einzelnen  H-Atome  der  Hydride 


sukzessive  durch  OH-Gruppen  ersetzt,  d.  h. 
es  werden  ,, Hydroxyde"  gebildet.    Z.  B.: 


Hydride 

I 

Hydroxyde 

X(^H 
\H 


i 


.OH 
X(H 
^H 


y 

/OH 
X^OH 


\ 


H 


y 

/OH 

X^OH 

\0H 


Entsprechende  Verbindungen 


NH, 
PH, 


Ammoniak 
Phosphorwasserstoff 


NHo(OH)  Hydroxylamin 


PH(OH)2  Symm.     Unterphospho- 
rige  Säure 


P(OH)3      Normale      Phosphorige 

Säure 
As(0H)3    Normale  Arsenige  Säure 


Durch  HgO-Entziehung  aus  einer  Molekel 
entstehen  aus  den  Hydroxyden  die  An- 
hydromonoverbindungen,  aus  zwei  bezw. 
mehreren  Molekeln  die  Anhydrodi-  bezw. 
-poly Verbindungen;  z.  B. 


Hydroxyde 


->-  Anhydro- 

Mono-  Di- 

Verbindungen 


/OH 

XfOH 

^OH 


As(0H)3  Normale      Arsenige 

Säure 
AI  (OH)  3  Aluminiumhydroxyd 


-y    x: 


^ 


0 
^OH 


AsO.OH  Meta-Arsenige 
Säure 


/OH 
XfOH 

->    >0 
XfOH 
\0H 


A10(0H)4  Bauxit 


Handelt  es  sich  um  Verbindungen  mit  sauren 
Eigenschaften,  so  heißt  das  Ausgangs-Hydr- 
oxyd  (die  ,, Muttersubstanz")  die  ,,Ortho"- 
Säure;  die  durch  HjO-Austritt  aus  einer 
Molekel  der  ,,Ortho"-Säure  entstehenden  An- 
hydromonosäuren  heißen  ,,Para-",  ,,Meso-" 
und  ,,Meta-"Säuren  (,,Para"-  und  ,,Meso"- 
Säuren  kommen  nur  selten,  z.  B.  bei  der 
Perjodsäure,  vor);  die  durch  HgO-Austritt 
aus  zwei  bezw.  mehreren  Molekeln  ent- 
stehenden Säuren  werden  als  Anhydrodi- 
(kurz:  Di-)  bezw. -polysäuren  oder  als,, Pyro"- 
Säuren  bezeichnet.  Ist  die  ,,Ortho"-Säure 
weder  selbst  noch  in  Derivaten  bekannt,  so 


nennt  man  (nicht  sehr  zweckmäßigerweise) 
die  an  OH-Gruppen  reichste  bekannte  Säure 
,, Gewöhnliche  Ortho-"Säure,  jene  hypothe- 
tische Säure  ,, normale  Ortho -"Säure.  — 
Bei  basischen  Hydroxyden  ist  eine  ent- 
sprechende Nomenklatur  nicht  üblich;  man 
könnte  aber  sehr  wohl  z.  B.  den  Diaspor 
AIO.OH  als  Aluminium -Meta- Hydroxyd, 
den  Bauxit  A10(0H)4  als  Dialuminium- 
hydroxyd  bezeichnen  usw.  Sind  alle  OH- 
Gruppen  infolge  Wasseraustritts  verschwun- 
den,wozu  in  den  ungeraden  Wertigkeitsstufen 
zwei  Molekeln  zusammenwirken  müssen,  so 
sind  wir  zu  den  ,, Oxyden"  gelangt;  z.  B. : 

36* 


564 


Chemische  Typen 


Hj'drox^'de   >■   (Anhydroverbindungen)   >-  Oxj'de 

aus  1  Mol.         '         aus"  2  Mol. 
des  Hydro  xyds 


X 


.OH 

\0H 


->  x=o 


Cu(OH)2  Cuprihydroxyd 


CuO  Cuprioxyd 


/OH 

XfOH 

\0H 


Al(OH)3  Aluminiumhydroxyd 

H^^  \0H 

±1.  Kjxt     CH,(0H)2  hypoth.  Dioxymethan 


xf 
Ho 

AUOj  Aluminiumoxyd 


->      >X=0 

h/ 


CH.>0  Formaldehyd 


Manche  dieser  Oxyde  enthalten  noch  H- 
Atome  („Hydridoxyde");  derartige  Stoffe 
werden  unter  den  Anhydroverbindungen 
registriert,  was  die  Uebersichthchkeit  er- 
leichtert. 

In  der  folgenden  Tabelle  sind  die  im  vor- 
stehenden für  einzelne  spezielle  Fälle  ent- 
wickelten genetischen  Ableitungen  für  den 

Typus  X^H  systematisch   und  rein  formal 

^H 
durcbgeführt. 

(Tabelle  siehe  nächste  Seite.) 

Im  Interesse  der  Raumersparnis  ist  natür- 
lich diese  genetische  Entwickelung  in  den 
Tabellen  nicht  lückenlos  durchgeführt,  viel- 
mehr sind  von  den  zahlreichen  möglichen 
Typen  meist  nur  diejenigen  aufgenommen 
worden,  die  durch  die  entsprechenden  Ver- 
bindungen oder  durch  wichtigere  einfache 
Derivate  derselben  vertreten  sind;  bisweilen 
erschien  es  allerdings  für  die  Orientierung 
erwünscht,  auch  nicht  vertretene  Typen  an- 
zuführen; sie  wurden  dann  in  eine  eckige 
Klammer  gesetzt. 

In  der  Spalte  I  sind  die  Wertigkeitsstufen 
und  besonders  wichtige  Bruttoformeln  ver- 
zeichnet. Das  X  in  den  Bruttoformeln  und 
Typen  ist  durch  die  zu  der  betreffenden 
Elementargruppe  gehörenden  P^lemente  zu 
ersetzen,  das  Y  bedeutet  irgendein  Element 
oder  eine  Gruppe;  bei  Verbindungen  mit 
sauren  Eigenschaften  ist  H  an  den  Anfang 


der  Bruttoformel  (Spalte  I)  gesetzt  (nicht 
aber  bei  den  Konstitutionsformeln  in  Spalte 
II  und  III).  Die  den  Typen  entsprechenden 
(selbst  oder  in  Form  von  direkten  Abkömm- 
lingen) bekannten  wichtigeren  Verbindungen 
sind  neben  den  Typen  vermerkt.  Ein  Frage- 
zeichen kennzeichnet  zweifelhafte  Atom- 
gruppierungen, Zusammensetzungen  oder 
Zugehörigkeiten.  Wo  mehrere  Verbindungen 
des  gleichen  Typus  nebeneinander  zu  nennen 
waren,  sind  im  Interesse  der  Raumersparnis 
die  charakteristischen  Elemente  in  den  Ver- 
bindungsnamen durch  ihre  Symbole  be- 
zeichnet worden;  es  bedeutet  also  z.  B.  Li-, 
Hg(o)-Oxyd:  Lithiumoxyd,  Mercurooxyd. 
S  bedeutet  Säure,  Ac  Säurerest,  R  ein  organi- 
sches Radikal.  Chloride  (oder  Nitride)  sind 
nur  dann  angeführt,  wenn  die  entsprechenden 
Hydroxyde  nicht  sicher  bekannt  sind  (z.  B. 
bei  In(il),  Ti(III)  u.  a.)  oder  saure  (resp. 
amphotere)  Eigenschaften  haben  (z.  B.  bei 
Sn(IV),  Pb(III)  und  (V)  usw.).  Im  letzteren 
Falle  wurden  sie  meist  nicht  als  Derivate  der 
Hydroxyde,  sondern  als  Abkömmlinge  der  Hy- 
dride registriert.  Es  geschah  das  lediglich  im 
Interesse  der  Uebersiehtlichkeit:  denn  sach- 
lich wäre  es  in  vielen  Fällen  richtiger  gewesen, 
sie  als  ,, Säurechloride"  bei  den  zugehörigen 
Säuren  einzuordnen. 

3.  Tabellen.  Wir  lassen  nunmehr  die 
tabellarischen  Uebersichten  über  die  Ver- 
bindungstypen in  den  einzelnen  Gruppen  des 
periodischen  Systems  folgen. 


Chemische  Typen 


565 


Genetische  Tabelle. 


Anhydrodiverbindungen 


n  Anhydromonoverbindung 

H 


ivx     Uxl      Monoanhydrodiverbindung 

H 
I 
Y 

H 


X(;0H 

üri     Monoanhydrodiverbindung 

y 

OH 

i 

0<>0 

X 

I 

Oxi        Dianhydrodiverbindung 


Oxyd 


X 

->  0  Ö  0 


-Ä.   Isomeres  Oxyd 


HOs 


.OH 
HO^X<^H 
HO^    \^^ 

±1U  \qjj 

Ortho-Säure 


HO.       .0 
HO^X^OH 


HO- 


^OH 


Para-Säure 


HO.       .0 
•>    HO^xf 
HO/  ^0 


Meso- Säure 


-^    HO-X^O 

^0 

Meta-Säure 


566 


Chemisclie  Typen 


Wertigkeits- 
stufen 
Brutto - 
formein 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydroverbindungen 


Oxyde 


1.  Lithiiimgruppe. 


XOH 

x^o 

X— OH 

XOH        Li-,     Na-,     K-, 
Rb-,  Cs-,  Cu(o)-, 
Ag-,          Au(o)- 
Hydroxyd 

x>» 

XjO      Li-,  Na-,  K-.  Rb-, 
Cs-,     Cu(o)-,    Ag-, 
Au(o)-Oxyd 

^0=0?  oder 

X— 0 

i  "^ 

X— o' 

X„0,    Li-,  Na-,  Rb-,  Cs-, 
Ag-Peroxyd 

X.      /X 
>0<     ? 

x/  \x 

AgjO    Silbersuboxyd 

II 

X(OH), 
XO 

/OH 
^\0H 

Cu(OH).,  Cuprihydroxyd 

x=o 

XO       Cu(i)-,Au(?)-Oxyd 

III 

X(0H)3 
X^Os 

/OH 

X^OH 

OH 

Au(0H)3  Aurihydroxyd 

AU2O3  Aurioxyd 

I 

XjO 

2. 
[X-OH] 

Berylliumgruppe. 

x> 

XjO      Ca-,    Ba-Suboxyd, 
Hg(o)-Oxyd 

n 

X(OH), 
XO 

/OH 

Y/ 

^\0H 

X(OH)„    Be-,    Mg-,    Ca-, 
Sr-,     Ba-,     Zn-, 
Cd-Hydroxyd 

RaCIj        Radiumchlorid 

x=o 

XO       Be-,  Mg-,  Ca-,  Sr-, 
Ba-,       Zn-,      Cd-, 
Hg(i)-Oxyd 

X=0=0?  oder 

XO.     Mg-,  Ca-,  Sr-,  Ba-, 
Zn-Peroxyd 

I 

XOH 
XoO 

X— OH 

TlOH       Thallohydr- 
oxyd 

InCl          Indiiimmono- 
chlorid 

3.  Borgruppe. 

x> 

TI2O     Thallooxyd 
InaS      Indiumsulfür 

Chemische  Typen 


567 


Wertigkeits- 

stufen 
Brutto - 

Hydride 
Hydroxyde 

Anhydro  Verbindungen 

Oxyde 

formein 

II 

XCI2 
XO 

^OH 
^\0H 

X=0 

XCI2       Ga(o)chlorid,In-  | 

GaO     Gallooxyd 

Dichlorid 

III 

XH3 

X^H 

\h 

BH3          Borwasserstoff 

H3XO, 

/OH 

XfOH 

^OH 

x< 

HXO2 
X,03 

B(OH)3    Ortho-Borsäure 

BO.OH        Meta-    Bor- 

XoOa    B-,  AI-,  Ga-,  In-, 

X(OH)3   AI-,  Ga(i)-,  In-, 
Tl(i)-Hydroxyd; 
Hydroxyde    der 

säure 
XO  .  OH       Meta-Hydr- 
oxyde        des 

Tl-Trioxyd ;  Tri- 
oxyde  der  seltenen 
Erdmetalle 

seltenen  Erdme 

Al(Diaspor), 

talle 

Ga,  Tl. 

/OH 
Xf-OH 

XfOH 

^OH 

AlO .  (OH),  Bauxit 

H2X407 

/H 
X\jj      X-H           XH 

^/H      X-H     HX-XH 
^\H 

X-OH      HO-X 

Bi05(OH)2  Tetrabor- 
säure 

B2H4,  BjHo,  B3H3 :  Bor- 

wasserstoffe    (vgl.    auch 

„Stickstoffgruppe ' ') 

IV 

OH 

X(OH), 
XO2 

/OH 
OH 

Ce(OH)i  Cerihydroxyd 

^0 

X2O  Ce-,Pr,-Nd-,  Tb- 
Dioxyd 

V 

r    /OHn 
>0H 

xfOH 
OOH 

L    ^OHJ 

HXO3 

^0 

BOo .  OH    Per-Borsäure 

Chemische  Typen 


Wartigkeits 
stufen 
Brutto- 
formeln 


X(0H)2 
XO 


4.  Kohlenstoffgruppe. 


X 


/ 


OH 
OH 


X(OH)2        Ge-,       Sn(o)- 
Pb(o)-Hydr- 
oxyd 


IV 


XH4 


H4XO, 

HoXOg 

xö. 


X=0 


CO      Kohlenoxyd 
XO     Ge-,    Sn(o)-,    Pb(o)- 
Oxyd 


^\H 


H 


HO 


CH4 

SiHi 


XCI4 


Methan 
Silicium- 
wasserstoff 
Ge-,  Sn-,  Pb-, 
Ti-,    Zr-,    Th- 
Tetrachlorid 


^x/ 


H 


H/^\H 


CH3OH        Methylalkohol 
SiRjOH      Trialkylsilicol 
SnRaOH     Zinntrialkyl- 
hydroxyd 


HO,     /H 

X^ 
HO^    \H 


CR2(OR)2    Ortho-Keton- 
alkyläther 

SiR2(OR)2  Dialkylsili- 
ciumdialkyl- 
ester 


HO.     /OH 
HO^^^H 


CH(OR)3     Ortho-Amei- 
sensäureester 
SiHlOR),   Ortho-Silico- 
g  H  Säureester 


HO 
HO' 


.X 


OH 
\0H 

C4(OR)4 

X(OH)4 
PbjO, 


Ortho- Kohlen- 
säureester 
Ortho- Kiesel-, 
Ge-,   Sn-,   Pb- 
Säure 

Mennige  =  Or- 
tho-Pb-saures 
Pb  Zr-,  Th- 
Hydroxyd 


o-=x 


H 

\H 


CHoO 

Formaldehyd 

CCloO 

Kohlenoxv- 

chlorid  (Phos 

gen) 

XR2O 

Dialkyl-Si-, 

-Sn(i)-Oxyd 

o=x< 


o=x 


OH     , 
H 

CHO.OH  Meta-  (ge- 
wöhnliche) 
Ameisensäure 


OH 
OH 

XO(OH)o     Meta-    (ge- 
wöhnliche) 
Kohlen-,    Kie- 
sel-,   Ti-,  Ge-, 
Sn-,  Pb-  Säure 

PbjOj  Bleisesqui- 

oxyd  =  Meta-, 
Pb-saures    Pb. 


HO.       /OH  OH.       /OH 
HO/     ^^0^^    ^OH 

X20(OH)6  Di-Kiesel-,  Ti- 
tan-Säure 

/OH  OH 

o-x<  >x=o 

^0 0^ 

C204(OH),  Per-Kohlen- 


C-,  Si-,  Ti-,  Zr- 
Th-,  Ge-,  Sn-,  Pb- 
Di-(Per-)Oxyd 


Chemische  Typen 


5G9 


Wertigkeits- 
stufen 
Brutto- 
fornieln 


Hydride 
Hydroxyde 


Anliydro  Verbindungen 


Oxyde 


XoYs 


H 
H\ 


>X— H 


0=X-OH 


H 


/ 


X-H 


\X-H 


C.H, 
SioHs 

X2dg 


Acthan 
Silicoätban 
Si-,    Ti -Hexa- 
ch lorid 

Si-,     Sn-,     Pb- 
Trialkyl 


CH3.CO.OH     Essigsäure 
CHj.SnO.OH  Methyl- 
Zinnsäure 
CH3.CH2.SiO.  OH     Sili- 
copropion- 
säure 

0  =  X-OH 

I 
0  =  X-OH 

CjOofOH),         Oxalsäure 
Si202(OH)2        Sihcooxal- 
säure 


H— X— H 

1 
H-X— H 

CoH,  Aethylen 

Sn2R4  ?       Zinndiäthyl 

X-H 

Ü 
X— H 


5.  Stickstoffgruppe. 


X2O       [X-OH] 


x>^ 


NjO    Stickoxydul  ? 
VjO    Vanadinmonoxyd 


II 


xo 


X=0 


NO     Stickoxyd 

AsS    Realgar 

XO    Bi-,  V-,  Nb-Oxydu 


III 


XH, 


H 
H 


NH3 

XH, 


Ammoniak 

P-,     As-,     Sb- 

W'asserstoff 

P-,As-,Sb-,Bi-, 

V-,  Nb-Trichlo- 

rid 

Tantalnitrid 


OH 


XO.Y 


XfH 
^H 


/OH 
X^OH 
^H 


X( 


t 


*v--j  L  f  g  p 


NHjCOH)  Hydroxylamin 


PH(OH)2  Symm.((i:-)Un- 
terphosphorige 
S. 


0 


[As(CH3)2]20     Kakodyl- 
oxyd 


:// 


H 


NO  .Cl 
NO  .R 

AsO.R 
XO  .Cl 


Nitrosyl- 
chlorid 
Nitroso- 
verbindun- 
gen 

Alkylar- 
senoxyde 
Sb-,       Bi- 
V-Oxy- 
chlorid 


570 


Cliemische  Typen 


Wertigkeits- 
stufe 
Brutto- 
formeln 


Hydride 
Hydro  xyde 


Anhydroverbindungen 


Oxyde 


H3XO3 
HXOg 
X,0, 


X,0, 


X0H4 


X2Y2 

x,o 


/OH 
X^OH 


X(OH)3 


Normale  (Or- 
tho-, s}Tiim., 
et-)  P-ige,  As-ige, 
Sb-ige  S.  Bi- 
Hydroxyd 


N^H, 

Hydrazin 

P,H, 

flüss.  Phosphor- 
wasserstoff 

As,(R)4 

Kakodyle 

X-H 

X-H 

X,R, 

Azo,-  Phospho- 
Arseno-Verbin- 
dungen 

XO .  OH     Gewöhnliche 

(Meta-,asymm., 
U-)  Salpetrige 
S.,  Meta-  As- 
ige,  Sb-ige  S. 
SbO.Ac  Antimonylsalze 
Bio. OH  Bismutylhydr- 
oxyd 


H 


^\, 


H 


X— OH 

II 
X-OH 


H\/H 


Azoxyverbin- 
dungen 


NjlOHjj  Untersalpetrige 
(Untersalpeter-) 
Säure 


5 
< 


X.O, 


I  ? 


^c 


N204 


> 


N,0 


N,RY 


Diazoniumver- 
bindungen 


N-,  P-,  As-, 
Sb-,  Bi-,  V-, 
Nb-Trioxyd 


Stickstoff- 
tetroxyd 


Stickoxydul 


IV^ 


XO, 


R^    \h 

SbCli        Antimontetra- 
chlorid ? 

HO.      /OH 
HO^    \0H 


xcu 


XH4.0H 
XH4.J 


H.      /H 

h/  \h 

XC15 

P-,     As-,     Sb- 

Nb-,   Ta-Penta- 

chlorid 

H0\     /H 

)xfH 

h/  ^H 

NH40H 

Ammoniumhy- 

droxyd 

PH4J 

Phosphonium- 

jodid 

XR.OH 

Tetraalkyl- 

Phosphonium-, 

Arsonium-,   Sti 

bonium-Hydr- 

oxyde 

o=x< 


OH 
OH 

PO(OH)j  Unterphosphor- 
Säure 


XO2  N-,         P(?)-, 

Bi(?)-.  V-, 
Nb-,  Ta(?)- 
Dioxvd 

VO .  AC2(  ? )  Vana'dylsalze 


Chemische  Typen 


571 


Wertigkeits- 
stufen 
Brutto - 
formein 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydro  Verbindungen 


Oxyde 


XOY, 


H,XO, 


H,XO., 


HXO, 


HXO3 
X2O, 


H3XO4 


H4X2O7 


X,0, 


HOs 
HO 


H 

XRjCOHjjTrialkyl- 

Amin-,      Phos- 

phin-Dihydr- 

oxyd 


HOs        OH 
HO^       H 


H0\      /OH 

;xfoH 

HO^    ^H 


HO 
HO 


\. 


/OHi 
cOH 

^ohJ 

(Normale  Ortho-Säuren) 


H 

0  =  X^H 

H 

XOR, 


\ 


0  =  X^ 


xocu 


OH 

H 

H 

PHjO.OH 
AsRoO.OH 


/OH 
0=X^OH 
^H 

PHOIOH). 


AsROlOH), 


Trialkyl- 
Phosphin-, 
Arsin-,    Sti- 
bin-Oxyde 
P-,  V-,  Nb- 
Oxychiorid 


Asymm.(i'J-) 
Unterphos- 
phorige  S. 
Dialkylar- 
sinigsäuren. 


Asymm. 
(ji-)      Pbos- 
phorige     S. 
Alkylarsin- 
säuren 


0. 


>X— H 


0=X^ 


N02H 

Symm.  (:?-)    Sal- 

pftnge  S. 

XO..R 

Nitro-,    Phosphi- 

no- Verbindungen 

VO...F 

Vanadindioxy- 

fluorid 

OH 

OH 

OH 

XO(OH),         Gewöhn- 

liehe      (Or- 

tho-)       P-, 

As-,  Sb-,V-, 

Nb- Säure 

VO.AC3 

Salze       des 

V(v)  (s.  ob. 

0< 


>X— OH 


XOo.OH 


Gewöhnl. 
(Meta-)  Sal- 
petersäure; 
Meta-  P-, 
As-,  Sb-, 
Bi-,V-,Nb-, 
Ta-Säure 


HO-^X— 0— XfOH 
HO/  ^OH 

XjO,(OH)i      Di-(Pyro-) 
P-,  As-,  Sb- 
V- Säure 


HO-^X- 
HO/ 


ITI 

-0— X 


OH 

? 

oh" 

Unterphos- 
phorsäure 


o 


0^ 


0 


^^0 


xä 


N-,  P-,  As-,  Sb-, 
Bi-,  V-,  Nb-,  Ta- 
Pentoxyd 


m 


X    V  iii 

^X— 0-X=0? 


X2O4      N-,  P-Tetroxyd 


oCd 


Chemische  Typen 


Wertigkeits- 
stiifen 
Brutto- 
formeln 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydroverbindungen 


Oxyde 


HXO, 


X,0, 


^% 


0, 


^X— OH? 


0^ 

oder 
0 

O^X— OH? 

0 

XO.Oo.OH    Per-V-,Nb-, 
Ta- Säure 


0  =  X=0 

I     (?) 

o=x=o 

NjO,      Stickstofftetroxyd 


II 


XH, 


XoYo 


6.  Sauerstoffgruppe. 


\H 

OH 
\0H 

X— H 

I 
X-H 


X 


OH, 

xh; 

XQj 

Wasser 

S-,     Se-,    Te- 

Wasserstoff 

S-,   Cr-,   Mo-, 

W-Dichlorid 

OoH,  ? 

Wasserstoff- 

peroxyd 

Cr(OH), 

Chromohydr- 
oxyd 

OjH,? 

O2R2 

S2Y2? 

XXI,? 

Wasserstoff- 
peroxyd 
Superoxyde 
H-,      Na-Per- 
sulfid 

S-,    Se-Mono- 
chlorid 

x=o 


XO         Cr-,  Mo-Monoxyd 


O,  Ozon 


III 


XCL 


X,0, 


X^H 
^H 

/OH 
xfOH 


\ 


OH 


Cr(OH)3 


Cr-,    Mo-,    U- 
Tri-chlorid 


Chromihydr- 
oxyd 


CrO.OH        Chromige  S. 
(CrO.OMe)    Chromite 


x< 


MejOj    Cr-,  Mo-.   Sesqui- 
oxyd 


IV 


XC14 


>x 


/ 


H 


H 


XCl,  Se-,  Te-,  Mo-, 

W-,    U-Tetra- 

chlorid 
XR.CIo  Alkyl-        Se-, 

Te-Dichloride 
0(:R).HAc  Oxoniumver- 

binduneen 


Chemische  Typen 


573 


Wertigkeits- 
stufen 
Brutto - 
formein 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydroverbindungen 


Oxyde 


H.XO3 
XO, 


XoYo 


HOs 


H 


h/'^Nh 


[SH3 

.OH  Sulfoniumhy- 

dro.xyd] 

XR3.OH  Trialkyl-Sul- 

fonium-,  Tellu 

ronium-Ver- 

bindungen 

HOx      /H 
HO/     \H 

HO.      /OH 
HO    ^  "^OH 


H/ 


X— H 


X— H 


X 
X 


O2H2 
S2Y2 
xxu 


Wasserstoff- 
peroxyd 
H-,  Na-Persul- 
fid 

S-,  Se-Mono-'S' 
Chlorid       ""^ 


o=x< 


H 

H 

[SH^iO 
XRjrO 
SC1„:0 


/^Sulfonyl- 

säure,  Sulf- 

oxyd] 

Alkyl-Sulf-, 

-Se-,      -Te- 

Oxyde 

Thionyl- 

(Sulfonyl-)- 

Chlorid 


o=x 


/ 


OH 


\H 

[SH:O.OH 


o=x 


/ 


;^Sulf- 

oxylsäure] 
SR:O.OH       /^Alkylsul- 
finsäure 

OH 


-^/ 


=  X 

=  x 


OH 

XOIOH), 
S0(0R)2 

OH 


/ 


0 
OH 

SA(OH), 


V 


:X< 


OH 

>0  ? 
^H 


Symm-  («-) 
S-ige,      Se- 
ige,Te-ige  S. 
Schweflig- 
säureester 


Di-(Pyro-) 
Schweflige 
Säure 


oder 


X— OH 

I  ? 

X— oh' 

SjOoCOH)! 


Unter- 
schweflige 
(Hydro- 
schweflige) 
Säure 


X; 


■^0 


O3        Ozon  ? 
OX,     S-,    Se-,   Te-,  Mo-, 
VV-,  U-Dioxyd 


XC1-. 


H.      /H 
.X^H 


H 


H 

xci. 


Mo-,     W-,     U- 
Pentachlorid 


574 


Chemische  Typen 


Wertigkeits- 
stufe 
Brutto- 
formeln 


Hydride 
Hydroxyde 


Anliydro  Verbindungen 


Oxyde 


VI 


XCL 


XO,Y, 


XYO,.OH 


H  H 

H  H 

SF,     Schwefelhexafluorid 
WCl,  VVolframhexachlo 


H  OH 


H4XO5 


XO, 


HO 


/X50H 
H       ^OH 


HO  OH 

/X^OH 
HO       ^OH 


Ortho- Tellursäure 


H/'Ho 

[SOoHj 

c-Sulfonyl- 

säure] 

XOjRj 

Sulfone,    Se- 

lenone; 

XOoCIj 

Chloride    der 

S-,  Se-,  Te-, 

Cr-,  Mo-,  W-, 

U- Säure 

(Sulfuryl-, 

Chromyl-etc. 

Chlorid) 

HO 
H 


\' 


^0 
^0 

SHO2.OH     Unsymm. 

(/?-)    Schwef- 
lige S. 

SRO2.OH      Sulfo-(Sul- 
fon-)  Säuren 

XClOo.OH  Chlorsulfo-, 
Chlorchrom- 
Säure 


OH 


HO 


HO 


OH 

XO(OH)j 


^0 

X02(OH)2 


UOj(OH)2 


U02(02U) 
UO,Aco 


Para-W-,  U- 
Säure 


Gewöhnl. 
(Meta-)      S-, 
Se-,  Te  ,  Cr-. 
Mo-,  W- 

Säure ; 
Uransäure 
bezw.      Ura- 
nylhydroxyd. 
Pechblende 
Uranylsalze 


0 


0^      /OH    OR 
0  ^ 

XAIOH).,  Di-(Pvro-)S-, 
Cr-,  \V-,  U- 
Säure 

0.     /OH  OH^    /O 
0>^\0        O/Ho 


sjo^{on)„ 


HO.Ov      //O 


Per-  (Ueber-) 
Schwefel- 
säure 


SOj.(OOH).(OH)  Oxy- 
schwefelsäure,  Sulfo- 
monopersäure  (Ca- 
rosche  S.) 


»=<o 


XO3     S-,   Te-,   Cr-,   Mo-, 
W-,  U-Trioxyd 


o^^\o 


-0/    ^0 


SjO,  Schwefelheptoxyd 


Chemische  Typen 

575 

Wertigkeits- 
stufen 
Brutto - 
formein 

Hydride 
Hydro  xyde 

Anhydroverbindungen 

Oxyde 

HS 


'^K 


0 


h/  ~^0 


SHO2.SH       Thio- 

schweflige 
S.] 

SRO2.SH         Alkylthio- 
sulfosäure 


HO 


<o 


S02(OH)(SH)  Thioschwe- 
fel  säure 


0^     /H  H.      ^0 


SoO.Ho 


Unter- 
schweflige 
(Hydro- 
schweflige) 
S. 


0^     /OH  OHx      y.O 


0^ 


^0 


S20^(OH)o         Dithion- 

säure    (Un- 

tersrhwe- 

felsäure) 


0^   /OH  OH.      .0 

o^^-^^/'Ho 

SjOilOH),        Trithion- 


0^     /OH  0H\     ^0 


0^  \x- 


^0 


S404(OH)ä        Tetrathion- 
säure 


0 


0^  \x-:? 


OH      HO. 


>0 


X— x/    ^0 

Sj(Oi)OH  Pentathi 

onsäure 


O^X— O.OH 

0^ 

CrO,.O.OH       Chrom- 


pentaper- 
säure 


0^     /O.OH 

^XfO.OH 
0^     ^O.OH 


Cr02(O.OH)3  Chrom- 
octoper- 
säure 


0 


\ 


0^ 


X 


.0      0 


^0 


"x-x/^^o 

SjOa   Schwefelsesquioxj'd 


HO^  OH 
HO^Y^^OH 
HO>^<OH 
HO^       OH 


UOi    Urantetroxyd 


576 


Chemische  Typen 


Wertigkeits- 
stufen 
Brutto - 
formehi 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydro  Verbindungen 


Oxyde 


HX 


XOH 


II 


7.  Fluorgruppe. 


X— H 


X-OH 


XH  F-,  Cl-,    Br-, 

J-Wasser- 

TT     '*°" 

XR,  X.rII   etc.Halogen- 
alkvle  etc. 


(«-)  Unter- 
Cl-ige,  -Br- 
ige,-  J-ige-S. 


OH 
OH 


Mn(0H)2 

Mangano- 
hydroxyd 

X^H 
^H 

JCI3 

Jodtrichlorid 

OH 

X^H 
^H 

J(R)2 

.OH 

Jodoniiim- 
verbindun- 
gen 

r    /OH] 

X(0H 

^H   J 

x/ 


CljO    Chlormomoxyd 


x=o 


MnO     Manganoo.xyd 


m 


HXO 


HXOo 


r// 


H 


/OH 

X(;OH 

OH 


X 


// 


0 
OH 


Mn(0H)3 


[Ortho-Säu- 
ren] 

Mangani- 
hydroxyd 


[t^-Unter-CI-ige     etc.     S.] 
JXO  Jodosoverbindungen 


{«-)  Meta-  Chlorige  Säure 


5 


MiioOa  Manganioxyd 


IV 


xo. 


HO 
HO 


>X^ 


/ 


OH 
OH 

Mn{OH)4 
MnjO, 


o=x< 


OH 


OH 


.0 


Manganige  S. 
Manganoxy- 
duloxyd — 
Manganig- 
saures   Mn^^ 


MnO{OH),  Mangan- 
dioxydhydrat 


CIO,?    Chlordioxyd 
MnÖ,    Mangandioxyd 


HXO, 


H 


V     ^H 

JFs 

Jodpenta- 
fluorid 

HO.      /OHi 

)X^OH 
HO/     \h 

•X— H 


[>'-    Meta-Cl-ige    etc.    S.] 
JKOj  Jodoverbindungen 


Chemische  Typen 


577 


Wertigkeits- 
stufe 
Brutto- 
formehi 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydro  Verbindungen 


Oxyde 


HXO3 
X,0« 


H0\     /OH 

;x(OH 

HO/     ^OH 


[Ortho-Säuren] 


OH 

0  =  X(  OH 
^OH 


[Para- Säu- 
ren] 


0 


\ 


0^ 


X— OH 

XOjCOH)       Meta-      (Ge- 
wöhnliche)- 
Cl-,    Br-,    J. 
Säure 


Jx-o-x4 

S-ßr,    Jodpentoxyd 


VI 


xo. 


HO. 
HO, 


OH 


H0>^\ 
HO^       OH 


(Ortho-Säuren) 


0^     /OH 


0 


OH 

Mn02(OH)2   Meta-      (Ge- 
wöhnliche) 
Mangan-S. 


o>=« 


MnOj  Mangantrioxyd 


vn 


HO 
HO 
HO 
HO 


OH 

>X^OH 

OH 


H0\     /OH 

O^XfOH 

HO/     ^OH 


HXO4 
x,o, 


J(OH),      Ortho-Perjod- 
säure 


JO(OH)5        Para-Perjod- 
säure 


0^     .OH 

JX^OH 
0^    \0H 


J02(OH)3      Meso-Perjod- 
säure 


O^X-OH 

0^ 


XOs(OH)       Meta-(  Ge- 
wöhnliche) 
Per-Cl-,   J-, 
Mn-Säure 


H0\      /OH 
0-^Xf-OH 


HO' 


\ 


0 


^O^X^OH 

m^  ^oH 


JoOiiHs         Diperjod- 
säure 


0 


%. 


./ 


0 


04X— 0— xc  0 

0^  %0 

XaO,    CI-,    Mn-Heptoxyd 


II 


XfOH)2 
XO 


X 


OH 
\0H 


8.  Eisengruppe. 


X(OH),     Fe(o)-,      Co(o)-, 
Ni(o)-Hydroxyd 


x=o 


Handwörterbucli  der  NLiturwissensehafteii.    Band  II. 


XO     Fe(o')-,Coiol-,Ni(oV 
Oxyd 


37 


Cheinisclie  Typen 


Wertigkeits- 
stufen 
Brutto - 
formein 


Hydride 
Hydroxyde 


Anhydro  Verbindungen 


Oxyde 


III 


X(OH) 


x^ 


OH 
OH 
OH 


X{OH)3     Fe(i).,  Co{i)-, 

Ni(i)-Hydroxyd 


y/^ 


OH 


FeO.OH   Goethit 
Fe304  =  (FeO.O)2Fe 
Eisenoxyduloxyd, 
(Magneteisen) 
Co30j=(CoO.O)Xo 
Cobaltoxyduloxyd 


^0 


X2O3    Fe(i)-,Co(i)-,  Ni(ii 
Oxyd 


IV 


x< 


OH 
OH 
OH 
OH 


«0 


FeS,    Eisendisulfid 


VI 


HO^ 

H0\    / 
H0>^\ 


OH 


HO 


OH 


0>^\0H 


FeOaiOH),  Eisensäure 


x,0       [X— OH] 


9.  llutbeniumgruppe  und  Osmiumgruppe. 


Xs 


X^ 


PdjO    Palladiumsuboxyd 


II 


X(OH) 

xo 


x< 


OH 
OH 


X=0 


X(OH),     Pd(o)-,  Pt(o)- 
Hydroxyd 


XO      Rhio)-,  Pdi,o'-, 

Osio)-,Irvo')-,  Pt(o)- 
Oxyd 


Chemische  Typen 


579 


Wertigkeits- 
stufen 
Briitto- 
formeln 

Hydride 
Hydroxyde 

Anhyd  ro  Verbindungen 

Oxyde 

III 

X(0H)3 

X,03 

/OH 

X(  OH 

\0H 

X(OH);,     Ru-,     Rh-,     Ir- 
Trihydroxyd 

^0 

XjO,    Ru-,  Rh-,  Os-,   Ir- 

Sesquioxyd 

IV 

X(OH), 
XOa 

OH 

/OH 

^50H 

OH 

X(0H)4     Ru(i)-,      Rh(i)-, 
Pd(i)-,    Os(i)-, 
Ir(i)-,          Pt(i)- 
Hydroxyd 

OH 

PtO(OH;2    Platinsäure 

<o 

XO»     Ru(i)-,  Rh(i)-, 

Pd(i)-,03(i)-,Jr(i)-, 
Pt(i)-Oxyd 

VI 

H^XO, 

1 

[HO.         OH 

HO^X^ 
HO^^x 

HO^       OH 

O^^XOH 

X02(OH)2   Os-,  Ru-Säure 

VII 

HX04 

THO^        0H1 

HO^X^OH 
H0^^\"H 

HO^       OH 

0|X-OH 

RUO3.OH  Perrhuteni- 
umsäure 

YIII 

XO, 

[HO          0H1 
HO^Y^OH 
HO^^^OH 
HO^    ^OH 

XO4    Ru-,   Os-  Tetroxyd 
(Ueber-Ru-,    Os- 
säureanhydrid) 

580 


Chemische  Typen 


4.  Zusammenstellung  wichtiger  Säuren. 
Wir  geben  nachstehend  noch  eineZusammen- 
steUung  wichtiger  Säuren,  die  ihrer  Kon- 
stitution entsprechend  gruppiert  sind;  die 
römische    Ziffer    bedeutet    die  Wertigkeits- 


HX 

HF  Fluorwasserstoffsäure 
HCl  Chlorwasserstoffsäure 
HBr  Bromwasserstoffsäure 
HJ     Jodwasserstoff  säure 


HOX 

HOCl  Unterchlorige  S. 
HOBr  Unterbromige  S. 
HOJ     Unterjodige  S. 


IV 


H4X04 

HjSiOj   Ortho-Kieselsäure 
HjGeOj  Ortho-Germanium- 

säure 
H4Sn04  Ortho-Zinnsäure 
HiPbO,  Ortho-Bleisäure 
HjMnOi  Manganige  S. 


H2XO3 

HjCO, 

H„SiÖ3 

H,TiO, 

H,Ge03 

HoSnOj 

H.PbOa 

HoPOa 

H0SO3 

H0SPO3 

H,Te03 

H.Pt03 


Kohlensäure 

Meta-Kieselsäure 

Meta-Titansäure 

Meta-Germaniumsäure 

Meta-Zinnsäure 

Meta-Bleisäure 

Unterphosphorsäure 

Symm,  Schweflige  S. 

Symm.  Selenige  S. 

Symm.  Tellurige  S. 

Platinsäure 


H3X2O7 

HsSioO, 
HsTip, 


Di-Kieselsäure 
Di-Titansäure 


VI 


H4X05 

H4WO5  Para-Wolf ramsäure 
H4UO,    Para-Uransäure 


H2XO4 

H2SO4     Schwefelsäure 
HjSeOj    Selensäure 
H^TeOj   Tellursäiure 
HaCrOi    Chromsäure 
HoMoOi  Molybdänsäure 
H2WO4    Meta -Wolframsäure 
HoUOi     Meta-Uransäure 
HoMnÖj  Mangansäure 
H2Fe04    Eisensäure 
H2OSO4    Osmiumsäure 
HoRuOi  Rutheniumsäure 


stufe  des  charakteristischen  Elements;  die 
fettgedruckte  Formel  ist  die  typische 
Bruttoformel  für  die  darunter  verzeich- 
neten  Säuren. 


III 


H3XO3 

H3BO3    Ortho-Borsäure 
H3PO3    Ortho-Phosphorige  S. 
H3ASO3  Ortho-Arsenige  S. 
HsSbOj  Ortho-Antimonige  S. 


HXO, 

HBO2    Meta-Borsäure 
HNO2    Gew.  Salpetrige  S. 
HAsOj  Meta-Arsenige  S. 
HSbO,  Meta-Antimonige  S. 
HCrOj  Chromige  S. 
HClOa   Chlorige  S. 


H3XO4 

H3PO4    Gew.  Phosphorsäure 
H3ASO4  Gew.  Arsensäure 
HjSbOi  Gew.  Antimonsäure 
H3VO4    Gew.  Vanadinsäure 
H3Nb04  Gew.  Niobsäure 


HXO, 


HB03 

Perborsäure 

HN03 

Salpetersäure 

HP03 

Meta-Phosphorsäure 

HAS03 

Meta-Arsensäure 

HSbOj 

Meta-Antimonsäure 

HBiOj 

(Meta-)Wismutsäure 

HVO, 

Meta- Vanadi  nsäure 

HNbO, 

Meta-Niobsäure 

HTaO, 

(Meta-)Tantalsäure 

HCIO3 

Chlorsäure 

HBrO, 

Bromsäure 

HJO3 

Jodsäure 

H4XA 

HjPsO,     Pyro(Di-)Phosphorsäure 
HjAs20,  P>To(Di-)Arsensäure 
HjSbjO,   Pyro(Di-)Antimonsäiu'e 
H4V2O,     Pyro(Di-)Vanadinsäure 


HXO4 

HVO4     Per  vanadinsäure 
HNbO,  Perniobsäure 
HTa04    Pertantalsäure 


VII 


H2X207 


HXO, 


H2S2O,    Di-(Pyro-)  Schwefelsäure  HCIO4  Perchlorsäure 

H2Cr20,  Di-(Bi-)Chrorasäure  HJO4  Perjodsäure 

H2VV2O,  Di-VVolframsäure  HMn04  Permangansäure 

H2U2O,  Di-Uransäure  HRUO4  Perrutheniumsäure 


Chemische  Typen  —  Chemische  Verbindungen 


581 


Schließlich  werden  noch  die  Brutto- 
formeln einiger  wichtiger  Säuren,  die 
keinem  häufiger  vorkommenden  Typus  ent- 
sprechen, zusammengestellt. 


III 

H3PO2     Symm.  Unterphosphorige  S. 
HjBjÖ,  Tetraborsäure 
H2N2O2  Untersalpetrige  S. 


IV 

H,CO,     Ameisensäure 
HjCjO,  Perkohlensäure 
HaSaO,   Unterschweflige  S. 
H2S2O5  Dischweflige  S. 


H3PO2    Asymm.  Unterphosphorige  S. 
H3PO3    Asymm.  Phosphorige  S. 
H4P20e  Unterphosphorsäure  ? 


H2SO3 
H„S,03 
Ho'S^Oi 
H„S.,0, 
H,S,0, 
HaSjOj 
H.S.O, 
H2S2O8 
H,SO, 


VI 

Asymm.    Schweflige  S. 

Thioschwefelsäure 

Unterschweflige  S.? 

Dithionsäure 

Trithionsäure 

Tetrathionsäure 

Pentathionsäure 

Perschwefelsäure 

Sulfomonopersäure 


HCrOs 
H3Cr08 
HäJO. 
H3JO5 


VII 

Chrom  pentapersäure 
Chromoctopersäuxe 
Para-  Perjodsäure 
Meso-Per  jodsäure 


HaJaOii    Di-Perjodsäure 


Literatur,  W.  Ttamsay ,  ßloderne  Chemie, 
I.  Teil,  Halle  1905.  —  Renisen-Seubert,  An- 
organische Chemie,  IV.  Auß.,   Tübingen  1909.  

A.  Werner,  Neuere  Anschammgen  auf  dem 
Gebiet  der  anorganischen  Chemie  (Bd.  8  der 
Sammlung  „Die  Wissenschaft"),  II.  Aufl.,  Braun- 
schweig 1909. 

K.  Schaum. 


Chemische  Verbindungen. 

1.  Definition.  2.  Experimentelle  Charakteri- 
sierung von  Verbindungen.  3.  Atomistische  Ver- 
bindungen. 4.  Molekuhirverbindungen  oder  Ver- 
bindungen höherer  Ordnung.  5.  Komplexe  Salze. 
6.  Doppelsalze.  7.  Organische  Molekülverbin- 
dungen.  8.  Systematik  der  Molekülverbindungen. 

I.   Definition,     Die  zusammengesetzten 
(d.  h.  mehrere  Elemente  enthaltenden)  homo- 
genen Gebilde  (vgl.  den  Artikel  „Chemie", 
iib)    lassen  sich  in  zwei  Gruppen  sondern. 
Die   einen    enthalten    die    Bestandteile    (die 
übrigens  nicht  notwendig  elementarer  Natur 
sein  müssen),  nur  in  einem  ganz  bestimmten 
Verhältnis,    in    manchen    Fällen    auch    in 
mehreren  Verhältnissen;  aber  dann  stehen 
die  Mengen  des  einen  Bestandteils,  die  auf 
die  gleiche  Menge  des  anderen  kommen,  im 
Verhältnis  einfacher  ganzer  Zahlen  (Gesetz 
der  konstanten  und  multiplen  Proportionen; 
vgl.  den  Artikel,,  Chemische  Theorien  ",4). 
Ferner     zeigen     die     Bestandteile     ausge- 
sprochene    Unterschiede    in    ihren    Eigen- 
schaften gegenüber  den  Eigenschaften  eines 
zusammengesetzten  Gebildes  dieser  Gruppe. 
Und  weiter  findet  bei   der  Entstehung  des 
zusammengesetzten    Gebildes    aus    den    ein- 
facheren Bestandteilen  ein  deutlich  bemerk- 
barer Energieaustausch  (Licht,  Wärme,  me- 
chanische   Arbeit)    statt,    und    ganz    ent- 
sprechend ist  zur  Zerlegung  in  die  Bestandteile 
ein     gleicher     Energiebetrag      aufzuwenden 
(seltener   sind  die  Fälle,  daß  beim  Zerfall 
eines   zusammengesetzten    Gebildes   Energie 
abgegeben  wird  und  entsprechend  bei  der  Bil- 
dung aufzuwenden  ist).  —  Solche  zusammen- 
gesetzte   Gebilde    nennt    man    chemische 
Verbindungen  im  Gegensatz  zu  den  homo- 
genen   Gemischen    oder   Lösungen,    die 
aus  den  Bestandteilen  in  allen  oder  wenig- 
stens innerhalb   gewisser    Grenzen  in   allen 
Verhältnissen    darstellbar    sind.       Derartige 
Gemische  gibt  es  in  allen  Aggregatzuständen 
und     man     unterscheidet     demgemäß     gas- 
förmige, flüssige  und  feste  Lösungen  (vgl.  den 
Artikel  ,, Lösungen").     Vom  Standpunkte 
der  Atomlehre  (s.  deuArtikel ,, Atomlehre") 
sind  diese  Verhältnisse  leicht  zu  verstehen. 
Bei    den    Verbindungen    sind    zwischen  den 
einfacheren      Bestandteilen ,       die      selbst 
wieder      zusammengesetzt      sein       können 
(s.  unter  3),  Kräfte  wirksam,  die  auf  die  Vor- 
stellung des  Vorhandenseins  von  Bindungen 
(daher   die  Bezeichnung)   zwischen   den  Be- 
standteilen führen.     Dem  Zustandekommen 
resp.  dem  Lösen  der  Verbindung  entspricht 
ein   bestimmter   Energieausgleich.      Und   in 
den  festen  Verbindungsverhältnissen    findet 
die   Vorstellung   ihre   Begründung,   daß  die 
Vereinigung  nach  Atomen  resp.  Atomgruppen 
erfolgt.  —  Bei  den  Lösungen  kommen  da- 
gegen (wenigstens  im  idealen  Falle)  zwischen 
den  Bestandteilen  keine  individuellen  Kräfte 


582 


Chemische  Verbind ung-en 


zur  Geltung  (in  zunehmendem  Maße  bei 
konzentrierten  Lösungen)  und  demgemäß 
unterhegt  die  Bildung  und  Zerlegung  von 
Lösungen  in  energetischer  Beziehung  be- 
sonders einfachen  Verhältnissen  (vgl.  den 
Artikel  „Osmotische  Theorie").  —  Auf 
den  Versuch,  die  stöchiometrischen  Grund- 
gesetze (das  der  konstanten  und  multiplen 
Proportionen)  aprioristisch  —  d.  h.  ohne 
Bezugnahme  auf  die  unmittelbar  zugrunde- 
hegenden Tatsachen  —  abzuleiten  (Wald, 
Ostwald  u.  a.)  soll  hier  ]hcht  näher  ein- 
gegangen werden,  da  die  Diskussion  dieser 
Frage  noch  niclit  abgeschlossen  sein  dürfte 
(eine  kritische  Erörterung  derselben  von 
0.  de  Vries  findet  man  Z.  f.  phvsik.  Ch. 
62,  308,  1908). 

2.  Experimentelle  Charakterisierung 
von  Verbindungen.  Obgleich  in  der  Ab- 
straktion eine  durchaus  einleuchtende  Unter- 
scheidung zwischen  Verbindungen  und  Lö- 
sungen zu  machen  ist,  finden  sich  in  der 
Geschichte  der  Chemie  viele  Beispiele  dafür, 
daß  die  Entscheidung  in  einzelnen  Fällen 
prinzipielle  Schwierigkeiten  bietet.  Das 
Sieden  oder  Erstarren  einer  flüssigen  Phase 
bei  konstanter  Temperatur,  was  vielfach 
als  unterscheidendes  Merkmal  zwischen  Ver- 
bindungen und  Lösungen  angesehen  werden 
kann,  bietet  keine  sichere  Gewähr.  Denn 
es  gibt  homogene  Gemische,  die  diese  Eigen- 
tümlichkeit zeigen  und  wo  dennoch  die 
als  Dampf  oder  Kristallmasse  abgetrennte 
Phase  nicht  als  Verbindung  angesehen  werden 
kann,  obwohl  die  Zusammensetzung  einem 
einfachen  Verhältnis  der  Komponenten  sehr 
nahe  kommen  mag.  —  Die  verschiedenen 
Verfahren,  die  in  strittigen  Fällen  zur  An- 
wendung gekommen  sind,  laufen  auf  die 
Feststellung  hinaus,  ob  sich  der  fragliche 
Stoff  (von  welchem  nicht  feststeht,  ob  er 
eine  Verbindung  oder  eine  Lösung  ist),  bei 
veränderten  Bedingungen  (Temperatur, 
Druck,  Konzentration)  als  Phase  von  ein- 
facher und  konstanter  Zusammenset- 
zung aus  einem  Gemisch  der  Komponenten 
abtrennen  läßt.  Handelt  es  sich  etwa  um 
den  Fall,  daß  sich  aus  einem  flüssigen  Ge- 
misch zweier  Stoffe  (Elemente  oder  Ver- 
bindungen!) beim  Abkühlen  eine  feste 
Abscheidung  bildet,  so  wäre  festzustellen, 
ob  sich  bei  verschiedenen  Temperaturen 
(aus  flüssigen  Gemischen  geeigneter  Zusam- 
mensetzung) feste  Phasen  von  gleicher  und 
einfacher  oder  kontinuierlich  veränderlicher 
Zusammensetzung  ausscheiden.  Nur  im 
ersteren  Falle  würde  eine  Verbindung  vor- 
liegen. Und  wenn  etwa  ein  flüssiges  Ge- 
misch zweier  Stoffe  (wie  HCl  und  HgO) 
wie  ein  einheitlicher  Stoff  unter  Atmo- 
sphärendruck bei  konstanter  Temperatur 
destiUiert  und  dazu  noch  einen  Dampf  gibt, 
dessen   Zusammensetzung  sehr   nahe   einem 


einfachen  Verhältnis  entspricht  (wie  im  ge- 
gebenen Falle  1  Ha  :  8,01  H^O),  so  wäre 
die  sichere  Entscheidung,  ob  eine  Ver- 
bindung oder  Lösung  vorhegt,  dadurch  zu 
treffen,  daß  festgestellt  wird,  ob  beim  Sieden 
unter  verschiedenen  Drucken  Dampf  von 
gleicher  oder  kontinuierlich  veränderlicher 
Zusammensetzung  abgegeben  wird.  Eine 
(beständige)  Verbindung  ist  dadurch  charak- 
terisiert, daß  bei  verschiedenen  Drucken 
Destillate  von  gleicher  und  einfacher  Zu- 
sammensetzung erhalten  werden.  Erhält 
man  Destillate  von  stetig  veränderlicher 
Zusammensetzung,  so  folgt  daraus,  daß 
der  Dampf  keine  reine  Verbindung,  sondern 
ein  einheitliches  Gemisch  mehrerer  Stoffe 
ist.  —  Man  darf  aber  nicht  scMießen,  daß 
der  Dampf  und  damit  auch  die  dampfbil- 
dende Flüssigkeit  neben  den  Bestandteilen 
keine  Moleküle  der  Verbindung  enthalte. 
Somit  erfährt  man  auf  diese  Weise  nur, 
daß  eine  Verbindung  von  der  Zusammen- 
setzung des  Dampfes  (bei  dem  herrschenden 
Drucke)  nicht  existiert  —  aber  nicht  etwa, 
daß  es  keine  Verbindung  aus  den  fraglichen 
Komponenten  gibt.  Die  Annahme,  daß 
in  solch  einem  Falle  in  der  flüssigen  Phase 
eine  Verbindung  besteht,  gewinnt  an  Walu*- 
scheinlichkeit,  wenn  sich  bei  tieferen  Tem- 
peraturen eine  feste  Phase  ausscheidet,  die 
als  Verbindung  anzusprechen  ist.  Freilich 
bietet  gerade  die  Entscheidung  dieser  Frage 
oft  große  Schwierigkeiten,  nämhch  immer, 
wenn  ein  homogenes  Gemisch  bei  sehr  hohen 
oder  sehr  tiefen  Temperaturen  eine  feste 
Phase  abscheidet,  so  daß  die  Trennung 
(wie  auch  bei  sonst  bequemen  Temperaturen 
wegen  zu  großer  Zähigkeit)  schwer  zu  be- 
werkstelligen ist  und  somit  der  Nachweis 
der  Konstanz  der  Zusammensetzung  nicht 
mit  Sicherheit  erbracht  werden  kann.  In 
solchen  Fällen  läßt  sich  aber  vielfach  in- 
direkt, nämlich  durch  Aufnahme  der  Er- 
starrungskurve, eine  Entscheidung  treffen 
(vgl.  die  Artikel  ,, Legierungen",  „Che- 
misches Gleichgewicht"  11,  und  „Pha- 
senlehre"). 

Besondere  Schwierigkeit  bereitet  die  Un- 
terscheidung zwischen  Verbindungen  und 
Lösungen  auch  in  solchen  Fällen,  wo  es  sich 
um  ein  Produkt  handelt  (wie  die  Jodstärke), 
das  aus  einer  nicht  völlig  homogenen  Lösung 
abgeschieden  oder  durch  Einwirkung  eines 
gelösten  Stoffes  auf  einen  festen  Stoff  ge- 
wonnen wird,  wo  also  die  Gefahr  besteht, 
daß  keine  vollständige  molekulare  Durch- 
dringung und  Trennung  der  verschiedenen 
Phasen  erreicht  wird  (vgl.  den  Artikel  „Ad- 
sorption"). Schheßlich  sei  nochmals  be- 
tont, daß  es  eine  verschiedene  Sache  ist, 
zu  entscheiden,  ob  eine  als  Dampf,  Flüssig- 
keit oder  Kristallmasse  abgetrennte  Phase 
eine   einheitliche   Verbindung   ist,    oder   ob, 


Chemische  Verbindungen 


583 


wenn  dies  zu  verneinen  ist,  in  einem  Gemisch 
neben  den  Komponenten  auch  Moleküle 
einer  Verbindung  vorhanden  sind  (vgl.  den 
Artikel  „Hydrate"  oder  die  zusammen- 
fassende Darstellung  von  E.  W.  Washburn 
in  Bd.  5  und  6  des  Jahrbuchs  der  Kadio- 
aktivität  und  Elektronik,  sowie  unter  6 
dieses  Artikels). 

3.  Atomistische  Verbindungen.  Wenn 
die  Bestandteile  eines  als  Verbindung  er- 
kannten Stoffes  elementarer  Natur  sind, 
so  daß  man  den  Bestand  der  Verbindung 
auf  Kräfte  zwischen  den  einzelnen  Atomen 
zurückführen  kann  (wobei  die  Mannigfaltig- 
keit der  Verbindungsverhältnisse  der  ver- 
schiedenen Elemente  durch  die  Wertigkeit, 
s.  unten  und  im  Artikel  ,,Aequivalent", 
geregelt  wird),  spricht  man  von  atomisti- 
schen  Verbindungen  im  Gegensatz  zu  den 
Molekularverbindungen,  von  denen  unter 
4  bis  7  näher  die  Rede  sein  wird.  Derartige 
Verbindungen  sind:  H2O,  NaCl,  NH3,  CH4, 
H2SO4.  Formal  kann  man  zwar  viele 
solcher  Stoffe  als  Verbindungen  aus  an  sich 
schon  zusammengesetzten  Stoffen  auffassen, 
z.  B.  H2SO4  als  Verbindung  von  HgO  und 
SO3  und  demgemäß  auch  schreiben:  SO3 
.HgO.  Ja,  es  ist  sogar  recht  wahrscheinlich, 
daß  bei  der  Bildung  von  H5iS04  (aus  SO3 
und  H2O)  vorübergehend  das  Additions- 
produkt SO3.H2O  entsteht.  Indessen,  es 
kommt  nicht  darauf  an,  was  formal  möglich 
ist  oder  was  vorübergehend  entsteht,  sondern 
auf  die  Dauer  wird  sich  nur  diejenige  For- 
mulierung aufrecht  erhalten  lassen,  die  dem 
Verhalten  des  schließlichen  Produktes  ent- 
spricht, und  das  ist  in  dem  herangezogenen 
Falle  die,  welche  davon  ausgeht,  daß  in  der 
Schwefelsäure  die  Eigenschaften  der  ein- 
facheren Stoffe:  SO3  und  H^O  nicht  zur  Gel- 
tung kommen.  Demgemäß  wird  man  die 
sogenannte  Konstitutionsformel  (vgl.  die 
Artikel  „Konstitution"  und  ,, Chemische 
Typen")  der  H2SO4,  welche  die  Ver- 
kettung der  Atome  in  einer  dem  chemischen 
Verhalten  möglichst  nahekommenden  Weise 
zum  Ausdruck  bringen  soll,  so  zu  schreiben 
haben: 


Oo 


y 


OH 


%./ÖH 


o/KoH  «*^"^t^^  g^Kn 

Wesentlich  ist  nämlich  dabei,  daß  der 
Schwefel  in  derselben  Wertigkeitsstufe  (vgl. 
den  Artikel  ,,Aequivalent")  auftritt,  wie 
in  der  Muttersubstanz  (siehe  den  Ar- 
tikel „Muttersubstanz")  SO3.  Und 
weiter  soll  die  Formel  die  Ersetzbarkeit 
einzelner  Elemente  (wie  des  Wasserstoffs 
durch  Metalle)  oder  bestimmter  Gruppen 
durch  andere  Gruppen  oder  Elemente  von 
gleicher   Wertigkeit   (wie   des   — OH   durch 


— NHg,  — Cl)  und  damit  die  Beziehungen  der 
Stoffe,  die  sich  von  einer  typischen  Ver- 
bindung ableiten  (Derivate),  zur  Mutter- 
substanz zum  Ausdruck  bringen.  Ueber  die 
Konstitution  der  verschiedenen  Verbindungen 
finden  sich  nähere  Angaben  in  den  entsprechen- 
den Artikeln.  Die  Grundlagen  für  die  Auf- 
stellung von  Konstitutionsformeln  sind  in  dem 
Ai'tikel  „Chemische  Formeln"  (unter  4) 
dargelegt. 

Wenn  eine  Verbindung  die  Elemente  in 
ihrer  höchsten  Wertigkeitsstufe  enthält,  so  daß 
keine  weiteren  Valenzen  zur  Wirksamkeit 
kommen  (oder  doch  nur  zwangsweise),  spricht 
man  von  gesättigten  Verbindungen  im 
Gegensatz  zu  den  ungesättigten  wie 
Kohlenoxyd,  CO,  Stickoxyd,  NO,  Aethylen, 
C2H4,  u.  a.  —  Derartige  Stoffe  besitzen  in 
besonderem  Maße  die  Neigung,  mit  anderen 
Elementen  oder  Verbindungen  kompliziertere 
Verbindungen  einzugehen  (s.  unter  4  und  den 
Artikel  „Ungesättigte  Verbindungen"). 

Je  nach  der  Zahl  der  Valenzen  (vgl.  den 
Artikel  ,, Valenzlehre"),  die  ein  Element 
(oder  Radikal,  siehe  den  Artikel,,  Radikale") 
in  einer  Verbindung  betätigt,  bezeichnet 
man  dasselbe  als  1-,  2-  resp.  n-wertig, 
wobei  der  Wasserstoff  als  typisch  einwertiges 
Element  gilt.  —  Die  Wertigkeit  einer 
Verbindung  ist  je  nach  der  Reaktion 
verschieden.  Wenn  in  einer  (gesättigten) 
Verbindung  ein,  zwei  oder  n  Aequivalente 
eines  Elementes  (oder  einer  Gruppe)  durch 
ein  anderes  Element  (oder  eine  andere 
Gruppe)  ersetzt  werden  kann  (H  durch 
CI,  H  von  Alkoholgruppen  durch  C2H3O, 
H  von  Säuren  durch  Metalle  oder  umgekehrt), 
bezeichnet  man  dieselbe  als  1-,  2-  oder 
n-wertig  (s.  auch  den  nächsten  Abschnitt). 
—  Bei  ungesättigten  Verbindungen 
wird  die  Wertigkeit  durch  die  Anzahl  der 
noch  nicht  abgesättigten  Valenzen  (der  oder 
eines  der  Elemente)  bestimmt. 

4.  Molekularverbindungen  oder  Ver- 
bindungen höherer  Ordnung.  Viele  ato- 
mistische  Verbindungen  vereinigen  sich 
untereinander  zu  sogenannten  Molekular- 
verbindungen, womit  gesagt  werden  soll, 
daß  der  Bestand  dieser  Verbindungen  nicht 
in  dergleichen  Weise  wie  bei  den  atomistischen 
Verbindungen  durch  Kräfte  zwischen  den 
Atomen  geregelt  wird,  deren  Betätigung 
(freilich  nicht  der  Intensität  nach)  in  dem 
Valenzschema  (vgl.  den  Artikel  „Chemische 
Elemente")  Ausdruck  findet.  —  Beispiele 
sind  die  folgenden  Fälle: 

SO3+  H2O  =  O3S.OH2, 
Cl4Pt+  2HC1  =  CUPt.(ClH)2, 
BaCla-f  2H2O  =  Ci2Ba.(OH2)2, 
AgCl  +  2NH3  =  ClAg(NH3)2, 
MgS047H.,0+  Na2SO4.10H2O 
-  Na2Mg(S04)2.4H20  +  ISH^O. 


584 


Chemische  Yerbinduno-en 


Bezüghch  des  ersten  Falles  ist  zu  be- 
merken, daß  man  im  Zweifel  sein  kann, 
ob  das  schließliche  Produkt  H2SO4  als  eine 
Verbindung  höherer  Ordnung  anzusehen 
ist.  Aus  dem,  was  im  vorhergehenden  Ab- 
schnitt darüber  gesagt  worden  ist,  kann 
kein  Zweifel  bestehen,  daß  diese  Verbindung 
hier  unter  die  atomistischen  gerechnet  wird. 
Dennoch  ist  zu  betonen,  daß  das  Produkt 
der  obigen  Reaktion  (O3S.OH2)  als  ein  Vor- 
stadium der  Bildung  der  atomistischen  Ver- 
bindung (H2SO4)  anzusehen  ist,  das  mit 
den  anderen  in  Parallele  zu  stellen  und  | 
somit  auf  gleiche  Ursachen  zurückzuführen  | 
ist.  —  Daß  molekulare  Verbindungen  recht 
stabile  Gebilde  sein  können,  ergibt  sich  aus 
dem  Umstand,  daß  das  Produkt  der  zweiten  i 
Reaktion,  die  Platinchlorwasserstoffsäure, 
mit  Silbernitrat  nicht  die  charakteristische 
Reaktion  der  CMoride,  sondern  einen  gelben 
Niederschlag  der  Zusammensetzung  Ag^PtClg 
gibt.  —  Die  weiteren  Fälle  sind  Beispiele 
dafür,  daß  sogenannte  gesättigte  Verbin- 
dungen mit  Wasser,  Ammoniak  (oder  ähn- 
hchen  Stoffen  wie  Aethylendiamin,  Pyridin), 
ja  sogar  Salzen,  Verbindungen  höherer  Ord- 
nung bilden  können. 

Soweit  es  sich  um  ungesättigt  e  Ver- 
bindungen handelt,  ist  die  Beteiligung  an  der 
Bildung  von  Molekularverbindungen  ohne 
weiteres  einleuchtend.  —  Um  aber  die  große 
Zahl  der  anderen  Verbindungen  unter  ein- 
heitlichen Gesichtspunkt  bringen  zu  können, 
muß  man  zu  der  Annahme  Zuflucht  (Wer- 
ner) nehmen,  daß  gewisse  Elemente  der 
einfachen  Verbindungen  besondere  Valenzen 
(sogenannte  Neben  valenzen)  betätigen 
können.  Die  Wertigkeit  von  gesättigten 
Verbindungen  hinsichthch  der  Beteiügung 
an  der  Bildung  von  Molekularverbin- 
dungen ergibt  sich  hiernach  aus  der  Anzahl 
der  Nebenvalenzen,  die  in  Funktion  treten 
können.  Die  Elemente,  bei  denen  nach  der 
systematischen  Ordnung  des  umfangreichen 
Materials  die  Betätigung  von  Nebenvalenzen 
anzunehmen  ist,  sind  die,  welche  in  einer 
höheren  Wertigkeitsstufe  auftreten  können 
(S,  0,  Gl,  N,  die  Metalle).  Ueber  weitere 
Einzelheiten  siehe  den  Artikel  „  Valenz - 
lehre".  —  Es  leuchtet  ohne  weiteres  ein,  daß 
sich  auf  dieser  Grundlage  eine  viel  größere 
Mannigfaltigkeit  der  Verbindungsverhält- 
nisse der  einfacheren  Bestandteile  ergibt  als 
nach  den  älteren  Ansichten,  auf  Grund 
welcher  die  Betätigung  von  Valenzen  in  viel 
beschränkterem  Maße  stattfindet. 

Die  salzartigen  Molekularverbindungen 
lassen  sich  in  zwei  Gruppen  ordnen  (zwischen 
deren  typischen  Repräsentanten  es  zwar 
zahlreiche  Verbindungsgheder  gibt,  durch 
deren  Unterscheidung  aber  dennoch  die 
Uebersicht  erheblich  erleichtert  wird.  Zu  der 
einen  gehören   die   sogenannten    komplexen 


Salze,  zu  der  andern  die  Doppelsalze. 
Eine  hiervon  abweichende  Gruppierung 
(in  Anlagerungs-  und  Einlagerungs- 
verbindungen) befolgt  A.  Werner,  der  die 
Erforschung  dieses  Gebiets  durch  Einführung 
neuer  Vorstellungen  und  Begriffe  (wie  Ko- 
ordinationszahl) in  besonders  erfolg- 
reicher Weise  gefördert  hat.  Eine  typische 
Anlagerungsverbindung  ist  die  oben  (S. 
584)  schon  erwähnte  Platinchlorwasserstoff- 
säure Cl4Pt(ClH)2,  der  die  folgenden  analogen 
Verbindungen  an  die  Seite  zu  stellen  sind: 

n  n  n 

Cl\^./C1H     ci\     /OH2     ci\     /NH3 


>Pt/       ,    pj>Ptc;      ",    p;>Pt< 


CIH 


wobei  die  Hauptvalenzen  durch  Striche,  die 
Nebenvalenzen  durch  punktierte  Linien  be- 
zeichnet sind. 

Eine  Einlagerungsverbindung  entsteht 
z.  B.  aus  der  letzteren  durch  Wechselwirkung 
mit  NH,: 


H3N.        /n\ 


H,N- 


~C1 
^Cl 


NH 
NH, 


3\ 


=Pt< 


NH, 

Gl 

Gl 


Gl 


Gl. 


Das  Ghlor  rückt  durch  die  Einlagerung 
von  NHgin  die  äußere  Sphäre,  und  erlangt 
durch  die  ,, indirekte  Bindung"  die  für 
Chlorion  charakteristischen  Eigenschaften, 
wie  z,  B.  die  Fällbarkeit  durch  Silberion 
Ueber  weiteres  s.  den  Ai'tikel  ,, Valenz- 
lehre" und  das  unter  Literatur  genannte 
Werk. 

Daß  diese  Gruppierung  hier  nicht  befolgt 
wird,  obwohl  diese  Vorstellungen  sich  als 
sehr  fruchtbar  erwiesen  haben,  findet  darin 
seine  Rechtfertigung,  daß  eine  auf  das  Ver- 
halten der  Stoffe  im  gelösten  Zustand  ge- 
gründete Klassifikation  vom  praktischen 
Standpunkte  aus  den  Vorzug  verdient. 

5.  Komplexe  Salze.  Als  komplexe  Salze 
bezeichnet  man  Verbindungen,  deren  Lö- 
sungen nicht  (oder  nur  in  untergeordnetem 
Betrage)  die  Ionen  der  einfacheren  Bestand- 
teile enthalten,  sondern  vorwiegend  zu- 
sammengesetzte, komplexe  Ionen.  Diese 
Stoffe  zeigen  demgemäß  Abweichungen  in 
ihrem  Verhalten  in  der  Beziehung,  daß  die 
I  den  einfacheren  Bestandteilen  entsprechenden 
Reaktionen  abgeschwächt  sind  und  daß  neue 
'  den  komplexen  Ionen  eigentümliche  Eigen- 
schaften auftreten.  Beispielsweise  zeigt  die  Lö- 
sung des  K3Fe(CN)6  nicht  die  charakteristischen 
Reaktionen  des  Ferriions  (Fällbarkeit  durch 
NH3),  ebenso  nicht  das  für  Cyanion  charak- 
teristische Verhalten  (der  Fällbarkeit  durch 
AgNOs    als    weißes    AgCN,    vielmehr    ent- 


Chemische  Verbindungen 


585 


steht  ein  roter  Niederschlag,  dem  die  Zu- 
sammensetzung Ag3Fe(CN)6  zukommt).  Da- 
gegen ist  Kalium  durch  die  bekannten 
Keagentien  fällbar.  Daraus  würde  also 
folgen,  daß  die  Dissoziation  dieses  Salzes 
nicht  nach  dem  Schema: 

K3Fe(CN)6  -  3K-  +  Fe-  +  6CN', 

sondern  vorwiegend  in  die  Ionen:  3K-  und 
Fe(CN)6"'  erfolgt. 

Es  fassen  sich  also  —  falls  der  komplexe 
Charakter  so  ausgesprochen  ist  —  schon 
durch  qualitative  Eeaktionen  Anhaltspunkte 
über  die  Zusammensetzung  der  Komplexe 
gewinnen,  zumal,  wenn  das  Salz  als  feste 
Phase  abscheidbar  ist  und  somit  dessen 
Zusammensetzung  ermittelt  werden  kann. 

Größere  Schwierigkeit  bietet  die  Er- 
mittelung der  Zusammensetzung  von  nicht 
isolierbaren  Komplexen.  Da  diese  Frage 
nur  auf  indirektem  Wege  gelöst  werden 
kann,  sind  derartige  Schlüsse  immer  mit 
einiger  Unsicherheit  behaftet,  solange  nicht 
dasselbe  Ergebnis  mit  Hilfe  mehrerer  un- 
abhängiger Methoden  erzielt  worden  ist.  — 
Verhältnismäßig  einfach  liegt  der  Fall,  wenn 
es  sich  um  einen  ziemlich  beständigen  Kom- 
plex handelt,  wenn  also  die  Komplexbildung 
praktisch  vollständig  verläuft  (was  aber  noch 
nicht  die  Isolierbarkeit  bedingt).  Dann  kann 
man  durch  Messung  des  thermischen  Effekts 
in  seiner  Abhängigkeit  von  der  zugesetzten 
Menge  des  einen  Stoffs,  der  einen  Teil  des 
Komplexes  bildet,  Aufschluß  über  die  Zu- 
sammensetzung gewinnen.  So  fanden  Ber- 
thelot und  Delepine  (C.  r.  129,  326, 
1899),  daß  bei  Zugabe  von  2NH3  (1  Mol. 
=  11)  zu  lAgNOa  (1  Mol.  =  2  1)  13,35  Cal 
entwickelt  werden,  während  ein  weiterer 
Zusatz  von  2NH3  nur  die  Abgabe  von  weiteren 
0,067  Cal  bewirkt.  Für  denselben  Fall  hat 
A.  Keychler  (Ber.  d.  Deutsch.  Chem.  Ges. 
28, 555, 1897)  festgestellt,  daß  auf  Zusatz  von 
NH3  zu  einer  Silbersalzlösung  (Nitrat,  Nitrit, 
Sulfat)  keine  Erniedrigung  des  Gefrier- 
punkts beobachtet  wird,  solange  der  Zusatz 
nicht  die  Menge  von  2NH3  auf  1  Ag  (ent- 
sprechend der  Bildung  des  komplexen  Ions 
Ag(NIl3)'2  und  des  dazugehörigen  Salzes) 
übersteigt,  während  ein  die  angegebene 
Menge  überschreitender  Zusatz  die  normale 
Erniedrigung  bewirkt.  Auch  durch  Ueber- 
führungsversuche  (wobei  eine  Lösung  von 
AgNOs  +  nNH3  (n  >  2)  an  eine  Lösung  von 
NH4NO3  grenzte,  ist  von  W.R.Whitney  und 
A.  C.Melcher  (J.Amer.Ch.Soc.  25,  69, 1903) 
festgestellt  worden,  daß  in  die  zweite  Lösung 
ein  Ion  von  der  Zusammensetzung  Agm- 
(NH3)™^  wandert.  Daß  sich  auch  aus 
Viskositätsbestimmungen  Anhaltspunkte  für 
die  Zusammensetzung  von  den  Komplexen, 


die  verschiedene  Kationen  mit  NH3  bilden, 
gewinnen  lassen,  ist  von  A.  A.  Blanchard 
(J.  Amer.  Ch.  Soc.  26,  1315,  1904)  gezeigt 
worden.  Ebenso  hat  sich  aus  der  Verminde- 
rung des  NHg-Partialdrucks  wie  durch  Be- 
stimmen der  Aenderung  der  Verteilung  von 
NH3  zwischen  Wasser  und  einem  anderen 
Lösungsmittel  (das  den  Komplex  nicht 
löst)  die  Zusammensetzung  der  gelösten 
Metall-Ammoniaksalze  ableiten  lassen. 

Diese  Methoden  sind  jedoch  nicht  immer 
anwendbar,  im  besonderen  nicht  auf  die 
Fälle,  in  denen  der  Komplex  unbeständig 
ist  und  wenn  zwei  Komponenten  in  mehreren 
Verhältnissen  zu  Komplexen  zusammen- 
treten können.  Es  sollen  daher  noch  zwei 
weitere  Wege  zur  Entscheidung  der  Frage 
skizziert  werden,  die  von  Bodländer  an- 
gegeben und  bereits  auf  zahlreiche  Fälle  an- 
gewandt worden  sind. 

Das  eine  Verfahren  beruht  auf  der  Bestim- 
mung der  Löslichkeitserliöhung  eines  schwer 
löslichen  Salzes  durch  einen  Stoff,  der  mit  dem 
einen  Bestandteil  des  Salzes  einen  Komplex  bildet, 
z.  B.  von  AgCl  in  NHg-Lösungen  verschiedener 
Konzentration.  Je  nach  der  Gleichung,  nach  der 
die  Komplexbildung  vor  sich  geht,  ob  im  ge- 
gebenen Falle  nach: 

AgCl  +  2NH,=Ag(NH3).,Cl  oder 
AgCl+3NH3=Ag(NH3);Cl, 

ergeben  sich  bei  Anwendung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes (vgl.  S.  308  u.  den  Artikel ,, Chemisches 
Gleichgewicht"  unter  4)  verschiedene  Aus- 
drücke. Die  Konstanz  eines  derselben  über  ein 
größeres  Konzentrationsintervall  des  Stoffs,  dessen 
Konzentration  unabhängig  variiert  werden  kann 
(NH3),  wobei  auf  Abweichungen  von  der  Propor- 
tionalittät  zwischen  aktiver  Masse  und  Konzen- 
tration zu  achten  ist,  kann  als  Bevv^eis  dafür  an- 
gesehen werden,  daß  der  Vorgang,  auf  welchen 
sich  der  Ausdruck  bezieht,  in  dem  entsprechenden 
Konzentrationsbereich  stattfindet.  Dabei  ist 
aber  zu  beachten,  daß  sich  für  Vorgänge,  die  dem- 
selben allgemeinen  Schema  entsprechen,  auch 
gleiche  Ausdrücke  ergeben.  So  sind  die  Reak- 
tionen: 

AgCl+2NH3=Ag(NH3),Cl    und 
2AgCl+3NH3=Ag,(NH3)3Cl, 

Spezialfälle  der  allgemeinen  Gleichung: 

mAgCl+(m+l)NH3=Agm(NH3)m+iClm, 

das  heißt  für  beide  ergibt  sich  derselbe  Massen- 
wirkiingsausdiiick.  Die  Entscheidung  läßt  sich 
durch  Ermittelung  der  Löslichkeit  von  AgCl  in 
NH3  in  Gegenwart  eines  anderes  Chlorids  oder 
Silbersalzes  erbringen.  Dann  ergeben  sich  für  die 
beiden  Spezialfälle  verschiedene  Ausdrücke  und 
aus  der  Konstanz  des  einen  oder  des  anderen 
läßt  sich  ersehen,  welche  Reaktion  vor  sich  geht. 
(s.  G.  Bodländer  und  R.  Fittig,  Z.  f.  phys. 
Chemie  39,  597,  1901). 

Wenn,  wie  bei  leicht  löslichen  Salzen,  die  An- 
wendung dieser  Methode  ausgeschlossen  ist, 
bietet  sich  die  Möglichkeit,  durch  Messung  der 


586 


Chemische  Yerbindungen 


elektromotorischen  Kraft  von  geeigneten  Kombi- 
nationen die  Zusammensetzung  des  Komplexes 
zu  erschließen.  Für  die  Bildung  eines  Komplexes 
nachdem  Schema:  mA+nBjiAmBn  wie  niAg-  + 
nNH3=Agm(NH3)™'  ergibt  sich  bei  Anwendung 
des  Massen  wir  kiingsgesetzes  der  Ausdruck: 

[A]m  X  [B]n=  K.[Am.B„]  resp 
[Ag-]m  X  [NH3]n  =  k.[Ag,„(NH3)™']. 

Den  letzteren  Ausdnick,  auf  den  die  weitere 
Betrachtung  beschränkt  werden  soll,  kann  man 
auch  schreiben  [Ag']>i'.[NH;j]'i  =  k.r).c<:,  wo  D 
die  Konzentration  des  Komplexes  und  a  dessen 
Dissoziationsgrad  bedeutet.  Für  zwei  Lösungen 
mit  gleichem  Gehalt  an  Komplex,  aber  verschie- 
denen Konzentrationen  an  NHj,  nämlich  [NHgjj 
und  [NHgJa,  wobei  die  Dissoziationsgrade 
als  gleich  angesehen  werden  können,  ergibt  sich 
somit: 

[Ag-],"^  ^  [NH3],n  [Agji  ^  [NH3]Xm 

[Ag-],™       [NE,],n  [Ag-],      [NHali"/-" 

An  Stelle  der  Konzentrationen  ist  genauer 
mit  den  aktiven  Massen  zu   rechnen  (s.  unten). 

Und  für  eine  Kombination  mit  zwei  Silber- 
elektroden, die  in  die  beiden  durch  einen  Heber 
verbundenen  Lösungen  tauchen,  folgt: 


n  =  0.058  log 


und  damit 


[Ag]2  ^  [NHglin/m 


0.058  log 


[NH3]2 

[NH3]i 


Für  zwei  Lösungen  mit  gleicher  und  überschüs- 
siger NHj-Konzentration,  aber  verschiedenem  Ge- 
halt an  Komplex,  ergibt  sich  in  gleicher  Weise: 

[Ag.„(NH3);-]x  ^   [Ag-],m 
[Ag™(NH3)-]3       [Ag-]2- 

und  für  die  Kombination  aus  diesen  Lösungen 
und  zwei  in  dieselben  tauchenden  Silberelektroden 
ist: 

nnKO^      [Ag-]i       0.058,       [Agm(NH3)'S]i 

Ä  =  0.058  log  i-—-,-  =  log , 

MAg-]«         m      •      [Agni(NH3)^], 

0.058  ,        [Agm(NH3)'^-Jx 

also  m  = loa; • 

[Agm(NH3)™]2 

Die  NHg-Konzentrationen  —  bei  Bestim- 
mung des  Wertes  von  n/m  —  sind  gleich  der 
Gesaratkonzentration,  vermindert  um  die  zur 
Koraple.xbildung  verbrauchte  Menge,  wobei  ev. 
probeweise  mit  verschiedenen  Werten  von  n  zu 
rechnen  ist.  Die  aktive  Masse  des  NHg  ist  an- 
genähert gleich  dem  (1  +  0. 05. n)- fachen  der 
Konzentration.         Die      Konzentrationen      des 


Komplexions  —  bei  Bestimmung  des  Wertes 
von  n  —  können  gleich  der  Konzentration 
des  Silbersalzes  gesetzt  werden.  —  Aus  den  für 
verschiedene  Konzentrationsverhältnisse  ermit- 
telten Werten  von  "/»i  ^i"<l  "^  ergibt  sich  ohne 
weiteres  n,  wobei  nur  noch  die  Beschränkung  zix 
beachten  ist,  daß  m  und  n  kleine  und  ganze 
Zahlen  sein  müssen  (s.  G.  Bodländer,  Die  LTn- 
tersuchung  von  komplexen  Verbindungen,  Fest- 
schrift zur  Feier  des  70.  Geburtstages  von 
Richard  Dedekind,  Braunschweig  1901). 

6.  Doppelsalze.  Die  sogenannten  Doppel- 
salze verhalten  sich  im  Gegensatz  zn  den  kom- 
plexen Salzen  im  gelösten  Zustande  wie  ein 
Gemisch  der  Einzelsalze.  Der  Bestand  dieser 
Molekularverbindnngen  ist  also,  soweit  das 
eben  Gesagte  zutrifft,  auf  den  kristallisierten 
Zustand  beschränkt  und  vielleicht  durch  die 
kristallographische  Struktur  bedingt.  Es 
ist  aber  gewiß  in  keinem  Falle  möghch,  zu 
sagen,  daß  nicht  auch  chemische  Kräfte  im 
Spiele  seien.  Somit  wird  es  sich  bei  der 
Charakterisierung  von  Doppelsalzen  einesteils 
darum  handeln,  die  Beständigkeitsverhält- 
nisse, d.  h.  die  Bedingungen  der  Bildung 
und  Spaltung  der  kristalhsierten  Salze  in 
Berührung  mit  Lösung  zu  ermitteln  und 
weiter  festzustellen,  ob  in  der  Lösung  ein 
Komplex  vorhanden  ist,  wobei  die  Frage 
der  Zusammensetzung  des  Komplexes  um 
so  schwieriger  zu  beantworten  ist  (wenn 
sich  nicht  aus  der  des  festen  Salzes  Anhalts- 
punkte ergeben),  je  kleiner  der  Umfang  der 
Komplexbildung  ist.  Die  erste  Frage  kann 
hier  übergangen  werden,  weil  sie  in  dem  Artikel 
,,  Phasenlehre"  ihre  Beantwortung  findet. 
—  Die  Entscheidung,  ob  zwei  gelöste 
Salze  (eventuell  auch  Säuren  oder  Basen) 
Molekülaggregate  bilden,  läßt  sich  so  er- 
bringen, daß  man  feststellt,  ob  das  Doppel- 
salz dieselbe  Erniedrigung  des  Gefrier- 
punktes (oder  eine  sonstige  der  Molekelzahl 
parallel  gehende  Wirkung)  gibt  wie  die 
beiden  Salze,  wenn  jedes  für  sich  zu  der 
gleichen  Konzentration  gelöst  ist.  Dabei 
ist  natürlich  eventuell  die  durch  die  gegen- 
seitige Beeinflussung  der  Dissoziation  be- 
wirkte Aenderung  der  Molekelzahl  zu  be- 
rücksichtigen. Ebenso  läßt  sich  durch  Me- 
thoden, mit  deren  Hilfe  die  Konzentration 
der  Ionen  bestimmt  wird,  ermitteln,  ob 
mehr  Ionen  verschwinden  als  der  gegen- 
seitigen Zurückdrängung  der  Dissoziation 
entspricht  oder  ob  gar  eine  Vermehrung 
der  lonenzahl  (wie  z.  B.  bei  Zusatz  von 
Mannit  zu  einer  Lösung  von  Borsäure) 
stattfindet.  Allerdings  bietet  die  Ermittelung 
der  Dissoziationsgrade  in  Gemischen  von 
zwei  oder  melu-eren  Elektrolyten  eine  Auf- 
gabe, die  sich  nur  mit  Hilfe  besonderer 
rechnerischer  Methoden  (s.  J.  G.  Mac  Gregor 
Z.  f.  physik.  Chem.  33,  529,  1900)  oder 
unter  Anwendung  des  Isohydrieprinzips  (vgl. 


Chemische  A'erbindungen  —  Cliemische  Verwandtschaft 


den  Artikel  „Lösungen"  unter  yh/?  und 
K.  Hofmann,  Z.  f.  phys.  Chem.  45,  584, 
1903  und  51,  59,  1905)  bewältigen  läßt. 

7.  Organische  Molekularverbindungen. 
Da  zwischen  organischen  und  anorganischen 
Verbindungen  nur  aus  Gründeu  der  Zweck- 
mäl3igkeit  unterschieden  wird  (vgl.  den 
Artikel  „Anorganische  Chemie")  und 
die  Bildung  von  Molekülverbindungen  mit 
Eigenschaften  in  Zusammenhang  steht,  die 
allen  Elementen  (wenn  auch  in  verschiedenem 
Maße)  eigentümlich  sind,  ist  es  ohne  weiteres 
einleuchtend,  daß  es  organische,  wie  auch 
gemischte  (d.  h.  einen  anorganischen  und 
organischen  Bestandteil  enthaltende)  Mole- 
külverbindungen gibt.  Es  besteht  nur  der 
Unterschied,  daß  die  anorganischen  Molekül- 
verbindungen in  der  Mehrzahl  Elektrolyte, 
die  organischen  dagegen  vorwiegend  Nicht- 
elektrolyte  sind.  Dementsprechend  können 
auch  nur  manche  von  den  oben  erwähnten  Me- 
thoden zum  Nachweis  der  Existenz  gelöster 
Molekülverbindungen  wie  zur  Ermittelung 
ihrer  Zusammensetzung  Anwendung  finden 
(über  die  Anwendung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes auf  den  Fall  der  Bildung  von  An- 
thracenpikrat  vgl.  den  Artikel  „Chemische 
Gleichgewichte",  12b).  Oft  läßt  sich  die 
Existenz  von  (labilen)  Molekülverbindungen 
nur  auf  Grund  der  Bildungsweise  eines  be- 
stimmten Stoffs  vermuten.  Beispiele  dieser 
Art  finden  sich  unter  den  Grignardschen 
Reaktionen  (vgl  den  Artikel  „Synthese"). 

8.  Systematik  der  Molekülverbindungen. 
Die  verschiedenen  Versuche,  die  große  Man- 
nigfaltigkeit der  Molekülverbindungen  unter 
einen   einheitlichen    Gesichtspunkt   mit   den 
einfacheren  (atomistischen)  Verbindungen  zu 
bringen,   kommen   sämtlich   auf  eine  Erwei- 
terung der  Valenzvorstellungen  hinaus.  Außer 
den  schon  unter  4  erwähnten  Vorstellungen 
von  Werner,  die  in  dem  Artikel  „Valenz- 
lehre" weiter  ausgeführt  werden,  ist  hier  im 
besonderen  auf  die  Auffassungen  vonAbego- 
und   Bo  dl  ander    (Z.   f.    anorg.    Chem.   20^ 
453,  1899)  kurz  einzugehen.    Diese  Forscher 
gehen  davon  aus,  daß  die  wichtigsten  Eigen- 
schaften der  Verbindungen  der  anorganischen 
Elemente,  also  auch  die  Bildung  von  kom- 
plexen Salzen,  durch  die  Affinität  der  che- 
mischen    Elemente     zur     Elektrizität     (die 
Elektroaffinität,     die    ihrerseits    wieder 
in  zahlenmäßigen  Beziehungen  zu  der  Ent- 
ladungsspannung    eines     Ions     steht),     be- 
dingt sind.    Die  komplexen  Ionen  werden  als 
Verbindungen  eines  (schwach  elektroaffinen) 
Ions    mit    einem    sogenannten    Neutralteil, 
der  entweder  ein  Salz  sein  kann  (wie  AgCN 
bei  dem  Ion  Ag(CN)2')   oder  von  nicht-s'alz- 
artigem  Charakter  (wie  NH3  oder  HgO),  auf- 
gefaßt.   —    Während   in    dieser   Arbeit    der 
Schwerpunkt  der  Erörterung  mehr  auf  die 


587 


energetische  Seite  gelegt  wird,  insofern  die 
Beständigkeit  der  Komplexe  in  Beziehung 
zur  Elektroaffinität  gebracht  wird,  gibt 
R.  Ab  egg  in  einer  späteren  Arbeit  (Z.  f. 
anorg.  Chem.  39,  330,  1904:  Versuch  einer 
Theorie  der  Valenz  und  der  Molekularver- 
bindungen), eine  die  stöchiometrische  Seite 
betreffende  Erweiterung  des  Valenzbegriffs, 
indem  er  den  Elementen  die  Fähigkeit  der 
Betätigung  positiver  und  negativer  Va- 
lenzen (Normal-  und  Kontravalenzen)  nach 
bestimmten  durch  die  Stellung  im  peri- 
odischen System  gegebenen  einfachen  Zahlen- 
verhältnissen zuschreibt  (s.  anch  den  Art. 
„Nichtmetalle"  unter4).  Dadurch  ist  ohne 
weiteres  eine  viel  größere  Mannigfaltigkeit  der 
Verbindungsverhältnisse  der  Elemente  und 
damit  auch  die  Möglichkeit  der  einheit- 
lichen Auffassung  der  einfachen  und  der 
sogenannten  Molekularverbindungen  gegeben. 
Auf  einen  Versuch  von  Ab  egg,  seine  An- 
sichten auf  das  Gebiet  der  organischen  Mole- 
kularverbindungen zu  übertragen,  kann  hier 
nur  verwiesen  werden  (s.  Ber.  d.  Deutsch 
Chem.  Ges.  41,  4112,  1905). 

Literatur.  A.  Werner,  Nevere  Anschammgen 
auf  dein  Gebiete  der  anorgam'srhen  Chemie, 
S.  Heft  der  Sammlung  „Die  Wissenschift", 
2.  Aufl.,  BraunscMveig  1909.  —  F.  Henrich, 
Neuere  theoretische  Anschauungen  auf  dem  Ge- 
biete der  organischen  Chemie,  Braunschweig 
1908.  —  van't  Hoff,  Vorlesungen  über  Bildung 
und    Spaltung    von    Doppelsalzen,    Leipzig  1909. 

W.  Böttger. 


Chemische  Verwandtschaft. 

1.  Geschichtliches.  2.  Affinitcätsbestimmung. 
Verwandtschaftsreihen.  3.  Anwendung  des 
Massenwirkiingsgesetzes.  4.  Anwendung  der 
Thermodynamik  auf  das  Affinitätsproblem.  5. 
Berthelots  Irrtum.  6.  Untersuchungsmethoden 
der  chemischen  Verwandtschaftslehre  im  all- 
gemeinen. 7.  Dissoziationskonstante.  8.  Ver- 
teilung einer  Base  zwischen  zwei  Scäuren  bezw. 
einer  Säure  zwischen  zwei  Basen. 

Die  chemischen  Grundstoffe  (Elemente) 
sowie  insbesondere  deren  Verbindungen  sind 
bekanntlich  nichts  unveränderHch  Gegebenes. 
Sie  verwandeln  sich  und  verändern  sich  in 
mannigfaltiger  Weise.  Die  Ursache  dieser 
Umwandlungen  und  Veränderungen,  der 
chemischen  Reaktionen,  bezeichnen  wir  als 
chemische    Verwandtschaft    oder    Affinität. 

I.  Geschichtliches.  Der  Name  Affinität 
ist  ein  Ueberbleibsel  einer  Bezeichnungs- 
weise der  antiken  Naturphilosophen,  der 
Ausdruck    der  auf   Hippokrates    zurück- 


588 


Chemische  A'erwandtschaft 


zuführenden  Anschauung,  daß  den  Stoffen, : 
damit  sie  sich  vereinigen  können,  etwas  ] 
gemeinsam  sein  müsse.  Nach  der  Lehre 
der  antiken  Atomistiker  bestanden  die  Stoffe  : 
aus  Atomen  verschiedener  Größe,  Anord- 
nung und  Geschwindigkeit.  Die  Ursache, 
welche  sie  zusammenhielt,  war  von  Enipe- 
dokles  unter  dem  Bilde  von  Liebe  und  Haß 
dargestellt  worden,  durch  deren  Wirkung 
sich  die  Atome  umlagerten,  andereRichtungen 
und  Geschwindigkeiten  erhielten.  Dieser 
antiken,  auf  ideahstischem  Denken  basieren- 
den Atomtheorie  lehnte  sich  die  Atomtheorie 
Gassendis  an.  Um  der  Mannigfaltigkeit 
der  schon  damals  beobachteten  Erscheinungen 
aber  folgen  zu  können,  machte  sich  das  Be- 
dürfnis nach  spezielleren  Hypothesen  geltend. 
Es  entstand  die  Korpuskularhypothese  Bo- 
rellis^),  die  ihren  eifrigsten  Vertreter  in 
Lemery"^)  fand  und  in  der  verschiedenen 
Beschaffenheit  der  Atome,  ihrer 
Form  und  Ausstattung  mit  bestimmten 
Organen  (Luft  besteht  aus  zyhndrisch  ver- 
ästelten Teilchen,  Wasser  besitzt  biegsame, 
haarförmige  Werkzeuge)  die  Ursache  ihrer 
Eigenschaften  und  Reaktionsfähigkeit  sah. 
Die  Unzulänghchkeit  dieser  Korpuskular- 
theorie wurde  von  Newton  klargelegt, 
der  sein  für  die  Kosmik  so  epochales  Gesetz 
der  Massenanziehung  in  die  Molekularwelt 
einführte.^)  Wenngleich  die  chemischen 
Hypothesen  der  Folgezeit  und  zwar  bis  auf 
den  heutigen  Tag  durch  die  Newtonsche 
Annahme  der  Wirkung  von  Fernkräften 
zwischen  den  Atomen  von  Einfluß  waren, 
kann  ihr  ein  positiver  Wert  kaum  zuge- 
messen werden. 

Buffon*)  modifizierte  die  Newtonsche 
Uebertragung  dahin,  daß  bei  der  kleinen 
Entfernung  der  einander  anziehenden  Atome 
deren  Gestalt  von  ausschlaggebender  Be- 
deutung ist,  in  welche  Ansicht  er  sich  mit 
Törbern- Bergmann  teilte.  Auch  Wenzel 
und  Berthollet  erklärten  mehr  oder  weniger 
bestimmt,  daß  die  Berücksichtigung  der 
Gestalt  der  sich  anziehenden  Atome  der 
wahre  Weg  sei,  um  den  letzten  Grund  der 
chemischen  Verwandtschaftserscheinungen 
aufzudecken.  Zu  Beginn  des  19.  Jahrhunderts 
entstand  eine  neue  Anschauung  über  die 
Ursache  der  „gegenseitigen  Anziehung  der 
Atome",  die  elektrochemische.  Während 
Davy  annimmt,  daß  die  Atome  erst  bei 
ihrer  Berührung  oder  Näherung  verschiedene 


1)  K.    Laßwitz,  Pogg.  Ann.  153,  9^3,  1874. 

*)  Cours  de  chymie.  IL  Aufl.  Leyden  1716, 
S.  594. 

ä)  Vgl.  Kopp,  Geschichte  der  Chemie,  IL 
310  u.  J>asswitz,  Pogg.  Ann.  153,  385. 

*)  Vgl.  Guyton  Morveau,  Allgemeine 
Gnmdzüge  der  Affinität.  Deutsch  von  Vert, 
Berlin  1794,  582. 


elektrische   Zustände   erhalten,   die   die   Er- 
scheinungen der  chemischen  Verwandtschaft 
bewirken,  nahm  Berzelius  an,  daß  die  Atome 
von  vornherein  in  polarer  Anordnung  elektri- 
trisch    seien,    eine    Annahme,    die    übrigens 
auch   früher   schon   von    Schweigger   auf- 
gestellt worden  war.    Es  soll  hervorgehoben 
werden,  daß  in  der  elektrochemischen  Span- 
nungsreihe   (s.    den    Artikel    ,,  Elektro- 
chemie"), durch  welche  Berzelius  gemäß 
seiner  Theorie  die  Affinitätsverhältnisse  der 
Elemente  untereinander  wenigstens  quaütativ 
ausdrückt,  die  ersten  Anfänge  einer  verglei- 
chenden Messung  der  Affinität  zu  sehen  sind, 
2.     Affinitätsbestimmung.     Verwandt- 
schaftsreihen.       Die    ersten    Autoren,    bei 
denen    viele   chemische    Vorgänge   auf   eine 
Verschiedenheit  der  chemischen  Kräfte  zu- 
rückgeführt werden,  sindGlauberund  Boyle 
(Kopp,  Geschichte    der    Chemie    II,   293). 
Die  Ursache  dieser  Verschiedenheiten  konnte 
unter    Miteinbeziehung    der    obenerwähnten 
Newtonschen  Ansichten  dahin  veranschau- 
Hcht  werden,  daß  sich  die  Atome  je  nach 
ihrtr  Natur  mit  verschiedener  Kraft  anziehen. 
Hatten  schon  die  genannten  Autoren  Reihen 
chemisch   ähnlicher    Stoffe   angegeben,    von 
denen    jeder    den    anderen   aus  bestimmten 
Verbindungen    zu    verdrängen    vermag,    so 
hatte  S  t  a  h  1  zu  Beginn  des  18.  Jahrhunderts 
zahlreiche        derartige       „Verwandtschafts- 
reihen"   aufgestellt,     deren    Gedanke   lange 
Zeit    die    Entwickelung    der    Affinitätslehre 
beherrschte   und   auf   der   Ansicht   beruhte, 
daß    die    chemische    Verwandtschaft    nach 
Art  einer  mechanischen  Kraft  anzusehen  sei. 
Wie  eine  größere  Kraft  die  kleinere  „über- 
windet", so  daß  sich  der  angegriffene  Körper 
im   Sinne   der   größeren   bewegt,   so   sollten 
auch  die  chemischen  Reaktionen  ausschheß- 
Mch  im  Sinne  der  größeren  Verwandtschaft 
stattfinden.  Geoffroy  der  Aeltere  gab  diesen 
Reihen  eine  Form,  welche  dauernd  beibehalten 
wurde.    Er  spricht  in  seiner  ersten  Abhand- 
,  hing  (Meni.  de  l'acad.  Roy  des  Sciences  1781 
'  S.  202)  den  Satz  aus:  „Jedesmal,  wenn  zwei 
Stoffe,    die   einige    Neigung   haben   sich   zu 
verbinden,     miteinander     verbunden     sind 
und    es    kommt    ein    dritter    dazu,    welcher 
j  mehr    Beziehung    zu    einem    von    beiden 
1  hat,  so  verbindet  er  sich  mit  ihm  und  treibt 
den  anderen  aus."     Diese  Affinitätstabellen 
waren  um  die  Mitte  des  vorigen  Jahrhunderts 
allgemein  im  Gebrauch.  Sie  wurden  beständig 
erweitert  und  vervollkommnet.     Diese  Ent- 
wickelung  fand   ihren  Höhepunkt   und  Ab- 
schluß   durch    den    schwedischen    Chemiker 
Bergmann,    der   auch    als    erster   auf    die 
Veränderlichkeit   der   chemischen    Vorgänge 
mit  der  Temperatur  hinwies.    Schon  in  dieser 
Zeit  war  der  Einfluß  der  Mengen  der  einzelnen 
;  reagierenden    Stoffe    auf    den    Verlauf    der 
chemischen  Reaktionen,  die  „Massenwirkung" 


Chemische  Verwandtschaft 


589 


nicht  mehr  unbekannt  und  Bergmann 
hat  einigermaßen  auf  die  hier  vorkommenden 
„Ausnahmen"  seiner  Verwandtschaftsreihen 
bedingt  durch  Massenwirkung  hingewiesen. 
Den  gleichen  verkennenden  Standpunkt  des 
Einfhisses  der  Massenwirkung  finden  wir 
bei  der  Aufstellung  der  Verwandtschafts- 
gesetze durch  Guyton  Morveau  (Achard, 
Chemisch  pysikahsche  Schriften  S.  357, 1780), 
der  sich  folgendermaßen  ausdrückt:  „Aus 
der  Verwandtschaft  eines  Stoffes  mit  einem 
anderen  darf  man  nicht  auf  die  Verwandt-, 
Schaft  schheßen,  welche  eine  aus  beiden  Sub- 
stanzen mit  einem  Uebermaße  der  einen 
zusammengesetzten  Masse  äußert."  Der 
erste  unzweideutige  Ausdruck  des  Ein- 
flusses der  Massenwirkung  wirdvonWentzeP) 
ausgesprochen,  indem  er  den  Gedanken  ver- 
tritt, daß  die  Größe  der  chemischen  Ver- 
wandtschaft aus  der  Geschwindigkeit  ent- 
sprechender Vorgänge  unter  übereinstim- 
menden Bedingungen  zu  erschheßen  ist. 
Für  den  Satz,  daß  die  Stärke  der  chemischen 
Wirkung  proportional  ist  der  Konzentration 
der  wirkenden  Stoffe,  das  allgemeinste  Ge- 
setz der  chemischen  Verwandtschaft  darf 
Wentzel  als  Entdecker  angesprochen  werden. 
Während  jedoch  Wentzel  zwar  das  Prinzip 
der  Massenwirkung  richtig  ausgesprochen, 
es  aber  nicht  weiter  zur  Entwickelung  che- 
mischer Vorgänge  oder  zur  Kritik  der  übhchen 
Ansichten  über  die  Wirkungsweise  der  che- 
mischen Verwandtschaft  benützt  hatte,  sind 
diese  beiden  wesenthchen  Schritte  durch 
C.  L.  Berthollet^)  getan  worden,  der  be- 
tont, daß  die  chemische  Wirksamkeit  der 
reagierenden  Stoffe  nicht  durch  ihre  Ge- 
wichtsmenge, sondern  durch  den  Grad  ihrer 
Konzentration  bestimmt  wird.  In  der 
darauffolgenden  Zeit  traten  zum  Teil  diese 
Ideen  wieder  in  den  Hintergrund,  andere 
Forscher  näherten  sich  denselben  bald 
mehr  oder  minder.  In  dieser  Hinsicht  soll 
auf  die  1862  erfolgten  Untersuchungen  durch 
Berthelot  und  Pean  de  St.  Gilles^) 
über  die  Bilung  der  Ester  aus  Säuren  und 
Alkoholen  hingewiesen  werden,  in  welchem 
der  teilweise  und  bedingte  Verlauf  der 
Reaktionen  in  der  Zeit  ungemein  anschau- 
hch  experimentell  verfolgt  werden  konnte 
(über  Berthelots  thermodynamischen  Irr- 
tum siehe  weiter  unten).  Die  mathematische 
Formuherung  der  Affinitätslehre  bheb  den 
norwegischen  Forschern  C.  M.  Guldberg 
und  D.  Waage  vorbehalten. 


3.  Anwendung  des  Massenwirkungs- 
gesetzes (vgl.  auch  die  Artikel  „Chemische 
Kinetik"  und  „Chemisches  Gleichge- 
wicht"). Die  Theorie  der  Massenwirkung 
dieser  Forscher  fußte  in  dem  Satze:  daß  die 
chemische  Wirkung  der  wirksamen  Menge  pro- 
portional sei,  wobei  letztere  durch  die  in  der 
Raumeinheit  vorhandene  Menge  (also  die  Kon- 
zentration) gegeben  ist.  Wirken  zwei  Stoffe 
A  und  B  aufeinander,  unter  Bildung  der 
Stoffe  C  und  D,  also  nach 

A+B^C+D, 1) 

so  ist  die  Wirkung  der  Menge  jedes 
derselben  proportional  und  wird  Null, 
wenn  eine  der  Mengen  Null  wird.  Somit 
muß  die  Intensität  der  Wechselwirkung 
zweier  Stoffe  durch  das  Produkt  beider 
wirksamer  Mengen  Ca.CbM  gemessen  werden. 
Ferner  ist  die  Wechselwirkung  von  der  Tem- 
peratur, von  der  Natur  der  Stoffe  und  anderen 
Umständen  abhängig.  Diese  letzteren  Ein- 
flüsse können  bei  bestimmter  Temperatur 
durch  einen  Koeffizienten  k  dargestellt 
werden.  Die  Kraft  M^  des  chemischen 
Vorganges  wird  demnach  gemessen  durch 
das  Produkt 

Mi=kiCACB 2) 

Ist  der  betrachtete  Vorgang  ein  umkehr- 
barer, wie  es  theoretisch  ja  stets  der  Fall 
ist,  d.  h.  können  aus  den  entstandenen 
Produkten  C  und  D  wiederum  die  ursprüng- 
lichen Stoffe  A  und  B  entstehen,  d.  h.  ver- 
läuft die  betrachtete  Reaktion  im  entgegen- 
gesetzten Sinne 

C+D->A+B, 3) 

so  macht  sich  bei  der  obenerwähnten  Reaktion 
1)  eine  entgegengesetzte  Kraft  bemerkbar, 
die  durch  die  analoge  Formel 

M2=k2.Cc.CD 4) 

ausgedrückt  ist,  in  der  Cc  und  Cd  die  ak- 
tiven  Mengen   der   neuentstandenen    Stoffe 

'  darstellen  und  kj  ihr  Wirkungskoeffizient 
ist.  Wenn  die  beiden  Kräfte  im  Gleich- 
gewicht sind,  so  ändern  sich  die  wirksamen 

I  Mengen  nicht  mehr  und  es  ist 

kiCAÜB  =  kaCcCo 5) 


oder 


^)  1777  Lehre  von  der  chemischen  Verwandt- 
schaft der  Körper. 

2)  Bd.  74  der  Klassiker  der  exakten  Natur- 
wissenschaften. 

3)  Ann.  chim.  phvs.  (3),  65,  385,  1862,  66. 
5,  1862  und  68  ,226,' 1863. 


kl      Cc.Cd 
kg      Ca.Cb 


6) 


wobei  wir  nun  unter  den^  einzelnen  Kon- 
zentrationswerten Ca,  Cb,  Cc  und  Cd  die  im 
Gleichgewichtszustande  vorhegenden  Kon- 
zentrationen der  betreffenden  Stoffe  zu 
verstehen    haben    (natürlich    nicht    die    ur- 


^)  Wir  wollen  hier  und  im  folgenden  unter 
Ca,  Cb,  Cc,  Cd  usf.  die  Konzentration  der  ein- 
zelnen Stoffe  A,  B,  C  D  usf.  verstehen. 


590 


Cliemiselie  Yerwandtscliaft 


sprünglichen  Konzentrationen  vor  Beginn 
der  Keaktion).  Da  k^  und  k^  konstant  sind, 
ist  auch  ihr  Quotient  eine  Konstante  K, 
also 

K=^ 7) 

Reagieren  ganz  allgemein  n  Mol  des  Stoffes 
A  mit  ra  Mol  des  Stoffes  B  zu  p  Mol  des 
Stoffes  C  und  q  Mol  des  Stoffes  D,  geht, 
wie  durch  ganz  analoge  Ableitung  zu  zeigen 
ist,  der  Ausdruck  für  K  in 


K. 


CpcC^d 


8) 


den  allgemeinsten  Ausdruck  des  Massenwir- 
kungsgesetzes (s.  S.  472)  über.  Für  den  etwas 
unklaren,  oder  richtig  gesagt  experimentell 
schwer  faßbaren  Begriil  der  „chemischen 
Kraft",  der  durch  die  obigen  Ausdrücke  2) 
und  4)  gegeben  erscheint,  führte  van't 
Hoff  den  Begriff  chemische  Geschwindig- 
keit ein,  indem  er  die  chemische  Kraft  M^ 
und  Mo  proportional  der  chemischen  Ge- 
schwindigkeit Vi  und  )'2  setzte 


Mi=95)'i  und  M2=9?J'2 


9) 


Der  in  beiden  Fällen  in  den  Ausdrücken 
2)  und  4)  identische  Maßfaktor  (p  fällt  in  den 
Ausdrücken  5)  und  6)  fort,  so  daß  bei  dieser 
Betrachtung  die  Werte  von  k,  und  kg 
die  Bedeutung  von  Geschwiudigkeitskoeffi- 
zienten  erhalten,  die  nun  der  experimentellen 
Beobachtung  zugänglich  erscheinen.  Es 
ist  aus  vorstehendem  ganz  leicht  ersicht- 
lich, daß  wir  in  dem  Wert  von  K  einen 
zahlenmäßigen  Ausdruck  der  Affinität  vor 
uns  haben.  Denn  die  Konstante  des  Massen- 
wirkungsgesetzes drückt  uns  für  eine  ganz 
bestimmte  Temperatur  zahlenmäßig  aus, 
bis  zu  welchem  Grade  sich  zwei  Stoffe  ver- 
einigen können.  In  diesem  Sinne  werden 
wir  auch  Dissoziationsvorgänge  zu  betrachten 
haben 


C^A+B 


10) 


Die  Affinität  der  Dissoziationsprodukte 
A  und  B  zueinander  wird  für  eine  bestimmte 
Temperatur  ihren  zahlenmäßigen  Ausdruck 
erhalten  durch  die  Konstante  des  Massen- 
wirkungsgesetzes angewendet  auf  den  Fall 
der  Dissoziation.  Wir  erfahren  aus  der 
Konstante  von  K  den  Dissoziationsgrad  der 
betreffenden   Verbindung. 

Bei  der  elektrolytischen  Dissoziation  der 
Säuren  und  Basen,  deren  Stärke  durch  die 
jeweilige  Konzentration  der  H-  oder  OH'- 
lonen  gegeben  ist  (s.  S.  594),  gibt  uns  die  An- 
wendung des  Massenwirkungsgesetzes  und  da- 
mit die  Kenntnis  des  Wertes  von  K,  ein 
Mittel  in  die  Hand,  den  jeweiligen  Dissozia- 


tionsgrad, d.  h.  die  Konzentration  der  H*  und 
OH'  -  Ionen  zu  ermitteln ,  wodurch  K  in 
diesem  Falle  sich  die  Bezeichnung  Affini- 
tätskonstante erworben  hat  (siehe  weiter 
unten).  Wenn  wir  oben  sagten,  daß  in  K 
des  Massenwirkungsgesetzes  ein  zahlen- 
mäßiger Ausdruck  vorhegt  für  die  Affinität 
A  einer  Vorganges,  so  dürfen  wir  natürlich 
immer  noch  nicht  allgemein  K  direkt  gleich 
A  setzen.  Die  Relation  zwischen  diesen 
beiden  Größen,  sowie  den  Einfluß  der  Tem- 
•  peratur  auf  die  Gleichgewichtskonstante 
und  implizite  die  Affinitätslehre  lehrte 
erst  die  Anwendung  der  Thermodynamik 
kennen. 

4.  Anwendung  der  Thermodynamik 
auf  das  Affinitätsproblem.  Den  ersten 
Hinweis  auf  die  Wichtigkeit  der  thermo- 
dynamischen  Behandlung  des  Gleichge- 
wichtes und  der  chemischen  Reaktionen  ver- 
danken wir,  abgesehen  von  einem  unfrucht- 
bar gebhebenen  Versuch  durch  Schröder 
van  der  Kolk  (Pogg.  Ann.  122,  439,  1864 
und  131,  277,  1867)  und  einem  Hinweis 
von  Clausius  (ebenda  116,  100),  Horst- 
mann (Ber.  2,  137,  1867;  4,  635,  1871). 
Aus  der  von  diesem  Autor  zuerst  auf  Dis- 
soziationserscheinungen angewendeten  Me- 
thode haben  dann  spätere  Autoren  (Rathke, 
N  e  r  n  s  t ,  G  i  b  b  s)  das  große  Gebäude  der 
zahlenmäßigen  Behandlung  des  Affinitäts- 
problems  vom  Standpunkte  der  Thermo- 
dynamik erbaut. 

Wenn  sich  ganz  allgemein  eine  chemische 
Reaktion  vollzieht,  können  bekanntermaßen 
dreierlei  Energieänderungen  vonstatten 
gehen:  1)  wird  eine  gewisse  Wärmemenge 
q  aufgenommen  (+)  (endothermer  Vorgang) 
oder  entwickelt  werden  ( — )  (exothermer  Vor- 
gang ;  2)  kann  eine  äußere  Arbeit  geleistet  (+  A) 
(man  denke  z.  B.  an  die  Auflösung  von 
Zink  durch  Schwefelsäure,  wo  sich  Wasser- 
stoff entwickelt  und  imstande  wäre,  den 
Kolben  einer  Maschine  vorwärts  zu  schieben) 
oder  beim  entgegengesetzten  Vorgang  eine 
äußere  Arbeit  ( —  A)  von  der  Reaktion  ver- 
braucht werden;  3)  durch  diese  Wärme- 
bezw.  Arbeitsänderungen  wird  nach  dem 
ersten  Hauptsatz  der  mechanischen  Wärme- 
theorie, dem  Satz  der  Erhaltung  der  Energie, 
(s.  den  Artikel  ..Energielehre")  eine  der 
abgebraischen  Summe  von  Wärme-  und 
Arbeitsänderungen  äquivalente  Energie  U  an 
die  Umgebung,  bezw.  an  ein  anderes  System 
abgegeben  (+  ü)  bezw.  auch  aufgenommen 
( —  U).  Diese  Energieänderung  bei  Verlauf 
der  betrachteten  Reaktionen  muß  also  nach 
dem  ersten  Hauptsatz  gleich  sein  der  Diffe- 
renz von  geleisteter  Arbeit  und  aufgenomme- 
ner Wärme,  also 

U=A— q 11) 

Unter  A  verstehen   wir    nun   denjenigen 


Chemische  Verwandtschaft 


591 


Teil  der  mit  der  betrachteten  Keaktion 
verbundenen  Energieänderung,  der  unbe- 
schränkt in  jeder  Beziehung  frei  verwandel- 
bar ist,  H  e  1  m  h  0 1 1  z  hat  für  A  den  Begriff 
der  freien  Energie  eingeführt.  Der  Wert 
der  „freien  Energie"  z.  B.  zweier  Stoffe  ist 
es  nun,  der  den  Verlauf  der  Keaktion  dieser 
beiden  Stoffe  bestimmt  und  wir  haben  also 
in  A  ein  direktes  Maß  der  Affinität.  Kom- 
binieren wir  nun  mit  der  obigen  Beziehung 
des  ersten  Hauptsatzes  den  zweiten  Haupt- , 
satz  (siehe  die  Artikel  ,,Energi  elehre'- 
und  ,, Thermochemie".  ' 


geleistet   wird,   beim    umgekehrten  Vorgang 
dieselbe   gewonnen   wird,    eine  Arbeit: 


2RTln— +RTln  — 

ch  Co 


17) 


dA=q 


dT 
T' 


12) 


In  dem  zweiten  Raum  vollzieht  sich 
nun  die  Wasserbildung  und  es  entsteht 
Wasserdampf  der  Konzentration  cw.  Diesen 
Wasserdampf  bringen  wir  wieder  isotherm 
und  reversibel  in  den  ersten  Raum  von 
der  höheren  Konzentration  Cw.  Es  wird 
hierzu  eine  Arbeit: 


2RT  In 


in  dem  dA  die  Vermehrung  der  freien  Energie 
bedeutet,  die  zur  Verfügung  steht,  wenn  der 
gleiche  Vorgang,  der  sich  bei  der  Tempe- 
ratur T  in  dem  einen  Sinne  abspielt,  bei  der 
Temperatur  T+  dT  wieder  rückgängig  ge- 
macht wird  (man  muß  sich  hüten  unter 
dA  etwa  die  Aenderung  der  freien  Energie 
bei  einer  Temperaturerhöhung  des  Systems 
um  dT  zu  sehen).  Durch  Verknüpfung  der 
beiden  Hauptsätze  erhalten  wir  nun  die 
Beziehune; 


Cw 

Cw 


18) 


aufgewendet  werden  müssen.  Die  bei  dem 
Prozeß  zu  gewinnende  Arbeit  ist  also  ge- 
geben durch: 


A— U=T 


dA 
dT 


13) 


Für  Gasreaktionen  oder  Reaktionen  in 
verdünnten  Lösungen,  für  die  ja  allein 
sowohl  das  Massenwirkungsgesetz,  als  die 
erwähnte  thermodynamische  Behandlung 
streng  theoretisch  gültig  sind,  läßt  sich 
mit  HiKe  eines  isothermen  reversiblen  Kreis- 
prozesses zeigen,  daß  die  Affinität  A  und  die 
Gleichgewichtskonstante  bei  bestimmter 
absoluter  Temperatur  T  durch  die  Be- 
ziehung 

A=RTlnK 14) 

verknüpft  sind,  wo  R  die  Gaskonstante  (siehe 
den  Artikel  ,,Gase")  =  1,99  cal.   bedeutet. 
Betrachten    wir    die    Wasserbildung    aus 
den  Elementen 


A=2RT  In  ^+RT  In  ^-2RT^^ 
ch  Co  Cw 

oder 
A=RTln^'«-%RTln-,'^^~ 

C^w  C^H  .  Co 


19) 

20) 


2H2+02=2H20 


15) 


Denken  wir  uns  in  einem  Raum  (I)Wasser 
Stoff  der  Konzentration  Ch  und  Sauer- 
stoff der  Konzentration  Co.  Nun  bringen 
wir  molekulare  Mengen  der  beiden  Gase 
in  einen  zweiten  Raum  (II),  in  dem  die  beiden 
Gase  die  geringere  Konzentration  ch  und 
Co  haben.  Hierbei  gewinnen  wir,  da  durch 
Kompression  vom  Volumen  v^  auf  das 
kleinere  Volumen  Va  eines  Moleküls  eines 
Gases  die  Arbeit 


A=RTln 


16) 


Die  maximale  Arbeit  A  muß  nun  aber 
unabhängig  von  der  Natur  des  Reaktions- 
gemisches (Raum  II)  sein,  das  ja  nur  die 
Rolle  eines  Zwischenkörpers  spielt,  der 
während  der  Reaktion  keine  sichtbare  Ver- 
änderung erfährt.  Dies  ist  aber  nur  mög- 
hch,  wenn  bei  konstanter  Temperatur  der 

Ausdruck  RT  In  - , und    damit     , 

C-H  .  Co  C-H  .  Ca 

konstant  ist. 

Dieser  Ausdruck  ist  nichts  anderes,, 
als  das  Gesetz  der  Massenwirkung,  Glei- 
chung (8),  angewendet  auf  die  betrachtete 
Reaktion  der  Wasserbildung.  Wählen  wir 
in  obiger  Gleichung  für  A  für  die  Anfangs- 
konzentration Ch,  Co  und  Cw  =  1,  so  wird 
die  maximale  Arbeit  gleich 


A=RTln    ,^^-=RTlnK.    .  21) 

C-H -Co 


Wir  können  also  aus  der  Gleichgewichts- 
konstante eines  chemischen  Prozesses  die 
maximale  Arbeit  des  Vorganges  bei  der  be- 
stimmten Temperatur  T  berechnen. 

Wenn  wir  für  die  Energieänderung 


U=A— q 


11) 


Q  setzen,  d.  i.  die  Wärme  verstehen,  die  bei 
der  Temperatur  T  entwickelt  wird,  wenn  der 
Vorgang     ohne     Leistung     äußerer     Arbeit 


592 


Chemische  Verwandtschaft 


vonstatten  geht,  so  erhält  obige  Beziehung  13) 
die  Form 


dhiK  =  — < 


A-Q  =  T 


dT 


RT2 


33) 


22) 


Da  nun  A=KT  In  K  ist,  erhält  man  durch 
Differentiation 


und    wenn    wir    Q    durch    Qo    ausdrücken: 
,,    ^  QodT       dT      ^dT       .,,, 


dA=RlnKdT+RTdlnK,    .    . 

in  Gleichung  22)  eingesetzt: 

d  In  K 


m 


RT  In  K— Q=RT  In  K+RT^ 


dT 


oder 


djnK 

^T    '- 


RT^'    ' 


.  24) 


Diese  Formel  hat  folgende  Bedeutung: 
Erwärmen  wir  ein  chemisches  System  bei 
konstant  gehaltenem  Volumen,  so  findet 
eine  Verschiebung  des  Gleichgewichtes  nach 
derjenigen  Seite  hin  statt,  nach  der  die 
Reaktion  unter  Wärmeabsorption  verläuft. 
Aus  der  Verknüpfung  des  ersten  und  zweiten 
Hauptsatzes,  Gleichung  13),  ergibt  sich,  daß 
beim  absoluten  Nullpunkt  T=0 

Ao=Uo,  also  weiter  =Qo.    .   .  25) 

wird,  d.  h.  beim  absoluten  Nullpunkt  ist  die 
Aenderung  der  freien  Energie  gleich  der  Ab- 
nahme der  Gesamtenergie  und  gleich  der 
Wärmetönung  Qo,  welche  (da  der  Vorgang 
ohne  äußere  Arbeitsleistung  erfolgt)  der 
Verbrennungswärme  beim  absoluten  Null- 
punkt gleich  ist.  Die  Wärmetönung  bei  der 
Temperatur  T,  Q  erhalten  wir  nach  einem 
bekannten  Satz,  aus  Qo  und  der  Differenz 
der  spezifischen  Wärme  der  reagierenden 
Stoffe  Cr,  und  der  Reaktionsprodukte  Cp,  pro- 
duzierter  Stoffe. 

Es  ist: 

Q=Q,+T(cr-Cp)  ....   26) 

Die  Aenderung  der  spezifischen  Wärme 
ist  ausdrückbar  durch: 

c=a+bT, 27) 

Für    die    reagierenden    Stoffe    gilt: 

Cr=ar+brT, 28) 

für  die  erzeugten  Stoffe: 

Cp=ap+bpT, 29) 

also 

Cr— Cp=ar— ap+(br— bp)T   .    .  30) 

Bezeichnen  wir  der  Kürze  halber 

ar — ap=a,  br— bp=|5,    ...  31) 
so  ist: 

Q=Q,+  aT+^T2    ....  32) 

Für  eine  bestimmte  Temperatur  T  ist: 


RT2       "RT    '"R 
Durch  Integration  folgt: 

'"K=RT-^l"T-^T+C').35) 

Multiphzieren    wir   mit    RT,    so    wird,    weil 
AT=RTlnK  ist: 

At=Qo— aTlnT— /JT^+RCT.  .  .  36) 
Diese  Formel  würde  gelten,  wenn  alle 
reagierenden  und  erzeugten  Gase  unter  dem 
Druck  einer  Atmosphäre  stehen  würden. 
Würden  ganz  allgemein  von  den  reagierenden 
Gasen  A  und  B  n  Mole  unter  dem  Druck  pA, 
m  Mol  unter  dem  Druck  pß  stehen,  so  würde 
sich  die  bei  dem  Vorgang  zu  gewinnende 
Energie  um  jene  Arbeit  vermehren,  welche 
der  Ausdehnung  der  n  Mole  des  Stoffes  A 
und  der  m  Mole  des  Stoffes  B  entspricht, 
also  um: 

nRTlnpA+mRTlnpB 
Für  die  unter  dem  Drucke  pc  und  pü 
stehenden  erzeugten  r  und  s  Mole  der  Stoffe 
C  und  D  würde  sich  die  freie  Energie  um 
den  zur  Kompression  auf  1  Atmophäre 
Druck  nötigen  Betrag  verringern,  also  um: 

rRT  In  pc+sRT  In  po, 
so  daß  in  allgemeiner  Form  die   Gleichung 
der    freien    Reaktionsenergie    lauten    wird: 


At=Qo— aT  In  T— ^T^+RCT 


+  RTln 


P"a  P'^b 


.  37) 


p'^cp^D 

In  dieser  Gleichung  liegt  uns  ein  allge- 
meiner Ausdruck  für  die  Affinität  eines  chemi- 
schen Vorganges  vor.  Kennen  wir  die 
Gleichgewichtskonstante  oder  die  freie  Bil- 
dungsenergie bei  einer  bestimmten  Tempera- 
tur, so  läßt  sich  unter  der  Berücksichtigung, 
daß  im  Gleichgewicht  die  freie  Energie  gleich 
Null  wird,  die  einzige  unbekannte  Größe, 
die  Integrationskonstante  C  ermitteln,  unter 
deren  Kenntnis  wir  nun  für  alle  Tempera- 
turen und  Bedingungen  die  Affinität  Ax 
berechnen  können.  Bemerkt  soll  werden, 
daß  neuerdings  durch  das  Nernstsche 
Wärmetheorem  (Journ.  de  chim.  et  phys. 
8,  p.  228,  1910)  verlangt  wird,  daß  bei  Reak- 
tionen zwischen  festen  und  flüssigen  Stoffen 
die  Gleichheit  von  freier  Energie  A  und 
Wärmetönung  Q  nicht  erst  am  absoluten 
Nullpunkt,  sondern  bereits  in  dessen  un- 
mittelbarer Nähe  erfüllt  ist,  so   daß 


,.      dA      ,.     dQ 
hm  ^r7?r=  hm 


(T=o) 


dTV=o)dT 


.  38) 


1)  C  ist  die  Integrationskonstante. 


C heniische  Yer wandtschaf t 


593 


ist.  Durch  diese  Ansätze  erfahren  obige 
mathematische  Ausführungen  für  die  er- 
wähnten Reaktionen  entsprechende  Aende- 
rungen.  Nachdem  wir  nun  das  Prinzip 
der  Affinitätsbestimmung  eines  chemischen 
Vorganges  festgelegt  haben,  reduziert  sich 
diese  Aufgabe  darauf,  die  Gleichgewichts- 
konstante bei  einer  bestimmten  Temperatur 
zu  ermitteln. 

5.  Berthelots  Irrtum.  Berthelot 
hatte  als  einer  der  ersten  neben  Thomson 
(1868)  die  Bedeutung  der  Wärmetönungen 
der  chemischen  Reaktionen  für  das  Affini- 
tätsproblem erkannt  und  1875  (Ann.  chim. 
phys.  (5),  4,  52)  den  „dritten  Satz  der 
Thermochemie"  ausgesprochen,  daß  jede 
chemische  Aenderung,  die  ohne  Mitwirkung 
einer  äußeren  Energie  verläuft,  zur  Bildung 
eines  Körpers  oder  eines  Systems  von  Kör- 
pern strebt,  welche  die  meiste  Wärme  ent- 
wickeln. War  die  Betonung  der  Bedeu- 
tung der  Wärmetönung  für  das  Affinitäts- 
probiem  von  besonderer  Bedeutung,  so 
zeitigte  der  in  obiger  Fassung  unrichtige 
Satz  den  längere  Zeit  gemachten  Fehler, 
daß  die  Affinität  A  eines  Vorganges  mit 
der  Bildungswärme  q  verwechselt  wurde, 
indem  man  die  beiden  Größen  einander 
gleich  setzte.  Aus  dem  vorhergehenden 
Abschnitt  ist  es  ohne  weiters  klar,  daß  es 
sich  hier  um  einen  prinzipiellen  Fehler 
handelte,  der  insofern  entschuldbar  war,  als 
ja  in  vielen  Fällen  die  Bildungswärme  und 
die  freie  Bildungsenergie  dem  Werte  nach 
nicht  wesentUch    verschieden    sein    können: 

So  ist  z.  B.  bei  Zimmertemperatur  (290"  ab- 
solut): 

für  2H2O  die  freie  Bildungsenergie 
A  =  108  000,  die  Verbrennungswärme 
115000  cal; 

für  2CO2  die  freie  Bildungsenergie  A 
=  133000,  die  Verbrennungswärme  136000 
cal.i) 

Wenn  man  daher  A  in  vielen  Fällen  gleich 
q  setzt,  so  bedeutet  dies  nur  eine  rohe  An- 
näherung, indem  A  sowohl  größer  als  kleiner 
sein  kann  als  die  Verbrennungswärme. 

6.  Untersuchungsmethoden  der  chemi- 
schen Verwandtschaftslehre  im  allge- 
meinen. In  Einbeziehung  des  früher  Ge- 
sagten läßt  sich  die  Gleichgewichtskonstante 
bestimmen: 

a)  durch  Messung  der  Wärmetönung  Qo 
ohne  Leistung  äußerer  Arbeit  nach  Glei- 
chung 37); 

b)  durch  Bestimmung  der  Geschwindig- 
keitskonstanten der  beiden  zum  Gleich- 
gewicht führenden  Reaktionen  k^  und  kg 
nach  Gleichung  6). 


1)  Nernst,  Phys. -ehem.  Betrachtungen  über 
den  Verbrennungsprozeß  in  Gasmotoren. 
Berlin  1905,  S.  8. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


Voraussetzung  ist  hierbei,  daß  keine 
einseitige  Beeinflussung  der  einen  oder  anderen 
etwa  durch  Katalysatoren  (s.  den  Artikel 
,, Katalyse")  erfolgt,  sondern,  wenn  eine 
katalytische  Wirkung  erfolgt,  beide  zum 
Gleichgewicht  führenden  Reaktionen  eine 
proportionale  Beeinflussung  erfahren. 

c)  durch  Bestimmung  der  einzelnen  Stoff- 
gattungen wie  sie  dem  Gleichgewichts- 
zustande entsprechen. 

Bei  der  Bestimmung  solcher  Konstanten 
kommt  es  darauf  ab,  daß  man  in  einem  ge- 
gebenen AugenbMck  die  Mengen  der  ver- 
schiedenen Stoffe  bestimmt,  die  sich  während 
der  Reaktion  in  einem  bestimmten  Zeit- 
punkt, oder  nach  Erreichung  des  Gleich- 
gewichtszustandes gebildet  haben.  Die  che- 
mische, analytische  Bestimmung  der  Stoff- 
gattungen ist  einfach,  wenn  es  sich  um  die 
Messung  eines  einzelnen  Stoffes,  in  einer 
einzigen  Phase  handelt.  Sind  mehrere 
Stoffe  vorhanden,  so  erfordert  die  analytische 
Trennung  der  einzelnen,  am  Gleichgewichte 
beteiligten  Stoffe  einen  größeren  Zeitauf- 
wand. Eine  solche  ist  nur  dann  ohne  weiteres 
zulässig,  wenn  einmal  die  Geschwindig- 
keit der  betreffenden  Reaktion  im  Verhält- 
nis zu  der  Zeit,  in  der  die  analytische  Ope- 
ration ausgeführt  wird,  zu  vernachlässigen 
ist,  zum  zweiten  wenn  durch  die  analytische 
Operation  eine  Verschiebung  des  Gleich- 
gewichtszustandes nicht  bewirkt  wird.  So 
kann  man  z.  B.  nicht  die  Menge  der  Silber- 
ionen in  einer  Lösung  von  Silberacetat 
durch  Fällung  mit  Chlorionen  ermitteln, 
da  ja  infolge  Gleichgewichtsverschiebung 
(s.  den  Ai'tikel  ,, Chemisches  Gleichge- 
wicht") nicht  nur  die  ursprünglich  vor- 
handenen Silberionen,  sondern  das  ge- 
samte Silber  ausgefällt  wird.  Hingegen 
läßt  sich  auf  diesem  Wege  die  Konzentration 
der  Chlorionen  feststellen,  die  durch  Hy- 
drolyse der  Monochloressigsäure  ent- 
standen sind,  indem  die  Zeit,  in  der  sich 
nennenswerte,  praktisch  nachweisbare  Mengen 
von  Chlorionen  abspalten,  sehr  klein  ist  im 
Verhältnis  zur  Zeit,  die  zur  Analyse  nötig  ist. 

In  anderen  Fällen  mindert  man  die  Reak- 
tionsgeschwindigkeit durch  rasch  erfolgende 
Temperaturerniedrigung  herab  und  fixiert 
so  den  Reaktionszustand  zu  einer  bestimmten 
Zeit,  bezw.  den  Gleichgewichtszustand,  der 
einer    höheren    Temperatur    entspricht. 

Reaktionen,  die  z.  B.  durch  Wasserstoff- 
ionen oder  Hydroxyl-Ionen  erst  katalytisch 
soweit  beschleunigt  werden,  daß  sie  meßbare 
Werte  annehmen,  kann  man  durch  Neutraü- 
sation  in  jedem  behebigen  Zeitpunkt  zum 
Stillstand  bringen. 

Oft  kann  man  durch  passende  Wahl  der 
Versuchsbedingungen  sich  die  Kenntnis 
der  Mengen  der  vorhandenen  Stoffe  bis 
auf  einen  verschaffen.    Bestimmt  man  dann 

38 


594 


Chemische  \'"erwandtschaft 


die  Gesamtmenge,  so  ergibt  sich  die  ge- 
suchte Größe  als  Unterschied.  In  vielen 
Fällen  bedient  man  sich  der  sogenannten 
„physikahschen  Methoden"  zur  Verfolgung 
des  Reaktionsverlaufes  bezw.  zur  Feststel- 
lung des  Gleichgewichtszustandes.  Die 
physikahschen  Methoden  beruhen  darauf, 
daß  man  irgendeine  Eigenschaft,  wie 
Volumen,  Wärmeinhalt,  optisches  Brechungs- 
vermögen, elektrische  Leitfähigkeit,  Farb- 
intensität u.  a.  m.  an  dem  vorhegenden 
Reaktionsgemisch  mißt,  welche  sich  gleich- 
zeitig mit  der  Menge  des  zu  bestimmenden 
Stoffes  ändert.  Kennt  man  den  Zusammen- 
hang zwischen  dem  Betrage  dieser  Eigen- 
schaft und  der  Menge,  so  kann  man  von 
dem  einen  auf  die  andere  schließen. 

Bezeichnen  wir  mit  x  den  Grad  der 
Umsetzung,  mit  ^R  die  Aenderung  der 
Eigenschaft  des  Reaktionsgemisches  vom 
Anfangszustande  bis  zum  Zeitpunkt,  bei 
dem  die  umgesetzte  Menge  dem  Betrag  x 
entspricht,  und  mit  Rj  die  Aenderung  für 
den  Fall  vollständiger  Umsetzung,  so  läßt 
sich  X  nach 

x=--l^ 39) 

Xto 

berechnen. 

Im  Falle  störender  Nebenreaktionen, 
ist  der  diesen  entsprechende  Betrag  der 
Eigenschaftsänderungen  q  von  _/R  abzu- 
ziehen und  geht  x  über  in 

x=^^^    ......  40) 

Ro 

Daß  es  für  diese  FäUe  am  günstigsten  ist 
eine  Eigenschaft  ausfindig  zu  machen,  welche 
dem  zu  messenden  Stoffe  aUein  zukommt 
und  deren  Betrag  seiner  Menge  oder  Kon- 
zentration proportional  ist,  ist  einleuch- 
tend. Handelt  es  sich  um  die  Bestimmung  des 
Gleichgewichtszustandes  von  Ionen,  so 
kommen  vornehmhch  (außer  den  oben  ge- 
nannten)   zwei    Methoden    in    Betracht: 

a)  Die  Messung  einer  Konzentrationskette: 
Lösung  von  '  Lösung  von 

Metall   unbekannter    bekannter    Metall, 
lonenkonz.  j  lonenkonz. 

X  !  C 

Aus   der  gemessenen   elektromotorischen 

Kraft  der  Kette  n 

0-000198  ^ ,      c 
.-t:= T  log  — 

n  *=  X 

(n  =  Wertigkeit  der  betreffenden  lonen- 
gattung,  T  =  absolute  Temperatur)  läßt  sich 
dann  X  ermitteln  (s.  die  Artikel  ,, Potential, 
Elektrochemisches  Potential"  und 
„Galvanische  Ketten"). 

b)  Die  Messung  der  elektrolytisehen  Leit- 
fähigkeit. Aus  der  beobachteten  elektro- 
lytischen Leitfähigkeit  läßt  sich  ein  Schluß 
auf   die    Konzentration   vorhandener    Ionen 


ziehen.  Im  besonderen  Falle,  wenn  es  sich 
um  die  Bestimmung  des  Dissoziationsgrades 
eines  Elektrolyten  handelt,  hegt  der  Fall 
sehr  einfach. 

7.  Dissoziationskonstante  (vgl.  auch 
den  Artikel  ,,Dissozi  ation,  Elektro- 
lytische Dissoziation").  Auf  den  Disso- 
ziationsvorgang eines  Elektrolyten  können  wir, 
wie  ber-eits  oben  Seite  590  erwähnt,  das  Massen- 
wirkungsgesetz (Gleichung  8)  anwenden. 

Betrachten  wir  z.  B.  die  Dissoziation 
einer  Säure  in  der  wässerigen  Lösung,  so 
vollzieht  sich  die  umkehrbare  Reaktion 
Säure  ^  Anion  +  H-,  auf  die  wir  die 
Gleichung  des  Massenwirkungsgesetzes  an- 
wenden können.  Da  ein  Mol  Salz  betrachtet 
wird,  das  bei  bestimmter  Konzentration, 
d.  h.  bei  bestimmtem  Volumen  v,  den  Disso- 
ziationsgrad a  besitzt,  gilt  die  Beziehung, 
da  Anion  und  Kation  in  äquivalenter 
Menge  entstehen 


a 

a 

v 

V 

1- 

-a 

K= 


(1— a)v 


41) 


Bei  schwach  dissoziierten  Elektrolyten,  das 
sind  Säuren  und  Basen,  deren  Dissoziations- 
grad bei  mittlerer  Konzentration  nicht 
allzu  groß  ist,  gilt  diese  Beziehung  in  weitem 
Maße.  Bei  stark  dissoziierten  Elektrolyten, 
den  sogenannten  starken  Säuren  und  Basen 
und  Neutralsalzen  erhält  man  bessere  kon- 
stante Werte  für  K,  wenn  man  obigen  Aus- 
druck   ersetzt    durch 


K 


,_-..     ....  42) 

1— alV 

(Rudolphi,  Ztschr.  phys.  Ch.  17,  385,  1895) 

oder  durch 


-=K 


(l-a)^v-" ^^^ 

(vanf  Hoff,  Ztschr.  phys.  Ch.  18,  300, 1895). 
Um  in  diesen  Beziehungen  den  Dissoziations- 
grad a  experimentell  ermitteln  zu  können, 
haben  wir  zwei  Methoden:  die  osmotische 
Methode  und  die  der  elektrischen  Leit- 
fähigkeit. 

1)  Bedeuten  Po  den  osmotischen  Druck 
(über  dessen  Messung  s.  den  Artikel 
,,0  s  m  0  t  i  s  c  h  e  T  h  e  0  r  i  e") ,  wie  er  sich 
aus  den  Gasgesetzen  ohne  Berücksichtigung 
der  Dissoziation  berechnet,  und  P  den  wirk- 
hch  beobachteten,  n  die  Zahl  der  Spalt- 
stücke, Ionen,  in  die  das  in  Lösung  befind- 
hche  Mol  des  Elektrolyten  zerfällt,  so  ist 
der  Dissoziationsgrad  gegeben  durch 

«=/^T^ ^'^^ 

(n— l)Po 

Statt  des  Verhältnisses  der  osmotischen 
Drucke  kann  natürhch  auch  das  der  denselben 
proportionalen  Gefrierpunkts-  oder  Dampf- 
spannungserniedrigungen gesetzt  werden. 


Cliemi sehe  Verwandtseliaf t 


595 


2)  ergibt  sich  der  Dissoziationsgrad  aus 
dem  Verhältnis  des  molei£ularen  Leitver- 
mögens bei  der  betreffenden  Verdünnung  My 
zu  dem    bei   unendhcher   Verdünnung   Mco 


und  von  Basen: 


100  K 


Mv 


...  45) 


Durch  Einsetzen  der  so  erhaltenen  experi- 
mentellen Daten  von  a  in  die  angegebenen  Be-  j 
Ziehungen  41),  bezw.  42)  oder  43)  für  K  läßt ! 
sich  dieser  konstante  Wert,  die  Dissoziations- 
konstante für  sämtUche  oben  erwähnte  Gat- 
tungen von  Elektrolyten  ermitteln.  Es  ist  ein- 
leuchtend, daß  wir  in  K  den  zahlenmäßigen 
Ausdruck  vor  uns  haben  für  den  Disso- 
ziationsgrad bei  bestimmtem  Volumen  und 
bestimmter  Temperatur.  Je  größer  K,  desto 
größer  wird  ceteris  paribus  der  Disso- 
ziationsgrad, die  Konzentration  der  einzelnen 
lonengattungen  sein.  Da  nun  die  Wirk- 
samkeit der  Säuren  einerseits  durch  die  je- 
weihge  Konzentration  der  H-Ionen,  die  der 
Basen  durch  die  Konzentration  der  OH;- 
lonen  bedingt  ist,  so  werden  wir  es  mit 
starken  Säuren  und  Basen  zu  tun  haben,  wenn 
die  Konzentration  der  H--  bezw.  OH'-Ionen 
groß  ist,  und  umgekehrt.  In  diesem  Sinne  hat 
K,  die  Dissoziationskonstante,  die  Bedeutung 
der  Affinitätskonstante  der  Säuren  und 
Basen  erlangt.  Es  ist  das  Verdienst  von  Ost- 
wald auf  dieseTatsachen  hingewiesen  zu  haben 
und  ein  ausgedehntes  Zahlenmaterial  für  die 
Affinitätskonstante  von  Säuren  und  Basen 
herbeigeschafft  zu  haben.  Besonders  interes- 
sant ist  die  hierbei  zutage  geförderte  Erschei- 
nung, daß  die  Affinitätsgrößen  organischer 
Säuren  und  Basen  in  ausgesprochener  Weise 
mit  der  Konstitution  des  Kadikais  variieren. 
Es  lassen  sich  die  Kadikaie  scharf  in  nega- 
ti  vierende  und  positi  vierende  scheiden, 
je  nachdem  sie  die  Aufnahme  einer  negativen 
(An-)  lonenladung  begünstigen  (Säuren),  also 
einer  positiven  (Kat-) lonenladung  erschweren, 
oder  umgekehrt. 

Negativierend  wirkt  die  Substitution 
von:  aromatischen  Radikalen  (z.  B.  CeHg), 
Hydroxyl,  Schwefel,  Halogenen,  Karboxyl, 
Nitril,  Cyan;  positivierend  wirken:  Fett- 
radikale (z.  B.  CHg),  Wasserstoffaddition 
und  insbesondere  die  Amidogruppe.  Dies 
zeigt  z.  B,  folgende  Keihe  von  Säuren  mit 
ihren  Affinitätskonstanten  K: 

100  K 

Essigsäure  CH3COOH    ....  0,00180 

a-Toluylsäure  CH2(CeH5)COOH  0,00556 

Glykolsäure  CH2(0H)C00H     .  0,0152 

Thiacetsäure  CH3COSH     .    .    .  0,0469 

Chloressigsäure  CH2CICOOH    .  0,155 

Trichloressigsäure  CCI3COOH  .  1,21 

Malonsäure  CH2COOH.COOH  0,158 

Cyanessigsäure    CH2(CN)C00H  0,370 

Propionsäure    CH2(CH3)COOH  0,00134 


Ammoniak  NH4OH 0,0023 

Methylamin  NH3(CH3)OH    .    .  0,050 

Benzylamin  NH3(CH2C'H5)0H  0,0024 

Anihn  NH3(C6H5)OH     ....  0,000000011 

Von  erhebhchem  Einfluß  auf  die  Wir- 
kung des  Substituenten  ist  seine  räum- 
hche  Entfernung  von  der  Stelle  der  Molekel, 
an  welcher  die  Dissoziation,  also  die  Auf- 
nahme der  lonenladung,  erfolgt;  je  näher  an 
dieser  die  Substitution,  um  so  wirksamer 
ist  sie;  so  ist  100  K  bei  o-Nitrobenzoesäure 
0,616  >  als  bei  m-Nitrobenzoesäure  0,0345. 

8.  Verteilung  einer  Base  zwischen 
zwei  Säuren  oder  einer  Säure  zwischen 
zwei  Basen.  Ein  weiteres  Hilfsmittel  zur 
Bestimmung  der  Affinität  einer  Säure  oder 
einer  Base  hat  man  dadurch  in  der  Hand, 
daß  man  zwei  Säuren,  von  denen  z.  B.  die 
Stärke  der  einen  bekannt  ist,  um  eine  starke 
Base,  bezw.  zwei  Basen,  von  denen  die  Stärke 
der  einen  bekannt  ist,  um  eine  starke  Säure 
konkurrieren  läßt.  Die  rechnerische  Behand- 
lung eines  solchen  Falles  möge  zur  Ver- 
anschaulichung   dieser    Methode    dienen. 

Es  mögen  zwei  schwache  Säuren  SH  und 
SiH  um  eine  starke  Basis  z.  B.  NaOH  kon- 
kurrieren und  zwar  sei  in  dem  Volumen  V 
je  ein  Mol  der  drei  Elektrolyte  vorhanden. 
Ist  nun  die  Menge  des  nicht  dissoziierten 
Teiles  von  SH  =  x,  so  ist  die  von  SiH  = 
1— X ;  von  der  ersten  Säure  ist  also  die  Menge 
1 — X  von  der  Basis  mit  Beschlag  belegt 
worden  und  zwar  in  zweierlei  Weise,  indem 
teils  das  negative  Kadikal  als  freies  Ion  die 
j  äquivalente  Menge  des  positiven  Kadikais 
der  Basis  elektrisch  neutrahsiert,  teils  auch 
beide  Kadikaie  zum  elektrisch  neutralen 
j  Molekül  SNa  zusammengetreten  sind.  Ist 
tti  der  Dissoziationsgrad  des  Salzes  SNa, 
so  ist  der  auf  erstere  Weise  von  der  Basis 
mit  Beschlag  belegte  Bruchteil  Oi  (1— x), 
der  zweite  (1— ai)  (1— x).  Von  der  zweiten 
Säure  hat  dann  die  Basis  die  Menge  x  mit 
Beschlag  belegt  und  zwar  die  Menge  OgX  in 
Gestalt  negativer  Ionen  S'j,  während  .  die 
Menge  (1— a2)x  zur  Bildung  elektrisch  neu- 
traler Moleküle  von  der  Zusammensetzung 
SiNa  verwendet  wurde,  wo  Oa  den  Dissozia- 
tionsgrad des  Salzes  Si Na  bedeutet.  Außerdem 
wird  noch  ein  Bruchteil  der  beiden  Säuren 
elektrolytisch  dissoziiert  sein  und  zwar 
betrage  die  Menge  der  freien  H-Ionen  y, 
welche  Größe  wie  vorausgesetzt  bei  schwachen 
Säuren,  deren  Dissoziation  durch  Gegenwart 
von  Neutralsalz  auch  noch  sehr  stark  zurück- 
gedrängt wird  (s.  den  Artikel  ,,Dissoziation, 
elektrolytische  Dissoziation"),  im  Ver- 
gleich zu  X  und  (1— x)  verschwindend  klein  ist. 
Wir  haben  also  das  oben  definierte  Massenwir- 
kungsgesetz in  der  Formuherung  für  die 
elektrolytrische  Dissoziation  auf  folgende 
Dissoziationen  anzuwenden, 

38* 


596 


Chemische  Verwandtschaft 


NaS=Na-+S' 46) 

NaSi=Na-+S'i 47) 

HS=H-+S' 48) 

HSi=H+S'a 49) 

Da  in  den  meisten  Fällen  binäre,  aus 
einwertigen  Ionen  gebildete  Salze  gleich 
stark  dissoziiert  sind,  können  wir  für  die 
beiden  ersten  Gleichgewichte  46)  und  47) 
die  Gleichgewichtskonstante  K  gleich  setzen 
und  zeigen,  daß  ceteris  paribus  die  Dissozia- 
tionsgrade tti  und  tta  gleich  sind.  Bedeute  K^ 
und  K2  die  Dissoziationskonstanten  der 
beiden  Säuren,  so  hefert  die  Anwendung 
des  Massenwirkungsgesetzes  auf  die  Keaktio- 
nen  43)  und  49)  die  Beziehungen 

K,x=''-^°!Ö=i' 50) 

und 

K,(l-x)=-''-^' 61) 

woraus  durch  Division  und  infolge  der 
oben  erwähnten  Gleichheit  von  ai  und  a^ 

K, x^      ^^^ 

sieh  ergibt. 

(1 x) 

^^ nennt  man  das  Teilungsverhält- 
nis der  beiden  Säuren.  Es  ist,  wie  man  sieht, 
von  der  Natur  der  einsäurigen  Base  unab- 
hängig. Ist  (1 — x)>  X,  so  bedeutet  dies, 
daß  von  der  Säure  SH  ein  größerer  Bruch- 
teil durch  die  Base  beansprucht  wurde, 
als  von  der  Säure  SiH,  d.  h.  die  erste  hat 
zur  Basis  eine  größere  Affinität,  sie  ist  die 
stärkere.  Bezeichnet  man  mit  03  und  a^ 
die  Dissoziationsgrade  der  beiden  Säuren, 
so  läßt  sich  zeigen,  daß 

^-^=^^ 54) 

X        04 

ist,  d.  h.  das  Teilungsverhältnis  ist  gleich 
dem  Verhältnis  der  Dissoziationsgrade  bei 
der  entsprechenden  Verdünnung,  Denselben 
methodischen  Weg  können  wir  für  die 
Betrachtung  der  Verteilung  einer  Säure 
zwischen  zwei  Basen  einschlagen. 

Thomson  hat  bereits  1854,  also  früher 
als  der  Vorgang  der  Neutralisation  im  Lichte 
der  elekrtolytischen  Dissoziationstheorie  ge- 
klärt war,  das  Teilungsverhältnis  zweier 
Säuren  auf  Grund  der  Messung  von  Wärme-  j 
tönungen  bestimmt.  Ist  die  Wärmetönung 
der  vollständigen  Neutrahsation  eines  Aequi-  j 
valents  der  ersten  Säure  SH  für  sich  allein 
durch  ein  Aequivalent  der  Base,  a,  die 
der  zweiten  SiH  für  sich  allein,  b,  so  wird 
man,  falls  a  und  b  verschieden  sind  (was 
der  Fall  ist  bei  verschieden  starken  Säuren, 
s.  den  Artikel  , ,  T  h  e  r  m  0  c  h  e  m  i  e  ") , 
bei  konkurrierender  Neutralisation  je  eines 
Aequivalents      der      beiden      Säuren,       in 


Summe  also  zweier  Aequivalente  durch 
nur  ein  Aequivalent  Base,  einen  Mittelwert 
der  Wärmetönung  c  erhalten.  Dieser  wird 
je  nach  dem  Wert  der  größeren  Bean- 
spruchung durch  die  Säure  SH  vom  Be- 
trage X  näher  an  a  oder  bei  großer  Bean- 
spruchung durch  Säure  SjH  vom  Betrage 
(1 — x)  näher  an  b  hegen. 
Es  wird  also 

i  c— b  f.^. 

i->^=^b ^^> 

^=S '''> 

sein,  der  Teilungskoeffizient  also: 

^=^ 57) 

X         a — c 

Anstatt  der  Wärmetönungen  kann  man, 
wie  Ostwald^)  zeigte,  mit  gleichem  oder 
besserem  Erfolge  sich  auch  der  Aenderungen 
des  Volums  oder  des  spezifischen  Brechungs- 
vermögens der  Lösungen  bei  der  Neutra- 
hsation behufs  Bestimmung  des  Teilungs- 
verhältnisses bedienen,  und  man  gelangt 
durch  die  entsprechende  Betrachtungsweise 
auch  hier  zu  genau  den  gleichen  Formeln. 
Besonders  die  Bestimmung  der  Volum- 
änderungen vereinigt  mit  der  Leichtigkeit 
eine  große  Sicherheit  der  Ausführung.  In 
der  folgenden  Tabelle  sind  die  Resultate 
einer  Anzahl  nach  letzterer  Methode  aus- 
geführten Bestimmungen  mitgeteilt: 


1— X 

1— X 

beob. 

ber. 

Salpetersäure  :Dichloressig- 

saure ...           .    . 

0,76 

0,69 

Chlorwasserstoff  säure:  Di- 

chloressigsäure 

0,74 

0,69 

Trichloressigsäure:  Dichlor- 

essigsaure 

0,71 

0,69 

Dichloressigsänre :  Milchsäure 

0,91 

0,95 

Trichlore^sigsäure:  Mono- 

chloressigsäure    .... 

0,92 

0,91 

Trichloressigsäure :  Ameisen- 

säure   

0,97 
0,54 

0,97 

Ameisensäure:  Milchsäure  . 

0,56 

Ameisensäure:  Essigsäure   . 

0,76 

0,75 

.,             Buttersäure. 

0,80 

0,79 

„             Isobuttersäure 

0,79 

0,79 

,,             Propionbsäure 

0,81 

0,80 

,,              Glycolsäiire. 

0,44(  ? ) 

0,53 

Essigsäure :       Buttersäure . 

0,53 

0,54 

,,                Isobuttersäure 

0,53 

0,54 

Bei  der  Konkurrenz  zweier  schwacher 
Säuren  und  bei  Verdünnungen,  bei  denen 
man  die  Neutralsalze  der  Säuren  als  voll- 
ständig dissoziiert  ansehen  kann,  verläuft 
die  Reaktion: 


1)   Ostwald.    Jouru.    pr.  Chem.  [2]  18,  328 
1878. 


Ckoimselie  Verwaiultscliait  —  Chemische  Vorgänge 


597 


SH+S\+Na-   ^    SiH+S'+Na-    .  58) 
oder  einfach 

SH+S'i    ^    SiH+S  ....  59) 
Dann  verlangt  das  Massenwirkungsgesetz 

^^  ^  =  konstant, 60) 

welche  Gleichung  L  eil  mann  und  Schlie- 
mann  (Lieb.  Ann.  270,  208,  1892)  be- 
stätigt fanden,  die  zur  Analyse  des  Gleich- 
gewichtes die  Messung  chemischer  Licht- 
absorption verwandten.  Ganz  analog  stu- 
dierte Jellet^)  die  Verteilung  zweier  Alka- 
loide  zwischen  Salzsäure,  indem  er  die  am 
Gleichgewicht  beteihgten  Stoffmengen  durch 
Messung  der  spezifischen  Drehung  bestimmte. 

Literatur.      W.    Ostwald,     Verwandtschaftdehre. 
1.   Teil,    2.  Aufl.,  Leipzig  1896—1902,  S.  1—196. 

—  Derselbe,  Grundriß  der  allgemeinen  Chemie. 
3.  Atifl.,    Leipzig    1899,    11.    Buch,    S.  502—535. 

—  W.  Nernst,  Theoretische  Chemie.  3.  Aufl., 
Stuttgart  1900,  S.  464— 486,  Chem.  Gleich  gewicht  in 
Salzlösungen.  —  lt.  Krem ann,  Amcendung p>hys.- 
chem.  Theorien  auf  technische  Prozesse  u.  Fabri- 
kationsmethoden. Wohlgemuth's  Monographien 
chem.  techn.  Fabrikationsmethoden,  Halle  1911, 
1.  Kap.  Die  beiden  Hauptsätze  der  mechanischen 
Wärmetheorie,  S.  1—30.  —  J.  Sigrist,  Chem. 
Affinität  und  Energieprinzip.  Ahrens'  Samml. 
chem.-techn.  Vorträge,  Bd.  VI],  Stuttgart  1902, 
S.  137  -  158.  —  Vergleiche  ferner  H.  Lunden, 
Affinitätsmessungen  schwacher  Säuren  und 
Basen.  Ebenda  Bd.  I4,  1-110.  —  It.  Abegg, 
Theorie  der  elektrolytischen  Dissoziation.  Ebenda 
Bd.  VIII,  S.  147—256.  —  H.  Herz,  Chemische 
Verwandtschaftslehre.  Ebenda  Bd.  VIII,  S.  3^9 
bis  4O8. 

R.   Kreniann. 


Chemische  Vorgänge. 

1.  Aggregatzustandsänderungen.  2.  Feucht- 
werden. Zerfließen.  Rauchen  an  der  Luft.  Ver- 
wittern. 3.  Keimwirkungen.  4.  Addition.  Anlage- 
rung. Bindungswechsel.  5.  Umlagerung.  Sub- 
stitution. Verdrängung.  6.  Dissoziation.  7.  Asso- 
ziation. 8.  Spaltungen.  Hydrolyse.  Verseifung. 
9.  Polymerisation.  Kondensation.  10.  Neu- 
tralisation. 11.  Oxydation.  12.  Reduktion. 
13.  Gekoppelte  Vorgänge.  Katalyse.  14.  Iso- 
therme und  adiabatische  Vorgänge.  15.  Reak- 
tionen.    Verlauf  von  Reaktionen. 

I.  Aggregatzustandsänderungen.  Die 
üebergänge  eines  Aggregatzustandes  in  einen 
anderen  sind  Vorgänge  von  besonderem 
Interesse,  weil  hierdurch  nicht  nur  die 
äußere  Form,  sondern  auch  der  Energieinhalt 
des  die  Aenderung  erleidenden  Stoffes 
modifiziert  wird.  Den  wechselweisen  Ueber- 
gang  von  fest  in  flüssig  bezeichnet  man  als 


1)  Trans,  of  Irish  Acad.  25,  371,  1875. 


Schmelzen  und  Gefrieren.  Bezüglich 
der  Temperatur  sind  beide  Vorgänge  identisch. 
Da  beim  Schmelzen  die  Materie  in  einen 
leichter  bewegüchen  Zustand  übergeht,  in 
dem  die  Moleküle  reicher  an  kinetischer  Ener- 
gie sind,  so  findet  man,  daß  beim  Schmelz- 
punkt die  zur  Durchführung  des  Schmelz- 
prozesses zugeführte  Wärme  teilweise  nicht 
der  Temperaturerhöhung  dient,  sondern 
als  kinetische  Energie  aufgenommen  wird. 
Es  verschwindet  daher  ein  bestimmter  Wärme- 
betrag, den  man  als  die  latente  Schmelz- 
w  ä  r  ni  e  bezeichnet.  Umgekehrt  wird  beim  Ge- 
frieren derUeberschuß  an  kinetischer  Energie, 
den  die  nunmehr  in  einen  weniger  beweghchen 
Zustand  übergehenden  Moleküle  verlieren, 
in  der  Form  von  Wärme  in  Freiheit  gesetzt, 
so  daß  beim  Gefrierpunkte  die  latente  Wärme 
wieder  erscheint  und  zur  Temperatur- 
erhöhung   des   gefrierenden   Körpers   führt. 

Den  Uebergang  von  fest  in  gasförmig 
ohne  Berührung  des  flüssigen  Aggregat- 
zustandes nennt  man  Sublimation.  Die 
Fähigkeit  zur  Sublimation  findet  sich  bei 
vielen  festen  Substanzen.  Im  entsprechenden 
Sinne  wie  von  einer  latenten  Schmelzwärme 
spricht  man  hier  von  einer  latentwerdenden 
Sublimationswärme,  die  den  gegenüber 
den  festen  Molekülen  höheren  Betrag  der 
gasförmigen  Moleküle  an  kinetischer  Energie 
zu  bestreiten  hat. 

Den  wechselweisen  Uebergang  von  flüssig 
in  gasförmig  bezeichnet  man  als  Ver- 
dampfung und  Kondensation.  Auch 
hier  besteht  eine  latente  Verdampfungs- 
wärme und  eine  freiwerdende  Konden- 
sationswärme, die  aus  dem  höheren  Betrag 
der  gasförmigen  Moleküle  an  kinetischer 
Energie  gegenüber  dem  des  flüssigen  Aggregat- 
zustandes resultiert.  Verdampfung  findet 
bei  jeder  Temperatur  statt,  und  zwar  ist  der 
Dampfdruck  in  seiner  Größe  außer  von 
der  Natur  des  Stoffes  hauptsächlich  von 
der  Temperatur  abhängig.  Ist  der  Dampf- 
druck dem  auf  der  Flüssigkeit  lastenden 
Druck  gleich,  an  der  Luft  also  rund  eine 
Atmosphäre,  so  nennt  man  den  Verdamp- 
fungsprozeß Sieden,  das  äußerhch  durch  die 
Blasenbildung  ausgezeichnet  ist  und  dadurch, 
daß  die  Verdampfung  von  allen  Teilen  der 
Flüssigkeit  ausgeht.  Unterhalb  des  Siede- 
punktes findet  die  Verdampfung  nur  von  der 
Oberfläche  der  Flüssigkeit  aus  statt;  der 
Dampfdruck  ist  in  diesem  Falle  kleiner  als 
der  auf  der  Flüssigkeit  lastende  und  wird  als 
der  Partialdruclv  des  Dampfes  bezeich- 
net. Wie  die  Verdampfung  durch  Tempe- 
raturerhöhung unterstützt  wird,  so  erreicht 
man  die  Kondensation  durch  Abkühlung. 

Der  Uebergang  von  dem  festen  Aggregat- 
zustand in  den  flüssigen  ist  nicht  immer 
scharf  ausgeprägt.  Man  beobachtet  häufig, 
daß  dem  Schmelzen  fester  Körper  ein  Zu- 


598 


Clieniisclie  Vorgänge 


sammensinken  oder  Sintern  vorausgeht, 
das  erst  bei  weiterer  Temperaturerhöhung  zu 
dem  Zustand  eines  lilaren  Flüssigwerdens 
führt.  Der  Sinterungspunkt  läßt  sich  oft 
schärfer  beobachten,  als  der  Schmelzpunkt 
und  kann  dadurch  zu  wichtigen  Feststellungen 
dienen. 

Manche  Körper  sind  bei  gewöhnlicher 
Temperatur  in  einem  Grenzzustand  zwischen 
fest  und  flüssig,  den  man  als  wachsartig 
bezeichnet.  Es  gehngt  häufig  durch  stärkere 
Abkühlung  den  definierten  festen  Zustand 
herzustellen,  durch  Temperaturerhöhung  eine 
klare  Schmelze  zu  erreichen  (s.  die  Artikel 
„Aggregatzustände",  „Feste  Körper", 
;, Flüssigkeiten",  „Gase",  „Lösungen"). 

2.  Feuchtwerden,  Zerfließen,  Rauchen 
an  der  Luft.  Verwittern.  Substanzen, 
welche  die  Eigenschaft  haben,  Feuchtigkeit 
aus  der  Luft  anzuziehen,  nennt  man  hygro- 
skopisch. Diese  Eigenschaft  geht  bei  manchen 
Substanzen,  wie  z.  B.  dem  Chlorcalcium,  so- 
weit, daß  sie  an  der  Luft  zerfheßen  und  in 
den  flüssigen  Aggregatzustand  übergehen. 
Es  finden  dabei  meistens  Hydratbildungen 
statt,  so  daß  die  Hygroskopizität  als  eine 
Folge  chemischer  Affinität  zwischen  Wasser  und 
der  betreffenden  Substanz  anzusprechen  ist. 

Ebenso  ist  auf  den  Einfluß  des  "Wassers 
die  Erscheinung  zurückzuführen,  daß  manche 
Substanzen  an  der  Luft  Nebel  bilden,  rauchen. 
Auch  hier  ist  eine  chemische  Verwandtschaft 
zum  Wasser  meist  die  Ursache.  So  zieht 
z.  B,  die  gasförmige  Salzsäure  mit  großer 
Begierde  die  Luftfeuchtigkeit  an  sich,  wobei 
wahrscheinhch  durch  den  Auflösungsprozeß 
eine  genügende  Abkühlung  stattfindet,  um 
den  Wasserdampf  in  feinen  Tröpfchen  als 
Nebel  sichtbar  zu  machen.  Alle  bei  Zimmer- 
temperatur gasförmig  flüchtigen  Substanzen, 
die  stark  hj'groskopisch  sind  und  mit  negativer 
Wärmetönung  sich  in  Wasser  lösen,  können 
die  Erscheinung  des  Eauchens  zeigen.  Statt 
des  Wassers  kann  auch  ein  anderer  chemischer 
Komponent  die  Erscheinung  des  Rauchens 
veranlassen.  Wenn  Ammoniakgas  mit  gas- 
förmiger Salzsäure  zusammentritt,  so  findet 
die  Bildung  von  festem  Salmiak  statt,  der 
sich  in  Form  eines  Nebels  oder  Rauches  in 
der  Atmosphäre  verteilt. 

Auch  die  der  Flüssigkeitsaufnahme  ent- 
gegengesetzte Erscheinung,  daß  wasser- 
haltige Substanzen  einen  Teil  ihres  Wasser- 
gehaltes an  die  Luft  abgeben,  ist  sehr  ver- 
breitet. Man  findet  sie  bei  wasserhaltigen 
Kristallen.  Da  bei  solchen  das  Kristallwasser 
eine  chemische  und  physikalische  Funktion 
in  dem  Sinne  ausübt,  daß  die  Fähigkeit  in 
einer  bestimmten  Form  zu  kristalhsieren 
oder  überhaupt  zu  kristallisieren  an  die  Mit- 
wirkung einer  stöchiometrisch  bestimmten 
Wassermenge  gebunden  ist,  so  ist  dieser 
Wasserverlust  häufig;  mit  dem  Verlust   der 


Kristalleigenschafien  und  sogar  der  Kristall- 
form verknüpft.  Im  ersteren  FaUe  bleibt 
die  äußere  Form  des  Kristalles  mehr  oder 
weniger  gewahrt,  aber  die  eigentüchen  Kri- 
staUeigenschaften,  wie  Durchsichtigkeit,  ver- 
schiedenes Verhalten  in  der  Richtung  der 
verschiedenen  Kristallachsen,  geht  verloren. 
Der  Kristall  wird  trübe  und  undurchsichtig. 
Man  nennt  diesen  Vorgang  verwittern. 
Der  Verwitterungsprozeß  ist  geologisch  und 
mineralogisch  von  Bedeutung  und  erklärt 
das  Vorkommen  von  Minerahen,  die  teils 
als  Hydrate,  teils  wasserfrei,  trotz  sonst 
gleichem  chemischem  Aufbau,  an  verschiede- 
nene  Stellen  der  Erdoberfläche  lokahsiert 
sind. 

Im  zweiten  Falle  kann  es  sein,  daß  die 
wasserärmere  Verbindung  eine  andere  Kri- 
stallform besitzt,  als  die  wasserreichere,  so 
daß  der  Vorgang  der  Wasserabgabe  mit  einer 
allmählichen  Aenderung  der  Kristallform 
einhergeht. 

3.  Keimwirkungen.  Man  beobachtet  oft, 
daß  chemische  Systeme  im  gasförmigen 
oder  flüssigen  Aggregatzustand  sich  unter 
Bedingungen  befinden,  die  eine  teilweise 
Kondensation  oder  Kristallisation  hervor- 
rufen sollten,  ohne  daß  diese  jedoch  eintreten. 
Solche  Systeme  sind  dann  in  einem  labilen 
Gleichgewicht,  dessen  Störung  zum  stabilen 
Gleichgewicht  führt.  Derartige  Störungen 
können  durch  „Keime"  hervorgerufen  werden. 
Kühlt  man  z.  B.  eine  wasserhaltige  Atmo- 
sphäre, die  vollständig  staubfrei  ist,  unter 
den  Kondensationspunkt,  der  dem  Partial- 
druck  des  in  ihr  enthalteiien  Wassers  ent- 
spricht, ab,  so  tritt  keine  Nebelbildung  ein, 
während  Staubpartikelchen  als  Keime  wirken, 
auf  denen  sich  die  Kondensation  abspielt, 
so  daß  sie  die  Träger  von  Wassertröpfchen 
werden.  In  ähnhcher  Weise  können  auch 
elektrische  Ladungen  als  Keime  der  Nebel- 
bildung in  feuchten,  unterkühlten  Atmo- 
sphären dienen.  Auf  dieser  Tatsache  beruht 
die  MögHchkeit,  durch  Zählung  der  ge- 
bildeten Wassertröpfchen  die  Zahl  der 
Elektronen  in  einem  bestimmten  Gasvolumen 
zu  ermitteln,  eine  Methode,  die  für  das 
Studium  der  Kathodenstrahlen  und  Elektro- 
nenphänomene von  Bedeutung  geworden  ist. 

Im  flüssigen  Aggregatzustand  sind  es 
die  Schmelzen  fester  Substanzen,  welche 
im  reinen  Zustande  oft  sehr  hartnäckig  unter- 
kühlt bleiben,  und,  trotz  Herstellung  der 
Erstarrungstemperatur,  nicht  in  den  festen 
Zustand  übergehen.  Ferner  gehören  über- 
sättigte Lösungen  kristallisationsfähiger  Kör- 
per in  einem  Lösungsmittel  hierher.  Auch 
diese  zeigen  oft  den  Zustand  der  Ueber- 
sättigung.  In  beiden  Fällen  kann  man  durch 
Einimpfen  eines  KristaUsphtterchens  den 
labilen  oder  metastabilen  Gleichgewichts- 
zustand stören.     Im  ersteren  Falle  beginnt 


Chemische  Vorgänge 


599 


ein  sofortiges  Erstarren  der  ganzen  Schmelze, 
in  letzterem  eine  Kristallisation  bis  zu  der- 
jenigen Konzentration  des  gelösten  Körpers, 
die  dem  Sättigungsgrad  unter  den  ob- 
waltenden Bedingungen  entspricht.  In  diesen 
beiden  Fällen  wirken  also  die  Kristall- 
splitterchen  als  Keime  der  Ivristallisation. 

4.  Addition,  Anlagerung,  Bindungs- 
wechsel. Die  einfachste  Reaktionsform, 
welche  zu  Verbindungen  führt,  ist  die  direkte 
Anlagerung  oder  Addition  von  einzelnen 
Atomen  oder  Atomgruppen.  Bei  Elementen 
findet  man  oft  eine  scheinbare  Anlagerung 
wie  z.  B.  bei  der  Bildung  von  Salzsäure  aus 
Wasserstoff  und  Chlor.  Da  man  jedoch 
diese  Elemente  als  aus  Molekülen  bestehend 
auffaßt,  so  muß  hier  der  Anlagerung  von 
Wasserstoff  an  Chlor  eine  Spaltung  der 
Moleküle  in  die  Atome  vorausgehen,  so  daß 
ein  solcher  Prozeß  als  eine  Vereinigung  von 
Dissoziation  und  nachfolgender  Addition 
aufzufassen  ist.  Häufig  jedoch  ist  der  Fall, 
daß  eine  direkte  Anlagerung  von  Molekülen 
stattfindet.  Ein  einfaches  Beispiel  hierfür 
bietet  die  Vereinigung  von  Salzsäure  und 
Ammoniak  zum  Salmiak: 

HC1+NH3=NH,C1. 
Ueberhaupt  zeigen  alle  substituierten  Am- 
moniake,  zu  der  die  Mehrzahl  der  organischen 
Basen  gehört,  die  Fähigkeit  Salze  durch 
direkte  Anlagerung  von  Säuremolekülen  zu 
bilden. 

Auch  die  Aufnahme  des  Kristallwassers, 
des  Kristallalkohols  oder  KristaUbenzols 
kann  als  eine  Anlagerung,  die  sich  unter 
Betätigung  chemischer  Affinitäten  abspielt, 
betrachtet  werden.  Hierhin  gehört  auch 
die  Aufnahme  von  Wasser  seitens  hygro- 
skopischer Substanzen. 

Die  besondere  Fähigkeit  des  Sauerstoffs, 
entweder  als  Molekül,  oder  auch  nach  seiner 
Spaltung  als  Atom  von  Elementen  und 
Verbindungen  bestimmter  Art  angelagert  zu 
werden,  wird  in  dem  Artikel ,, Oxydation" 
behandelt. 

Eine  spezielle  Form  der  Anlagerung 
bieten  die  ungesättigten  organischen  Ver- 
bindungen, die  eben  die  Möghchkeit  weiterer 
Valenzbetätigung  —  daher  der  Name  un- 
gesättigt —  durch  die  Fähigkeit  dokumen- 
tieren, aus  dem  ungesättigten  Zustand  durch 
Addition  bestimmter  Elemente,  vornehmlich 
der  Halogene,  in  den  gesättigten  Zustand 
überzugehen,  z.  B.  CHg  =  CHj  +  Brj  -> 
CHaBr— CHaBr  (vgl.  den  Artikel  „Unge- 
sättigte Verbindungen"). 

Man  kann  deshalb  den  chemischen  Vor- 
gang der  Addition  oder  Anlagerung  dahin 
definieren,  daß  man  darunter  alle  Reaktionen 
versteht,  in  denen  das  Reaktionsprodukt  als 
direkte  Summe  der  Reaktionskomponenten 
aufgefaßt  werden  kann. 

Unter  Bindungswechsel  versteht  man 


in  der  organischen  Chemie  die  bei  einer 
Umwandlung  zweier  Isomeren  vor  sich  gehen- 
den Verschiebungen  der  Bindungen.  Das 
bekannteste  Beispiel  für  den  Eintritt  von 
Bindungswechsel  bietet  die  sogenanntePseudo- 
merie,  die  sich  bei  Ketonsäuren  findet, 
welche  gleichzeitig  als  ungesättigte  Alkohol- 
säuren zu  reagieren  vermögen.  Z.  B.  existiert 
der  Acetessigester  sowohl  in  einer  „Keto-"  wie 
in  einer  „Enol"form. 

CH3  —       CO  —  CH2  —  COOCaHs, 

Ketoform 

CH3  — C(OH)  =  CH  —  COOC2H5 

Enolform. 

Derartige  Reaktionsformen  mit  Bindungs- 
wechsel sind  in  der  organischen  Chemie 
ziemhch  verbreitet  (vgl.  den  Artikel  „Iso- 
merie"). 

5.  Umlagerung,  Substitution,  Ver- 
drängung. Als  Umlagerung  bezeichnet 
man  eine  Reaktionsform,  welche  nur  in  der 
organischen  Chemie  von  Bedeutung  ist 
und  in  einer  Platzveränderung  von  Atomen 
oder  Atomgruppen  innerhalb  eines  Moleküls 
besteht.  Die  wichtigsten  Fälle  der  Um- 
lagerung, welche  mit  den  wichtigsten  Fällen 
der  Isomerie  parallel  gehen,  sind  die  folgenden: 

1.  Umlagerung  von  Stereoisoraeren  inein- 
ander, die  meist  durch  einfache  Mittel, 
z.  B.  erhöhte  Temperatur  erreicht  werden 
kann:  Fumarsäure  in  Maleinsäure.  Auch 
gehört  hierher  der  Uebergang  optisch  aktiver 
Formen  in  die  razemische  Form,  wobei  der 
optische  Antipode  der  ursprünghchen  Form 
bis  zum  Gleichgewicht  beider  Formen  ge- 
bildet wird. 

2.  Die  Umlagerung  ungesättigter  Sub- 
stanzen mit  gleichzeitigem  Bindungswechsel, 
z.  B.  die  Bildung  des  Cyanids  der  Croton- 
säure  aus  AUyljodid: 

CH,  =  CH  —  CH2J         +  KCN  -> 

!  Allyljoflicl 

CH3  —  CH  =  CH  —  CN  +  K  J. 

Cyaiiiil  der  Cr  itoiisiiira 

3.  In  der  aromatischen  Reihe  die  oft 
beobachtete  Umlagerung  von  Orthoverbin- 
dungen  in  die  Paraverbindungen :  z.  B.  ent- 
steht durch  Erhitzen  des  sahzylsauren  Kalis 
das  Kahsalz  der  Parasäure;  die  drei  Brom- 
phenole hefern  beim  Schmelzen  mit  Kali 
statt  der  drei  zugehörigen  Dioxybenzole  nur 
dasjenige  der  Metareihe,  das  Resorcin.l 

4.  Der  Eintritt  von  Seitensubstituenten  in 
den  Benzolkern  z.  B.  Umlagerung  des 
Phenylhydroxylamins  durch  Schwefelsäure 
in  Aminophenol. 

5.  Die  Umlagerung  der  Diazoaminoverbin- 
dungen  in  Aminoazoverbindungen  (s.  dazu 
den  Artikel  „Isomerie"). 

Der  Vorgang  der  Substitution  oder 
Verdrängung  (s.  den  Artikel  ,,Substitu- 


600 


Chemische  Yore-äng-e 


tion")  gehört  zu  den  am  häufigsten  vor- 
kommenden Eeaktionsformen,  Sein  Wesen 
besteht  darin,  daß  innerhalb  eines  Moleküls 
an  Stelle  eines  oder  mehrerer  Atome  ein 
anderes  Atom  oder  deren  mehrere  treten, 
während  das  ursprünglich  im  Molekül  ent- 
haltene aus  diesem  ausscheidet.  Es  tauscht 
also  ein  neues  Atom  (oder  deren  mehrere)  i 
mit  einem  ursprünglich  im  Molekül  enthaltenen 
(oder  deren  mehreren)  seinen  Platz.  Dabei 
kann  es  sein,  daß  das  neu  eintretende 
Atom  als  Element  oder  auch  als  Verbindung 
in  Reaktion  gebracht  wird. 

Die  allgemeine  Bezeichnung  „Umsetzung"  \ 
für  eine  chemische  Reaktion  ist  verschiedent- 
lich speziahsiert  worden.  So  nennt  man 
eine  Substitution,  bei  der  eine  Verbindung 
und  ein  Element  miteinander  reagieren,  so 
daß  eine  neue  Verbindung  entsteht  und  ein 
anderes  Element  frei  wird,  eine  V  e  r  d  r  ä  n  g  u  n  g. 
Beispiel: 

Zn+H2S04=ZnS04+H2 
In  diesem  Falle  wird  der  Wasserstoff  durch 
das  Zink  verdrängt. 

Reagieren  zwei  Verbindungen  so  mit- 
einander, daß  durch  Wechselwirkung  der- 
selben zwei  neue  Verbindungen  entstehen, 
wobei  zwei  Elemente  die  Plätze  miteinander 
vertauscht  haben,  so  spricht  man  von  einer 
doppelten  Umsetzung  im  Gegensatz  zu  dem 
Fall  der  Verdrängung  oder  einfachen  Um- 
setzung.    Beispiel: 

NaOH+HCl=NaCl+H20. 
6.  Dissoziation.  Unter  Dissoziation 
versteht  man  allgemein  den  Zerfall  einer 
Molekülart,  der  sich  entweder  selbsttätig 
vollzieht  oder  durch  Bedingungen  des  Drucks 
und  der  Temperatur  herbeigeführt  werden 
kann.  Besonders  wichtig  ist  die  Dissoziation 
der  Gase,  die  bei  erhöhter  Temperatur  bei 
einigen  Elementen  bis  zum  Zerfall  in  die 
Atome  vorschreitet.  Das  ist  z.  B.  für  Jod 
der  FaU. 

Gase  und  Dämpfe  nicht  elementarer 
Natur  zeigen  oft  bei  erhöhter  Temperatur 
die  Erscheinung  der  Dissoziation,  die  da- 
durch gekennzeichnet  ist,  daß  dieselben  nicht 
mehr  den  einfachen  Gasgesetzen  bezüghch 
der  Zunahme  des  Volums  oder  des  Drucks 
mit  steigender  Temperatur  gehorchen.  Denn 
da  nach  der  Avogadro sehen  Regel  unter 
gleichen  Bedingungen  des  Drucks  und  der 
Temperatur  die  Anzahl  der  Moleküle  in 
einem  bestimmten  Volum  eine  ganz  be- 
stimmte ist,  so  muß  die  mit  der  Dissoziation 
verbundene  Vermehrung  der  Moleküle  zu 
anormal  großen  Volumina  oder  Drucken 
führen.  Beispiele  für  die  Dissoziation  sind 
folgende 

NH4Cl(Gas)=NH3+HCl 
PClp(Gas)=PCl3+Cl, 
N204(Gas)=N02+N02. 
(s.  dazu  den  Artikel  „Dissoziation"). 


Eine  zweite  Form  der  Dissoziation  ist  die 
in  Lösungen  stattfindende,  welche  bei  den  den 
elektrischen  Strom  leitenden  ,, Elektrolyten" 
beobachtet  wird.  Die  hierher  gehörigen 
Substanzen  sind  die  Salze,  Säuren  und  Basen 
(s.  dazu  die  Artikel  „Dissoziation, 
Elektrolytische  Dissoziation",  und 
„Jonen"). 

Der  Vorgang  der  Dissoziation  unterscheidet 
sich  von  einem  Zerfall  oder  einer  Spaltung, 
bei  der  eine  Molekülart  eine  chemische 
Reaktion  erleidet,  dadurch,  daß  die  Disso- 
ziation eine  Funktion  der  Temperatur  ist, 
d.  h.,  daß  sie,  wie  sie  mit  steigender  Tempe- 
ratur zunimmt,  so  auch  mit  sinkender 
Temperatur  wieder  abnimmt.  Ebenso  wird 
die  Dissoziation  mit  steigendem  Druck 
zurückgedrängt,  während  sie  mit  abnehmen- 
dem Druck  ansteigt.  Für  jeden  Druck  und  für 
jede  Temperatur  besteht  daher  ein  bestimmtes 
Gleichgewicht  zwischen  dem  undissoziierten 
Molekül  und  seinen  Dissoziationsprodukten. 
Dieses  Gleichgewicht  wird  nach  dem 
Massenwirkungsgesetz  (s.  den  Artikel  ,, Che- 
misches Gleichgewicht")  geregelt,  das 
für  die  Gasdissoziation  ebenso  gilt,  wie  für 
die  elektrolytische  Dissoziation.  Da  bei 
den  Gasen  die  Partialdrucke  des  undisso- 
ziierten Bestandteiles  und  der  Dissoziations- 
produkte der  Anzahl  der  zugehörigen 
Moleküle  entsprechen,  so  kann  man  in 
diesem  Falle  im  Gleichgewichtsgesetz  die 
Konzentrationen  durch  die  Partialdrucke  er- 
setzen. Die  Massenwirkungsgleiehung  nimmt 
dann  folgende  Form  an,  wenn  c  die  Kon- 
zentration der  nicht  dissoziierten  Moleküle, 
Ci  und  Ca  die  der  Dissoziationsprodukte 
und  p,  pi,  pa  die  zugehörigen  Partial- 
drucke angeben: 

CiXa_p^vL2_Konst. 
c  p 

I  (über  „hydrolytische  Dissoziation"  s.  unter  8, 
sowie  den  Artikel  ,, Hydrolyse"). 

7.  Assoziation.  Manche  Moleküle  be- 
!  sitzen  die  Fähigkeit  sowohl  in  Dampfform 

als  auch  in  gelöstem  Zustande  zu  größeren 
Molekülkomplexen  zusammenzutreten.  Man 
nennt  diesen  Vorgang  Assoziation;  er 
ist,  ebenso  wie  seine  Umkelirung,  die 
[  Dissoziation ,  eine  Funktion  von  Druck 
und  Temperatur.  So  enthält  der  Dampf 
der  Essigsäure  assoziierte  Moleküle  der 
Essigsäure.  Im  gelösten  Zustande  ist  die 
Assoziation  ungemein  verbreitet.  So  sind 
flüssiges  Wasser,  Schwefelsäure,  Salpeter- 
säure als  assoziierte  Moleküle  im  flüssigen 
Zustande  vorhanden. 

Auch  geschmolzene  Substanzen,  vor  allen 
Dingen  geschmolzene  Salze  und  Oxyde  zeigen 
häufig  sowohl  Dissoziation    wie  Assoziation. 

8.  Spaltungen,  Hydrolyse,  Verseifung. 
Als  einfachste  Reaktionsform,  der  eine  be- 


Chemische  Vorgänge 


601 


stimmte  Molekülart  unterliegen  kann,  können 
die  Spaltungen  aufgefaßt  werden,  welche 
von  der  Dissoziation  dadurch  unterschieden 
sind,  daß  sie  nicht  wie  diese  in  strenger 
Abhängigkeit  von  der  Temperatur  reversibel 
sind.  Da  die  Spaltungen  hauptsächlich 
kompliziertere  Moleküle  betreffen,  so  findet 
man  Beispiele  für  sie  vornehmUch  in  der 
organischen  Chemie.  Sie  verlaufen  also  1 
unter  Fehlen  irgendeines  zweiten  Keaktions- 
komponenten,  es  sei  denn,  daß  ein  Katalysator 
(s.  den  Artikel  „Katalyse")  die  Spaltung  be- 
schleunigt. Beispiele  für  die  Spaltung  bietet 
die  Gruppe  der  Zuckerarten,  Durch  die 
alkoholische  Gärung  zerfällt  das  Zucker- 
molekül  in  Alkohol  und  Kohlensäure. 
CeH,20e  =  2C2H50H+2C02; 
durch  die  Milchsäuregärung  in  zwei  Moleküle 
Milchsäure 

CßHiaOe  =  2CH3CHOHCOOH. 
Bei  höherer  Temperatur  werden  viele 
Substanzen  weitgehend  gespalten,  z.  B. 
liefert  das  Benzol  bei  Durchleiten  durch 
glühende  Köhren  als  Spaltungsprodukte 
niedere  Kohlenwasserstoffe,  wie  Acetylen. 
Chloroform  wird  bei  Rotglut  in  Salzsäure 
und  chlorierte  Kohlenwasserstoffe  ge- 
spalten usw. 

Tritt  bei  den  Spaltungsprozessen  als 
zweiter  an  der  Reaktion  teilnehmender 
Komponent  lediglich  das  Wasser  auf,  so 
bezeichnet  man  den  chemischen  Vorgang 
als  Hydrolyse  (vgl.  den  Artikel  „Hydro- 
lyse"). 

Die  Salze  starker  Basen  mit  schwachen 
Säuren  und  schwacher  Basen  mit  starken 
Säuren,  sowie  schwacher  Basen  mit  schwachen 
Säuren  sind  in  wässeriger  Lösung  meist 
weitgehend  hydrolytisch  gespalten.  Da  aber 
dieser  Prozeß  der  hydrolytischen  Spaltung 
abhängig  von  der  Konzentration  der  Salze 
und  der  Temperatur  umkehrbar  verläuft, 
so  rechnet  man  diese  Erscheinungen  zu  den 
Dissoziationserscheinungen  und  spricht  daher 
von  der  hydrolytischen  Dissoziation  der 
Salze  im  Gegensatz  zu  der  elektrolytischen. 
Die  Hydrolyse  als  eigenthche  Reaktions- 
form besitzt  für  viele  organische  und  bio- 
chemische Prozesse  große  Bedeutung.  So 
findet  der  Zerfall  der  komplizierten  Kohle- 
hydrate in  einfachere  unter  Mitwirkung  des 
Wassers  durch  Hydrolyse  statt.  Beispiel: 
CxaH^^On  +  H2Ö  =  CfiHiA  +  CeHi  A 
Rohrzucker  Glukose     Fruktose, 

(s.  den  Artikel  „Kohlehydrate"). 

Auch  der  Zerfall  der  Eiweißstoffe,  den 
man  als  den  Abbau  des  Eiweißes  bezeichnet 
und  der  durch  Behandlung  der  Eiweißkörper 
mit  Enzymen,  Säuren  oder  Basen  herbei- 
geführt werden  kann,  stellt  eine  Form  der 
Hydrolyse  dar,  die  über  Albumosen,  Peptone, 
Polypeptide  bis  zu  den  Aminosäuren  führt 
(s.  den  Artikel  „Eiweißkörper"). 


Eine  besondere  Form  der  Hydrolyse 
bildet  die  als  Verseifung  bezeichnete 
Reaktion.  Im  engeren  Sinne  versteht  man 
darunter  die  Spaltung  der  Fette  durch 
AlkaMen.  Die  Fette  sind  die  Ester  höherer 
Fettsäuren  mit  dem  Glyzerin.  Durch  die 
Behandlung  mit  Alkalien  entstehen  aus  ihnen 
neben  Glyzerin  die  Alkalisalze  der  höheren 
Fettsäuren,  die  Seifen 
R.COOCÄ+NaOH^R.COONa+CaHsOH 
(s.  den  Artikel  „Fette  und  Oele"). 

Im  übertragenen  Sinne  bezeichnet  man 
dann  jede  Esterspaltung  durch  Alkalien  als 
Verseifung.  Statt  der  Aufnahme  eines 
Moleküls  Wasser  findet  bei  der  Verseifung 
die  Aufnahme  eines  Moleküls  Alkalihydroxyd 
unter  gleichzeitiger  Abspaltung  eines  Alko- 
hols statt. 

Den  reinen  Vorgang  der  Hydrolyse  zeigt 
die  Verseifung  durch  Säuren,  bei  der  unter 
Mitwirkung  eines  Moleküls  Wasser  aus  dem 
Ester  die  freie  Säure  neben  dem  Alkohol 
regeneriert  wird. 

9.  Poljmierisation.  Kondensation.  Die 
Polymerisation  verhält  sich  zur  Spaltung 
wie  die  Assoziation  zur  Dissoziation.  Sie 
i  unterscheidet  sich  von  der  Assoziation  da- 
durch, daß  sie  nicht  in  strenger  Abhängigkeit 
von  der  Temperatur  rückgängig  ist.  Ihrem 
Wesen  nach  stellt  sie  eine  Reaktionsform  vor, 
durch  die  einfachere  Moleküle  zu  komplexen 
Molekülen  vereinigt  werden,  ohne  daß  ein 
zweiter  Reaktionskomponent  sich  dabei  be- 
teiligt oder  ein  Verlust  von  Atomen  des  ur- 
sprünglichen Moleküls  aus  diesem  stattfindet. 
Das  Polymerisationsprodukt  hat  daher  immer 
i  dieselbe  prozentische  Zusammensetzung,  wie 
das  monomolekulare  Produkt. 
j  Die  Beispiele  sind  ungemein  zahlreich 
und  gehören  ausnahmslos  der  organischen 
Chemie  an. 

3CH2O       =        (CHAs 
Formaldehyd       Trioxymethylen 
3CH=CH        =        CgHe 
Acetylen  Benzol. 

Der  Vorgang  der  Kondensation  steht 
dem  der  Polymerisation  sehr  nahe,  indem 
auch  er  einen  Zusammenschluß  von  Molekülen 
herbeiführt.  Jedoch  findet  dieser  Zusammen- 
schluß unter  Austritt  bestimmter  Atome 
j  des  Moleküls  statt  und  zwar  vornehmlich 
solcher,  die  zur  Bildung  von  Wasser  oder 
Alkohol  führen.  Man  spricht  dann  von  Kon- 
densationen mit  Wasser-  oder  Alkoholaus- 
tritt, von  denen  die  erstere  Art  als  typische 
angesehen  wird.  Derartige  Kondensationen 
unter  Wasseraustritt  werden  häufig  niit  Hilfe 
von  wasserentziehenden  Mitteln  wie  kon- 
zentrierte Schwefelsäure,  Chlorzink  usw. 
herbeigeführt  oder  erleichtert.  Beispiel: 
2CH3CHO(+ZnCl2)  =  CH3CH:CHCH0 

Acftaldelivd  Crotonaldcliyd. 

Da  man  oft  die  Erscheinung  der  Wasser- 


602 


Chemische  Yorffitn^e 


abspaltung  als  Charakteristikum  der  Kon- 
densation ansieht,  so  gebraucht  man  auch 
mehrfach  diesen  Namen  für  Reaktionen 
zwischen  zwei  verschiedenen  Molekülarten, 
die  sich  lediglich  unter  Wasseraustritt  voll- 
ziehen. 

CßHsCHO  +  2C6H6  (+ZnCl2)  = 

Benzaldeliyd         Benzol 

C«H5CH(C6H5)2+H,0. 

Triplienyliiietlian 

10.  Neutralisation.  Die  zwischen  Säure 
und  Base  stattfindende  Reaktion  der  Salz- 
bildung nennt  man  Neutralisation.  Die 
Säuren  lassen  dabei  ihre  Wasserstoffionen 
mit  den  Hydroxyhonen  der  Basen  zu  Wasser 
zusammentreten.  Da  das  letztere  sehr  wenig 
dissoziiert  ist,  so  verschwinden  bei  diesem 
Vorgang  die  genannten  lonenarten  und  nur 
die  Metall-  und  Säurerestionen  bleiben  übrig. 
Ebenso  verschwinden  die  für  Wasserstoff- 
und  Hydroxyhonen  charakteristischen  Re- 
aktionen, wie  z.  B.  die  Rötung  des  blauen 
Lackmuspapiers  durch  jene,  die  Bläuung  des 
roten  Lackmuspapiers  durch  diese.  Die 
Lösung  des  entstandenen  Salzes  ist  für 
Lackmus  neutral.  Eine  solche  Neutralisation, 
wie  z.  B. 

NaOH+  HC1=  H2O+  NaCl 
läßt  sich  also  mit  Hilfe  eines  Indikators 
in  der  Art  vollziehen,  daß  man  den  einen 
Komponenten  zu  dem  anderen  fügt,  bis  der 
zugesetzte  Indikator  die  Neutrahtät,  d.  h. 
das  Verschwinden  der  Wasserstoff-  oder  der 
Hydroxyhonen  anzeigt. 

11.  Oxydation.  Unter  Oxydation  im 
engeren  Sinne  versteht  man  die  Aufnahme  des 
Sauerstoffs  durch  Elemente  und  Verbin- 
dungen; in  weiterem  Sinne  bezeichnet  man 
als  Oxydation  bei  mehrwertigen  Elementen 
den  Uebergang  aus  einer  niederen  Wertig- 
keitsstufe in  eine  höhere.  So  sind  alle  Re- 
aktionen, die  Verbindungen  eines  einwertigen 
Metalls  in  solche  des  zweiwertigen  über- 
führen, Oxydationsvorgänge.  Da  die  Sauer- 
stoffverbindungen der  Elemente  in  ihren  1 
niederen  Wertigkeitsstufen  als  Oxydulver- 
bindungen, in  ihren  höheren  Wertigkeits- 
stufen als  Oxydverbindungen  bezeichnet 
werden,  so  kann  man  auch  sagen,  jeder 
Uebergang  eines  Elementes  vom  Oxydul- 
zustand in  den  Oxydzustand  bedeutet  eine 
Oxydation;  denn  dieser  Uebergang  ent- 
spricht, auf  Sauerstoff  bezogen ,  immer 
einer  Zunahme  an  Sauerstoff. 

Im  engeren  Sinne  kann  man  eine  direkte 
Aufnahme  des  molekularen  Sauerstoffs  von 
der  indirekten,  mit  Hilfe  von  Oxydations- 
mitteln voUzogenen,  unterscheiden.  Letztere 
sind  solche  Substanzen,  welche  sauerstoff- 
reich sind  und  den  Sauerstoff  leicht  abgeben. 
Zu  ihnen  gehören  Salpetersäure,  Perman- 
ganate,  Wasserstoffperoxyd  usw. 


Andere  Oxydationsmittel  wirken  erst 
sekundär,  indem  sie  aus  einer  anderen 
Substanz  den  zu  verwertenden  Sauerstoff 
freimachen,  wie  z.  B.  die  Halogene,  die  durch 
ihre  Reaktion  mit  Wasser  zu  Oxydationen 
befähigtsind:  H20+Cl2=2HCl+0  (vgl. auch 
den  Artikel  ,, Oxydation"). 

Eine  besondere  Bedeutung  besitzen  die 
Oxydationsvorgänge  in  der  organischen  Che- 
mie und  der  Biochemie.  Man  kann  die 
Oxydation  von  organischen  Verbindungen 
stufenweise  durchführen,  wobei  vom  Kohlen- 
wasserstoff aus  nach  und  nach  die  einzelnen 
Oxydationsstufen,  d,  h.  Alkohole,  Aldehyde 
und  karboxylhaltige  Säuren  gewonnen  werden ; 
man  kann  aber  auch  mit  einem  Ueberschuß 
von  Sauerstoff  direkt  die  Endprodukte 
der  Oxydation  von  Kohlenwasserstoffver- 
bindungen, d.  i.  Kohlensäure  und  Wasser 
erreichen.  Für  die  lebende  Natur  besitzen 
diese  Vorgänge  deshalb  besonderes  Interesse, 
weil  alle  Oxydationsvorgänge  mit  Wärme- 
entwickelung oder  allgemeiner  mit  Energie- 
entwickelung verknüpft  sind,  und  der  lebende 
Organismus  seine  Energie  fast  ausschheßlich 
aus  Oxydationsprozessen,  unvollständigen 
und  vollständigen  Verbrennungen  bis  zu 
Kohlensäure  und  Wasser,  bestreitet  (Näheres 
s.  in  dem  Artikel  „Verbrennung"). 

Unter  Au t Oxydation  versteht  man  die 
freiwiUige  Oxydation  von  Körpern  durch 
molekularen  Sauerstoff  bei  gewöhnhcher 
Temperatur.  Zu  den  Körpern,  die  der  Autoxy- 
dation unterhegen,  gehören  die  AlkahmetaUe, 
sehr  fein  verteilte  Metalle,  wie  pyrophores 
Blei  und  Eisen,  Phosphor,  sowie  viele  orga- 
nische Substanzen:  Aldehyde,  ätherische  Oele 
(Terpentinöl),  Alkylverbindungen  des  Phos- 
phors, Arsens  und  Zinks.  Das  Charakteristi- 
kum der  Autoxydation  ist  der  Umstand, 
daß  von  dem  autoxydabeln  Körper  der 
Sauerstoff  nicht  atomistisch,  sondern  mole- 
kular aufgenommen  wird.  Dadurch  ent- 
stehen Verbindungen  vom  Typus  des  Wasser- 
stoffperoxyds, die  Peroxyde: 

R— 0  .0 

j    bezw.  Ri     I  . 
R— 0  0 

Dadurch,  daß  diese  Peroxyde  oft  ein 
Atom  Sauerstoff  leicht  abgeben  und  dabei 
in  die  normalen  Oxyde  übergehen,  sind  sie 
besonders  befähigt,  den  Sauerstoff  auf  andere 
Verbindungen,  die  nicht  durch  molekularen 
Sauerstoff  oxydierbar  sind,  zu  übertragen. 
Der  atomistisch  abgespaltene  Sauerstoff  ist 
unter  Umständen  zu  starken  Oxydationen 
befähigt.  Auf  seine  Wirkung  ist  wahrschein- 
lich die  Tatsache  zurückzuführen,  daß  Sauer- 
stoff selbst  in  Gegenwart  von  dem  autoxy- 
dabeln Phosphor  zu  Ozon  oxydiert  wird. 
Auch  der  Vorgang  der  Autoxydation  spielt 
bei  den  Reaktionen  des  lebenden  Organismus 


Clieiiiische  Vüi'eiliiü'e 


603 


eine  bedeutungsvolle  EoUe.  Man  nimmt  an, 
daß  der  Sauerstoff  im  Blute  der  Säugetiere 
vom  roten  Blutfarbstoff,  dem  Hämoglobin, 
in  peroxydartiger  Bindung  als  Oxyhämoglobin 
durch  den  Organismus  transportiert  wird, 
das  an  oxydable  Stoffe  seinen  Sauerstoff 
atomistisch  abgibt,  um  in  den  Lungen 
nachher  wieder  mit  molekularem  Sauerstoff 
versehen  zu  werden  (s.  auch  die  Artikel 
„Oxydation"  und  „Atmung"). 

12.  Reduktion.  Die  Reduktion  ist  der 
der  Oxydation  entgegengesetzt  gerichtete 
Vorgang.  Er  besteht  in  der  Entfernung  von 
Sauerstoff  aus  der  chemischen  Bindung,  und 
zwar  kann  diese  Entfernung  eine  teilweise 
oder  eine  vollständige  sein.  Man  erreicht  sie 
mit  Hilfe  von  Reduktionsmitteln,  deren 
Wesen  darin  besteht,  daß  sie  ein  Element 
zur  Verfügung  stellen,  das  imstande  ist, 
mit  Sauerstoff  zusammenzutreten  und  durch 
seine  Reaktion  mit  diesem  den  Sauerstoff 
aus  dem  ursprünghchen  Molekülverbande 
herauszureißen.  In  dieser  Art  wirkt  vor  allem 
der  Wasserstoff  in  statu  nascendi,  nicht  aber 
der  freie  Wasserstoff.  So  sind  alle  Kombi- 
nationen, welche  dieses  Element  im  Ent- 
stehungszustande liefern,  als  Reduktions- 
mittel geeignet:  Säuren  oder  Alkahen  mit 
Metallen,  die  sich  unter  Wasserstofferzeugung 
auflösen,  z.  B.  Eisen  und  Salzsäure,  Zink 
und  Essigsäure,  Aluminium  und  Natronlauge 
usw.  Bei  höherer  Temperatur  hat  der 
Kohlenstoff  eine  große  Verwandtschaft  zum 
Sauerstoff;  so  kann  man  viele  Metalloxyde 
durch  Erhitzen  mit  Kohle  zu  den  freien 
Metallen  reduzieren,  eine  Tatsache,  von  der 
für  die  Gewinnung  der  Metalle  aus  den  Erzen 
in  der  Metallurgie  in  größtem  Maßstabe 
Gebrauch  gemacht  wird. 

Weiter  bezeichnet  man  aber  auch  als 
Reduktionsvorgang  die  direkte  Aufnahme 
von  Wasserstoff  durch  Verbindungen,  selbst 
wenn  sie  nicht  mit  einer  Abspaltung  von 
Sauerstoff  verbunden  ist.  Diese  Reaktions- 
form hat  für  die  organische  Chemie  Bedeutung, 
Den  Uebergang  von  ungesättigten  Verbin- 
dungen in  gesättigte  unter  Aufnahme  von 
Wasserstoff,  wie  den  Uebergang  von  Acetylen 
in  Aethylen,  von  Aethylen  in  Aethan  oder  von 
Maleinsäure  in  Bernsteinsäure  bezeichnet 
man  als  Reduktion. 

Die    häufigste    Form    derselben    in    der ; 
organischen    Chemie    ist    aber    die,    in    der  i 
gleichzeitig  Sauerstoffablösung  und  Wasser- ' 
Stoffaufnahme  erfolgt,  also  Sauerstoff  durch 
Wasserstoff  ersetzt  wird.  Ein  Beispiel  hierfür 
bietet   die    Reduktion    des    Nitrobenzols    zu 
Anihn: 

C«H5N02+3H,=CeH5NH2+2H20. 

Der  freie  Wasserstoff  zeigt  stärker 
reduzierende  Eigenschaften  nur  in  Gegenwart 
von  Katalysatoren,  die,  wie  Platinschwamm 
oder  kolloide  Platinsalze,  durch  Adsorption ' 


des  Wasserstoffs  in  ihrer  Oberfläche  eine 
hohe  Konzentration  des  Gases  herzustellen 
vermögen. 

Auch  Metalle  selbst,  die  sich  leicht  mit 
Sauerstoff  verbinden,  können  zur  Sauerstoff- 
entziehung verwandt  werden,  wie  Natrium, 
Calcium  u.  ä. 

Da  sowohl  Wasserstoff  aus  saurer  und 
alkaUscher  Lösung,  wie  auch  Metalle 
aus  den  Lösungen  ihrer  Salze  oder  aus  dem 
Schmelzfluß  derselben  elektrolytisch  nieder- 
geschlagen werden  können,  so  dient  auch  die 
Elektrolyse  als  wichtige  Methode  der  Re- 
duktion in  ihren  kathodischen  Prozessen, 
ebenso  wie  die  anodischen  Vorgänge  für 
Oxydationsvorgänge  verwertet  werden  (s. 
auch  den  Artikel  „Reduktion"). 

13.  Gekoppelte  Vorgänge.  Katalyse. 
Zwei  Reaktionen,  die  sich  gleichzeitig  in 
einem  Medium  abspielen  und  sich  gegenseitig 
in  ihrem  Verlauf  beeinflussen,  bezeichnet 
man  als  gekoppelte  Reaktionen,  Be- 
sonders häufig  ist  der  Fall,  daß  die  Ge- 
schwindigkeit eines  Reduktions-  oder  Oxy- 
dationsvorganges wesentlich  beschleunigt  wird, 
wenn  gleichzeitig  ein  anderer  Reduktions- 
oder Oxydationsvorgang  nebenher  sich  ab- 
spielt. Die  beiden  gekoppelten  Vorgänge 
sind  derart,  daß  ein  Vorgang  meist  frei- 
willig rasch  verläuft,  während  der  andere 
ursprünglich  langsam  verlaufende  durch  den 
ersteren  in  seinem  Ablauf  beschleunigt 
wird.  Man  nennt  den  ersteren  Vorgang  dann 
die  primäre  oder  induzierende,  den 
zweiten  die  sekundäre  oder  induzierte 
Reaktion;  der  wirksame  oxydierende  oder 
reduzierende  Stoff  heißt  Aktor,  der  im 
primären  Vorgang  veränderte  Induktor, 
der  im  sekundären  Prozeß  reagierende 
Acceptor.  Als  Beispiel  für  eine  gekoppelte 
Oxydationsreaktion  sei  angeführt,  daß  die 
unmeßbare  langsame  Oxydation  von  arseniger 
Säure  (Aktor)  durch  Bromsäure  (Acceptor) 
beschleunigt  wird,  wenn  gleichzeitig  eine 
Oxydation  von  arseniger  Säure  durch  Chrom- 
säure (Induktor)  stattfindet. 

Da  man  unter  Katalyse  im  allgemeinsten 
Sinne  die  Geschwindigkeitsbeeinflussung  einer 
Reaktion  durch  einen  an  dieser  Reaktion 
stöchiometrisch  nicht  beteiligten  Kompo- 
nenten versteht,  so  können  die  gekoppelten 
Vorgänge  als  katalytische  aufgefaßt  werden, 
bei  denen  die  primären  Reaktionen  die  Rolle 
der  Katalysatoren  spielen,  die  im  Laufe 
der  Reaktionen  aufgebraucht  werden.  Solche 
erschöpfbare  Katalysatoren  sind  auch  sonst 
bekannt.  Im  Gegensatz  zu  ihnen  stehen  die 
katalytischen  Prozesse,  bei  denen  der  reak- 
tionbeschleunigende Katalysator  anscheinend 
sich  an  der  Reaktion  nicht  beteiligt,  weder 
im  Anfangsghed  noch  im  Endglied  der  Re- 
aktionsgleichung enthalten  ist  und  Mengen  der 
Reaktionskomponenten  in  ihrer  Reaktion  zu 


604 


Chemische  Vorgänge  —  Chevrenl 


beschleunigen  vermag,  die  mit  seiner  sehr 
geringen  Menge  in  gar  kein  stöchiometrisches 
Verhältnis  zu  bringen  sind.  Zu  solchen 
katalytischen  Reaktionen  gehört  die  Oxy- 
dation von  schwefliger  Säure  zu  Schwefel- 
säureanhydrid durch  Sauerstoff  unter  Ver- 
mittelung  des  Katalysators  Platin,  ferner 
die  Spaltung  des  Wasserstoff peroxyds  durch 
die  geringsten  Mengen  kolloidaler  Metall- 
lösungen. Auch  sind  die  meisten  enzymatischen 
.Prozesse  zu  solchen  katalytischen  Vor- 
gängen zu  rechnen  (s.  den  Artikel  „Ka- 
talyse"). 

14.  isotherme  und  adiabatische  Vor- 
gänge. Unter  isothermen  Vorgängen 
versteht  man  solche,  welche  sich  ohne  Tem- 
peraturerhöhung oder  -erniedrigung  voll- 
ziehen. Streng  genommen  sind  derartige 
Prozesse  unmöghch,  da  jeder  äußeren  Ar- 
beit, die  geleistet  oder  gewonnen  wird, 
eine  Wärmeproduktion  oder  Absorption 
entspricht.  Um  daher  solche  Vorgänge 
wenigstens  theoretisch  zu  realisieren,  läßt 
man  sich  die  Prozesse  in  großen  Wärme- 
bädern von  konstant  bleibender  Temperatur 
vollziehen  und  macht  die  Voraussetzung, 
daß  jede  entwickelte  oder  aufgenommene 
Wärme  sofort  in  das  Bad  übergeht  oder  ihm 
entnommen  wird.  Die  Kapazität  des  Bades 
ist  dabei  so  groß  gedacht,  daß  durch  diese 
Uebergänge  seine  Temperatur  nicht  ver- 
ändert wird.  Dann  kann  man  Bad  und  Vor- 
gang zusammen  als  ein  System  betrachten, 
dessen  Temperatur  konstant  bleibt,  daher 
im  ganzen  einen  isothermen  Prozeß  vorstellt. 
Die  isothermen  Vorgänge  sind  für  die  Theorie 
der  chemischen  Thermodynamik  sehr  wichtig 
(s.  den  Artikel  ,, Thermochemie").  Speziell 
der  Fall,  daß  ein  Vorgang  isotherm  und 
reversibel  geleitet  wird,  Mefert  den  Beweis, 
daß  bei  einem  umkehrbaren  isothermen 
Kreisprozeß  die  in  Summa  geleistete  Arbeit 
gleich  Null  ist,  mit  anderen  Worten,  daß  bei 
einer  bestimmten  Veränderung  eines  solchen 
Systems  die  gewinnbare  maximale  äußere 
Arbeit  unabhängig  von  der  die  Veränderung 
erzeugenden  Vorrichtung  ist. 

Adiabatische  Vorgänge  sind  solche,  die 
ohne  Aufnahme  oder  Abgabe  von  Wärme  ver- 
laufen. Sie  sind  für  die  Verwertung  des  Entro- 
pieprinzips theoretisch  bedeutungsvoll.  Denn 
in  derartigen,  gegen  Energieaustausch  ge- 
schützten Systemen,  in  denen  irreversible 
Prozesse  verlaufen,  nimmt  die  Entropie, 
d.  h.  die  durch  die  absolute  Temperatur 
des  Vorgangs  dividierte  Differenz  von  ge- 
samter und  freier  Energie,  stetig  zu.  Für 
solche  Vorgänge  wird  der  zweite  Hauptsatz 
der  mechanischen  Wärmetheorie  mit  dem 
Prinzip  von  der  Vermehrung  der  Entropie 
identisch  (s.  den  Artikel  ..Energielehre"), 

15.  Reaktionen,  Verlauf  von  Reak- 
tionen.    Die  chemischen  Reaktionen  bieten 


verschiedene  Probleme,  je  nach  der  Seite, 
die  man  hauptsächüch  betrachtet.  Die 
stoffhchen  Probleme  werden  in  der  analyti- 
schen und  synthetischen  Chemie  vorwiegend 
berücksichtigt,  wälirend  die  Reaktionsge- 
schwindigkeiten und  Gleichgewichte  in  das 
Gebiet  der  Reaktionskinetik  (s.  den  Artikel 
,, Chemische  Kinetik")  und  zum  Teil  in 
das  der  chemischen  Thermodynamik  (s.  den 
Artikel  ,, Thermochemie")  fallen.  Die 
mit  den  chemischen  Reaktionen  verbundenen 
Energieverhältnisse  werden  je  nach  der  Art 
der  auftretenden  Energieformen  in  der 
Thermochemie,  der  Elektrochemie,  der  Photo- 
chemie und  der  Mechanochemie  (s.  die  ent- 
sprechenden Artikel)  speziell  berücksichtigt. 
Dabei  ist  natürhch  zu  beachten,  daß  der 
chemische  Vorgang  als  Naturerscheinung  alle 
diese  Seiten  umfaßt,  und  daß  diese  Teilung 
lediglich  durch  die  Entwickelung  der  For- 
schung und  durch  die  verschiedene  Methodik 
in  Theorie  und  Versuch,  die  der  Bewältigung 
dieser  verschiedenen  Seiten  eines  Problems 
dienen,  veranlaßt  ist. 

Literatur:  F.  Auerbach,   Die  Grundbegriffe  der 

modernen  Naturlehre.  Leipsig  1906.  —  W.  L,öh, 
Einfiihrimg  in  die  chemische  Wissenschaß. 
Leipzig  1909. —  L.  Meyer,  Grundzüge  der  theore- 
tischen Chemie  (bearbeitet  von  E.  Rimbach). 
Leipzig  1902.  —  W.  Nernst,  Theoretische 
Chemie.  Stuttgart  1908.  —  A.  Smith,  Einfüh- 
rung in  die  allgemeine  und  anorganische  Chemie. 
Karlsruhe  1909.  —  tT.  H.  van't  Hoff,  Vor- 
lesungen über  theoretische  und  physikalische 
Chemie.  Braunschweig  1898,  1900.  —  A. 
Bernthsen,  Kurzes  Lehrbuch  der  organischen 
Chemie.  Braunschweig  1010.  —  A.  W,  Stewart, 
Sterrochemie.     Berlin  1908. 

W.   Lob. 


Chemuitz 

Job.  Hieronymus. 

Geboren  am  10.  Oktober  1730  in  Magdeburg, 
gestorben  am  18.  Oktober  1800  in  Kopenhagen. 
Er  war  Theologe  und  Naturforscher  zugleich  und 
schrieb  die  Fortsetzung  zu  dem  Werk  von 
Martinis  ,, Neues  systematisches  Conchylien- 
kabinet"  (11  Bde.,  Nürnberg  1769  bis  1795;  in 
neuer  Ausgabe  von  Küster,  Kobeltund  Wein- 
kau ff).  Den  sehr  guten  Abbildungen  des 
Werkes  stehen  für  ihre  Zeit  zum  Teil  muster- 
gültige Beschreibungen  zur  Seite.  Sowohl  für- 
die  Gmelinsche  Ausgabe  Linnes  als  auch 
spätei  für  Lamarck  ist  dieses  Werk  eine  Haupt- 
cpielle  gewesen. 

Literatur.        Cams,      Geschichte     der     Zoologie, 
ßlünchen  1872. 

W.   Harms. 


Chevreul 

Eugene. 
Geboren   am   31.  August   1786   zu  Angers,  ge- 
storben am   8.    September   1889   zu   Paris,   hat 


Chevreul  —  CliinoliiigTuppe 


605 


während  seines  langen  Lebens,  seit  1809  in  Paris 
tätig,  als  Professor  an  gelehrten  Schulen  sowie 
als  Leiter  technischer  Listitute  sehr  erfolgreich 
gewirkt.  Seine  frühesten  Experimentalunter- 
suchungen  über  die  Fette  waren  bahnbrechend 
für  die  richtige  Erkenntnis  von  deren  chemischer 
Natur  und  für  ihre  technische  Verwertung. 
Chevreuls  Stellung  als  Direktor  der  Färberei  bei 
der  Gobelinmanufaktur  brachte  es  mit  sich,  daß 
er  die  Anwendung  der  Farbstoffe  gründlich 
durchforschte.  Auch  veröffentlichte  er  inter- 
essante chemisch-geschichtliche  Studien. 

E.  von  Meyer. 


Cliiaje,  Delle, 

Stefano. 


Geboren  am  25.  April  1794  in  Teano  di  Terra 
di  Lavoro,  gestorben  am  22.  Juli  1860  in  Neapel. 
Studierte  in  Neapel  und  -wurde  auch  dort  Pro- 
fessor der  Anatomie  und  Zoologie  an  der  Uni- 
versität. Er  beschäftigte  sich  sehr  eingehend 
sowohl  mit  der  Zoologie  als  auch  mit  der  Bo- 
tanik. Seine  bedeutendsten  Arbeiten  behandeln 
das  Auge,  ferner  die  Würmer,  Mollusken,  Echi- 
niden  und  außerdem  die  medizinisch  wichtigen 
Pflanzen  (Neapel  1824  2  Bände).  Sein  Haupt- 
verdienst liegt  in  der  Förderung  der  Erfor- 
schung der  italienischen  Land-  und  Meerfauna 
in  der  von  Cuvier  angebahnten  Richtung. 
Besonders  hervorzuheben  sind  noch  seine 
Istituzione  di  anatomia  e  fisiologia  comparata 
und  sein  Hauptwerk  Descrizione  degli  animali 
invertebrati  della  Sicilia  citeriore  (2.  Auflage, 
8  Bände,  Neapel  1841  bis  1844).  Die  Gesamt- 
werke Chiajes  sind  in  20  Bänden  publiziert. 
Literatur.     La  Grande  Encyclopedie.      T.    4.    — ■ 

D.   Minichini,   Elogio  storico   di  Stefano  delle 

Chiaje. 

W,  Harms. 


Isochinolin  verdankt  seine  Bezeichnung 
der  strukturellen  Aehnlichkeit  mit  dem 
Chinolin. 

2.  Konstitution  und  Bezeichnungs- 
weise. Chinolin  sowohl  wie  Isochinolin,  die 
beide  der  Formel  C9H7N  entsprechen,  sind 
zugleich  Derivate  des  Pyridins  und  des 
Benzols.  Bei  ersterem  ist  der  Pyridinring 
in  a-^-Stellung  mit  dem  Benzolkern  ver- 
schweißt, bei  letzterem  in  /?-y-Stellung.  Die 
Strukturformeln  sind  demnach  folgende: 

H        H 

C         C 


H        H 
C         C 


B.Cf 


iCH 


C         N 

H 

Chinolin 


U         C 
H        H 
Isochinolin 


Sie  lassen  die  Analogie  mit  dem  Zweikern- 
system des  Naphthalins  deutlich  hervor- 
treten. 

Die  Konstitution  dieser  beiden  Mutter- 
substanzen ergibt  sich  in  erster  Linie  aus 
ihrem  oxydativen  Abbau.  Chinolin  liefert 
dabei  Pyridin-a-^-dicarbonsäure  (auch 
Chinolinsäure  genannt),  Isochinolin  dagegen 
iö-7-Pyridindicarbonsäure  (auch  Cincho- 
meronsäure  genannt).  Ersteres  kann  demnach 
auch  als  a-^-Benzopyridin,  letzteres  als 
/3-7-Benzo  Pyridin  aufgefaßt  werden. 
Selbstverständlich  gehören  auch  alle  die- 
jenigen Verbindungen  in  die  vorliegende 
Gruppe,  bei  welchen  die  Benzolkerne  durch 
andere  aromatische  Kerne  ersetzt  sind.  Es 
sind  dies  die  sogenannten  „kondensierten 
Chinoline".  So  gibt  es  z.  B.  zwei  isomere 
Naphtochinoline    folgender    Konstitution 


N' 


Chinolingruppe. 

1.  Definition.  2.  Konstitution  und  Bezeich- 
nungsweise. 3.  Vorkommen.  4.  Synthetische 
Methoden.  5.  Charakteristische  Gruppeneigen- 
schaften. 6.  Spezielle  Beschreibung  wichtiger 
Verbindungen. 

I.Definition.  Unter  der  Chinolingruppe  C 

versteht   man  eine   der  umfassendsten   und  H 

wichtigsten  Klassen  der  heterozyklischen  orga- 
nischen Verbindungen,  die  sich  von  der  ter- 
tiären Base  Chinolin  ableitet.  In  weiterem 
Sinne  kann  man  auch  die  Derivate  des 
sogenannten  Isochinolins  hierher  rechnen. 
Das  Chinolin,  das  nach  seiner  Auffindung 
im  Steinkohlenteer  zunächst  Leukol  ge- 
nannt worden  war,  hat  seine  endgültige 
Bezeichnung  von  Gerhardt  erhalten,  der  es 
zuerst  bei  der  Destillation  der  wichtigen 
Alkaloide  Chinin  und  Cinehonin  im  Jahre 
1842  als  ölige  Flüssigkeit  erhielt.  Das  erst 
viel  später  auf  synthetischemWege  gewonnene   |5-Anthrachinolin 


CH 
CH 


HO 


CH 


a-Naphtochinolin.  /3-Naphtochinolin. 

Ferner  die  Anthrachinoline  z.  B. 


606 


Cliinolingruppe 


Selbst  so  hoch  kondensierte  Keste,  wie  1  desgleichen   das   sogenannte   Naphtinolin, 

derjenige  des  Pyrens  können  den  Benzolkern  |  eine  tetrazyklische  Base,  von  der  allerdings 

des    Chinolins    vertreten,    wie    das    Beispiel   bisher  nur  Hydroderivate  gewonnen  werden 

des  Pvrenolins  !  konnten 

HC     CH 


lehrt. 

Denkt  man  sich  den  Benzolkern  des  Chino- 
hns  in  Bindung  mit  noch  einem  zweiten  Pyri- 
dinring,  so  entstehen  die  drei  isomeren 
Phenanthroline 


H 

C         CH 

H        H 

HcA^Y 

„/X/CY^H 

HC\^N 

C 
H 
o-Phenanthrolin. 

H 

HCY/'CH 
C 
H 
m-Phenanthrolin. 

C 

C         N 
H 

N         N 
Naphtinolin. 

Au  dieser  Stelle  sind  schließlich  noch  das 
Chindolin  und  das  Thiochindolin  zu  er- 
wähnen, Substanzen,  die  einen  Indol-  resp. 
Thionaphtenkomplex  mit  dem  Pyridinring 
des  ChinoMns  verschweißt  enthalten,  die 
also  die  Formeln  I  und  II  besitzen 


H 

C 


X 
Chindolin. 


HC 

HC 


H  H 

C  C 

C 


II 


p-Phenanthrolin. 
Erfolgt    die    Kondensation    am   Pyridin- 
ring,   so    entsteht    das    Chino-y-Pyridin 
(auch  }^-Chinochinolin  genannt) 
H 

N 
C 


C^ 

C  N 

H 

Thiochindohn. 

Als  ein  Benzolderivat  sowohl  des  Chino- 
lins, wie  des  Isochinolins  kann  das  Phenan- 
thridin  angesehen  werden,  welches  sich  auch 
vom  Phenanthren  durch  Ersatz  einer  mittel- 
ständigen Methingruppe  durch  N  ableiten 
läßt 


Chino-y-Pyridin. 
Eine  analoge  Verbindung  ist  das  a-Chi- 
nochinolin 

H 

C         N 

HC^^       ^    . 

C  C 

H  H 

a-Chinochinolin 


N  =  CH 
Phenanthridin. 

Denkt  man  sich  im  Phenanthridin  wieder- 
um einen  Benzolkern  durch  einen  Naphtahn- 
rest  ersetzt,  so  entstehen   die  Chrysidine 


,N 


\/\/\ 


•\    Jen 

a-Chrysidin.  j5-Chrysidin 

Die    meisten    Verbindungen    der    Chino 


CliinoliiigTuppe 


6U7 


lingruppe  sind  Substitutionsderivate. 
Zu  ihrer  Bezeichnung  ist  in  Betracht  zu 
ziehen,  ob  der  Pyridin-  oder  der  Benzolkern 
substituiert  ist.  Die  in  ersterem  vorhandenen 
selbständigen  C-Atome  werden  mit  a,  ß,  y 
bezeichnet,  die  vier  Stellungen  des  Benzol- 
kerns als  0-,  m-,  p-  ana- 


ana 


Andererseits  setzt  man  auch  Ziffern, 
indem  man  beim  Stickstoffatom  mit  1 
beginnt  und  im  entgegengesetzten  Sinne  des 
Uhrzeigers  weiterzählt 

5         4 


Die  Zahl  der  möglichen  Substitutions- 
produkte des  Chinolins  ist  sehr  beträchthch. 
Monoderivate  gibt  es  sieben,  Disubstitutions- 
produkte  bei  gleichen  Substituenten  einund- 
zwanzig, bei  ungleichen  zweiundvierzig. 

Vom  Chinolin  und  seinen  Derivaten  leiten 
sichferner  hydrierte  Verbindungenab,dieim 
allgemeinen  den  Wasserstoff  an  den  Pyridin- 
ring  angelagert  erhalten,  obwohl  es  auch  völlig 
hydrierte  Abkömmlinge  gibt  (Dekahydro- 
chinoline).  Die  im  Pyridinring  hydrierten 
Derivate  zerfallen  in  zwei  Gruppen,  die 
Dihydrochinoline,  welche  nach  einem 
Vorschlag  von  Decker  auch  Chi no laue 
genannt  werden,  und  die  Tetrahydro- 
chinoline 

H  Ha 

C  C 


N 
H 
1-2-Chinolan. 

H 

C 


N 

H 

1-4-Chinolan. 


CH 
NH 


C 

Isochinolan.  Tetrahydrochinolin. 

Werden  in  diesen  Verbindungen  Methylen- 
gruppen durch  Ketogruppen  ersetzt,  so  ent- 
stehen die  Chinolone. 


3.  Vorkommen.  Das  Chinolin,  das 
Iso chinolin  und  die  einfachen  Chinolin- 
basen  kommen  als  solche  —  mit  Ausnahme 
eines  in  der  Analdrüse  des  Stinktieres  ent- 
haltenen Methylchinolins  —  in  der  Natur 
nicht  vor;  sie  treten  aber  als  sekundäre 
Zersetzungsprodukte  vieler  tierischer  und 
pflanzlicher  Stoffe  neben  Pyridinbasen  auf. 
Als  Quelle  kommen  vor  allem  Knochenöl, 
sowie  Braun-  und  Steinkohlenteer  (vgl.  den 
Artikel  „Teer")  in  Betracht.  Ferner  werden 
Chinoline  vielfach  als  Abbauprodukte  von 
Alkaloiden  erhalten.  Für  die  Erforschung 
der  Konstitution  dieser  wichtigen  Pflanzen- 
basen war  deshalb  die  genaue,  meist  durch 
synthetische  Reaktionen  vermittelte  Kennt- 
nis der  einfachen  Chinolinabkömmlinge  von 
fundamentaler  Bedeutung.  Von  den  wich- 
tigeren Alkaloiden  sind  bis  jetzt  folgende 
als  Chinolinderivate  erkannt  worden:  Chinin, 
Cinchonin,  Cinchonidin,  Cinchonamin,  Cu- 
prein, Chinidin,  Aricin,  ferner  die  Strych- 
nosalkaloide  Strychnin  und  Brucin,  sowie 
die  im  Curare,  dem  indianischen  Pfeilgift, 
vorhandenen  Pflanzenbasen  (vgl.  den  Artikel 
,,Alkaloide"). 

In  biochemischer  Hinsicht  ist  es  inter- 
essant, daß  indirekte  Beziehungen  zwischen 
Eiweiß  und  gewissen  Chinohnderivaten  exi- 
stieren. Von  Liebig  wurde  im  Harn  des 
Hundes  die  sogenannte  Kynurensäure, 
die  sich  später  als  y-Oxychinolin-/5-carbon- 
säure  herausgestellt  hat,  als  normales  Stoff- 
wechselprodukt aufgefunden.  Nach  Ellin- 
gers  Versuchen  geht  sie  aus  dem  Trypto- 
phan, einem  im  tierischen  Eiweiß  enthaltenen 
Indolderivat,  durch'  Ringerweiterung  hervor 
(vgl.  den  Artikel  ,,Ei  weiß  kör  per"). 

Das  Iso  chinolin  findet  sich  in  geringen 
Mengen  ebenfalls  im  Steinkohlenteer.  Es 
ist  gleich  dem  Chinolin  als  Muttersubstanz 
zahlreicher  sehr  wichtiger  Alkaloide,  insbe- 
sondere der  in  den  Papaverazeen  vorkom- 
menden, erkannt  worden,  so  des  Papaverins, 
des  Laudanosins,  des  Narkotins.  Ferner  sind 
Berberin,  Hydrastin,  Corydalin  und  im  ge- 
wissen Sinne  auch  das  wichtige  Morphin 
als  Isochinohnderivate  anzusprechen  (vgl.  den 
Artikel  „Alkaloide"). 

4.  Synthetische  Methoden.  4a)  Chino- 
lin und  seine  Derivate.  1.  Eine  der 
theoretisch  wichtigsten  Chinohnsynthesen, 
durch  welche  die  Konstitution  dieser  Base 
zuerst  klargelegt  wurde,  beruht  auf  der 
Kondensation  aromatischer  o-Amido- 
aldehyde  mit  solchen  Ke tonen,  welche 
reaktionsfähige  Methylengruppen  in 
Nachbarstellung  zur  Carbonylgruppe  be- 
sitzen. So  vereinigt  sich  z.  B.  o-Amidobenz- 
aldehyd  unter  Wasseraustritt  mit  Acet- 
aldehyd  zu  Chinolin,  mit  Propionaldehyd  zu 
/5-Methylchinohn.  Allgemein  verläuft  die 
Reaktion  nach  folgendem  Schema 


608 


Cliinolingruppe 


.XH, 


CrHr 


H 


H,C— R' 


.N, 


=  CsH, 


Y 


-R 
-R' 


Auch    o-Amidobenzoketone 
verwenden,  z.  B.: 

.NH,        0 


i     +  2H2O 
lassen    sich 


der  ungesättigte  Aldehyd  Akrolein:  CHj^ 
CH — CH=0.  In  diesem  ist  ein  System 
konjugierter  Doppelbindungen  vorhanden, 
an  welchem  —  gemäß  der  Thieleschen 
Theorie  —  Addition  des  primären  Amins 
in  1-4-Stellung  stattfindet,  etwa  im  Sinne 
folgenden  Schemas 


+ 


H,CH 


\ 


C 

I 
CH3 

0-Amidoacetophenon. 
N 


Acetophenon. 


2H,0 


a-Phenyl-}^-methylchinolin. 


In  ähnlicher  Weise  entstehen  aus  o-Anii- 
dophenylglyoxylsäure  (Isatinsäure)  und 
Aldehyden  resp.  Ketonen  Derivate  der 
Chinolin-y-carbonsäure. 

Besonders  leicht  erfolgt  natürhch  die 
Kondensation  bei  solchen  aromatischen 
o-Amidoverbindungen,  in  welchen  bereits  die 
für  die  Bildung  des  Pyridinringes  nötige 
dreighedrige  Kohlenstoffkette  vorhanden  ist, 
sofern  diese  am  dritten  Kohlenstoffatom 
ein  Sauerstoffatom  trägt.  So  kondensiert 
sich  z.  B.  o-Amidozimmtaldehyd 


H 


CH 

II 
.CIL 


H 

H  C^ 
J>CH 


H  0 
H 


;cH, 


zu  Chinolin,  o-Amidozimmtsäure  zu  a-Oxy- 
chinohn  usw. 

2.  Die  wichtigste  und  für  die  Darstellung 
von  Chinolinderivaten  mit  unsubstituiertem 
Pyridinring  in  erster  Linie  in  Betracht  kom- 
mende Synthese  ist  die  Skraupsche.  Sie 
beruht  auf  der  Wechselwirkung  von  primären 
aromatischen  Aminen  mit  Glyzerin  und 
Schwefelsäure  bei  Gegenwart  eines  Oxyda- 
tionsmittels. Als  solches  wird  zweckmäßig 
die  dem  angewandten  Amin  entsprechende 
Nitroverbindung  benützt;  doch  läßt  sich 
oft  auch  Arsensäure  mit  Vorteil  verwenden. 
Der  Mechanismus  dieser  Skr  au  p  sehen  Syn- 
these ist  folgender: 

Durch  die  wasserentziehende  Wirkung 
der    Schwefelsäure    entsteht    aus    Glyzerin 


Es  ensteht  also  aus  dem  Additionsprodukt 
unter  dem  Einfluß  der  Schwefelsäure  durch 
o-Kondensation  ein  Dihydrochinolin,  das 
weiterhin  infolge  seiner  großen  Neigung,  zwei 
Wasserstoffatome  abzugeben,  in  das  Chino- 
Mn  selbst  übergeht.  Die  Skraupsche  Syn- 
these läßt  sich  auch  mit  substituierten  Ani- 
Unen  gut  durchführen.  Toluidine  liefern 
MethylchinoMne ,  Naphtylamine :  Naphto- 
chinoline,  Nitranihne:  Nitrochinoline,  Amido- 
phenole:  Oxychinoline;  Diamine  erzeugen 
Phenanthrohne.  Auch  Aminoalizarin  (resp. 
Nitroalizarin)  Hefert  das  entsprechende  Cliino- 
linderivat.  Die  so  entstehende  Verbindung, 
ein  wertvoller,  Alizarinblau  genannter 
Farbstoff,  ist  überhaupt  das  erste  nach  der 
Skr  au  p  sehen  Synthese  gewonnene  Chinolin- 
derivat  gewesen. 

3.  Ihrem  Wesen  nach  aufs  engste  ver- 
wandtist mitder  SkraupschendieDoebner- 
Millersche  Synthese.  Mit  ihrer  Hilfe  lassen 
sich  vor  allem  im  Pyridinkern  substituierte 
Chinoline  gewinnen.  Sie  beruht  auf  der  Ein- 
wirkung von  Schwefelsäure  oder  Salzsäure 
auf  ein  Gemisch  von  Aldehyden  der 
Formel  R — CHg — C=0  mit  primären 
Aminen.  Die  Reaktion  ist  so  zu  deuten,  daß 
unter  dem  Einfluß  der  Säure  die  Aldehyde 
sich  in  neue,  ungesättigte  Verbindungen  vom 
Typus  R— CH2— CH=CRi— CH-=0,  mit  an- 
deren Worten  in  substituierte  Akroleine, 
verwandeln,  an  deren  konjugierte  Doppel- 
bindung sich  das  betreffende  Amin  anlagert, 
genau  so,  wie  dies  bei  der  Skr  au  p  sehen 
Synthese  der  Fall  ist.  Auch  hier  entstehen 
primär  wieder  Dihydrochinohnderivate,  die 
zum  Teil  in  Tetrahydrochinoline,  der  Haupt- 
sache nach  aber  in  Chinoline  selbst  übergehen. 
Ebenso  wie  das  Aldehydcarbonyl  ist  auch  das 


ChmolingTuppe 


609 


Ketoncarbonyl  zur  Umsetzung  fähig;  und 
infolgedessen  können  auch  ungesättigte  Ke- 
tone  der  Formel 

R  .CH2— CH=CRi— C:0— R2 
zur  Verwendung  gelangen,  bzw.  das  zu  ihrei 
Entstehung  nötige  Gemisch  von  Aldehyd 
RCH2— CH=0  und  Keton  R,CH2— CR^^O. 
So  liefert  beispielsweise  Anilin  mit  Acetal- 
dehyd  resp.  Paraldehyd  das  a-Methyl- 
chinolin  oder  Chinaldin,  mit  Phenyl- 
akr olein  (Zimmtaldehyd)  das  a-Phenyl- 
chinolin,  mit  einem  Gemenge  von  Acet- 
aldehyd  und  Aceton  das  a-  7-Dimethyl- 
chinolin. 

Ganz  analog  gibt  ein  Gemisch  von  Alde- 
hyden mit  Brenztraubensäure  und  pri- 
mären Aminen  a-Alkylchinolin-jz-Car- 
b  0  n  s  ä  u  r  e  n 

R.Cf     +   CH3.CO.COOH  +  C,oH,.NH2 
H 

n     t/       V-R 
"'        JpTT  +2H3O  +  H, 

COOK 

Die  Reaktion  verläuft  besonders  gut  bei 
Verwendung  von  /?-Naphtylamin  und  kann 
deshalb  sogar  zum  Nachweis  von  Aldehyden 
verwendet  werden. 

4.  Chinoline  werden  auch  aus  primären 
Aminen  und  /i  -  D  i  k  e  1 0  n  e  n  durch  Wasser- 
entziehuns:  erhalten 


HO- 


\< 


CfiHs 


C— H 


+ 


C-CH, 


HO'     \/       NHo 
m-Amidophenol. 


0-^ 

Benzoylaceton 
(Enolform) 


CrHr 


C-H     +  2H2O 

JC— CH3 
HO-^     \/     \^/' 
2-Methyl-4-phenyl-7-oxychinolin. 

Hierher  gehört  auch  die  Einwirkung  von 
Acetessigester  auf  Aniline,  wobei  ver- 
schiedene ChinoHnderivate  entstehen,  je  nach- 
dem man  das  bei  höherer  Temperatur  sich 
bildende  Acetessigsäureanilid  mit  kon- 
zentrierten Mineralsäuren  behandelt,  oder 
den  bei  gewöhnlicher  Temperatur  entstehen- 
den  Anilidocrotonsäureester    auf   250'^ 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


erhitzt.  Im  ersteren  Falle  resultiert  y- 
Methyl-a-oxychinolin,  in  letzterem  a-Methyl- 
y-oxychinolin 

CH,  CH, 


CA^       Jc=0 


p  TT         ~|CH 
^'    '         C-OH 


N 


Acetessigsäureanilid    y-Methyl-a-oxychinolin 
0  OH 


.C. 


.c 


RO 
C„H.. 


CH, 
C— CH, 


C6H4 


CH 


C— CH3 

Anihdocrotonsäureester.      a-Methyl-y-oxy- 

chinohn. 

5.  Chinohne  können  sich  auch  aus  In- 
dolen  durch  Ringerweiterung  mit  Hilfe 
von  Methylenchlorid  oder  Chloroform  bilden. 
So  entsteht  z.  B.  aus  a-Methylindol  mit 
CHCI3  neben  dem  Aldehyd  der  a-Methyl- 
indol-/i-Carbonsäure  auch  das  /5-Chlor- 
chinaldin. 

4b)  Isochinolinderivate.  1.  Aus  Hip- 
purs äure  erhält  man  bei  Einwirkung  von 
Phosphorpentachlorid  ein  Chlorierungspro- 
dukt, das  Oxydichlorisochinohn,  das  sich  mit 
Jodwasserstoffsäure  zu  Isochinolin  redu- 
zieren läßt. 

0  0 


Hippursäure.       Oxydichlorisochinohn. 


— >► 


C 
H 
Isochinohn. 

2,  Ein  ergiebigeres  Verfahren  rührt  von 
Gabriel  her,  welcher  zeigte,  daß  Homo- 
p  h  t  a  1  i  m  i  d  bei  der  Behandlung  mit  Phosphor- 
oxychlorid  Dichlorisochinohn  bildet,  das  mit 
Jodwasserstoffsäure  zu  Isochinolin  reduziert 
werden  kann. 

39 


610 


Cliinolingruppe 


COOK 


COOH 


Homophtalsäure. 


H 
C 


CH 

N 


+   2R0H 


Homophtalimid 


-> 


Dichlorisochinolin 


Isocliiiiolin. 


3.  Isochinolone  entstehen  leicht  durch 
Austausch  des  zyklisch  gebundenen  Sauer- 
stoffatoms gegen  die  Imidogruppe  in  den 
sogenannten  Iso Cumarinen 


die  ihrerseits  aus  /^-Naphtochinonen  durch 
Ringsprengung  und  Oxydation  mittels  unter- 
chloriger  Säure  gebildet  werden: 


->► 


COOH 
COOH 


->- 


C— COOH 

'o       ->- 


Durch  Einwirkung  von  PCI5  und  nach- 
folgende Reduktion  der  gebildeten  Chlor- 
derivate lassen  sich  daraus  die  Isochinollne 
selbst  gewinnen. 

4.  Benzylidenamidoacetal  gibt  beim 
Behandeln  mit  konzentrierter  Schwefelsäure 
sochinolin  : 


C 
H 

Benzyhdenamidoacetal,      Isochinolin. 

5.  Ein  neuerdings  aufgefundenes  Verfahren 
von  Pictet  gestattet,  bequem  Isochinolin, 
sowie  dessen  in  1-Stellung  substituierte  Deri- 
vate zu  gewinnen.  Ausgangsprodukte  sind 
acylierte  Aminocarbinole  der  allge- 
meinen Formel  CßHsCH.OH.CH^NHCOR, 
welche  mit  Phosphorpentoxyd  zwei  Moleküle 
Wasser  abspalten: 

H   OH  R 


I 

R 


CH2 
NH 


C: 


\ 


CH 


+  2H„0 


Zur  Darstellung  der  Acylamidophenylcar- 
biiiole  schlägt  man  folgenden  Weg  ein:  Aceto- 
phenou  wird  durch  Nitrosieren  und  Reduktion 
in  td-Aminoacetophenon  übergeführt,  das  seiner- 
seits acyliert  und  mit  Natriumamalgam  zum 
Carbinol  reduziert  wird. 

5.  Physikalische  und  chemische  Grup- 
peneigenschaften. Die  Chinolin-  und  Iso- 
chinolinbasen,  welche  unter  die  empirische 
Formel  CnHon— nN  fallen,  sind  in  Wasser 
schwer,  in  Alkohol  und  Aether  leicht  lös- 
hche,  meist  ohne  Zersetzung  destillierbare 
Flüssigkeiten  von  durchdringendem,  charak- 
teristischem Geruch.  Das  Chinohn  ist  ein 
Chro mögen,  denn  schon  bei  der  Salzbil- 
dung tritt  unter  Umständen  Farbe  auf, 
die  sich  durch  Einführung  auxochromer 
Aminogruppen  außerordenthch  vertiefen  läßt. 
So  stellt  z.  B.  das  Chlorhydrat  des  y-Methyl- 
a-p-Amidophenylchinohns  einen  früher  unter 
dem  Namen  Flava  nilin  gebrauchten  gelben 
Farbstoff  dar. 

Ihrem  Charakter  als  tertiäre  zykhsche 
Basen  entsprechend  addieren  Chinoline  und 
Isochinohne  einerseits  Halogene,  anderer- 
seits Halogenalkyle  resp.  Dimethylsulfat  unter 
Bildung  cpiaternärer  Ammoniumsalze,  deren 
Struktur  gewöhnlich  durch  folgende  Formel 
H 
C 


Cliinolingruppe 


611 


dargestellt  wird.  Wie  Hantzsch  jüngst 
zeigte,  können  jedoch  die  Salze  in  zwei 
valenzisomeren,  nach  den  Formelbildern  I 
und  II  konstituierten  Modifikationen  auf- 
treten, von  denen  nur  die  erste  stark  gefärbt 
ist.  Mit  AlkaUen  geben  die  Chinoliniuni-  und 
Isochinoliniumsalze  vom  Chinolan  derivie- 
rende,  deshalb  Chinolanole  genannte  Pseu- 
dobasen  (III) 

H      J 

\/  H 

C  C 


CH 

II    1           ^^^ 

CH 

N 

H 

C 

R.  J 

Einige  Forscher  betrachten  deshalb  diese 
Struktur  als  gleichberechtigt  mit  der  zykU- 
schen  Formel.  Mit  Cyankahum  erfolgt  eine 
ähnliche  Umsetzung  wie  mit  Alkahen.  Es 
entstehen  Cyanchinolane,  bei  denen  in- 
dessen die  Cyangruppe  nicht  in  a-Stellung, 
sondern  merkwürdigerweise  in  y-Stellung 
vorhanden  ist,  wie  es  z.  B.  der  Fall  ist  beim 
N-Methyl-7-cyanchinolan  (VIII) : 

H     CN 

\/ 
C 


die  indessen  außerordenthch  unbeständig 
sind,  da  sie  sich  einerseits  spontan  zu  N-Al- 
kylchinolonen  (IV) 

H 

C 


oxydieren  und  andererseits  ihre  Hydroxyl- 
gruppe —  die  eine  ähnlich  große  Aktivität 
besitzt,  wie  diejenige  des  Triphenylcarbinols 
—  leicht  gegen  Alkoxyl  austauschen  unter 
Bildung  von  Aethern  der  Formel  (V) 

H 

C 


Diese  Chinolanole  verhalten  sich  vielfach 
so,  als  ob  sie  Aminoaldehyde  der  Formeln 
VI  bzw.  VII  wären 

Ri 

I 

C — R2 
N-R3 
C=OH 
H 


Auch  in  andere  Chinolanderivate  lassen 
sich  die  Chinohnium-  und  Isochinohnium- 
salze  leicht  überführen,  nänihch  in  a-Alkyl- 
oder  Arylsubstituierte  Dihydrochinoline  (IX), 
wenn  man  sie  mit  Organomagnesiumverbin- 
dungen  zur  Umsetzung  bringt:  Durch  Be- 
handlung mit  Jod  können  daraus  neue  Chino- 
liniumsalze  (X)  erzeugt  werden,  z.  B. 


+  RiMgJ 


+  J2 


X. 


VII 


c=o 


'c-Ri 


N 
RJ 

Eine  charakteristische  Eigenschaft  der 
ChinoUn-  und  IsochinoMnderivate  besteht 
in  der  relativ  leicht  zu  bewirkenden  Hydrie- 
rung am  Pyridinring,  die  sich  mittels 
Natrium  und  Amykalkohol  oder  mit  Zinn 
und  Salzsäure,  oder  auch  mit  elementarem 
Wasserstoff  bei  Gegenwart  von  metallischem 
Nickel  durchführen  läßt.  Hierbei  entstehen 
Tetrahydroderivate,  die  sich  wie  sekundäre 
Amine  verhalten.     Während  jedoch  Tetra- 

39* 


6]  2 


CliinolingTupiDe 


hydrochinolin  die  Eigenschaften  eines  alky- 
lierten  Anilins  aufweist,  gleicht  das  Tetra- 
hydroisochinolin  einem  alkylierten  Benzyl- 
amin,  wie  besonders  aus  dem  Verhalten  gegen- 
über Diazoniumsalzen  hervorgeht,  mit  denen 
nur  das  Tetrahydrochinolin  einen  Azofarb- 
stoff  hefert: 


N  C 

H  H2 

Tetrahydrochinolin.      Tetrahydroisochinolin. 

Bei  der  Oxydation  der  Chinohnbasen 
bleibt  dagegen 'im  allgemeinen  der  Pyridin- 
ring  intakt,  während  vom  Benzolkern  nur 
zwei  orthoständige  Garbo xylgruppen  übrig- 
bleiben.   Chinolin  liefert  so  Chinolinsäure: 


H 
C 

HOOCC/    ^CH 

HOOCCv      JcH 

N 

chinolin :   C  i  n  c  h  0  m  e  r  0  n  s  ä  u  r  e  : 

COOK 

c 

HOOC-C/    ^CH 

Hc'\    ^CH 

N 

Eine  Ausnahme  machen  a-Substitutions- 
produkte  des  ChinoUns,  die  bei  der  Oxyda- 
tion in  Abkömmhnge  der  o-Amidobenzoe- 
säure  verwandelt  werden,  a  -  P  h  e  n  y  1  c  h  i  n  0  - 
lin  gibt  z.  B.  mit  Kahumpermanganat  Ben- 
zoylanthra  nilsäure. 

Bei  der  Behandlung  mit  Halogenen, 
Salpetersäure  und  Schwefelsäure  wird  nur 
der  Benzolkern  substituiert;  der  Pyridinring 
bleibt  unangegriffen.  Halogensubstitutions- 
produkte des  letzteren  lassen  sich  am  besten 
aus  den  synthetisch  leicht  zugänghchen  Oxy- 
chinohnen  (Chinolonen)  mittels  Phosphor- 
pentachlorid  erhalten.  Von  diesen  Halogen- 
derivaten zeichnen  sich  die  a-  und  ;'-Chlor- 
chinoline  durch  Labilität  ihres  Chloratomes 
aus.  Von  den  Methylsubstitutionsprodukten 
sind  ebenfalls  die  a-  und  7-Derivate  beson- 
ders reaktionsfähig.  Ihre  CHg-Gruppe  läßt 
sich  z.  B.  leicht  mit  Aldehyden  usw.  konden- 
sieren. 

6.  Spezielle  Beschreibung  wichtiger 
Verbindungen.  6a)  Chinolinderivate. 
Die  Zahl  der  bekannt  gewordenen  Chinohn- 
abkömmhnge  ist  außerordenthch  groß.  Viele 
von  ihnen  haben  als  Medikamente,  einige  auch 


als  Farbstoffe  technische  Bedeutung  erlangt. 
Zahlreiche  komphziert  gebaute  Chinohn- 
derivate  hegen,  wie  bereits  erwähnt,  in  ge- 
wissen Alkaloiden  vor. 

1.  Chinolin  C9H,N,  Sdp.  239»,  ist  eine  farb- 
lose, stark  lichtbrechende,  eigentümlich  riechende 
Flüssigkeit;  findet  sich  im  Stein-  und  Braun- 
kohlenteer, sowie  im  Stuppfett,  einem  Neben- 
produkt der  Quecksilbergewinnung  in  Idria; 
bildet  sich  beim  Ueberleiten  von  AUylanilin  CrHs- 
NHC3H5  über  rotglühendes  Bleioxyd.  Die  Dar- 
stellung erfolgt  in  vorzüglicher  Ausbeute  nach 
der  Skr  au  p  sehen  Synthese  aus  Glyzerin,  Schwe- 
felsäure, Anilin  und  Nitrobenzol.  Chinolin  wirkt 
sowohl  antiseptisch  wie  antiüymotisch,  wie  anti- 
pyretisch. Es  ist  ein  starkes  Protoplasmagift. 
Vom  Menschen  werden  1 — 2  g  pro  die  vertragen, 
größere  Dosen  bewirken  zentrale  Lähmung  und 
Kollaps.  Es  wird  vom  Organismus  in  eine  Sub- 
stanz verwandelt,  die  zum  5.6-Clünolinchinon 
in  naher  Beziehung  steht,  denn  dieses  läßt  sich 
nach  Eingabe  von  Chinolin  im  Harn  nachweisen. 
Charakteristisch  sind  die  Additionsverbindungen 
mit  vielen  Schwermetallsalzen,  die  sogenannten 
Metallchinolide,  z.  B. 

(CgH.NjoZnClo,  (C9H7N)„CuCL. 

Mit  Jodmethyl  entsteht  das  in  gelben  Nadeln  vom 
Fp.  133»  kristallisierende  Chinolin jodmethylat 
CgHjN.CH.J. 

2.  Von  homologen  Chinolinen  sind  die  aus 
Toluidinen  erhältlichen  0-,  m-,  p-  und  ana-Methyl- 
chinoline  oder  Tohichinoline  zu  erwähnen. 
Von  den  im  Pyridinkern  methylierten  Derivaten 
zeichnen  sich  das  cc-  und  das  -/-^Methylprodukt, 
von  denen  das  erstere  auch  Chinaldin,  das 
letztere  Lepidin  genannt  wird,  durch  reak- 
tionsfähige CHg-Gruppen  aus. 

Chinaldin,  darstellbar  nach  der  Doebner- 
Miller sehen  Synthese,  findet  sich  auch  im  Stein- 
kohlenteer. Es  ist  eine  bei  247»  siedende  Flüssig- 
keit, die  in  der  Teerfarbenindustrie  Verwendung 
findet. 

Das  Lepidin  vom  Kochpunkt  261»  A^rd 
am  besten  durch  Destillation  des  Alkaloids 
Cinchonin  mit  Aetzkali  gewonnen. 

Von  den  Halogenalkylaten  des  Chinaldins 
und  Lepidins  leiten  sich  schöne,  aber  unbestän- 
dige Farbstoffe  ab,  die  bJ  der  Einwirkung  von 
Alkalien  auf  ein  Gemenge  dieser  Salze  mit  Cliino- 
lin-Alkylhalogeniden  entstehen.  Sie  heißen 
Cyanine  resp.  Isocyanine,  und  enthalten 
vielleicht  einen  gesprengten  Pyridinring.  Sie 
dienen  zum  Sensibilisieren  photographischer 
Platten.  Ein  anderer,  vom  Chinaldin  selbst  deri- 
vierender,  technisch  wichtiger  Wollfarbstoff  ist 
das  Chinolingelb,  das  Natriumsalz  einer  Di- 
sulfo säure  des  Chinophtalons. 


bezw. 


Chinolingrupi)e 


613 


N 

H  ö 

Chinophtalon 

3.  Von  den  sieben  isomeren  Phenylchino- 
11  n e n  zeichnen  sich  die  a- ,  ß-  und y-Deiivate  dmch 
besonders  starke  Wirkung  auf  Protozoen  (Infu- 
sorien, Amöben  usw.)  aus,  während  sie  für  Hefe- 
pilze und  Bakterien  nur  wenig  schädlich  sind. 

4.  Oxychinoline :  Sie  zeigen  den  Charakter 
von  Basen  und  Phenolen.  Die  im  Benzolkern 
hydroxylierten,  auch  Chinophenole  genannt, 
werden  nach  der  Skr  au  p  sehen  oder  Do  ebner - 
Miller  sehen  Sjaithese  leicht  aus  Aminophenolen 
erhalten.  Tecjinisch  wichtige,  hierher  gehörige 
Produkte  sind  o-Oxychinol  in,  dessen  Sulfat 
unter  dem  Namen  Chinosol  als  ein  sehr  gut 
wirkendes  Desinfiziens  in  den  Handel  gebracht 
wird,  ferner  die  beiden  Antiseptika:  Vioform 
und  Lo retin,  denen  folgende  Formeln  zuge- 
schrieben werden: 

Cl  SO3H 

I  CH  I         GH 


Cinchoiiinsäure: 


CH 
'cH 


CH 
CH 


UH        IN 
Loretin 
=    m-Jod-o-oxychino- 
lin-ana-sulfoi)  säure. 


OH       IN 
Vioform 
=    m-  Jo  d-  ana-  chlor 
o-oxychinolin 
Von  den  im  Pyridinkern  hydroxylierten  Ver- 
bindungen seien  als  die  wichtigsten  das  cc-  und 
das  y-Oxychinolin  genannt.    Ersteres  wird  auch 
als   Carbostyril,   letzteres   als    Kynurin    be- 
zeichnet.  Beide  Verbindungen  sind,  wie  aus  ihren 
Absorptionskurven  im   Ultraviolett   hervorgeht, 
als  Chinolone  zu  formulieren: 

0 
H 
C 


C-0 


N  N 

H  H 

Carbostyril.  Kynurin. 

Carbostyril,  Fp.  20P,  bildet  sich  durch 
Wasserabspaltung  aus  o-Aminozimmtsäure, 
Kynurin  durch  Kohlendioxydabspaltung  aus 
der  im  Hundeharn  nach  Fleischfütterung  auf- 
tretenden Kynurensäure,  einer  y-Oxychinolin- 
car  bonsäure. 

5.  Die  wichtigsten  Chinolincarbonsäuren 
sind  Chinaldinsäure: 
CH 


Fp.  253« 


zu  erhalten  aus  Cinchonin  mit  Permanganat  und 
Akridinsäure    =  Chinolin-a-/3-dicarbonsäure: 

H 
C 


COOH 
C-COOH 


Zsp.  120—1300, 


die  bei  der  Oxydation  des  Akridins  entsteht. 
Sie  geht  leicht  unter  Verlust  von  CO^  in  Chinolin- 
^-Carbonsäui-e  (Fp.  273»)  über.  Von  der  Cin- 
chonin s  ä  u  r  e  leitet  sich  das  als  Gichtmittel 
neuerdings  empfohlene  Atophan  ab;  es  ist 
eine  a-Phenylcinchoninsäure. 

6.   Von  hydrierten   Chinolinen  beanspruchen 
die  folgenden  besonderes  Interesse: 

Das  Tetrahydrochinolin,  CgHuNo: 
CH, 


C— COOH 


Fp.  156", 


durch  Reduktion  von  Chinolin  mit  Zinn-  und  Salz- 
säure leicht  erhältlich,  bildet  ein  stark  basisches, 
farbloses  Oel  vom  Sdp.  244".  Es  besitzt  größere 
physiologische  Wirksamkeit  als  das  Chinolin, 
wird  aber  nicht  als  Medikament  verwendet. 

Das  o-Oxy-n-Aethyltetrahydro  chinolin 
ist  von  historischem  Interesse,  weil  es  eines  der 
ersten  synthetisch  gewonnenen  Fieber heilmittel 
darstellt.  Es  wwde  längere  Zeit  unter  dem 
Namen  Kairin  A  verwendet,  jetzt  ist  es  beinahe 
völlig  verdrängt  durch  das  Thallin  oder  p- 
Methoxytetrahydro chinolin,  eine  farblose, 
bei  42"  schmelzende  Base,  deren  Sulfat  oder 
Tannat  als  stark  temperaturherabsetzendes 
Mittel  medizinisch  angewandt  wird. 

6b)  Isochinolinderivate.  1.  Isochinolin 
ist  ein  Bestandteil  des  gewöhnlichen  Teerchmo- 
lins,  aus  welchem  es  als  Sulfat  isoliert  werden 
kann.  Es  bildet  eine  farblose  Flüssigkeit  vom 
Sdp.  240"  und  vom  Fp.  23".  Sein  Jodmethylat 
vom  Fp.  159"  liefert  mit  Ferricyankalium  N- 
methylisochinolon 

H 
C 


CH 
N-CH, 


0 
Das  Isochinolin  ^vurde  früher  zur  Gewinnung 


614 


Cliinolingruppe  —  Chinone 


des  sogenannten  Chinolinrotes,  eines  schönen 
für  die  Sensibilisierung  photographischer  Platten 
geeigneten  Farbstoffs  verwendet,  dessen  Konsti- 
tution noch  nicht  feststeht. 

2.  Vom  a-Benzylisochinolin,  Fp.  55"  leiten 
sich  verschiedene  Alkaloide  ab,  so  das  Papa- 
verin,  ein  Tetramethoxy-K-benzylisochinolin  fol- 
gender Konstitution 

H 

C 


H3CO 
HoCO 


iCH 


C 

I 


-OCH, 


OCH3 
Papaverin. 

3.  Auf  das  Tetrahydroisochiüolin,  eine 
bei  233°  siedende  starke  Base,  lassen  sich  eben- 
falls mehrere  wichtige  Alkaloide  zurückführen, 
so  das  Nar kotin  und  Hydr astin.  Von  diesen 
derivieren  wiederum  zwei  interessante  basische 
Verbindungen,  die  nur  in  Form  ihrer  Salze  noch 
den  Isochinolinring  enthalten,  während  sie  als 
freie  Basen  Aldehyde  mit  einer  offenen  Seiten- 
kette repräsentieren,  die  ihrerseits  eine  endständige 
Aminogruppe  trägt.  Es  sind  dies  a)  Kotarnin, 
b)  Hydrastinin. 


Chemie  der  sechsgliedrigen  heterozyklischen 
Systeme,  S.  366  bis  665  und  6^2  bis  705.  Braun- 
schweig 1899.  —  F.  V.  Ttichter,  Organische 
Chemie,  X.  Aufl.,  Bd.  II,  S.  7 35 ff.  —  Die 
Patentliteratur  über  Chinolin-  und  Iso- 
chinolmderivate  ist  zusammengestellt  in  Winthev, 
Patente  der  organischen  Chemie,  Bd.  I,  S.  974 
bis  999.     Gießen  1908. 

W.  König. 


Chinone. 


0 


,CH, 


H,C 


CH, 


,     I  i  N-CH, 

\/^  C  =  0  H 

I  I 

OCH3H 

Kotarninbase. 


H,C 


CIL 

N< 


C^ 
ÖCH3H 

Kotarninhydro  Chlorid. 


CH3 
Cl 


Das  Hydrastinin  hat  dieselben  Formeln,  nur 
ohne  die  Methoxygruppe  und  wird  gleich  dem 
Kotarnin  (Stypticin)  als  wertvolles  blutstillendes 
Mittel  medizinisch  verwendet. 

Literatur.  A.  Tteissert,  Das  Chinolin  und  seine 
Derivate.  Braunschweig  1889.  —  S.  Metzger, 
Pyridin  -  Chinolin  1885.  —  Cal  m  •  Buchka, 
Die  Chemie  des  Pyridins  und  seiner  Derivate. 
Braunschweig  1889  bis  1891.  —  W.  Königs, 
Studien  über  die  Alkaloide.  München  1880.  — 
fielet- Wo  Iffenstein,  Die  Pflanzenalkaloide, 
IL  Aufl.,  S.   77  bis  109,  1900.  —  J.  W.  Brühl, 


A.  Die  eigentlichen  Chinone:  1.  Kennzeichen. 
2.  Geschichte.  3.  Konstitution.  4.  Bildungs- 
weisen. 5.  Reaktionen.  6.  Einzelne  Chmone  und 
ihre  Derivate:  a)  o-Benzochinon.  b)  p-Benzo- 
chinon.  c)  Tolu-,  Xj'lo-  usw.  Chinone.  d)  Naphto- 
chinone.  e)  Phenanthrenchinon  und  Verwandte, 
f)  Anthrachinon.  B.  Andere  Verbindungen 
chinoider  Struktur:  1.  Chinoide  Kohlenwasser- 
stoffe. 2.  Chinomethane  (Methylenchmone)  und 
Aurin-Farbstoffe.  3.  Zweikernchinone.  4. 
Chinole,  Chinitrole  und  PjTone.  5.  Fulgide. 
6.  Polychinoyle.  7.  Thio-  und  Sulfochinone. 
8.  Chinonimine  und  die  von  ihnen  abzuleitenden 
Farbstoffe.     9.  aci-Nitrophenole. 

A.  Die    eigentlichen  Chinone. 

1.  Kennzeichen.  Als  Oxydationsprodukte 
von  Kohlenwasserstoffen,  Phenolen  und 
Aminen  der  Benzolreihe  sind  die  Cliinone 
nach  Analyse  und  Molekulargewichtsbestim- 
mung Verbindungen,  die  an  Stelle  zweier 
Wasserstoffatome,  Hydroxyl-  oder  Amino- 
gruppen  des  aromatischen  Körpers  zwei 
Sauerstoffatome  enthalten.  Das  typische, 
eigentliche  Chinon  C6H4O2,  genauer  p-Benzo- 
chinon,  leitet  sich  vom  Benzol  CgHe  ab.  Den 
Chinonen  ist  eine  meist  gelbe  oder  rote  Farbe 
eigentümlich  (ausgenorhmen  die  labile  Modi- 
fikation des  Ortho-Benzochinons,  s.  u.),  sie 
bilden  Kristalle  und  sind  sublimierbar.  Die 
leichtflüchtigen  niederen  Glieder  der  Para- 
Reihe reizen  heftig  Auge  und  Nase,  färben 
die  Haut  braun,  sind  in  kaltem  Wasser  nur 
wenig  löslich,  leichter  in  heißem  und  in 
organischen  Lösungsmitteln.  Gegen  redu- 
zierende Agenzien  wirken  sie  unter  Uebergang 
in  Hydrochinone  oxydierend.  Auch  von 
Alkalien  werden  sie  schnell  verändert,  nicht 
aber  von  sauren  Oxydationsmitteln.  Die 
außerordentliche  Reaktionsfähigkeit  macht 
die  Chinone  zu  einer  der  interessantesten 
Körperklassen. 

Das  sogenannte  Kampferchinon,  ein  Ortho- 
Diketon  aus  Kampfer,  hat  mit  den  Chinonen 
zwar  einige  äußere  Merkmale,  wie  gelbe  Farbe 
und  Sublimierbarkeit,  nicht  aber  die  eigentüm- 
liche mehrfache  Bindung  der  Kohlenstoffatome 
und  die  daraus  sich  ergebenden  chemischen 
Eigenschaften  gemeinsam,  trägt  also  den  Namen 
Chinon  zu  Unrecht. 

2.  Geschichte.    Ihren  Namen  haben  die 


Cliinone 


615 


Chinone  nach  der  Chinasäure  erhalten,  aus 
der   Woskresensky    in   Liebigs   Labora- 
torium 1838  durch  Erhitzen  mit   Schwefel- 
säure und  Braunstein  zuerst  das  „Chinoyl" 
gewann.    Den  Namen  Chinon  an  Stelle  von 
Chinoyl   schlug    Berzelius   vor.      Wo  hier 
verdankt  man  die  erste  eingehende   Unter- 
suchung   des    Chinons,    die    Reduktion    zu 
Hydrochinon,     die     Auffindung     des    Chin- 
hydrons  usw.  (1844).  Im  Jahre  1841  entdeckte 
Er d mann  das  Chloranil  (Tetrachlorchinon). 
Weitere  Kenntnisse  der  Chinonverbindungen 
vermittelten    zunächst    die    Untersuchungen 
von  A.  W.  Hofmann,    Städeler,    Sten- 
house,     Strecker,     0.    Hesse,     Graebe 
u.    a.       Das     Anthrachinon     hätten    schon 
1836    Laurent    und    1861    Anderson    in 
Händen     gehabt     und     mit     verschiedenen 
Namen  (Paranaphtalose,  Anthracenuse,  Ox- 
anthracen,  Fritzsche:    Oxyphoten)  belegt. 
Als    dann    im    Jahre    1868    Graebe    und 
Lieb  ermann   die  KJrappfarbstoffe  Ahzarin 
und  Purpurin  als  Oxy Verbindungen  desselben 
Anthracenabkömmlings  erkannt   hatten,   der 
auf   Grund    seiner  mehr   und  mehr   hervor- 
getretenen Verwandtschaft  mit   dem  Chinon 
den   Namen   Anthrachinon   erhielt,    erfuhren 
diese    Substanzen   ausgedehnte   Bearbeitung 
seitens     zahkeicher     Autoren.       Die    Dar- 
stellung    des     Ahzarins     war     das     erste 
Beispiel   der  künsthchen   Bildung  eines  im 
Pflanzenreiche    vorkommenden    Farbstoffes. 
Chrysophansäui'e,      Emodin      und      andere 
Pflanzenstoffe  oder  bekannte  Umwandlungs- 
produkte solcher  wie  Coeruhgnon,  RufigaUus- 
säure    wurden    in    die    Klasse    der    Chinone 
eingereiht.        Zugleich    wurden    die    neben 
Anthracen    im    hochsiedenden    Steinkohlen- 
teeröl  vorgefundenen  Kohlenwasserstoffe  in  { 
Chinone  übergeführt.     So  erhielten  Oster- 
mayer  und  Fittig  sowie  Graebe  1872  das  ^ 
Phenantlurenchinon.      Die   neuere   Literatur 
berichtet  über  eine  Fülle  von  Reaktionen, 
von  Derivaten  und  Verwandten  der  Chinone. 
Sie  haben  erhöhtes  Interesse  gewonnen,  seit 
Graebe    und    Liebermann    1868,    dann 
Witt,  E.  und  0.  Fischer  sowie  Nietzki 
großen  Gruppen  organischer  Farbstoffe  chi- 
noide  Struktur  zugeschrieben  haben,  wodurch 
derselbe  Zusammenhang  zwischen  der  Farb- 
natur  dieser    Substanzen    und    ihren   Atom- ' 
bindungsverhältnissen  geschaffen  wurde,  wie ! 
er    beim    Alizarin    und    seinen    Verwandten  1 
unverkennbar    existierte.       Die    umfassend- 
sten    Versuchsreihen     über    Chinone     und 
Chinoide    haben    in    neuester    Zeit  Zincke  I 
sowie   Willstätter  rriit  ihren   Mitarbeitern 
ausgeführt.     Die    von    Willstätter    ange- 
wandte Methode,  mit  neutralen  Mitteln  und  i 
in  Abwesenheit  von  Wasser  zu  oxydieren, 
brachte  mit  dem  o-Benzochinon  eine  Reihe 
neuer  eigenthcher  Chinone,  einfacher  Chinon- 
imine  und  Zweikernchinone.  ' 


3.  Konstitution.  Die  leichte  Bildung  des 
Chinons  aus  Benzolverbindungen  und  die 
leichte  Rückbildung  zu  diesen  bringt  die  Chi- 
nonformel  von  Graebe  (1868)  zum  Ausdruck. 
Er  betrachtet  das  Chinon  als  „ein  Substitu- 
tionsprodukt des  Benzols,  indem  zwei  Atome 
Wasserstoff  in  der  Art  durch  zwei  Sauerstoff- 
atome ersetzt  sind,  daß  jedes  der  letzteren 
durch  eine  Valenz  mit  dem  Kohlenstoff 
zusammenhängt,  während  sie  durch  ihre 
beiden  übrigen  Verwandtschaftseinheiten 
untereinander  verbunden  sind,  wie  es  folgende 

Formel  ausdrückt:  C6H4|q>".     Der  Ueber- 

>  OH 
gang  in  Hydrochinon  C6H4/QTT  wird  dadurch 

einfach  erklärt.  Gegen  diese  „Superoxyd- 
formel" erhob  Fittig  1873  Einwände,  ge- 
stützt auf  das  Verhalten  des  Anthrachinons, 
dem  er  gleichzeitig  mit  Zincke  die  Formel 

CO 
eines  Diketons    C6H4  Viq  CgHj   gab.    Nach 

Fittig  hat  die  Bindung  der  beiden  Sauerstoff- 
atome unter  sich  viel  Unwahrscheinhches,  es 
wird  vielmehr  ,,bei  der  Chinonbildung  durch 
den  Eintritt  von  zwei  Sauerstoffatomen  an  die 
Stelle  von  zwei  Wasserstoffatomen  eine  zum 
Zusammenhalt  des  Moleküls  überflüssige 
Bindung  zweier  Kohlenstoffatome  aufge- 
hoben". Petersen,  der  zuerst  (1873)  das 
bis  dahin  als  Ortho-Verbindung  geltende 
Hydrochinon  als  Para-Dioxybenzol  ansprach, 
was  im  Jahre  darauf  durch  Salkowski 
bewiesen  wurde,  gab  daraufhin  dem  Fittig- 
schen  Gedanken  durch  Formel  II  Ausdruck. 
Zugleich  ergab  sich  für  die  Graebe  sehe 
Formel  die  Struktur  I: 


H     H 
C  —0—0—  c 


H      H 


0  =  C 


C=0 


H     H  H     H 

I.    Superoxyd-Formel      IL   Diketon-Formel, 

Die  sonst  noch  aufgestellten  Formeln 
(Kekule,  Scheid,  Claus,  0.  Hesse) 
sind  widerlegt  worden.  Die  Formel  II  hat 
seither  weitaus  die  meisten  Anhänger  gehabt. 
Man  pflegt  die  in  ihr  enthaltene  Bindungs- 
weise als  chinoide  im  Gegensatz  zur  benzoiden 
(I)  zu  bezeichnen.  Ihr  zufolge  gehören  die 
Chinone  in  das  Gebiet  der  alicykhschen 
(hy droaromatischen)  Körper.  Für  das  Ortho- 
chinon  ergeben  sich  ohne  weiteres  die 
Schemata: 


und 


0  0 

Superoxyd-Formel         Diketon-FormeL 

Metachinone    sind    nicht    bekannt- 


616 


Cliinone 


Da  wo  man  ein  m-Chinon  erwarten  sollte, 
erhält  man  ein  p-Chinon-Derivat,  z.  B.  bei  der 
Oxydation  von  1,3-Dioxynaphtalin  statt 
eines  1,3-Naphtochinons  3-Oxy-l,4-Naphto- 
chinon. 

Das  Problem  der  Chinonformel  ist  bis 
heute  noch  nicht  endgültig  entschieden. 
Offenbar  können  erst  Ergänzungen  unserer 
Anschauungen  über  die  Bindungsverhält- 
nisse in  den  Molekülen  zwischen  den  beiden 
Ansichten  vermitteln. 

Als  Gründe  für  die  Graebesche  Formel  sind 
folgende  geltend  zu  machen.  Das  Chinon  ist 
ein  Oxydationsmittel,  es  vermag  z.  B.  Jod  aus 
Jodwasserstoff  abzuscheiden,  freies  Hydroxyl- 
amin  zu  zerstören  und  kann  auf  Grund  dessen 
mit  dem  Wasserstoffsuperoxyd  (und  seinen  or- 
ganischen Abkömmlingen  wie  Acetyl-,  Benzoyl- 
superoxyd)  verglichen  werden,  wenn  man  diesem 
die  Formel  H.O.O.H  zuerkennen  will,  während 
nach  einer  Diketonformel  eine  oxydierende  Wir- 
kung um  so  weniger  zu  erwarten  ist,  als  p-Diketo- 
hexamethylen 

Hg    Hc 
/C — Cv" 


o=c 


c=o 


Ho    Ho 


eine  solche  Wnlaing  auch  nicht  in  abgeschwäch- 
tem Grade  zeigt.  Bei  dem  üxydationsvorgang 
wird  Chinon  seinerseits  reduziert  zu  Hydro- 
chinon,  einer  unzweifelhaften  Benzolverbindung. 
Ueberträgt  man  molekularen  Wasserstoff  mit 
Hilfe  von  kolloidalem  Palladium  an  das  Chinon,  so 
wnd  genau  das  1  Mol.  Wasserstoff  entsprechende 
Gasvolumen  absorbiert,  während  die  Diketon- 
formel mit  ihren  beiden  Aethylenbindungen 
eine  Absorption  von  2  Mol.  erwarten  ließe.  Das 
Produkt  ist  auch  hier  Hydrochinon.  Bei  der 
Superoxydformel  bleibt  die  Annahme  einer 
jedesmaligen  Bindungsverschiebung  bei  dem 
mit  Leichtigkeit  erfolgenden  Uebergang  von 
der  Benzol-  in  die  Chinonreihe  und  umgekelirt 
erspart. 

Zugunsten  der  Diketonformel  ist  anzuführen, 
daß  das  Chinon  Ketonnatur  offenbart,  indem 
es  ein  Monoxim  (I  und  II)  und  ein  Dioxim  (III), 
ferner  ein  Mono-  und  em  Disemicarbazon 
liefert: 


Stelle  des  nach  der  Diketonformel  zu  erwartenden 
CßClg,  so  daß  jedes  U  durch  nur  ICl  ersetzt 
schien.  Später  aber  \vurde  als  Produkt  der- 
selben Reaktion  das  Chlorid  CgClg  aufgefunden, 
welches  allerdings  leicht  sekundär  unter  Ab- 
spaltung von  Chlor  in  CgClg  übergeht.  Es  hatte 
also  (wie  in  Ketonen)  Austausch  von  0  gegen 
2C1  stattgefunden  —  ein  Vorgang,  der  sich 
ohne  Schwierigkeit  umkehren  ließ: 


Cl  Cl 


Cl  Cl 


0= 


=  0 


Cl  Cl 


I      >=N.OH    HO- 
Chinonoxim 


II 


V 


-N:0 


Nitrosophenol 


tautomer 


0=< 


HO.N  =  ^    III     >=N.OH 

Chinondioxim. 

Eine  Formulierung  nach  der  Superoxydformel 
mit  einer  -N.O-  bezw.  -N.N-Brücke  ist 
zwar  möglich,  aber  recht  unwahrscheinlich.  — 
Ein  wichtiges  Argument  war  bei  Aufstellung 
seiner  Formel  fik  Graebe  die  Einwirkung  des 
Phosphorpentachlorids  auf  Tetrachlorchinon,  näm- 
lich  die   Bildung   von   Perchlorbenzol   CßClg   an 


Eine  starke  Stütze  der  Diketonformel  ist  ferner 
die  Sjmthese  des  Dimethylbenzochmons  oder 
Xylochinons  aus  Diacetyl: 

CH3.CO.CO.CH3  CH3.C(0H).C0.CH3 

CH3.CO.CO.CH3->-  I 

CH,.C0.C0.CH3 
Dimethylchinogen 
CH3.C.CO.CH 
->  II  II  +2H,0 

HC.CO.C.CH3 

Als  Ketone  erwiesen  sich  Phenanthrenchiuon 
und  seine  Verwandten  auch  durch  ihre  Fähigkeit, 
sich  mit  sauren  schwefligsauren  Salzen  zu  ver- 
binden und  aus  diesen  Bisulfitverbindungen  sich 
leicht  wieder  abscheiden  zu  lassen.  —  Ebensogut 
wie  0-  und  p-,  könnten  nach  der  Superoxyd- 
formel auch  m-Chinone  existieren;  formuliert 
man  aber  ein  Metachüion  nach  der  Diketon- 
formel : 


=  0 


so  erscheint  die  Beständigkeit  einer  solchen  Ver- 
bindung nach  allen  Erfahrungen  von  vornherein 
fraglich.  —  ]\Ian  hat  erkannt,  daß  die  Farbe  in 
organischen  Verbindungen  aufs  engste  zusammen- 
hängt mit  ganz  bestimmten  Anordnungen  von 
Doppelbindungen,  mit  chromophoren  Gruppen. 
Eine  solche  Anordnung  fmdet  sich  in  der  Di- 
ketonformel vor.  Die  Gruppierung  im  Benzol- 
molekül bedingt  kerne  Farbe.  Auf  die  Frage, 
warum  Chinon  farbig,  Hydrochinon  aber  farblos 
ist,  vermag  die  Superoxydformel  keine  Antwort 
zu  geben.  —  Als  Vertreter  der  hydroaromatischen 
Substanzen  erweist  sich  das  Chinon  durch  seine 
Vereinigung  mit  Brom  zu  blaßgelbem  Di-  und 
farblosem  Tetrabromchinon  —  Anlagerungs- 
produkten, die  aus  echten  aromatischen  Ver- 
bindungen nicht  zu  erwarten  sind.  —  Die  dem 
Chinon  entsprechende  Schwefelverbmdung  hat 
man  aus  Dithiohydrochinon  nicht  darstellen 
können.  Bei  der  Neigung  der  Merkaptane  in 
Disulfide  überzugehen,  die  den  Superoxyden 
ganz  analog  sind,  spricht  das  Fehlschlagen  dieser 
Versuche  ebenfalls  nicht  zugunsten  der  Formel 
von  Graebe.  Er  selbst  hat  später  die  Meinung 
geäußert,  daß  die  Atome  des  Chinons  bei  Um- 
setzungen je  nach  dem  einwirkenden  Körper 
beide  Lagerungen  annehmen  könnten,  ähnlich 
wie  die  Atome  des  Chinonoxims,  das  auch  als 
Nitrosophenol  zu  reagieren  vermag  (Tauto- 
merie).      Da   das   o-Benzochinon   (s.   unten)   in 


Cliinone 


617 


zwei  Modifikationen  auftritt,  so  lag  es  nahe, 
der  einen  diese,  der  anderen  jene  der  oben  für  das 
o-Benzochinon  mitgeteilten  Formeln  zuzuer- 
keimen  (Desmotropie). 

Unter  Zugrundelegung  der  Diketon- 
formel  hat  Thiele  seine  Theorie  der  Partial- 
affinitäten  (vgl.  den  Artikel  „Valenzlehre") 
auf  das  Chinon  angewendet.  Seine  Formu- 
lierung (I)  bringt  zum  Ausdruck,  daß  Addition 
sowohl  an  den  Sauerstoff-  wie  an  den  Kohlen- 
stoffatomen 2,  3,  5  und  6  eintritt,  und  weist 
einige  Vorzüge  für  die  Erklärung  von  Addi- 
tionserscheinungen auf.  Nach  Posner 
werden  die  Additionsvorgänge  besser  durch 
das  Schema  II  erläutert,  in  dem  zwei  Paare 
konjugierter  Doppelbindungen  sind. 


Kohlenwasserstoffe  mit  Hilfe  von  Aluminium- 
chlorid und  damit  die  Synthese  von  Ortho- 
chinonen  gehngt  in  bestimmten  Fällen 
(Liebermann),  z.  B.  beim  Anthracen  und 
p,p-Dimethyldiphenj'l : 


CO  —  CO 
Aceanthrenchinon 


0  =  C1         I.      4C=0 


.C^C. 


0=C         IL       C-0 


4.  Bildungsweisen.  Chinone  erhält  man 
durch  Oxydation  von  Benzolkohlenwasser- 
stoffen mit  Chromsäure,  Chlorchromsäure 
oder  Chromylchlorid.  Manche  Mono-  und 
Di-Substitutionsprodukte  dieser  Kohlen- 
wasserstoffe werden  schon  durch  gehndere 
Oxydationsmittel  wie  Eisenchlorid,  Braun- 
stein mit  Schwefelsäure,  Silberoxyd  u.  a.  in 
Chinone  verwandelt.  Die  Neigung  zur  Bil- 
dung von  Chinonen  ist  so  groß,  daß  sonst  sehr 
feste  Kohlenstoffbindungen  gelöst  werden, 
z.  B.  beim  Benzidin  H2N.C6H4— CgH^.NHa, 
das  über  farbige  Zwischenprodukte  in  Benzo- 
chinon,  und  beim  Diamidomesitylen,  das 
in  Oxyxylochinon  übergeht  (von  dem  man 
geglaubt  hatte,  es  sei  Mesitylenchinon,  also 
ein  Metachinon): 


CH, 


CH. 


"\_ 


NIL  —>  0  = 


NHXH, 


:0. 


Sind  die  zu  erwartenden  Chinone  un- 
beständig, so  kann  man  sie  durch  Behandlung 
der  Benzolderivate  mit  Silberoxyd  oder 
Bleisuperoxyd  in  indifferenter  Lösung  (Aether) 
gewinnen  (Willstätter).  Die  im  vorigen 
Kapitel  erwähnte  Kondensation  des  Diacetyls 
zu  Xylochinon  hat  sich  auf  einige  Homologe 
des  Diacetyls  ausdehnen  und  zur  Synthese 
von  alkyüerten  und  aryherten  p-Benzo- 
chinonen  wie  Durochinon  (Tetramethyl- 
chinon),  p-Diphenylchinon  verwerten  lassen 
(v.  Pechmann).  Aehnhch  dieser  Synthese 
ist  der  Eingschluß  von  alkylierten  Oxalessig- 
estern  zu  p-dialkvHerten  Dioxy  chinonen 
(Fichter).  Die  Einführung  der  .CO. CO. 
gruppe    des    Oxalylchlorids    in    aromatische 


OC  —  CO 
p,p-Dimethylphenanthrenchinon. 

Zu  verschiedenen  Abkömmüngen  des 
Anthrachinons  führt  die  Kondensation  des 
Phtalsäureanhydrids  mit  Phenol  und  Dioxy- 
benzolen  (v.  Baeyer): 

.CO. 
CA,  \0  +  H,CeH,(OH),= 

\co/ 

.CO. 
CfiH,/        >CeH,(0H)2+H,0. 

\co/ 

Andere  speziellere  Synthesen  und  Dar- 
stellungsmethoden werden  bei  den  einzelnen 
Chinonen  besprochen. 

5.  Reaktionen.  Die  Wasserstoffatome 
der  Chinone  lassen  sich  durch  Halogene 
substituieren.  AetzkaH  vermag  Halogen 
gegen  Hydroxyl  auszutauschen  und  salz- 
bildende ^  Oxychinone  zu  Hefern.  Nitro-, 
Sulfo-,  Aminogruppen,  Alkohol-,  PhenoL, 
Merkaptanreste  lassen  sich  ebenfalls  direkt 
oder  auf  Umwegen  an  die  Stelle  der 
Wasserstoffatome  einführen.  Bemerkenswert 
ist  bei  der  Einwirkung  von  AniHn  und 
anderen  Aminen  auf  Chinone  die  Ent- 
stehung von  Substitutionsprodukten,  die 
durch  Oxydation  intermediärer,  nach 
Posners  Formel  (s.  0.)  zu  erwartender 
A  n  1  a  g  e  r  u  n  g  s  -  (Hydrochin  on-)  Verbindungen 
entstanden  zu  denken  sind,  z.  B. : 
H   NH.C«H 


CeH^.HN    H  CeH^.HN    H 

Dianilinochinon 
Die  Gesamtgleichung  lautet  dementsprechend 
3  Chinon  +  2  Anihn  =  1  Dianilinochinon  + 

2  Hydrochinon. 

Unter  gewissen  Bedingungen  vermag 
der  Wasserstoff  im  Chinonkern  mit  dem  Hy- 
droxyl des  Benzhydrols  und  ähnlicher  Alkohole 


618 


Chinone 


als  Wasser  auszutreten ;  die  farbigen  Konden- 
sationsprodukte haben  noch  Chinoncharakter. 
Keduzierende  Mittel  wirken  auf  Chi- 
none mit  Leichtigkeit  ein  unter  Bildung  von 
farblosen  Hydrochinonen  (p)  bezw.  Brenz- 
katechinen  (o)  oder  von  tiefgefärbten,  me- 
tallisch glänzende  Kristalle  bildenden 
Chinhydronen.  Die  Chinhydrone  sind 
Zwischenprodukte  auf  dem  Wege  vom  Chi- 
non  zum  Hydrochinon  und  umgekehrt.  Sie 
entstehen  auch  beim  Vermischen  von  Chi- 
nonen  und  Hydrochinonen. 

2CsH,0,        —^  2CeH4(OH), 

Chinon  1  2H  —  2  H  1  Hydrochinon 

1  'iDioxvbenzol 

CeH4(OH)2.C6H402 
Chinhydron 

Die  Art  der  Verknüpfung  der  beiden 
Moleküle  zu  denen  des  Chinhydrons  ist  eine 
noch  unentschiedene  Frage: 


I.  Nach  Jackson 
0 OH 


n.  Nach  Posner 
HO  0 


0 OH  0  OH 

ni.  IV. 

Nach  Willstätter         Nach  M.  M.  Richter. 

Jackson  faßt  die  Chinhydrone  als  Hemi- 
acetale  (I)  auf.  Nach  Willstätter  erklärt 
diese  und  Posners  Formel  (II)  nicht  die  Farb- 
tiefe und  die  leichte  Spaltbarkeit  der  Chin- 
hydrone. Er  sowie  Urban  sehen  Partialvalenzen 
(III)  als  Ursache  der  Addition  an,  da  sowohl  die 
Chinone  an  den  Sauerstoffatomen  wie  die  Phenole 
an  den  Hydroxylgruppen  bei  vielen  Additions- 
reaktionen Partialaffinität  bekunden.  Während 
Schlenk  und  Michael  es  ablehnen,  die  Ver- 
einigung der  beiden  Moleküle  durch  Valenz- 
striche wiederzugeben,  sucht  M.  M.  Richter 
alle  Eigenschaften  der  einfachen  Chinhydrone 
mit  einer  Formel  (IV)  zu  erklären,  in  welcher 
der  Sauerstoff  vierwertig  erscheint.  Die  An- 
wendung einer  solchen  Formulierung  auf  analoge 
Verbindungen  stößt  aber  nach  A.  Knorr  auf 
Widersprüche. 

Ebenso  wie  die  ihnen  zugehörigen  Hydro- 
chinone  vermögen  die  Chinone  auch  andere 
Phenole  zu  tiefgefärbten  Verbindungen  zu 
addieren. 

Der  einfachste  Fall  ist  die  Kombination 
von  p-Benzochinon  (1  Mol.)  mit  Phenol 
(2  Mol.)   zu    Pheno chinon.      Die   Pheno- 


chinone  vermögen  noch  wie  die  Phenole 
Salze  zu  bilden.  Die  aufgestellten  Formeln 
schheßen  sich  denen  der  Chinhydrone  an.  In- 
dessen hat  man  in  neuester  Zeit  eine  Reihe 
von  Phenochinonen  kennen  gelernt,  in  denen 
das  Verhältnis  der  Chinon-Sauerstoffatome 
zu  Phenol-Hydroxylen  durch  andere  Zahlen 
dargestellt  wird  und  für  welche  Struktur- 
formeln aufzustellen  müßig  erscheint.  Durch 
negative  Gruppen  wird  die  Chinhydron- 
bildung  erschwert;  p-Tetrachlorchinon  liefert 
kein  Chinhydron  mehr.  Den  Chinhydronen 
analog  sind  die  Chinon-Diamine  aus  Chinonen 
und  p-Diaminen.  Auch  hier  gibt  es  neben 
den  Verbindungen  normaler  Zusammen- 
setzung (1 :  1)  andere,  z.  B,  ein  blaues  Produkt 
aus  5  Mol.  Chinon  mit  2  Mol.  p-Phenylen- 
diamin.  Die  Addierbarkeit  erstreckt  sich 
ferner  auf  anorganische  Säuren  und  Metall- 
haloide.  So  gibt  Benzochinon  mit  Zinn- 
chlorid in  Benzollösung  die  roten  Salze 
CeH402 .  SnCl^ .  C3H6  und  C6H4O2 .  SnCl,., 
Phenanthrenchinon  mit  Schwefelsäure  ein 
rotes  Monosulfat,  mit  Zinn-  und  Aluminium- 
chlorid grüne,  mit  Mereuri-  und  Ferrichlorid 
rote  Verbindungen,  die  durch  Wasser  wieder 
gespalten  werden.  Selbst  mit  aromatischen 
Kohlenwasserstoffen  vermag  Chloranil  tief- 
gefärbte chinhydronartige  Verbindungen  ein- 
zugehen, die  zum  Teil  beim  Erkalten  des 
Schmelzflusses  der  Komponenten  wieder 
auseinandergehen.  Die  unbeständigen  Ver- 
bindungen aromatischer  tertiärer  Amine  mit 
Chinonen  (1 : 1)  sind  meist  tiefblau.  Bei 
höherer  Temperatur  oder  bei  Gegenwart 
eines  Kondensationsmittels  entstehen  aus 
Chinonen  und  Phenolen  (1 : 1)  farblose  Oxy- 
hydrochinonäther,  z.  B. 

Cloll602+C6H3(OH)3   = 

C,oH,(OH)3.0.CeH3(OH),. 

Diphenylketen  addiert  sich  (um  so  leichter, 
je  weniger  Substituenten  am  Chinonkern 
sind)  zu  /?-Lactonen: 

CA 

\c=co-ho=/         \=o  = 

CeH/ 

CeHgv  /COv 

>c<      X         >=<->' 
CA/    \o 

die  sich  im  Lichte  umlagern  zu 

0  H  CO 

''^''>/lo- 

C  H-/ 

und  bei  höherer  Temperatur  unter  Abspaltung 
von  Kohlendioxyd  in  Chinomethane  (s.  u.) 
übergehen.  Durch  Anlagerung  eines  zweiten 
Keten-Moleküls  entsteht  ein  Dilacton,  das 
beim  Erhitzen  ein  Chinodimethan  gibt. 
Diazomethan  wird  von  den  Kohlenstoff- 
Doppelbindungen  in  Chinonen  unter  Bildung 
eines  hydrierten  Pyrazolabkömmlings  addiert: 


Cliinone 


619 


CH 

II 
CH 


CH— CH, 


—> 


CH— N 


}^-y 


CH— CH 
CH— NH 


Schützt  man  Hydroxylamin,  Hydrazin  u.  dgl. 
vor  der  Oxydationswirkung  der  Chinone, 
indem  man  sie  nicht  als  freie  Basen,  sondern 
als  Salze  bezw.  Acylverbindungen  zur  An- 
wendung bringt,  so  kondensieren  sie  sich 
mit  den  Chinonen,  die  sich  dadurch  als 
Diketone  erweisen.  Die  Chinonmanoxime 
sind    tautomer    mit    den    Nitrosophenolen: 


r?-^ 
'--i^- 


=  0 

=  0 


0  = 


=  NOHT^HO— 


-NO. 


Für  die  Nitrosoformel  sprechen  die  Bil- 
dungsweise aus  Phenolen  und  salpetriger  Säure 
sowie  die  Oxydierbarkeit  zu  Nitro  phenolen,  für 
die  Oximformel  die  Entstehung  aus  Chinonen  und 
Hydroxylaminchlorhydrat,  die  Bildung  von  Di- 
oximen  und  die  Fähigkeit,  Oximäther  zu  geben. 
Die  Dioxime  lassen  sich  zu  Dinitroso-  und  Dinitro- 
Verbindungen  oxydieren.  Die  Dioxime  der 
o-Chinone  vermögen  unter  Wasserverlust  in 
Furazanderivate  überzugehen.  Auch  das  Semi- 
carbazon,  die  Amidoguanidinverbindnng  und  an- 
dere Hydrazone  reagieren  in  mancher  Beziehung 
tautomer: 

0=<^       N^N.NH.CO.NHj   :^ 
Chin  on-Mono  semicarbazo  n 


-N  =  N.CO.NH, 


Oxj^azo  Verbindung 


Die  Einwirkung  von  Methylmagnesiumjodid  auf 
Benzochinon  und  seine  nächsten  Verwandten 
verläuft  sehr  verwickelt.  Phenanthrenchinon- 
und  Anthrachinon  dagegen  reagieren  mit  Phenyl- 
magnesiumjodid  in  normaler  Weise  als  Diketone 
unter  Bildung  von  Ketoalkoholen  und  Pina- 
konen. 

6.  Einzelne  Chinone  und  ihre  Derivate. 
6a)  o-Benzochinon.  Oxydiert  man  Brenz- 
katechin  in  ätherischer  Lösung  mit  trockenem 
Silberoxyd,  so  hinterläßt  diese  —  je  nach 
Konzentration  und  Schicht  grüne  bis  rote  — 
Lösung  beim  Verdunsten  das  o-Benzochinon 
in  farblosen,  mikroskopischen  Prismen.  Sie 
gehen  binnen  wenigen  Minuten  in  eine  rote 
Modifikation  über,  die  in  Täfelchen  kristalli- 
siert. Löst  man  diese  beständigere  Form  auf, 
so  verwandelt  sich  ein  kleiner  Teil  rückwärts 
in  die  farblose,  welche  bei  starker  Kühlung 
auskristallisiert.  Auch  die  roten  Kristalle 
sind  unbeständig;  sie  zersetzen  sich  innerhalb 
eines  Tages  und  schmelzen  unscharf  (60 — 70*'). 
Der  farblosen  Modifikation  schreibt  Will- 
stätter  die  benzoide  Superoxydformel,  der 
roten  die  chinoide  Diketonforme    zu: 


Beide  Formen  gleichen  dem  p-Chinon  in  der 
Oxydationswirkung.  Sie  bräunen  die  Haut 
und  machen  aus  Jodkalium  Jod  frei.  Schwef- 
hge  Säure  reduziert  zu  Brenzkafechin.  Es 
scheint  aber  eine  Besonderheit  der  o-Chinone 
(vgl.  /5-Naphtochinon)  zu  sein,  daß  sie  nur 
wenig  flüchtig  und  fast  geruchlos  sind. 
Chlorwasserstoff  lagert  sich  an  O-Benzo- 
chinon an  und  es  entstehen  die  beiden 
möghchen  Chlorbrenzkatechine  nebenein- 
ander. Das  aus  o-Dinitrosobenzol  und  Hydr- 
oxylamin dargestellte  Dioxim  des  o-Benzo- 
chinons  ist  gelb  und  geht  leicht  unter  Wasser- 
abspaltung in  weißes  Phenylenfurazan  über: 


=NOH 
=NOH 


pN 

=N 


>0  +  H,0. 


Tetrachlor-  und  Tetrabrom-o-chinon  erhält 
man  durch  Oxydation  der  tetrahalogenierten 
Brenzkatechine  in  tiefroten  Kristallen. 
Während  Chinhydrone  des  o-Chinons  und 
der  Monochlor-o-chinone  nicht  beobachtet 
worden  sind,  hat  man  aus  Dichlor-  und 
Tetrabrom-o-chinon  mit  den  zugehörigen 
Brenzkatechinen  in  schwarzen  Nädelchen 
kristallisierende  Verbindungen  erhalten 
(Gegensatz  zur  p-Reihe). 

Wird  1,2,4-Trioxybenzol  mit  Silberoxyd 
behandelt,  so  entsteht  nicht  Oxyorthochinon, 
sondern  gelbes  Oxyparachinon.  Die  Unbe- 
ständigkeit der  o-chinoiden  Struktur  gegen- 
über der  p-chinoiden  zeigt  sich  an  einer  von 
Zincke  und  Schaum  erhaltenen  Substanz: 


Cl  Cl 


Cl  Cl 


HO- 


A 


Cl 


freiwillig 
=  0   — >-   0  = 


=  0 


Cl 

ÖH 

rot,  o-chinoid  gelb,  p-chinoid. 

6b)  p -Benzochinon  ist  das  gewöhnhche, 
am  längsten  bekannte  Chinon.  Es  entsteht 
durch  Oxydation  des  Hydrochinons  (Wo hier) 
und  bildet  sich  deshalb  auch  bei  der  Oxy- 
dation der  Körper,  die  bei  anderen  Zer- 
setzungen Hydrochinon  üefern.  So  erklärt 
sich  seine  Entstehung  aus  Chinasäure  (Wos- 
kresensky),  aus  Arbutin  (Strecker), 
Kaffeegerbsäure  und  den  Blättern  der  Kaffee- 
pflanze, Stechpalme,  Eiche,  Ulme,  Esche, 
des  Epheus  usw.  (Stenhouse),  also  von 
Pflanzen,  die  Gerbsäure  enthalten  (Knop), 
sowie  bei  Gärung  frischen  Grases  (Emmer- 
ling)  und  beim  trocknen  von  Rübenblättern 
(v.  Li pp mann).  Ergiebigere  Quellen  sind 
außer  Hydrochinon  Anilin,  Benzidin,  p- 
Phenylendiamin,      p-Phenolsulfosäure      und 


620 


Chinone 


Chinit,  für  welche  Chromsäure  das  geeignete 
Oxydationsmittel  ist.  Silberoxyd  sowie  die 
elektrolytische  Oxydation  führen  auch  Benzol 
in  Chinon  über.  Zur  Darstellung  des  Chinons 
oxydiert  man  nach  Nietzki  AniUn  mit 
Natriumbichromat  und  Schwefelsäure  in 
der  Kälte. 

Ganz  von  den  Bedingungen  der  Oxydation 
des  Anilins  hängen  die  Zwischenprodukte  auf 
dem  Wege  zum  Chinon  ab.  Beim  Verfahren  von 
Nietzki  tritt  zuerst  Anilinschwarz  (s.  unten: 
Chinonimine)  auf.  Eisenchlorid  liefert  in  der 
Wärme  und  in  schwach  saurer  Lösung  neben 
Anilinschwarz  Dianilinochinon  (s.  oben:  Re- 
aktionen), Persulfat  in  neutraler  Lösung  Di- 
aiülinochinonmonimin,  Bromat  in  essigsaurer  Lö- 
sung das  isomere  Aminoanilinochinonmonoanil; 
beicle  Verbindungen  setzen  sich  mit  noch  vor- 
handenem Anilin  zu  Dianilinochinonmonoanil 


NH.CA 


0  = 


C«H,s.HN 


=  N.CeH5 


um,  das  sich  deshalb  neben  den  genannten  findet 
und  auch  bei  der  Oxydation  mit  Natriumsuperoxyd 
oder  mit  Luft  im  Sonnenlicht  auftritt.  Mit 
Bleisuperoxyd  erhält  man  Aminoanilinochinon- 
dianil  C24H00N4.  Bei  Einwirkung  von  freier 
unterchloriger  Säure  sind  Phenylhydroxylamin 
und  p-Aminophenol  Zwischenprodukte: 


NH. 


-NH.OH_> 


Anilin  Phenvlhydroxylamin 


HO- 


-NH, 


p-Aminophenol. 

Das  p-Benzochinon  bildet  gelbe  monokhne 
Prismen,  l^ßt  sich  leicht  sublimieren,  riecht 
durchdringend  chlorähnlich  und  ist  giftig. 
Seine  Lösung  färbt  die  Haut  braun.  Es  ist 
für  sich  sehr  beständig,  wirkt  aber  gegen 
viele  organische  Verbindungen  als  Oxydations- 
mittel. Z.  B.  erzeugt  es  andere  Chinone  aus 
ihren  Hydrochinonen,  selbst  dabei  in  Hydro- 
chinon  übergehend.  Auf  die  Oxydation  von 
HJ  zu  J,  von  TiClg  zu  TiCl4  und  von  SnCl« 
zu  SnCl4  hat  man  quantitative  Bestimmungs- 
methoden für  Chinon  gegründet.  Älit  Hilfe 
der  Oxydation  von  Hydrocörulignon  zu  den 
blauen  Nadeln  des  Cörulignons  lassen  sich 
noch  sehr  geringe  Mengen  Chinon  nachweisen, 
ebenso  durch  die  Bläuung  von  Guajakharz- 
tinktur.  Von  konzentrierter  Salpetersäure 
wird  Chinon  zu  Oxalsäure  und  Kohlensäure, 
von  Silberperoxyd  zu  Malein-,  Ameisen-,  Koh- 
lensäure, durch  den  elektrischen  Strom  zu 
Malein-,  Bernstein-,  Ameisen-,  Kohlensäure, 
Kohlenoxyd,  Aethylenoxyddicarbonsäure  und 
Traubensäure  oxydiert. 

Die     Abkömmhnge     des     Chinons     sind 


überaus  zahlreich,  weil  sich  die  Wasserstoff- 
atome in  seinem  Molekül  durch  andere 
Atome  und  Gruppen  austauschen,  wei  sich 
die  verschiedensten  Verbindungen  an  das 
Molekül  anlagern  lassen  und  weil  seine  Sauer- 
stoffatome die  Vermittler  einer  großen  Reihe 
von  Kondensationen  sind. 

Von  den  Substitutionsprodukten  sind 
die  chlorhaltigen  schon  früh  bekannt  ge- 
worden, da  sie  einerseits  durch  Oxydation 
und  gleichzeitige  Chlorierung  (mit  Chlorgas, 
Kahumchlorat  und  Salzsäure,  Chromylchlorid) 
aus  fast  allen  Körpern,  die  Chinon  hefern, 
andererseits  durch  Oxydation  chlorhaltiger 
Benzolverbindungen  entstehen.  Man  kennt 
Mono-,  Di-  (3  verschiedene),  Tri-  und  Tetra- 
chlorchinon  mit  zahlreichen  Abkömmhngen. 
In  dem  zuerst  aus  Chlorisatin  mit  Chlor 
erhaltenen  Chlor anil  glaubte  man  reines 
Tetrachlorchinon  vor  sich  zu  haben.  Die 
goldgelben  Blättchen  enthalten  aber  noch 
Trichlorchinon,  das  sich  auf  dem  Umwege 
über  die  (gechlorten)  Hydrochinone  vom 
Tetrachlorchinon  trennen  läßt.  Zweckmäßig, 
mit  hohem  Gehalt  an  Tetrachlorchinon,  stellt 
man  Chloranil  aus  p-Nitranilin,  Kahum- 
chlorat und  Salzsäure,  Reduktion  des  ent- 
standenen 1,2,6,4-Dichlornitranihns  und 
Weiteroxydation  des  Dichlor-p-phenylen- 
diamins  dar.  Es  wird  als  Oxydationsmittel 
zur  Bildung  von  Farbstoffen  verwendet. 
Mit  Kahlauge  behandelt,  geben  Tetra-  und 
Trichlorchinon  dieselbe  Verbindung,  chlor- 
anilsaures  Kalium  C6Cl2(OK)202+H20.  in 
Form  dunkelroter  schwerlöshcher  Nadeln. 
Die  zugehörige  Chloranil  säure  ist  Dichlor- 
dioxychinon.  Auch  die  entsprechenden  Brom- 
verbindungen sind  bekannt.  Ferner  gibt  es 
Nitro-,  Amino-,  Oxy-,  Sulfo-Chinone  sowie 
Chinoncarbonsäuren.  Die  leicht  zugängliche 
Nitranilsäure  ist  Dinitrodioxychinon.  Mit 
Anilin  bildet  Chinon  das  schon  genannte 
Dianilinochinon.  Von  Interesse  ist  folgender 
Uebergang  vom  Chloranil  zur  aliphatischen 
Reihe : 


Cl   Gl 


Gl   Gl 


0  = 


NaOH 


CT"Glo 


Gl   Cl 


^GO.OH   ^    HO.OC    ^      ^    GG. OH 

— pipi  HG  =  GGI2 

Dichlormaleinsäure 
-}-  Trichloräthylen. 

Wie  erwähnt  wurde,  lagert  Chinon  nicht 
nur  naszierenden  und  molekularen  Wasser- 
stoff an,  sondern  entnimmt  ihn  auch  anderen 
Verbindungen,  dabei  in  Chinhydron  und 
weiter  in  Hydrochinon  übergehend.     Clilor- 


Chinone 


621 


Wasserstoff  gibt  mit  Chinon  Chlorhydro- 
chinon  unter  anfänglicher  Abscheidung  von 
Chinhydron.  Die  Erldärung  dieser  Reaktion 
ist  strittig.  Analog  gibt  Acetylchlorid 
Chlorhydrochinondiacetat.  Kaliumsulfit  ver- 
wandelt Chinon  in  Hydrochinonsulfosäure. 
Chlor  und  Brom  werden  bei  Abwesenheit 
von  Feuchtigkeit  zu  Di-  und  Tetrahalogen- 
Chinonen  addiert.  Ganz  tähnlich  lagern  sich 
zwei  Moleküle  Diazomethan  an  die  Aethylen- 
bindungen  an  (I) ;  Blausäure  gibtDicyanhydro- 

0  OH 


H 

\n- 

I 

H 
-C 

-N 

H 

\/ 

H 

\ 


N 


II 


— CN 
— CN 


0 


OH 


chinon (II).  Das  einfachste  Pheno chinon  (s. 
0.:  Reaktionen),  prächtige  rote  Nadeln  mit 
grünem  Reflex,  gibt  ein  tiefblaues  Natrium- 
salz C6H4(0C6H5)(0Na)2,  enthält  also  zwei 
freie  Hydroxyle.  Das  einfache  Chinhydron 
bildet  metallglänzende  grüne,  im  durch- 
fallenden Lichte  rotbraune,  lange  Prismen, 
die  beim  Kochen  mit  Wasser  in  flüchtiges 
Chinon  und  unflüchtiges  Hydrochinon  zer- 
fallen. Das  Thiophenochinon  aus  Chinon 
und  Thiophenol  läßt  sich  zu  Dithiophenyl- 
chinon  oxydieren  —  ein  Vorgang,  aus  dem 
Posner  seine  Phenochinon-  und  Chinhydron- 
Formel  (s.  o.)  hergeleitet  hat: 


0 


OH 


C«H,S 


CrHsS 


'\, 


H^/    >=        ,         H-/    \> 
:  I  oder  I  I 

-H 

II      SCßHä  ^,/    SCgHs 

0  OH 

Keto-  Enol- 

Form     des     Thiophenochinons 

0 


3,6-Dithiophenylchinon. 

Das  Monoxim  des  Chinons  ist  mit  Ni- 
trosophenol  tautomer,  wie  schon  erwähnt 
wurde.  Die  Verfolgung  der  mannigfaltigen 
Reaktionen,  die  das  Chinon  mit  allen  mög- 
lichen anorganischen  und  organischen  Ver- 
bindungen gibt,  wird  meist  erschwert  durch 
die  leichte  Veränderlichkeit  der  Produkte 
und  den  selten  einheithchen  Reaktions- 
verlauf,   während    desseni    die    oxydierende, 


anlagernde  und  austauschende  Wirkung  des 
Chinons  zur  Geltung  kommen  kann. 

6c)  Tolu-,  Xylo-usw.  Chinone.  Diese 
Chinone  leiten  sich  von  den  Homologen 
des  Benzols  ab,  gleichen  dem  Benzochinon 
sehr  und  haben  wie  dieses  viele  Abkömmhnge. 
Von  den  theoretisch  möghchen  Toluchi- 
n  0  n  e  n 

CH. 


=  0  CH3— 

:0 


II 


=  0 

=  0    0=< 


CH3 
III  \  =  0 


ist  die  p-Verbindung  (III)  schon  länger  be- 
kannt. Die  o-Toluchinone  (I  und  II),  deren 
Dioxime  durch  Reduktion  der  zugehörigen 
Dinitrosotoluole  vor  ihren  Chinonen  dar- 
gestellt wurden,  sind  erst  durch  die  zum 
o-Benzochinon  führende  Oxydationsmethode 
zugänglich  geworden.  Sie  bilden  rote  Kristalle; 
von  einer  farblosen  Form  finden  sich  nur 
bei  I  Andeutungen;  beide  o-Chinone  gehen 
beim  Beuchten  in  gelbe  kristalhsierte  dimere 
Produkte  über.  An  Xylo  chinonen  sind 
die  drei  denkbaren  p-Chinone 


CHXH, 


0  = 


CH, 


=  0    0=< 


;  =  0 


CH3 
o-Xylochinon        m-Xylochinon 

CH, 


0  = 


CH3 
p-Xylochinon,  Phloron 

bekannt,  von  den  o-Chinonen  ebenfalls  eins 
als  solches  (1,2-Dimethylchinon  4,5),  das 
andere  (1,3-Dimethylchinon  4,5)  in  Form 
von  Verbindungen,  Das  aus  Diamino- 
mesitylen  durch  Oxydation  entstehende  und 
zum  m-Xylochinon  gehörende  Oxyxylo- 
chinon  ist  ein  höchst  empfindhches  Reagens 
auf  Alkali.  Das  p-Xylochinon  ist  aus  Di- 
acetyl  synthetisch  gewonnen  worden  (s.  0.  3: 
Konstitution).  Als  Phloron  hat  man  es 
aus  dem  Kresol  des  Steinkohlenteers  und 
aus  Buchenholzteer  zuerst  dargestellt.  Von 
den  höheren  Homologen  seien  nur  noch  das 
T  h  y  m  0  c  h  i  n  0  n  (p-Methyl-isopropyl-p-chinon, 
Thymoil)  erwähnt,  das  aus  Thymol  und 
seinen  Derivaten  sowie  aus  Carvac'rol  ent- 
steht, sich  im  ätherischen  Oel  von  Monarda 
fistulosa  findet  und  am  Lichte  allmählich 
in  Bithymochinon  übergeht,  sowie  das  Duro- 
chinon    (Tet^amethylchinon),     das    u,     a 


622 


Chinone 


synthetisch    aus    Acetylpropionyl    hervorge- 
gangen ist. 

6d)  Naphtochinone.  Vom  Naphtalin 
kennt  man  zwei  der  drei  möghchen  Einkern- 
chinone : 


0 


0 


und 


// 


X 


a-Naphtochinon 


^-Naphtochinon 

Die  Sauerstoffatome  müssen  sich  an  dem- 
selben King  befinden,  weil  in  beiden  Fällen 
unter  den  Oxydationsprodukten  Phtalsäure 
ist.  Naphtalin  gibt  mit  Chromsäure  a- 
Naphtochinon,  das  auch  aus  Mono-  und 
1,4-Disubstitutionsprodukten  zu  erhalten  ist. 
/5-Naphtochinon  wird  aus  1,2-Aminonaphtol 
dargestellt.  Als  p-Chinon  ist  a-Naphtochinon 
gelb,  flüchtig  und  vom  Geruch  des  p-Benzo- 
chinons,  /3-Naphtoehinon  dagegen  als  o- 
Chinon  rot,  unflüchtig,  geruchlos  und  leichter 
zersetzhch.  o-  und  /j-Naphtochinon  zugleich 
ist      das      Tetrachlor-a, /i^-Naphtodichinon 


CO 


CO 
CO 


CO 


oxydieren.  Vom  Naphtochinon  leitet  sich 
noch  ein  als  iGrönhartin,  Taigusäure  oder 
Lapachol  (I)  bezeichnetes  Naturprodukt 
aus  dem  ,, Grünherz"  (Greenhart,  von  Suri- 
nam) und  dem  Taigu-,  Lapaeho-  (Südamerika) 
und  Bethabarraholz  (Westküste  von  Afrika) 
ab. 

2,6-Naphtochinon  findet  sich  als  Zwei- 
kernchinon  bei  diesen  erwähnt. 

Ein  Chinon,  das  den  Naphtahnkern  ent- 
hält, ist  das  Acenaphtenchinon  (II). 

0  0=C C=0 


/\/\,  CH2.CH  =  C(CH3), 

'     I     '■  II  I    II 


Cl 


Das  aus  1,5-  oder  1,8-Dioxynaphtahn  ent- 
stehende 5-Oxy-a- Naphtochinon  ist  identisch 
mit  Juglon,  einem  Körper,  der  durch  Oxy- 
dation des  Hydrojuglons  (Trioxynaphtahn) 
aus  den  grünen  Teilen  des  Walnußbaumes 
gewonnen  wird  und  die  Haut  tief  gelbbraun 
färbt.  Es  läßt  sich  zu  3-Oxyphtalsäure 
oxydieren.  Das  2-Oxy-a-Naphtochinon,  die 
„Naphtaünsäure",  ist  tautomer  mit  4-Oxy- 
jö-Naphtochinon.  Die  stark  farbigen  Dioxy- 
naphtochinone 


6e)  Phenanthrenchinon  und  Ver 
wandte.  Das  Phenanthrenchinon  (I)  ist 
wie  andere  o-Chinone  geruchlos  luid  un- 
flüchtig, aber  unzersetzt  destiUierbar  und 
auch  gegen  konzentrierte  Schwefelsäure  be- 
ständig. Die  Lösung  der  orangegelben  Nadeln 
in  Eisessig  ist  in  Verbindung  mit  konzentrier- 
ter Schwefelsäure  ein  Reagens  auf  (thiotolen- 
haltiges)  Toluol  nach  Laubenheimer;  es 
tritt  eine  blaugrüne  Färbung  auf.  Bei  der 
Oxydation  gibt  es  Diphensäure,  bei  der 
Zinkstaubdestillation  Phenanthren,  bei  der 
Destillation  über  Bleioxyd  Fluorenon=Di- 
phenylenketon  (II). 

0    0  0 


0  0 

Naphtazarin  und  Isonaphtazarin, 

die  dem  Ahzarin  nahestehen,  und  die  Trioxy- 
naphtochinone  sind  für  die  Farbtechnik 
von  Wichtigkeit,  Isonaphtazarin  läßt  sich 
zu  dem  farlalosen  Tetraketon 


Als  o-Diketon  vermag  es  mancherlei 
Kondensationen  einzugehen  und  sich  mit 
Alkahbisulfiten  zu  verbinden.  Das  Dioxim 
gibt  ähnlich  dem  o-Benzochinondioxim  ein 
Furazanderivat. 

Verwandte  des  Phenanthrenchinons  hat 
man  aus  den  Kohlenwasserstoffen  erhalten, 
die  neben  Phenanthren  aus  den  hoch- 
siedenden Destillaten  von  Teeren  und  Harzen 
isoliert  worden  sind.    Es  seien  nur  genannt: 


C6H4.CO 

I  I 

CH3~C6H2 .  CO 

I 
C3H7 

Retenchinon 


CßH^ .  CO 

I,  I 

CinHfi.CO 


CioHg^CO 

I  I 

CinHfi.CO 


Chrysochinon      Picenchinon 


Cliinone 


623 


6f)     Anthrachinon.        Technisch    am 
wichtigsten  ist  das  Anthrachinon  mit  seinen 

0 


0 
Abkömmhngen.  Es  wird  mit  Chromsäure 
aus  dem  im  hochsiedenden  Steinkolüenteer 
vorkommenden  Anthracen  dargestellt.  Syn- 
thetisch bildet  es  sich  bei  der  Destillation 
von  benzoesaurem  Kalk  neben  viel  Benzo- 
phenon,  beim  Erhitzen  von  o-Benzoylbenzoe- 
säure  und  auch  bei  der  Destillation  von 
Benzoesäure  mit  Phosphorpentoxyd,  aus 
Phtalylchlorid  +  Benzol  mit  Hilfe  von  Zink- 
staub oder  Aluminiumchlorid: 
COCl  /CO. 

CeH.r  +CeHe  =  CeH4<        )CeH,+  2HCl 

^COCl  ^CO^ 

Phtalsäureanhydrid  und  Phenole  (1 :  IMol.) 
lassen  sich  zu  Oxyanthrachinonen  und  ihren 
Homologen  kondensieren  (s.  o.:  Bildungs- 
weisen). Dioxyanthrachinone  werden  eben- 
falls gebildet  durch  Behandeln  von  m-Oxy- 
benzoesäuren  mit  Vitriolöl.  Auch  die  seit 
1836  bekannte  Bildung  der  Rufigallussäure 
beim  Erhitzen  von  Gallussäure^  mit  konzen- 
trierter Schwefelsäure  gehört  hierher: 
H  OH 


H    H 

Anthron      desmotrop  mit    Anthranol 

farblos  braungelb 

fluoresziert  nicht  fluoresziert  blau 

0  OH 


H      OH 
Oxanthron 
gelblich-weiße 
Nadeln,  Lösungen 
farblos,       fluores- 
zieren nicht. 


des- 
mo- 
trop 
mit 


OH 
Anthrahydrochinon 
braune  Nadeln,  lös- 
lich in  Alkohol  mit 
gelber  Farbe  und 
stark  grüner  Fluores- 
zenz, in  Alkali  mit 
roter  Farbe. 

Die  Sulfosäuren  der  Aminoanthrachinone 
sind  zum  Teil  wertvolle  Farbstoffe.  Das 
2-Aminoantlirachinon  hefert  beim  Verschmel- 
zen mit  Kah  den  schön  blauen  Küpen- 
farbstoff Indanthren 

Ci4HeO<  >Ci4HeO,. 

NH/ 
Mit  Alkalisulfiden  erhitzt,  geben  Anthra- 
chinonderivate  schwarze,  Baumwolle  direkt 
färbende  Farbstoffe.  Durch  Sulfurieren  des 
Anthrachinons  mit  nachfolgender  Kali- 
schmelze gewinnt  man  leicht  die  Oxy- 
anthrachinone.  An  der  Luft  oder  auf  Zusatz 
von  Kaliumchlorat  wird  dabei  nicht  nur  die 
Sulfogruppe  gegen  Hydroxyl  ausgetauscht, 
sondern  es  tritt  ein  weiteres  Hydroxyl  ein. 
Dies  ist  der  Weg  zur  Gewinnung  von  Ali- 


OH      0 


Anthrachinon  bildet  gelbe  Nadeln,  schmilzt 
bei  285"  und  siedet  bei  382«.  Einige  Ab- 
weichungen seiner  Keaktionen  von  denen  an- 
derer p-Chinone  kann  man  durch  die  Stellung 
des  Chinonkerns  zwischen  zwei  Benzolkernen 
erklären,  an  deren  Bindungen  die  chinoide 
mitbeteihgt  ist,  wodurch  sie  stabiler  wird. 
So  wird  Anthrachinon  nicht  von  schwefliger 
Säure  reduziert.  Auch  gegen  Alkah  ist  es 
beständig.  Der  Oxydation  leistet  es  starken 
Widerstand  im  Gegensatz  zum  Phenanthren- 
chinon.  Reduktion  mit  Zinn  in  saurer 
Lösung  führt  zu  Anthron,  mit  Zinkstaub  in 
alkahscher  Lösung  zu  Anthrahydrochinon. 
Diese  Produkte  haben  Isomere: 


zarin 


0 


OH 


-OH 


0 

aus  Anthracen,  auf  den  die  Technik  geführt 
wurde,  nachdem  Graebe  und  Liebermann 
den  in  der  Krappwurzel  in  Form  eines 
Glukosides  (Ruberythrinsäure)  vorkommen- 
den Farbstoff  als  Dioxyanthrachinon  erkannt 
hatten. 

Die  durch  diese  Entdeckung  hervorgerufene 
wirtschaftliche  Umwälzung  kündigten  folgende 
Worte  von  Graebe  und  Liebermann  an: 
„Der  enorme  Verbrauch  von  Krapp  in  der 
Kattundruckerei,    die   großen    Strecken    frucht- 


624 


Cliinone 


baren  Bodeus,  die  zu  dessen  Anbau  nötig  sind, 
sprechen  hinreichend  klar  für  die  Bedeutung, 
welche  ein  neuer  Industriezweig  erlangen  würde, 
der  auf  der  künstlichen  Darstellung  des  Ali- 
zarins  aus  einem  Bestandteile  des  Steinkohlen-, 
teeröls  beruht."  Der  weitaus  überwiegende 
Anteil  Deutschlands  an  der  Produktion  belief 
sich  1902  auf  etwa  30  Millionen  Mark. 

Die  1,2-Dioxyanthracliinone  vornehmlich 
vereinigen  sich  mit  Metalloxyden  (Beizen) 
auf  der  Faser  zu  beständigen  Lacken,  deren 
Farbe  nach  dem  Metall  verschieden  ist 
(Alizarin  mit  Aluminium-  und  Zinn-  rot,  mit 
Eisen-  schwarz-violett,  mit  Chrom-Beize 
violettbraun).  Das  Alizarin  bildet  orangerote 
Nadeln  und  läßt  sich  subümieren.  In  der 
Kalischmelze  zerfällt  es  schließlich  in  Benzoe- 
säure und  Protokatechusäure.  Die  Ein- 
führung weiterer  Hydroxyle  in  Oxyanthra- 
chinone  gelingt  gut  beim  Erhitzen  mit 
konzentrierter  Schwefelsäure  in  Gegenwart 
von  Borsäure.  An  Mono-  bis  Octooxy- 
Anthrachinonen  sind  von  75  möglichen  34 
bekannt.  Zu  ihnen  gehört  das  mit  Alizarin 
isomere  Chrysazin  (1,8-Dioxy-,  früher  für 
1,6-gehalten)  aus  der  Chrysamin  säure 
Ci4H202(N02)4(OH)2,  die  durch  Erwärmen 
von  Aloe  mit  Salpetersäure  gewonnen  wird; 
ferner  Purpuroxanthin  (1,3),  CJhinizarin  (1,4), 
Hystazarin  (2,3),  Anthrarufin  (1,5);  von 
Trioxyanthrachinonen  das  ebenfalls  im  Krapp 
vorkommende  Purpurin  (1,2,4),  außerdem  das 
Anthragallol  (1,2,3),  Anthrapurpurin  (1,2,7) 
und  Flavopurpurin  und  von  Hexaoxyanthra- 
chinonen  die  Kufigallussäure  (s.  o.).  Als 
Naturprodukte  sind  noch  zu  nennen  die 
Chrysophan- oder  Rheinsäure,  eiuDioxy- 
metliylanthrachinon  Ci4H5(CH3)02(OH)2 
(vermutlich  l,8-Dioxy-3-methyl. ..),  das  in 
Flechten,  den  Sennesblättern  von  Cassiaarten 
und  in  der  Rhabarberwurzel  neben  Methyl- 
chrysophansäure  vorkommt  und  bei  der 
Reduktion  Chrysarobin  C15H12OS  gibt, 
welches  im  Goa-  und  Arrarobapulver,  einer 
Ausscheidung  farbiger  indischer  und  brasi- 
lianischer Hölzer,  enthalten  ist;  ferner  die 
Emodine,  Trioxymethylanthrachinone,  die 
durch  Hydrolyse  des  Frangulins  aus  Faul- 
baum (Rhamnus  frangula)  und  desPolygonins 
aus  Sennesblättern,  Rhabarber-  und  Aloe- 
arten gewonnen  werden.  Die  Methylgruppe 
dieser  Verbindungen  befindet  sich  in  der 
/S-Stellung,  d.  li.  am  Kolilenstoffatom  2 
oder  3  der  obigen  Anthrachinonformel.  Mono-, 
Di-  und  Trioxyanthrachinone  finden  sich 
auch  zum  Teil  als  Methyläther  in  der  Wurzel 
von  Oldenlandia  umbellata.  Eine  Carbon- 
säure des  Purpuroxanthins,  die  1,3-Dioxy- 
anthrachinon-4-carbonsäure,  liegt  vor  in  dem 
Munj istin  des  indischen  Krapps  von  Rubia 
imunjista.  Als  l,8-Dioxyanthrachinon-3- 
earbonsäure  ist  vermutlich  das  Rhein  zu 
■betrachten.  , 


Isomer   mit   dem   Anthrachinon   ist   das 
1,2-Anthrachinon 

0 


,^ 


0 


das  durch  Oxydation  des  1-Amino-  2-anthrols 
in  braunen  Prismen  erhalten  wird.  Bei  der 
Oxydation  eines  2,3-Dioxyanthracens  konnte 
kein  2,3-Anthrachinon  beobachtet  werden. 

In  Beziehung  zum  Anthrachinon  stehen 
noch 

0 


Naphtanthrachinon 
0 


Naphtacenchinon 
0         0 


0         0 

Naphtacendichinon 

0         0         0 


0         0         0 
Dinaphtanthratrichinon, 

B.     Andere    Verbindungen 
chinoider    Struktur. 

Das  nach  der  Diketonformel  im  Chinon 
vorhandene  System  von  Bindungen  wird  in 
einer  Reihe  von  Substanzen  angenommen, 
deren  Auffindung  und  Erforschung  der 
neuesten  Zeit  (abgesehen  von  den  Farbstoffen) 
angehört.  Sie  vermögen  wie  die  Chinone 
leicht  zu  addieren  und  sind  größtenteils 
farbig. 

I.  Chinoide  Kohlenwasserstoffe.  Ihre 
Typen  sind:. 


Chinone 


625 


H    H 

I        >C=CH 

H    H 

Fulven 


H    H 


HX=C< 


>C=CH, 


HoC^ 


H    H 
p-Xylylen,  Chinodimethan 

H    H 

C=C\ 

/C=CH2 

H    H 

Einfachstes  Semibenzol. 

Die  Grundkörper  selbst  sind  nicht  be- 
kannt, aber  ihre  Alkylderivate.  Die  gelbe 
Farbe  des  Pyrens  CieHio  erklärt  sich  ebenfalls 
durch  chinoide  Binduusren: 


/C«Hk 


0  = 


>=C< 


. — /  C.Hfi 


Diphenylchinoraethan,  Fuchson 

Dieser  bräunlichgelbe  Täfelchen  bildende 
Körper  geht  auch  durch  Kohlendioxyd- 
Abspaltung  aus  dem  laktonartigen  Additions- 
produkt von  Chinon  mit  Diphenylketen 
hervor  (s.  o.).  Sein  Name  Fuchson  deutet 
an,  daß  er  als  Grundkörper  wichtiger  Farb- 
stoffe eine  Rolle  spielt.  Folgende  Formeln 
machen  dies  anschaulich: 


0=< 


.CeH,.0H 


In    der    noch    ungeklärten  Frage    der 

Konstitution    des    eigenartigen  „Triphenyl- 

methyls"   hat  folgende  Formel  am  meisten 
Anklang  gefunden : 

CsHs 

C«H, 


2.     Chinomethane     (Methylenchinone) 
und  Aurin-Farbstoffe.      Ihre  Typen  sind: 


V 

_/        XH4.OH 
Aurin 

0  = 

"V 

Rosolsäure 

H\ 

C^l) 

\      /       ^CÄ.NH 
Parafuchsin 

\. 


!=CH. 


Ortho- 


=  CH, 


Ob  die  chinoide  Formulienmg  auch  auf  Farb- 
stoffe wie  die  Phtaleine  auszudehnen  ist,  ist 
fraglich.  Der  Umlagenmgstheorie  steht  hier 
der  Begriff  der  ,,Halochroniie"  gegenüber,  der 
Erscheinung,  daß  bei  der  bloßen  Salzbildung 
Farbe  auftritt,  ohne  daß  dabei  eine  chromo- 
phore  Gruppe,  etwa  die  chinoide,  mitwirkt 
(vgl.  den  Artikel  „Farbstoffe"). 

Oxydiert  man  Dioxystilben 


HO- 


-CH=CH- 


-OH 


und  Para-Chinomethan. 


in  neutraler  Lösung  oder  spaltet  man  aus 
dem  zugehörigen  „Pseudodibromid" 


Bekannt  sind  in  der  o-Reihe  beständige 
gelbe  gebromte  Verbindungen  des  Stamm- 
körpers und  seiner  Homologen  sowie 


CH.      CH3 


\_ 


=CH, 


CH3 


0 


oder     0  = 


:CH, 


CH— CH^<  ^=0 

Br      Br     l\ 

H  H   ^ 

mit  Natriumacetat  Bromwasserstoff  ab,  so 
entsteht  ein  rotes  Stilben  chinon 


0-< 


=  CH-CH: 


o-Isodurylenchinon  und  1,2-Naphtomethylen- 

chinon   aus   Methylnaphtol   und   salpetriger 

Säure. 

In  der  p-Reihe  sind  außer  ähnlichen 
Körpern  auch  interessante  Phenylabkömm- 
linge  dargestellt  worden: 

^~\  /CeH« 

\=/  ncÄ 

OH 
Oxytriphenylcarbinol 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


-H2O 


das  als  ein  Di-Methylenchinon  angesehen 
werden  kann.  Es  bildet  ein  grünes,  im  durch- 
scheinenden Lichte  violettes  Chinhydron. 
Ganz  analog  ist  der  Uebergang  vom  p-Azo- 
phenol  in  Chinonazin: 


HO— 


->    0 


=— OH 


=N-N  = 


626 


Chinone 


Dagegen    ließ    sich    die    Darstellung    eines 
Chinons 


0=< 


)=C=< 


=  0 


aus  Dioxydiphenylmethan  nicht  bewirken. 
Wohl  wird  die  eine  Hälfte  des  Dioxydiphe- 
nylmethan-Moleküls  chinoid,  wenn  man  in 
dieses  Molekül  7  Atome  Brom  einführt  und 
ihm  Gelegenheit  zur  Abspaltung  von  1  HBr 
gibt.    Das  tief  rote  Produkt 


-CH- 


Br  Br 


Br 


Br  Br 


-OH 


vermag  als  Chinoid  zu  addieren  und  als  Phenol 
Salze  zu  bilden. 

3.  Zweikernchinone.  Mit  den  eben  be- 
sprochenen Verbindungen  sind  verwandt  die 
Zweikernchinone,  welche  den  eigenthchen 
Chinonen  sehr  nahe  stehen.  Ihr  einfachster 
Vertreter  ist  das  Diphenochinon: 


HO- 


HO— 


OCH3 


OCH, 


—OH 


■>      0: 


CH3  ÖCH3 

Für  die  Konstitutionsfrage  ist  folgende  Um- 
wandlung des  Reduktionsproduktes  von  Be- 


lanc 


OCH 


OCH, 


HO— 


p-Diphenochinon, 
isomer  mit  Phenylbenzochinon, 

eine  unbeständige,  geruchlose,  unflüchtige 
Verbindung,  die  in  chromsäureähnhchen 
Spießen  und  gelben  Nädelchen  kristallisiert 
und  mit  Bleisuperoxyd  in  saurer  Lösung 
p-Benzochinon  gibt.  Auf  o-Diphenol  wirken 
Silberoxyd  und  Bleisuperoxyd  nicht  ein. 
Ein  Derivat  des  o-Diphenochinons,  das 
Chlordiimid 


HCl 
-OH >► 


OCH3  OCH3 

Hydrocoerulignon  farblos 

OH  OH 


-OH 


OH  OH 

Hexaoxydiphenyl 

Auf  dieselbe  Weise  wie  das  Diphenochinon 
wird  das  2,6-  oder  Amphi-Naphtochinon 

0 


CIN 


NCl 


entsteht  aber  aus  0,  o'-Diaminodiphenyl  mit 
unterchloriger  Säure  —  genau  wie  Benzidin 
das  Chlordiimid 


CIN- 


=NC1 


Mefert  (vgl.  xVbschnitt  8  Chinonimine). 

Das  am  längsten  bekannte  Zweikern- 
chinon  ist  das  Cörulignon  oder  Cedriret, 
eine  bei  der  Reinigung  von  Holzessig  sich 
abscheidende  Verbindung,  die  in  blauschillern- 
den Nadeln  kristaUisiert  und  durch  Oxydation 
aus  Pyrogalloldimethyläther,  einem  Bestand- 
teile des  Buchen-  und  Birkenholzdestillates, 
entsteht: 


0 

in  gelbroten  unbeständigen  Prismen  ge- 
wonnen. Es  wirkt  viel  kräftiger  oxydierend  als 
die  beiden  bekannten  Einkern-Naphtochinone. 
Beständiger  ist  das  2,8-  oder  Amphi- 
Chrysenchinon    (I),    rötlichgelbe   Nadeln, 


^ 


HO 


I 


aus  2,8-Dioxychrysen  in  essigsaurer  Lösung 
mit  Bleisuperoxyd  dargestellt.  Wird  dieses 
Chinon  oder  auch  unmittelbar  das  Dioxy- 
chrysen  in  alkalischer  Lösung  mit  Luft 
oxydiert,  so  gelangt  man  zu  dem  dunkelroten 
Ortho-oxychinon  (II). 

Reduziert  man  Anthrachinon  mit  Zink- 
staub  unter  Druck  und   läßt  auf   das   ent- 


Cliinone 


627 


standene    Dianthranol    gelinde    Oxydauzien 
einwirken,  so  kommt  man  zum  Biantliron: 

0 
OH 


FeCL 


Von  Interesse  ist  noch,  daß  sich  das  für  ein 
Metachinon  gehaltene  ,,Tribromresocliinon" 
als  bimolekulare  Verbindung  von  folgender 
Formel  herauseiestellt  hat: 


0  = 


0       0 

4.     Chinole,     Chinitrole    und     Pyrone. 
Die  Chinole  sind  zykhsche  Ketonalkohole: 

OH  ,^       OH 


Eine  gewisse  Analogie  zeigen  auch  die 
Pyrone  (I).  Diese  bilden  Salze,  wobei  das 
eine  der  zweiwertigen  Sauerstoffatome  vier- 
wertig  wird;  zugleich  findet  eine  Bindungs- 
verschiebung (II)  statt,  die  dem  Uebergang 
vom  Cliinon-  in  den  Benzoltypus  gleicht. 
CH,  CH, 


0  = 


0 


HO- 


y/  TT   f 


II    0— ci 


CH3  ^CH3 

T^.      ,1    ,  Chlorhydrat 

Dimethylpyron     ^^^  Dimethylpyrons 

Die   Pyrone   sind  samt  ihren   einfachen 


Abkömmhngen 


COOH 


p-Chinol 


Vergleiche  auch  Oxanthron  beim  Anthra- 
cliinon.  Sie  entstehen  hauptsäclüich  durch 
Hydrolyse  der  Chinitrole,  als  Einwirkungs- 
produkte   der     Salpeter-    oder    salpetrigen 


y  \ 


^(       NO., 


CH, 


0 


Beispiele  für  Chinitrole 

Säure  auf  0-  oder  p-alkyherte  Phenole, 
bilden  sich  auch  in  geringer  Menge  aus 
Chinonen  mit  Methylmagnesiumjodid.  Sie 
sind  farblos  und  neigen  sehr  zur  Ümlagerung 
in  Benzolverbindungen.  Ihnen  ähnhch  sind 
die  aus  p-alkyherten  Phenolen,  Chloroform 
und  AlkaU  entstehenden  Körper 


CH,    CHCL       CH,  CHCl, 


X 


+ 


CH3  CHCI2 


+  HC1. 


OH     Cl 


HO      Cl 
intermediär 


COOH 

Chelidonsäure  Cumarin 

aus  Schöllkraut       aus  dem  Waldmeister 

ebenfalls  farblos,  werden  aber  durch  Eintritt 
geeigneter  Gruppen  zu  gelben  Farbstoffen 
(Quercetin,  Gentisin). 

5.  Fulgide  (Stobbe).  Spaltet  man  aus 
Butadiendicarbonsäuren  Wasser  ab,  so  er- 
hält man  ihre  Anhydride, 

,0 
R^C^C— C^ 

I        /O, 
Il2C=C — C<\ 

die  wegen  ihrer  hervorragenden  optischen 
Eigenschaften  (Glanz  und  Pleochroismus  der 
Kristalle)  den  Namen  Fulgide  erhalten  haben. 
Sie  können  gleichzeitig  als  0-  und  p-Clnnone 
des  Tetrahydrofurfurans  aufgefaßt  werden 
(s.  den  Artikel  „Phototropie")- 

6,  Polychinoyle.  So  werden  Verbindungen 
genannt,  die  in  einem  Ring  mehrere  Chinon- 
Sauerstoffatompaare  aufweisen.  Die  Rhodi- 
zonsäure  ist  Dioxydichinoyl  (?)  (I).  Sie 
bildet  farblose,  leicht  löshche,  zersetzhche 
Blättchen.  Ihr  Kahumsalz  entsteht  auch 
durch  Waschen  von  Kohlenoxydkahum 
(Kahumverbindung  des  Hexaoxybenzols,  von 
der  Kaliumbereitung)  mit  Alkohol  und  bildet 
dunkelblaue,  mit  gelber  Farbe  löshche  Nadeln. 
Durch  Oxydation  geht  aus  ihr  das  Tri- 
chinoyl  (ll)  hervor,  ein  weißes  Pulver,  das 

CO  CO 


I) 


HOC, 


HOC 


CO 

CO 


oc,/     ^co 

II)    .J  L.+8H,0 


0C\       /'CO 
CO  CO 

sich    zu     Hexaoxybenzol    reduzieren    läßt. 
Unter    ümlagerung    und    Abspaltung    von 

40* 


628 


Cliinone 


Kohlendioxyd  vermag  die  Khodizonsäure 
in  Krokonsäurehydrür  (III),  das  Tri- 
chinoyl  in  Krokonsäure  (IV)  überzugehen: 

HOC— CO       H        HOC— CO 

III)     II       ^C/       IV)     II       )>CO  +  3H20. 

HOC— CO       OH     HOC— CO 

Die  Krokonsäure  entsteht  auch  direkt  bei  der 
alkahschen  Oxydation  von  Hexaoxybenzol 
(Kohlenoxydkaiium  an  der  Luft),  Khodizon- 
säure und  Diamidotetraoxybenzol  (aus  Ni- 
tranilsäure).  Sie  hat  ihren  Namen  von  der 
safrangelben  Farbe  ihres  Kaliumsalzes.  Wie 
Khodizonsäure  zu  Trichinoyl  wird  Krokon- 
säure zu  Leukonsäure 

OC— CO 
I       ^CO  +  4H20 

OC— CO 

oxydiert,  die  in  farblosen  Nadeln  kristallisiert 
und  als  Pentaketon  ein  Pentoxim  zu  bilden 
vermag. 

7.    Thio-    und   Sulfochinone    (Zincke). 
Von    dem    bisher    unbekannten    Thiochinon 


und  0-  und  p-Phenylendiamin  zu  den  Chi- 
nondiiminen 


\_ 


\ 


,=NH   HN  = 
NH 


=  NH 


oxydiert.  Die  empfindUchen  o-Imine  hat 
man  allerdings  nicht  als  solche  isolieren 
können.  Hier  sowohl  wie  bei  dem  aus  Benzidin 
entstehenden  Diphenochinondiimin,  das  sich 
als  primäres  Produkt  der  Oxydation  durch 
Farbenreaktionen  zu  erkennen  gibt,  treten 
zwei  Moleküle  zu  benzoiden  Aminoazo- 
körpern  zusammen : 

H.N-fVf^-NH, 


Benzidin 


->►  HN=< 


>=NH  -> 


=  S  leiten  sich  Thioniumchi- 


none  ab: 


H0< 


Er 


Ag,0 


Br 


Br 


N("; 


;=S 


\ 


weiß 


2,6-Dibromphenol- 
4-dimethylsulfoniumiodid 


0=^ 


NU, 


>=S^ 


gelb 


/CH3 
CH3 

.CH3 


Ein  Sulfochinon,  das  sich  durch  in- 
tensiv gelbe  Farbe  seiner  Lösung  verrät, 
beim  Versuch  der  Abscheidung  aber  in  eine 
weiße  polyraere  Verbindung  übergeht,  ent- 
steht auf  folgendem  Wege: 

UO—f    \— SOoCl  —>■   0=/    ^=8:^" 


lösuiifir 


0 


2,6-Dibromphenol 
4-suIfosäurechlorid 


Diphenochinondiimin 

h.n<;3-<;3n = n<;3<3nh, 

Diaminoazobiphenyl 

Auch  die  einfachen  p-Chinonimine  sind 
unbeständig;  die  Kristalle  des  Monimins 
verpuffen  beim  Liegen  an  der  Luft,  die  des 
giftigen  Diimins  polymerisieren  sich  rasch 
zu  schwerlöshchen  dunklen  Substanzen.  Ihre 
Iminnatur  zeigt  sieh  darin,  daß  sie  beim 
Erwärmen  mit  verdünnter  Schwefelsäure  zu 
Chinon  und  Ammoniak  hydrolysiert,  durch 
Keduktion  in  die  benzoiden  Aminoverbin- 
dungen  zurüekverwandelt  werden.  Es  wäre 
zu  erwarten,  daß  die  Imine  farbig  sind. 
Dies  trifft  jedoch  nur  für  ihre  Derivate  zu, 
zu  denen  eine  Reihe  von  grünen  und  blauen 
Farbstoffen  gehören.  Schon  das  Chinon- 
chlorimid  (I)  ist  goldgelb.  Es  entsteht, 
wenn  p-Aminophenol  in  salzsaurer  Lösung 
mit  Chlorkalk  oxydiert  wird.  p-Phenylen- 
diamin  gibt  gleicherweise  ein  Chinondichlor- 
imin  (II) 


L  0=< 


=N.C1    II.  CI.N= 


=  N.C1 


8.  Chinonimine  und  die  von  ihnen 
abzuleitenden  Farbstoffe.  Wie  Brenz- 
katechin  und  Hydrochinon  zu  0-  und 
p-Chinon,  so  werden  durch  Silberoxyd  oder 
Bleisuperoxyd  in  Aether-  oder  Benzollösung 
0-  und  p-Aminophenol  zu  den  entsprechenden 
C  h  i  n  0  n  m  0  n  i  m  i  n  e  n 


X 


■\, 


0 


=  NH 


Diese  Chlorimine  vereinigen  sich  augen- 
bhckhch  mit  Phenolen  und  Aminobenzolen 
zu  den  Farbstoffen  der  Indophenol-, 
Indanilin-  und  Indaminreihe,  die 
auch  ohne  weiteres  durch  Oxydation  eines 
Gemisches  der  Phenole  oder  Amine  mit  den 
Aminophenolen  oder  Diaminen  entstehen. 
Als  Beispiele  seien  genannt: 

0=^    \=N— ^    ^— OH 

Indophenol 


Chinone 


629 


CH, 


HN=< 


/"         \=/ 

Indoanilin 
(Phenolblau) 


_/--%_ 


-N< 


Toluylenblau 


N< 


/CH3 


CH3 


/~% 


0  = 


=  N- 


./-    %_n/ 


CH3 

CH, 


Naphtolblau 
„Indophenol"  des  Handels 

Die  Keduktionsprodukte  dieser  Farb- 
stoffe, ihre  benzoiden  „Leukobasen",  gehen 
an  der  Luft  schnell  wieder  in  die  Farbstoffe 
über. 

Denkt  man  sich  in  diesen  Verbindungen 
die  beiden  Sechsringe  außer  durch  das  N 
noch  in  o-Stellung  dazu  durch  ein  0  ver- 
knüpft, so  hat  man  die  Formeln  für  die 
Phenoxazon-  und  Phenoxazin-Farb- 
stoffe,  je  nachdem  ein  Chinonmono-  oder 
-diimin  vorhegt.  Zu  ihnen  gehört  das  Reso- 
rufin,   das   sich  in  AlkaMen  mit  rosenroter 


0==< 


=21^: 


X. 


-OH 


Farbe  und  zinnoberroter  Fluoreszenz  löst. 
Bildet  statt  des  0  ein  NH  oder  NR  die 
Brücke,  so  Hegen  die  Farbstoffe  der  Eurho- 
dol-  und  Eurhodin-  bezw.  Indon-,  In- 
dulin-  und  Safraninreihe  vor.  Es  be- 
steht hier  eine  Tautomerie  zwischen  0-  und 
p-chinoiden  Formen,  z.  B, 


H 
p-chinoid  o-chinoid 

Eurhodol 


NH, 


OH 
CeHs 

Pheno-Safranin 


NH, 


Als  eigentliche  Farbstoffe  fungieren  die 
Salze;  ihnen  kommt  die  o-chinoide  Formu- 
lierung zu.  Die  einfachste  Verbindung, 
welche  den  Kern  dieser  Farbstoffe  enthält, 
ist  das  aus  Anihn,  Nitrobenzol  usw.  darstell- 
bare Phenazin 


// 


N. 


N 
„Diketon"- 


oder 


„Superoxyd"-Formel 


Es  existiert  in  einer  labilen  farblosen  und 
in  einer  gelben  Form  (vgl.  o-Benzochinon) 
und  vermag  mit  Dioxybenzolen  gelbe  Ver- 
bindungen C6H4(0H)2,  2C12H8N2  einzugehen. 
Homologe  des  Phenazins  hat  man  durch 
Kondensation  von  o-Chinonen  mit  o-Diami- 
nen  erhalten,  woraus  die  Struktur  dieser 
sogenannten  Azine  hervorgeht.  Anthrazin 
ist  blau. 

Aus  sekundären  Aminophenolen  und  Di- 
aminen der  aromatischen  Reihe  erhält  man 
bei  geeigneter  Oxydation  Chinonmethyl- 
imine,  -phenyhmine  u.  dgl.  Das  hierher 
gehörige,  aus  p-Amidodiphenylamin  ent- 
stehende Phenylchinondiimin  CgHs- 
N:C6H4:NH  polymerisiert  sich  leicht  zu 
Emeraldin,  einer  von  den  Verbindungen, 
die  durch  gemäßigte  Oxydation  des  Anihns 
entstehen  und  in  dem  Namen  Anilin- 
schwarz zusammengefaßt  sind.  Diesen 
wichtigen  Farbstoff  erzeugt  die  Technik 
direkt  auf  der  Faser,  indem  sie  das  Gewebe 
mit  Anihn  tränkt  und  oxydiert.  Die  hierbei 
gebildete  Oxydationsstufe  enthält  dreimal 
den  Chinondiiminkomplex  im  Molekül  und 
hat  die  Zusammensetzung  C48H36N8.  Durch 
Nachoxydieren  entsteht  das  vierfach  chinoide 
Nigraiiilin  C48H34N8.  Reduktion  führt 
über  die  zwei-  und  einfach  chinoide  Stufe 
zur  Leukobase  C48H42N8. 

Die  Zahl  der  im  Molekül  vorhandenen  chi- 
noiden  Gruppen  läßt  sich  aus  der  Menge  des 
Stickstoffs  entnehmen,  der  bei  der  Reduktion  der 
betreffenden  Stufe  mit  Phenylhydrazin  frei  whd. 

Ehe  die  farblosen  oder  schwach  farbigen 
Chinondiamine  bekannt  wurden,  hatte  man 
als  Oxydationsprodukte  des  Aminodimethyl- 
anilins'und  Tetramethylphenylendiamins  rote 
und  blaue  Farbstoffe  (Wurst  er  sehe  Salze) 
erhalten.  Die  ihnen  zugeschriebenen  Imin- 
formeln  treffen  also  nicht  zu.  Eine  nahe- 
liegende Auffassung  als  Chinhydrone  der 
Inline  setzt  leichte  Spaltbarkeit  voraus,  was 
hier  nicht  zutrifft.  Da  sich  aber  andererseits 
das  Molekül  dieser  Farbstoffe  in  der  Tat  aus 
chinoiden  und  benzoiden  Teilen  zusammen- 
setzt, so  hegt  hier  ein  besonderer  Fall  vor, 
der  zur  Aufstellung  des  Begriffs  der  „meri- 
chinoiden  Imoniumsalze"  geführt  hat. 
„Holochinoid"  sind  die  zugehörigen  schwach 
farbigen  Salze  der  Diimine, 


630 


Chinone  —  Chladni 


Während  das  einfache  Diimin  des  Di- 
phenochinons,  wie  gesagt,  sich  nicht  isolieren 
läßt,  ergibt  die  Oxydation  alkjiierter  Benzi- 
dine  zwei  Reihen  gefärbter  Salze,  eine  grüne 
und  eine  gelbe  (mit  1  bezw.  2  Säureresten), 
die  als  nieri-  bezw.  holochinoide  Imonium- 
salze  aufzufassen  sind: 

CH3X 

CH3-)N-. 
SO.H/         \ 


CH3 

CH3-^N  = 
Ci/ 


holochinoid,  gelb 
.=v      OH 


nierichinoid,  grün. 


Das    Imin     des     Diphenylchinome- 
X=\        /CeH, 
thans  NH=<'  ^=Nc^         beansprucht 

als  Stammkörper  zweier  der  wichtigsten 
organisch-chemischen  Körperklassen,  der 
Malachitgrtin-und  Rosanilinfarbstoffe, 
großes  Interesse.  Unter  den  Umständen, 
wo  man  seine  Bildung  erwarten  sollte,  ent- 
steht jedoch  ein  farbloses  dimolekularcs 
Produkt,  dessen  Lösung  allerdings  mit 
trockenen  Säuren  die  roten  Salze  der  ein- 
fachen Verbindung  liefert.  Dagegen  läßt 
sich  das  zugehörige  Phenylimin,  auch 
Fuchs onphenylimin  genannt,  in  roten 
Kristallen  isoheren.  Wird  die  rote  Lösung 
mit  verdünnten  Säuren  behandelt,  so  addiert 
sich  Wasser  zu  farblosem  Carbinol,  das  mit 
konzentrierten  Säuren  wieder  dunkle  hydro- 
xylfreie  Salze  des  Phenylimins  gibt.  Es 
ist  in  dieser  Gruppe  eine  allgemeine  Er- 
scheinung, daß  nur  die  Salze  Farbstoffe, 
die  zugehörigen  Farbbasen  (Carbinole)  aber 
farblos  sind.  Man  erklärt  sie  durch  eine 
leicht  erfolgende  Umlagerung  vom  chinoiden 
in    den   benzoiden   Typus   und   umgekehrt: 


Hv         /=- 


,cänh, 


Parafuchsin,  Salz 


H,N- 


/CgH^NHa 
— C     CeH^.NH^ 
\0H 


Pararosanilin,  Carbinol,  Pseudobase. 


Die    noch    übliche    ältere    Formulierung    dieser 
Farbstoffe  wie 

/CeH,.NH, 
Cf-CeH^.NH, 
C«H,.NH.,C1 


verhält  sich  zu  der  hier  gebrauchten  nicht  anders 
wie  die  Superoxydformel  des  Chinons  zur  Di- 
ketonfonnel. 

Da   nach    dem  Zusatz  von  Natronlauge 
zu  den  Farbsalzen  die  Entfärbung  allmählich 


eintritt  und  die  Lösung  anfangs  stark 
alkalisch  reagiert  und  bedeutende,  langsam 
abnehmende  Leitfälligkeit  zeigt,  so  sind  als 
Zwischenprodukte  chinoide  Aramonium- 
basen  (Imoniumhydroxyde)  anzunehmen.  Bei 
nielu*eren  Farbstoffen  hat  man  auch  die 
zugrunde  hegende  chinoide  Iminbase  isoliert, 
die  gegen  die  Ammoniumbase  um  IHjO 
ärmer  ist,  bei  der  Wasseranlagerung  aber 
in  das  benzoide  Carbinol  übergeht. 

Ueber  die  spezielle  Chemie  der  genannten 
weitverzweigten  Gruppen  siehe  den  Artikel 
„Farbstoffe". 

9.  aci-Nitrophenole.  Vollkommen  ana- 
log der  Tautomerie  zwischen  Nitroso-  und 
Chinonmonoxim  (S.  619)  ist  folgende  Bin- 
dungsverschiebung beim  Nitrophenol: 


HO 


//~%^ 


NO, 


0:<->:N<° 
\=/       \0H 
aci-Nitrophenol 
farbig 


echtes  Nitrophenol 
farblos 

Die  chinoide  (aci-)Struktur  muß  man  den 
roten  Aethern  der  Nitrophenole  zuerkennen, 
die  man  neben  den  beständigeren  farblosen 
Isomeren  (von  benzoider  Struktur)  hat  iso- 
lieren können.  Näheres  hierüber  siehe  im 
Artikel  ,,Ni tr  0 v e r b i n  d u n  g e n". 

Literatur.  Originalliteratur  ganz  überiviegend  in 
J.  Liebig s  Annalen  der  Chemie  und  den  Be- 
richten   der    Deutschen    Chemischen   Gesellschaft. 

—  Referate  im  Chemischen  Zentralblatt,  Berlin. 

—  A.  WoshresensTiy ,  Ueber  die  Zusammen- 
setzung der  Chinasäicre.  Lieb.  Ann.,  Bd.  27, 
S.  257  (1838).  —  F.  Wühler,  Untersuchungen 
über  die  Chinongruppe.  Ebenda  Bd.  51,  S.  145 
(1844).  —  C.  Graebes  Untersuchungen  über 
Chinone,  1866  bis  1906.  Herausgegeben  von 
H.  Decker,  Leipzig  1911.  —  Beilstein,  Hand- 
buch der  organischen  Chemie,  S.  Aufl.  Hamburg 
1893  bis  1906.  —  Meyer- Jacobson,  Lehrbuch  der 
organischen  Chemie,  2.  Bd.  der  1.  Aufl.  Leipzigl902. 

—  V.  V,  Richter,  Anschütz,  Schroeter,  Or- 
ganische Chemie,  11.  Aufl.  Bonn  1909.  —  F. 
Henrich,  Neuere  theoretische  Anschauungen 
auf  dem  Gebiete  der  organischen  Chemie.  Braun- 
schweig 1908.  —  rT.  Schmidt,  Ueber  Chinone  und 
chinoide  Verbindungen.  Sonderatisgabe  aus  der 
Sammlung  ehem.  und  chem.-techn.  Vorträge. 
Herausgeg.  v.  Ahrens,  Bd.  XL.    Sttitfgart  1907. 

—  tT,  Hotiben,  Die  Chinone.  Artikel  in  dem 
Handbuch:  Die  3Tethoden  der  organischen  Chemie. 
Herausgeg.  v.   Th.   Weyl.     Leipzig  1911. 

H.   Wienhaus. 


Chladni 

Ernst  Florens  Friedrich. 
Geboren  am  30.  November  1756  in  Wittenberg, 
gestorben  am  3.  April  1827  in  Breslau.  Auf 
Wunsch  seines  Vaters  studierte  er  Rechte  in 
Leipzig  und  Wittenberg,  wandte  sich  nach 
dessen  Tod  der  Physik,  speziell  der  Akustik  zu 


Cliladiii  —  Clilamydozoa 


G31 


und  kann  als  der  Begründer  der  experimentellen 
Akustik  angesprochen  werden.  Lichtenbergs 
elektrische  Staubfiguren  brachten  ihn  auf  die 
Entdeckung  der  Klangfiguren,  durch  die  sein 
Name  allgemein  bekannt  mirde.  Ohne  Ver- 
mögen und  amtliche  Stellung,  suchte  er  sich 
durch  Vortragsreisen  den  Unterhalt  zu  erwerben ; 
in  Deutschland,  Frankreich  und  Italien  zeigte 
er  die  von  ihm  erfundenen  Instrumente,  das 
Euphon  und  später  den  Klavizylinder,  vor,  und 
hielt  akustische  Vorträge.  In  einer  Unter- 
suchung über  Meteore  erklärt  er  diese  für  Körper, 
die  aus  dem  Weltenraura  zu  uns  gelangen. 
Literatur.  Autobiographie  in  seiner  Akustik, 
2.  Aufl.,  Leipzig  18S0.  —  Bernhardt, 
Ernst  Chladni,  der  Akustiker,  Wittenberg  1856. 
—  Melde,     Chladnis  Leben  .und   Wirken,   3Iar- 

bürg  1888. 

E.  Drude. 


Chlamydozoa. 

1.   Allgemeines.     2.    Morphologie  und  Ent- 
wickelung.     3.  Biologie. 

I.  Allgemeines.  Unter  dem  Namen 
Chlamydozoen  hat  S.  V.  P  r  0  w  a  z  e  k  (1907)  ver- 
sucht, die  fraglichen  Erreger  einer  Anzahl 
von  Infektionskrankheiten  zusammenzu- 
fassen, deren  Virus  eine  Reihe  gemeinsamer 
Eigentümlichkeiten  in  biologischer  und  histo- 
logischer Beziehung  aufweist.  Die  hierbei 
als  Parasiten  gedeuteten  Körperchen  sind 
meist  kleiner  als  die  bisher  bekannten  Bak- 
terien und  passieren  bei  der  Filtration  die 
gewöhnhchen  Bakterienfilter.  Sie  finden 
sich  im  kranken  Tier  fast  ausschließlich 
im  Zellprotoplasma  (speziell  in  Zellen 
ectodermaler  Herkunft)  und  rufen  dort 
spezifische  Reaktionsprodukte  (Zellein- 
schlüsse) hervor,  die  teils  nach  ihren  Ent- 
deckern, teils  nach  den  betreffenden  Krank- 
heiten benannt  werden  (Guarnierische 
Körperchen  bei  Variola- Vaccine,  die  Pro- 
wazek'sehen  Körperchen  bei  der  Körner- 
krankheit des  Auges  [Trachom]  usw.).  Diese 
Reaktionsprodukte  wurden  früher  selbst  als 
die  Parasiten,  und  zwar  als  Protozoen  (Cocci- 
dien  usw.)  angesprochen,  eine  Ansicht,  die 
heute  wohl  als  endgültig  widerlegt  betrachtet 
w^erden  kann.  Dagegen  wnirden  in  neuerer 
Zeit  in  oder  neben  diesen  Reaktionsprodukten 
"kleinere,  oft  an  der  Grenze  der  Sichtbarkeit 
stehende  Körperchen  gefunden,  die  mit  größe- 
rer Wahrscheinhchkeit  als  parasitäre  Gebilde 
angesprochen  werden  können.  Diese  soge- 
nannten Initial-  und  Elementarkörper- 
chen  wurden  zuerst  von  Prowazek  bei  Vac- 
cine (Arb.  Kais.  Gesundheitsamt  Bd.  22)  und 
von  Boreil  bei  der  Taubenpocke  beobachtet, 
konnten  jedoch  nicht  mit  Sicherheit  von 
Degenerationselementen  der  Zellen  unter- 
schieden werden.  Erst  die  Befunde  von 
Halberstedter  und  Prowazek  (Arb.  Kais. 


Gesundheitsamt  Bd.  26)  beim  Trachom,  wobei 
diese  beiden  "Forscher  durch  Uebertragungs- 
versuche  auf  Affen  in  der  Affenkonjuktiva 
eine  Art  Entwickelung  der  Reaktionsprodukte 
sowie  der  darin  vorkommenden  vermuthchen 
Erreger  feststellen  konnten,  sprechen  mehr 
für  die  parasitäre  Natur  dieser  Gebilde. 
Nach  Art  ihrer  Vermehrung  (Hantelteilung) 
und  ihren  biologischen  Verhältnissen  scheinen 
sie  den  Protozoen  näher  zu  stehen  als  den 
Bakterien.  Da  jedoch  die  Morphologie  in- 
folge der  Kleinheit  der  Elemente  im  Stich 
läßt,  —  sie  sind  rund,  körnchenartig  und 
besitzen  meist  die  Größe  von  ca.  Va  ^;  — 
und  eine  Züchtung  der  Gebilde  noch  nicht 
gelungen  ist,  so  ist  der  definitive  Beweis 
der  Parasitennatur  nicht  erbracht.  Viele 
Forscher  bestreiten  daher  auch  jetzt  noch 
die  Erregernatur  dieser  Körnchen.  In  der 
Tat  muß  man  zugestehen,  daß  in  manchen 
Fällen,  wie  bei  der  Taubenpocke  und  der 
Vaccine  die  mikroskopischen  Bilder  mit 
derselben  oder  fast  größerer  Wahrschein- 
lichkeit als  Degenerationsprodukte  der  Zelle 
oder  Ausfällungen  bei  der  Präparation  ge- 
deutet werden  können,  eine  Auffassung,  die 
allerdings  ebensowenig  exakt  bewiesen 
werden  kann.  Andererseits  muß  betont 
werden,  daß  die  morphologisch-entwickelungs- 
geschichtlichen  und  biologischen  Untersu- 
chungen beim  Trachom  derartige  sind,  „daß 
keine  einzige  Beobachtung  vorläufig  mit 
Sicherheit  gegen  die  belebte  und  die  parasi- 
täre Natur  der  Gebilde  zu  verwerten  ist, 
daß  dagegen  sehr  viele  Momente  für  eine 
solche  Annahme  sprechen"  (Halberstedter 
in  Prowazeks  Handbuch  pathologischer 
Protozoen  2.  Lief.).  Bei  der  folgenden 
Schilderung  der  Morphologie  und  Entwicke- 
lung seien  daher  vorwiegend  die  Befunde 
beim  Trachom  berücksichtigt. 

2.  Morphologie  und  Entwickelung.  Bei 
einem  frischen  Trachomfall,  sowie  nach 
künsthcher  Infektion  trifft  man  zunächst 
in  infizierten  Zellen  der  Konjunktiva  größere 
Körner,  oft  in  der  Nähe  des  Kernes,  die  sich 
hanteiförmig  teilen  (Fig.  1).  Ob  diese  Im  tial- 


X> 


.~r- 1 


Fig.  1.    Initialkörper  in  einer   Epithelzelle   bei 

Trachom,     i    Initialkörper,    k    Kern.      Nach 

Herzog. 

körperehen  genannten  Gebilde  mit  den  spä- 
ter zu  beobachtenden  sogenannten  Elemen- 


632 


Chlamydozoa 


tarkörperchen  genetisch  zusammenhängen, 
und  in  welcher  Weise  sie  sich  in  diesem 
Falle  zu  den  letzteren  umwandeln,  kann  aus 
den  vorHegenden  Untersuchungen  noch  nicht 
mit  Sicherheit  entschieden  werden.  Später 
findet  man,  meist  dem  Kern  kappenartig  auf- 
sitzend, eine  von  dem  übrigen  Protoplasma 
sich  abhebende  homogene  nucleolusartige 
Masse,  den  sogenannten  Ein  Schluß  kör  per, 
in  dem  man  eine  Anzahl  kleinerer  Körnchen, 
die  Elementarkörperchen,  beobachtet, 
die  sich  darin  offenbar  durch  hanteiförmige 
Teilung  vermehren  (Fig.  2.  u.  3).  Den  als 
Parasiten  anzusprechenden  Elementar- 
körperchen  wird  die  Eigenschaft  zuge- 
schrieben, durch  ihr  Eindringen  in  die  Zelle 
dieselbe  zur  Ausscheidung  eines  die  Para- 
siten mantelartig  umhüllenden  Reaktions- 
produktes anzuregen,  weshalb  v.  Prowazek 
diese    Parasiten    Chlamydozoen    nannte. 


perchen  beschrieben.  Ferner  wurden  in  der 
Rinderlymphe  und  in  der  Kuhlymphe  (also 
nicht  in  Zellen)  kleinere  Körnchen  (Elemen- 
tarkörperchen ?)  gefunden  (Paschen  u.  Vol- 
pino).  Bei  der  Kleinheit  und  Unregelmäßig- 
keit der  Gebilde  können  diese  Beobachtungen 
noch  nicht  die  Ueberzeugung  von  der  leben- 
den Natur  erbringen  und  dasselbe  gilt  von 
den  bei  der  Taubenpocke,  dem  Moluscum 
contagiosum  des  Menschen  und  anderen 
Hautkrankheiten  gefundenen   Körnchen. 

Eine  größere  Beweiskraft  kommt  den 
Versuchen  und  Beobachtungen  mit  filtriertem 
Pockenmaterial  zu  (v.  Prowazek  und 
Aragao,  Mem.  Inst.  Oswaldo  Cruz  Bd.  1). 
Durch  Filtration  mit  einem  Berkefeld- 
filter  kann  man  das  Pockenvirus  vollkom- 
men bakterienfrei  machen;  dasselbe  behält 
aber  seine  Infektiosität.  Nach  Filtration  durch 
ein  sogenanntes  Ultrafilter  versehwindet  auch 
die  letztere.  Auf  der  Oberfläche  des  Ultra- 
filters findet  sich  dann  ein  gleichmäßiger 
Belag  distinkter  Körperchen,  bei  denen  man 
hanteLförmige  Teilungsstadien  beobachten 
kann  und  die  das  gleiche  Aussehen  wie  die 
Elementarkörperchen  aus  der  Lymphe  auf- 
weisen (Fig.  5). 


Fig.  2    und   3.    Entwicklungsstadien    der    Ein- 
schlußkörper und  der  darin  eingeschlossenen  Ele- 
mentarkörperchen   bei    experimentellem    Tra- 
chom von  Orang-Utang. 


Die  Elementarkörperchen  vermehren  sich 
immer  mehr,  bei  gleichzeitigem  Größer- 
werden des  ganzen  Einschlußkörpers,  der 
letztere  zerfällt  schheßlich,  und  es  bleiben 
meist  nur  einzelne  Schollen  von  ihm  übrig, 
während  die  Zelle  ganz  von  den  Elementar- 
körperchen erfüllt  ist  (Fig.  4).     ScWießhch 


Fig.  4.  Großer  Ein- 
schlußkörper (Spät- 
stadium) bei  Tra- 
chom. Fig.  2  bis  4 
nach  Halber- 
staedter  und 
v.  Prowazek. 


platzt  die  ganze  Zelle,  und  die  Elementar- 
körperchen werden  frei.  Auch  bei  der 
Vaccine  wurden  ähnhche  Initialkörperchen 
von  Prowazek  in  der  geimpften  Kaninchen- 
hornhaut neben  und  in  den  Reaktionsproduk- 
ten, den  sogenannten  G uarni er i sehen  Kör- 


Fig.  5.  Variola-Elementarköi  perchen  aus   einem 
Kiilloidfiltrat.     Nach  v.  Prowazek. 


3.  Biologie,  Das  Virus  der  hier  in  Frage 
kommenden  Krankheiten  zeigt  auch  in 
biologischer  Beziehung  eine  Reihe  von  ge- 
meinsamen Eigentümlichkeiten,  Alle  diese 
Virusarten  gehen  durch  die  gewöhnhchen 
Bakterienfilter.  Weiterhin  lokalisieren  sie 
sich  fast  alle  in  Zellen,  und  zwar  meist  in 
Zellen  ectodermaler  Natur  (Trachom,  Variola- 
Vaccine,  Taubenpocke  usw.).  Gegenüber 
zeilauflösenden  Stoffen,  wie  Galle,  Saponin 
usw.  verhalten  sie  sich  meist  wie  die  Proto- 
zoen. Gegen  Austrocknen,  Kälte  und  in  bezug 
auf  Sauerstoffbedürfnis  sind  sie  dagegen 
abweichend  von  den  Protozoen  sehr  resistent. 
Entsprechend  ihrer  Lokahsation  in  ZeUen 
(meist  Epithelzellen)  ist  die  Immunität,  die 
sie  hervorrufen,  mehr  eine  histogene,  ja 
rein  celluläre,  während  die  Bedeutung  der 
Serumimmunität  ganz  in  den  Hintergrund 


Chlamydozoa  —  Civkulationsorgane  und  Blutgefäße 


633 


tritt.  So  wird  durch  Verimpfung  von  Kuh- 
lymphe auf  die  eineHornhaut  eines  Kaninchens 
nur  dieses  eine  Auge  immunisiert  und  das 
zweite  Auge  kann  noch  mit  Erfolg  infiziert 
werden. 

Literatur.  S.  v.  Prowazek,  Chlamydozoa.  Arch. 
f.  Protistenkundc  Bd.  10,  1907.  —  Derselbe, 
Handbuch  der  pathogenen  Protozoen.  2.  Lfg. 
Leipzig  1911. 

M.  Hartmann. 


Chordata 

die  durch  den  Besitz   einer  Rückensaite, 

Chorda  dorsalis,  ausgezeichneten  Tiere:  Tuni- 

caten,  Amphioxus  und  Vertebraten  (vgl.  die 

Artikel  „Tunicata",  „Amphioxus"  und 

„Vertebr  ata"). 


Ciliata 


nennt  man  im  Gegensatz  zu  den  Flagel- 
laten  die  Wimperinfusorien,  welche  in  dem 
Artikel    ,,Inf usorien"    behandelt    werden. 


Cirkulationsorgane   und  Blutgefäße. 

1.  Bedeutung  der  Cirkulation  für  den  tierischen 
Organismus.  2.  Primitive  Cirkulation  ohne 
Organbildung.  3.  Die  Gefäßbahnen  der  Wirbel- 
losen: a)  Würmer,  b)  Arthropoden,  c)  Mol- 
lusken, d)  Echinodermen.  e)  Tunikaten.  4.  Das 
Gefäßsystem   der   Wirbeltiere,      a)  Allgemeines. 

b)  Amphioxus  und  Fische,  c)  Umgestaltung  des 
Kreislaufs  bei  allmählicher  Ausbildung  der 
Lungenatmung,  namentlich  in  bezug  auf  die 
Kiemenbögen  und  das  Herz,  d)  Arterien  der 
Amphibien  und  Amnioten.  e)  Venen.  5.  Die 
Wundernetze.  6.  Lymphgefäßsystem  und  Lymph- 
drüsen: a)  die  Lymphgefäße,  b)  Lymphe  und 
Lymphdrüsen.  7.  Struktur  der  Blutgefäße  bei 
AVirbellosen  und  Wirbeltieren.  8.  Das  Blut: 
a)  Bestandteile  der  Blutflüssigkeit,  b)  Entwicke- 
lung  der  Blutzellen  und  Erneuerung  des  Blutes. 

c)  Blutgerinnnng  und  sonstige  Eigenschaften  des 
Blutes.  9.  Biologische  Bedeutung  des  Blutes  für 
die  Abstammungslehre. 

I.  Bedeutung  der  Cirkulation  für  den 
tierischen  Organismus.  Im  Körper  der 
höher  organisierten  Tiere  kommt  immer  eine 
Flüssigkeit  vor,  die  wir  entweder  als  Blut, 
Lymphe  oder  Leibeshöhlenflüssigkeit  be- 
zeichnen können.  Diese  Körperflüssigkeit 
gibt  gewissermaßen  den  Nährboden  für 
sämtUche  Gewebe  des  Körpers  ab.  Sie  nimmt 
vermittels  der  atmenden  Zellen  den  Sauerstoff 
auf  und  läßt  sich  von  den  Darmzellen  die 
Nährstoffe   zuführen.      Die   so   gewonnenen 


Stoffe  werden  alsdann  vermittels  der  Cirku- 
lation den  einzelnen  Gewebsteilen  oder 
Organen  zugeführt,  gleichzeitig  übernimmt 
die  Körperflüssigkeit  die  Aufgabe,  die  ver- 
brauchten Stoffwechselprodukte  aus  den 
Geweben  fortzuführen,  um  sie  dann  ver- 
mittels der  Exkretionsorgane  aus  dem  Körper 
herauszuschaffen.  Die  Cirkulation  steht 
also  in  enger  Beziehung  einerseits  zu  den 
Atmungs-  und  Ernährungsorganen,  also  zu 
den  produktiven,  andererseits  aber  auch 
zu  den  Ausscheidungsorganen  des  Körpers, 
sie  spielt  eine  Vermittlerrolle  zwischen 
den  auf-  und  abbauenden  Organen  des 
Körpers.  Von  diesem  Gesichtspunkte 
aus  ist  auch  eine  zwanglose  Ableitung 
der  hoch  entwickelten  Cirkulationsorgane 
der  Wirbeltiere  und  einiger  höheren  Wirbel- 
losen von  den  niederen  Metazoen  möglich. 

Bei  den  Protozoen  kann  man  natürhch 
von  einem  Cirkulationssystem  noch  nicht 
reden,  immerhin  sind  schon  Einrichtungen 
vorhanden,  die  eine  Verteilung  der  auf- 
genommenen Nahrungsstoffe  im  Körper  ver- 
mitteln. Da  wir  es  hier  jedoch  noch  nicht 
mit  einer  Organbildung  zu  tun  haben,  so 
ist  ein  Vergleich  mit  den  Metazoen  nur  in 
funktioneller  Beziehung  möghch. 

Wenn  nun  im  folgenden  zunächst  das 
Gefäßsystem  der  Tiere  von  den  niedersten 
an  bis  zu  den  höchsten  Formen  nacheinander 
beschrieben  wird,  so  hat  das  seinen  Grund 
darin,  daß  eine  morphologisch  einheitliche 
Reihe  nur  innerhalb  der  Tierklassen  existiert, 
im  übrigen  aber  größtmöghche  Verschieden- 
heit, oft  selbst  untereinander  nahestehenden 
Tierklassen  herrscht.  Diese  Verschieden- 
heit resultiert  hauptsächlich  aus  den 
recht  abweichenden  Beziehungen  des  Systems 
zu  den  Respirationsorganen  sowohl  wie  auch 
zum  Darmsystem.  Bei  den  Tracheaten  mit 
Ausnahmen  der  Arachnoideen  beispielsweise 
ist  eine  Verknüpfung  zwischen  Respirations- 
organen und  Blutgefäßsystem  überhaupt 
nicht  vorhanden;  bei  vielen  anderen  Tieren 
(echten  Spinnen  und  wasserlebenden  Wirbel- 
tieren) ist  das  Gefäßsystem  erst  in  seinen 
Beziehungen  zu  den  Respirationsorganen  ver- 
ständlich." Ganz  verschieden  verhalten  sich 
die  Gefäße  auch  bei  wasser-  und  landlebenden 
Tieren,  was  wiederum  mit  der  Respiration 
im  Zusammenhang  steht.  Einheitlich  durch 
die  ganze  Tierreihe  hindurch  ist  dagegen  die 
Funktion  der  Kreislauforgane  gestaltet. 

Phylogenetisch  sind  die  Gefäße  wahr- 
scheinlich aus  kontraktilen  Zellelementen 
hervorgegangen,  die  sich  zu  einfachen  Bahnen 
schheßlich  angeordnet  haben  (z.  B.  niedere 
Würmer).  Natürlicherweise  ist  hier  auch  noch 
das  Movens  in  der  Wandung  der  Gefäße  selbst 
enthalten.  Nach  und  nach  übernimmt  dann 
eine  bestimmte  Partie  des  Kanalsystems  die 
bluttreibeude  Aufgabe,  damit  ist  die  erste 


634 


Cii-kulationsorffane  und  Bluto-efäße 


Anlage  des  Herzens  geschaffen.  Wenn  wir 
uns  niedere  Tiere  ohne  wirkhche  Gefäß- 
foahnen  vorstellen,  so  ist  die  einzige  Möghcli- 
keit  für  eine  Cirkulation  die,  daß  primitive 
Kanal-  und  Lückensysteme  vorhanden  sind, 
die  vermittels  kontraktiler  Wandzellen  das 
Blut  zu  den  Respirations-  und  Ernährungs- 
organen hinführen.  Noch  heute  sehen  wir, 
■daß  die  Gefäße  embryonal  in  Lücken  und 
ßpalträumen  des  Mesodernis  entstehen,  so 
daß  also  von  vornherein  noch  keine  zu- 
sammenhängenden Bahnen  angelegt  werden. 
Die  Ableitung  dieser  Hohh'äume  hat  man 
sich  nach  Bütschli,  Bergh  und  anderen 
aus  Ueberresten  einer  primitiven  Leibeshöhle 
(Schizocoel)  zu  denken,  obwohl  diese  Ab- 
leitung in  der  Ontogenese  oft  verschleiert 
erscheint.  Bemerkenswert  ist,  daß  gerade 
Tiere  mit  ausgebildetem  Schizocoel  (Mollusken 
und  Arthropoden)  immer  ein  offenes  Blut- 
gefäßsystem  besitzen,  d.  h.  Venen  und  Arterien 
gehen  nicht  vermittels  Kapillaren  ineinander 
über,  sondern  sie  stehen  zeitlebens  in  Kom- 
munikation mit  Schizocoelräumen  oder  La- 
kunen.  Tiere  dagegen,  bei  denen  das  Schizo- 
coel reduziert  ist  (Anneliden  und  Vertebraten) 
besitzen  neben  einer  mehr  oder  weniger 
stärker  entwickelten  sekundären  Leibeshöhle 
ein  geschlossenes  Blutgefäßsystem. 

Mit  dieser  phylogenetischen  Ableitung 
■des  Gefäßsystems  steht  auch  die  von  Bergh 
vertretene  Ableitung  der  gewebhchen  Be- 
standteile der  Gefäßbahnen  in  Beziehung. 
Primitive  Gefäße,  nur  aus  kontraktilen 
Wandungen  bestehend,  besitzen  noch  kein 
Endothel,  das  wir  ja  bei  höheren  Tieren  stets 
gewohnt  sind  anzutreffen.  Erst  nachdem  sich 
das  Herz  herausdifferenziert  hat,  übernehmen 
zunächst  die  periphersten  Verzweigungen  der 
Gefäße  neben  der  bluttreibenden  Funktion 
auch  die  des  Stoffwechsels,  indem  sie  zu 
Respirations-  oder  Ernährungsorganen  in 
Beziehung  treten.  Damit  kommt  auch  ein 
neues  gewebhches  Element  in  diesen  Ge- 
fäßen zur  Ausbildung,  nämlich  das  Endothel, 
welches  mosaikartig  die  Lumina  auskleidet 
und  die  Stoffwechselprodukte  nur  hindurch- 
diffundieren  läßt.  Je  vollkommener  nun  das 
Blutsystem  wird,  um  so  mehr  breitet  sich 
das  Endothel  in  centropetaler  Richtung  aus 
und  fehlt  schheßhch  bei  den  Wirbeltieren  in 
keinem  Teile  des  gesamten  Systems. 

2.  Primitive  Cirkulation  ohne  Organ- 
bildung. Von  den  niedersten  Metazoen  an 
kommt  es  zu  einer  ganz  allmählichen  Her- 
ausbildung der  Cirkulationsorgane,  dem  Ge- 
fäßsystem. Indifferente  Verhältnisse  weisen 
noch  die  Spongien  auf.  Atmung  und  Nahrungs- 
aufnahme ist  noch  nicht  an  bestimmte  organ- 
bildcnde  Zellen  gebunden,  wie  dasselbe  auch 
bei  den  Cnidariern  der  Fall  ist.  Ein  Gefäß- 
system ist  daher  bei  den  Spongien  noch 
nicht  vorhanden.    Die  einzelnen  Zellen,  Ecto- 


und  Entodermzellen  hegen  noch  nahe  genug 
aneinander,  um  einen  primitiven  Stoffwechsel 
zu  ermöghchen.  Bei  den  Cnidariern  sehen  wir 
zuerst  ein  primitives  Gefäßsystem  auftreten. 
Es  stellt  sich  dar  als  eine  Sonderung  aus 
dem  Darmsystem,  dem  Gastrovaskularraum, 
und  wird  nicht  mit  Unrecht  als  Gastro- 
vaskularsystem  bezeichnet.  Die  Gastralhöhle 
ist  bei  den  Coelenteraten  zugleich  das  Organ 
für  die  Aufnahme  der  Nahrung  und  die  Ver- 
dauung derselben.  In  verschiedenartiger 
Ausprägung  bei  den  einzelnen  Coelenteraten 
bilden  sich  nun  von  der  Gastralhöhle  aus 
Kanäle  in  das  Innere  des  Körpers  hinein, 
die  zur  Verteilung  der  Ernährungsflüssigkeit: 
im  gesamten  Körper  dienen.  Das  Gefäß- 
system ist  also  wie  die  Gastralhöhle  auch  mit 
Entoderra  ausgekleidet.  Das  einfachste 
Gastrovaskularsystem  besitzen  dieHydroiden, 
bei  denen  von  der  Gastralhöhle  aus  ein  Kanal 
in  die  Verästelungen  des  Stockes  übergeht. 
Bei  den  Medusen  wird  mit  der  zentralen 
Lage  der  Gastralhöhle  che  Anordnung  der 
Kanäle  eine  radiäre,  die  dann  terminal 
noch  mit  einem  Ringkanal  verbunden  sein 
können  (s.  Fig.  1  gv).  Charakteristisch  für 
alle  diese  Gebilde  ist,  daß  der  Zusammenhang 
mit  dem  Gastralraum  stets  erhalten  bleibt. 
Es  ist  also  bei  diesen  Tieren  ein  einheithches 
Gastralsystem  vorhanden,  dessen  Grundlage 
das  Entoderm  darstellt. 


Fig.  1.  Aurelia 
aurita  zur  Hälfte 
von  der  Unterseite 
gesehen,  a  Rand- 
körper, t  Randten- 
takel, b  Mundarme, 
V  Gastralhöhle,  gv 
Kanäle  des  Gastro- 
vaskularsystems,  die 
sich  gegen  den  Rand 
hin  verzweigen  und 
in  den  Ringkanal  zu- 
sammenfließen ,  ov 
Ovarien  (Gonaden). 
Nach    Gesrenbaur. 


3.   Die    Gefäßbahnen   der  Wirbellosen. 

Ein  eigenthches  Blutgefäßsystem,  das  einen 
Vergleich  mit  den  höheren  Tieren  aushalten 
kann,  kann  erst  entstehen,  wenn  die  Leibes- 
höhle sich  bildet. 

3  a)  Würmer.  Bei  den  Würmern  finden 
wir  daher  auch  zum  erstenmal  ein  gut  aus- 
geprägtes echtes  Cirkulationssystem.  Wir 
vermissen  ein  solches  noch  bei  den  meisten 
Plattwürmern,  mit  Ausnahme  der  Nemer- 
tinen,  ebenso  fehlt  es  den  Chätognathen,  den 
Rotatorien  und  Nematoden.  Bei  den  Würmern, 
die  ein  Cirkulationssystem  besitzen,  läßt  sich 


Cirkidationsorffane  und  Blutgefäße 


635 


nun  nie  mehr  ein  direkter  Zusammenhang 
mit  dem  Darmsystem  erkennen.  Es  ist 
also  gegenüber  den  Coelenteraten  eine  be- 
deutende Khift  vorhanden.  Namentlich 
auch  darin,  daß  nicht  mehr  das  Entoderm 
sondern  eine  neue  embryonale  Zellschicht, 
das  Mesoderm,  zur  Ausbildung  des  Gefäß- 
systems herangezogen  wird.  Die  erste  primi- 
tive Anlage  des  Gefäßsystems  stellt  sich  dar 
als  ein  System  von  Lückenräumen  im  Binde- 
gewebe. Als  Organsystem  tritt  es  dann 
zuerst  in  primitiver  Weise  bei  den  Nemertinen 
(s.  Fig.  2)  auf.  Die  hauptsächlichsten  Stämme 
sind  hier  Längskanäle 
und  zwar  haben  wir  die 
einfachsten  Fälle  bei 
Cephalotrix,  wo  zwei 
seitliche  un  verzweigte 

Längsgefäße  vorhanden 
sind ,  die  am  Kopf  und 
Hinterende  miteinander 
in  Verbindung  stehen.  Der 
Säftestrom  wird  durch 
die  Kontraktion  der  mus- 
kulösen Wände  der  Ge- 
fäße bedingt.  Etwas  ver- 
vollständigt wird  dieses 
System  bei  den  Meta- 
nemertinen,  wo  noch  ein 
dorsaler  Längsstamm  (Fig. 
2,  d)  hinzutritt,  der  wie 
in  Figur  2  angedeutet,  in 
die  Seitengefäße  (1.  1.) 
übergeht.  Während  bei 
den  zuerst  geschilderten 
Nemertinen  noch  kein  ge- 
regelter Kreislauf  vorhan- 
den ist,  sind  bei  den 
Metanemertinen  schon  ver- 
vollkommnete Einrich- 
tungen getroffen.  Es  dient 
hier  das  dorsale  Gefäß 
vermittels  seiner  mus- 
kulösen Wände  zur  Blut- 
bewegung, und  zwar  richtet 
sich  in  diesem  Gefäß 
der  Strom  von  hinten 
nach  vorn  (s.  Fig.  2)  und  wird  dann  in  den 
Seitengefäßen  von  vorn  nach  hinten  zurück- 
getrieben. Der  Inhalt  dieser  Gefäße  wird 
schon  als  Blut  bezeichnet,  ohne  daß  damit 
eine  Gleichartigkeit  der  Flüssigkeit  mit  dem 
Blut  der  Vertebraten  angedeutet  werden  soll. 
Von  den  Würmern  mit  gut  ausgeprägter 
sekundärer  Leibeshöhle  besitzen  Isesonders 
die  Kingelwürmer  ein  hochentwickeltes  Ge- 
fäßsystem. Bei  den  Borstenwürmern  ist  das 
reich  entfaltete  Gefäßnetz  vollständig  von 
der  Leibeshöhle  gesondert,  es  ist  hier  neben 
dem  eiweißreichen  Blut  noch  eine  besondere 
Leibeshöhlenflüssigkeit  vorhanden.  Li  den 
Grundzügen  bestehen  die  Blutbahnen  meist 
aus  einem  Rücken-  und  aus  einem  Bauch- 


gefäß, das  erstere  liegt  über  dem  Darm,  das 
letztere  zwischen  Darm  und  Bauchmark 
(s.  Fig.  3).    Untereinander  sind  diese  beidan 


Fig.    2.     Schema 
des  Gefäßsystems 
der    Nemertinen. 
d  dorsaler  Längs- 
stamm, 1,1  Seiten- 
gefäße. Die  Pfeile 
bedeuten  die 
Kichtung  des 
Blutstroms. 


Fig.  3.  Vorderkörper  einer  Nephthys,  das 
Gefäßsystem  zeigend.  Halbschema. "^  Nach 
Fi.  de  Cl aparede,  d  Darm,  k  Kieme,  p  ven- 
trales Parapodium,  a  Kieraenarterie,  ar  Haupt- 
arterie ,  v'  Kiemenvene,  h  Arterienbulbus,  a'  Darm- 
geflecht der  beiden  Hauptgefäße,   v  Hauptvene. 

Gefäße  durch  segmental  angeordnete  Gefäß- 
scldingenpaare  verbunden.  Ein  oder  mehrere 
Paare  von  diesen  Gefäßschhngen  können 
kontraktile  Wandungen  erhalten  und  sich 
so  am  Blutumtrieb  beteihgen.  Diese  Schhngen 
können  auch  eine  respiratorische  Funktion 
übernehmen,  indem  sie  sich  eng  mit  ihren 
Ausläufern  an  das  Körperepithel  anlegen, 
um  so  hier  das  Blut  mit  Sauerstoff  anreichern 
zu  können.  Zu  dem  Darmkanal  tritt  das 
dorsale  Gefäß  in  der  Weise  in  Beziehung, 
daß  es  mit  einem  Blutraum  kommuniziert,  der 
über  dem  resorbierenden  Teile  des  Darmes 
gelegen  ist. 

Das  primitivste  Gefäßsystem  zeigen  die 
Archiannehden,  bei  denen  eine  dorsale  Arterie 
entlang  dem  ganzen  Darm  zieht,  die  am 
Vorderdarm  eine  pulsierende  Erweiterung 
bildet  und  sich  dann  nach  vorne  allmählich 
wieder  verschmälert,  um  sich  in  zwei  Aeste 
zu  teilen,  die  in  die  Fühler  übergehen.  In 
der  Fühlerspitze  biegt  jede  Arterie  in  eine 
Vene  um.  Beide  Venen  vereinigen  sich  unter- 
halb des  Darmes  zu  einer  Hauptvene,  die 
bis  an  das  hinterste  Körperende  verläuft. 
Die  Arterie  führt  das  Blut  nach  vorn,  die 
Vene  nach  hinten.  Während  bei  primitiven 
Formen  (Protodrilus)  die  Verbindung  zwischen 


636 


Cirkulationsorgane  und  Blutgefäße 


Venen  und  Arterien  durch  Lakunen,  Reste  steigen.  Wesentlich  ist,  daß  hier  zum  ersten- 
des  Schizocoels,  vermittelt  wird,  treten  bei  mal  pulsierende  Teile  als  Differenzierungen 
höheren  Formen  (Polygordius)  Verbindungen   eines    Abschnittes    des    Gefäßsystems    auf 


zwischen  Venen  und  Arterien  in  Form  von 
metameren  Quergefäßpaaren  auf. 

Aus  dieser  primitiven  Anordnung  der 
Gefäße  bei  Polygordius  lassen  sich  die  oft 
recht  abgeänderten  Verhältnisse  der  Poly- 
chaeten  und  auch  der  Ohgochaeten  ableiten. 
Die  ersten  Veränderungen  bilden  sich  mit 
dem  Auftreten  der  Parapodien  und  der 
Parapodialkiemen  heraus.      Von  den    Quer 


treten,  die  den  Anfang  zu  der  Ausbildung 
eines  Zentralorganes  für  den  Kreislauf, 
eines  Herzens,  machen. 

Kurz  erwähnt  seien  noch  die  abweichenden 
Gefäßverhältnisse  bei  den  Hirudineen.  Die 
RhynchobdeUiden  haben  ein  von  der  Leibes- 
höhle  vöUig  abgeschlossenes  Gefäßsystem 
in  der  Art  der  Borstenwürmer.  Ein  mit 
Klappen  versehenes  Dorsalgefäß  ist  nament- 


gefäßen  geht  ein  Ast  in  diese  hinein  (s.  üch  bei  Clepsine  in  der  hinteren  Körper- 
Fig.3a,v')  und  kommt  als  Vene  wieder  zurück,  hälfte  mächtig  entwickelt  und  mit  pulsieren- 
In  den  Parapodialkiemen  verästelt  sich  dann  den  Ampullen  ausgestattet.  Bei  den  Gna- 
der  Arterienast  noch   mannigfach  um   eine   tobdelliden  haben  wir  primitivere  Zustände 


insofern  als  z.  B.  Hirudo  vier  Längsgefäße, 
ein  dorsales,  ein  ventrales  und  zwei  laterale 
besitzt,  die  untereinander  mit  Quergefäßen 
verbunden  sind.  Die  beiden  Seitengefäß- 
stämme,  die  bei  den  übrigen  Anneliden  nicht 


größere  Respirationsfläche  zu  gewinnen.  Die 
zurückkehrenden  Venenäste  vereinigen  sich 
dann  zu  einem  rückleitenden  segmentalen 
Gefäß.  Die  segmentalen  Verbindungen 
zwischen  Hauptarterie  und  Hauptvene  haben 
sich  zu  einem  weiten  Gefäßnetz  um  den  vorhanden  sind,  denkt  man  sich  durch  Ver- 
Darm (Fig.  3  a')  herum  gelegt,  woraus  sich  Schmelzung  der  seithchen  Quergefäße  ent- 
dann  die  ferneren  Modifikationen  bei  den  standen.  Bei  diesen  Egeln  ist  es  ferner  zu 
Polychaeten  ergeben.  einer  Sonderung  von  Leitungs-  und  Diffusions- 

Zunächst  sehen  wir,  daß  im  vordersten  bahnen  gekommen:  viele  Organe,  so  Darm, 
Segment  die  Hauptarterie  sich  wie  bei  Bauchmark  usw.  sind  mit  weiten  Blut- 
Protodrilus  zu  einem  pulsierenden  Bulbus  räumen  umgeben  und  in  die  Haut  hinein 
verdickt  und  sich  dann  in  zwei  Aeste  spaltet,  erstreckt  sich  ein  dichtes  Netz  von  Ka- 
die  ventralwärts  sich  zu  der  Hauptvene  ver-   pillaren. 

einigen.  Von  diesen  Bögen  können  je  eine  3b)  Arthropoden.  Das  Gefäßsystem 
Arterie  und  Vene  in  den  Fühler  übergehen,  |  der  Arthropoden  steht  gegenüber  demjenigen 
wie  das  bei  Polygordius  und  auch  den  Poly-  der  höheren  Anne- 
chaeten  der  Fall  ist  (s.  Fig.  3).  Der  arterielle  liden  vor  allem  da- 
Bulbus  findet  sich  besonders  häufig  bei  durch  auf  einer 
Sedentariern,  er  kann  jedoch  auch  ganz  niedererenStufe,  daß 
fehlen.  Eine  sehr  hohe  Entfaltung  weist  er ;  das  Coelom  allge- 
bei  Polyophthalmus  auf.  mein    eine    Strecke 

Bei  den  Ohgochaeten  haben  sich  ur-  der  Blutbahn  bildet, 
sprünglichere  Zustände  erhalten.  Die  Haupt-  Das  Gefäßsystem  ist 
arterie  besitzt  lüer  in  ihrer  ganzen  Länge  also  nicht  ge- 
metamere  Erweiterungen,  zwischen  denen  schlössen;  das  Blut 
die    seementalen    Gefäße    einmünden.       Bei   und      die      Leibes- 


höhlenflüssigkeit 
sind  identisch.    Mit 
den  stammver- 

wandten  Annehden 


Lumbricus  beginnen  diese  segmentalen  Quer- 
gefäße  mit   dem  fünften   Segment  und  er- 
strecken sich  bis  zum  10.  bis  12.   Das  Vorder- 
ende der  Hauptarterie  gibt  paarige  Aeste  ab, 
die   sich   in    der   Lippengegend   verzweigen,  haben  sie  das  dorsale 
Aus  jedem  der  beiden  letzten  Segmentgefäße  '.  Rückengefäß        ge- 
entspringt eine  Lateralarterie,  die  der  Darm-  meinsam,  indem  das 
wand   angelagert  ist   und   segmentweise   an  Blut  von  vorn  nach 
die  Körperwand  Aeste  abgibt.    Die  Lateral-  hinten        getrieben 
arterie  endet  im  ersten  Segment.   Die  Haupt-  wird.  Dieser  dorsale 
vene,  die  bei  Lumbricus  paarig  ist,  erstreckt  Gefäßstamm      fun- 
sich  bis  zum  dritten  Segment.     Hinter  dem  giert  als  Herz  (Fig. 
letzten    segmentalen    Quergefäße    steht    die  4  h  k)    und    ist    als 
Hauptkörpervene    durch    ein    feines,    nicht  solches  viel  stärker 
segmental  angeordnetes   Gefäßnetz   auf  der  mit    Muskeln     ver- 
Darmwand   mit    der    Hauptarterie   in    Ver-  sehen,    als    das    der 
bindung.  Annehden.    Charak- 
Das  Blutgefäßsystem  der  Ohgochaeten  ist :  teristisch    ist ,    daß 
überall  durch  Kapillaren  abgeschlossen,  die  diesem  dorsalen  Herzschlauch  die  zuleitenden 
bis  in  das  Körper-  und  Darmepithel  hinauf-   Gefäße  fehlen,  das  venöse  Blut  tritt  in  das  er- 


Fig.  4.  Nach  Newport. 
Aus  Lang,  ac  Aorta, 
ab  Arterienbogen,  al  la- 
terale Arterien,  hk  Herz, 
0  Ostien,  fm  Flügel- 
muskeln des  Herzens. 


Cirkulationsorgane  und  Blutgefäße 


G37 


weiterte  Herz  durch  seitliche  ursprünglich  seg- 
mentale Spaltenpaare  (Fig.  4o),  die  Ostien,  ein 
und  wird  vorher  in  einem  von  der  Leibeshöhle 
abgetrennten  Kaum  dem  Pericardialsinus 
angesammelt.  Nachdem  das  Blut  durch  die 
Ostien  in  das  Herz  eingeströmt  ist,  sclüießen 
diese  sich  entweder  durch  besondere  Schließ- 
muskeln, wie  das  bei  höheren  Krebsen  der 
Fall  ist  oder  durch  innere,  vom  Blutdruck 
bewegte  Klappen.  Die  Erweiterung  des 
Herzens  geschieht  durch  besondere  Muskeln, 
die  Pericardialmuskeln,  bei  den  höheren 
Krebsen;  bei  den  Myriopoden  und  Insekten 
dagegen  durch  die  sogenannten  Flügel- 
muskeln (Fig.  4fm).  Primäre  anneliden- 
ähnliche Zustände  in  bezug  auf  das  Gefäß- 
system finden  wir  bei  Crustaceen.  Unter 
diesen  sind  es  die  Branchiopoden  die  dorsal 
vom  Darme,  entlang  dem  ganzen  Körper, 
einen  kontraktilen  Schlauch  besitzen,  der 
segmental  eingeschnürt  ist  und  in  jedem 
Segment  ein  Paar  Ostien  besitzt.  Hinten 
ist  das  Herzende  offen  und  vorne  kommuni- 
ziert es  am  Kopfe  mit  einem  Lakunensystem 
des  Körpers.  Das  Herz  ist  durch  ein  über 
dem  Darmkanal  aufgespanntes  Septum  in 
eine  obere  dorsale  Körperhöhle  einge- 
schlossen. In  dem  so  gleichzeitig  geschaffenen 
unteren  Raum  zieht  das  Blut  analwärts, 
oxydiert  sich  in  den  Kiemensäcken  und  wird, 
nach  oben  gelangt,  von  den  Ostien  des  Herzens 
aufgenommen  und  nach  vorne  gepreßt.  Die 
Ausdehnung  des  Herzens  wechselt  bei  den 
einzelnen  Ordnungen  der  Krebse  außer- 
ordentlich; sie  wird  durch  die  Verbreitung 
der  Kiemen  am  Körper  und  durch  die 
allgemeine  Körpergestalt  bestimmt.  So  ist 
das  Herz  der  meisten  Entomostraken  ge- 
drungen und  meist  nur  mit  einem  Ostien- 
paare  ausgestattet,  vielfach  jedoch  auch 
mit  einer  vorderen  Aorta  versehen  (manche 
Cladoceren  und  Copepoden).  Bei  den  höheren 
Krebsen,  den  Decapoden,  hat  eine  Weiter- 
bildung des  primären  niederen  Zustandes 
insofern  stattgefunden,  als  das  Herz  sich 
nicht  so  extrem  konzentriert  hat,  es  hat 
noch  drei  Ostienpaare  bewahrt.  Vom  Herzen 
gehen  Arterien  in  dorsaler  Richtung  aus, 
die  sich  im  Körper  und  namentlich  nach  den 
Kiemen  zu  verteilen,  von  letzteren  führen 
dann  Venen  zum  Pericardialsinus  zurück. 
Bei  den  Poecilopoden  und  Stomatopoden 
kann  das  Herz  auch  laterale  Arterien  ent- 
senden. 

Die  Tracheaten  sind  durch  ein  dorsal 
den  Körper  durchziehendes  Gefäß  (Fig.  4) 
ausgezeichnet,  das  bald  in  seiner  ganzen 
Länge,  bald  nur  auf  einer  größeren  Strecke 
in  einzelne  Abschnitte  geghedert  ist,  die  als 
Herzen  (hk)  fungieren.  Diese  Herzen  ge- 
winnen durch  Muskeln  (Flügelmuskeln,  fni) 
Anschluß  an  die  dorsale  Leibeswand.  Der 
Herzschlauch    empfängt    das    Blut    durch 


spaltenf örmige  venöse  Ostien  (Fig.  4  o).  Der- 
artige Verhältnisse  sind  in  der  Hauptsache 
schon  bei  den  Protracheaten  vorhanden. 

Vom  Herzen  der  Arachnoiden  gehen  zahl- 
reiche Gefäße  ab,  wenn  die  Atmung  sich  auf 
die  Tracheenlungen  lokaUsiert;  bei  Tracheen 
oder  Hautatmung  dagegen  wird  die  Zahl 
der  Gefäße  viel  geringer.  Das  Herz  liegt 
bei  den  Spinnentieren  im  Abdomen,  wo  be 
zeichnenderweise  auch  der  Sitz  der  Tracheen- 
lungen ist.  Das  Venensystem  ist  bei  sämt- 
lichen Arachnoiden  vollständig  lakunär.  Bei 
vielen  Acarinen,  Linguatuliden  und  Tardi- 
graden  bildet  sich  das  Herz  vollständig  zurück, 
diese  Formen  besitzen  nur  noch  ein  Lakunen- 
system, 

Die  ursprünglichen  Tracheaten,  z.  B. 
die  Onychophoren,  besitzen  noch  eine  seg- 
mentierte Rückenarterie  mit  segmentalen 
Ostienpaaren.  Das  vordere  Ende  geht  in 
eine  Ventralarterie  über.  Unter  den  Insekten 
haben  wir  die  primärsten  Formen  bei  den 
Apterygoten,  auch  hier  erstreckt  sich  das 
Herz  noch  bis  in  den  Thorax  hinein,  während 
es  sonst  bei  den  Insekten  ausschheßlich  im 
Abdomen  liegt.  Da  bei  den  Insekten  die 
respiratorische  Bedeutung  des  Blutes  nur  eine 
geringe  ist  —  kommen  doch  respiratorische 
Eiweißstoffe  im  Blute  der  Insekten  gar  nicht 
vor  —  so  ist  auch  das  Gefäßsystem  nur  un- 
vollkommen ausgebildet.  Außer  der  Aorta, 
die  eine  Verlängerung  des  abdominalen 
Herzens  nach  vorn  zu  darstellt,  sind  keine 
Gefäße  vorhanden.  Das  Blut  bewegt  sich 
in  Lakunen,  ein  Unterschied  zwischen  ve- 
nösem und  arteriellem  Blute  ist  nicht  vor- 
handen. 

3c)  Mollusken.  Enger  noch  als  das 
Cirkulationssystem  der  Arthropoden  schließt 
sich  das  der  "Mollusken  an  die  Anneliden  an. 
In  den  Grundzügen  weisen  die  Kreislauf- 
organe der  Weichtiere  eine  große  Gleich- 
förmigkeit auf.  Die  sekundäre  Leibeshöhle 
ist  bei  ihnen  auf  den  Herzbeutel  bescliränkt; 
das  darin  gelegene  Herz  mit  dem  anschließen- 
den Röhrensystera,  den  Arterien,  nebst 
einem  Lakunensystem,  das  aus  Resten  der 
primären  Leibeshöhle  hervorgegangen  ist, 
stellen  das  Blutgefäßsystera  dar.  Aus  den 
Lakunen  wird  das  desoxydierte  Blut  den 
Atmungsorganen  zugeführt,  von  wo  es  durch 
die  Kiemen  oder  Lungenarterien  in  das 
pulsierende  Herz  befördert  wird.  Das  Gefäß- 
system ist  somit  kein  geschlossenes,  selbst 
dann  nicht,  wenn  wie  bei  den  Cephalopoden 
mikroskopisch  kleine  Kapillaren  vorhanden 
sind.  Die  Kapillaren  öffnen  sich  nämhch 
auch  hier  trichterartig  in  die  Gewebslücken, 
während  Kapillarenverbindungen  fehlen.  In 
der  Ontogenese  wird  das  Herz  paarig  angelegt, 
wird  aber  später  unpaar  und  stellt  einen 
Sack  dar,  von  dem  zwei  große  Gefäße,  eines 
nach    dem    Kopfe,    das    andere    nach    den 


638 


Cirlvulationsorfi'ane  und  Blute-efäße 


Eingeweiden  (Fig.  5  ac,  ai),  abgehen.  Das  getrieben  und  kehrt  zu  den  Iviemen  zurück, 
dorsale  Herz,  mit  den  davon  abgehenden  nachdem  es  die  Nieren  passiert  und  dort 
Arterien,  kann  mit  den  doisalen  Gemäßen  der  seine  exkretorischen  Bestandteile  abgegeben 
Anneüden  vergüchen  werden  (Fig.  5  A  bis  C).  hat.  Bei  den  Cephalopoden  ist  das  Kreis- 
laufsystem am  höchsten  ausgebildet;  nament- 


r 

Fig.5  AbisD.  Scheinatische  Darstellung  zur 
Vergleichung  der  Cirkulationszentren  bei 
d  e n  M 0 1 1  u  s  k  e  n.  A  Teil  des  Dorsalgefäßstammes 
und  der  Querstämme  eines  Anneliden.  B  Herz 
und  Vorhüfe  bei  Nautilus.  C  verbreiteter  Zu- 
stand bei  den  Mollusken.  D  Herz  und  Vorhof 
eines  Gastropoden,  v  Herzkammer,  a  Vor- 
kammer, ac  Arteria  cephalica,  ai  Arteria  ab- 
dominalis. Die  Pfeile  zeigen  die  Richtung  des 
Blutstromes  an.    Nach  Gegenbaur. 


üch  ist  ein  besseres  Venensystem  im  Vergleich 
zu  den  übrigen  Mollusken  vorhanden.  Zur 
Unterstützung  des  Herzens  sind  ferner  be- 
sondere kontraktile  Gefäßabschnitte,  die 
Kiemenherzen,  vorhanden,  die  das  Blut 
durch  die  Kiemen  hindurch  zu  den  Vor- 
kammern des  Herzens  pumpen.  Die  Blut- 
flüssigkeit enthält  bei  den  Mollusken  amöboide 
Blutzellen,  welche  Pigment  führen  können. 
Hämoglobin  findet  sich  nur  ausnahmsweise 
in  der  Blutflüssigkeit  gelöst  (Planorbis). 
3d)  Echinodermen.  Wie  in  ihrer 
Gesamtorganisation,  so  auch  in  bezug  auf 
die  Cirkulationsorgane,  stellen  die  Echino- 
dermen besonders  abweichende  Verhält- 
nisse dar.  Es  sind  liier  dreierlei  Körpersäfte 
vorhanden,  die  Leibeshöhlenflüssigkeit,  die 
Flüssigkeit  des  Wassergefäßsystems  und  das 
Blut,  "in  allen  dreien  sind  Bhit-  oder  Lymph- 
körperchen  vorhanden,  jedoch  in  der  größeren 
Das  Blutgefäßsystem  der 


Anzahl  im  Blute 
Bei  den  Mollusken,  die  paarige  lüemen  be-  Echinodermen  ist  ein  durchaus  lakunäres 
sitzen,  hat  das  Herz  zwei  Vorkammern  ^^^el  entbehrt  selbst  bei  höherer  Ausbildung 
(Fig.  5  C  a),  die  das  Blut  je  einer  Kieme  ^ie  bei  Holothurien  der  Endothelausklei- 
aufnehmen.  Bei  Nautilus  (Fig.  5  B  a),  düng.  Die  Wandung  wird  durch  verdicktes 
wo  zwei  Paar  Kiemen  vorhanden  sind,  haben  Bindegewebe  gebüdet.  Ein  primitiver  Zu- 
wir  auch  zwei  Vorhofspaare,  die  mit  den  |  stand  ist  darin  ausgeprägt,  daß  ein  bewegen- 
Querstämmen  eines  Dorsalgefäßes  (Fig.  5A)  i  des  Blutorgan,  ein  Herz,  fehlt.  Eine  unregel- 
vergleichbar  sind.  Das  Vorkommen  nur  eines  mäßige  Zusammenziehung  der  Darmgefäße 
Vorhofspaares  (Fig.  5  C  a),  wie  es  bei  den  i  jgt  überhaupt  nur  bei  den  Holothurien 
meisten  Mollusken  der  Fall  ist,  ist  als  eine  ;  beobachtet  worden.  An  Gefäßen  ist  stets 
Rückbildung  aufzufassen.  Bei  den  Schnecken  ein  oraler  Blutgefäßring  (s.  Fig.  6  obgr) 
ist  infolge  der  Asymmetrie  des  Körpers  eine  \ 
Kieme  rückgebildet  (Fig.  5  D),  es  bleibt  da- 1 
her  auch  nur  eine  Vorkammer  übrig.  :  Fig.  6.     Schema 

Andeutungsweise  ist  die  zweite  noch  über  die  An- 
bei primitiven  Gastropoden  (Fisurella  und  ordnung  des 
Hahotis)  vorhanden.  Auch  die  Lungen-  Blutgefäßsys- 
schnecken  haben  nur  eine  Vorkammer,  r*^?"^^  ^^"^^^^*5' 
Diese  besitzt  an  ihrer  Einmündungsstelle  VI  i^.:^.  "^  .if: 
in    die    Herzkammer     Klappenventile,     die 

sich  bei   der   Kontraktion  der  Herzkammer  _       ^ 

schheßen.    Gewöhnlich  liegt  das  Herz  dorsal :  i^iit  fg  Zweige'ii  für 
vom    Enddarm,   in    der    Nachbarschaft   der  die    Füßchen,    as 
Kiemen,   Bei  den  asymmetrischen  Schnecken   Plexus  des  Axial- 
dagegen,  wo  der  After  mit  den  Kiemen  nach  1  organs,    so    Ende 
der   Seite  und  nach   vorn  gerückt  ist,   hat   «les     Axialorgans, 
auch    das    Herz    diese    Verschiebung    mit-  ^"S^ 
gemacht,   es   bleibt   aber   neben   dem   End- 
darm   liegen.       Bei    den    meisten    Lamelli- 
branchiaten    und    einigen    Schnecken    um- 
wachsen Herzbeutel  und  Herz  den  Enddarm 

vollständig,  so  daß  also  der  Darm  das  Herz  vorhanden,  der  in  jeden  Arm  ein  Radial- 
durchbohrt. Der  Kreislauf  (s.  Fig.  5,  Pfeil-  gefäß  abtreten  läßt  (Fig.  6  rbg).  Interradial 
richtungen)  vollzieht  sich  in  der  Weise,  daß  gelangen  Gefäße  in  das  Septalorgan  as,  das 
von  den  lüemen  oder  Lungen  arterielles  sich  vermittels  eines  Lakunensystems  in 
Blut  in  das  Herz  gelangt.  Durch  die  Pump-  einen  aboralen  Gefäßring  (Fig.  6  abgr) 
tätigkeit  desselben  wird  es  in  den   Körper  ergießt. 


Ludwig.  obgr 
orales  Ringgefäß, 
rbg      Radialgefäß 


aborales 
Ringgefäß ,      gbg 
Gefäße  der   Geni- 
taldrüsen. 


Cirkiüationsorgane  und  Blutgefäße 


639 


Schnitts  und  9,  sowie  in  den  ^Vi'tikeln  „Bin  t" 
und  „Lymphe"  behandelt  werden.  Natur- 
gemäß muß  man  ein  Blut-  und  Lymphgefäß- 
system bei  Wirbeltieren  unterscheiden,  letzte- 
res ist  wahrscheinlich  das  phylogenetisch  ältere. 
Es    sei    hier    zunächst    das    erstere    be- 


3e)  Tunicaten.  Das  Gefäßsystem  der 
Tunicaten  ist  insofern  von  den  vorgenannten 
verschieden,  als  es  wie  Seeliger  für  Salpen 
nachwies,  aus  dem  Entoderm  entsteht. 
Bei  allen  Tunicaten  haben  wir  ein  ventral- 
gelegenes Herz  (Fig.  7,  1),  das  sich  in  einem 
Pericardialraum  befindet.  Das 
übrige  Gefäßsystem  ist  bei  den 
Appendicnlarien  und  Salpen  mehr 
ocler  weniger  rückgebildet.  Das 
schlauchförmige  Herz  liegt  in  der 
Nachbarschaft  des  Eingeweide- 
sackes, der  seine  primäre  Lage, 
ventral  vom  Oesophagus  bei  den 
Appendicnlarien  noch  beibehalten 
hat.  Bezeichnend  für  das  Tuni- 
catenherz  ist ,  daß  es  eine  ab- 
wechselnde Kontraktion  nach  zwei 
Eichtungen  aufweist  (Fig.  7  -<-0 
u.  :^->),  einmal  nach  dem  vor- 
deren und  dann  nach  dem  hinteren 
Ende.  Da  Nervenzellen  im  Herzen 
ganz  fehlen,  wird  diese  Kreislauf- 
umkehr auf  automatischer  Herz- 
tätigkeit beruhen  müssen.  Infolge  dieser  schrieben.  Bei  allen  Vertebraten  besteht 
wechselnden  Aktion  des  Herzens  kann  auch  das  Blutgefäßsystem  aus  einem  zentralen 
von  einem  arteriellen  oder  venösen  Abschnitt  muskulösen  propulsatorischen  Apparat,  wel- 
keine Rede  sein.  Der  Verlauf  der  Gefäße  I  eher  das  Blut  in  Bewegung  setzt  und  aus 
ist  in  Figur  7  von  einer  Salpe  dargestellt.  Arterien,  welche  das  Blut  zu  den  peripheren 
Der  Hauptunterschied  des  Gefäßsystems  Teilen  des  Körpers  und  den  Organen  hin- 
der  Tunicaten  gegenüber  den  übrigen  Wirbel-  führen;    außerdem   aus   Venen,    welche    das 


Fig.  7.  Anordnung  des  Blutgefäßsystems  bei  einei 
Salpe.  1  Herz,  2  Gehii-nganglion,  3  Kieme,  4  Ein- 
geweidelaiäuel,  5  Einfuhr-,  6  Ausfuhröffming.  Der  Blut- 
strom geht  abwechselnd  in  der  Richtung  der  Pfeile 
-<-0   und  »-»-.    Nach  L.  S.  Schnitze. 


losen  besteht  darin,  daß  das  Herz  ventral 
vom  Darm  gelegen  ist,  worin  sich  eine 
Uebereinstimmung  mit  den  Wirbeltieren 
ausprägt. 

4.  Das  Gefäßsystem  der  Wirbeltiere. 
4a)  Allgemeines.  Wenn  man  die  Wirbel- 
tiere, wie  das  das  Wahrscheinhchste  ist, 
von  ringelwurmartigen  Vorfahren  ableitet, 
so  ist  ihr  Blutkreislauf  mit  dieser  Ableitung 
insofern  in  Uebereinstimmung,  als  bei  Anne- 
liden und  Wirbeltieren  das  Blut  auf  der 
neuralen  Seite,  bei  den  letzteren  also  ventral, 
bei  den  Anneliden  dorsal,  von  vorn  nach 
hinten  fheßt  und  zwar  in  einem  Gefäße, 
das  zwischen  Nervenzentrum  und  Darm  liegt. 
Das  Herz  befindet  sich  beide  Male  abneural. 
Innerhalb  der  Wirbeltierreihe  bietet  die 
Entwickelung  des  Gefäßsystems  von  den 
niederen  bis  zu  den  höchsten  Formen  eine 
kontinuierliche  Reihe  dar.  Die  Anordnung 
'  der  Gefäße  für  die  Kiemenatmung,  wie  wir 
sie  bei  den  Fischen  (Fig.  11  B)  finden,  ist 
in  den  wesentlichen  Zügen  bei  den  Amnioten- 
embryonen  (Fig.  11  A)  und  auch  bei  den  er- 
wachsenen Säugetieren  wieder  zu  finden.  Wie 
bei  den  höheren  Wirbellosen,  besteht  auch 
bei  den  Wirbeltieren  der  Cirkulationsapparat 
aus  Blut  und  Lymphflüssigkeit  und  den  Ge- 
fäßen, in  welchen  letztere  fließen.  Es  sei 
hier  zunächst  der  Verlauf  der  Gefäße  be- 
schrieben, während  Blut  und  Lymphe  selbst, 
auch  was  die  WirbeUosen  anbetrifft,  in  Ab- 


Blut zum  Herzen  zurückbringen.  Arterien 
und  Venen  gehen  vermittels  Kapillaren  in- 
einander über.  Es  sei  jetzt  zunächst  das 
Cirkulationssystem  bei  den  niederen  Verte- 
braten geschildert,  auch  in  bezug  auf  seine 
Entstehung,  um  dann  die  Modifikationen, 
die  bei  den  höheren  Formen  auftreten,  zu 
verfolgen. 

In  der  Entwickelung  des  Herzens  (Fig.  B 
re  u.  le)   haben   wir  drei   Teile  zu  berück- 


Fig.  8.  Frühes  Stadium  der  Entwickelung  des 
Herzens  von  Sterna.  Nach  Kingsley.  a  vor- 
deres Ende  des  Darmkanals,  c  Coelom,  später 
Pericard,  e  epiderrais,  le  und  re  rechte  und 
linke  endotheliale  Herzhöhle,  n  Chorda,  p  Wand 
der  Somatopleura,  aus  der  die  späteren  Mus- 
keln des  Herzens  entstehen  (Myocard),  so  So- 
matopleura, sp  Splanchnopleura,  vm  ventrales. 
Mesocardium. 


640 


Cii'kulationsorerane  der  Bluts-efäße 


sichtigen,  zuerst  das  auskleidende  Epithel, 
dann  die  muskulösen  Wände  (p)  und  ferner 
die  Höhlung  in  der  das  Herz  sich  später 
befindet,  nämlich  das  Pericard  (c).  Die 
erste  Anlage  des  Herzens  entsteht  gerade 
hinter  der  ersten  Kiemenöffnung,  also  hinter 
dem  Hyomandibularbogen.  Der  zuerst 
sohde  Zellhaufen  formt  sich  zu  einer  Tube 
um,  die  das  Herz  und  die  ventrale  Aorta 
darstellt.  Hinter  der  Herzregion  erstrecken 
sich  ein  Paar  Tuben,  die  die  späteren  Venae 
omphalomesentericae  darstellen.  In  seinem 
Aufbau  stimmt  das  Herz  im  wesentlichen  mit 
den  größeren  Gefäßen  überein.  Man  kann 
auch  hier  eine  endotheliale  Innenschicht, 
die  Intima,  eine  muskulöse  und  elastische 
Mittelschicht  und  eine  bindegewebige  Außen- 
scliicht,  die  Adventitia,  unterscheiden. 

In  den  Embryonalstadien  der  höheren 
Tiere,  sowie  bei  den  meisten  kiemenatmenden 
Vertebraten  hegt  zeitlebens  das  Herz  in  der 
vordersten  Coelomregion.  Bei  den  Amnioten 
dagegen  finden  namentlich  infolge  der  Ent- 
wickelung  des  Halses  Wachstumsverschie- 
bungen statt,  wodurch  das  Herz  mehr  kaudal- 
wärts  zu  hegen  kommt. 

Während  ursprünglich  das  Herz  einfach 
eine  modifizierte  Gefäßröhre  darstellte, 
deren  pulsierende  Tätigkeit  rein  peristaltisch 
erfolgte,  wird  später  diese  Bewegung  von 
bestimmten  Abschnitten  des  Herzens  besorgt. 
Die  Sonderung  des  Herzrohrs  in  einzelne 
Abschnitte  erfolgt  nach  dem  Prinzip  der 
Arbeitsteilung,  wobei  die  Verschiedenheiten 
der  funktionellen  Beanspruchung  sich  auch 
im  Aufbau  der  Muskelwand  der  verschiedenen 
Abschnitte  deuthch  bemerkbar  machen. 
Durch  die  Umformungen,  welche  die  durch  die 
Kontraktion  der  Muskelwand  komprimierte 
Blutmenge  auf  das  plastische  Material  der 
Endocardbildung  ausübt,  kommen  Umge- 
staltungen zustande,  die  in  der  ganzen 
Vertebratenreihe  zu  einer  immer  größeren 
Vervollkommnung  führen.  Diese  besteht 
darin,  daß  im  Sinne  einer  geregelten  Fort- 
bewegung des  Blutes,  Ventilapparate  im 
Herzen  entstehen  (Atrioventrikulär-  und 
Semilunarklappen),  außerdem  kommt  es 
durch  sehr  komplizierte  Wachstumsprozesse 
zu  einem  Zerfall  des  Herzens  in  zwei  Ab- 
schnitte, den  Vorhof  (Atrium)  und  den  Hof 
(Ventrikel). 

Die  Klappenvorrichtungen  erlauben  dem 
unter  der  Muskelpresse  stehenden  Blute 
nur  eine  bestimmte  vom  Atrium  nach  dem 
Ventrikel  gehende  Stromrichtung  und  ver- 
hindern die  Kückstauung.  Das  Atrium, 
in  welches  das  Blut  eintritt,  führt  daher 
venöses,  der  Ventrikel,  aus  dem  es  austritt, 
arterielles  Blut.  Ursprünghch  entsteht  am 
venösen  Ende  des  Herzens  durch  Ver- 
einigung der  zuführenden  Körpervenen,  ein 
selbständig    pulsierender    Behälter,    der    so- 


genannte Sinus  venosus  (Fig.  9  Si).  Bei 
niederen  Vertebraten  mündet  letzterer  mit 
weiter  Oeffnung   in  den  Vorhof  (Fig.  9  A), 


xT 


c 

\ 

<^C^4--   XL 


-AU 


Fig.  9.  Schematische  Darstelhmg  des  embryo- 
nalen Gefäßsystems.  Von  den  Venen  sind  nur 
die  Cardinalvenen  und  die  Ductus  Cuvieri  dar- 
gestellt. Die  Portalsysteme  fehlen.  A  Atrium, 
A,A  Aorta  abdominalis,  Acd  Arteria  caudalis, 
All  Allantoisarterien  (Art.  hypogastrica),  Am 
Ai'teriae  omphalo-mesentericae,  Co  Conus  arte- 
riosiis,  c,c'  Carotiden,  E,E  Arteriae  iliacae  ex- 
ternae,  Ic,Ic  Arteria  iliaca  communis,  Kl  Kiemen- 
löcher, RA, RA  Radix  dextra  et  sinistra  aortae, 
welche  mittels  der  Sammelgefäße  S,S'  aus  den 
Ijranchialgefäßen  Ab,  deren  Kapillarität  nicht 
dargestellt  ist,  hervorgehen.  Sb  Arteria  sub- 
clavia, Si  Sinus  venosus,  V  Ventrikel,  Vm  Venae 
omphalo-mesentericae,  VC.HC  vordere,  hintere 
Kardinal venen,  die  bei  Sb'  die  Vena  subclavia 
aufnehmen  und  dann  zu  den  Ductus  Cuvieri  D,D 
konfluieren, 

später  aber  wird  diese  Mündung  durch 
Vorwachsen  der  umgebenden  Muskelfalten 
immer  enger,  dabei  legen  sich  die  atriale 
und  die  Sinuswand  eine  Strecke  weit  anein- 


Cii-kiüationsorgane  und  Blutgefäße 


641 


ander,  während  zwei  in  das  atriale  Lumen '  den  iVnamniern  führt  der  Embryo  nach  Ver- 
vorspringende Falten,  die  beiden  Sinus-  lassen  des  Eies  ein  Wasserleben,  der  Kiemen- 
klappen, entstehen.  kreislauf  bleibt  daher  für  die  Erneuerung  des 
Auch  am  Fortsatz  des  Ventrikelabschnittes  Blutes  fast  unverändert  in  Funktion.  Die 
finden  wir  eine  dem  Sinus  venosus  ähnliche  Allantois  mitsamt  ihren  embryonalen  Gefäßen 
Bildung,  den  Conus  arteriosus  (Fig.  9  Co),  wird  bei  den  Amphibien  zur  Harnblase, 
der  als  richtiger  Herzabschnitt  quergestreifte  während  der  Kiemenkreislauf  sich  schon 
Muskulatnr  aufweist  und  in  seinem  Inneren  wesenthch  modifiziert.  Bei  den  Amnioten  da- 
in  Längsreihen  angeordnete  Klappen  besitzt,  gegen  erfahren  die  Kiemengefäße  tiefgehende 
welche  sich  aus  ursprüngUchen  Längs-  Umgestaltungen,  da  jetzt  für  die  Kiemen-  die 
Wülsten  ableiten  lassen.  An  den  Conus  Lungenatmung  eintritt.  Die  Allantois  kann 
schließt  sich  der  Anfangsteil  des  arteriellen  gänzlich  zurückgebildet  werden.  Bleibt  der 
Gefäßsystems,  der  Truncus  arteriosus  mit  Embryo  bei  den  Amnioten  noch  längere 
glatter  Muskulatur  an.  Der  Truncus  arterio-  Zeit  im  Uterus,  so  kommt  es  ferner  noch  zur 
sus  verlängert  sich  in  ein  starkes  arterielles  ,  Herausbildung  des  Placentarkreislaufes,  d.  h. 
Gefäß,  die  ventrale  Aorta,  die  rechts  und  die  Allantoisgefäße  wuchern  unter  Bildung 
hnks  in  symmetrischer  Reihenfolge  eine  ■  der  sogenannten  Chorionzotten  in  die  Uterus- 
größere Anzahl  von  Querbögen  (Fig.  9  Ab)  |  wand  (s.  den  Artikel  „Brutpflege") 
abgibt,  die  zwischen  den  Kiemcnspalten  (Kl)  ein  und  gewinnen  so  Beziehung  zu  dem 
verlaufen.  Dort  lösen  sie  sich  kapillär  auf,  mütterhchen  Gefäßsystem.  Die  Heraus- 
und,  nachdem  sie  jederseits  Aeste  an  den  bildung  der  Lungenatmung  hat  weitere 
Kopf  abgegeben  haben  (Carotiden)  (c  c'),  durchgreifende  Umwandlungen  des  Herzens 
konfluieren  sie  jederseits  zu  einem  Längs-  zur  Folge,  die  darauf  hinauslaufen,  daß  die 
stamm.  Die  Queräste  sind  die  Vasabranchaha,  beiden  ursprünghchen  Abteilungen,  Atrium 
die  aus  einem  zuführenden  venösen  Vas  und  Ventrikel,  noch  in  zwei  weitere  geteilt 
afferens  und  einem  arteriellen  Vas  efferens '  werden,  so  daß  zwei  Vorhöfe  und  zwei 
bestehen.  Die  beiden  seithchen  Längsstämme  |  Ventrikel  vorhanden  sind.  Der  Sinus  venosus 
(RA)  vereinigen  sich  zu  der  dorsalen  Aorta  und  der  Conus  arteriosus  werden  mehr  oder 
(A),  die  dann  an  der  ventralen  Seite  der  weniger  in  den  rechten  Vorhof  bezw.  rechten 
Wirbelsäule  den  ganzen  Rumpf  entlang  Ventrikel  mit  eingezogen.  Wir  haben  jetzt 
bis  zur  Schwanzspitze  hinzieht  und  in  die  also  eine  rechte  HerzhäKte,  welche  nur 
Arteria  caudalis  ausläuft.  Sie  entsendet  [  venöses  und  eine  hnke,  welche  nur  arterielles 
zahlreiche  Stämme  zu  den  Körperwänden,  Blut  führt.  Durch  die  Einrichtung  der  Lungen- 
den Eingeweiden,  den  Geschlechtsorganen  atmung  ist  ein  neues  Gefäß  entstanden,  die 
und  Extremitäten;  während  der  Embryonal-  Arteria  pulmonalis,  die  aus  dem  rechten 
zeit  außerdem  die  sehr  wichtigen  Arteriae  Ventrikel  das  venöse  Blut  in  die  Lungen 
vitellinae  s.  omphalo-mesentericae  (Fig.  9  hineinleitet.  Durch  die  Vena  pulmonalis  wird 
Am),  die  zum  Dottersack  führen,  sowie,  dann  das  oxydierte  Blut  der  Lunge  wieder 
mit  Ausnahme  der  Fische  und  Dipnoer,  zur  hnken  Hälfte  des  Herzens  hin  geführt, 
die  Allantois-Arterie  (Fig.  9  All)  zum  embryo-  von  hier  aus  gelangt  es  dann  durch  die  Aorta 
nalen  Harnsack.  Die  Ai'teriae  omphalo-  in  den  Körperkreislauf, 
mesentericae  breiten  sich  an  der  Ober-  Bei  den  Sauropsiden  und  MammaUern 
fläche  des  Dottersackes  aus,  vermitteln  hier  treten  zwar  die  Kiemenarterien  nie  mehr 
die  Respiration  und  führen  das  oxydierte  in  Funktion,  dagegen  werden  sie,  soweit 
Blut  auf  dem  Wege  der  Venae  omphalo- ;  sie  erhalten  bleiben,  zu  wichtigen  Gefäß- 
mesenterieae  (Vm)  zu  dem  Embryo  zurück,  stammen  des  Kopfes  und  des  Halses  (Caro- 
Zu  den  letzteren  treten  noch  die  Allantois-  tiden)  und  der  vorderen  Güedmaßen  (Arteria 
venen,  sowie  die  Venen  des  Darmkanals  subclavia)  umgewandelt, 
und  bilden  so  die  Vena  portarum  hepatis,  4b)  Amphioxus  und  Fische.  Das 
die  sich  in  der  Leber  in  ein  KapiUarnetz  1  niederste  Gefäßsystem  weisen  Amphioxus 
.  auflöst.  Aus  der  Leber  treten  dann  die  1  und  die  Cyclostomen  auf.  Bei  Amphioxus 
Venae  hepaticae  wiederum  aus  und  er-  (Fig.  10)  ist  es  noch  nicht  einmal  zur  Bildung 
gießen  sich  in  den  Sinus  venosus  cordis.  In  j  eines  Herzens  gekommen.  Auch  rote  Blut- 
diesen  münden  auch  von  jeder  Seite  her  körperchen  fehlen  noch,  die  gewöhnhchen 
die  Ductus  Cuvieri  (Fig.  9D)  ein,  die  aus  dem  Leukocyten  verrichten  noch  alle  Funktionen, 
Zusammenfluß  der  vorderen  und  hinteren  Auch  ein  Lymphgefäßsystem  fehlt.  Die 
Cardinalvenen  (V  C  u.  H  C),  welche  das !  Gefäße  sind  "in  der  Weise  angeordnet,  daß 
Blut  aus  dem  ganzen  Körper,  mit  Ausnahme  unterhalb  vom  Endostyl,  entlang  dem  ganzen 
des  Darmkanals,  sammeln,  entstehen.  |  Kiemendarme  eine  venöses  Blut  führende 
Bei  den  Vertebraten  haben  wir  nun,  je  Endostvlarterie  (h)  vorhanden  ist.  Sie  ist 
nach  ihrer  Entwickelung  und  Lebensweise  der  Vorläufer  eines  späteren  Herzens.  Selbst 
eine  verschiedene  Ausgestaltung  der  Ursprung- 1  schon  mit  propulsatorischen  Kräften  aus- 
lich einheithch  angelegten  Gefäßsysteme.    Bei   gestattet,  treibt  sie  das  Blut  in  die  Kiemen. 

Handwörterliueh  der  Natursvissenschatten.    Band  II.  41 


642 


Cii-kulationsorffane  und  Blutgefäße 


Ueberall    an    jenen    Stellen,    an    denen    die   zu  einer  Vene  zusammen  und  geht  in   die 
Kiemengefäße,    die    Gabelbalken,    in    dieses   Endostylarterie  über.   Vor  der  Einmündungs- 
Gefäß  münden,  befindet  sich  ein  pulsierender   stelle  liegt  das  sogenannte  Venenherz. 
Bulbus  (bu).      Ebenso  ist  an  dem  äußeren  ,        Bei  den  Cyclostomen  und   Fischen 


Fig.  10.  Schematische  Darstellung  des  Gefäßsystems  des  Amphioxus  von  der  rechten  Seite. 
ye,ve'    Kiemenaorten,    a  Aorta   posterior,   ha   Kopfgefäße,   h    Endostylarterie,  vh  Venennetz  ,   bu 

Biübus,  L  Leberdarm,  v  Pfortader. 

Kiemengefäß  an  der  Stelle,  wo  es  in  die  Aorta  ist  schon  ein  Herz  mit  Atrium  und  Ventrikel 
mündet,  eine  pulsierende  Erweiterung  vor- ;  ausgebildet,  bei  denCyelostomen  kommen  auch 
banden.  Das  äußere  Kiemengefäß  mündet  zum  ersten  Male  schon  rote  Blutkörperchen 
dann  gemeinsam  mit  dem  inneren  in  die  vor.  Das  Fischherz  ist  Verhältnis tnä  Big* 
Aorta  (ve,  ve')  ein.  Die  beiden  Aorten  klein  und  seine  Arbeitsleistung  entsprechend 
verhalten  sich  insofern  verschieden,  als  die  gering.  Die  Hauptenergie  wird  für  das  Durch- 
linksseitige, nachdem  beide  je  ein  Kopfgefäß  treiben  des  Blutes  durch  die  Kiemenkapillaren 
abgegeben  haben,  blind  endigt  (ve'),  während  verbraucht,  die  Rückbeförderung  des  Blutes 
die  rechtsseitige  (ve)  mit  einem  Bogen  in  die  aus  dem  Körper  geschieht  durch  Saug- 
Endostylarterie  umbiegt.  Hinter  dem  Kiemen-  Wirkung  und  zwar  so,  daß  das  Herz  als  Druck- 
darme vereinigen  sich  die  beiden  Kiemenaorten  und  Saugpumpe  zugleich  wirkt.  Wird  also 
zu  der  stets  subchordal  gelegenen  Aorta  die  Herzkammer  zusammengezogen  (Systole), 
posterior  (a),  die  das  arterielle  Blut  in  den  wodurch  deren  Volumen  verkleinert  wird, 
Hinterkörper  verteilt.  Das  venöse  Blut  so  strömt  das  Blut  in  die  Arterie  und  in  den 
sammelt  sich  in  einer  unter  dem  Lebercoecum  Körper.  Bei  der  nachfolgenden  Erschlaffung 
gelegenen  größeren  Vene,  der  Pfortader  (v),  erweitert  sich  das  Herz  wieder  (Diastole) 
letztere  verteilt  sich  ästig  unterhalb  des  und  das  Blut  aus  den  Venen  strömt  hinein. 
Coecum  (L),  tritt  oberhalb  desselben  wieder         Der  arterielle  Kreislauf  bei  den  Fischen 

(Fig.    11  B)     ist    so,    daß    die 
^  vom   Herzen    ausgehende   zen- 

trale Arterie  Aeste  in  die 
Kiemenbögen  (4)  abgibt.  Das 
so  dort  hingeführte  Blut  wird 
auf  respiratorischem  Wege  ar- 
teriell gemacht  und  gelangt  in 
zwei  abführende  Gefäße,  die 
sich  über  dem  Schlund  zu  der 
großen  Körperschlagader  (Aorta 
descendens)  vereinigen.  Auch 
beim  Embryo  der  Amnioten 
finden  sich  noch  ähnliche  Zu- 
stände vor  (s.  Fig.  11  A).  Ur- 
sprünglich sind  6  Kiemenbogen- 
gefäße  oder  Aortenbögen  vor- 
handen. Der  erste  gehört  zum 
]\landibularbogen.  also  ursprüng- 
lich zur  Spritzlochkieme.  Ueber- 
all wo  letztere  noch  vorhan- 
den ist,  wird  sie  jedoch  sekun- 
där beim  erwachsenen  Tiere 
Fig.  11.  Schema  des  Verlaufs  der  Kiemengefäße  bei  ^o"  dem  abführenden  Gemße 
einem  llühnerembryo  (A)  und  einem  Knochenfische  "^s  nächsten  \  isceralbogens 
(B).  2  Herzkammer,  2'  Vorkammer,  3  Schnittfläche  der  versorgt.  Dieser  zweite  Aorten- 
Haut,  4  Kiemengefäße.   Nach  Hesse-Doflein.  bogen,    der    zum   Hyoidbogen 


Cirkulationsorgane  imd  Blutgefäße 


643 


gehört,  führt  das  Blut  zu  dessen  Kieme, 
bei  Ganoiden  zur  Opercularkieme.  Die 
folgenden  Aortenbögen  gehören  zu  den  eigent- 


Card.ant^Jiigl 


Fig.  12.  Das  Venensystem  der  Selachier. 
Schematisch.  Card.ant  (Jug)  Vena  cardinalis 
anterior  (V.  jugularis)  Card.V.S  Kardinalvenen- 
Sinus.  Beide  Sinus  stehen  in  der  Medianlinie 
in  Verbindung.  Kaud.V.  Kaudalvene,  welche 
sich  am  distalen  Nierenende  in  zwei  Aeste  spaltet 
A,A'.  Aus  diesen  gehen  die  Venae  advehentes 
des  Nierenpfortader- Kreislaufs  (V.  adv.)  hervor. 
Duct.  Cuv.  Ductus  Cuvieri,  H  Herz,  Leb.  Leber, 
L.V.S  Lebervenen- Sinus.  Seit.V.  Seitenvene, 
welche  aus  einem  im  Bereich  der  Kloake  liegenden 
.  .  Venennetz  (Ven.  Cl.  B.)  aus  einer  oder  melneren 
Hautvenen  des  Schwanzes  (Cut.  V.)  aus  den 
Venen  der  Leibesdecken  und  aus  den  Venen 
der  Bauchflossen  (HEV)  hervorgeht,  Subcl.  V. 
subclavia,  V.  port.  Leberpfortader,  welche  teils 
vom  Enddarm,  (ED)  und  Magen  (Mg)  teils  vom 
Oesophagus  (ües.V)  ihr  Blut  bezieht.  Sie  steht 
im  Bereicli  des  Enddarmes  mit  einem  Zweig 
der  Seitenvene  in  Verbindung.  Ein  Teil  des 
Blutes  strömt  bei  +  in  den  Kaudalvenen-Sinus. 
In  letzteren  ergießen  sich  auch  die  Genitalvenen 
(Gen. V).  V.  rev.  Venae  revehentes  des  Nierenpfort- 
ader-Kreislaufs,  aus  welchem  die  rechte  und  die 
linke  V.    cardinalis  posterior  (CVP)  hervorgeht. 


liehen  Kiemenbögen.  Entsprechend  der  hohen 
Ausbildung  von  Gehirn  und  Auge  geben  der 
dritte  und  vierte  Aortenbogen,  also  der  erste 
und  zweite  Kiemenbögen  Gefäße  zum  Kopfe 
ab.  Aus  ihnen  bilden  sich  die  Halsschlag- 
adern oder  Carotiden.  Die  diesen  Bogen 
ursprünglich  zugehörigen  Kiemen  verlieren 
damit  an  Bedeutung  und  werden  bei  den 
Knochenfischen  ganz  zurückgebildet.  Von 
der  Aorta  descendens  werden  nun  alle  Teile 
des  Körpers  mit  arteriellem  Blute  versorgt. 

Das  Venens3^stem  (Fig.  12)  ist  ungleich 
komphzierter.  Die  Hauptstämme  münden 
in  den  Sinus  venosus  vermittels  der  Ductus 
Cuvieri  (Duct.  Cuv.)  ein.  Letztere  bilden  sich 
durch  Zusammenfluß  der  vorderen  und  hin- 
teren Cardinalvene  (Card.ant.  u.  Card.V.S.), 
von  denen  die  ersteren  durch  die  Venae 
jugulares  das  Blut  des  Kopfes,  die  letzteren 
(V.  cardinales  posteriores)  das  des  Rumpfes 
dem  Herzen  zuführen.  iVuch  die  Vena  sub- 
clavia (Subcl),  welche  das  Blut  von  der 
Brustflosse  bringt,  öffnet  sich  in  den  Ductus 
Cuvieri.  Die  in  der  Schwanzgegend  unterhalb 
der  Arteria  caudahs  gelegene  Vena  caudalis 
(Caud.  V.)  gabelt  sich  in  der  Regel  in  der 
Cloakengegend  in  zwei  Zweige,  die  an  den 
Außenrand  der  Niere  nach  vorne  ziehen. 
Während  ihres  Verlaufes  geben  sie  die 
Venae  renales  advehentes  (V.  adv.)  an  dieses 
Organ  ab  und  verteilen  sich  kapillar  in  dem- 
selben. Aus  ihnen  entspringen  dann  die  Venae 
renales  revehentes  (V.  rev.),  welche  sich  in 
die    Venae    cardinales    posteriores    ergießen. 

Damit  ist  ein  Pfortadersystem  der  Niere 
geschaffen,  das  nun  bei  den  einzelnen  Fischen 
noch  vielen  Schwankungen  unterliegt,  auf 
das  hier  indessen  nicht  eingegangen  werden 
kann. 

In  den  Ductus  Cuvieri  (Cyclostomen)  oder 
den  Sinus  venosus  münden  noch  die  Venae 
hepaticae  ein.  Alles  venöse  Blut,  welches 
aus  dem  Tractus  intestinahs,  der  Milz  und 
dem  Pankreas  kommt,  fheßt  in  die  unter  dem 
Namen  Vena  portarum  hepatis  (V.  port.) 
bekannte  Vene  zusammen,  die  ihr  Blut 
in  die  Kapillarität  der  Leber  ergießt. 

4c)  Umgestaltung  des  Kreislaufes 
bei  allmählicher  Ausbildung  der 
Lungenatmung,  namentlich  in  bezug 
auf  die  Kiemenbögen  und  das  Herz. 
Mit  dem  allmählichen  Aufhören  der  Kiemen- 
und  mit  dem  Eintreten  der  Lungenatmung 
erleidet  der  Kreislauf  durchgreifende  Ver- 
änderungen. Es  entsteht  jetzt  ein  doppelter 
Kreislauf,  ein  großer  und  ein  kleiner.  Durch 
den  ersteren  wird  das  Blut  vom  Herzen 
durch  den  Körper  und  wieder  zurück- 
getrieben, von  letzterem  dagegen  wird  es 
von  dem  Herzen  zu  den  Lungen  und  zurück- 
befördert. Der  Uebergang  ist  ein  allmäh- 
hcher.  Er  bahnt  sich  schon  bei  den  Dipnoern 
an,    wo    das    Herz    zwar    noch    weit    vorn 

41* 


644 


Cirkulationsorgane  und  Blutgefäße 


gegen  den  Kopf  zu  liegt,  aber  entsprechend 
der  hier  noch  neben  der  Lungenatmung 
bestehenden  Kiemenatmung  eine  höhere 
Entwickehmgsstufe  aufweist,  die  zwischen 
Fischen  und  Amphibien  hegt.  Das  Atrium 
beginnt  sich  hier  in  zwei  Abteihingen  zu 
spalten  durch  das  Auftreten  eines  Septums 
(Fig.  13  B),  das  in  gewisser  Ausdehnung  auch 


Fig.  13  A — D.  Gestaltung  des  Heizens  bei  den 
Wirbeltieren.  Schematisch.  A  Fisch,  BAmphibium, 
C  Reptil,  D  Vogel  und  Säuger.  1  Venensinus, 
2  Atrium,  2'  2"  rechtes,  linkes  Atrium,  3  Ven- 
trikel, 3'3"  rechter  und  linker  Ventrikel.  Die 
Pfeile  zeigen  die  Eichtung  des  Blutstroms,  K 
vom  bezw.  zum  Körper,  L  von  bezw.  zu  den 
Lungen.  • —  Arterielles  Blut  weiß,  venöses  dunkel 
getönt,  gemischtes  hellgetönt.  Nach  Hesse- 
Doflein. 

auf  den  Ventrikel  übergreift.  Der  Sinus 
venosus  mündet  nun  von  den  Dipnoern  an 
bei  allen  mit  einem  Septuni  atriorum  ver- 
sehenen "Wirbeltieren  in  den  rechten  Vorhof 
ein.  Der  sekundär  verkürzte  Conus  arteriosus 
beginnt  sich  ebenfalls  bei  den  Dipnoern  in 
zwei  Abteilungen  zu  trennen,  so  daß  zwei 
Blutbahnen,  eine  mit  wesentlich  arteriellem 
und  eine  mitwesenthch  venösem  Blute  neben- 
einander hergehen.  Erstere  führt  das  Lungen- 
venenblut,  welches  von  dem  linken  Atrium 
in  die  hnke  Abteilung  des  Ventrikels  und  von 
hier  in  die  beiden  vordersten  Kiemenarterien 
getrieben  wird.  Das  venöse  Blut  dagegen 
stammt  aus  der  rechten  Abteilung  des  Ven- 
trikels und  gelailgt,  nachdem  das  Blut  in 
den  3.  und  4.  Kiemenarterien  durchgeatmet 
ist,  durch  die  entsprechenden  Kiemenvenen 
in  die  Aortenwurzeln.  Die  paarige  Arteria 
pulmonalis     entspringt     von     dem    vierten 


Vas  brachiale  efferens  (4.  Kiemenvene). 
Auch  bei  den  Lungenatmern  bildet  sich  die 
Arteria  pulmonahs  als  ein  Ast  des  hinteren 
Aortenbogens  aus  (Fig.  14  C  5).  Der  periphere 
Teil  dieses  Gefäßbogens,  der  in  die  Aortenwurzel 
einmündet,  bleibt  zunächst  bestehen  und 
verschwindet  sowohl  phylogenetisch  wie  onto- 
genetisch  erst  allmähhch.  Bei  den  Schild- 
kröten z.  B.  besteht  er  während  des  ganzen 
Lebens  (Fig.  14  C  7)  und  bei  den  übrigen 
Amnioten  ist  er  während  des  embryonalen 
Lebens  als  Ductus  Botalli  erhalten;  es  wird 
so  eine  Verbindung  zwischen  Lungen  und 
Körperkreislauf  hergestellt.  Die  Sonderung 
der  Blutbahnen  führt  nun  auch  allmähhch 
zu  einer  Sonderung  des  Herzens  in  eine 
Körper-  und  eine  Lungenabteilung.  Zunächst 
bahnt  sich  eine  Weiterentwickelung  der  bei 
den  Dipnoern  geschilderten  Verhältnisse  an. 
Bei  den  Amphibien  ist  das  Septum  atriorum 
immer  gut  entwickelt  (Fig.  13  B).  Am 
solidesten  ist  es  bei  den  ausschheßhch  lungen- 
atmenden  Ainiren  ausgebildet,  während  es 
bei  den  LTrodelen  und  Gymnophionen  durch- 
löchert ist.  Ein  durchgehendes  Septum  ventri- 
culorum  dagegen  ist  bei  den  Amphibien  noch 
nicht  vorhanden.  Durch  das  Septum  atriorum 
erhalten  wir  bei  den  Amphibien  einen  rechten 
Vorhof  (I*  lg.  13  B  2'),  der  das  venöse  Blut 
aus  dem  Körper  (K)  aufnimmt  und  einen 
buken  (2''),  der  arterieUes  Blut  aus  den 
Lungen  (L)  empfängt.  Im  noch  nicht  durch- 
getrennten Ventrikel  mischen  sich  nun  die 
beiden  Blutarten  (s.  Fig.  13  B  3),  so  daß  nie 
reines  arterielles  Blut  in  den  Körper  hinein- 
gelangt. Bei  den  Keptihen  erfälu-t  mit  der 
nunmehr  aufgegebenen  Kiemenatmung  das 
Herz  eine  höhere  Entfaltung,  was  sich 
namentlich  in  der  vollständigen  Trennung 
der  beiden  HerzhäUten  voneinander  zeigt 
(Fig.  13  C).  Das  Septum  atriorum  ist  nirgends 
mehr  durchbrochen.  Auch  der  Ventrikel 
ist  mehr  oder  weniger  vollständig  durch  eine 
Zwischenwand  in  zwTi  Kammern  geteilt 
(3'  u.  3'').  Nur  bei  den  Krokodihern  ist  eine 
vollständige  Trennung  eingetreten,  bei  den 
übrigen  Reptihen  besteht  noch  ein  Loch 
in  der  Zwischenwand,  wodurch  die  beiden 
Herzkammern  miteinander  kommunizieren 
können.  Das  arterielle  Blut  des  linken 
Ventrikels  (Fig.  13  C  3")  kann  sich  so  noch 
mit  dem  venösen  der  rechten  Kammer 
mischen.  Die  mehr  oder  weniger  gut  ausge- 
bildete Trennung  des  Ventrikels  hängt  aufs 
engste  mit  dem  Maße  der  Ausbildung  der 
Lungen  zusammen.  Ist  das  Herz  vollständig 
durchgetrennt  (s.  Fig.  13  D),  so  muß,  da  die 
linke  und  rechte  Hälfte  sich  gleichzeitig 
zusammenziehen,  mit  jedem  Herzschlag  aus 
dem  rechten  Ventrikel  ebensoviel  Blut  durch 
die  Lungen  in  die  linke  Vorkammer  befördert 
werden,  wie  aus  dem  linken  Ventrikel  durch 
den  Körper  in  das  rechte  Atrium.   Ist  also  die 


Cirkiüationsorgane  und  Blutgefäße 


645 


Lunge  noch  nicht  soweit  ausgebildet,  daß 
ihre  Kapillaren  für  solche  Blutmengen  Raum 
genug  bieten,  so  muß  zum  Ausgleich  etwas 
von    dem   venösen    Blut,    das    dem   rechten 


die  obere  und  untere  Hohlvene  das  Körper- 
venenblut so  wie  das  eigene  Blut  des  Herzens 
(Vena  coronaria  cordis)  auf.  Eine  wohl 
ausgebildete  Artrioventrikularklappe  ist  vor- 


Fig.  14  A— E.  Schema  der  Aortenbogen  bei  verschiedenen  Whbeltierklassen,  von  der  Rückseite 
gesehen.  A  Grundschema  (unter  Weglassung  der  Lungenarterien  auch  für  Selachier  geltend), 
B  Frosch,  C  Reptil,  D  Vogel,  E  Säuger.  I  bis  VI  Aortenbögen,  1  innere,  2  äußere  Carotis,  3  Arteria 
pulmonalis,  4  Aorta,  5  Wurzel  der  Lungenarterien,  6  Aortem\airzel,  6'  rechte  Aortenwurzel, 
7  Botanischer  Gang.    ;.Nach  Hesse-Doflein. 


Herzen  aus  dem  Körper  zugeführt  wird, 
wieder  an  den  Körperkreislauf  abgegeben 
werden.  Dies  gescliieht  teils  durch  UnvoU- 
ständigkeit  des  Septum  ventriculorum,  teils 
durch  den  Botallischen  Gang,  der  die 
Arteria  pulmonahs  mit  der  Aortenwurzel 
verbindet. 

Bei  den  Vögeln  und  Säugetieren  isf^die 
Scheidung  der  Atrien  und  Ventrikel  stets 
eine  vollkommene  (Fig.  13  D).  Nirgends 
kann  sich  also  das  venöse  Blut  mit  dem 
arteriellen  mischen.  Die  Ventrikel  nehmen 
jetzt  gegenüber  den  Atrien  immer  mehr 
an  Bedeutung  zu,  was  sich  besonders  in 
ihrer  stärkeren  Muskulatur  ausprägt. 

Von  den  Ventrikeln  ist  wiederum  der 
linke  der  stärkere,  weil  er  den  Körperkreis- 
lauf zu  besorgen  hat,  bei  dem  viel  mehr 
Widerstände  in  Betracht  kommen,  als  bei 
dem  Lungenkreislauf.  Der  Blutdruck  ist 
hier  beim  Hund  z.  B.  2Y2inal  so  groß  als  im 
rechten  Ventrikel.  Bei  den  Säugern  und  auch 
den  Vögeln  nimmt  das  rechte  Atrium  durch 


banden,  die  bei  den  meisten  Säugern  aus 
drei  membranösen  Zipfeln  besteht,  deren 
Ränder  durch  sehnige  Fäden  mit  papillen- 
artigen  Muskeln  verbunden  sind,  die  von  der 
Herzwand  ausgehen.  Die  Klappe  wird  hier 
als  Valvula  tricuspidahs  bezeichnet. 

Die  linke  Atrioventrikularklappe  besteht 
bei  Vögeln  und  Monotremen  aus  drei,  bei 
Säugern  nur  aus  zwei  Zipfeln  und  wird  daher 
hier  als  Valvula  bicuspidaüs  bezeichnet. 
Charakteristisch  und  unterscheidend  für 
Vögel  und  Säuger  ist,  daß  bei  ersteren  der 
rechte,  bei  letzteren  der  linke  Aortenbogen 
persistiert.  Bei  allen  denjenigen  Wirbel- 
tieren, bei  denen  das  Herz  zwei  Kammern 
und  zwei  Vorhöfe  besitzt,  arbeiten  zwar  die 
gleichnamigen  Abschnitte  gleichzeitig  wie  bei 
den  niederen  Vertebraten,  jedoch  geht  stets 
die  Tätigkeit  der  Vorhöfe  der  der  Kammern 
voran,  so  daß  die  Kammersystole  erst  beginnt, 
wenn  die  Vorhöfe  bereits  wieder  in  Diastole 
eingetreten  sind;  während  der  Systole  treibt 
der  betreffende  Herzteil  sein  Blut  aus, 
während  der  Diastole  und  der  damit  ver- 


646 


Cirkulationsorffane  und  Bluta:efäße 


bundenen  Erweiterung-  seines  Binnenraumes 
füllt  er  sich  wieder  mit  Blut. 

4d)  Arterien  der  Amphibien  und 
Amnioten.  Kurz  eingegangen  sei  jetzt 
noch  auf  die  vom  Herzen  ausgehenden  Gefäße 
der  lungenatmenden  Wirbeltiere.  Wir  müssen 
dabei  auf  die  Aortenbögen  der  Fische  oder 
der  Amniotenembrj^onen  zurückgehen  (Fig. 
14  A  und  Fig.  11  A,  B),  denen  sie, 
soweit  sie  vorhanden  sind,  morphologisch 
entsprechen.  Der  Kachweis  ist  leicht  durch 
entwickelungsgeschichthche  Untersuchungen 
möglich,  denn  die  lungenatmenden  Wirbel- 
tiere wiederholen  in  ihrer  Entwickelung 
die  Gefäßanordnung  der  Fische  (s.  Fig.  11  A). 
Selbst  die  bei  den  Fischen  zwischen  den 
Aortenbögen  hegenden  lüemenspalten  treten 
noch  andeutungsweise  auf,  so  daß  mit  voller 
Sicherheit  angenommen  werden  muß,  daß 
wir  hier  eine  Vererbung  alter  Einrichtungen 
vor  uns  haben,  die  funktionell  bedeutungslos 
geworden,  morphologisch  aber  erhalten  sind. 
Die  Rückbildungserscheinungen,  die  wir  nun 
bei  den  lungenatmenden  Wirbeltieren  be- 
obachten, lassen  sich  leicht  von  dem  bei- 
folgenden Schema  (Fig.  14  A — E)  ableiten. 
Figur  14  A  zeigt  die  Verhältnisse  bei  den 
Selachiern,  wo  noch  sechs  Aortenbögen 
(I  bis  VI)  erhalten  sind  und  von  denen  drei 
bis  sechs  den  Kiemenbögen  angehören. 
Die  ersten  beiden  werden  schon  bei  den 
Knochenfischen  teilweise,  bei  den  Amphibien 
und  Amnioten  vollständig  rückgebildet.  Aus 
dem  dritten  Aortenbogen  entwickeln  sich 
die  Blutbahnen,  die  zum  Kopfe  hinführen, 
die  Carotis  interna  und  externa  (3  u.  2). 
Der  vierte  Aortenbogen  liefert  bei  den  Lungen- 
atmern  den  Gefäßbogen,  der  das  Blut  des 
hnken  Herzens  zur  Aorta  und  damit  zu  dem 
Herzen  hinführt.  Bei  den  Amphibien  (Fig.  14 
B)  bleibt  der  Bogen  beiderseits  bestehen. 
Bei  manchen  Reptilien  (Fig.  14  C)  dagegen 
entspringt  der  hnke  Bogen  unter  Kreuzung 
mit  dem  rechten  aus  dem  rechten  Ventrikel. 
Er  führt  damit  einen  Teil  des  venösen  Blutes 
in  die  Aorta,  während  das  zum  Kopf  gehende 
Blut  nicht  vermischt  wird.  Bei  den  Vögeln 
(Fig.  14  D)  schwindet  der  hnke  vierte  Bogen 
vollständig  und  nur  der  rechte  bildet  die 
Aortenwurzel  (6).  Bei  den  Säugern  ist  es 
umgekehrt  (Fig.  14  E),  allerdings"  schwindet 
der  rechte  hier  nicht  vollständig,  sondern 
dient  in  seinem  Anfangsteil  als  Arteria 
subclavia  der  rechten  Vorderextremität.  Das 
Stück  der  Aorta,  das  zwischen  den  beiden 
abgehenden  Carotiden  liegt,  wird  als  Arteria 
anonyma  bezeichnet  (Fig.~  16  *).  Der  sechste 
Aortenbogen  liefert  überall  den  Anfang  der 
Lungenarterie  (3).  Letztere  wird  zur  Haupt- 
bahn, während  die  ursprüngliche  Verbindung 
zur  Aorta  zu  einer  Nebenbahn,  zu  dem 
vorher  erwähnten  Ductus  Botalli  (7)  herab- 
sinkt.   Der  Ursprung  der  Arteria  pulmonaHs 


aus  dem  Kammerteil  des  Herzens  wird  von 
dem  Truncus  arteriosus  durch  eine  Scheide- 
wand getrennt,  die  so  angeordnet  ist,  daß  das 


®(S>q::.. 


IV 


Fig.  15.  Drei  Schemata  (Querschnitte) 
durch  die  Aortenwurzel,  um  den  Verlauf 
der  Scheidewand  zwischen  Aorta  (1)  und 
Lungenarterie  (r)  zu  zeigen.  III,  IV,  VI 
dritter,  vieiter,  sechster  Aortenbogen. 

Blut  aus  der  rechten  Herzkammer  in  die 
dorsal  gelegene  Lungenarterie  einfheßen  muß; 
so  kommt  es,  daß  die  Arteria  pulmonahs 
venöses  Blut  empfängt  (Fig.  15  und  Fig.  13 D. 
Zur  Ergänzung  vergleiche  noch  Fig.  16,  das 
Herz  des  Menschen  mit  den  abgehenden 
Arterien). 

Fig.  16.  Herz  des 
Menschen  schema- 
tisiert. I  linker  Ven- 
trikel, II  rechter 
Ventrikel,  III  linkes 
Atrium,  IV  rechtes 
Atrium ;  1  Aorta  mit 
abgehenden  Caroti- 
den. 2  Arteria  pul- 
monalis,  3  Vena  pul- 
monaHs, 4  Vena  cava 
inferior,  5  Vena  cava 
superior ,  *  Aorta 
anonyma. 

Abgesehen  von  den  soeben  geschilderten 
Abänderungen  der  Aortenbögen,  kehren  in 
bezug  auf  das  Arteriensystem  die  von  den 
Fischen  ererbten  Grundzüge  wieder.  Außer 
den  vorgenannten  Arterien  sollen  jetzt  kurz 
noch  die  übrigen  Arterien  der  Amphibien 
(Fig.  17)  und  Amnioten  geschildert  werden. 
Nachdem  die  Aorta  sich  aus  den  Kiemen- 
venen gebildet  hat,  zieht  sie  subvertebral  in 
der  Längsachse  des  Körpers  bis  in  den 
Schwanz  hinein.  Segmeutweise  gehen  nun 
von  hier  Aeste  ab,  zu  denen  die  Arteria 
subclavia  und  die  isclhatica  (s.  Fig.  17) 
gehören,  die  die  vorderen  und  hinteren  Ex- 
tremitäten versorgen.  Die  Subclaviae  können 
allerdings  auch  von  den  Kiemenbögen  ab- 
gehen. Eine  allmähhche  Entfaltung  ist 
in  bezug  auf  die  Eingeweidearterien  von  den 
Amphibien  an  nachweisbar.  Es  gehen  von 
der  Pars  abdominahs  der  dorsalen  Aorta 
eine  Reihe  von  gleichmäßigen  Aesten  ab, 
die  den  Mitteldarm  versorgen,  ein  weiterer 
kräftigerer  Ast  geht  zum  Rectum  und  bildet 
die  Rectalarterie,  letztere  vereinigt  sich  mit 
den  Gefäßen  des  Mitteldarms  zu  einem 
größeren  Stamme,   zu   der  Arteria  coehaco- 


Cirkulationsorft-ane  und  Blute-efäße 


647 


mesenterica.     Bei  den  Urodelen  geht  ferner '       40)  Venen.    Das  Venensystem  hat  beim 
aus    jeder    Subclavia   eine    Arteria    cutanea   Uebergang  der   Wirbeltiere  zum  Landleben 


Carot.  ext.- 
Carotis- Drüse 

Branch.  Arterien  äi 
A.  max.  extern. 
Rad.  aortae 

Duct.  Botalli 
A.  pulmonal,  et 
oesophag. 

A.  palatina 

A,  vertebralis  coUateral 

Aort: 
A.  gastrica  anterior 


magna  ab  (Fig.  17),  die  in  die  Arteria  ischiatica 
einmündet.  Aus  dem  Aortenbogen  geht  je 
eine  Arteria  ver- 
tebraUs  (Fig.  17) 
ab,  die  mehr- 
fach mit  der 
dorsalen  Aorta 
kommuniziert. 
Bei  den  Säuge- 
tieren hat  sich 
nur  der  hnke 
Aortenbogen  er- 
halten, von  ihm 
gellen  dann  noch 
die  Subelaviae 
und  die  Kopf- 
gefäße ab.  Die 
Arteria  intesti- 
nahs  zerfällt 
wieder  in  zwei 
Hauptgruppen, 
eine  derselben 
versorgt  den 
Tractus  intesti- 
nahs  mitsamt 
seinen  Adnexen, 
die  andere  ist 
für  das  Uro- 
genitalsystem 
bestimmt.  Das 
Endstück  der 
dorsalen  Aorta, 
die  Aorta  cau- 
dahs,  wird  bei 
den  Anthro- 
poiden rudi- 
mentär und  wird 
jetzt  Arteria 
sacralis  media 
genannt. 

IndiefreieEx- 
tremität  über- 
gehend, wird  die 
Arteria  subcla- 
via zur  Arteria 
axillaris  und 
weiter  zur  Ar- 
terie des  Ober- 
arms, zur  Ar- 
teria   brachiahs 


weitgehende  Veränderungen  erhtten.  Während 
der    Fötalzeit    allerdings    finden    wir,    daß 


Carot.  int.         Bubi.  art. 


A.  A.  mesentericae 
(intestinales   hepaticae    etc.)  ^-~~ 


A.  A.  costales'r- 


A.  A.   renales,   ovaricae   (orch.)-':; 


Niere- 


V.   abdominal.-  — 

A.  iliac.  comm 

V.  iliac.  comm.-  -  -, 

V.  renal,  adv.-  — 


externa 
jugul.  interna 
cutan.  parva 

utanea  magna 


y'  >  subclavia 


-  V.  cutanea  magna 


r^x^^j^  V.  cutanea 

A.  epigastrica 

-  -V.  abdominal,   magna 


V.  caud. 


V.  cutan.  mag. 
Pars  caudalis 


Fig.  17.    Arterielles  (z.  T.  auch  venöses)  Gefäßsystem  von  Salamandra  macul. 
und  Triton  taen.    Mit  Zugrundelegung  der  Abbildungen  von  Bethge. 


Diese    zerfällt    wieder    in  bei  den  höheren  Vertebraten  noch  dieselben 

zwei    für    den  Vorderarm  bestimmte  Aeste,  Zustände    obwalten,    wie    bei    den    Fischen 

die   Arteria  radialis  und  ulnaris.      Für   die  (s.   Fig.   12),    deren   Venensystem  ja   schon 

hintere    Extremität    bildet    die    Ischiatica  geschildert  wurde.    Bereits  bei  den  Dipnoern 

bei  den  Säugetieren  das  ursprüngliche  Haupt-  bahnt    sich    die    Neubildung    einer    großen 


gefäß  der  hinteren  Extremität,  von  ihr 
spaltet  sich  eine  Ihaca  interna  und  externa  ab, 
deren  Hauptast  die  Arteria  femoralis  ist. 
Entwickelungsgeschichthch  ist  die  Arteria 
femoralis  eine  selbständige  Bildung  und  ersetzt 
zum  Teil  die  zuerst  augelegte  Arteria 
ischiatica. 


unteren  Hohlvene  (Vena  cava  posterior) 
an.  Sie  entsteht  als  neue  selbständige  Vene 
von  der  Vena  hepatica  und  zwar  aus  dem 
obersten  Teile  der  Vena  subintestinahs, 
wähi'end  iln  hinterer  Abschnitt  aus  der 
Verschmelzung  der  hintersten  Teile  der 
Cardiales  posteriores  hervorgeht.    Die  untere 


648 


Cirkulationsoro-ane  imd  Blutoefäße 


Hohlvene  (Fig.  18  A — C,  es)  wird  zur  Haupt- 
vene für  den  ganzen  hinteren  Körper; 
dagegen  werden  die  hinteren  Cardinalvenen 


Card 


Fig.  18  ABC.  Verändeiamgen  im  Gebiete  der  oberen 
Hohlvene.  Nach  Gegenbaur.  Etwas  verändert. 
B  Beginn  der  Vereinigung,  C  Vollzug  derselben, 
a  Anastomose,  c  Ivranzvene,  az  Azygos,  hz 
Hemiazygos,  e,i  Vena  jugularis  externa  et  in- 
terna ,  CS  Vena  cava ,  card.  Kardinalvene ,  csd 
Vena  card .  sup.  destra,  css  Vena  card.  sup. 
sinistra,  h  Vena  hepatica,  r  Vena  renalis,  ic 
Venae  intercostales,  s  Vena  subclavia. 


(card.)  zu  schwächeren  Venen  rückgebildet. 
Die  vorderen  Cardinalvenen  werden  zu  den 
Venae  jugulares  (e,i).  Die  Fortsetzungen 
der  Jugularvenen  nebst  dem  Ductus  Cuvieri 
werden,  nachdem  sie  die  von  den  Vorder- 
ghedmaßen  kommende  Vena  subclavia  (s) 
aufgenommen  haben,  als  obere  Hohlvenen 
(Venae  cavae  superiores)  von  der  unteren 
unterschieden.  Bei  den  Mammaliern  er- 
scheinen die  unteren  Cardinalvenen  nur 
als  Zweige  der  oberen  Hohlvenen.  Bei  den 
Placentaliern  bleibt  nur  die  rechte  obere 
Hohlvene  vollständig  erhalten,  während  die 
hnke  eine  bedeutende  Kcduktion  erfährt 
(s.  Fig.  18A— C).  Das  Blut  der  letzteren 
wird  durch  eine  Queranastomose  (a)  in  die 
rechte  übergeführt.  Diese  Anastomose,  so- 
wie das  Stück  der  rechten  Vena  cava 
superior  von  der  Mündung  der  ersteren  bis 
zum  Abgang  der  Vena  subclavia  werden  als 
Vena  anonyma  sinistra  und  dextra  bezeichnet. 
Wird  nun  auch  noch  das  Blut  der  hnken 
unteren  Cardinalvene  (Vena  hemiazygos,  hz) 
durch  eine  Querverbindung  in  die  rechte 
Cardinalvene  geleitet  (Vena  azygos,  az),  so 
gelangt  das  Blut  von  beiden  Seiten  in  das  Ge- 
fäß der  rechten  Seite  (Vena  azygos).  Das  Azy- 
gossystem  steht  nun  außerdem  in  der  Lumbal- 
und  Beckengegend  mit  dem  Quellgebiet 
der  unteren  Hohlvene  in  Verbindung  und 
stellt  so  eine  wichtige  Verbindung  zwischen 
der    oberen    und    unteren    Hohlvene    dar. 


Während  der  Leberpfortaderkreislauf  bei 
allen  Tieren  wiederkehrt,  ist  ein  Nieren- 
pfortaderkreislauf  bei  Vögeln  und  Säuge- 
tieren in  Fortfall  gekommen.  Bei  den 
Amphibien  dagegen  kommt  er  noch  in  der- 
selben Weise  zustande  wie  bei  den  Fischen. 

Erwähnt  werden  müssen  noch  die  Extre- 
mitätenvenen der  Amphibien  und  Amnioten. 
Bezüglich  der  Anlagen  herrscht  überall 
vöUige  Uebereinstimmung.  Im  erwachsenen 
Zustande  ist  namentlich  ein  Unterschied 
zwischen  den  beiden  genannten  Tiergruppen 
in  bezug  auf  die  Versorgung  der  Zehen 
zu  konstatieren.  Die  versorgenden  Haupt- 
stämme für  die  vordere  und  hintere  Extremi- 
tät   sind    die    Vena    subclavia    und    iliaca. 

5.  Die  Wundernetze,  In  der  Regel 
geschieht  die  Verteilung  der  Blutgefäße 
im  Körper  unter  allgemeiner  Verästelung 
der  einzelnen  Stämme.  Aus  diesen  feinsten 
Verzweigungen  der  Arterien  und  Venen  geht 
dann  das  Kapillarnetz  hervor,  welches  beider- 
lei Blutgefäße  miteinander  verbindet.  In 
manchen  Körperteilen  kommt  es  nun  zu 
einer  ganz  abweichenden  Verteilung  der 
Gefäße.  Venen  und  Arterien  teilen  sich 
dann  nicht  sukzessive  wie  es  beim  Kapillar- 
netz der  Fall  ist,  sondern  plötzlich  in  eine 
Anzahl  feiner  Aeste,  die  sich  mit  oder  ohne 
Anastomosenbildung  entweder  in  das  Ka- 
pillarsystem verheren  oder  bald  sich  wieder 
in  einen  Stamm  sammeln.  Derartige  Gefäß- 
verteilungen bezeichnet  man  schon  seit 
langem  als  Wundernetz  oder  Bete  mirabile. 
Die  Bedeutung  dieser  Netze  hegt  wahr- 
scheinhch  darin,  eine  Verlangsamung  des 
Blutstromes  und  eine  Vergrößerung  der 
Wandoberflächen  der  Gefäßbahnen  hervor- 
zurufen, woraus  dann  eine  Veränderung 
der  Diffusionsverhältnisse  der  ernährenden 
Flüssigkeit  resultieren  muß.  Geht  das  Gefäß 
nach  seiner  Auflösung  wieder  in  einen  Gefäß- 
stamm über,  so  nennt  man  das  Wundernetz 
bipolar  oder  amphizentrisch.  Bleibt  dagegen 
das  Gefäßnetz  aufgelöst,  so  wird  chese 
Bildung  als  diffuses,  unipolares  oder  mono- 
zentrisches  Wundernetz  bezeichnet.  Handelt 
es  sich  hierbei  nur  um  Arterien  oder  nur  um 
Venen,  so  hat  man  es  mit  einem  Rete  mirabile 
Simplex,  bei  Mischung  beiderlei  Gefäße  aber 
mit  einem  Rete  mirabile  duplex  zu  tun. 
Die  Wundernetze  finden  sich  außerordenthch 
zahlreich  in  der  ganzen  Wirbeltierreihe,  so 
bei  den  Fischen  in  der  Chorioides  des  Auges, 
wo  man  sie  Choroidaldrüse  genannt  hat. 
Mannigfach  sind  sie  auch  an  der  Schwimm- 
blase und  in  den  Cerebralarterien  verteilt. 
Häufig  finden  sie  sich  an  der  Pfortader  und 
der  Schwanzregion  der  Eidechsenwirbelsäule. 
Bei  den  Säugetieren  kommen  sie  im  Gebiete 
der  Mesenterialgefäße  bald  an  Venen,  bald  an 
Arterien  gebunden  vor.  Auch  die  GlomeruH 
der  Nieren  können  als  arterielle  Wundernetze 


Cirkulationsom-ane  und  Blutoefäße 


649 


bezeichnet  werden,  damit  treten  letztere 
dann  in  den  Bereich  der  normalen  Ein- 
richtungen. Am  stärksten  sind  die  Wunder- 
netze namentlich  an  den  Extremitäten  der 
Säuger  entwickelt,  z.  B.  bei  den  Edentaten, 
aber  auch  bei  den  Pinnipediern,  Nagern, 
Beutlern  und  Halbaffen. 

Unsere  Kenntnisse  der  Wundernetze  sind 
bis  jetzt  kaum  über  das  hinaus  gekommen, 
was  die  bloße  morphologische  Besclu-eibung 
ergeben  hat.  Namentlich  ist  die  Physiologie 
dieser  Gebilde  noch  völlig  unbekannt. 

6.  Lymphgefäßsystem  und  Lymph- 
drüsen. 6a)  Die  Lymphgefäße.  Bei  den 
Wirbeltieren  ist  eine  besondere  Coelom- 
flüssigkeit  nicht  vorhanden.  Man  unter- 
scheidet aber  neben  dem  Blut  noch  eine 
andere  Flüssigkeit,  die  Lymphe.  Das  Lymph- 
gefäßsystem wird  durch  eine  Reihe  von 
Cirkulationsgefäßen  gebildet,  die  sich  durch- 
aus von  den  Blutgefäßen  unterscheiden. 
Nur  dort  wo  die  Lymphe  durch  Lymph- 
gefäße in  das  venöse  System  übertritt, 
sind  diese  Gefäße  venenartig.  Sonst  aber  sind 
die  Lymphgefäßwände  immer  sehr  dünn, 
ihre  Wand  setzt  sich  nur  aus  einem  aus- 
kleidenden Endothel  zusammen.  Mitunter 
erweitern  sich  diese  Gefäße  z.  B.  bei  den 
Fröschen  zu  großen  subkutanen,  lakunären 
Lymphräumen.  Aehnhche  Gebilde  finden 
sich  auch  bei  den  Ichthyopsiden  um  die 
Keimdrüsen  herum  gelagert  und  in  den 
Mesenterien.  Das  Lymphgefäßsystem  steht 
häufig  in  Verbindung  mit  dem  Coelom  und 
zwar  vermittels  Oeffnungen  in  der  Peritoneal- 
membran. 

Die  Verteilung  der  Lymphgefäße  variiert 
außerordenthch  bei  den  verschiedenen  Grup- 
pen, Eine  detaillierte  vergleichende  Studie 
dieses  Systems  ist  bisher  noch  nicht  möglich, 
zumal  auch  unsere  Kenntnisse  der  Ent- 
wickelung  des  Lymphsystems  noch  lücken- 
haft sind.  Die  ersten  Lymphgefäße  treten, 
so  weit  bekannt,  bei  den  Wirbeltieren  erst 
dann  auf,  wenn  das  Blutgefäßsystem  bereits 
angelegt  ist.  Sie  nehmen  ihren  ersten  Ur- 
sprung von  embryonalen  venösen  Bahnen, 
bezw.  von  der  embryonalen  Auskleidung 
derselben.  Stets  kommt  es  zu  einer  paarigen 
symmetrischen  Anlage  und  zwar  sind  die 
im  Embryonalkörper  zum  erstenmal  auf- 
tretenden Lymphräume  in  ganz  ähnlicher 
Weise  angeordnet  wie  die  ersten  Venen- 
stämme. Die  ersten  auftretenden  Gefäße 
liegen  in  der  Nachbarschaft  des  Ductus 
Cuvieri;  später  erst  wachsen  die  buchtigen 
Lymphräume  zu  Gefäßen  aus. 

Bei  den  Fischen  ist  ein  außerordenthcher 
Reichtum  von  Lymphkapillaren  unter  der 
Haut  vorhanden,  die  sich  auch  in  das  Unter- 
hautbindegewebe und  zwischen  die  Muskeln 
hinein  erstrecken.  Die  größeren  Stämme 
finden  sich  um  das  Herz  und  die  ventrale 


Aorta  herum  gelagert,  Sie  stellen  die  Lymph- 
reservoire dar. 

Weit  verbreitet,  hauptsäclüich  bei  den 
Anamniern  sind  sogenannte  Lymphherzen, 
die  man  auch  noch  bei  einem  Teil  der  Sau- 
ropsiden  findet.  Sie  treten  im  Bereich 
der  Mündung  der  Lymphgefäße  in  den  Venen 
auf  und  stellen  pulsierende  Säcke  dar,  die 
mit  einem  Klappenapparat  versehen  sind, 
sie  Hegen  entweder  unter  den  Caudal-  oder 
Sacralwirbeln  oder  auch  im  Thorax  dorsal 
vom  Herzen. 

Bei  den  Sauropsiden  und  Säugetieren 
wird  ein  spezieller  großer  Stamm  ausgebildet, 
der  Ductus  thoracicus.  Er  legt  sich  in  Ver- 
bindung mit  dem  Darmkanal  an  und  nimmt 
die  Lymphe  sowohl  aus  den  reproduktiven 
und  exkretorischen  Organen  als  auch  von 
dem  Darmkanal  her  auf.  In  den  Ductus 
thoracicus  mündet  vom  Darm  her  der  Chylus- 
gang  ein.  Die  Lymphe  gelangt  von  dem 
Ductus  thoracicus  bei  den  Sauropsiden  in 
die  rechte  Vena  brachiocephahca,  bei  den 
Säugern  in  die  hnke.  Bei  Vögeln  und  Säuge- 
tieren sind  Klappen  in  den  größeren  Lymph- 
stämmen entwickelt,  die  ein  Zurückfließen 
der  Flüssigkeit  verhindern, 

6b)  Lymphe  und  lymphbildende 
Drüsen,  Das  Quellgebiet  der  Lymphe 
liegt  teils  in  den  Gewelaen,  teils  im  Chylus 
im  Bereich  des  Darmkanals,  Die  Lymphe 
selbst  besteht  aus  einer  Flüssigkeit,  dem 
Plasma  und  aus  zelligen  Elementen,  den 
Lymphkörperchen  oder  Leukocyten,  Die 
Lymphe  wird  dadurch  gebildet,  daß  durch 
die  feinen  Wände  der  Blutkapillaren,  aus 
dem  Blutplasma  eine  Flüssigkeit  hindurch 
filtriert,  mit  der  auch  durch  die  Kapillaren- 
wand weiße  Blutkörperchen  auswandern.  Die 
Lymphe  durchdringt  die  Gewebe  und  führt 
ihnen  Nahrung  zu.  Was  nicht  zur  Er- 
nährung gebraucht  wird,  sammelt  sich  in 
Lückenräumen,  dem  sogenannten  Lymph- 
gefäßsystem an.  Innerhalb  dieses  Systems 
finden  sich  an  manchen  Stellen  Zellwuche- 
rungen, die  Lymphdrüsen,  in  denen  es  zur 
Neubildung  von  weißen  Blutkörperchen 
kommt.  Ein  Lymphknoten  (Fig.  19)  hat 
gewöhnhch  eine  bohnenförmige  Form  mit 
einem  Hilusteil  an  der  eingebuchteten  Seite. 
Hier  treten  die  Vasa  efferentia  (vef.) 
aus  dem  Knoten  heraus,  während  von  der 
ganzen  übrigen  Oberfläche  die  Vasa  afferentia 
(vaf)  die  Lymphe  in  den  Knoten  hinein- 
bringen. Der  Knoten  ist  von  einer  binde- 
gewebigen HüUe  umgeben  (k),  von  der 
Trabekel  (t)  in  das  Innere  cles  Knotens 
hineinziehen.  Zwischen  den  Trabekeln  hegt 
außerhalb  die  Rindenzone,  innerhalb  die 
Marksubstanz  (n);  in  letzterer  findet  die 
Vermehrung  der  Lymphzellen  statt  (Fig.  19). 

Die  meisten  Lymphknoten  kommen  in 
den  Schleimhäuten  und  entlang  dem  ganzen 


650 


Cirkulationsorgane  und  Blutgefäße 


Lymphfilter  in  den  Lymphstrom,  während 
die  Milz  und  die  Blutlymphdrüsen  als  Blut- 
filter in  den  Blutstrom  eingeschaltet  sind. 
Nach  Weidenreich  ist  die  gemeinschaft- 
liche Aufgabe  aller  drei  Bildungen,  der  Milz 
sowohl  als  auch  der  Blutlymphdrüsen  und 
eigentlichen  Lymphdrüsen,  insofern  ein  und 
dieselbe,  als  sie  in  der  Neuschaffung  von 
Lymphkörperchen  besteht,  deren  Bildungs- 
stätten alle  drei  genannten  Organe  sind. 

7.  Struktur  der  Blutgefäße  bei  Wirbel- 
losen und  Wirbeltieren.  Gewöhnlich  sind 
alle  Blutgefäße,  auch  die  der  Wirbellosen, 
mit  einem  Endothel  oder  Vasothel  ausge- 
kleidet. Bei  den  Arthropoden  entbehren 
sämthche,  bei  den  Mollusken  Herz-  und 
Hau])tarterie  des  Vasothels.  Bei  den  Bahnen 
unterscheidet  man  Diffusions-  und  Leitungs- 
"  I  bahnen.    Die  Diffusionsbahnen  bestehen  bei 

Fig.  19.  Schematischer  Längsschnitt  durch  1  den  höheren  Tieren  aus  einem  Kapillarnetz, 
einen  Lymphknoten,  vef  Vasa  efferentia,  vaf  i  die  bei  den  niederen  Tieren  duch  Lückenräume 
Vasa  afferentia,  bg  Blutgefcäß,  k  Bindegewebs-  zwischen  den  Geweben,  sogenannte  Sinusse, 
kapsei,  t  Trabekel,  ad  adenoides  Gewebe,  v  ■  die  gar  keine  oder  nur  eine  sehr  dünne 
Lymphräume,  f  Follikel,  n  Marknetz.  ,  Eigenwandung  haben,  ersetzt  werden.     Der 

Bau  der  Leitungsbahnen,  mit  Ausnahme  des 
Darmkanal  (Sohtär- Follikel,  Peyersche  Herzens,  ist  im  Prinzip  bei  Wirbellosen 
Drüsenhaufen)  vor.  und  Wirbeltieren  gleich.    Sie  sind  innen  mit 

Zur  Bildung  von  weißen  Blutkörperchen  ,  einem  Endothel  ausgekleidet  (Fig.  20),  das 
dient  auch  die  Milz.  Sie  stellt  die  am  höchsten  mit  einer  unmittelbar  anhegenden  Grenz- 
differenzierte Lymphdrüse  dar.  Sie  unter-  lamelle  zusammen  die  Intima  des  Gefäßes 
scheidet  sich  von  den  Lymphknoten  dadurch,  bildet.  Darauf  folgt  die  muskulöse  Tunica 
daß  ihr  zu-  und  ableitende  Lymphgefäße  media  (Fig.  20)  mit  meist  ausschließhch 
fehlen,  dadurch  steht  sie  den  Blutlymph-  bindegewebig-elastischer,  auch  King-,  selten 
drüsen  näher.  Die  Lymphdrüsen  sind  als  Längsmuskelfaserstruktur  und  die  binde- 
gewebige Tunica  externa 
(Adventitia,  Fig.  20),  welche 
in  das  umgebende  Binde- 
gewebe übergeht.  Bei  den 
Evertebraten  wird  die 
Grenzlamelle  zum  Unter- 
schied von  den  Vertebraten 
nirgends  vom  spezifischen 
elastischen  Gewebe  gebildet. 
Wie  schon  erwähnt,  ent- 
behren die  Gefäße  der  Ar- 
thropoden stets  und  die  der 
Mollusken  vielfach  des  Endo- 
thels. Vielfach  produziert 
die  Gefäßwand  und  zwar 
die  Intima  Klappen  oder 
taschenförmige  Ventile  (Fig. 
21  A,  B),  die  so  eingerichtet 
sind,  daß  sie  durch  den  nor- 
malen Blutstrom  an  die 
Wand  gedrückt  werden.  Sie 
machen  eine  Cirkulation  im 
gleichbleibenden  Sinne  mög- 
hch,  da  sie  sich  bei  Kück- 
stauung  des  Blutes  schheßen 
würden  (Fig.  21 A).  Bei 
vielen  Anneliden  kommt 
ein       sogenannter       Herz- 


Elasti=iche  Fasern 
zirkuläre  und  radiäre  der  Media,  der  Externa    der  Venenmedia. 


Arterie 


i  Endothel. 
Intima.?   Elastischem^, 
(innenhaut.  4; 


4i 


Glatte   Muskel-  -Jf''- ^^y 
fasern     Ht^^f*Si^ 


'-''ß'fSk 


Zur  Orientierung. 


Elast.  Haut. 

2'-^.^^^'''   ^^i,^/- 

'  '         :      '                    \ 

Bindegewebe, 
''asa  vasorum. 

1 

Fettzellen. 

1"- 

-v^ 

stärkerer 

~^- 

Vergrößerung 

■> 

gezeichnet. 

Endothel 

Langsansicht       Querschnitt 

glatter  Muskeln  der  Venenmedia. 


Fig.  20.  Stücke  zweier  Querschnitte  durch  die  gleiche  Arterie 
und  Yenaulnaris  des  Menschen.  50  mal  vergrößert.  Der  obere  Quer- 
schnitt zeigt  P'ärbung  der  elastischen  Fasern.  Die  ]Media  der  Vene 
zeigt  nur  links  unten  eine  regelmäßige  dünne  Ringnuiskulatur, 
aber  sowohl  oben  wie  rechts  ist  die  Muskulatur  in  Ring-  und 
Längslage  geteüt.    IXach  Stöhr. 


körper       als       Wucherung 


Cirkiilationsorgane  imd  Blutgefäße 


651 


Fig.  21  AB.  Ventileinrichtung  an  Blut- 
gefäßen. A  Kückengefäß  mit  abgehenden  Ge- 
fäßschlingen beim  Regenwurm ,  mit  Klappen- 
ventilen. Nach  R.  S.  Bergh.  B  Stück  einer 
menschlichen  Vene,  der  Länge  nach  geöffnet,  mit 
2  Paar  Taschenventilen.  Von  links  her  mündet 
eine  kleine  Vene  ein.  Nach  Gegenbaur.  Die 
Pfeile  geben   die  Richtung   des  Blutstromes   an. 

des  Vasothels  vor,  dessen  Bedeutung  frag- 
lich ist. 

Die  Gefäße  werden  nach  der  Richtung 
des  Blutstromes  in  Arterien,  wenn  das  Blut 
sich  in  ihnen  vom  Herzen  fortentfernt  oder 
in  Venen,  wenn  das  Blut  zum  Herzen  hin- 
strömt, unterschieden.  Die  Arterien  führen 
mit  Ausnahme  der  Arteria  pulmonalis  oder 
der  Kiemenarterien  arterielles,  die  Venen  mit 
Ausnahme  der  Lungenvene,  venöses  Blut. 

Bei  den  Wirbeltieren  ist  der  Bau  der 
Arterien  und  Venen  verschieden  (s.  Fig.  20). 
Die  Wand  der  Arterien  ist  im  allgemeinen 
dicker,  elastischer  und  viel  reicher  an  glatten 
Muskelfasern  als  diejenige  der  Venen.  Prin- 
zipiell jedoch  ist  der  Bau  der  beiden  Gefäß- 
arten der  gleiche.  Bei  der  Vene  ist,  da  sie 
einen  geringeren  Druck  auszuhalten  hat, 
die  Tunica  media  außerordentlich  schwach 
ausgebildet.  Ein  Charakteristikum  der 
Venen  sind  ferner  die  vorhin  erwähnten 
Gefäßklappen  (Fig.  21  B). 

Die  letzten  feinsten  Ausbreitungen  der 
Gefäße  sind  die  Haargefäße  oder  Kapillaren. 
Sie  stellen  die  Verbindung  zwischen  Arterien 
und  Venen  her.  Der  Uebergang  der  ersteren 
in  die  Kapillaren  erfolgt  durch  eine  Ver- 
einfachung der  Gefäßwand,  in  der  Weise, 
daß  die  Tunica  media  schheßlich  vollständig 
schwindet  und  die  Externa  immer  feiner 
wird.  Schließlich  bleibt  nur  die  Intima 
übrig,  die  sich  ebenfalls  bis  auf  das  Endothel 
reduziert.  Die  Wand  der  Kapillaren  besitzt 
eine  echte  Kontraktilität,  die  dadurch  be- 
dingt wird,  daß  unter  Nerveneinfluß  stehende 
Muskelzellen  parallel  zur  Längsachse  der 
Gefäße  sich  anordnen. 

Das  Herz  ist  das  Zentralorgan  des  Gefäß- 


systems. Auf  seine  aUmähhche  Heraus- 
bildung war  schon  bei  dem  Gefäßsystem 
der  Wirbellosen  und  Wirbeltiere  hingewiesen 
worden.  Bei  den  Wirbellosen  unterscheidet 
sich  der  Bau  des  Herzens  noch  nicht  wesent- 
hch  von  dem  der  Gefäße  und  auch  bei  den 
Wirbeltieren  ist  es  im  Prinzip  von  gleichem 
Bau  mit  den  größeren  Gefäßstämmen. 

Es  besteht  bei  Vertebraten  aus  drei 
Häuten,  dem  Endocardium  (Litima  der 
Gefäße),  der  gewaltig  entwickelten  Muskel- 
haut, dem  Myocardium  (Media  der  Gefäße) 
und  dem  Epicardium  (Externa  der  Gefäße). 
Das  Endocardium  ist  an  seiner  der  Herz- 
höhle zugewandten  freien  Oberfläche  mit 
einer  einfachen  Lage  platter  unregelmäßiger 
polygonaler  Endothelzellen  überzogen.  Dar- 
unter liegt  eine  bindegewebige  Haut.  Das 
Myocardium  besteht  aus  einem  gestreckten 
Netz  von  Muskelfasern,  die  zum  Unterschied 
von  den  Muskelfasern  der  Gefäße  deuthch 
längs-  und  quergestreift  sind.  Die  einzelnen 
Fasern  sind  außerordenthch  fest  ineinander 
gefügt  durch  kurze  schiefe  oder  quere  Ab- 
zweigungen der  Muskelfasern,  die  eng  in- 
einandergreifen. Das  Epicardium  endlich 
ist  eine  bindegewebige,  von  Fettzellen 
und  elastischen  Fasern  durchsetzte  Haut, 
welche  an  der  Außenfläche  von  einem  ein- 
schichtigen Plattenepithel  überzogen  ist. 
Das  Herz  selbst  wird  von  dem  Herzbeutel 
umgeben,  dem  Pericardium,  welches  aus 
derbem,  mit  elastischen  Fasern  durchsetztem 
Bindegewebe  besteht.  An  der  dem  inneren 
Herzen  zugekehrten  Oberfläche  ist  es  mit 
einem    einfachen    Plattenepithel    überzogen. 

Das  Herz  dient  gleichzeitig  als  Druck- 
und  Saugpumpe.  Bei  der  Kontraktion  der 
Herzwände  (Systole)  wird  das  Blut  in  die 
Arterien  und  in  den  Körper  hineingepreßt 
und  bei  der  darauf  folgenden  Erschlaffung 
(Diastole)  erweitert  sich  das  Herz  wieder 
und  das  venöse  Blut  strömt  hinein.  Wo, 
wie  bei  niederen  Tieren,  ein  besonderes  Herz 
fehlt,  bestimmt  die  Kontraktion  der  Gefäße 
selbst  die  Blutrichtung. 

Die  Verzweigung  der  Blutgefäße  stellt 
die  vollkommenste  Rohrleitung  dar,  welche 
wir  kennen.  Die  Wandung  der  Blutgefäße 
hat  nämhch  die  wunderbare  Fähigkeit,  sich 
der  hämodynamisch  bedingten  Eigengestalt 
des  Blutstrahles  so  anzuschmiegen,  daß 
z.  B.  die  Lichtung  der  Gefäße  an  den  Ver- 
ästelungen die  Gestalt  eines  aus  einer  ovalen 
Oeffnung  frei  in  die  Luft  ausspringenden 
Flüssigkeitsstrahles  erhält.  Infolgedessen 
erfolgt  die  Verteilung  des  Blutes  mit  dem 
Minimum  an  Reibung  und  an  Wandungs- 
material, somit  auch  einem  Minimum  an 
Betriebsenergie  (Roux). 

8,  Das  Blut.  8a)  Bestandteile  der 
Blutflüssigkeit.^)    Im  Blute  unterscheidet 

1)  Vgl.  für-  das  folgende  den  Artikel  ,,Bhit". 


652 


Cirkiilationsorffane  und  Blute-efäße 


man  Plasma  und  Formelemente;  letztere  sind 
zellig  und  bestehen  aus  den  Blutkörperchen. 
Bei  den  niederen  Tieren  ist  noch  kein  Unter- 
schied zwischen  einer  Lymph-  und  Blut- 
flüssigkeit vorhanden.  Die  Unterscheidung 
von  Lymph-  und  Blutzellen  ist  daher  bei  den 
Avertebraten  im  allgemeinen  noch  nicht  mög- 
lich. Die  Zellen  sind  hier  farblos  und  zeigen 
eine  amöboide  Bewegung.  Sie  wären  also  am 
ersten  noch  mit  den  weißen  Blutkörperchen 
oder  Leukocyten  der  Wirbeltiere  zu  ver- 
gleichen. Bei  den;  letzteren  kommen  dann 
noch  unbewegliche  rote  Blutkörperchen,  die 
Erythrocyten,  hinzu,  die  in  ihrer  Form 
konstant  sind.  Sie  sind  Träger  eines  roten 
Farbstoffes,  des  Hämoglobins,  der  in  den 
Atmungsorganen  befähigt  ist,  eine  leichte 
chemische  Verbindung  mit  dem  Sauerstoff 
einzugehen.  Diese  Bindung  ist  wenig  beständig 
und  gibt  in  den  Organen,  wo  wenig  Sauer- 
stoffspannung herrscht,  denselben  wieder  ab. 

Das  Hämoglobin,  das  einen  eisenhaltigen 
Eiweißkörper  darstellt,  ist  auch  bei  den 
Wirbellosen  schon  weit  verbreitet.  Hier 
ist  es  jedoch  nicht  an  die  Blutkörperchen 
gebunden,  sondern  an  die  Flüssigkeit  selbst, 
an  die  Hämolymphe  (einige  Ausnahmen 
s.  weiter  unten).  Es  kommt  schon  bei 
manchen  Schnurwürmern  vor.  Ferner  be- 
wirkt es  die  Rotfärbung  der  Blutflüssigkeit 
beim  Regenwurm  und  anderen  Oligochaeten, 
ebenso  bei  einigen  Egeln  und  den  Gcphyreen. 
Auch  im  Blut  von  Planorbis,  manchen 
LamcUibranchiaten,  sowie  einigen  niederen 
Krebsen  (Branchipus),  kommt  es  vor. 
Ein  anderer  weit  verbreiteter  Sauerstoff- 
träger ist  das  Hämocyanin.  Es  ist  von  blauer 
Farbe  und  enthält  Kupfer  an  einen  Eiweiß- 
körper gebunden.  Dieser  Stoff  kommt  vor 
bei  manchen  Muscheln  (Anodonta  und 
Unio),  bei  vielen  Schnecken  (Helix, 
Murex,  Triton  usw.)  und  bei  Cephalopoden. 
Ferner  findet  sich  das  Hämocyanin  im  Blute 
der  Decapoden,  der  Skorpionen  und  einiger 
echter  Spinnen.  Wie  das  Hämoglobin  bei 
Sauerstoffspeicherungen  intensiv  rot  wird, 
so  färbt  sich  das  Hämocyanin  intensiv  blau, 
während  beide  bei  Sauerstoffabgabe  ab- 
blassen. Man  kann  also  schon  an  der  Farbe 
des  Blutes  sauerstoffreiches  arterielles  und 
sauerstoffarmes  venöses  unterscheiden. 

Als  gelegentlich  vorkommende  Sauerstoff- 
träger wären  noch  das  rötliche  Echinochrom 
in  den  Blutzellen  mancher  Seeigel,  das  grüne 
Chlorocruorin  mancher  Borstenwürmer  (Sa- 
bella,  Spirographis  u.  a.)  und  das  an 
die  Blutkörperchen  mancher  Gephyreen 
(Sipunculus)  gebundene  rote  Hämerythrin 
zu  erwähnen.  Auch  ungefärbte  Eiweißstoffe, 
die  Achroglobine,  besitzen  hier  und  da  die 
Fähigkeit  lockerer  Sauerstoffbindung  und 
wahrscheinlich  sind  diese  Stoffe  weiter  ver- 
breitet als  man  bisher  weiß. 


Bei  den  Wirbeltieren  unterscheiden  wir 
rote  Blutzellen  oder  Erythrocyten.  die  bei 
allen  Nonmammahern  eine  ovale  Form 
besitzen  und  die  weißen  Blutkörperchen 
oder  Leukocyten,  die  auch  als  Lymphzellen 
bezeichnet  werden.  Die  Erythrocyten  sind 
als  spezifisch  respiratorische  Zellen  zu  be- 
trachten. Außer  diesen  Blutzellen  kommen 
als  weitere  Formelemente  die  sogenannten  Blut- 
plättchen oder  Thrombocyten  vor  (Fig.  22, 23). 

Die  farbigen  Blutzellen  sind  weiche 
elastische    Gebilde.      Ihre    Größe   schwankt 


Mensch 


Geldrollenform        Stechapfelform 


Blutplättchen  Lnikozyten 

Frosch 


in  Bewesfuns;     in  Ruhe 


Seitenansicht 
farbiü;er  Blutzellen 


Leukozyt, 

Fig.  22.  Blutzellen,  600 mal  vergr.  1  farbige 
Blutzelle  bei  tiefer  Einstellung,  2  bei  hoher 
Einstellung  des  Objektivs,  3  Seitenansicht  farbiger 
Blutzellen,  4  farbige  Blutzellen  ganz  frisch.  Kern 
wenig  deutlich,  5  einige  Minuten  später,  Kern 
deutlich  sichtbar,  6  nach  Wasserzusatz. 


Fig.  23.  Rana  esculenta,  Erythrocyten  von 
der  Fläche  und  von  der  Kante  aus  gesehen, 
gleiclie  Vergrößerung.  A  mit  Perenyischer,  B  mit 
Formol- Müll  er  scher  Flüssigkeit  konserviert, 
ke  Kern. 


Cii-kulationsorgane  und  Blutgefäße 


653 


bei  den  einzelnen  Vertebraten.  Beim  Frosch 
sind  sie  22  //  lang  und  15  ß  breit.  Beim 
Menschen  sind  sie  rund  und  ihr  Durchmesser 
beträgt  7,5  /^  Den  farbigen  Blutzellen  der 
Mammaliern  fehlt  der  Kern,  es  sind  meist 
kernlose  napf-  oder  glockenförmige  Gebilde 
(nur  die  Tylopoden  haben  ovale),  die  aus 
einer  zähflüssigen,  membranartigen  Hülle  und 
einem  dünnflüssigen  Inhalt,  dem  Endosoma 
bestehen.  Letzteres  enthält  das  Hämoglobin 
gelöst.  Bei  den  Nonmammaliern  sind  die 
farbigen  Blutzellen  oval  und  bikonvex  und 
haben  einen  deuthchen  runden  oder  ovalen 
Kern.  Im  übrigen  zeigen  sie  die  gleichen 
Verhältnisse  wie  die  der  Säugetiere. 

Unter  dem  Namen  Leukocyten  kann  man 
zwei  Hauptarten  von  Zellen  verstehen,  die 
Hämoleukocyten  und  die  Lymphocyten. 
Beiden  Arten  ist  das  Fehlen  einer  Membran 
gemeinsam,  sie  können  sich  amöboid  bewegen 
und  sind  nur  im  Zustande  der  Ruhe  kugelig. 
Die  Verbreitung  der  weißen  Blutzellen  ist 
eine  überaus  große,  sie  kommen  nicht  nur 
im  Blut-  und  Lymphgefäßsystem,  sondern 
auch  im  Knochenmark,  im  adenoiden  Ge- 
webe, im  fibrillären  Bindegewebe,  zwischen 
Epithel  und  Drüsenzellen,  kurz  überall 
dort  vor,  wohin  sie  zu  wandern  vermögen. 
Verschieden  sind  beide  Arten  durch  das 
Protoplasma,  das  bei  Hämoleukocyten  be- 
sondere Granula  aufweist,  die  bei  den  Lympho- 
cyten fehlen.  Die  Hämoleukocyten  zerfallen 
wieder  in  feinkernige  neutrophile  und  grob- 
körnige eosinophile.  Der  Kern  ist  bei  beiden 
entweder  rund  oder  vielfach  gelappt. 

Die  Blutplättchen  (Fig.  22)  sind  sehr 
vergänghche  farblose  runde  oder  zugespitzte 
Körper  von  2  bis  4  //  Durchmesser.  Sie  sind 
amöboider  Bewegung  fähig  und  enthalten 
ein  Gebilde,  dessen  Kernstruktur  fraglich  ist. 
Im  Blute  sind  sie  oft  in  sehr  großer  Anzahl 
enthalten.  Ihre  Herkunft  ist  noch  durchaus 
dunkel,  von  manchen  Forschern  wird  be- 
hauptet, daß  sie  Abschnürungsprodukte  von 
Erythro-  oder  Leukocyten  wären.  Auch  ihre 
Bedeutung  ist  noch  unklar. 

8b)  Entwickelung  der  Blutzellen 
und  Erneuerung  des  Blutes.  Die  Ent- 
wickelung der  Blutzellen  beginnt  zuerst 
in  den  Blutinseln,  die  durch  Stränge  farb- 
loser Bildungsstellen  des  Dottersackes  dar- 
gestellt sind.  In  bezug  auf  die  weiteren 
Bildungsverhältnisse  gehen  die  Auffassungen 
der  Autoren  auseinander.  Die  Verfechter 
der  polygenetischen  Abstammung  der  Blut- 
zellen nehmen  an,  daß  eine  frühzeitige 
Scheidung  in  Gefäß-Endothelzellen  und 
in  primäre  Erythroblasten  eintritt.  Die 
letzteren  werden  bald  durch  eine  zweite 
Generation,  die  sekundären  Erythroblasten, 
ersetzt,  die  sich  dann  zu  Erythrocyten 
umbilden.  Die  Hämoleukocyten  sollen  sich 
später   in    der    jungen    Leber    und    in    dem 


Knochenmark  bilden.  Die  Lymphocyten 
dagegen    entstehen    in    den    Lymphknoten. 

Die  Verfechter  der  monophyletischen 
Abstammung  der  Blutzellen  glauben,  daß 
nur  ein  Teil  der  Bildungszellen  zu  hämoglobin- 
haltigen  primären  Erythroblasten  werden. 
Der  andere  Teil  soll  farblos  bleiben  und  die 
Mutterzelle  aller  weiteren  Blutzellen  dar- 
stellen, sowohl  der  roten  wie  der  weißen 
Blutkörperchen. 

Immer  aber  kann  man  wohl  mit  Mi  not 
für  die  roten  BlutzeUen  aller  Vertrebraten 
einen  gemeinsamen  primitiven  Zelltypus 
annehmen,  der  sich  jeweils  zu  einer  besonde- 
ren Dauerform  differenziert.  Embryonal 
sind  die  Erythroblasten  junge  Zellen  mit 
wenig  Plasma  und  großem  Kern.  Diese 
Zellform  kommt  bei  keiner  Tierklasse  mehr 
als  Dauerelement  vor.  Bei  weiterer  Differen- 
zierung nimmt  der  Kern  an  Größe  ab,  das 
Protoplasma  zu.  Derartige  Erythrocyten 
kommen  bei  den  Ichthyopsiden  vor.  Bei 
den  Sauropsiden  geht  diese  Modifizierung 
noch  weiter;  das  Protoplasma  nimmt  gegen- 
über dem  Kern  noch  mehr  an  Masse  zu, 
der  letztere  wird  klein  und  dunkel.  Endhch 
schwindet  der  Kern  bei  den  roten  Blutzellen 
der  Säugetiere  ganz.  Das  Blutkörperchen 
hat  hier  den  höchsten  Grad  seiner  Differen- 
zierung erreicht,  es  ist  jetzt  eigenthch 
nur  noch  ein  Hämoglobintröpfchen,  das  mit 
einer  halb  durchlässigen  Membran  umhüllt 
ist.  Das  biogenetische  Grundgesetz  gilt  also 
auch  für  die  Blutkörperchenbildung,  indem 
die  Jugendform  für  aUe  Klassen  stets  den 
gleichen  Zelltypus  darstellt,  die  sich  dann 
aber  bei  höheren  Klassen  in  mehr  oder  weniger 
große  Anlehnung  an  ihre  phylogenetischen 
Vorbilder  umformt. 

Eine  Erneuerung  von  roten  Blutkörper- 
chen findet  das  ganze  Leben  hindurch  statt, 
es  treten  immer  zuerst  kernhaltige  Blut- 
zellen auf,  die  sich  dann  in  die  für  die  be- 
treffende Art  typischen  Zellen  umformen. 
Für  die  Bildungsstätten  kommt  in  erster 
Linie  das  Knochenmark  in  Betracht.  Ob 
auch  die  Leber,  die  Lymphdrüsen  und  die 
Milz  sich  an  der  Bildung  der  Erythrocyten 
beteiligen    können,    ist    noch  nicht  geklärt. 

8c)"  Blutgerinnung  und  sonstige 
Eigenschaften  des  Blutes.  Eine  wich- 
tige Eigenschaft  des  Blutes  der  Wirbeltiere 
und  auch  mancher  Wirbellosen  ist  die 
Gerinnungsfähigkeit.  Die  Gerinnung  kommt 
zustande  durch  die  Verbindung  zweier  im 
Plasma  gelöst  vorkommender  Substanzen, 
der  fibrinoplastischen  und  der  fibrinogenen 
Substanz.  Das  Produkt  dieser  Verbindung 
ist  der  Faserstoff  oder  das  Fibrin.  Das  ge- 
ronnene Blut  sondert  sich  in  eine  zusammen- 
hängende Masse  ab,  die  sich  zu  Boden  senkt, 
den  sogenannten  Blutkuchen  und  in  eine 
darüberstehende  klare  Flüssigkeit,  das  Blut- 


654 


Cirkulationsoro'ane  und  Blutgefäße 


serum.  Der  rote  Blutkuchen  besteht  aus ' 
allen  farbigen,  den  meisten  farblosen  Blut- 
zellen und  dem  Fibrin,  das  sich  mikroskopisch 
als  ein  filziges  feines  Faserwerk  erweist. 
Das  Blutserum  ist  farblos  und  enthcält  einige 
farblose  Blutzellen. 

Die     Fähigkeit    der     Blutgerinnung    ist 
außerordentlich    wichtig   für    die    Tiere,    da  | 
hierdurch   größere   Blutverluste   durch   Ver- 
schluß    der    Wunden     durch    Fibrinpfröpfe 
verhindert  werden  können.  Unter  den  Wirbel- 
losen kommt  eine  Gerinnbarkeit  des  Blutes  j 
den  Krebsen,  den  Insekten  und  hier  und  da  | 
auch  den  Mollusken  zu. 

Der  rote  Farbstoff  im  Blute  der  Wirbel- 
tiere, das  Hämoglobin,  hat  die  Fähigkeit, 
unter  bestimmten  Verhältnissen  zu  kristalli- 
sieren und  zwar  im  rhombischen  System. 
Das  Hämoglobin  geht  leicht  in  Zersetzung 
über.  Zuerst  in  das  Hämatin,  welches  dann 
weitere  Umwandlungen  zu  Hämatoidin  und 
Hämin  erfahren  kann.  Die  Kristalle  des 
Hämatoidins  finden  sich  innerhalb  des 
Körpers  in  allen  Blutextravasaten,  z.  B.  im 
Corpus  luteum ;  sie  stellen  rhombische  Prismen 
von  orangeroter  Farbe  dar,  während  die 
Kristalle  des  Hämins  rhombische  Täfelchen 
oder  Bälkchen  von  mahagonibrauner  Farbe 
sind. 

An  das  Blut  knüpft  sich  auch  der  Begriff 
warm-  und  kaltblütiger  Tiere;  alle  Vögel  und 
Säuger  einerseits  gehören  zu  den  ersteren,  alle 
übrigen  Wirbeltiere  und  die  Wirbellosen  an- 
dererseits zu  den  letzteren.  Das  Blut  ist  je- 
doch nicht  allein  für  diesen  Unterschied  verant- 
wortlich zu  machen,  da  die  Wärme  durch 
Bewegung  und  Stoffwechselvorgänge  erzeugt 
wird.  Während  bei  den  Kaltblütern  die 
Temperatur  nicht  wesenthch  über  die  des 
umgebenden  Mediums  hinausgeht  (homoio- 
therm),  haben  die  warmblütigen  Tiere  eine 
konstante  Temperatur,  die  unabhängig  von 
dem  umgebenden  Medium  geworden  ist. 
sie  sind  poikilotherm. 

9.  Biologische  Bedeutung  des  Blutes 
für  die  Abstammungslehre.  Jeder  Organis- 
mus besitzt  in  seinem  Blute  spezifische 
Eiweißverbindungen,  sogenannte  Antikörper, 
die  imstande  sind  fremde  Blutkörperchen 
aufzulösen,  d.  h.  sie  veranlassen  die  roten 
Blutkörperchen  ihr  Hämoglobin  austreten 
zu  lassen.  Diesen  Vorgang  bezeichnet  man 
als  Hämolyse.  Gegen  diese  Antikörper 
können  nun  abermals  Gegenkörper  auftreten, 
die  die  Wirkung  der  ersten  aufheben.  Spritzt 
man  z.  B.  einem  Versuchstier  Hämolysin  ein, 
so  bildet  es  ein  Antihämolysin,  das  dann  die 
Zerstörung  der  Blutkörperchen  aufhebt. 
Einen  derartigen  Vorgang  bezeichnet  man 
als  Immunisierung.  Vermittels  der  Hämolyse 
kann  man  nun  die  Verwandtschaftsgrade 
der  einzelnen  Tiere  prüfen.  Der  einfachste 
Versuch    ist    der    der    Bluttransfusion    oder 


Blutmischung  verschiedener  Tiere.  Gehören 
die  Tiere  verwandten  Arten  an,  so  bleibt  die 
Hämolyse  aus.  Während  sie  bei  entfernteren 
Arten  in  je  stärkereniMaße  auftritt,  je  entfern- 
ter die  Verwandtschaft  ist.  Die  Bluttrans- 
fusion ist  z.  B.  ohne  Schaden  niöghch  zwischen 
den  Menschen  und  den  anthropoiden  Affen. 

Vervollkommnet  sind  derartige  Experi- 
mente noch  durch  die  Auffindung  der  soge- 
nannten Präcipitine.  Injiziert  man  z.  B. 
einem  Kaninchen  lange  Zeit  hindurch  Men- 
schenblut, so  tritt  zuletzt  die  anfangs  auf- 
tretende Hämolyse  nicht  mehr  ein,  d.  h, 
das  Kaninchen  wird  gegen  Menschenblut 
immun.  Dieses  Blut  enthält  nun  Menschen- 
blutpräcipitine,  die  mit  Menschenblut  ge- 
mischt die  sogenannte  Eiweißreaktion  er- 
geben, die  sich  in  einer  Trübung  und  Nieder- 
schlagsbildung im  Blute  kundgibt.  Bei 
tierischem  Blut  würde  diese  Trübung  nicht 
eintreten,  so  daß  also  mit  HiKe  dieser  Methode 
Menschenblut  von  Tierblut  unterschieden 
werden  kann,  was  in  forensischer  Hinsicht 
sehr  wichtig  ist.  Mit  Hilfe  der  Präcipitine 
sind  nun  auch  die  Blutverwandtschafts- 
verhältnisse der  Tiere  genau  verfolgt  worden, 
derartige  Experimente  haben  hauptsächhch 
Uhlenhuth,  Friedenthal  und  Nuttal 
angestellt.  Mit  ihrer  Hilfe  sind  Differenzen 
aufgedeckt  worden,  die  man  früher  keines- 
wegs ahnen  konnte.  So  haben  trotzdem 
manche  Arten,  obwohl  sie  nahe  Verwandte 
zu  sein  scheinen,  spezifisch  verschiedene 
Arten  von  Bluteiweiß.  Andererseits  zeigt 
uns  die  Verwandtschaftsreaktion,  daß  oft 
innerüche  Uebereinstimmung  und  Aehnhch- 
keit  bei  äußerhch  morphologisch  differenten 
Arten  herrscht. 

Interessant  ist  auch,  daß,  obwohl  die 
Blutzusammensetzung  der  Embryonen,  von 
der  der  erwachsenen  Tiere  derselben  Art 
beträehthch  abweicht,  trotzdem  in  allen 
Stadien  der  Entwickelung  dasselbe  Blut- 
eiweiß vorhanden  ist,  welches  also  als  art- 
charakteristisch zu  bezeichnen  ist.  Diesen 
Nachweis  erbrachte  Friedenthal  durch 
Fällung  des  Blutes  der  entsprechenden 
erwachsenen  Tiere  mit  einem  Antiserum, 
das  durch  Einverleibung  von  Leibessubstanz 
von  Embryonen  erhalten  war. 

Literatur.  F.  G.  Beddard,  A  Monograph  of 
tlie  Order  of  Oligochaeta,  O.cjord  1895,  —  H.  S, 
Bergh,  Gedanken  über  den  Ursprung  der 
wichtigsten  geweblichen  Bestandteile  des  Blut- 
j  gefaßsijstems,  Änat.  Am.  20.  Bd.  1902.  —  Der- 
selbe, 1.  Beiträge  zur  vergleichenden  Histologie, 
2.  lieber  den  Bau  der  Gefäße  bei  den  Anneliden, 
8.    Ueber     die     Gefäßwände     bei     Arthropoden. 

1.  Mitteilung    in   Anat.   Hefte,    1.  Abt.  14.  Bd., 

2.  Mitteilimg  in  Anal.  Hefte,  1.  Abt.  15.  Bd.,  1900, 

3.  Mitteilung  in  Anat.  Hefte,  1.  Abt.  19.  Bd.,  1902. 
—  A.  Berlese,  GH  Insetti,  Vol.  Primo,  Milano 
1909.  —  Claude  Bernard,  Lerons  sur  la 
chaleur  animale,  Paris  1876.  —  W.  Bri'nilngs, 


Cirkulationsorgane  und  Blutgefäße  —  Clapart'de 


655 


Zur  Physiologie  des  Kreidavfs  der  Fische,  Arch. 
f.  d.  (jes.  Physioi.  75,  1899.  —  O.  Bütschll, 
lieber  eine  Hypothese  bezüglich  der  phylogene- 
tischen Herleitung  des  Blutgefäßapparatcs  eines 
Teiles  der  Bletazocn,  Blorph.  Jahrbücher,  Bd.  S, 
1882.  —  O.  Bürger,  Die  Nemertinen  des 
Golfes  von  Neapel,  Berlin  1895.  —  C.  Claus 
und  K.  Groben,  Lehrbuch  der  Zoologie,  Mar- 
burg, H.  1911.  Allgemeine  Literatur  für  die 
einzelnen  Tierklassen.  —  Andre  Conibauit, 
Contribvtion  ä  l'etude  de  la  respiration  et  de 
la  circulation  des  Lombriciens,  Jourv.  Anat. 
Phys.  Paris.  45.  Annee,  1909.  —  L.  Cuenot, 
Eludes  sur  le  sang,  son  role  et  sa  formation 
dans  la  serie  animale  (1.  Partie  Vertebres, 
2.  Partie  Invertebres) ,  Arch.  Zool.  E.tper. 
Tome  5,  1888,  Tome  7.  1889.  —  Verselbe,  Le 
sang  et  les  glandes  lymphatiques  dans  la  serie 
animale  (2.  Partie  Invertebres,  1.  Partie  Vertebres), 
Ebenda  T.  7,  1889,  T.  9,  1891.  —  R.  Vubois, 
Contribution  ä  l'etude  du  rythme  cardiaque  chez 
les  Mollusques  lamellibranches,  Ann.  Soc.  Lam., 
Lyon,  N.  S.,  T.  45.  1899.  —  C.  Eberth,  Zir- 
kulationsorgane, in  3Ierkel- Bonnet,  Ergebn.  d. 
Anat.  und  Entwicklungsgeschichte.  Bd.  I,  1891 
und  ff.  Nur  Wirbeltiere.  —  M.  Fernandez, 
Zur  mikroskopischen  Anatomie  des  Blutgefäß- 
systems der  Tunicaten.  Nebst  Bemerktingen  z\ir 
Phylogenese  des  Blutgefäßsystems  im  allgemeinen, 
Jena,  Zeit.  Natuno.  39.  Bd.  1904.  —  S.  Fuchs, 
Beiträge  zur  Physiologie  des  Kreislaufs  bei  den 
Cephalopoden,  Arch.  f.  d.  ges.  Physioi.  Bd.  60, 
1895.  —  C.  Gegetibaur,  Vergleichende  Ana- 
tomie der  Wirbeltiere  mit  Berücksichtigung  der 
Wirbellosen,  Leipzig  1901.  —  E.  S.  Goodrich, 
On  the  Commiinication  between  the  Coelom  and 
the  Vascular  System  in  the  Leech,  Hirudo  medi- 
cinalis,  Ouart.-Journ.  mic,  sc.  XLII,  1899.  — 
B.  Halter,  Lehrbuch  der  vergleichenden  Ana- 
tomie, Jena  1904.     Umfaßt  auch  die  Wirbellosen. 

—  O.  Hamann,  Die  wandernden  Urkeimzellen 
und  ihre  Reifungsstelle  bei  den  Echinodermen, 
Zeit.  Wiss.  Zool.  46.  Bd.  1887.  —  Verselbe, 
Beiträge  zur  Histologie  der  Echinodermen, 
Heft  3,  Anat.  und  Histol.  d.  Echiniden  und 
Spalangiden,  Jena,  Zeit.  Naturw.  21.  Bd.  1887. 

—  P.  Heine,  Untersuchungen  über  den  Bau 
lind  die  Entwicklung  des  Herzens  der  Salpen 
und  der  Ciona  intestinalis,  Zeit.  Wiss.  Zool. 
73.  Bd.  1908.  —  R.  Hesse  und  Fr.  Voflein, 
Tierbau  tmd  Tier  leben,  I.  Bd.,  Der  Tierkörper 
als  seibftändiger  Organismus,  von  R.  Hesse, 
Leipzig,  Berlin  1910.  Hier  auch  weitere  Literatur. 

—  Hochsletter,  Entwickelung  des  Blutgefäß- 
sy^tems,  in  0.  Hertwigs  Handbuch  der  vergleich, 
u.  experim.  Entwicklungslehre  der  Wirbeltiere, 
Bd.  3,  Teil  2,  Jena  1906.  —  M.  Jaqxict, 
Recherches  sur  le  Systeme  vasculaire  des  Arive- 
lides,  3Iitt.  zool.  Stat.  Neapel  VI,  1886.  — 
J,  B.  Johnston,  On  the  blood  vessels,  their 
valves  and  the  cours  of  the  blood  in  Lumbricus, 
Biol.  Bull.  Woods  Holl,  Vol.  5.  1903.  — 
F.  Korscheit  und  K.  Heider,  Lehrbuch  der 
vergleich.  Enticickelungsgeschichie  der  wirbellosen 
Tiere,  Spezieller  Teil,  Jena  1900.  —  Buy  Lan- 
cester,  Note  on  the  Coelom  and  Vascular  System 
of  ßfollusra  and  Arthropoda,  Quart.  Journ.  Micr. 
Sei.,  Vol.  XXXI V,  1893.  —  A.  Lang,  Lehr- 
buch der  vergleich.  Anatomie  der  wirbellosen 
Tiere,  2.  Aufl.  teiliv.  erschienen ,  Jena  1900.  — 
Verselbe,    Beiträge  zu  einer   Ti ophocoeltheorie. 


Betrachtungen  und  Suggestionen  über  die  phylo- 
genetische Ableitung  der  Blut-  und  Lymphbehülter, 
insbesondere  der  Articulaten.  Mit  einem  ein- 
leitenden Abschnitt  über  die  Abstammung  der 
Anneliden,    Jena,    Zeit.  Naturw.,    38.   Bd.    1903. 

—  H.  Ludwig,  Morphologische  Studien  an 
Echi7iodermen ,  Zeitschr.  f.  wiss.  Zool.  1877 — 
1882.  —  A.  3Iallassez,  Hämoglobingehalt  der 
roten  Blutkörperchen,  Arch.  de  Physiologie  4, 
1877.  —  A,  Menegaxix,  Recherches  sur  la 
circidation  des  Lamellibranches  marines,  Be- 
san^on  1890.  —  Milne- Edwards,  Observations 
sur  la  circulation  chez  les  Molhisques,  Ann.  d. 
Sei.  Nat.  Zool.,  ser.  3.  T.  VIII,  1847.  —  A. 
Naef,  Die  Organgevese  des  Cölomsystems  und 
der  zentralen  Blutgefäße  von  Loligo,  Jena,  Zeit. 
Naturw.  45.  Bd.,  1909.  —  Verselbe,  Zur  ver- 
gleichenden Anatomie  und  Entwicklungsgeschichte 
des  Blutgefäßsystems  der  Cephalopoden,  Zool 
Anz.,  36.  Bd.,  1910.  —  A,  €.  Oudemans,  The 
Circulatory  and  Nephridial  Apparalus  of  the 
Nemeriea,  Quart.  Journ.  Mic.  Sei  XXV.  Suppl. 
1885.  —  W.  Schixnkeuitsch ,  Lehrbuch  der 
vergleichenden  Anatomie  der  Wirbeltiere,  Deutsch 
V.  H.  N  Maier  und  B.  W.  Sukalschoß',  Stutt- 
gart 1910.  —  K.  C,  Schneider,  Lehrbuch  der 
vergleichenden  Histologie  der  Tiere,  Jena  1902. 
Histologische  Literatur  namentlich  auch  für 
wirbellose  Tiere.  —  L.  S.  Schnitze,  Unter- 
suchungen über  den  Herzschlag  der  Salpen, 
Jena,  Zeitschr.  f.  Naturw.,  35.  Bd.,  1899.  — 
St,  Sterling,  Das  Blutgefäßsystem  der  Oligo- 
chaeten.  Embryologisch  -  histologische  Unter- 
suchungen, Jena,  Zeit.  Naturw.,    44.  Bd.,    1909. 

—  C,  Toldt,  Anatomischer  Altlas,  Wien-Leipzig 
1909.  —  C,  Vogt  und  E.  Yung,  Lehrbtich  der 
praktischen  vergleichenden  Anatomie,  1. — 2.  Bd., 
Braunschweig,  1889 — 1894.  —  F.  Weidenreich, 
Die  Leiikocyten  und  verwandte  Zellformen, 
in  Merkel-  Bonnet,  Ergebn.  d.  Anat.  ti.  Ent- 
wicklungsgeschichte,   Bd.  XIX,    1909,    2.  Hälfte. 

—  Verselbe,  Die  roten  Blutkörperchen,  I  u.  11, 
in  31  e  r  kel- Bonne  t ,  Ergebri .  d.  Anat.  u. 
Entwickelungsgeschichte,  Bd.  13  1903  u.  14.  1904. 

—  R.  Wiedersheim ,  Vergleichende  Anatomie 
der  Wirbeltiere,  Jena  1909.  Weitere  ausführliche 
Literatur  namentlich  für    Wirbeltiere. 

W.  Harms. 


Claparede 

Jean  Louis  Rene  Antoine  Edouard. 

Geboren  am  24.  April  1832  in  Genf,  gestorben 
am  31.  Mai  1870  in  Siena.  Studierte  von  18b2 
an  in  Berlin  Medizin  und  Naturwissenschaften, 
wo  er  besonders  von  Joh.  Müller  und  0.  G. 
Ehrenberg  beeinflußt  wurde.  1855  begleitete 
er  J.  Müller  auf  einer  mehrmonatlichen  Reise 
an  die  Küsten  Norwegens.  Nach  Berlin  zurück- 
gekehrt, promovierte  er  1857  und  wurde  1862 
Professor  der  vergleichenden  Anatomie  in  Genf. 
Nach  dem  Erscheinen  der  Darwinschen  Werke 
über  die  Entstehung  der  Arten  war  er  einer  der 
ersten,  die  diesen  Gedanken  aufgriffen  und 
weiter  ausbauten.  Er  veröffentlichte  in  dieser 
Periode  eine  Reihe  von  wertvollen  Artikeln 
in  der  Revue  Germaniriue  (1861).  Seit  1865  war 
seine    Gesundheit   sehr   schwankend,   so    daß   er 


656 


Claparede  —  Claus 


oft  seine  Arbeit  unterbrechen  mußte;  er  ver- 
brachte gesundheitshalber  meist  den  Winter  in 
Neapel,  bis  ihn  1870  der  Tod  auf  der  Heiinreise 
ereilte.  Seine  wichtigsten  Schriften  sind:  Etudes 
sur  les  infusoires  et  les  rhizopodes  (mit  Lach- 
mann). Genf.  1858  bis  1861.  2  Bde.  —  Recher- 
ches  anatomiques  sur  les  Üligochetes.  Mem. 
Soc.  Physique  H.  N.  Geneve  T.  16.  1861.  — 
Les  Annelides  chetopodes  du  golfe  de  Naples 
3  Vols.  1868  Suppl.  1870.  Nach  seinem  Tode 
erschien  noch:  Recherches  sur  la  structure  des 
annelides  sedentaires  (1873). 

Literatur.  Encyclopaedia  briUmmica.  Vol.  VI, 
lyiOjll.  —  Carus ,  Geschichte  der  Zoologie. 
München  1872. 

W.   Haj'tns. 


Clapeyrou 

Benoit  Pierre  Emile. 
Geboren  am  26.  Januar  1799,  gestorben  am 
28.  Januar  1864.  Er  winde  1816  Schüler  der 
polytechnischen  Schule,  ging  dann  nach  St. 
Petersburg,  wo  er  Oberst  im  Korps  der  Wege- 
baumeister wurde.  Nach  seiner  Rückkehr  nach 
Frankreich  lebte  er  als  Ingenieur-en-Chef  des 
Mines  in  Paris,  1858  ernannte  die  Pariser 
Akademie  ihn  zu  ihrem  Mitglied.  In  seinem 
Memoire  sur  la  puissance  motrice  de  la  chaleur 
übertrug  er  Carnots  Formeln  der  Wärmetheorie 
in  mathematische  Sprache.  Ferner  veröffentlichte 
er  mehrere  Aufsätze  über  die  Elastizitätstheorie. 

E.  Drude. 


Clark 

Latimer. 


Geboren  am  22.  März  1822  in  Gr^at  Marlow  in 
Buckinghamshire,  gestorben  am  29.  Oktober 
1898.  Er  wurde  1847  Assistenz-Ingenieur  von 
R.  Stephenson  bei  der  Britannia-Brücke, 
1850  Ingenieur  der  Telegraphen-Kompr.gnie  von 
England,  welche  Stellung  er  1870  niederlegte; 
gleichzeitig  war  er  seit  1859  Ingenieur  der  At- 
lantischenTelegraphen-Kompagnie,  später  ]\Iitglied 
mehrerer  Firmen  zur  submarinen  Kabellegung. 
Die  Royal  Society  ernannte  ihn  zu  ihrem  ]\Iit- 
glied.  Clark  legte  zahlreiche  Kabel;  als  erster 
stellte  er  die  Signalverzögerung  in  submarinen 
Kabeln  fest.  Er  ist  der  Erfinder  der  pneumati- 
schen Post.  In  seinen  Principles  or  Standards 
for  electric  measurement  schlug  er  die  Bezeich- 
nungen Ohm,  Volt,  Farad  vor.  In  weiteren 
Kreisen  bekannt  ist  sein  Name  durch  das 
Clark  sehe  Normalelement. 

E.   Drude. 


Claus 

Adolf. 
Geboren    am    6.     Juni    1838    zu    Kassel,    ge- 
storben am  4.  Mai  1900  in  Freiburg  in  Baden, 
wo  er  seit  1866  bis  nahe  vor  seinem  Tode  als 


Dozent  und  Professor  erfolgreich  gewirkt  hat, 
ist  fast  ausscMießlich  im  Gebiete  der  organischen 
Chemie  tätig  gewesen,  die  er  durch  zahlreiche 
Experimentaluntersuchungen  über  Benzolderi- 
vate, Abkömmlinge  des  Chinolins,  über  Alkaloide 
usw.  befruchtet  hat.  Als  Theoretiker  hat  er 
häufig  wichtige  Fragen,  die  seine  Zeitgenossen 
bewegten,  eigenartig  aber  stets  klar,  wenn  auch 
zuweilen  mit  stark  polemischem  Einschlag,  be- 
handelt. Seine  Originalität  zeigte  sich  schon 
in  dem  frühesten,  wenig  bekannten  Werke  dieser 
Richtung:  Theoretische  Betrachtungen  und 
deren  Anwendung  zur  Systematik  der  organi- 
schen Chemie  (Freiburg  1866).  Hier  stellte  er 
zuerst  die  nach  ihm  benannte  Benzolformel  auf. 

Literatur.    Nekrolog  von  S.  X.   Vis.  Journ.  jn-akt. 
Chcm.   (i2,    U7. 

E.  vou   Meyer. 


Claus 

Carl  Friedrich  Wilhelm. 
Geboren  am  2.  .Januar  1835  in  Kassel,  gestorben 
am  18.  Januar  1899  in  Wien.  Studierte  in  Marburg 
und  Gießen  Äledizin  und  Naturwissenschaft  und 
promovierte  1857,  worauf  er  sich  1858  in  Mar- 
burg als  Privatdozent  für  Zoologie  niederließ. 
Er  gmg  schon  im  folgenden  Jahre  nach  Würz- 
burg, wo  er  1860  Extraordinarius  wurde.  1863 
folgte  er  einem  Rufe  nach  ]\Iarburg  als  Nach- 
folger von  Herold,  um  aber  schon  1870  nach 
Göttingen  überzusiedeln.  1873  erhielt  er  einen 
Ruf  nach  Wien,  woselbst  er  23  Jahre  hindurch 
lehrte.  Er  \nirde  in  Wien  der  Schöpfer  der 
wissenschaftlichen  Zoologie  in  Oesterreich;  durch 
ihn  \\'urden  Tausende  von  ^Medizinern  und  Lehrern 
mit  dem  Geiste  der  modernen  Naturwissenschaft 
bekannt  gemacht.  Seine  Werke  zeugen  von 
einer  vorzüglichen  Beobachtungsgabe,  dabei 
betreffen  sie  die  verschiedensten  Teile  der  Zoo- 
logie. Er  gehörte  mit  zu  den  eifrigsten  Ver- 
tretern der  Deszendenztheorie;  bekämpfte  aber 
entschieden  die  durch  Häckel  vertretene  ex- 
treme Richtung  des  Darwinismus.  Er  neigte 
mehr  zum  Lamarekismus  hinüber,  und  legte 
der  funktionellen  Anpassung  eine  große  Be- 
deutung bei.  Diesbezügliche  Schriften  sind: 
Lamarck  als  Begründer  der  Deszendenzlehre, 
Wien  1888,  und  Ueber  die  Wertschätzung  der 
natürlichen  Zuchtwahl,  ebenda  1888.  Die  son- 
stigen Arbeiten  von  Claus  beziehen  sich  haupt- 
sächlich lieben  den  Cölenteraten  auf  die  Crusta- 
ceen,  deren  bester  Kenner  er  wurde.  Im  folgenden 
seien  die  hauptsächlichsten  aufgeführt:  Die  frei- 
lebenden Copepoden,  Leipzig  1863;  Untersuchun- 
gen über  die  Organisation  und  Entwickelung 
der  ]\Iedusen,  Prag  1883;  Grundzüge,  später 
Lehrbuch  der  Zoologie  (nach  seinem  Tode  von 
Grobben  bearbeitet),  1868:  Arbeiten  aus  dem 
zoologischen  Institut  der  Universität  Wien  und 
der  zoologischen  Station  in  Triest,  seit  1878. 
Liter.atur.  Carl  Grobben,  Nachruf  an  Carl 
Claus.  In  Verh.  d.  K.  K.  zool.  Gesellsch.  Wieii 
1899.  —  Hofrat  Carl  Claus.  Autobiographie  bis 
1S7S.  Vollendet  von  Professor  v.  Alth.  Har- 
burg 1899.     Mit  S  Bildnissen. 

W.  Harms. 


Clausius  —  Clusius 


657 


Clausius 

Rudolf. 

Geboren  am  2.  Januar  1822  in  Köslin,  gestorben 
am  24.  August  1888  in  Bonn.  Er  studierte  in 
Berlin,  habilitierte  sich  da,  wurde  1850  Lehrer 
an  der  dortigen  Artillerie-  und  Ingenieurschule, 
X855  Professor  in  Zürich,  zunächst  am  Poly- 
technikum, später  an  der  Universität,  1867  in 
Würzburg,  1869  in  Bonn.  Er  war  Mitglied 
zahlreicher  wissenschaftlicher  Gesellschaften  und 
Inhaber  der  Co pley- Medaille  der  Royal  Society. 
Clausius  gilt  als  der  eigentliche  Begründer 
der  mechanischen  Wärmetheorie.  In  seiner 
Abhandlung:  lieber  die  bewegende  Ivi-aft  der 
Wärme  und  die  Gesetze,  welche  sich  daraus 
für  die  Wärme  selbst  ableiten  lassen,  die  1850 
in  Poggendorfs  Annalen  erschien,  gab  er 
die  Grundzüge  der  mechanischen  Wärmetheorie 
und  korrigierte  den  Carnotschen  Satz  dahin, 
daß  die  in  Arbeit  verwandelte  Wärme  der  über- 
geführten Wärme  und  der  Temperaturdifferenz 
von  Kessel  und  Kondensator  proportional  sei. 
Clausius  beteiligte  sich  weiterhin  lebhaft  am 
Ausbau  der  mechanischen  Wärmetheorie,  deren 
Prinzipien  er  teilweise  auch  auf  elektrische  Er- 
scheinungen anwandte.  Durch  seine  Arbeit: 
Ueber  die  Art  der  Bewegung,  welche  wir  Wärme 
nennen,  erschloß  er  das  Gebiet  der  kinetischen 
Gastheorie. 

Literatur.     Biecke,  R.  C,  Göttingen  1S89. 

E.  Drude. 


Clement 

Julius  Morgan. 


Geboren  1779  in  Dijon,  gestorben  im  Januar 
1842  in  Paris.  Er  studierte  in  Dijon,  ging  dann 
nach  Paris  und  arbeitete  in  dem  Notariatsbureau 
seines  Onkels.  In  dieser  Zeit  bekam  er  natur- 
wissenschaftliche Anregung,  wandte  sich  ins- 
besondere der  Chemie  zu  und  wurde  Schüler 
von  Montgolfier  und  Guyton  de  Marveau. 
In  seiner  mit  Desormes  unternommenen 
Arbeit:  Du  zero  absolu  et  du  cälorificiue  spe- 
cifique  des  gaz  bestimmte  er  das  Verhältnis 
der  spezifischen  Wärmen  der  Gase  bei  koln- 
stantem  Druck  und  konstantem  Vohimen.  Seine 
,, Theorie  de  la  fabrication  de  l'acide  sulfurique" 
Avurde  epochemachend  in  der  Schwefelsäure- 
industrie. 

E,  Drude, 


Cleye 

Per  Theodor. 


treffliche  organisch-chemische  Untersuchungen, 
besonders  auf  dem  Gebiete  der  Naphtalinderivate, 
stammen  von  ihm. 

E.   von  Meyer. 


Glisson 

Trancis. 


K\  "^^ 


'CS 


1597  bis  1677,  Anatom  und  Vorläufer  der 
neueren  Irritabiiitätslehre.  Er  wurde  in  Rampis- 
ham  (Dorsetshire)  geboren,  studierte  in  Cam- 
bridge und  Oxford,  wurde  1634  Mitglied  des 
Kgl.  Kollcginms  der  Aerztc  und  Professor  der 
Anatomie  in  Cambridge  und  siedelte  später  nach 
London  über.  Als  Anhänger  der  H  a  r  v  e  y  sehen 
Lehre  beschäftigte  er  sich  mit  ihrem  Ausbau  und 
studierte  die  in  Betracht  kommenden  Organe, 
wobei  er  die  nach  ihm  benaimte  Kapsel  der  Leber 
am  Eingang  der  großen  Gefäße  fand  (1654). 
Glisson  widmete  sich  ferner  dem  Studium  der 
Bewegungsvorgänge  in  der  tierischen  Substanz. 
Mit  der  Veröffentlichung  der  berühmten  Schrift 
Tractatus  de  naturae  substantia  energetica  seu 
de  vita  naturae  etc.  (London  1672)  wurde  er 
der  Vorläufer  der  durch  Haller  experimentell 
erhärteten  Irritabilitätslehre.  Endlich  ist  Glis  - 
s  0  n  l)emerkenswert  als  Verfasser  der  Schrift 
De  rachitide  (London  1650),  mit  der  er  die  Auf- 
merksamkeit der  Aerzte  in  erhöhtem  Älaße  auf 
das  Studium  dieser  lüanklieit  lenkte. 
Literatur.     Biogr.  Lex.  ed.  Hirsch. 

<T.  Paget. 


Geboren  am  10.  Februar  1840  zu  Stock- 
holm, gestorben  am  18.  Juni  1905  in  Up- 
sala,  dessen  LTniversität  er  1864  bis  zu  seinem 
Tode  angehörte,  hat  besonders  die  anorganische 
Chemie  durch  ausgezeichnete  Experimentalunter- 
suchungen  bereichert,  namentlich  über  komplexe 
Platin-  und  Chrombasen,  über  seltene  Elemente 
und  deren  Verbindungen,  z.  B.  Yttrium,  Didym,  i 
Lanthan,    Samarium,   Helium;    aber   auch   vor- i 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  IT 


Clusius 

Carolus. 
(Charles    de    l'Escluse.) 

Er  wurde  1526  in  Arras  (Grafschaft  Artois)  ge- 
boren, empfing  seine  Schulbildung  in  Genf  und 
studierte  darauf  in  Löwen,  Marburg  (1548), Witten- 
berg (1549),  Frankfurt  (1550),  Straßburg,  Lyon  und 
Montpellier  Jurisprudenz.  In  Montpellier  wurde  er 
durch  den  dortigen  Arzt  und  Ichthyologen 
Ro  ndeletius  für  die  Naturwissenschaften  und  die 
Botanik  gewonnen  und  studierte  darauf  Medizin, 
worin  er  1553  Lizentiat  wurde.  Er  bereiste  darauf 
Südfrankreich,  Savoyen  und  Piemont  botanisch 
und  kehrte  1555  nach  den  Niederlanden  zurück. 
1563  und  1564  reiste  er  nach  Augsburg,  wo  er  den 
Grafen  Fugger  nahe  trat.  Er  begleitete  sie 
durch  Belgien,  Frankreich,  Spanien  und  Portugal 
und  brachte  aus  den  beiden  letzten  Ländern 
gegen  200  Zeichnungen  neuer  Pflanzen  nach 
Belgien  mit.  Nach  vorübergehendem  Aufenthalt 
in  Paris  und  London  siedelte  er  von  Belgien  auf 
Veranlassung  Kaiser  Maximilians  IL  nach  Wien 
über,  wo  er  die  Aufsicht  über  die  Kaiserlichen 
Gärten  erhielt.  Von  dort  aus  bereiste  er  Oester- 
reich  und  Ungarn  und  besuchte  zum  zweiten 
Mal  England,  wo  er  die  Bekanntschaft  des  Welt- 
umseglers  Franz  Drake  machte.  Von  Wien 
ging  er  1587  nach  Frankfurt  a.  M.,  von  dort  1593 
als  Professor  an  die  Universität  zu  Leiden,  wo  er 
1609  starb. 

Seiner  Schrift  Rararum  aliquot  stirpium  per 

42 


Clnsius  —  Coelenterata 


Hispanias  observatarum  historia  (Antwerpen 
1576)  folgte  1583  (ebendort,  4  Bücher)  eine  ähn- 
liche, die  österreichischen  Pflanzen  betreffende, 
die  beide  später  (Antwerpen  1601)  in  einer  Ge- 
samtausgabe Rararum  plantarum  historia  ver- 
einigt ^\'urden,  wozu  1605  noch  ein  zweiter 
Band  (Exoticarum  libri  decem  usw.)  erschien. 
Die  Beschreibungen  der  Pflanzen  hierin  sind  vor- 
trefflich. Die  Anordnung  derselben  erscheint 
ziemlich  willkürlich,  doch  treten  vielfach  natür- 
liche Gruppen  durch  Neboneinanderstellung  des 
Verwandten  hervor. 

Literatur.     E.  Me%jer,   Geschichte    der  Botanik, 
Bd.  IV,  S.  350  bis  358. 

W.  Bnhland. 


Coelenterata. 

Der  Stamm  Coelenterata.  A.  Unterstamm: 
Cnidaria.  1.  Allgemeiner  Körperbau:  Hydro- 
und  Scyphoi>olyp,  Fortpflanzung,  Stockbildung, 
Polyp  und  Meduse,  Siphonophoren,  Scyphome- 
dusen.  2.  Histologie  des  Entoderms,  Ectoderms, 
der  Zwischenschicht.  3.  Physiologie  der  vegeta- 
tiven und  der  animalen  Schichten  und  Zelldifferen- 
zierungen ;  das  primitive  Nervensystem.  4.  Ent- 
wickelung:  Urgcnitalzellen,  Hydrozoen  nebst 
Siphonophoren,  Anthozoen,  Scyphomedusen. 
5.  System  mit  Begründung.  6.  Biologie.  Die 
belebte  und  unbelebte  Umgebung.  Geographische 
und  Tiefenverbreitung.  B.  Unterstamm:  Cteno- 
phora:  1.  Körperbau.  2.  Histologie.  3.  Physio- 
logie.    4.  Entwicklung.     5.  Svstem. 

Die  Coelenteraten  bilden  neben  den 
Poriferen  (Spongien)  den  niedrigsten  Stamm 
der  vielzelligen  Tiere,  Metazoen.  Ihre 
Körperzellen  sind  in  2  einfache  Schichten 
angeordnet,  ein  cäußeres  Hautblatt  (Ecto- 
derm),  das  vorwiegend  dem  Abschluß,  Schutz, 
Verkehr  mit  der  Außenwelt  (der  Sinneswahr- 
nehmung und  Nervenleitnng)  dient,  und 
ein  inneres  Darmblatt  (Entoderm),  das  vor- 
wiegend für  die  vegetativen  Verrichtungen, 
also  Aufnahme  und  Verteilung  der  Nahrung, 
sowie  Ausscheidung  bestimmt  ist.  Da- 
zwischen liegt  eine  von  Zellen  abgeschiedene 
Stützsubstanz,  die  geringer  oder  stärker, 
von  einer  bloßen  Lamelle  bis  zu  einem  massi- 
gen Kalkskelett,  entwickelt  sein  kann.  Im 
Körper  ist  also  nur  ein  einziges  Hohlraum- 
system vorhanden,  das  sich  zwar  durch 
Blindsäcke  und  verästelte  Kanäle  w^eiter 
ausgestalten  kann,  aber  immer  so,  daß  alle 
Räume  noch  miteinander  und  mit  dem 
Hauptraum  in  direkter  Verbindung  bleiben. 
Dieses  „Gastrovaskularsystem"  dient  also 
gleichermaßen  der  Verdauung  wie  der  Weiter- 
leitung und  Wiederherausbeförderung  von 
Stoffen.  Der  Körperbau  ist  radiär,  d.  h. 
alleDifferenzierungen  der  beiden  Zellschichten 
(von  Organsystemen  ist  noch  kaum  zu 
reden,  siehe  unten)  zeigen  eine  gleichmäßige 
Anordnung  um  eine  Hauptachse.  Fast  all- 
gemein   kommt    den    Coelenteraten    außer 


der  geschlechtlichen  Fortpflanzung  auch  die 
Fähigkeit  der  ungeschlechtlichen  Vermehrung 
durch  Knospung  zu. 

Wegen  der  radiären  Anordnung  waren  die 
Coelenteraten  ursprünglich  mit  den  Echinodermen 
oder  Stachelhäutern  (Seesternen,  Seeigeln  usw.) 
in  einem  TierstammderRadiata  vereinigt  worden. 
Ihre  Abtrennung  als  gesonderter  Stamm  erfolgte 
erst,  nachdem  man  erkannt  hatte,  daß  die  Stachel- 
häuter eine  \ael  höhere  Organisation  (außer  dem 
Darm  eine  besondere  Leibeshöhle,  ein  Gefäß- 
system usw.)  besitzen.  Dadurch  erklärt  sich  auch 
der  Name  Coelenteraten,  d.  h.  Tiere,  bei  denen 
Leibeshöhle  (Cölom)  untl  Darm  (Enteron)  noch 
eins  ist.  Doch  ist  diese  Bezeichnung  eigentlich 
unlogisch,  weil  man  von  Leibeshölüe  nicht  bei 
einer  Tiergruppe  reden  kann,  wo  eine  solche  über- 
haupt noch  nicht  entwickelt  ist,  und  weil  man  bei 
morphologischen  Bezeichnungen  und  Verglei- 
chungen  vom  Einfacheren  zum  Höheren  und  nicht 
umgekehrt  gehen  soll.  ^lan  hat  darum  andere 
Namen  für  die  Tiergruppe  vorgeschlagen,  und 
z.  B.  den  Ausdruck  ,,Zoophyta",  Pflanzentiere, 
vielfach  angewandt.  Dieser  hat  insofern  eine 
Berechtigung,  als  viele  Angehörige  der  Gruppe 
festsitzen  und  in  ihrem  Aeußeren  durch  ihr  Wachs- 
tum (Sprossung  und  Verästelung)  eine  gewisse 
Aehnlichkeit  mit  Pflanzen  zeigen,  ferner  dadurch, 
daß  in  dieser  Tiergruppe  eine  größere  Abhängigkeit 
von  den  Bedingungen  der  Umwelt  (Wärme, 
Licht,  Untergrund)  wie  sonst  im  Tierreich  nach- 
zuweisen ist.  Die  Bezeichnung  ist  aber  mißleitend, 
weil  es  sich  durchaus  nicht  um  Uebergangsformen 
zwischen  Pflanzen  und  Tieren  handelt;  sie  wäre 
ferner  noch  bei  ganz  anderen  viel  höheren  Tier- 
gruppen, z.  B.  den  Bryozoen  (Moostierchen) 
anwendbar  und  umgekehrt  für  zahlreiche  frei- 
schwimmende Vertreter  der  Coelenteraten  wenig 
passend.  Man  ist  daher  bei  dem  letzteren,  nun 
einmal  eingebürgerten  Namen  geblieben. 

Die  Spongien  oder  Schwämme  sind  von 
den  eigentlichen  Coelenteraten  abzutrennen. 
Sie  könnten  zwar  noch  mit  ihnen  als  nied- 
rigste Ausprägung  der  Vielzelligen  (als  ,,Ge- 
webstiere  oder  Histozoa"  des  Verfassers) 
vereinigt  werden,  weil  bei  ihnen  die  verschie- 
denen Leistungen  des  Körpers  noch  nicht 
von  besonderen  abgegrenzten  Organen  be- 
sorgt w^erden,  sondern  von  zelligen  Differen- 
zierungen geweblicher  Natur;  aber  ihr  Hohl- 
raumsystem ist  anderer  Art  und  Herkunft 
als  das  der  echten  Coelenteraten,  so  daß  sie 
als  eigener  Stamm  anzusehen  sind. 

Nach  Hohlraumsystem  und  Schichtenbau 
des  Körpers  fügen  sich  wohl  die  Ctenophoren 
oder  Kammquallen,  eigentümliche,  zeitlebens 
freischwimmende  Organismen,  in  die  Defi- 
nition der  Coelenteraten.  Sie  entfernen  sich 
aber  von  ihnen  durch  Besonderheiten  der 
Körperarchitektur  (bestimmte  Symmetrie- 
ebenen) und  der  Entwickelung,  so  daß  sie 
von  manchen  Forschern  als  eigener  Zweig 
oder  sogar  als  rückgebildete  Würmer  be- 
trachtet werden.  Sie  werden  darum  hier  in 
einem  eigenen  Abschnitt  behandelt,  aber 
noch  als  Anhang  der  Coelenteraten.  Dadurch 
wird  das  Bild  der  echten  Coelenteraten  ein- 


Coelenterata 


659 


heitlicher,  und  es  wird  zu  gleicher  Zeit  für 
diese  eine  weitere  Kennzeichnung  ermöglicht, 
das  Vorhandensein  eigenartiger,  zur  Wehr 
dienender  Zelldifferenzierungen,  der  soge- 
nannten Nesselkapseln  (siehe  unten),  die  der 
Gruppe  den  Namen  Cnidaria  oder  Nessel- 
tiere verschafft  haben. 

Allgemein  bekannte  Angehörige  des  Coe- 
lenteratenstammes  sind  die  Hydra,  der 
kosmopolitische  Polyp  des  süßen  Wassers, 
die  Quallen,  besonders  die  Ohrenqualle  der 
Nord-  und  Ostsee,  ferner  die  in  allen  See- 
wasseraquarien gehaltenen  sogenannten  flei- 
schigen Seerosen  (Actinien)  und  die  Korallen 
(Schmuck-  und  riff bildende  Korallen). 

A.  Unterstamm  Cnidaria. 

I.  Allgemeiner  Körperbau.  Die  ein- 
fachste Form  eines  Coelenteraten  ist  der 
sogenannte  Polyp,  ein  schlauchartiger  Orga- 
nismus, der  mit  einem  Ende  an  einer  Unter- 
lage festgewachsen  ist,  mit  dem  andern  frei 
in  das  Wasser  hineinragt.  Am  freien  Ende 
liegt  die  Oeffnung,  die  sowohl  Mund  wie 
After  darstellt;  um  sie  herum  stehen  mehr 
oder  minder  regelmäßig  die  Fangfäden  odet 
Tentakel  (Fig.  1).  Diese  sind  Ausstülpungen 


Mund 


Tentakel 


/ Enfoderm 

Edoderm 


Fig.  1.      Längsschnitt    durch   Hydra.     Nach 
K  ü  k  e  n  t  h  a  1  (und  eigenem  Präparat). 

der  Schlauchwand  und  bestehen  darum  aus 
denselben  2  Zellschichten  mit  zwischenliegen- 
der Stützlamelle,  nur  ist  in  ihnen  die  Beweg- 


lichkeit gesteigert  durch  besondere  Muskel- 
fasern, und  ferner  eine  größere  Menge  von 
Nesselkapseln  angehäuft.  Der  innere  Hohl- 
raum ist  durchaus  einheitlich.  Auf  dieser 
Stufe  steht  die  eine  Gruppe  der  Coelenteraten, 
die  sogenannten  Hydrozoen;  der  einfach 
organisierte  Polyp  heißt  darum  auch  Hydro- 
polyp. 

Demgegenüber  erhebt  sich  in  der  anderen 
Coelenteratengruppe,  der  Scyphozoen,  die 
Organisation  des  Polypen  zu  einer  höheren 
Stufe.  Bei  diesem  Scyphopolypen  zeigt  der 
innere  Hohlraum  eine  Zerlegung  in  radiäre 
Taschen,  die  durch  besondere  frei  |vor- 
springende  Scheidewände  oder  Septen  von- 
einander  getrennt   sind.      (Fig.    2.)      Diese 


Mund 

Schlund- 
roLr 


Entoderm 


^Septen 


-Maeen 


Fig.     2.       Längsaufschnitt    eines     Scypho- 
polypen   (0  c  t  0  c  0  r  a  1  1  i  e  r  s}i      Schema- 
tisiert. 


Septen  (vgl.  auch  Figur  38)  bestehen~danach 
nur  aus  einer  entodermalen  durch  Stütz- 
lamelle versteiften  Vorwölbung;  siel" tragen 
an  ihrer  freien  Kante  fadenartige  Fortsätze, 
die  sogenannten  Gastralfilamente  oder  Ento- 
dermtentakel  (vgl.  Fig.  26  und  27), f  die 
mit  zur  Verarbeitung  der  Nahrung  dienen 
(siehe  unten).  Dadurch  ist  eine  Arbeits- 
teilung im  inneren  Hohlraum  angebahnt.  Eine 
solche  besteht  außerdem  in  axialer  Richtung, 
indem  sich  von  außen  in  der  Umgebung  des 
Mundes  in  die  innere  Höhle  ein  besonderes 
Schlundrohr  einsenkt,  das  also  im  Gegensatz 
zu  dieser  von  Ectoderm  ausgekleidet  ist. 
An  dieses  Schlundrohr  setzen  sich  die  Fort- 
setzungen nach  oben  der  erwähnten  kuhssen- 
artigen  Scheidewände  an,  so  daß  hier  eben- 
soviele,  nur  geschlossene  Taschen  entstehen 

42* 


6G0 


Coelenterata 


als  im  unteren  Teil  Fächer.  Diese  Taschen 
setzen  sich  dann  in  die  Hohlräume  der  Ten- 
takel fort,  so  daß  deren  Zahl  zunächst  eine 
beschränkte,  von  den  Taschen  resp.  Septen 
abhängige  ist.  Die  Septen  selbst  können  durch 
eine  eigene  Muskulatur  noch  eine  erhöhte 
Bedeutung  bekommen  und  der  ganze  Scypho- 
polyp  kann  dadurch  wie  noch  ferner  durch 
Einlagerung  einer  Skelettsubstanz  (siehe 
unten)  eine  besondere  Ausbildung  erlangen. 
Eine  weitere  Ausgestaltung  ist  Hydro- 
und  Scyphozoen  gemeinsam  und  dadurch 
gegeben,  daß  die  festsitzenden  Polypen 
meist  die  Fähigkeit  der  ungeschlechtlichen 
Vermehrung  durch  Knospung  haben,  daß 
die  so  erzeugten  Knospenindividuen  sich 
nicht  loslösen,  sondern  im  Verband  bleiben, 
und  schließlich  ein  Tierstock,  eine  Kolonie 
gebildet  wird.  Eine  solche  stellt  aber  ge- 
wissermaßen ein  Individuum  höherer  Ordnung 
dar;  die  einzelnen  Teile  bleiben  darum  nicht 
gleich,  sondern  es  bahnt  sich  auch  zwischen 
ihnen  eine  Arbeitsteilung  an.  Zunächst 
besteht  eine  solche  zwischen  den  eigentlichen 
Individuen  und  dem  allgemeinen  Schlauch- 
teil, also  zwischen  den  sogenannten  Polypen- 
köpfchen und  dem  Stengel;  dann  auch  zwi- 
schen der  Gesamtheit  dieser  Teile  selbst, 
den  „Schossen"  und  den  auf  der  Unterlage 
haftenden  Ausläufern,  den  Stolonen,  so  daß 
eigentlich  an  der  Kolonie  dreierlei  Bestand- 
teile, ein  Wurzelteil  (Rhizom),  ein  Stengelteil 
(Caulom)  und  die  eigentlichen  Individuen 
(Hydranthen)  unterschieden  werden  können. 
Diese  Bestandteile  können  unter  sich  und  zu- 
einander eine  verschiedene  Gruppierung 
haben  und  dadurch  bekommt  die  ganze 
Kolonie  nach  bestimmten  Wachstumsgesetzen 


eine  für  die  Gruppe  und  Art  charakteristische 
Gestalt  und  Verzweigung  wie  bei  Pflanzen 
(Fig.  3  a  und  b). 

Bei  den  einfachsten  Hydropolypen,  die  sich 
nackt  ohne  schützende  Gehäuse  von  der 
Unterlage  erheben  (Athecaten)  überwiegt 
zeitlebens  der  Primärpolyp.  Die  sekundären 
Polypen  stehen  entweder  in  Spiralen  oder 
alternierend  oder  in  Sichel-  oder  Fächer- 
stellung herum,  ohne  daß  aber  das  erste 
Köpfchen  seine  dominierende  Stellung  auf- 
gibt; die  Verzweigung  ist  also  ,,racemös" 
(Fig.  3  a).  Bei  den  von  einer  schützenden 
Hülle  (Theca)  umgebenen  Hydropolypen 
(Thecaphoren)  ist  mit  dieser  auch  eine  größere 
Entfaltungsmöghchkeit  für  die  Verzweigung 
gegeben.  Die  Mutterperson,  der  Primär- 
polyp, bleibt  im  Wachstum  zurück  gegenüber 
den  sekundären  Polypen,  die  in  mehreren 
Etagen  übereinander  sprossen  und  mit  den 
Mutterpersonen  zusammen  als  Sympodien 
höhere  architektonische  Einheiten  bilden; 
die  Verzweigung  ist  also  ,,cymös"  (Fig.  3  b). 

Auch  bei  den  höher  organisierten  Polypen 
mit  Magentaschen,  Filamenten  usw.,  den 
Scyphopolypen,  zeigt  sich  eine  solche  Be- 
ziehung zwischen  Koloniebildung  und  Skelett- 
ausprägung. Es  gibt  unter  ihnen  rein  flei- 
schige Formen  ohne  jede  Hartgebilde.  Diese 
bleiben  auch  meist  Einzelpersonen;  bei 
anderen  aber  kann  das  Skelett  sowohl  als 
Außenlager,  wie  als  Stützsubstanz  zwischen 
Ectoderm  und  Entoderm  eine  mächtige 
Entwickelung  gewinnen,  und  hier  erscheinen 
auch  die  kompliziertesten  und  umfangreich- 
sten Kolonien  (Riffkorallen).  Alle  lassen  sich 
aber  auch  hier  durch  Sprossung  aus  einem 
Primärpolypen   ableiten,    nur   sind   die   Be- 


Stolonen   ... 
(Wurzeln) 


Fig.  3.     Schema  der  Verzweigung  eines  Hydroidenstockes,  a  racemös,  b  cymös, 


Coelenterata 


661 


Ziehungen  zwischen  den  Teilen  der  Kolonie 
etwas  anders  als  bei  den  Hydropolypen. 
Bei  den  einfachsten  derartigen  Kolonien,  den 
Alcyonaceen,  kann  man  dies  verfolgen.  Die 
ersten  Knospungen  bilden  nicht  neue  Per- 
sonen, sondern  bringen  an  ihrer  Basis  Stolo- 
nen  hervor,  aus  denen  dann  erst  andere 
Polypenpersonen  sprossen.  Man  kann  sich 
vorstellen,  daß  die  ersten  Stolonen  weiterhin 
sich  nicht  in  allen  Richtungen  des  Raumes 
verzweigen,  sondern  annähernd  parallel  blei- 
ben. Dadurch  treten  sie  miteinander  in 
innigere  Verbindung,  ihre  Wände  verlöten,  ihr 
Kanalsystem  verschmilzt  zu  einem  anastomo- 
sierenden  Netz  und  es  kommt  dadurch  zu 
einem  äußerlich  einheitlichen,  gemeinsamen 
Stamm,  dem  ,,Coenenchym",  „Coenosarc", 
das  alle  drei  Körperschichten:  Ectoderm, 
Entoderm  und  Zwischenschicht,  Skelett,  ent- 
hält; dieses  Coenenchym  ist  dann  der  Mutter- 
boden für  alle  weitere  Sprossung;  es  kann 
selbst  Stamm-  und  Zweigform  annehmen. 
Diese  Zweige  stellen  aber  mit  ihrem  kom- 
plizierten Röhrennetz  etwas  ganz  anderes 
dar,  als  die  einfachen  Zweigröhren  des 
Hydroidpolypenstocks;    dennoch    sind    ent- 


\  -i 


i':l' 


f=r-^    i  >~\  0'V5\   ■— ^  x*^ ^/  f^i 


Fig.   4.      Verzweigte   Kolonie   von    S  c  y  p  h  o 
p  0  1  y  p  e  n* 


sprechende  Wachstumsmöglichkeiten  gegeben 
(Fig.  4).  Bei  einigen  überwiegt  der  Primär- 
polyp (Pennatuhden)  und  wird  sehr  ver- 
längert und  mit  verstärkter  Wand  zur  Stütze 
der  ganzen  Kolonie;  bei  anderen  ist  das 
Coenenchym  frei  im  Raum  verzweigt,  bei 
wieder  anderen  sind  solche  Coenosarcröhren 
zu  Massen  noch  höherer  Einheit  verschmolzen. 
Die  bei  Korallen  vielfach  vorkommende 
mäandrische  Verzweigung  ist  durch  unvoll- 
kommene Teilung  (nicht  abgesetzte  Indivi- 
duen) entstanden  zu  denken. 

Zu  dieser  regionären  Arbeitsteilung  in 
der  Kolonie  kann  dann  noch  eine  weitere 
Verschiedenheit  innerhalb  der  Personen  selbst 
kommen.  Bei  manchen  Hydrozoenkolonien 
gibt  es  außer  den  gewöhnlichen  Hydranthen 
solche,  bei  denen  Mundöffnung  und  Nahrungs- 
schlauch rückgebildet  sind,  so  daß  nur  noch 
fingerförmige,  sehr  bewegliche  Gebilde  mit 
Tentakeln  vorhanden  sind,  sogenannte  Wehr- 
polypen. Bei  anderen  schwinden  auch  die 
Tentakeln,  die  Körperschichten  können  eine 
besondere  Hülle  ausscheiden,  so  daß  eine 
Gesamtheit  von  Schutzpolypeu  entsteht. 
Auch  bei  den  Kolonien  der  Scyphozoen  sind 
Verschiedenheiten  der  Personen  möglich. 
Außer  den  typischen  tentakel-tragenden  Indi- 
viduen kommen  kleinere  tentakellose 
Schläuche  vor,  die  für  die  Wasserversorgung 
bestimmt  scheinen.  Die  bedeutsamste  Ver- 
schiedenheit ist  aber  die,  daß  es  außer  den 


Fig.  5.  Stöckchen  von  Bougainvillea 
ramosa  mit  knospenden  Polypen  (h)  und  Me- 
dusen (mk,m\  Von  der  Hydrorhiza  streben 
junge  Hydranthen  auf.  Nach  A  11  m  a  n  n.  Aus 
Längs  Lehrbuch  der  vergleichenden  Anatomie. 


662 


Coelenterata 


Hydrantlien  an  der  Hydrozoenkolonie  noch  j  planktonische  Lebensweise  bedingten  Eigen- 
völlig anders  gestaltete  sogenannte  Ge- '  tümlichkeiten:  a)  Verkürzung  der  Hanpt- 
schlechtsindividuen  gibt,  die  als  Träger  achse  und  Herausbildung  einer  flacheren 
und  Verbreiter  der  Geschlechtsstoffe,  zum  ;  Glocken-  oder  Schirmform,  in  deren  Höhlung 
Ablösen  und  freien  Schwimmen  bestimmt  |  der  Hauptteil  des  doppel wandigen  Nahrungs- 
scheinen, und  daß  auch  bei  den  Scyphozoen,  schlauchs  wie  ein  Klöppel  oder  Schirmstiel 
allerdings  nicht  an  deren  Kolonien  sondern  (Manubrium)  herabhängt,  b)  die  besondere 
selbständig,  diese  besonderen 

Schwimmformen,    die    söge-     EctodermderExnmbrella.,^ 

nannten     Medusen,     auf- 
treten. 

Die  Verschiedenheit  des 
Baues  der  Medusen  von 
dem  der  Polypen  ist  so  groß,  Rmg. 
daß  man  sie  als  eine  beson- 
dere Erscheinungsform  des 
Coelenteratentypus  zu  be- 
schreiben hat.  Entsprechend 
der  inneren  Organisations- 
höhe, der  Ausbildung  des 
Kanalsystems  gibt  es  wie 
bei  Polypen  auch  bei  Me- 
dusen zweierlei  Formen:  die 
H  y  d  r  0  m  e  d  u  s  e  n  und 
die  Scyphomedusen.  Beiden  gemeinsam 
sind  die  durch    die  freischwimmende   resp. 


Gallerte.,    -<^>J^^^'^ 


kanal 


Ento-  Stütz-  Ento- 

flerm      la-      derm 

melle 


gal 


'/ 


ot 


\ !  /  _j..-.gs 


cp 


gon 


l-t  in 


i-v--^ 


'^  ^  \3  "7* 


Fig. 
Ma 
gal 


6.    H  y  d  r  0  m  e  d  u  s  e  (L  i  r  i  0  p  e).   Nach 
a  s.     g  Magen,  gs  Magenstiel,  gon  Gonaden, 
Gallerte,    ri    Ring  =  cp    Zentripetalkanal, 
t  III  Tentakel,  ot  Sinnesorgane. 


Entodenn- 
^^^K         v^ —     lamelle 

% 

*  /-   Ringkanal 

Subum- 
brella 


Fig.  7.     Sagittalschnitt  durch  Hj^lromeduse. 


Ausbildung  der  Innenwand  dieses  Schirms 
(Subumbrella)  und  ihre  Bekleidung  mit 
Muskulatur,  deren  Kontraktion  den  Schirm 
verengert,  scWießt  und  so  durch  Wasser- 
ausstoßung ruckweise  Bewegung  ermöghcht, 

c)  die  Ausbildung  einer  gallertigen,  das 
spezifische  Gewicht  herabsetzenden  Zwischen- 
schicht, zwischen  der  Decke  des  entoder- 
malen  Hohlraums  und  der  Außenwand  der 
Glocke  (Exumbrella)  Fig.  6.  Durch  diese 
Gallertschicht  einerseits  und  durch  die 
Einwirkung  der  Subumbrella  andererseits 
erfährt  auch  der  innere  Hohlraum  eine  Ver- 
änderung; er  wird  in  axialer  Kichtung,  ge- 
wissermaßen mechanisch,  zusammengepreßt, 
seine  subumbrellare  und  exumbrellare 
Wand  verlöten  in  großer  Ausdehnung  zu 
einer  Lamelle,  und  nur  an  besonderen  bevor- 
zugten Stellen  bleiben  wegsame  Teile  er- 
halten. Dadurch  entsteht  für  alle  Me- 
dusen außer  dem  zentralen  in  die  Schiim- 
höhle  herabhängenden  resp.  an  deren 
Decke   angeschmiegten    Zentralmagen    noch 

d)  ein  peripheres  Kanalsystem  zum  Teil 
von  ganz  bestimmtem  Verlauf:  Radiarkanäle 
und  ein  zirkulärer  oder  Ringkanal.  Endlich 
zeigen  die  Medusen  mit  der  höheren  anima- 
lischen Leistung  auch  e)  eine  besondere 
Konzentration  ihrer  nervösen  Elemente.  Sie 
haben  primitive  Nervenzentren  und  eigene 
Sinnesorgane. 

Hier  beginnen  aber  bereits  die  Verschie- 
denheiten für   die   Medusen  in   den   beiden 


Coelenterata 


663 


Fig.  8.   Subumbrellaransicht  einer  Scyphomeduse.    Nach  Älaas.    per  Perradius,   int  Interradius, 
gon  Gonaden,   rh  Sinnesorgan,   los  Schirmrandlappen,    m  cir  Circulärmuskel  der  Subumbrella  in 

einzelne  Radialplatten  su  pl  zerfallend. 


Coelenteratengruppen.  Bei  den  Hydro- 
meduscn  ist  der  Schirmraiid  einheitlich  kreis- 
förmig; von  ihm  geht  noch  einmal  eine 
muskulöse  Duplikatur  des  Ectoderms,  das 
sogenannte  Vehini  nach  außen  (craspedotc 
Medusen).  Dementsprechend  liegt  bei  ihnen 
die  nervöse  Konzentration  in  Form  eines 
doppelten  „Nervenringes"  gerade  hier  am 
Schirmrand,  und  ihm  sitzen  auch  die  Sinnes- 
organe auf.  Bei  den  Scyphomedusen  (ohne 
Velum,  darum  acraspede  Medusen)  ist  kein 
Velum  vorhanden,  der  Schirm  zerfällt  in 
eine  (meist  den  Kadien  der  Scyphopolypen 
entsprechende)  Zahl  (typisch  zweimal  vier) 
von  Lappen.  In  den  Nischen  dieser 
Lappen  liegen  die  nervösen  Konzentrations- 
stränge sowie  die  Sinnesorgane.  Ebenso 
zeigen  die  Scyphomedusen  in  ihrem 
Zentralmagen  noch  eine  reguläre  Fachein- 
teilung wie  die  Scyphopolypen,  namentlich 
in    der  Entwickelung;    weniger    ausgeprägt 


ein  ectodermales  Schlundrohr,  wie  diese ;  desto 
deutlicher  aber  die  Gastralfilamente,  alles 
Bildungen,  die  den  Hydromedusen  fehlen. 
Der  bedeutsamste  Unterschied  in  den 
Medusen  beider  Gruppen  liegt  jedoch  in  ihrer 
entwickelungsgeschichtlichen  Beziehung  zum 
Polypen.  Bei  den  Hydromedusen  ist  diese 
indirekt:  die  Medusen  sind  ebenso  wie  die 
Polypen  selbst  Personen  der  Kolonie, 
durch  seitliche  Knospung  entstanden.  Im 
typischen  Fall  lösen  sie  sich  vom  Stock, 
entsenden  Geschlechtsprodukte  ins  Wasser; 
aus  dem  befruchteten  Ei  entsteht  nach  Zell- 
vermehrung eine  zweischichtige  aus  Ectoderm 
und  Entoderm  bestehende  Larve,  die  soge- 
nannte Planula  (siehe  unten).  Diese  setzt 
sich  wieder  an,  wird  zum  Primärpolypen  und 
dann  beginnt  die  Knospung  von  weiteren 
Polypen  resp.  von  Medusen.  Nur  in  Aus- 
nahmefällen tritt  eine  iVenderung  in  diesem 
festgelefften  Verhältnis  von  freier  und  seß- 


664 


Coelenterata 


Ectoderm  der 
Exumbrella 


--Gallerte 
,. -Entoderm 


Schirm-  Peri- 
rand-    pheres 
läppen  Kanal- 
system 


Fig.  9.     Sagittalschnitt  durch  Scypbomcdnse. 


hafter  Lebensweise,  von  geschlechtlicher  und 
ungeschlechtlicher  Fortpflanzung,  dem  soge- 
nannten Generationswechsel  ein. 

Bei  manchen  Äledusen  kommt  die  aus  dem  Ei 
entstandene  Larve  nicht  zum  Festsitzen  und  zur 
Sprossung,  sondern  diese  wird  selbst  direkt 
zur  Meduse  (Tracho-  und  Narcomedusen  siehe 
unten).  In  anderen  Fällen  findet  umgekehrt 
wohl  ein  Festsetzen,  Koloniebildung  und  die  Spros- 
sung von  medusenartigen  Geschlechtsindi^'iduen 
statt;  aber  diese  lösen  sich  nicht  ab,  sondern  nur 
die  Geschlechtsstoffe  selbst,  resp.  die  Larven 
gelangen  ins  umgebende  Wasser,  um  dann  sich 
festzusetzen  und  neue  Kolonien  zu  bilden.  Diese 
Träger  der  Geschlechtsprodukte  (Gonophoren, 
Sporosacs)  können  als  rückgebildete  Medusen 
aufgefaßt  werden.  Manchmal  ist  allerdings  der 
medusenartige  Bau  kaum  kenntlich,  indem  die 
Geschlechtsprodukte  so  früh  reifen,  daß  von  der 
Meduse  erst  die  erste  Vorwölbung  gebildet  ist; 
immer  aber  sind  es  doch  besondere  Personen, 
wie  die  Polypen  in  einem  Cyklus  von  gleichen 
Artindividuen  hervorgebracht. 

Bei  den  Scyphomednsen  sind  Polyp  und 
Meduse  ein  und  dieselbe  Person.  Aus 
dem  befruchteten  Ei  entsteht  eine  sich  fest- 
setzende Larve.  Dies  ,,Scyphopolypen"- 
Stadium  ist  aber  nur  vorübergehend  (die 
Sprossung  tritt  ganz  zurück),  und  es  wandelt 
sich  entweder  ganz  zur  Meduse  um  unter 
Loslösnng  von  der  Unterlage  oder  löst  sich 
in  einzelne  freiwerdende  Medusenscheiben 
auf  (siehe  unten  Fig.  39,  40).  Bei  der  einen 
Hauptgruppe  der  Scyphozoen,  den  Antho- 
zoen,  werden  aber  überhaupt  keine  Medusen 
gebildet.  Hier  herrscht  wieder  (siehe  Ko- 
rallen) Sprossung  und  Koloniebildung.  Die 
Verbreitung  der  Art  geschieht  durch  Planula- 
larven,  die  aus  dem  befruchteten  Ei  ent- 
standen, in  der  Mutterkolonie  reifen,  dann 
erst  herausschwärmen,  um  sich  nach  kurzem 
planktonischem  Leben  als  Primärpolypen 
festzusetzen  und  dann  ausschließlich  Polypen- 


individuen zu  erzeugen.  Die  zwei  Gestalten 
der  Coelenteraten,  Polyp  und  Meduse,  die  bei 
den  Hydrozoen  abwechseln,  sind  hier  ein- 
ander ausschließend,  auf  zwei  verschiedene 
Systemgruppen  verteilt,  und  da  mit  dieser 
Einseitigkeit  auch  eine  SpeziaHsierung  und 
Höherentwickelung     beider     Organisationen 


-  Pneumatopbor 


.  Schwimmglocken 


Individiuimgruppe  (Cormidie) 
mit  Deckstiick,  Freßpolyp,  Ten- 
takel und  Geschlechtstier 


Fig.   10. 


Schema    einer    Siphonophorenkolonie. 
Nach  Delage.    \  erändert. 


verbunden  ist,  so  unterscheidet  man  mit 
Recht  zwei  besondere  Unterklassen,  die 
Scyphomednsen  und  die  Anthozoen. 

Auch  bei  den  Hydrozoen  kann  außer  den 
typischen  Formen  noch  eine  besondere  Unter- 
gruppe, die  Siphonophoren,  unterschieden 
werden,  schwimmende  Kolonien,  bei  denen 
der  Dimorphismus  zu  einem  Polymorphismus 
ausgestaltet  ist.  Nicht  nur  gibt  es  hier 
mehrere  Sorten  von  Polypen  mit  ver- 
schiedener Funktion  (Freß-  und  Wehr- 
polypen), sondern  auch  unter  den  me- 
dusenartigen    Personen     hat     eine    weitere 


Coelenterata 


665 


Pneumatophor 


Schwimm- 
glocken 


^ '  Gesclileclitstier 


Fig.  11.     Schematischer  Schnitt  einer  Siphono- 
phorenkolonie.  Nach  Lang.     Verändert. 

Arbeitsteilung-  stattgefunden.  Die  einen 
sind  Träger  der  Geschlechtsstoffe  geblieben, 
doch  hat  ihre  Loslösung  nicht  mehr 
die  Wichtigkeit,  da  ja  die  ganze  Kolonie 
flottiert,  und  in  vielen  Fällen  sind  es 
daher  bloße  am  Stock  verbleibende  „Gono- 
phoren".  Andere  medusenartige  Tiere  sind 
aber  unfruchtbar  und  dienen  durch  ihr 
Schwimmen  ausschließlich  der  Fortbewegung 
der  ganzen  Kolonie,  bald  in  Vielzahl,  bald 
als  einzelne  besonders  kräftige  „Schwimm- 
glocken". Wieder  andere  haben  ihren  Schirm 
als  Schutzglocke  entwickelt  und  dienen  so  als 
verbreiterte  ,, Deckstücke",  unter  denen  eine 
Anzahl  Freß-  und  Geschlechtstiere  am 
Stamm  Platz  finden  kann.  Auch  dieser 
selbst  zeigt  Veränderungen  entsprechend 
dem  Schwimmleben,  z.  B.  Aufblähen  zu 
einem  Luftschlauch  am  oberen  Teil,  Be- 
schränkung der  Verzweigung  und  Zusammen- 
drängung  der   Personen   um   eine   vertikale 


Hauptachse;  überhaupt  ist  durch  die  Arbeits- 
teilung die  Selbständigkeit  der  einzelnen 
Individuen  viel  geringer  als  in  der  fest- 
sitzenden Kolonie,  so  daß  sie  hier  zu  bloßen 
Organen  degradiert  sind  und  das  ganze  Sipho- 
nophor  eine  Individualität  höherer  Ordnung 
darstellt.  Aus  all  diesen  Gründen  ist  es 
gerechtfertigt,  trotz  des  durchaus  hydrozoen- 
artigen  Baues  der  einzelnen  Individuen  für 
die  ganzen  Stöcke  eine  eigene  Systemgruppe 
aufzustellen  (siehe  unten). 

2.  Histologie.  Die  gewebliche  Aus 
prägung  der  Coelenteraten  erhält  ihre  Beson- 
derheit durch  den  Gegensatz  zwischen  der 
niedrigen  Organisationsstufe,  dem  einfachen 
Schichtenbau  des  Gesamtkörpers  einerseits 
und  der  vielseitigen  Spezialisierung  und 
Verwendung  einzelner  Zellen  und  Zellprodukte 
andererseits.  Wohl  gibt  es  hier  Nähr-  und 
Drüsenzellen,  sogar  quergestreifte  Muskel- 
fasern und  nervöse  Elemente,  aber  diese 
Differenzierungen  sind,  weil  der  ganze 
Körper  im  wesentlichen  aus  zwei  Epithel- 
schichten besteht,  ebenfalls  epithelial  ge- 
blieben, zum  Teil  sogar  noch  an  wirk- 
liche Epithelzellen  der  äußeren  oder 
inneren  Schicht  direkt  gebunden, 
wie  besonders  die  Muskeln;  höchstens 
etwas  in  die  Tiefe  gegen  die  Grenz- 
lamelle gerückt,  ,,sub"-  oder  besser  „basi- 
epithelial"  geworden  wie  die  Nervenzellen 
und  zum  Teil  die  Hartgebilde. 

Dadurch  ist  auch  die  gewebliche  Arbeits- 
teilung innerhalb  der  Zellen  etwas  anders 
durchgeführt  wie  sonst  im  Tierreich;  trotz 
des  Gegensatzes  von  innerer  und  äußerer 
Schicht  ist  damit  keine  absolute  Trennung 
von  vegetativen  und  animalen  Zellen 
gegeben,  denn  die  typischen  Nährzellen 
können  mit  Muskelfasern  an  ihrer  Basis 
versehen,  also  vegetativ  und  animal  zugleich 
sein;  die  einzelnen  animalen  Leistungen  er- 
scheinen aber  auf  verschiedene  Zellen  verteilt, 
also  sind  die  Nerven-  und  Sinneszellen  andere 
Elemente  als  die  Muskelzellen.  Zwischen 
den  plasmareicheren  Ectodermzellen  und  den 
mehr  vakuolisierten  Entodermzellen  bestehen 
manche  Unterschiede,  aber  auch  manche 
Uebereinstimmungen:  beide  sind  richtige 
Epithehen  mit  basiepithelialen  Differenzie- 
rungen, beide  können  Nervenzellen  enthalten, 
Muskelfasern  bilden  und  Bindesubstanz  aus- 
scheiden; in  beiden  können  die  Genitalzellen 
liegen,  aber  nur  das  Entoderm  enthält 
Nährzellen,  und  nur  das  Ectoderm  enthält 
richtige  Deckzellen.  Beide  Schichten  sind 
gegenseitig  nicht  vertretbar,  wie  die  Um- 
stülpungsversuche  bei  Hydra  u.  a.  lehren, 
nach  denen  keine  gegenseitige  Ersatzleistung 
der  Zellen,  sondern  ein  Zurückwandern  in  die 
richtige  La2;e  eintritt. 

Sowohl  für  die  niedrige  wie  für  die  höhere 


666 


Coelenterata 


Ausprägung  der  Polypenformen  gilt  diese 
Vielseitigkeit  des  Entoderms.  Bei  den 
letzteren,  besonders  den  Anthozoen,  ist  sogar 
die  entodermale  Muskulatur  ganz  besonders 
entwickelt  (siehe  unten).  Bei  den  Medusen- 
formen aber,  sowohl  den  Hydro-  als  den 
Scyphomedusen  ist  die  Scheidung  animaler 
und  vegetativer  Funktionen  nach  Ectoderm 
und  Entoderm  viel  schärfer  durchgeführt. 
Die  Muskulatur  ist  hier  (vom  herunter- 
hängenden Magenschlauch,  Manubrium,  ab- 
gesehen, der  den  Polypen  zum  Teil  ver- 
gleichbar ist)  ausschließlich  ectodermal;  auch 
fehlen  dem  Entoderm  Nerven-  und  Sinnes- 
zellen. 

Als  die  einfachsten,  wenn  auch  wohl 
nicht  ursprüngHchsten  Entodermzellen  kön- 
nen daher  die  vom  Magen  und  Kanalsystem 
der  Medusen  gelten.  Diese  Nährzellen  in  ein- 
facher Schicht  liegend,  sind  hoch  zylin- 
drisch, stark  vakuolisiert  und  enthalten  ver- 
schiedene Einschlüsse  je  nach  dem  Stand  der 
Ernährung.  Oft  zeigt  sich  eine  Scheidung 
in  einen  dem  Hohlraum  zugekehrten  plasma- 
reicheren Teil,  der  amöboide  Fortsätze  zu 
bilden  vermag,  und  in  einen  unteren  voll- 
ständig vakuolisierten.  Basal  sitzen  sie  mit 
plasmatiseher  Grenzfläche  der  Stützlamelle, 
resp.  Gallerte  auf.  Dies  bedingt  den  Unter- 
schied von  den  „Nälu-muskelzellen"  der 
Polypenformen.  Bei  ihnen  findet  sich  basal, 
tangential  verlaufend,  eine  Muskelfaser  als 


amöboid- 


plasmatischer  Teil 


eine  Differenzierung  des  Plasmas;  die  ein- 
zelne Zelle  mit  ihrem  Geißelschopf  am 
amöboiden  Ende,  der  Faser  am  anderen, 
erscheint  danach  wie  ein  polyfunktioneller 
Protozoenorganismus.  Durch  den  epitheli- 
schen Zusammenschluß  der  Zellen  wird  hier 
eine  enge  Anlagerung  der  basalen  Muskel- 
fasern zu  einer  Flächenschicht  erzielt.  Bei 
weiterer  Ausbildung  kommt  es  dann  zu  einer 
Faltung,  an  der  auch  die  Stützlamelle  teil- 
nimmt, so  daß  auf  dem  Querschnitt  ein 
kompliziertes   Bild   erscheint    (vgl.  Fig.  26.) 


drz       kdr 


Vakuolisierter  Teil 


~  Muskelfaser 


Fig.  12. 


Nährmuskelzelle.  Nach  K.  C.  Schnei- 
der.    Etwas  verändert. 


Fig.  13.  Cordylophora  laciistris,  Teil  eines 
Längsschnittes  durch  einen  Polypen  (Hydranthen). 
ekt  Ektoderm,  stg  Stützgallerte,  En  Entoderm, 
drz  ,, Drüsenzellen",  kdr  ,, Körnerdrüsenzellen", 
stz  ,, Stützzellen".     Nach  Pauly. 

Diesen  komplizierten  Bildungen  stehen 
die  noch  weiter  vereinfachten  Entodermzellen 
gegenüber,  wie  sie  ebenfalls  bei  Medusen 
vorkommen;  in  derem  ganzen  Kanalsystem 
zeigt  sich  nämlich  ein  Gegensatz  zwischen 
den  Zellen  der  Bodenfläche  (nach  der  Subum- 
brella)  und  denen  der  Deckfläche  (Exum- 
brella).  Nur  die  ersteren  sind  wirkliche  Nähr- 
zellen und  bilden  mit  ihren  hochzylindrischen, 
eng  aneinander  geschlossenen  Körpern  die 
auch  vom  Darm  höherer  Tiere  bekannten 
Falten  und  Krypten;  die  an  der  Decke  stellen 
dagegen  flache  plasmaarme  Zellen  ohne  Nähr- 
vacuolen  dar.  Noch  mehr  rückgebildet  sind 
die  Zellen  der  sogenannten  Entodermlamelle, 
die  bei  den  Medusen  als  Verwachsungsplatte 
zwischen  den  wegsam  gebliebenen  Teilen 
des  Kanalsystems,  Magen,  Kingkanal  und 
Radiärkanäien  ausgespannt  erscheint.  In 
anderer  Weise  reduziert  resp.  umgebildet 
sind  die  entodermalen  Zellen  der  Tentakel- 
achse. Bei  hohlen  Tentakeln  lassen  sie  sich 
ohne  weiteres  in  ihrer  Form  von  gewöhnlichen 
Entodermzellen  des  gastralen  Hohlraums 
ableiten,  nur  sind  sie  derber;  bei  soliden 
Tentakeln  zeigen  sie  eine  deutliche  Membran. 


Coelenterata 


667 


Ihr  Plasma  ist  noch  weiter  vakiiolisiert,  oft 
auf  einen  einzigen  Streifen  im  Innern  der 
Zellen  beschränkt.  Die  Zellen  sind  dicht  an- 


Fig.  15.     Tentakelstück  einer  Narcomeduse  mit 
cliordalem  Eiitoderm. 


einander  gepackt,  vielfach  zu  einem  Strang, 
der  nur  eine  einzige  Zelle  im  Querschnitt 
zeigt  (vgl.  auch  Fig.  34).  Solches  Gewebe 
ähnelt  sehr  stark  dem  Pflanzengewebe,  oder 
noch  eher  dem  Chordalgewebe  bei  Wirbel- 
tieren und  hat  wie  dies  eine  stützende  Funk- 
tion. Außer  in  der  Tentakelachse  kommt 
solches  aus  dem  entodermalen  Raum  stam- 
mendes Stützgewebe  auch  bei  manchen 
Medusen  am  Grund  des  Magenstiels  und  als 
Versteifung  des  Schirmrandes  vor. 

Im  Ectoderm  sind  die  richtigen  Epithel- 
zellen, die  an  ihrer  Basis  eine  Muskelfaser 
tragen,  die  überwiegenden  Elemente.  Diese 
,, Deckmuskelzellen"  durchsetzen  die  ganze 
Schicht  von  der  freien  Fläche,  wo  sie  meist 
einen  Wimperschopf  (keine  größere  Einzel- 
geißel) tragen,  bis  zur  Stützlamelle.  Auch 
diese  ectodermalen  Epithelmuskelzellen  kön- 
nen an  ihrer  freien  Fläche  amöboide  Fort- 
sätze aussenden,  die,  z.  B.  am  Fuß  der  Poly- 
pen, zum  Festheften  dienen.  Andere  von 
ihnen  sind  drüsiger  Natur  trotz  ihrer  Muskel- 
faser, so  daß  auch  darin  eine  Vereinigung 
animaler  und  vegetativer  Funktionen  inner- 
halb ein  und  derselben  Zelle  gegeben  ist. 
Es  können,  wie  auch  für  das  Entoderm  nach- 
zutragen wäre,  Schleim-  und  Eiweißdrüsen- 
zellen unterschieden  werden.  Vielfach  be- 
vorzugen diese  besondere  Körperstellen,  so 
das  ectodermale  Schlundrohr  und  die  Fila- 
mente an  den  Septen  der  Anthozoen. 


Die  aus  den  aneinandergereihten  Fasern 
entstehende  flächenhafte  Muskellage  er- 
fährt auch  hier  im  Ectoderm  eine  Vergröße- 
rung durch  Faltung,  an  der  ebenfalls  die 
Stützlamellenfortsetzung  teil  hat.  Dies 
kann  bis  zu  wirklicher  Abfaltung  gehen, 
so  daß  eine  vom  Epithel  völlig  getrennte, 
sogar  in  die  Gallerte  hineinrückende  Muskula- 
tur entsteht.  Die  tangential  zu  der  einzelnen 
Zelle  stehenden  Muskelfasern  zeigen  auf 
größere  Strecken  hin  eine  einheitliche  und 
übereinstimmende  Verlaufsrichtung,  so  daß 
ganze  Fasersysteme  mit  bestimmter  An- 
ordnung zu  den  Körperachsen  gebildet  wer- 
den. Man  kann  zunächst  ein  oral-aborales 
oder  longitndinales  System  von  einem  zir- 
kulären oder  Ringfasersystem  bei  den  Poly- 
penformen unterscheiden.  Bei  Hydroid- 
polypen  wird  das  longitudinale  von  Ecto- 
das  zirkuläre  von  Entodermzellen  gehefert; 
bei  Anthozoen  liegt  der  überwiegende  Teil 
auch  der  Längsmuskulatur  im  Entoderm, 
und  zwar  in  der  einen  Wand  der  Septen 
(vgl.  Fig.  26).  Bei  den  Medusenformen  ist  fast 
die  ganze  Muskulatur  rein  ectodermal;  die 
oral-aboral  verlaufende  muß  hier  als  Radiär- 
muskulatur  bezeichnet  werden;  sie  verläuft 
vom  Magenstiel  in  mehr  oder  minder  deut- 
lichen Zügen  in  der  Subumbrella  nach  dem 
Schirmrand  und  setzt  sich  dort  in  der  Ten- 
takel fort.  Die  Ringmuskulatur  befindet  sich, 
abgesehen  vom  Magenstiel,  vorzugsweise  in 
der  Subumbrella,  bei  den  Hydromedusen  als 
gleichmäßige  Lage  quergestreifter  Fasern, 
deren  Zugehörigkeit  zu  den  einzelnen  Zellen 
nicht  mehr  sicher  festzustellen  ist  (?). 

Das  Velum,  die  Duphkatur  des  Schirni- 
randes,  trägt  demnach  auf  beiden  Seiten 
eine  solche  ectodermale  Ringmuskulatur. 
Bei  den  Scyphomedusen  liegen  die  Ring- 
fasern meist  nicht  in  der  ganzen  Subumbrella 
gleichmäßig  verteilt,  sondern  in  einem  stär- 
keren, mitunter  fast  fleischigen  Randring 
angehäuft;  dieser  und  Auszackungen  des 
Schirmrands,  die  Randplatten,  die  ebenfalls 
muskulös  sind,  vertreten  hier  das  Velum 
(vgl.  Fig.  8). 

Die  eigenartigen  Elemente  des  Cnidarier- 
gewebes,  die  N es selz eilen  können  hier 
angeschlossen  werden,  da  sie  gewissermaßen 


B 


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Fig.  14.     Fortschreitende  Abfaltung  der  Muslmlatur. 


G6S 


Coelenterata 


einseitig  spezialisierte  Drüsenzellen  darstellen, 
die  auch  muskulöse  Differenzierungen  in  ihrem 
Plasma  entwickeln.  Sie  zeigen  neben  dem 
Kern  ein  festumrandetes,  stark  lichtbrechen- 
des Könierchen,  die  Nesselkapsel  oder  Cnide. 


Fig.  16.    Nesselzellen.    Aus  Kükenthals  Prak- 
tikum,   a)    Nesself aden  ausgestülpt;    b    In    der 
Kapsel. 


Diese  ist  mit  einem  ätzenden  Saft  erfüllt 
und  enthält  ferner  einen  herausschnellbaren 
Faden  als  Fortsetzung  der  inneren  Kapsel- 
wand (Fig.  16  a  und  b).  Dieser  Faden  bildet 
mit  seinem  basalen,  verstärkten,  öfters  mit 
Widerhaken  versehenen  Ende,  die  Längsachse 
der  Kapsel  (Fig.  16b).  Sein  peripheres,  viel 
dünneres  Ende  ist  in  Spiralwindun2:en  daran 
aufgewickelt.  Die  Kapselwand  ist  distal 
unterbrochen,  aber  \\aeder  durch  einen 
kompliziert  eingesetzten  Deckelapparat  über 
dem  Fadengrund  geschlossen.  Dadurch  ist 
eine  zum  Oeffnen  vorgebildete  Stelle  gegeben. 
Nach  außen  trägt  die  Nesselzelle  einen  (aus 
verschmolzenen  Wimpern  gebildeten)  starren 
Fortsatz,  das  Cnidocil,  bei  dessen   Reizung 


Fig.  17.     2   Stadien    der   Nessel kapsclbildung. 


die  Kapsel  zur  Entaldung  gebracht  werden 
kann.  So  ist  die  Nesselzelle  gewissermaßen 
auch  Sinneszelle;  ob  aber  basale  Fortsätze 
von  ihr  zu  Ganglienzellen  weiterleiten,  ist 
strittig. 

Auch  die  erste  schwieris;  zu  beobachtende 


Anlage  der  Kapsel  und  ihrer  inneren  Teile 
in  den  basiepithelialen  indifferenten  oder 
,, Bildungszellen"  ist  nicht  ganz  geklärt.  Es 
handelt  sich  um  die  Ausscheidung  eines  ge- 
formten Produkts;  wie  bei  aller  Sekretion, 
ist  eine  vermehrte  Tätigkeit  des  Kernes  und 
Stoffaustausch  mit  dem  Plasma  festzustellen ; 
es  besteht  aber  keine  Veranlassung,  die  erste 
Anlage  der  Kapsel,  resp.  ihres  Inhalts 
(,,  Sekretstrang")  als  Chromidialsubstanz  zu 
bezeichnen.  Die  Wand  ist  als  ,,  Sklera" 
deutlich  von  Anfang  an  erkennbar,  und  durch 
deren  eigene  Färbung  sind  solche  jungen 
Bläschen  Von  bloßen  Vakuolen  unterschieden. 
Der  Sekretstrang  zerfällt  in  Körner;  der 
Schlauch  legt  sich  extrakapsulär  an  und 
wird  mit  zunehmendem  Wachstum  in 
das  Kapselinnere  eingestülpt.  Dann  folgt 
die  Ausprägung  der  feineren  Strukturen, 
der  Häkchen  am  Schlauch,  dos  Deckels 
der  Kapsel,  und  eine  Erstarrung  und 
Streckung  der  ganzen  Cnide.  Die  Nessel- 
zellen selbst  sind  während  dieses  Vorgangs 
nicht  am  Bilduugsort  geblieben,  sondern 
haben  eine  aktive  Wanderung  nach  dem 
Verbrauchsort  angetreten,  z.  B.  vom  Schirm- 
rand auf  die  Tentakel;  dort  verharren  sie  bis 
zur  Entladung.  Bei  dieser  sind  jedenfalls 
Quellungsvorgänge  des  Kapselsekretes  wirk- 
sam, vielleicht  auch  daneben  muskulöse 
Fäserchen  der  Zelle.  Nach  Absprengung 
des  Deckels  erfolgt  dadurch  die  Ausstoßung 
des  Schlauchs  und  die  Eintreibung  ins 
Beutetier.  Hierbei  bestehen  jedoch  funk- 
tionelle Unterschiede  bei  verschiedenen  Kap- 
seln (siehe  unten).  Die  Mutterzelle  selbst 
geht  dabei  zugrunde  und  wird  ausgestoßen. 
Die  Nesselzelle  ist  danach  das  vielseitigste 
Element  im  Organismus  des  Coelenteraten; 
es  hat  keinen  Sinn,  sie  einer  bestimmten 
Gewebskategorie  einzuordnen;  sie  bildet  Pro- 
dukte eigene'r  Art,  die  Nesselkapseln,  daneben 
reizempfindhche  und  eventuell  kontraktile 
Strukturen;  sie  hat  sich  aber  außerdem  die 
Fähigkeit  amöboider  Fortbewegung  bewahrt. 

Von  diesen  Nesselkapseln  gibt  es  verschiede- 
nerlei Abänderungen,  nnter  Umständen  bei  ein 
und  derselben  Spezies.  Schon  bei  der  gewöhn-, 
liehen  Süßwasserhydra  werden  drei  verschiedene 
Kapselsorten  unterschieden,  die  auch  im  Gebrauch 
auseinandergehen:  große  ovale,  deren  Schläuche 
pich  einbohren  und  die  dadurch  mechanisch 
festhalten,  kleine  mit  vielen  Spiralen,  die  sich 
um  die  Füße  und  chitinigen  Borsten  der  zu 
fangenden  Krebstierchen  wickeln,  also  ebenfalls 
mechanisch  wirken,  und  eine  dritte  Sorte,  die  durch 
ihren  Saft  besonders  chemisch  wirkt,  aber  auch 
beim  Festkleben  der  Tentakelfäden  und  somit  für 
die  Ortsbewegung  der  ganzen  Hydra  in  Betracht 
kommt.  Für  die  Spezies  sind  innerhalb  gewisser 
Variabilitätsgrenzen  Kapseln  von  bestimmterForm 
und  Grüße  charakteristisch;  Polyp  und  ]\Ieduse 
eines  und  desselben  Generationszyklus  können 
daran     trotz     ihrer     sonstigen     Verschiedenheit 


Coelenterata 


669 


als  zugehörig  erkannt  werden.  Bei  den  Medusen, 
namentlich  den  Scyphomedusen,  kommt 
neben  der  mechanischen  auch  die  Giftwirkung 
in  Betracht,  die  durch  die  Kapseln  der  großen 
kontraktilen  Tentakel  vermittelt  wird.  Die 
Nesselkapseln  der  Siphonophoren  sind  durch 
besonders  komplizierten  Bau  ausgezeichnet:  um 
das  Cnidocil  herum  eine  eigene  ,, Entladungs- 
kappe mit  Gitterfasern",  ferner  andere  elastische 
Strukturen  an  der  Kapsel  selbst.  Bei  den  Antho- 
zoen,  speziell  den  Actinien,  kommen  zweierlei 
ganz  verschiedene  Kapseln  vor,  außer  den  typi- 
schen noch  dünnwandige,  sogenannte  KlebkapseJn, 
die  aber  wohl  nur  eine  Ausbildungsabweichung 
der  normalen  darstellen;  unter  den  letzteren, 
die  hier  besonders  gestreckt,  manchmal  ganz 
stabförmig  sind,  gibt  es  ebenfalls  meist  mehrere 
Sorten  bei  einer  Art.  Eine  Umbildung  der  Kap- 
seln während  der  Entwickelung  stellen  auch  die 
in  ganzen  Polstern  und  Streifen,  besonders  bei 
Tracho-  und  Narcomedusen,  am  Schirmrand 
vereinigten  Cniden  dar;  hier  dienen  sie  durch 
die  Festigkeit  der  Wand  und  ihre  dichte  Lagerung 
als  eine  Ai't  Stützgewebe.  Der  Faden  kommt 
vielfach  nicht  zur  richtigen  Ausbildung,  so  daß 
demnach  ein  Funktionswechsel  stattgefunden  hat. 
Schon  daraus  ist  ersichtlich,  daß  die  Nessel- 
kapseln nicht  unregelmäßig  im  Körper  zerstreut 
liegen,  sondern  bestimmte  durch  Körperbau 
einerseits,  durch  Funktion  andererseits  gegebene 
Regionen  bevorzugen.  Man  kann  Ursprungs- 
stätte und  Verbrauchsstätte  unterscheiden  schon 
bei  den  indifferenter  gebauten  Polypen,  mehr  noch 
bei  den  Medusen.  Bei  ersteren  liegt  die  Ursprungs- 
stätte meist  im  Eetoderm  der  Hydrorhiza  und  des 
Hydrocaulus  (siehe  oben).  Die  Nesselzellen 
wandern  dann  aktiv  in  der  Kolonie  auf  die  Hy- 
dranthen  resp.  deren  Tentakel  und  den  Mundrand. 
Bei  den  Medusen  liegt  eine  Bildungsstätte  auf 
der  E.Yumbrolla;  die  Nesselzellen  wandern  von 
da,  manchmal  in  regelmäßigen  radiären  Streifen, 
zum  Schirmrand,  wo  sie  sich  zirkulär  ausbreiten 
und  in  den  Tentakelbasen  anhäufen,  um  dann 
ebenfalls  auf  die  Tentakel  überzuwandern.  Eine 
andere  Bildungsstätte  liegt  bei  den  Medusen 
im  Magenstiel,  öfter  sogar  im  Entoderm  imd  die 
Nesselzellen  können  dann  nach  Durchdringung 
der  Stützlamelle  in  das  Eetoderm  des  Mund- 
randes gelangen,  diesen  oft  zu  ganzen  Zipfeln, 
sogenannten  Mundtentakeln,  ausziehen.  Auch 
bei  den  Anthozoen  ist  eine  entodermale  Brut- 
stätte der  Nesselkapseln  nachgewiesen.  'In  ihrer 
Entstehung  von  indifferenten  Bildungszellen, 
in  ihrer  Wanderung  und  wechselnden  Lagerung 
zu  den  Keimblättern  zeigen  die  Nesselzellen 
eine  merkwürdige  Analogie  mit  den  Genital- 
zellen. 

Die  Coelenteraten  sind  die  niedrigst- 
organisierte  TiergTiippe,  bei  der  nervöse 
Elemente  nachgewiesen  sind  —  Spongien 
zeigen  keine  solchen.  Diese  gleichen  in  der 
histologischen  Ausprägnng  den  ent- 
sprechenden Gebilden  höherer  Tiere,  zeigen 
aber  in  ihrer  Anordnung  manche  Eigen- 
tümliclikeit.  Es  gibt  zweierlei,  auch  durch 
Lage  verschiedene  Elemente,  die  jedoch 
durch  Uebergänge  verbunden  sind:  a)  rein 
epitheliale  Nervensinneszellen  und  b)  basi- 
epitheliale  Nerven-  oder  Ganglienzellen.    Die 


ersteren  liegen  zwischen  den  gewöhnlichen 
Deckzellen,  zeigen  am  äußeren  Ende  einen 
starreren  Plasmafortsatz  (Palpocil,  Sinnes- 
haar oder  eine  andere  Umformung)  zur 
Reizaufnahme,  am  inneren  Ende  gehen  sie 
in  einen  fadenförmigen  Fortsatz  über,  der  zu 
einer  Nervenzelle  leitet.  Auch  diese  Zellen 
liegen  manchmal  noch  mit  einem  Teil  ihres 
Plasmakörpers  im  Deckepithel,  nach  außen 
zeigend;  sie  sind  offenbar  aus  Epithelzellen 
hervorgegangen,  nicht  aber  aus  solchen,  die 
bereits  Muskeln  differenziert  hatten  (die 
Ajischauung  von  ,, primitiven  Neuromuskel- 
zellen",  die  beide  Elemente  enthalten  sollen, 
erfährt  durch  die  Beobachtung  keine  Stütze). 
Sie  gleichen  in  gewissen  Färbeeigentümlich- 
keiten den  Ganglienzellen  der  höheren  Tiere, 
unterscheiden  sich  aber  durch  im  Verhältnis 
geringere  Größe  des  Zellkörpers  Dieser  zeigt 
zwei  oder  mehrere  Fortsätze,  wodurch  solche 
Zellen  untereinander  zu  einem  Netz  verbunden 
werden.  Die  Fortsätze  selbst  sind  unter- 
einander gleichwertig;  es  können  nicht  be- 
sondere Nervenfortsätze  von  gewöhnlichen 
Plasmafortsätzen  unterschieden  werden,  eben- 
sowenig sind  lange  leitende  Bahnen  vor- 
handen (die  Frage  von  besonderen  Struk- 
turen als  leitenden  Fibrillen  innerhalb 
der  Faser  braucht  bei  den  Coelenteraten 
überhaupt  nicht  erörtert  zu  werden,  da  hier 
alle  Zellen  untereinander  noch  in  plasmati- 
schem  Zusammenhang  stehen,  ,,die  Fibrillen- 
gitter"  nicht  aus  den  Zellen  herausverlagert 
sind).  Wir  haben  also  meist  ein  in  einer 
Ebene  ausgebreitetes  Geflecht  von  Nerven- 
zellen, „Plexus"  (Fig.  18).    In  dieses  treten 


yi?:?^^^ 


TTS^T]^^ 


Fig.  18.    Ganglienzellen  und  Nervenfibrillen  einer 
Actinie.      Nach  0.  u.  R.  H  e  r  t  w  i  g. 

sensible  Fasern  aus  der  darüberliegenden 
Aufnahmefläche  ein  und  von  ihm  gehen 
motorische  Fasern  zur  darunter  befindlichen 
Muskellage;  speziell  zum  Plasmabelag  der 
Muskelfasern   (bei   Actinien   als   motorische 


670 


Coelenterata 


Endplatten  beschrieben).  Derartige  Geflechte 
können  im  Ectoderm  wie  im  Entoderm 
liegen,  sind  aber  schon  bei  Polypen  im 
Ectoderm  stärker  entwickelt,  bei  Medusen 
fast  ausschließlich  dort  zu  finden. 

Im  einfachsten  Fall  ist  das  Geflecht  gleich- 
mäßig über  den  Körper  ausgebreitet,  aber 
schon  bei  Polypenformen  ergeben  sich  An- 
deutungen von  Konzentrationen,  und  Gegen- 
den besonderer  Bevorzugung,  so  in  der  Um- 
gebung der  Mundscheibe  und  (speziell  bei 
Anthozoen)  auch  am  Grund  der  Tentakel. 
Bei  deren  skelettbildenden  Formen,  z.  B. 
den  Alcyonarien  (siehe  unten)  stehen  im 
Ectoderm  des  Coenosarcs  überhaupt  keine 
nervösen  Elemente,  übrigens  auch  keine 
Muskeln,  Drüsen,  Nesselkapseln,  sondern 
solche  befinden  sich  nur  an  den  heraus- 
ragenden Teilen  des  Einzelpolypen,  hier 
aber  um  so  stärker  entwickelt.  Die  Ver- 
laufsrichtung der  Nervenfasern  ist  im  Gegen- 
satz zu  der  der  Muskelfasern  wirr;  auch  an 
Stellen  größerer  Verdichtung  ist  noch  ein 
Netz  mit  nur  schwacher  Bevorzugung  einer 
bestimmten  Richtung,  je  nach  der  Körper- 
region, z.  B.  zirkulär  zu  erkennen. 

Bei  Medusen  tritt  eine  stärkere  Verdichtung 
des  Netzes  zu  einem  Strang  ein.  Zwar  bildet 
auch  bei  ihnen  der  bei  weitem  größere  Teil 
der  Nervenelemente  noch  ein  diffuses  Ge- 
flecht und  zwar  in  der  unteren  Wand  der 
Glocke    (Subumbrellar-Plexus).      Aber     am 


Fig.  19.    Konzentrierter  Nervenstrang  (aus  dem 

Randring  einer  Trachomeduse.     Nach  0.  u.  R. 

Hartwig. 

Schirmrand  ergeben  sich  stärkere  Konzen- 
trationen: bei  den  Hydromedusen  in  Form 
eines  doppelten  Nervenringes  innen  und  außen 
vom  Ansatz   des   Velum,   bei   den    Scypho- 


medusen  in  örtlich  und  nach  Zahl  festgelegten 
Hauptsinnesbezirken  in  den  Nischen  zwischen 
den  Randplatten.  In  beiden  Fällen  bildet 
sich  dadurch  ein  gewisser  Gegensatz  zwischen 
einem  zentralen  und  einem  peripheren  Ner- 
vensystem aus,  der  aber  weder  anatomisch 
noch  funktionell  ganz  durchgreifend  ist; 
das  eine  geht  unmittelbar  in  das  andere  über, 
auch  der  Plexus  der  Subumbrella  kann 
radiäre,  wenn  auch  nicht  so  gedrängte  Züge 
wie  der  Rand  zeigen.  An  letzterem  sind,  bei 
den  Hydromedusen  innerhalb  des  Ringes, 
bei  den  Scyphomedusen  in  den  acht  Sinnes- 
bezirken, die  Ganglienzellen  besonders  zahl- 
reich. Die  Zweiteilung  des  Ringes  der 
Hydromedusen  entspricht,  wie  schon  die 
Lagerung  andeutet,  gewissen  Verschieden- 
heiten in  der  Leistung.  Der  innere  Ring 
gehört  mehr  der  Muskulatur  der  Subum- 
brella, der  äußere  liegt  in  unmittelbarer 
Nachbarschaft  der  sogenannten  Sinnes- 
organe. 

Diese  sind  neben  den  Tentakeln,  aus 
denen  sie  zum  Teil  abgeleitet  werden,  die 
einzigen  Stellen  des  Coelenteratenkörpers, 
wo  sich  verschiedenartige  Gewebsbildungen, 
zum  Teil  sogar  aus  verschiedenen  Keim- 
blättern, zu  einer  höheren  Einheit  mit  be- 
stimmter Leistung,  einem  „Organ",  zu- 
sammenschließen. Außer  den  eigentlichen 
Sinneszellen  kommen  darin  Hilfsapparate, 
aus  umgeformten  Epithelzellen  zusammen- 
gefügt, dazu;  die  Sinneszellen  können  selbst, 
je  nach  der  Leistung,  mannigfache  LTmbil- 
dungen  ihres  peripheren  Teils  aufweisen.  Die 
entsprechende  Deutung  ergibt  sich  außer 
aus  Versuchen  (siehe  unten)  auch  aus  ana- 
tomischen Gründen.  Am  einfachsten  gebaut, 
die  rein  epithehale  Schichtung  noch  am 
deutlichsten  aufzeigend,  erscheinen  die  Organe 
des  Gefühlssinnes;  solche  finden  sich  nicht  nur 
über  die  Tentakel  zerstreut,  sondern  auch  am 
Schirmrand  in  Form  von  Zellstreifen,  die  aus 
Sinneszellen  mit  starken,  oft  nach  Größe 
abgestuften  Sinneshaaren  und  zwischenliegen- 
den Stützzellen  bestehen  und  die  sogenannten 
,, Tastkämme"  bei  vielen  Medusen  bilden. 
Zum  Teil  davon  ableitbar  sind  andere,  für 
eine  besondere  Art  mechanischen  Reizes 
eingerichtete  Sinneswerkzeuge,  die  Stato- 
cysten  oder  Gleichgewichtsorgane.  Als 
Hilfsapparate  treten  hier  von  besonderen 
Ectodermzellen  erzeugte  Konkremente,  meist 
aus  kohlensaurem  Kalk  hinzu,  die  je  nach 
der  Lage  zur  Schwerkraft  auf  benachbarte 
Ectodermzellen,  d.  h.  deren  Tasthaare  wir- 
ken. Ein  Verband  solcher  Sinneszellen 
kann  mit  einem  oder  mehreren  Konkrementen 
zusammen  in  einem  halb  offenen  oder  auch 
ganz  geschlossenen  Grübchen  vereinigt  sein. 
Solche  Grübchen  hegen  bei  einer  Gruppe 
der  Medusen  innen  an  der  Ansatzstelle  des 
Velums;  bei  anderen  Medusen  ist  der  Bau 


Coelenterata 


671 


etwas  komplizierter,  indem 
an  einer  tentakelartigen 
kleinen  Vorwölbnng  des 
Seliirmrandes  von  Ento- 
dermzellen  solche  Kon- 
kremente gebildet  werden 
und  so  ein  Klöppel  erzeugt 
wird,  der  auf  ein  an  seinem 
Grund  stehendes  Sinnes- 
polster aufschlägt.  x\uch 
hier  kann  eine  gruben- 
förmige  Einsenkung  zu- 
stande kommen,  die  den 
Klöppel  samt  seiner  Tast- 
polsterumgebungins  Innere, 
sogar  bis  in  die  Schirm- 
gallerte hinein  versenkt. 
Noch  weiter  zusammen- 
gesetzt sind  die  in  den 
Kandnischen  stehenden 
Sinnesklöppel  der  Scypho- 
medusen  (Fig.  21).  Auch 
in  ihnen  wird  die  ento- 
dermale  Achse  starrer 
Stellen  am  distalen  Ende 
zur  Hervorbringung  der  ,,  Gleichgewichts- 
steine" benutzt.  Die  ectodermalen  Sinnes- 
polster    sind     hier    besonders     stark     ent- 


Fig.  20.     Schirmrand    einer  Leptomeduse    mit    Tentakel  (t)   und 

Sinnesorganen  (st).     Nach  Maas,     can  cir  Ringkanal, 

can  ra  =  Radiärkanal,  v  =  Velum. 

tragen    die     meisten     Klöppel    sogenannte 
„Augen"  (Fig.  21). 

Solche  mindestens  als  lichtwahrnehmeude 
wickelt  und  liegen  an  mehreren  Zellen  Organe  zu  deutenden  Gebilde  kommen  auch 
des  Klöppels  (der  am  distalen  Ende  noch  bei  anderen  Medusen  selbständig  am  Schirni- 
von   einer   Schuppe    überdacht  ist)    sowohl '  rand  vor.    Für  diese  ,,Ocellen"  ist  in  erster 

Linie  das  Vorhandensein  eines  Farbstoffs 
bezeichnend,  der  von  bestimmten  Zellen 
ausgeschieden,  die  wahrnehmenden  Zellen 
oder  Zellteile  vom  übrigen  Gewebe  abtrennt; 
ferner  das  Vorhandensein  glasiger  ,,hcht- 
brechender"  Strukturen,  entweder  von  den 
Zellen  als  periphere  Schicht  (,, Linse"  oder 
,, Cornea")  abgeschieden  oder  als  distale 
durchsichtige  Teile  von  Zellen  selbst  ent- 
wickelt. Charakteristisch  ist  ferner  die  ge- 
drängte Anordnung  all  dieser  Elemente  zu 
einem  annähernd  kugeligen  Körper,  in 
welchem  die  Sinneszellen  und  der  Farbstoff 
die  nach  innen  liegende,  die  glasigen  Zellen 
die  nach  außen  gerichtete  Wand  darstellen. 
Im  einzelnen  ergeben  sich  zahlreiche  Ver- 
subumbrellar,  als  exumbrellar  untereinander  schiedenheiten  von  einfachen  Pigment- 
durch  Nervenzellen  verbunden,  die  von  da  flecken  am  Schirmrand  der  Hydro meduse  bis 
arkadenartig  auch  in  das  Netz  der  Subuni-  z^i  den  kompHzierten  „Doppelaugen",  wie  sie 
'brella  ausstrahlen.  So  entsteht  im  Bereich  am  Klöppelstiel  bei  einigen  Scyphomedusen 
eines  jeden  Klöppels  eine  nervöse  Konzen-   entwickelt  sind  (vgl.  Fig.  21). 


sq  I 


pi— 


Fig.  21.  Sinneskolben  ot  einer  Scj^phomeduse. 
Unter  der  Deckschuppe  (sq),  pi  Pigment,  11 
Linse  des  Auges,  ha  basaler  Bulbus.  Nach  Maas. 


tration  (vgl.  Fig.  28). 

Außer  den  Gleichgewichtsorganen  trägt 
der  Klöppel  resp.  seine  Umgebung  noch  andere 
Sinneswerkzeuge.  Exumbrellar  ist  oberhalb 
des  Nischengrundes  eine  Grube  erkennbar,  oft 
in  viele  Radiärfalten  gelegt,  deren  basale 
Zellen  sich  im  Gegensatz  zum  übrigen  flachen 
Epithel  des  Außenschirms  als  ein  zusammen- 
hängendes Sinnespolster  darstellen,  der  Be- 
schaffenheit nach  wohl  für  chemische  Reize 
(Geschmack)    bestimmt.       Vor   allem    aber 


Bedeutsam  ist,  daß  all  diese  spezialisierten 
Sinnesorgane  auch  nach  systematischen  Griippen 
verschieden  sind.  Abgesehen  davon,  daß  sie  den 
festsitzenden  Polypen,  auch  den  sonst  höher  orga- 
nisierten ganz  fehlen,  sind  sie  auch  innerhalb 
der  einzelnen  Medusengrnppen  unterschiedlich 
entwickelt,  bald  die  einen,  bald  die  anderen, 
bald  mehrere  zusammen.  Von  den  Hydromedusen 
hat  eine  Gruppe,  die  Anthomedusen,  nur  Ocellen, 
keine  Statocysten,  eine  andere,  die  Leptomedusen, 
vorwiegend  Statocysten,  und  wenn  Ocellen 
vorhanden  sind,   sind  sie  nicht  als  selbständige 


672 


Coelenterata 


Körper,  sondern  aus  dem  Außenepithel  der 
Statocysten  entwickelt.  Diese  sind  hier  rein 
eetodermaJer  Natur.  Bei  den  Tracho-  und 
Narcomedusen  ist  die  Achse  und  das  Konkienient 
entodermal;  Ocellen  fehlen  bei  ihnen  gänzlich. 
Bei  den  Scyphomedusen  sind  statische  und  licht- 
wahrnehniende  Organe  auf  einem  Klöppel  ver- 
einigt; aber  deren  Anordnung  zueinander,  die 
Zahl,  Lage  und  Ausbildung  der  Augen  zeigt  eben- 
falls systematisch  verwertbare  Unterschiede. 

Alle  bisher  erwähnten  geweblichen  Dif- 
ferenzierungen bleiben  stets  im  Zusammen- 
hang mit  der  Mutterzelle,  und  diebetreffenden 
Gewebe  (Muskel,  Nerven  usw.)  wahren  darum 
ihren  epithehalen  Verband.  Andere  Diffe- 
renzierungen, dem  Schutz  oder  als  Stütze 
dienend,  treten  jedoch  als  Abscheidungen 
aus  den  Zellen  heraus  und  bilden  zwischen 
den  beiden  Blättern  eine  primitive  Mittellage 
oder  Bindeschicht.  Das  gilt  für  die  Stütz- 
lamelle der  Polypen  wie  für  die  Schirm- 
gallerte der  Medusen,  die  als  Grenzabschei- 
dungen  beider  Blätter  anzusehen  sind.  Die 
Gallerte  ist  nur  eine  ausgedehntere  und  sozu- 
sagen mehr  verdünnte  Form  der  Stütz- 
lamelle an  den  dafür  bestimmten  Stellen, 
also  zwischen  oberem  Entoderm  des  Gastral- 
raums  und  dem  äußeren  Ectoderm  (Exum- 
brella).  An  anderen  Stellen  der  Meduse,  also 
zwischen  Ento-  und  Ectoderm  des  Magen- 
stiels in  der  Subumbrella,  an  den  Tentakeln, 
findet  sich  die  gewöhnliche  festere  Stütz- 
lamelle  (Fig.  22).     An  der  Grenze,  also  im 


Fig.  22.      Gallerte  (gal)   mit    Grenzlamelle    (g) 

vom  Schirm  und  der  Gonade  einer  Hydromeduse, 

ra  Radiärkanal. 

äußeren  Winkel  des  Schirms  geht  die  untere 
Lamelle  in  die  obere  Gallerte  über;  diese 
zeigt  aber  an  ihren  Grenzflächen  noch  eine 
Verstärkung  gleich  der  gewöhnlichen  Lamelle. 
Gallerte  resp.  StützlameUe  bilden  auch  eine 
Einscheidung  um  die  Genitalprodukte  (vgl. 
aucli  Fig.  29)  und  trennen  diese  als  eine 
besondere  Lage  ab,  auch  wenn  sie  topogra- 


phisch im  Ecto-  oder  Entoderm  zu  liegen 
scheinen. 

Die  Gleichartigkeit  von  Stützlamelle  und 
Gallerte  zeigt  sich  ferner  darin,  daß  die  eine  bei 
den  niederen  Polypenformen,  die  andere  bei  den 
Hydromedusen  in  gleich  einfacher  Weise  aus- 
gebildet ist,  stnikturlos  und  ohne  Zellen;  daß 
sich  dagegen  bei  den  höheren  Polypen  und  Scy- 
phomedusen die  entsprechende  Fortbildung  in 
Lamelle  wie  Gallerte  zeigt.  Bei  den  Anthozoen 
liegen  in  der  Stützlamelle  Fibrillen  in  verschie- 
dener Stärke  und  Anordnung,  ferner  Bindezellen, 
und  in  der  Gallerte  der  Scyphomedusen  zeigen 
sich  ebensolche  Zellen  und  Fasern,  die  sowohl 
als  Fortsätze  von  Zellen  als  auch  als  Verdich- 
tung der  Interzellularsubätanz  gedeutet  werden. 
Die  Anordnung  der  Faser  folgt  gesetzmäßig  der 
mechanischen  Inanspruchnahme,  ist  locker  an 
den  Fußteilen,  zeigt  aber  bestimmt  gerichtete 
Züge  an  den  muslmlösen  Septen.  Die  besten, 
aber  auch  kompliziertesten  Beispiele  einer  solchen 
,, funktionellen  Struktur"  liefern  die  Siphono- 
plioren,  manche  in  ihren  zum  Flottieren 
umgebildeten  Stammteilen,  andere  an  ihrem 
am  flachen  Deck  befestigten  Segel. 

In  ihrer  ersten  Anlage  stellen  Stütz- 
lamelle und  Gallerte  iVbscheidungsprodukte 
beider  Blätter,  vorzugsweise  des  äußeren,  dar. 
Die  später  hineingeratenen  Zellen  sind  wohl 
durchweg  ectodermaler  Abkunft.  Die  gleiche 
epitheliale  Entstehungsweise  und  noch  mehr 
die  Bevorzugung  des  Ectoderms  gilt  für 
die  Hart gebilde,  die  als  Schutz  und  Skelett 
dienen.  Deren  einfachstes  ist  die  bei  Hydro- 
polypen  auftretende  kutikiüare  äußere  Schutz- 
hülle, das  Periderm,  das  keine  weiteren 
Strukturen  außer  Lamellen  verschiedener 
Abscheidung  aufweist.  Seine  Ausbildung 
steht  in  einem  gewissen  Wechselverhältnis 
zur  Stockbildung  und  Verzweigung  (siehe 
oben).  Manchmal  sind  nur  die  bodenstän- 
digen Stammteile,  in  anderen  Fällen  auch 
die  hervorragenden  Aeste  und  bei  der  best- 
versehenen Gruppe  (Thecaphoren)  auch  die 
Einzelpersonen,  sowohl  Nähr-  als  Geschlechts- 
individuen, mit  solch  schützender  Hülle 
(Theca)  versehen.  Ebenso  wie  sie  abgeschie- 
den wurde,  kann  sie  auch  bei  Wachstums- 
änderungen von  Zellen  resorbiert  und  wieder 
neu  ausgeschieden  werden.  Die  hornige 
Struktur  ist  bei  Hydropolypen  die  Regel, 
eine  verkalkte  die  Ausnahme.  Doch  gibt 
es  auch  hier  eine  Gruppe,  bei  der  die  Kalk- 
ausscheidung sehr  mächtig  wird,  so  daß  sie 
den  Korallen  äußerlich  gleichen  (Hydro- 
coraUinen).  Bei  den  Anthozoen,  den  höheren 
Polypenformen,  ist  umgekehrt  das  Kalk- 
skeiett  die  Regel.  Das  Hornskelett  kommt 
als  Ausnahme  ebenfalls  vor,  manchmal 
sogar  neben  der  Kalkablagerung.  Es  wird 
epitheüal  als  ganze  Kutikularschicht  vom 
Ectoderm  ausgeschieden,  sowohl  als  äußere 
Bekleidung  als  wüe  nach  innen  zu  als  Achse. 
Hier  gesellt  sich  ihm  auch  der  Kalk  zu,  bei 
manchen   als   ganze   Lage,    bei   anderen   in 


Coelenterata 


673 


Fig.  23.  Entwickelung  des  Kalkskeletts  von  Astroides 
calycularis.  Nach  v.  Koch.  Schematisch.  Der  Schnitt 
ist  senkrecht  auf  die  Fußscheibe  in  der  Richtung  einer  Sekante 
geführt.  An  der  Basis  ist  die  Anlage  der  Fußplatte, 
links  der  Epithek,  zur  rechten  Seite  zwei  von  unten  emporwach- 
sende   Sternleisten   mit   zwei    Mesenterialsepten  alternierend. 


Gestalt  einzelner  Kalkkörper 
(Spicula),  die  von  besonderen 
Zellen  abgeschieden  nnd  in  die 
Hornaclise  eingebettet  werden 
(Fig.  23). 

Diese  zweierlei  Arten  der 
Absonderung,  intrazellulär  als 
Einzelkörper  oder  extrazellulär 
als  epitheliale  Lamelle,  werden 
auch  bei  den  reinen  Kalk- 
skeletten unterschieden.  Hier 
erscheinen  sie  sogar  für  zweier- 
lei Systemgruppen  charakte- 
ristisch und  zwar  die  erstere  Bil- 
dungsweise für  die  Alcyonarien 

(Octokorallen),  die  letztere  für  die  Madrepo-  Mauerblatt.  So  folgt  das  Skelett,  obwohl 
rarien  (Hexakorallen),  sind  aber  durch  Ueber-  morphologisch  außenliegend  und  in  Ecto- 
gänge  verbunden.  In  ersterem  Falle  wandern  dermfalten  erzeugt,  doch  im  ganzen  dem 
in  eine  basiepithehale  hyaline  Schicht,  der  Bau  des  Weichkörpers  und  zeigt  eine  ent- 
Gallerte der  Medusen  vergleichbar,  Ecto- 
dermzeUen  als  Spiculabildner  hinein;  diese 
erzeugen  in  ihrem  Innern,  zuerst  klein,  gleich 
einem  Exkretkorn,  alsbald  aber  in  charak- 
teristischer Form  die  Konkremente,  die  vor- 
wiegend, jedoch  nicht  rein  aus  kohlensaurem 
Kalk  aufgebaut  sind.  Sie  wachsen  und  können 
bald  die  Mutterzelle  an  Größe  übertreffen. 
Bei  einigen  Arten  können  sie  isoHert  bleiben, 
bei  anderen  zu  größeren  Massen  verkittet 
werden.  Bei  den  Alcyonarien  geht  mit  der 
Komphkation  der  Kolonie  auch  eine  solche 
des  Skelettes  Hand  in  Hand.  Nicht  nur 
kann  ein  gemeinsames  (Coenosarc-)  Skelett 
von  sehr  verschiedener  Anordnung  von  dem 
des  Einzelpolypen  unterschieden  werden, 
auch  dieses  selbst  zeigt  je  nach  dem  Ort  „. 
(Tentakel,  Polypenbasis,  obere  untere  Rinde)  ^\S-  2f  Schnitt  durch  das  Skelett  von  Caryo- 
verschieden  geformte  und  starke  Spicula.  Phyllia  cyathus.  ^achv.  Koch  Nach  außen 
-,-,..      ■,••?,,•,     .         Ol'         1  Iheka,  nach  innen   Senten. 

hur  die  einzelne  i\rt  sind  sie  außerdem  noch  '  '■ 

charakteristisch. 

Die  massigen  Skelette  der  Madreporarien 
oder  Steinkorallen  verdanken,  auch  wenn  sie 
gleich  als  ganze  Lagen  auftreten,  doch  ihre 
Entstehung  besonderen  Calcoblasten  des 
Ectoderms,  nur  hegen  diese  Bildungszellen 
hier  nicht  einzeln,  sondern  in  einer  zusammen- 
hängenden Epithellage,  so  daß  die  Ausschei- 
dung auch  gleich  nach  außen  in  Form  einer 
zusammenhängenden  Platte  erfolgt;  auch 
in  dieser  können  aber  noch  einzelne  kon- 
zentrisch geschichtete  Kalkkörper  nachge- 
wiesen werden,  besonders  deuthch  in  der 
ersten  Lage,  die  das  basale  Ectodenn  als 
Fußplatte  abscheidet.  Von  dieser  erheben 
sich  dann  weitere  kalkabscheidende  Zellager 
und  stülpen  sich,  den  Weichsepten  ähnlich, 
in  das  Innere,  so  daß  dadurch  kalkige 
Radiärsepten  entstehen,  im  Querschnitt  die 
sogenannten  Sternleisten  liegen.  Die  äußeren 
Teile  dieser  Leisten,  sich  y-förmig  spaltend, 
kommen  dann  zusammen  und  bilden  noch 
einen  weiteren,  der  äußeren  Zyhnderform 
des     Tieres     entsprechenden     Mantel,     das 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


Fig.  25.  Favia  cavernosa.   Nach  Klunzinger. 

sprechende  Septenzahl  (zuerst  werden  12 
Sternleisten  entsprechend  sechs  Septenpaaren 
gebildet).  Nur  liegen  die  Kalksepten  meist 
nicht  in  den  weichen  Gastralsepten,  sondern 
wechseln  mit  diesen  ab.  Wie  letztere  (vgl. 
unten  S.  686),  so  vermehren  sich  auch  die 
Kalksepten  mit  dem  Alter.   Weitere  Kompli- 

43 


674 


Coelenterata 


kationen  ergeben  sich  durch  nachträgliche '  als  Nahrung  dienen  können,  sondern  auch 
Auflagerung  und  die  dadurch  ermöglichte  größere  Tiere,  lü-ebse  und  Fische.  Es  ist 
sekundäre  Verschmelzung  der  Einzeltiere  durch  direkte  Beobachtung  durchsichtiger 
und  ihrer  Skelette,  überhaupt  durch  die  Tiere  unter  dem  Mikroskop  (bei  Hydrold- 
Koloniebildung  und  die  mit  ihr  einhergehende,  polypen  wie  Medusen  und  bei  Siphonophoren) 
mitunter  unvollkommene  Teilung.  Die  unzweifelhaft  nachgewiesen,  daß  die  Ento- 
Individuengrenze  wird  dadurch  verwischt,  dermzellen  mit  ihren  dem  Gastralraum  zuge- 
oder  zeigt  sich  im  Skelett  nicht  ganz  so  kehrten  Enden  amöboide  Bewegungen  aus- 
wie  im  Weichkörper.  führen  und  dabei  kleine  Partikel,  auch  ge- 

3.  Physiologie,  Gerade  bei  Besprechung  formter  Nahrung,  aufnehmen,  die  dann  inner- 
der  Lebensäußerungen  der  Coelenteraten  ist  I  halb  der  Zellen  weiter  verarbeitet  werden,  so 
die  herkömniHche  Scheidung  in  ani male  daß  Verdauungsvakuolen  und  Körner  ge- 
und  vegetative  wohl  angebracht.  Erstere,  speicherten  Materials  unterschieden  werden 
Bewegung,  Empfindung  usw.,  sind  in  der  können.  Auch  eine  gewisse  Auswahl,  so 
gleichen  morphologischen  Gruppe  naturgemäß  eine  Bevorzugung  von  Eiweißstoffen  gegen- 
sehr  verschieden  entwickelt,  je  nachdem  es  über  Kohlehydraten,  und  von  nährenden 
sich  um  festsitzende  oder  freilebende  Substanzen  überhaupt,  gegenüber  unangreif- 
Formen,  um  Polypen  oder  Medusen  handelt,  baren  und  anorganischen  ist  festzustellen. 
Letztere,  die  des  Stoffwechsels  und  speziell  Damit  wäre  aber  die  Auflösung  der  großen 
der  Verdauung,  verlaufen  dagegen  überall  sehr  I  und  zum  Teil  chitingeschützten  Tiere  im 
übereinstimmend.  Die  Einrichtungen  zum  Magenraum  nicht  erklärt,  um  so  weniger 
Ergreifen  der  Beute,  zur  Nahrungsauf- 1  als  das  Vorhandensein  eines  Verdauungs- 
nahme  sind  als  animale  Betätigungen  bei !  saftes  darin  absolut  ausgeschlossen  ist,  und 
der  Bewegung  aufzuführen;  besondere  Ein- j  sich  in  ihm  die  gleiche  Reaktion  wie  im  um- 
richtungen  zur  mechanischen  Zerkleinerung  j  gebenden  Meerwasser  zeigt.  Die  Sehwierig- 
der  Nahrung  innerhalb  des  Verdauungsappa-  keit  löst  sich  dadurch,  daß  in  solchen  Fällen 


rats  gibt  es  hier  überhaupt  nicht.  Die  etwa 
vorhandenen  Hartgebilde  erscheinen  nie- 
mals zu  diesem  Zweck  verwendet.  Es  ver- 
bleibt also  nur  die  eigentliche  Verdauung, 
die  direkte  chemische  Liangriffnahme  der 
Nahrung. 

Diese   Tätigkeit   hat   hier  ihre   Eigenart 


eine  Vielheit  von  Zellen  gleichzeitig  an  der 
Arbeit  ist,  daß  diese  als  syncytiale  Masse  de  1 
Nahrungskörper  umgeben,  in  ihn  auch  ein- 
dringen können,  und  so,  wenn  schon  jede 
Zelle  für  sich  arbeitet,  doch  eine  verdauende 
Gesamtfläche  gebildet  wird.  Nur  an  der  Be- 
rührungsstelle   einer    jeden    Zelle    mit    dem 


durch    die    schon    betonte    gewebhche    und   Nahrungskörper,   aber   nicht   in   den    Hohl 


cytologische  Mittelstellung  der  Gruppe:  die 
Zellen  auch  im  Nahrungshohlraum  erscheinen 
zwar  in  Vielheit  und  zu  spezialisierten  Ver- 


räum  hinein,  wird  dann  ein  fermenthaltiges 
lösendes    Sekret    abgeschieden;    diese    ver- 
dauende Fläche  kann  aber,  entsprechend  den 
mannigfachen    Ver- 
zweigungen der 
amöboiden         Zell- 
massen sehr   ausge- 
dehnt sein  und  da- 
durch auch  den  Zer- 
fall   größerer    Tiere 
ermöghchen.       Erst 
die  aus  dem  Zerfall 

hervorgegangenen 
kleineren      Teilchen 
werden    dann   amö- 
boid   aufgenommen. 
Dadurch   ist   auch 
verständlich,   daß  die 
Auflösung    nur    lang- 
sam   und    lokal   fort- 
schreitet;   man    kann 
bänden     zusammengerückt,     aber     dennoch   z.  B.  beobachten,  daß  ein  Fisch  nur  mit  dem 
wirkt  jede  Zelle    für  sich  als   Lebenseinheit    Vorderende    im    Magen    einer    Meduse    steckt, 
"    ■  '         ---------  jij^g    Hinterende    aber   frei  herausragt  und   daß 

dieses  dann  erst  mit  der  allmählichen  Tage 
dauernden  Auflösung  des  Vorderendes  herein- 
gesogen wird.  Ob  man  eine  solche  Art  der  Ver- 
dauung noch  intrazellulär  nennen  soll  oder 
extrazellulär,  ist  nur  Frage  der  Wortauslegung; 
objektiv  handelt  es  sich  um  eine  der  Stellung 
der  Tiergruppe  entsprechende  I\Iittelstufe. 


/'^t' 


Fig.  26.      Querschnitt    durch    ein    Septum  einer  Actinie.     Nach  0.  u. 

R.  H  e  r  t  w  i  g.     ek  Ektoderm,  s  Stützlamelle,  en  Entodcrm,  m  Muskel, 

1  Längsmuskel  im   Querschnitt,  0  Eier,  v  Filament. 


und  ist  polyfunktionell  wie  ein  Protozoon. 
Dadurch  erklären  sich  auch  die  Widersprüche 
in  den  Angaben  von  intrazellulärer  Ver- 
dauung einerseits  und  von  extrazellulärer, 
sekretiver  andererseits,  sowie  die  Beobach- 
tung, daß  nicht  nur  Mikroorganismen,  dem 
Zugreifen   der  einzelnen  Zelle  entsprechend. 


Coelenterata 


675 


Solche  vereinigt  wirlienden,  aber  dennoch 
ihre  Eigenheit  wahrenden  Gruppen  von 
Zellen  sind  bei  Hydrozoen  im  ganzen  Gastral- 
rauni  beobachtet;  mehr  oder  minder  lokali- 
siert erscheinen  sie  aber  bei  den  Scyphozoen 
in  den  Mesenterialfilamenten  (siehe  oben), 
die  geradezu  eine  Auswechselstelle  solcher 
Zellen  sind.  In  ihnen  sind  auch  die 
lösenden  Fermente  nachzuweisen,  darunter 
am      sichersten      die      für      Eiweißstoffe. 


dr 


Fig.   27.      Querschnitt    durch    ein   Mesenterial- 
filament,     is^ach    R.    H  e  r  t  w  i  g.     Vergrößert, 
dr  drüsige  Zellen,  f  Flimmerstreifen. 


Eine  Teilung  des  Gastralraumes  nach  unter- 
schiedlich arbeitenden  Bezirken  ist  auch 
sonst  angedeutet.  Manche  Zellterritorien 
(Schleim-  und  Drüsenzellen)  können  mehr 
der  Anfeuchtung  und  der  ,, Vorverdauung" 
dienen,  andere  der  eigentlichen  Aufnahme; 
auch  bei  Hydroidpolypen  und  bei  Hydro- 
medusen  können  verschiedene  Teile  des 
Magenstiels  damit  betraut  sein.  Bei  Siphono- 
phoren  können  sich  verschiedene  Individuen 
der  Kolonie  darein  teilen,  die  einen  die 
erwähnte  fermentative  Tätigkeit  vereinigter 
Zellen  besorgen,  die  anderen  die  Aufsaugung. 
Merkwürdigerweise  soll  diese  bei  Siphono- 
phoren  auch  durch  Zellen  mit  Oeffnungen 
und  mit  Wimperflamme,  also  nicht  amöben- 
sondern  gewissermaßen  infusorienähnlich  er- 
folgen, so  daß  bei  den  Coelenteraten  beide 
Typen  der  Protozoen  verwirklicht  wären. 
Bei  Scyphomedusen  bildet  sich  ebenfalls 
ein  gewisser  Arbeitsunterschied  aus  zwischen 
dem  in  die  Glocke  herunterhängenden  Magen- 
abschnitt und  dem  der  Decke  anliegenden, 
mit  Filamenten  versehenen  Zentralmagen; 
namentlich  bei  den  Rhizostomeen  oder 
Wurzelmündern,  bei  denen  die  große  Haupt- 
öffnung des  Magens  durch  Verlötungen  in  eine 


Anzahl  kleiner  Saugmündchen  geteilt  ist, 
und  somit  eine  ganz  andere  Nahrungsauf- 
nahme stattfinden  muß  als  bei  Formen  mit 
offenem  Mund.  Sie  nehmen  entweder 
kleinstes  Plankton  auf,  das  sich  zu  ganzen 
Ballen  am  inneren  Magen  anstaut,  oder  sie 
können  in  diesen  Saugkrausen  tierische 
Körper  schrittweise  vorverdauen,  um  sie 
dann  erst  dem  inneren  Teil  des  Magens  zu 
übergeben. 

Die  Trennung  des  eigentlichen  Magens  in 
einen  vorverdauenden  und  einen  aufnehmen- 
den Teil  ist  also  etwas  verschieden  bei  den 
einzelnen  Gruppen  ausgebildet  und  nicht 
immer  deutlich.  Schärfer  dagegen,  funk- 
tionell wie  morphologisch,  ist  meist  eine 
andere  Abtrennung,  die  eines  Kanal-  oder 
Gefäß teiles  für  die  Zirkulation  der  ge- 
lösten Nährstoffe,  vom  eigentlichen  Magen. 
Schon  bei  der  gewöhnlichen  Hydra  ist  dies 
durch  den  bauchigen  Vorderteil  gegenüber 
dem  Stiel  angedeutet.  In  letzteren  gelangen 
die  Nahrungskörper  selbst  nicht,  dagegen  sieht 
man  in  ihm  lebhafte  Körnchenströmung. 
Noch  besser  erscheint  diese  Trennung  bei 
den  komplizierter  gebauten  Polypen.  In  den 
Kolonien  trifft  auf  den  Gastralraum  des 
Einzeltieres  der  verdauende,  auf  die  gemein- 
samen Röhren  der  zirkulationtreibende  Teil 
des  Kanalsystems.  In  diesem  Coenosarc,  das 
noch  eine  weitere  Teilung  in  tiefere  und 
oberflächliche  Röhrennetze  zeigen  kann,  ist 
ebenfalls  eine  lebhafte  Körnchenströmung 
wahrzunehmen,  durch  welche  brauchbar  ge- 
machte Teilchen  überall  hingetragen  werden 
können.  So  ist  es  verständlich,  daß  auch 
Individuen  ohne  eigene  Freßtätigkeit  ge- 
deihen können,  und  damit  ist  der  erste 
Schritt  zum  Polymorphismus  getan. 

Bei  den  Medusen  ist  die  i\.rbeitsteilung 
innerhalb  ein  und  desselben  Individuums 
ausgesprochen  dadurch,  daß  ein  radiär  und 
zirkulär  verlaufendes  Kanalnetz  sieh  schon 
durch  sein  viel  geringeres  Kaliber  von  dem 
Zentralmagen  abscheidet.  Die  Kanäle  sind 
meist  viel  zu  eng,  um  rohe  Nahrungskörper 
durchzulassen.  In  ihnen  zirkulieren  durch 
Wimperbewegung  der  Einzelzellen,  aber  auch 
durch  Muskelzusammenziehung  der  ganzen 
Glocke  unterstützt,  die  im  Magen  gewonnenen 
Nährpartikelchen.  Diese  Flüssigkeit  ist 
natürlich  weder  als  ,,Chymus"  noch  gar  als 
Lymphe  zu  bezeichnen,  ebensowenig  wie  die 
Kanäle  als  ein  eigentliches  Zirkulations- 
systeni  gelten  können,  sondern  es  handelt 
sich  nur  um  Vorstufen  dazu. 

Der  Kanalinhalt  besteht  zunächst  aus 
solchen  Stoffen,  die  am  verdauenden  Ort 
nicht  gebraucht  und  zu  einem  anderen  Ver- 
brauchsort hingeleitet  werden,  z.  B.  zur 
Gonade.  Hier  werden  sie  aber  auch  nicht 
einfach  aus  dem  Hohlraum  von  den  Ver- 
brauchern, z.  B.  den  heranwachsenden  Eiern, 

43* 


676 


Coelenterata 


aufgenommen;  dies  geschieht  stets  durch 
Vermittelung  von  aktiven  Entodermzellen. 
Das  gleiche  gilt  für  einen  weiteren  Bestandteil 
des  KanaMnhalts,  die  Exkr  et  Stoffe.  Die 
groben,  aus  den  Nahrungskörpern  selbst  zu- 
rückbleibenden unbrauchbaren  Bestandteile, 
z.  B.  Chitingerüste,  werden  zwar  gleich 
durch  den  Mund  ausgestoßen;  aber  die 
aus  dem  Stoffwechsel  sich  ergebenden  End- 
produkte nehmen  ihren  Weg  erst  durch  die 
Zellen  des  Entoderms. 

Auch  hierbei  kann  noch  eine  genauere 
Lokalisation  stattfinden.  Bei  manchen 
Medusen  sind  an  der  erweiterten  Ursprungs- 
stelle des  Tentakels,  dem  sogenannten  Bulbus, 
solche  Stellen  zu  sehen,  wo  die  Entodermzellen 
eine  vom  übrigen  Epithel  abweichende  Be- 
schaffenheit annehmen  und  mit  Körnchen 
und  auch  mit  kristalhnischen  Konkrementen 
erfüllt  sein  können.  Hier  befindet  sich  dann 
auch  eine  Oeffnung  nach  der  Subumbrella 
zu,  der  Exkretionsporus,  der  schon  äußer- 
lich durch  einen  Höcker  bezeichnet  wird. 
Der  Austritt  der  Körnchen  ist  am  lebenden 
Objekt  zu  beobachten.  In  anderen  Fällen 
sind  wohl  Poren  vorhanden,  aber  nicht 
äußerlich  hervortretend,  sondern  gleich  nach 
der  Funktion  wieder  geschlossen.  In  wieder 
anderen  Fällen  sind  bestimmte  Entoderm- 
bezirke  durch  ihre  histologische  Beschaffen- 
heit als  exkretorisch  in  Anspruch  zu  nehmen ; 
die  Produkte  gelangen  aber  nicht  an  der 
umschriebenen  Stelle  nach  außen,  sondern, 
weil  keine  Poren  existieren,  durch  das  Kanal- 
system zum  Mund.  Auch  bei  Siphonophoren 
sind  solche  „drüsige"  Bezirke,  manchmal 
nur  in  bestimmten  Individuen,  nachge- 
wiesen. 

Außer  der  Ausscheidung  kann  auch  eine 
Exkretspeicherung  vorkommen,  indem  die 
Konkremente  in  den  Zellen  bleiben  und 
sich  anhäufen.  Dies  geschieht  aber  nicht  bei 
schwimmenden,  sondern  nur  bei  festsitzenden 
und  besonders  koloniebildenden  Formen. 
Vielleicht  ist  damit  durch  Funktionswechsel 
von  Exkretausscheidung  aus  die  erste  Mög- 
lichkeit zur  Skelettbildung  gegeben. 

Die  verschiedenen  Arten  der  Bewe- 
gung, amöboide,  Wimper-  und  Muskel- 
bewegung, kommen  alle  bei  Coelenteraten 
vor,  nicht  nur  an  ihren  einzelnen  Zellen, 
sondern  auch  zur  Lokomotion  des  ganzen 
Körpers  gebraucht;  die  beiden  ersten  aber 
nur  unter  besonderen  Bedingungen  oder  in 
Jugendstadien.  Mit  amöboiden  Fortsätzen 
kriechen  z.  B.  Dauerkörper,  die  bei  ver- 
schiedenen Gruppen  der  Hydro-  und  Scy- 
phozoen  beobachtet  sind,  aus  ihrer  HüUe 
aus  und  auf  der  Unterlage  fort.  Ebenso 
unterstützen  solche  Gruppen  amöboider  Zel- 
len das  Fortgleiten  auf  der  Fußscheibe,  das 
bei  vielen  Einzelpolypen  als  Unterbrechung 
der    festsitzenden    Lebensweise    beobachtet 


wird.  Die  amöboiden  Fortsätze  dienen  dann 
nicht  nur  zum  Weitergleiten,  sondern  auch 
zum  Wiederfestheften.  Die  Wimperbewegung 
zur  Forthilfe  für  den  ganzen  Körper  kommt 
bei  den  echten  Coelenteraten  (Cnidariern) 
nur  im  Larvenzustand  vor  (im  Gegensatz 
zu  den  Ctenophoren,  wo  gerade  die  besondere 
Ausbildung  der  Bewimperung  auch  für 
die  erwachsenen  ausschlaggebend  ist).  Die 
Ectodermzellen  der  Larven  sind  alsdann 
gleichmäßig  bewimpert.  Die  Fortbewegung 
geschieht  schraubenförmig;  nur  bei  Aktinien- 
larven  sind  Bevorzugung  einzelner  Streifen 
durch  besondere  starke  CiUen  beobachtet, 
und  bei  manchen  auch  ein  Schopf  von  solchen 
am  Scheitel. 

Für  alle  erwachsenen  Coelenteratenformen 
kommt  fast  ausschüeßUch  die  Muskelbe- 
wegung  in  Betracht.  Bei  festsitzenden 
spricht  sie  sich  am  deuthchsten  in  den  Fang- 
fäden aus,  ist  aber  auch  in  Zusammenziehung 
des  schlauchförmigen  Körpers  selbst  zu  er- 
kennen, trotzdem  alle  diese  Bewegungen 
nicht  schnell  und  ruckweise,  sondern  langsam 
von  Ort  zu  Ort  nach  Art  der  glatten  Musku- 
latur erfolgen.  Es  handelt  sich,  wie  oben 
beschrieben,  um  verschieden  angeordnete 
Fasersysteme,  longitudinale  und  zirkuläre, 
die  auch  von  getrennten  Nervengeflechten 
beeinflußt  werden.  Durch  die  Wirkung  der 
Zirkulärfasern  werden  die  Tentakeln  gedehnt, 
durch  die  Kontraktion  der  Längsfasern  ver- 
kürzt. Es  liegen  die  Längsfasern  auch 
nicht  in  allen  Radien  gleichmäßig  verteilt. 
Ein  besonders  starker  Strang  z.  B.  hegt  bei 
vielen  Anthozoen  auf  der  inneren,  dem  Mund 
zugekehrten  Seite.  Dadurch  und  durch  die 
ungleiche  Wirkung  verschiedener  Fasern 
ergeben  sich  auch  ungleiche  krausenartige 
Verkürzungen  der  Tentakel,  Einrollungen, 
Spiralen  und  Krümmungen  in  verschiedenen 
Ebenen.  Am  Körperschlauch  sind  die  Bewe- 
gungen einfacher;  in  erster  Linie  sind  es  Zu- 
sammenziehungen in  der  Längsachse,  die  bis 
zu  einer  Fältelung  des  ganzen  Schlauchs 
führen  können;  in  zweiter  Linie  sind  es 
Ringmuskelbewegungen,  die  bei  manchen 
Hydrozoen  in  regelmäßiger  Weise  vom  Fuß 
bis  zum  Mundende  als  Einschnürungswellen 
verlaufen  wie  eine  Pulsation.  Ausnahmsweise 
können  auch  die  Kontraktionen  des  ganzen 
Schlauches  zur  Ortsbewegung  verwendet 
werci^^n,  so  bei  der  Hydra,  die  sich  mit  den 
Tentakeln  festheftet,  dann  die  Fußscheibe 
nachzieht  und  ebenfalls  aufsetzt,  dann  wieder 
losläßt  und  weitergreift;  so  bewegt  sie  sich 
durch  eine  Art  „Spannen"  fort,  wie  die 
Egel  oder  manche  Raupen  oder  auch  durch 
,,Capriolen",  weil  hierzu  noch  Drehungen 
des  Körpers  um  die  Achse  kommen. 

Bei  den  Medusen  entsprechen  die  Bewe- 
gungen des  herunterhängenden  Magens  denen 
des  Polypenschlauchs  und  dienen  hier  zum 


Coeleuterata 


677 


Ergreifen  der  Nahrung;  speziell  durch  un- 
gleichseitige Verkürzung  der  Längsmuskula- 
tur kann  ein  Zugreifen  nach  der  betreffenden 
Seite  bewerksteUigt  werden  (siehe  unten). 
Die  Ringmuskeln  in  ihm  mit  ihren  Ein- 
schnürungswellen dienen  zur  Fortbewegung 
der  Nahrungsstäfte,  besonders  zum  Eintreiben 
in  die  engeren  Kanäle  und  in  anderer  Rich- 
tung zum  Ausstoßen  der  unbrauchbaren 
Nährkörperreste.  Die  Tentakelbewegungen 
der  Medusen  erfüllen  die  gleichen  Aufgaben 
wie  bei  den  Polypen  im  Dienst  der  Nahrungs- 
ergreif nng  und  der  Abwehr,  nur  noch  in 
mannigfaltigerer  Weise,  auch  durch  Arbeits- 
teilung zwischen  Mundtentakeln,  die  sich 
direkt  vor  dem  Eingang  in  das  Manubrium 
befinden,  und  in  Randtentakeln.  Diese 
letzteren  können  in  einzelnen  Fällen,  z.  B. 
bei  Narcomedusen,  wo  sie  eine  starre  Achse 
haben  und  mit  ganz  ungleichseitiger  Musku- 
latur ausgestattet  sind,  auch  zur  Unter- 
stützung des  Schwebens  dienen  und  des 
Schwimmens    als    hebelartig    gehobene    und 


gesenkte  Ruder.  Ganz  ausnahmsweise  werden 
die  Tentakel  der  Medusen  auch  zum  Kriechen 
oder  besser  Stelzen  auf  der  Unterlage  benutzt, 
bei  solchen  Formen,  die  die  planktonische 
Lebensweise  mit  der  benthonischen  ver-  \ 
tauscht  haben.  I 

Die  typische  Ortsbewegung  der  Medusen 
ist    jedoch    das    Schwimmen    durch    Zu- 
sammenziehung der  Glocke.    Durch  die  einer 
quergestreiften  Muskulatur  zukommende  Prä- 
zision und   SchnelUgkeit  unterscheiden  sich 
diese  Bewegungen  von  denen  der  Polypen; 
eine  besondere  Eigenheit,  die  beim  Nerven- 
system zu  erörtern  ist,  liegt  in  ihrer,  dem 
Herzschlag  gleichenden  rhythmischen  Folge. 
Durch  diese  Kontraktionen  der  Ringmusku- 
latur in  der  Subumbrella  wird  deren  Hohl- 
raum verengert,  das  Wasser  ausgestoßen,  und 
dadurch   das   ganze   Tier  in  der   entgegen- 
gesetzten   Richtung   durch    Rückstoß    fort- 
getrieben.   Unterstützt  wird  diese  Bewegung 
durch   das    gleichzeitige   Nachinnenschla^en 
des  Velums  bei  den  Hydromedusen;  so  wird 
die  Schirmöffnung  verengert  und  der  Stoß 
des  ausgespritzten  Wassers  energischer.    Bei 
den    Scyphomedusen    geschieht    diese    Ver- 
engerung   durch    Einkrümmung   der    Rand- 
•lappen,    jedoch  weniger  energisch  und  oft 
nicht  in  allen   Radien  gleichzeitig,   so   daß 
schon  hierdurch  eine  schiefe  und  wechselnde 
Richtung  erzielt  wird.      Die   Gegenwirkung 
des  Stoßes  erfolgt  nicht  durch  antagonistische 
Muskeln,  sondern  durch  die  Elastizität  des 
Schirmes;  die  Kontraktion  ist  also  plötzlich, 
die  Abflachung  allmälüich. 

Die  Meduse  erscheint  trotz  des  Gahertgewebes 
etwas  schwerer  als  Wasser.  Die  natürliche  Schwer- 
kraftslage ist  meist  niit  dem  Magenstiel  nach 
unten.  Die  Schwimmstöße  führen  daher  nach 
aufwärts  der  Schwerkraft  entgegen;  bei  ihrem 
Aufhören  erfolgt  ein  passives  Sinken.     Da  der 


spezifische  Gewichtsunterschied  gegenüber  dem 
Wasser  niemals  groß  ist,  so  kann  ein  Einstellen 
in  anderer  Richtung  durch  ungleiche  Muskel- 
arbeit in  verschiedenen  Radien  leicht  erfolgen; 
auch  ein  Schwimmen  nach  abwcärts  ist  möglich 
und  bei  manchen  auch  ein  schnelles  Sinken  mit 
nach  oben  gekehrtem  Magenstiel. 

Die    Physiologie    des    Nervensystems 
der  Coelenteraten   hat  verschiedenerlei  Auf- 
gaben: a)  das  Vorhandensein  eines  solchen 
aus    der    Reaktionsweise    nachzuweisen,    da 
der  bloß  anatomische  Nachweis,  die  geweb- 
liche  Analogie  der  Elemente  vielfach  nicht 
genügt;   b)  aus  gleichen  Gründen  den  Ver- 
lauf durch  experimentelle  Methoden  sicher- 
zustellen  und   c)  Besonderheiten  aufzu- 
klären,   die  sich  aus  der  niedrigen  Organi- 
sationsstufe der  Coelenteraten  einerseits  und 
aus  Analogien   mit  Vorgängen   bei   höheren 
Tieren  andererseits  ergeben  (z.  B.  rhythmische 
Pulsation).      Dadurch   können    die    Coelen- 
teraten   wesentlich    zum    Verständnis    der 
nervösen  Leitungsvorgänge  auch  bei  höchsten 
Organismen      beitragen;      Unstimmigkeiten 
haben  sich  nur  dadurch  ergeben,  daß  man 
die  bei  den  letzteren  gewonnenen  Begriffe 
ohne   weiteres   auf   die   Coelenteraten   über- 
tragen wollte  und  z.  B.  die  Frage  erörterte, 
i  ob  sie  ein   „Zentralnervensystem"  besitzen 
I  oder  nicht.     Was  ein  solches  bedingt,   die 
lokale    Zusammendrängung    der    Elemente, 
die  Einschaltung  besonderer  Zellen  zwischen 
die  der  Reizaufnahme  und  die  der  Weiter- 
leitung, alles  was  sonst  unter  „Bahnung"  und 
„Hemmung"  verstanden  wird,  erscheint  hier 
erst  in  den  Anfängen,  und  auch  durch  die 
eigene  Radiärarchitektur  des  Coelenteraten- 
körpers  beeinflußt,  so   daß  hier  eine  ring- 
förmige   Konzentration   (vgl.  Fig.   19)    und, 
wenn  überhaupt,  gleich  mehrere  „Zentren" 
auftreten,  und  schon  dadurch  die  Reaktions- 
weise anders  sein  muß  als  bei  Tieren  mit 
bilateralem   Bau,   Vorder-   und   Hinterende 
und  mit  ,,Kopf". 

Das  Vorhandensein  eines  den  ganzen 
Körper  beeinflussenden  Nervensystems  ergibt 
sich  schon  bei  Polypen  durch  ihre  Reiz- 
reaktionen a)  durch  die  Fähigkeit,  sich  z.  B. 
auf  mechanische  Erschütterung  ziemlich 
plötzhch  zusammenzuziehen,  b)  durch  das 
geordnete  Nacheinander-  und  Ineinander- 
greifen verschiedener  Reaktionen,  wodurch 
B.    bei   bestimmten   chemischen    Reizen, 


die  Tentakel  die  Nahrung  ergreifen  und  in 
den  Mund  schieben,  oder  wodurch  bei  man- 
chen mechanischen  Reizen  die  Tentakel 
ungeeignetes  Material  von  der  Mundscheibe 
entfernen.  Endhch  ergibt  es  sich  c)  dadurch, 
daß  der  Ablauf  der  Reaktion  verschieden  ist 
je  nach  den  inneren  Zuständen  des  Tieres, 
z.  B.  nach  Hunger  oder  Sättigung. 

Die  Anordnung  der  Nervenelemente 
zu  einem  diffusen  Netz  ergibt  sich  ebenfalls 
aus  der  Reizbeantwortung,  aus  der  langsamen 


678 


Coelenterata 


Uebertragiing    von    Tentakel    zu    Tentakel   die  Leitung  zwischen  Schirmteilen  aufgehoben 
und  zum  Körper,   aus  jler   unkoordinierten  ]  werden.      Die    Gallerte  ist  leitungsunfähig; 


Tentakelbewegung.  Ein  abgeschnittener 
Fangfaden,  ein  ausgeschnittenes  Körperstück 
reagiert  ebenso  wie  am  Körper  selbst.  Bei 
der  netzigen  Ausbreitung  der  Nerven  ist  die 
Wirkung  räumlich  der  Stärke  des  Reizes 
proportional:  schwächere  Reize  verklingen 
am  Ort,  gehen  z.  B.  nicht  vom  Fangarm 
in  den  Körper  oder  zur  nächsten  Tentakel; 
erst  bei  stärkerem  Reiz  erfolgt  eine  Zu- 
sammenziehung des  ganzen  Körpers. 


sie  kann  durchschnitten  werden,  ohne  daß 
die  Reizleitung  unterbrochen  wird.  Umge- 
kehrt hört  trotz  erhaltener  Gallerte  bei 
Durchtrennung  des  plexushaltigen  Epithels 
die  Leitung  auf.  Die  Leitung  geschieht  nicht 
durch  Muskelfasern,  sondern  durch  ein 
spezifisches  Nervengewebe;  dies  ist  bei 
solchen  Scyphomedusen  nachzuweisen,  wo 
nicht  wie  sonst  Muskel-  und  Nervengewebe 
innig  durchflochten  sind,  sondern  besondere 


Bei  den  Medusen  verhalten  sich  Tentakel  |  muskelfreie  Felder  vorkommen.  Ueber 
und  Magenstiel  wie  die  Polypen  selbst;  sie  |  solche  Felder  (bei  großen  Exemplaren  1  bis 
reagieren    auf   mannigfaltige   und   adäquate   2  cm  breit)  pflanzt  sich  der  Reiz  fort  durch 


Reize,  aber  langsamer  wie  die  Glocke  (siehe 
unten),  entsprechend  der  Reizstärke  und 
mehr  mit  ,, tonischen"  Zusammenziehungen. 
Wenn  der  Magenstiel  sich  nach  einer  gereizten 
Stelle  des  Schirmrandes  hinbiegt,  also  den 
Reiz  ,, lokalisiert",  so  ist  dafür  keine  ,, zen- 
trale" Beeinflussung  notwendig,  sondern  der 
einfache  Verlauf  der  Netzbahn  erklärt  so 
gut  wie  beim  Polypen  dieses  Verhalten. 
Wird  diese  kürzeste  Leitung  zwischen  Schirm- 
rand und  Magenstiel  zerstört,  so  tritt  trotz- 


die  Anteile  des  Nervennetzes.  Umgekehrt 
kann  man  ein  einzelnes  Muskelbündel  durch 
vorsichtiges  Reizen  einer  Muskelfaser  zur 
Kontraktion  bringen,  ohne  daß  der  Reiz 
weitergreift,  sobald  man  nur  jede  Mitreizung 
von  nervösen  Elementen  sorgfältig  ver- 
meidet. 

Als  Zeugnis  einer  gewissen  Zentralisation 
im  Nervensystem  der  Medusen  hat  von  jeher 
die  rhythmische  Pulsation  gedient,  schon 
wegen  der  Spontanität  der  Erscheinung  und 


dem  noch  die  entsprechende  Wirkung,  das '  wegen  der  Gleichzeitigkeit  der  Zusammen- 
,, zweckmäßige"  Zugreifen,  ein;  damit  ist  der  Ziehungen  in  allen  Teilen  des  Schirms.  Auch 
netz-  oder  plexusartige  Verlauf  der  Nerven-  glaubte  man  in  Uebereinstimmung  mit  den 
bahnen^ erwiesen.  i  anatomischen  Befunden  diese  Zentren  durch 

das  Experiment  örtlich  fest- 
legen zu  können  und  zwar 
bei  Hydromedusen  im  Rand- 
ring, bei  Scyphomedusen  in 
den  Randkörpern.  Hydro- 
medusen, denen  der  Schirm- 
rand, Scyphomedusen,  denen 
sämtliche  Randkörper  aus- 
geschnitten sind,  stellen  näm- 
lich zunächst  die  Pulsationen 
ein,  auf  Reiz  erfolgt  jeweils 
nur  eine  einzelne  Kontraktion; 
ist  aber  ein  Randkörper 
stehen  geblieben,  so  genügt 
er,  um  die  rhythmische 
Pulsation  aufrecht  zu  erhalten ; 
bei  Beeinflussung  mehrerer 
Randkörper  beherrscht  aber 
der,  der  den  schnellsten 
Rhythmus  auslöst ,  die 
Pulsation  aller  anderen 
Die  Glocke  der  Medusen  verhält  sich  an-  Radien  sowie  der  ganzen  Meduse.  Doch  ist 
ders:  sie  antwortet  erst  auf  Reize  von  be-  all  diese  ,, Zentralisation"  nur  relativ  und 
stimmter  Stärke,  dann  aber  mit  maximaler  nicht  wie  bei  einem  Zentralnervensystem 
Intensität,  und  nicht  mit  langsamer  Kon-  höherer  Tiere  aufzufassen;  die  gleichzeitigen 
traktion,  sondern  mit  rhythmischen  Einzel- 1  Bewegungen  verschiedener  Radien  kommen 
Zuckungen.  Hierin  spricht  sich  eine  gewisse  schon  in  natürhchem  Zustand  leicht  aus  dem 
„zentrale"  Beeinflussung  aus,  doch  ist  für  j  Takt,  noch  mehr  bei  künstlichen  Eingriffen, 
die  Leitung  auch  hier  eine  diffuse  netzför- 1  Ferner  kann  auch  an  schirmrandlosen  Hydro- 
mige  Ausbreitung  (keine  spezielle  Bahnung)  |  und  randkörperlosen  Scyphomedusen  eine 
auf  das  sicherste  durch  Experimente  nach-  i  regelmäßige  Pulsation  doch  wieder  ein- 
gewiesen: jedes  kleinste  Stück  ist  reflex-  treten,  sobald  nur  die  Reize  stark  genug 
fähig;  nur  laei  vollkommener  Trennung  kann   sind.     Diese  neuen  ,, Zentren"  können  dann 


Fig.  28.     Etwas   schematisiertes  Flächenbild    von    einem  Teil 
der  Subumbrella  von  Rhizostoma.     Rk  Randkörper,    M 
Muskelfeld,]    Mf  miiskelfreie  Fekler.     Aus  B  e  t  h  e.  ^^ 


Coelenterata 


679 


an  einem  beliebigen  Punkt  der  Subumbrella 
liegen.  Die  scheinbare  Spontanität  der  Kon- 
traktionen am  unverletzten  Tier  hängt  nur 
mit  der  stärkeren  Reizbarkeit  gewisser  Teile 
des  Schirmrandes  zusammen;  dessen  Ele- 
mente sind  also  dabei  als  Sinnesorgane, 
die  Reize  zuleiten,  nicht  als  Zentren  aufzu- 
fassen. Für  die  Rhythmik  selbst  werden  dann 
besondere  Erklärungen  versucht.  Nach  der 
einen  ist  der  Reiz  andauernd,  wird  aber  durch 
eine  zentrale  Beeinflussung  (,,Refraktär- 
stadium")  nur  in  rhythmischen  Pausen  zu 
Entladungen  umgesetzt;  nach  der  anderen 
liegt  die  Ursache  des  Rhythmus  in  der  jeweils 
nach  Kontraktion  eintretenden  Erschöpfung 
der  Muskeln;  nach  der  dritten  ist  der  Reiz 
selbst  nicht  andauernd,  sondern  rhythmisch 
aussetzend  (die  Schirmbewegung  könnte  dazu 
mechanisch  selbst  wieder  den  Anstoß  je- 
weils geben,  oder  essoll  ein  chemischer  Reiz, 
eine  Ausfällung  von  Natriumoxalat  in  den 
Randkörpern,  dazu  stattfinden).  Eine  vierte 
Ansicht  vereinigt  die  Theorie  von  der  peri- 
pheren und  von  der  zentralen  Entstehung 
des  Rhythmus.  Die  Experimente  haben  keine 
völlige  Klärung  ergeben  und  sind  fort- 
zuführen, schon  wegen  der  unleugbar  vor- 
handenen, sogar  bis  in  physiologische  Einzel- 
heiten gehenden  Analogie  mit  der  Herz- 
pulsation. 

Der  oben  gebrauchte  Ausdruck  rhyth- 
mische ,. Entladungen"  könnte  für  Medusen 
nicht  nur  eine  allgemeine,  sondern  auch  eine 
spezielle  Bedeutung  haben;  es  hat  sich 
nämlich  beim  Nachweis  von  Aktionsströmen 
ihrer  Muskeln  vermittels  des  Saitengalvano- 
meters ergeben,  daß  die  betreffenden  Tiere 
(eine  Süßwassermeduse,  Limnocodium  wurde 
hierfür  gebraucht)  ,,  Schläge"  in  eindeutiger 
Richtung  abgeben.  Sonach  wären  die  Medu- 
sen so  gut  wie  manche  Fische  Erzeuger 
von  Elektrizität,  wenn  auch  nur  in  ge- 
ringem Maße,  und  ihr  Schlag  könnte  als 
Angriff  wie  zu  ihrer  Verteidigung  bedeutsam 
sein.  Daß  eine  Anzahl  Medusen  Erzeuger  von 
Lichtenergie  sind  und  selbst  leuchten  (nicht 
durch  aufsitzende  Mikroorganismen)  ist  sicher 
nachgewiesen;  das  Leuchten  kann  auf  be- 
stimmte Teile  (Kanäle,  Gonaden)  beschränkt 
sein  und  zeitweilig  aussetzen,  schwächer 
•  und  stärker  w^erden  auf  bestimmte  Reize. 
Ob  es  sich  um  ein  von  Zellen  abgeschiedenes 
Sekret  handelt  oder  ob  bestimmte  Zell- 
gruppen selbst  phosphoreszieren,  ist  strittig. 
Auch  bei  festsitzenden  Formen,  bei  manchen 
Hydroidpolypen  und  besonders  bei  einigen 
Anthozoen  kommt  ein  Leuchten  vor. 

Die  Sinnesphysiologie  der  Coelentera- 
ten  befindet  sich  noch  in  den  ersten  An- 
fängen und  ist  teilweise  über  allgemein- 
biologische Feststellungen  nicht  hinausge- 
kommen. Wohl  sind  Reizreaktionen  ver- 
schiedenster Art  festgestellt,   die   zum   Teil 


auch  bestimmte  Bezirke  bevorzugen  und 
manchmal  nach  ihrer  Qualität  (chemische 
und  Berührungsreize)  trennbar  sind;  aber 
an  bestimmte  „Organe"  geknüpfte  spezifische 
Sinnesenergien  sind  bei  der  niedrigen  Stellung 
der  Gruppe  und  bei  der  noch  allgemeinen 
Empfindlichkeit  der  Gewebe  für  Reize  schwer 
nachweisbar.  Immerhin  zeigen  sich  schon 
bei  Polypen  Anfänge  einer  lokalen  Trennung. 
Der  ganze  Körper  ist  für  mechanische  Reize, 
auch  kleinste  Erschütterungen,  sowie  Be- 
rührungen, empfindlich,  aber  nur  die  Ten- 
takel für  chemische.  Auch  innerhalb  der 
Tentakel  findet  eine  Lokalisation  statt.  Es 
reagieren  Stellen  an  ihnen  und  an  der  Mund- 
scheibe z.  B.  nicht  auf  Berührungsreize, 
auf  ein  Klümpchen  Papier,  wohl  aber 
auf  ein  gleichgroßes  Stück  Fleisch.  Ver- 
schiedene Geflechte  der  Nerven  sind 
dafür  verantwortlich  zu  machen  und  in  deren 
Zusammenwirken  (siehe  oben)  kann  ein  ge- 
wisser Beweis  für  zentrale  Verknüpfung 
in  ihren  ersten  Anfängen  gesehen  werden, 
gerade  beim  Ergreifen  der  Nahrung.  Eine 
Fernwirkung  auf  diese  chemischen  Sinnes- 
werkzeuge ist  nicht  nachzuweisen;  also  wäre 
eher  von  Geschmacks-  als  von  Geruchssinn 
zu  sprechen.  Manchmal  sind  auch  Unter- 
schiede in  der  Reaktionsfähigkeit  zwischen 
verschiedenen  Tentakelkränzen  an  einem  und 
demselben  Polypenköpfchen  festzustellen. 
Noch  mehr  sind  solche  Unterscheidungen 
bei  Medusen  ausgeprägt,  die  überhaupt  gegen 
jede  chemische  Aenderung  des  umgebenden 
Seewassers  sehr  empfindlich  sind,  schon 
durch  die  Körperbewegung  selbst.  Man 
kann  hier  eine  gewöhnliche  motorische 
Reaktion  von  einer  futternehmenden,  be- 
sonders in  der  Kontraktionsweise  der  Ten- 
takeln und  des  Magenstiels,  unterscheiden; 
für  die  Empfindlichkeit  der  Körperstellen 
nach  chemischen  wie  Berührungsreizen  läßt 
sich  bei  Hydromedusen  folgende  aufsteigende 
Stufenreihe  aufstellen:  Exumbrella,  Velum, 
Subumbrella,  Schirmrand,  Magenstiel,  Mund- 
rand, Tentakel.  Bei  Scyphomedusen  ist  die 
Umgebung  der  Randkörper  am  empfind- 
lichsten. Für  die  Randkörper  selbst  mit 
ihren  Konkrementen  den  experimentellen 
Nachweis  zu  bringen,  daß  sie  wirklich  Gleich- 
gewichtsorgane sind,  hat  große  Schwierig- 
keiten. Wenn  man  sie  bei  Scyphomedusen 
ausschneidet,  so  werden  damit  noch  andere 
unmittelbar  ihnen  anliegende  Teile  entfernt 
oder  verletzt;  die  dann  folgenden  Unregel- 
mäßigkeiten sind  also  nicht  rein  auf  ihr 
Fehlen,  sondern  auch  auf  Störung  der  ner- 
vösen Beeinflussung  zurückzuführen  (siehe 
oben).  Ein  Ausschneiden  des  Kalkkonkre- 
ments  allein  ist  bis  jetzt  nicht  einwandfrei 
ausgeführt;  auch  die  Regenerationsfähigkeit 
stört  hier  den  Experimentverlauf.  Bei  den 
Hvdromedusen  kann  der  Gleichgewichtssinn 


680 


Coelenterata 


schon  deswegen  nicht  ausschließlich  in  solchen  ! 
Kolben  oder  Cysten  liegen,  weil  es  eine  ganze  j 
Anzahl  von  Familien  gibt,  die  solcher  ent- ! 
bohren  und  dennoch  ebensogut  schwimmen  1 
und  im   Gleichgewicht  bleiben.      Anstechen 
oder  Ausschneiden  solcher  Organe  bei  einer 
Trachomeduse  hat  das  normale  und  spontane 
Schwimmen  auch  so  lange  nicht  verhindert, 
als    noch    das    Velum   unversehrt   ist.      Es 
könnte   danach   die   Erhaltung   des    Gleich- 
gewichts   durch    das    „Muskelgefühl"    mit- 
bedingt sein;  auch  ungleichseitige  Erhaltung 
der    Statocysten   ruft   keine    Unregelmäßig- 
keiten der  Bewegung  hervor;  doch  sind  solche 
Experimente  noch  genauer  durchzuführen. 

Die  Eeaktion  auf  Li  cht  reize,  hell 
und  dunkel,  Wechsel  davon  und  somit  auch 
auf  Bewegungen,  die  Licht  und  Schatten  wech- 
selnd hervorrufen,  ist  eine  allgemeine  Eigen- 
schaft schon  der  Polypen.  Auch  bei  den 
Medusen  erscheint  sie  darum  nicht  an  be- 
stimmte Kandkörper  gebunden;  nach  Zer- 
störung solcher  bleibt  die  Meduse  doch  noch 
lichtempfindlich,  allerdings  in  geringerem 
Grade,  namentUch  sind  die  Reaktionen  da- 
nach nicht  mehr  so  präzis,  sondern  viel 
variabler.  Ob  die  komplizierter  gebauten 
Organe  mancher  Medusen  mit  „Linse"  und 
Pigmentbecher  einer  höheren  Stufe  als  der 
bloßen  Lichtwahrnehmung,  einem  ,,  Sehen" 
dienen,  dafür  fehlen  bis  jetzt  experimentelle 
Beweise  vollständig.  Die  Lichtwirkung  ist 
bei  den  Medusen  auch  insofern  bedeutsam, 
als  sie  ihre  Bewegungen  meist  in  eine  be- 
stimmte Richtung  bringt,  vom  Licht  ab 
oder  auf  dasselbe  zu.  Ob  es  sich  dabei  um 
bloße  ,, Tropismen"  handelt,  ist  eine  nicht 
hier,  sondern  von  der  allgemeinen  Physio- 
logie zu  erörternde  Frage  (siehe  den  Artikel 
„Reizerscheinungen  der  Pflanzen", 
Tropismen).  Jedenfalls  können  diese  Be- 
wegungen nicht  nur  nach  den  einzelnen  Arten, 
sondern  bei  derselben  Art  und  demselben  In- 
dividuum verschieden  und  oft  sogar  ganz  ent- 
gegengesetzt sein.  Verstärkung  des  Lichtes 
wirkt  z.  B.  auf  ruhende  Medusen  als  moto- 
rischer Reiz,  auf  schwimmende  als  ein  Einhalt 
der  Bewegung.  Das  Verhältnis  zum  Tageslicht, 
der  gewöhnliche  Aufenthaltsort,  ob  in  Helle 
oder  Dämmerung,  spielt  dabei  eine  Rolle. 

Wie  bei  allen  Reaktionen  kommt  auch  hier 
der  innere  Zustand  in  Betracht,  in  dem 
sich  die  Tiere  befinden;  frühere  Einwirkungen 
machen  sich  geltend,  so  daß  es  sich  nicht 
mehr  um  einfache  ,, Reflexmaschinen"  han- 
deln kann.  Das  zeigt  sich  am  besten  bei  den 
Futterreaktionen,  indem  diese  bei  hungernden 
und  gesättigten  Tieren  ganz  verschieden 
ablaufen.  Bei  hungernden  Hydren  z.  B. 
genügt  dazu  ein  mechanischer  Reiz.  Im 
normalen  Zustand  aber  müssen  zur  gleichen 
Reaktion  mechanischer  und  chemischer  Reiz 
zusammenkommen.         Gesättigte    Aktinien 


reagieren  auf  vorher  lebhaft  beantwortete 
Reize  schwach  oder  gar  nicht  mehr  (wenn 
eine  Aktinie  z.  B.  10  bis  12  Fleischstückchen 
verschluckt  hat,  so  verweigern  die  äußeren 
Tentakel  das  Futter,  die  inneren  nehmen  es 
noch;  dann  verweigern  es  auch  die  inneren; 
der  Mund  nimmt  es  noch  auf,  durch  Bewe- 
gung der  Wimpern.  Letztere  sind  also  weniger 
vom  allgemeinen  Zustand  des  Tieres  ab- 
hängig, wie  die  Muskeln.  Das  Aufhören  der 
Tentakelreaktion  ist  nicht  eine  einfache 
mechanische  ,, Ermüdung",  denn  wenn  man 
einseitig  füttert,  so  verweigern  nachher  auch 
die  gar  nicht  beanspruchten  Tentakeln  der 
anderen  Seite  ihr  Zugreifen).  Auch  das 
Alter  und  der  Entwickelungszustand  ver- 
ändern die  Reaktionsweise.  Eine  Hydro- 
nieduse  antwortet  z.  B.  auf  gewisse  Reize 
anders,  je  nachdem  sie  unreife  oder  zum 
Platzen  reife  oder  bereits  entleerte  Gonaden 
trägt.  Solehe  Fälle  von  ,, Stimmungen", 
die  sich  noch  weiter  vermehren  ließen, 
haben  ihre  besondere  Bedeutung  als  Bei- 
spiele einfachster  zentraler  Beeinflussung 
und  Nachwirkung,  und  darum  dürfen  die 
Coelenteraten  bei  Erörterungen  über  die 
psychischen  Vorgänge  der  höheren  Organis- 
men nicht  außer  Betracht  bleiben. 

4.  Entwickelung.  In  ihrer  geschlecht- 
lichen Fortpflanzung  und  Entwickelung  er- 
weisen sich  die  Coelenteraten  als  echte  Meta- 
zoen.  Ihre  Urgenitalzellen  sind  indifferente 
Elemente,  die  keine  der  geweblichen  Diffe- 
renzierungen mitgemacht  haben,  sozusagen 
vom  Ei  ab  und  der  Furchung  her  übrig 
geblieben  sind.  Sie  gehören  darum  auch 
keinem  der  beiden  Blätter  an,  sondern  liegen 
je  nach  den  Bedingungen  der  Ernährung 
und  des  Freiwerdens  bald  zwischen  oder 
unter  den  Zellen  des  Ecto-  bald  zwischen 
denen  des  Entoderms,  von  beiden  Lagern 
in  der  weiteren  Ausbildung  durch  eine 
gallertige  mehr  oder  minder  entwickelte 
Lamelle  getrennt  (Fig.  29,  vgl.  auch  Fig.  22). 
Auch  im  Verlauf  der  Reifung  kann  ihre  Lage 
noch  Aenderungen  erfahren.  Bei  den  Hydro- 
zoen  gelangen  dann  die  Geschlechtsprodukte 
durch  das  Ectoderm,  bei  den  Scyphozoen 
(sowohl  Scyphomedusen  wie  Anthozoen)  durch 
das  Entoderm  nach  außen.  Die  Geschlechter 
sind  durchweg  getrennt,  bei  Kolonien  auf 
verschiedene  Individuen  am  Stock,  mit- 
unter sogar  auf  verschiedene  Stockregionen 
oder  Stöcke  verteilt.  Zwitterbildung  ist 
Ausnahme;  die  wenigen  bei  Medusen  be- 
schriebenen Fälle  dieser  Ai't  sind  nicht 
genügend  geklärt.  Der  Reifungsprozeß,  die 
Teilung  der  Oogonien  und  Spermatogonien, 
die  Richtungskörperbildung  und  die  Befruch- 
tung selbst  zeigen  dieselben  zellulären  Er- 
scheinungen wie  sonst  im  Tierreich  (immer 
wieder  auftauchende  Behauptungen  von 
Ausnahmsfällen  hier,  von  amitotischen  Tei- 


Coelenterata 


681 


lungen,  vom  völligen  Verschwinden  des  1  typische  Larvenform.  Die  vorhergehende 
Kerns  nnd  seinem  Wiederentstehen  bei  der  Bildung  ihres  Entoderms  aus  den  zunächst 
Fnrchung  haben  sich  stets  als  unbegründet  gleichwertig  erscheinenden  Furchungszellen 
erwiesen).  [geschieht  auf  sehr  verschiedene  Weise,  oft 


ect  SU 


^:^y^^:&\ 


w 

i; 


cnsiJ        St.su 


Fig.  29.      Urgenitalzellen    aus   der  Gonadenfalte    einer    Scyphomeduse.      Nach    Maas.      ectsu 
Ectoderin  der  Subumbrella,  en  su  Entoderm  der  Subumbrella,   enfa  I  u.  II  Entoderm   der  Go- 
nadenfalte, in  die  die  Ureier  (ov!)  aus  der  Gallerte  hineingehen. 


Wesenthche  biologische  Verschieden- j  innerhalb  der  gleichen  Gruppe  abweichend 
heilen  bestehen  bei  den  einzelnen  Gruppen  I  und  durch  die  biologischen  Umstände  be- 
fiir  den  Ort  der  Befruclitung  und  des '  einflußt;  durch  Einwanderung  von  einem  Pol 
Heranwachsens  zur  Flimmerlarve.  Bei  den  •  aus  (meist  bei  von  allem  Anfang  an  frei- 
Hydromedusen  geschieht  als  typischer  Fall  schwimmenden  Keimen),  durch  Einwande- 
die  Entleerung  der  Geschlechtsprodukte  ins  rung  von  allen  Seiten,  scheinbare  Delanii- 
freie  Wasser;  dort  erfolgt  die  Befruchtung,  nation  (meist  bei  im  Körper  der  Mutter 
Furchung  und  die  Differenzierung 
in  die  zwei  Keim-  oder  Körper- 
schichten. Bei  den  am  Stock 
verbleibenden,  von  Medusen  ab- 
leitbaren Geschlechtsträgern 
(Gonophoren,  siehe  oben)  können 
die  ersten  Entwickelungsvorgänge 
in  den  Körper  des  Muttertieres 
verlegt  sein;  bei  den  Kolonien 
ohne  besonders  ausgebildete  Ge- 
schlechtstiere, sowie  bei  den  An- 
thozoen  ist  dies  die  Regel:  erst 
die  bereits  aus  zwei  Körper- 
schichten, aus  einem  Fhmmer- 
zellen-Ectoderm  und  einem  kom-  Fig.  30.  A,  B,  C,  drei  verschiedene  Typen  von  Gono- 
pakten  Entoderm,  bestehende  phoren  von  Hydrozoen.  e  Ectoderm,  en  Entoderm,  es 
Larve,  die  ,,Planula"  verläßt  das  äußere  ectodermale  Hülle  der  Gonophoren,  u  Umbrella 
Muttertier  und  liefert  so  die  oder  Schirm,  ra  Radialkanal,  r  Ringkanal,  t  Tentakel, 
planktonische  Ausbreitungsmög-  o  Mund,  ov  Gonade  (Ovarium),  v  Velum.  Aus  Lang, 
lichkeit  für  diese  festsitzenden  Vergleichende  Anatomie. 
Formen.     So  zeigen  auch  die  an 

die  Anthozoen  anschließenden  Scypho-  ruhenden  Keimen),  seltener  durch  wirkhche 
medusen,  trotzdem  sie  selbst  wieder  frei-  Einstülpung  ,,Gastrulation".  In  der  kom- 
schwimmende  Formen  sind,  dieses  Verbleiben  pakten  Entodermmasse  der  Planula  bildet 
der  ersten  Entwickelungsstadien  im  Mutter-  [  sich  der  innere  Hohlraum  erst  nachträg- 
körper,  im  Gegensatz  zu  den  Hydromedusen.  j  lieh,    meist  erst  sogar   nach  dem  Ansetzen, 

Die  Planula  ist  die  für  die  Coelenteraten  1  durch    eine    Arbeitsteilung     zwischen    den 


682 


Coelenterata 


Entodermzellen:  die  einen  peripheren  ver-  „Generationswechsel".  Dieser  ist  am  deut- 
bleiben als  aktive  amöboide  nahrungauf-  liebsten  sichtbar,  wenn  die  oben  erörterte 
nehmende  Zellen,  die  anderen  mehr  zentralen  geschlechtliche  Fortpflanzung  an  bestimmte 
degenerieren  und  werden  passiv  samt  Dotter-  Sorten  von  Individuen  gebunden  ist  (Hydro- 
plasma  zu  Nährmaterial.  Die  Coelenteraten  j  medusen),  aber  auch  bei  den  Anthozoen 
sind    also    wohl    im    erwachsenen    Zustand   unverkennbar. 


„Gasträaden",   aber  ihr  Hohlraum   entsteht 
typischerweise  nicht  auf  dem  einfachen  Weg 


Fig.   31.      Planulae  (3   Stadien).      Nach  Merejkowsky. 
ect  Ectoderm,  ent  Entoderm,  g  zukünftiger  Magenhohlraum, 


In    Fällen,    wo    gar    keine    Sprossung    vor- 
handen ist,  sondern  sich  die  Plann] a  direkt  zur 
schwimmenden     Geschlechtsmeduse 
^  umbildet,        kann       angenommen 

werden ,  daß  dies  eine  sekim- 
däre  Verkürzung  bedeiitet ,  eben 
weil  die  hier  sonst  f  ik  Coelenteraten 
typische  festsitzende  Lebensweise 
aufgegeben  ist.  Die  schwebenden 
Larvenformen  können  aber  in  ihrem 
Habitus  noch  Anklänge  an  das 
Polypenstadium  zeigen.  L'mgekehrt 
findet  ein  völliges  Aufgeben  der  ge- 
schlechtlichen Fortpflanzung  zu- 
gunsten der  Sprossung  bei  diesen 
Pflanzentieren  niemals  statt, 
höchstens  eine  zeitweilige  Unter- 
drückung. Gerade  bei  der  Süß- 
wasserhj'dra  ist  der  Generations- 
wechsel nicht  so  festgelegt,  daß  er 
nicht  durch  biologische  Umstände 
nach  der  einen  oder  anderen  Seite 
zu  beeinflussen  wäre. 


der  „Gastnilation",  sondern  erst  nach  ver- 
schiedenartigen Ausfüllungs-  und  Zerfalls- 
prozessen. 

Mund 


Magen 


Fußscheibe  --  " 


Fig.  32.     Gerade    angesetzter    Hydroid.     Nach 
Merejkowsky,  Belage.     Verändert. 

Typisch  ist  ferner  für  die  Coelenteraten, 
daß  nach  dem  Festsetzen  der  Planula  eine 
Periode  ungeschlechtlicher  Vermehrung  durch 
Sprossung  einsetzt,  also  ein  regelmäßiges  Ab- 
wechseln beider  Fortpflanzungsarten  besteht, 


Auch  die  geschlechthche  Ent- 
wich elung  hat  bei  Hydra  ihre  Besonderheiten. 
i\m  Körper  des  Muttertieres  selbst  und  in  einer 
von  der  Keimzelle  ausgeschiedenen  HüUe 
vollziehen  sich  die  ersten  Entwickelungs- 
vorgänge.  Furchung  und  Bildung  der  zwei 
Körperschichten.  Der  so  entstandene  Keim 
wird  nicht  zur  aktiv  schwimmenden  Planula, 
sondern  nach  Loslösung  von  der  Mutter 
passiv  umhergetrieben  (Dauerkörper)  und 
erst  nach  Platzen  der  Eigenhülle  kriecht 
er  zum  Ansetzen  heraus,  bildet  Mundöffnung 
und  Tentakel,  streckt  sich  und  bekommt  seinen 
geräumigen  inneren  Hohlraum. 

Die  Keime  der  Hydro  medusen  zeigen 
beim  Ansetzen  ähnliche  Vorgänge,  Neubil- 
dung von  Mund  und  Magen,  frühe  Anlage 
der  Tentakel  in  bestimmter  Reihenfolge;  doch 
geht  dem  Ansatzstadium  hier  eine  schwim- 
mende, heteropol  etwas  differenzierte  Planula 
voraus,  bei  der  der  stumpfere  Vorderpol  zum 
iVnsetzen  dient  durch  amöboide  Fortsätze 
der  Ectodermzellen,  der  spitzere  Hinterpol 
mit  zahlreichen  Nesselzellen  zur  Mundregion 
und  Ursprungsstätte  der  Tentakel  wird 
(Fig.  32).  Sonst  ist  der  Keim  von  allen 
Richtungen  her  gleichwertig,  teilbar,  so  daß 
die  isolierten  Stücke  resp.  Furchungszellen 
oder  Haufen  von  solchen  aus  beliebigen 
Regionen  wieder  eine,  nur  kleinere  ansatz- 
fähige Planula  bilden  können,  die  zum 
richtigen  Schlauchpolypen  wird.  Es  ent- 
spricht diese  Labilität  des  Keims  dem  daraus 
hervorgehenden  indifferenten  System  des 
Polypen,  der  sprossungsfähig  ist  und  keine 
ausgesprochene  Individualität  zeigt.    Anders 


Coelenterata 


683 


bei  Tracliomedusen,  wo  ja  die  Planula  ihre 
freischwimmende  Lebensweise  nicht  aufgibt 
und  selbst  ohne  eingeschobene  Sprossung 
zur  Meduse  wird.  Hier  ist  die  Individualität 
vom  Ei  ab  ausge- 
sprochen und  der 
Keim  selbst  von  früh 
auf  regionär  differen- 
ziert, so  daß  Ent- 
nahmen nicht  gleich- 
gültig sind,  sondern 
Defekte  oder  ein  Zu- 
grundegehen zur  Folge 
haben. 

Einige  Tracho- 
medusen  haben  eigen- 
tümlicherweise eine 
benthonische  Lebens- 
weise angenommen, 
indem  sie  sich,  statt 
zu  schwimmen ,  mit 
ihren  Fangfäden  in 
Seepflanzen  veran- 
kern.      Bei     solchen 

Formen,  z.  B.  Gonionemus,"  macht  alsdann 
auch  die  Larve  Bekanntschaft  mit  dem  Boden ; 
doch  handelt  es  sich  dabei  nicht  um  ein  sich 
ansetzendes  Polypenstadium,  sondern  um  eine 
Dauer-(Cysten-)Form  der  Planula.  Sonst  zeigt 
sich  gerade  bei  den  Trachomedusen  die 
Anpassung  an  das  Schwebeleben  sehr  früh, 
indem  der  Keim  bereits  im  Furchungssta- 
dium,  ja  schon  im  Ei  als  Plasmadifferen- 
zierung die  Anlage  der  Schirmgallerte  auf- 
weisen kann. 

In  anderen  Fällen,  speziell  bei  Narco- 
medusen,  die  sich  ebenfalls  ohne  fest- 
sitzendes Stadium  direkt  zur  Schwimmform 
umwandeln,  wird  das  planktonische  Leben 
durch  besonders  frühe  und  extreme  Aus- 
bildung der  starren  Tentakel  erleichtert,  die 
als  Schwebfortsätze,  ähnlich  den  Gebilden 
der     Crustaceenlarve    (Zoea)     funktionieren 


(Fig.  34).  Durch  die  besondere  Ausbildung 
eines  Wimperschopfs  am  Scheitel  bei  der 
Larve  und  durch  die  eigenartige  Ent- 
wickelung  des   Kanalsystems  kommt  dieser 


Ectoderm  der 
Exumbrella 


Gallerte 


,^  Entoderm 


Ten- 
takel 


Fiff.  33.     Schnitt  durch 


die  Larve  einer 
Nach  M  aas. 


~-  Subumbrella 


Trachomeduse   (L  i  r  i  o  p  e) 


Gruppe  eine  Sonderstellung  zu;  ferner  findet 
sich  in  ihr  bei  mehreren  Arten  der  für  Medusen 
sehr  ungewöhnUche  Fall  des  Parasitismus, 
indem  frühe  Entwickelungsstadien  in  anderen 
holoplanktonischen  Medusen,  speziell  Tracho- 
medusen schmarotzen.  Dies  hat  auch  eine 
weitgehende  Umänderung  des  früheren  Ent- 
wickelungsganges  zur  Folge;  der  zweischich- 
tige planulaähnliche  Keim  gewinnt  die 
Fähigkeit  der  Knospung  (wieder?)  und  läßt 
kleine  Narcomedusen  sich  ablösen.  Mit  der 
gewöhnlichen  Sprossung  der  Hydropolypen 
ist  dies  aber  nicht  zu  vergleichen,  denn  es 
werden  hier  niemals  Polypen,  sondern  nur 
Medusen  gebildet,  und  der  Rest  des  Stockes 
selbst  kann  sich  noch  direkt  zur  Meduse 
umwandeln,  wie  jede  andere  Narcomedusen- 
planula. 

Die  Entwickelung  der  Siphonophoren 


Fig.  34.  Schnitt  durch  die  Larve  einer  Narconicduse(Solmundella).   Nach  Maas  und  Woltereck. 


684 


Coelenterata 


ekt 


zeigt,  daß  sie  in  morphologischer  Hinsicht  sich  dieser  Pneumatophor  als  ektodermale 
durchaus  den  Polypomedusen  anzuschheßeu  Einstülpung  schon  sehr  früh  an  der  Planula, 
sind.  Wie  bei  diesen  gibt  es  auch  bei  den  die  dadurch  ein  ganz  anderes  Aussehen 
Siphonophoren    sowohl    sich    loslösende    als ;  gewinnt    (Fig.    35) ;    wenn    die    erwachsene 

Kolonie  durch  be- 
sonders große 
Schwinimglocken  ge- 
trieben wird,  so 
treten  solche  eben- 
falls sehr  vorzeitig 
in  die  Erscheinung, 
so  daß  es  aussieht, 
als  sei  hier  eine 
Meduse  mit  Knos- 
pungszone  der  iVus- 
gang  für  die 
Schwimmkolonie 
(Fig.  36).  Dazu 
kommen  larvale  Ten- 
takel ,  die  wieder 
abfallen ,  ja  sogar 
ganze  larvale  In- 
dividuen können 
sich  bilden  und 
rückbilden  wie  sonst 
larvale  Organe,  ein 
Beweis  für  die  Ge- 
schlossenheit der 
Kolonie  zur  höheren 
Einheit.  Ebenso 

können  sich  auch 
noch  später  statt 
eines      Einzehndivi- 

duunis  ganze 
Gruppen  von  solchen 
zusammen  loslösen, 
z.  B.  ein  Freßtier 
mit  Taster,  Deck- 
stück und  einigen 
Geschlechtsindi\a- 
duen,  und  auf  diese 
am  Stock  verbleibende  Keimtrcäger;  deren  |  Weise  den  Ausgang  für  eine  neue 
Bau  weist  sogar  nach  Glockenform,  Lage  i  Kolonie  bilden.  Trotz  der  in  allen  Stadien 
der  Gonaden,  Schirmrandgebilden  völlig  auf '  planktonischen  Lebensweise  kann  ein  bio- 
eine bestimmte  Gruppe,  die  Anthomedusen,  logischer  Gegensatz  zwischen  Jugend  und  er- 
hin.  Aus  dem  gefurchten  Ei  entsteht  auch  t  wachsenem  Stadium  dadurch  bestehen,  daß 
hier  die  typische   Planula.      Abweichungen  |  letzteres  an  der  Oberfläche  lebt  (einige,  wie 


Fig.  35.  Larven  von  Ciipulita  (Haiistemma)  picta.  A  Planula  mit 
Pneumatophor  (pn)  ixnd  Tentakel  (t),  p  der  zum  Nährpolypen  werdende 
Teil,  B  späteres  Stadium,  C  weiter  ausgebildete  Larve  mit  2  Tentakeln 
(t)  und  den  larvalen  eicheiförmigen  Nesselknöpfen  (n).  Nach  Chun, 
1897.  Aus  Korscheit  and  Heider.  ekt  Ectoderm,  ent  Entoderm, 
m  Mundöffnung. 


im  Entwickelungsverlauf  von  dem  eines 
Hydromedusenkeims  ergeben  sich  durch  die 
biologischen  Umstände;  zunächst  dadurch, 
daß  die  Stockbildung  hier  trotz  des  plank- 
tonischen Lebens  eintritt  und  ferner 
dadurch,  daß  sich  diese  Knospnng,  sowie 
die  Mittel,  den  Stock  flottierend  zu  erhalten 
bereits  sehr  früh  im  embryonalem  Stadium 


z.  B.  Velella  mit  einem  Teil  ihres  Körpers, 
dem  Segelkamm,  sogar  über  der  Oberfläche), 
die  Eier  und  ersten  Larvenstadien  aber  in 
abyssaler  Tiefe,  so  daß  die  aufsteigenden 
Larven  eine  komplizierte  Verwandlung  durch- 
machen müssen. 

Das  gleiche  Gesetz  wie  bei  den  Siphono- 
phoren, daß  sich  die  besondere  Ausbildung 


geltend  machen  (große  Ereignisse  werfen  |  der  Erwachsenen  auf  die  Entwickelung 
ihre  Schatten  voraus  in  der  Entwickelung).  1  zurückprojiziert,  beeinflußt  auch  den  Ent- 
Bereits  an  der  Planula  zeigen  sich  darum  wickelungsgang  der  Scyphozoen,  der  fest- 
die  entsprechenden  Umformungen,  zunächst  j  sitzenden  wie  der  freischwimmenden  Formen. 
Regionen  der  Knospung  und  dann  die  be-  Die  Anthozoen  zeigen,  so  wie  sie  höher 
sonderen  Schwimmvorrichtungen.  Wenn  organisiert  sind  als  die  Hydropolypen,  auch 
die  erwachsene  Kolonie  durch  einen  Luft- !  bereits  eine  differenziertere  Planula:  nicht 
schlauch    des    Stammes    flottiert,    so    zeigt   nur  sind  deren  Pole  stärker  verschieden,  auch 


Coelenterata 


die    Stützlamelle    und    der    Magenhohlraiim  und  zeigen  bereits  früh  an  einer  Seite  der 

können  schon  vor  dem  Ansetzen  ausgebildet  Falte  die  später  so  starke  Muskulatur.     Im 

sein   und    manchmal   auch    die   Anlage   der  unteren   Teil   des    Schlauchs   springen   diese 

Septen    erscheinen.       Ausnahmsweise    kann  Septen  frei  in  die  Entodermhöhle   vor,   im 

sogar   die   Entwickelung  im  planktonischen  oberen  gehen  sie  mit  der  Bildung  des  Schlund- 


Fig.  36.  Aeltere  Larve  bezw.  jüngeres  Stöckchen 
von  Mu gg i a e  a  Ko  c h ii  mit  der  1. und  2. Schwinira- 
glocke  (s^  und  s-),  Tentakel  (t),  Nährpolypen  (p), 
Stamm  (gt)  und  Anlagen  von  Deckstücken  (d), 
Gonophoren  (go),  Polypen  (g).  Nach  Chun, 
1897.     Aus  Korscheit  und  H e i d e r. 


Leben  noch  weitergehen,  indem  auch  Mund- 
rohr und  Tentakel  dabei  gebildet  werden, 
und  einzelne  Arten  kommen  überhaupt  nicht 
mehr  zum  Festsetzen,  sondern  werden  als 
,,pelagische  Anthozoen"  geschlechtsreif 
(Fig.  37).  Den  festsitzenden  Formen  gegen- 
über sind  sie  in  einigen  Beziehungen  umge- 
bildet, so  durch  die  extreme  Ausbüdung  von 
Teilen  der  Bewimperung  (besondere  Flimmer- 
bänder) und  stellen  gewissermaßen  lieber - 
larven  dar. 

Normalerweise  geschieht  erst  nach  dem 
Ansetzen  der  Durchbruch  des  Mundes  und 
die  Einziehung  eines  ectodermalen  Schlund- 
rohrs, ebenso  die  Anlage  der  Septen.  Diese 
sind  Faltungen  des  Entoderms  in  radiärer 
Eichtung  unter  Beteiligung  der  Stützlamelle 


Fig.   37. 


Planktonische   Actinie.      Nach    van 
B  e  n  e  d  e  n.     Kombiniert. 


rohrs  einher  und  schheßen  sich  an  dasselbe  an, 
sodaß  hier  nach  der  Mitte  zu  geschlossene 
Hohlräume  zwischen  den  Septen  entstehen, 
die  dann  in  die  entsprechenden  Tentakelaus- 
stülpungen übergehen.  Der  radiäre  Bau 
erscheint  bei  allen  Gruppen  der  Anthozoen 
auf  diesem  Stadium  abgeändert  und  dem 
symmetrischen  genähert,  indem  a)  das  Schlund- 
rohr im  Querschnitt  nicht  kreisrund,  sondern 
in  bestimmter  Richtung  (seitlich)  kompri- 
miert ist,  b)  die  Muskelstreifen  der  Septen 
einseitig  und  in  bestimmter  Weise  zu  dieser 
Hauptebene  des  Schlundrohrs  stehen,  c) 
indem  auch  die  an  den  Septenrändern  auf- 
tretendeuFilamente  nicht  gleichartig,  sondern 
die  unteren  von  den  oberen  (Drüsen  und 
Wimperzellen)  im  Zellmaterial  verschieden 
sind. 

Diese  Bildungen  sind  bei  allen  Anthozoen 
in  der  Anlage  gleich,  dagegen  bestehen  für 
Zahl  und  Weiterwachstum  der  Septen 
und  der  mit  ihnen  in  Zusammenhang  stehen- 
den Teile  bedeutsame  Verschiedenheiten  in 
den  Hauptgruppen.  Bei  den  Oktokorallien 
wird  die  Achtzahl  nicht  überschritten,  nach- 
dem einmal  vier  Septenpaare  und  zwar  an- 
nähernd gleichzeitig  angelegt  worden  sind;  die 
acht  großen  Tentakel  können  zwar  viele  Aeste 
bekommen,  aber  es  werden  zwischen  sie  keine 
neuen  eingeschoben.  Bei  den  Hexakorallien 
kommen  nach  einem  Stadien  von  sechs  Septen- 
paaren,  also  eigentlich  zwölf  Septen,  nach  be- 
stimmten Wachstumsgesetzen  (in  den  „Zwi- 
schenfächern" der  Hauptseptenpaare,  siehe 
Fig.  38 d)  dazu,  und  ebenso  werden  die  Ten- 
takel immer  weiter  vermehrt,  so  daß  zahl 
reiche  an  Größe  ganz  verschiedene  neben- 
einander stehen.  Die  ersten  Septenpaare 
werden  aber  hier  nicht  gleichzeitig,  sondern 


686 


Coelenterata 


in  bestimmter  Ordnung  nacheinander  ange-  Hexakorallien  ist  eine  Gruppe,  die  Actinien, 
legt;  ehe  die  Zahl  von  sechs  Paaren  erreicht  ist,  überhaupt  skelettlos,  bei  den  anderen,  den 
Läßt  sich  auch  ein  Stadium  von  vier  Paaren  ;  Steinkorallen,  überwiegt  das  vom  eigent- 
erkennen,  das  trotz  der  etwas  anderen  An-  ■  liehen  Ectoderm  abgeschiedene  Plattenskelett 


Fig.  38.    Verschiedene    Septenbildung    bei  Anthozoen.      a   bei  Octocorallien,    b — d    bei  verschie- 
denen  Hexacorallien  in  der   Entwickelune;. 


Ordnung  der  Muskeln  mit  den  Oktokorallien 
verglichen  werden  darf.  Als  vermittelndes 
Stadium  ist  es  um  so  bedeutsamer,  als  es  in 
der  Einzelentwickelung  gewöhnlich  durch  eine 
Längere  Pause  markiert  wird,  und  als  manche 
Anthozoen  überhaupt  auf  solchem  Stadium 
verharren.  Weitere  Unterschiede,  aber  auch 
Aelinlichkeiten  zeigen  sich  bei  beiden  Haupt- 
gruppen im  Skelett,  d.  h.  in  dessen  Anlage. 
Bei  den  Oktokorallien  kann  die  Trennung 
einer  subepithehalen  Schicht,  die  in  einzelnen 
Zellen  Kalkkörper  hervorbringt,  bereits  sehr 
früh  erfolgen;  dazu  tritt  noch  ein  epithelial 
abgeschiedenes     Hauptskelett.         Bei     den 


und  dieses  erscheint  bereits  sehr  früh  in  der 
Entwickelung  auf  dem  Stadium  von  sechs 
Septeni)aaren  und  zwölf  Tentakeln. 

Auch  bei  den  Scyphomedusen  zeigt 
die  Planula  frühzeitige  Differenzierung,  wie 
bei  den  Anthozoen,  und  Scyphozoencharak- 
tere  im  Entoderm,  aber  die  allgemeine 
Biologie  ist  anders.  Der  auf  die  Planulaf  olgende 
Lebensabschnitt  des  Festsetzens  ist  hier 
nicht  dauernd,  sondern  das  festsitzende 
Stadium  mit  Mund  und  Tentakel  (hier 
Scyphostoma  genannt)  bildet  sich  wieder 
zur  Schwimmform  um,  und  auch  dies  spricht 
sich   schon   vorzeitio;   bei  festsitzenden   aus. 


Coelenterata 


687 


Im  eiiifaclisten,  aber  selteneren  Fall  ge-  \  Eier  nach  der  Befruchtung  (durch  sperma- 
schieht  eine  direkte  Umformung  des  Einzel-  haltiges  Wasser)  im  Körper  der  Mutter,  wo  sie 
Individuums;  der  festsitzende,  schon  ver-  Furchung  und  Blattbildung  durchmachen, 
änderte  Polypenschlauch  löst  sich  von  der  Die  Planulae  genießen  in  vielen  Fällen  noch 
Unterlage  los  und  wird 
selbst  zur  Scyphomeduse. 
Meist  ist  jedoch  auch  hier 
mit  der  sessilen  Lebens- 
weise eine  Sprossung  ver- 
bunden ,  allerdings  nicht 
dem  Generationswechsel 
der  Hydromedusen  ver- 
gleichbar; es  werden  keine 
seitüchen  neuen  Indivi- 
duen verschiedener  Funk- 
tion gebildet ,  sondern 
terminal  wird  ein  Stück 
des  sich  umformenden 
Scyphostoma  bereits  zur 
Meduse  und  löst  sich  ab; 
das  Eeststück  selbst  kann 
sich  dann  ebenfalls  noch 
zur  Meduse  umbilden. 
Dieser  Vorgang  ,,Strobila- 
tion"  kann  einmal,  aber 
auch  mehrere-  und  viele 
Male  hintereinander  er- 
folgen und  ferner  ent- 
w^eder  so,  daß  jeweils 
immer  nur  eine  Medusen- 
scheibe gleichzeitig  abge- 
schnürt wird  (monodiske) 
oder  auch  so,  daß  viele 
Scheiben   bereits   vorrätig 

angelegt  werden  (polydiske  Strobilation)  wie  '  eine  richtige  Brutpflege  in  besonderen  Nischen 
ein  Satz  Teller,  die  dann  schnell  hinter-  der  Mundarme,  bis  sie  hoch  differenziert  und 
einander  ins  Wasser  abgestoßen  werden,  zum  Festsetzen  reif  den  Körper  der  Mutter 
Auch  können  sich  nach  Ruhepausen  mehrere 
solcher  polydisken  Strobilationen  folgen. 

Daß  dieser  Vorgang  nicht  dem  früher  be- 
schriebenen Generationswechsel  gleichzAisetzen 
ist,  geht  schon  aus  der  Möglichkeit  der  direkten 
Umformung  hervor  (eine  solche  kann  sogar  unter 
Umständen  schon  von  der  Plannia  ab  stattfinden, 
indem  diese  mit  völliger  Ausschaltung  des  Fest- 
setzens direkt  zur  Meduse  wird,  so  bei  der  holo- 
planktonischen Pelagia).  Ferner  ergibt  sich  die 
Verschiedenheit  dadurch,  daß  neben,  d.  h.  vor 
der  terminalen  Knospung  auch  manchmal  eine 
laterale  stattfinden  kann,  diese  führt  aber  dann 
nicht  direkt  zur  Medusenbildung,  sondern  zu- 
.  nächst  wieder  zu  Schlauchformen,  und  ist  eine 
durch  die  Lebensverhältnisse  bedingte  sekundäre 
Anpassung;  ebenso  die  manchmal  in  den  Ent- 
wickelungsgang  eingeschobene  Bildung  vo-i  Dauer- 
cysteU  aus  dem  Fußteil  des  Scyphostoma. 

Die  abgeschnürte  Schwimmform, ,Ephyra", 
ist  von  der  erwachsenen  Meduse  nicht  nur 
durch  Größe,  sondern  auch  durch  einfacheren 
Bau  entfernt.  Kanalsystem  und  Schirmrand 
haben  noch  weitgehende  Umformung  durch- 
zumachen, ehe  die  Geschlechtsreife  eintritt. 
Die  Geschlechtsprodukte  werden  meist  nicht 
sofort  ausgestoßen,   sondern   es   bleiben  die 


Entwickelungszyklus  von  Aurelia  aurita.  Aus 
Hatscheks  Lehrbuch  der  Zoologie.  1  Planula,  2festgesetzte'Larve, 
3  junges  Scyphistoma  mit  4  Tentakelknospen,  4  mit  Stolonen- 
bildung,  5  Beginn  der  Strobilation  (Ringfurche),  6 — 10  verschiedene 
polydiske  Strobilae,  7  Scyphistoma  von  oben,  11  Ephyra  von 
der   Seite,  12  von  unten  gesehen. 


verlassen.  Damit  sind  wir  zum  Ausgangs- 
punkt der  biologischen  Darstellung  ihres 
Lebens  zurückgekommen  und  haben  von  den 
morphologischen  Zügen  noch  einiges  nach- 
zutragen. 

Früh  beim  Festsitzen  auftretende,  aber 
zum  Teil  schnell  vorübergehende  Zustände 
des  Scyphopolypen,  ein  ectodermales 
Schlundrohr,  Magentaschen  mit  trennenden 
Scheidewänden,  sind  als  Annäherung  an  die 
Anthozoen  gedeutet,  aber  auch  bestritten 
worden  (Fig.  40).  Ob  nun  auch  der  ganze 
Gastralraum  später  endgültig  von  Entoderm 
ausgekleidet  ist,  und  ein  Schlundrohr  nicht 
mehr  erkennen  läßt,  jedenfalls  erinnern  die 
vier  in  sein  Lumen  vorspringenden,  von  Stütz- 
lamellen getragenen  EntodermfaltenanAntho- 
zoenkeime.  Durch  die  Form  des  vorspringen- 
den Magenrohrs  lassen  sich  vier  Hauptradien, 
entsprechend  den  Ecken,  und  vier,  den  Inter- 
radien  entsprechende.  Kanten  dieses  Rohrs 
unterscheiden.  In  letzteren  liegen  die  vier  er- 
wähnten Septen,  in  ersteren,  entsprechend  den 
Hohlräumen,  die  vier  Primärtentakel,  denen 
aber  bald  weitere  folgen,  so  daß  der  junge 
Scyphopolyp    zahlreiche    besitzt.       In    den 


688 


Coelenterata 


Interradien  finden  sich  nun,  vom  Ectoderm 
ausgehend,  tiefe  Höhlen,  der  Stelle  der  Septen 
entsprechend  (Septaltrichter)  mit  Muskula- 
tur; sie  reichen  weit  hinunter,  fast  bis  zum 
Fuß  des  Scyphopolypen,  werden  aber  nachher 
außen  rinnenförmig  erweitert,  so  daß  sie 
zu  einer  allgemeinen,  mehr  zirkulären  Grube 
zusammenfließen  und  nur  mehr  in  den  Inter- 
radien diese  Tiefeneinsenkungen  verbleiben. 


Fig.  40.  Interradialer  Längsschnitt  durch  eine 
monodiske  Strobila  mit  noch  erhaltenen 
Sc3'phistomatentakeln.  Nach  Goette,  1887. 
Etwas  schematisiert.  gf  Gastralf  ilamente, 
pb  Proboscis,  rf  Ringfurche,  so  Septalostien, 
tr  Septaltrichter. 

Man  kann  diese  sonst  schwer  zu  deutenden 
Bildungen  wohl  als  cänogenetisch  veränderte 
(wegen  der  Schlauchform  des  Polypen)  Früh- 
anlage  der  Schirmhöhle  der  Meduse  auf- 
fassen. 

Bei  manchen  Medusenformen,  z.  B.  der 
Tiefseekoronate  Periphylla  besteht  zeitlebens 
ein  solcher  Unterschied  der  allgemeinen  Schirm- 
höhle von  tiefeindringenden  InterradialhöWen. 
Aehnlich  könnten  die  Höhlungen  bei  den  Lucerna- 
riden  gedeutet  werden,  wenn  man  diese  Gruppe 
als  nicht  zur  Ablösung  gekommene,  sekimdär  auf 


dem     Scyphopolypenstadium     verbliebene,.  Me- 
dusen ansieht. 

Vor  dem  Einschnüren  oder  der  Ablösung 
der  Scheibe  zeigen  sich  noch  weitere  Verände- 
rungen, zunächst  äußerlich  und  am  Rand: 
die  Polypententakel  werden  rückgebildet, 
statt  deren  zeigt  sich  eine  scharfe  Einteilung 
des  Randes  in  (2  mal  4)  8  Lappen.  Die  8 
Stammlappen  der  Ephyra  sind  untereinander 
i  gleichwertig,  nur  bei  wenigen  ,, primitiven" 
Scyphomedusen  zeigt  sich  noch  die  Be- 
sonderheit der  vier  Hauptradien.  Innerliche 
Umformungen  betreffen  das  Gastralsystem. 
Im  oberen  Teil  des  Polypen  scheidet  sich 
der  Scheibe  entsprechend  ein  peripherer, 
mehr  abgeflachter  Gastralteil  (Kjanzdarm) 
von  dem  Zentralmagen;  beide  hängen  perra- 
dial zusammen,  in  den  Interradien  sind  da- 
gegen Verwachsungsstreifen  des  Entoderms, 
,,Septalknoten",  zu  erkennen,  und  an  diesen 
Stellen  entstehen  die  ersten  Gastralfilamente, 
eine  Bildung,  die  ja  ebenfalls  den  Hydro- 
medusen  fremd  ist,  und  auf  Anthozoen 
hindeutet. 

!  In  solchem  Zustand  erfolgt  die  Ablösung 
der  Ephyra,  der  jugendlichen  Medusen- 
scheibe. Ihr  Gastralsystem  besteht  jetzt 
aus  Zentralmagen,  Kranzdarm  und  den  von 
diesem  ausgehenden  weiten  Taschen  nach 
den  Stammlappen  (Fig.  41).  Dann  erfolgen 
weitere  Einengungen  im  peripheren  Kanal- 
system durch  Verlötungen,  bis  schließlich 
seine  wegsamen  Teile  als  ein  Kanalnetz 
von  radiärer  und  am  Rand  zirkulärer  Ten- 
denz übrigbleiben.  Bei  einer  Scyphomedusen - 
gruppe,  den  Rhizostomeen  oder  Wurzel- 
mündern, erfolgen  Verwachsungen  auch 
äußerlich  und  zentral,  indem  sich  die  Ränder 
des  achtlappigen  Mundes  aneinanderlegen,  so 
daß  zunächst  statt  des  offenen  Mundes  acht 
mehrfach  unterbrochene  Linien  entstehen 
und  dann  mit  zunehmender  Verwachsung 
nur  noch  zahlreiche  kleinste  Oeffnungen 
(Saugmündchen  mit  Krausen)  übrig  bleiben. 


ent 


-los 


rh 


J     < 
— ri 
..ri ! 
-nw 


Fig.  41.     Schirmrand   einer  Scypbomeduse.     Nach  M  a  a  s.     ent  Kanalsystem,  ri  Ringkanal  mit 
Ausbuchtungen   (rü),     los  Verwachsungsstreifen,   Lappenspange,  rh   Sinnesorgane,  t    Tentakel, 

nw  Nesselwarzen. 


Coelenterata 


689 


In  den  tiefen  Einschnitten  zwischen 
den  Stammlappen  können  sich  schon  früher 
die  ersten  Medusententakel  zeigen.  In 
weiteren  Einschnitten  der  Stammlappen 
selbst  treten  dann  die  kolbenförmigen  Sinnes- 
organe (Rhopalien)  auf  (vgl.  oben  und 
Fig.  41).  Wie  sich  diese  acht  Primärtentakel 
vermehren,  wie  sie  zurücktreten  gerade  bei 
den  Rhizostomen,  wie  eventuell  Rhopalien 
und  Tentakel  in  manchen  Radien  füreinander 
eintreten,  gehört  nicht  mehr  zur  Entwicke- 
lung,  sondern  zu  den  Unterschieden  der 
Systematik. 

5.  System.  Typus  Coelenterata  im  enge- 
ren Sinn  (Cnidaria).  i.  Klasse  Hydrozoa, 
2.  KlasseScyphozoa,  A.  Unterklasse  Antho- 
zoa,   B.  Unterklasse  Scyphomedusae, 

Die  Klasse  der  Hydrozoen  kann  nach 
dem  Grad  der  Koloniebildung,  dem  Skelett, 
dem  Dimorphismus  und  dem  besonderen 
Bau  der  Medusen  noch  weiter  eingeteilt 
werden  in  sieben,  nicht  ganz  gleichwertige 
Ordnungen, 

I.  Klasse  Hydrozoa. 

A.  Ohne  Dimorphismus. 

Ordnung  1.  Hydrina,  keine  Dauerkolo- 
nien bildend,  Genitalprodukte  am  Polypen, 
nicht  an  besondere  Formen  gebunden,  nackt. 

B.  Mit  Dimorphismus,  kolonienbildend. 

Ordnung  2.  Hydrocorallina,  mit  kal- 
kigem, massivem  Außenskelett  mit  medusen- 
artigen Fortpflanzungsindividuen. 

Ordnung  3.  Athecata,  mit  schwachem 
Periderm  an  der  Kolonie,  Personen  selbst 
ohne  Schutzhülle.  Medusen  sind  iVntho- 
medusen,  d.  h.  mit  Gonaden  am  Magen,  meist 
mit  Ocellen,  ohne  Randbläschen. 

Ordnung  4.  Thecata,  mit  starkem  Peri- 
derm der  Kolonie,  auch  Personen  mit  be- 
sonderer Schutzhülle.  Medusen  sind  Lepto- 
medusen,  mit  Gonaden  an  den  Kanälen 
und  mit  velaren  Randbläschen. 

C.  Nur  Medusen  allein  vorhanden,  keine 
■  Polypengeneration. 

Ordnung  5.  Trachomedusen,  mit  ganz- 
randigem  Schirm,  Gonaden  an  den  Radiär- 
kanälen,    mit   tentakelartigen    SinneskolJoen. 

Ordnung  6.  Narcomedusen,  mit  gelapp- 
tem Schirmrand,  Gonaden  am  Magen. 

D.  Mit  Polymorphismus. 

Ordnung  7.  Siphonophoren,  verschie- 
denartige Individuen  sowohl  unter  den 
Polypen,  wie  unter  den  Medusen.  Kolonien 
schwimmend. 

Es  ist  besser,  diese  Ordnungen  zunächst 
als  gleichwertige  zu  behandeln.  Der  benutzte, 
einzelne  zusammenfassende  Schlüssel  ist 
mehr  aus  praktischen  Gründen  angewandt. 
Die  Ordnungen  selbst  in  ilu^er  gegenseitigen 
Verwandtschaft  sind  jedenfalls  sehr  ver- 
schieden zu  bewerten. 

Bei  den  Hydrinen  erhebt  sich  die  Frage, 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


ob  sie  ursprüngliche  oder  abgeleitete  Formen 
sind,  ob  sie  vielleicht  doch  mit  Hydromedusen 
dadurch  verwandt  sind,  daß  ihre  Genital- 
zonen Gonophoren  im  äußersten  Stadium 
der  Rückbildung  darstellen.  Gattungen: 
Hydra  (Hydra  viridis,  Hydra  fusca) 
Micro hydra  (?),  jetzt  ebenfalls  in  Deutsch- 
land gefunden,  Polypodium,  parasitisch 
in  Störeiern. 

Bei  den  Hydrokorallinen  ist  es  fraglich, 
ob  sie  den  Ordnungen  3  und  4  mit  gewöhn- 
lichem Periderm  nahestehen.  Sie  haben 
zwar  ,, Medusen",  aber  dieselben  besitzen 
weder  Velum,  noch  Randtentakel,  noch  ein 
peripheres  Kanalsystem.  Sie  werden  in  zwei 
verschiedene  Unterfamilien,  Milleporina  und 
Stylasterina  eingeteilt.  Gattungen:  Mille - 
pora,  Stylaster. 

Die  Ordnungen  3  und  4  stehen  einander 
jedenfalls  näher  wie  allen  übrigen  und 
können  als  eine  Gruppe,  Hydromedusen  im 
engeren  Sinn,  oder  auch  Leptolida  zusammen- 
gefaßt werden,  da  Uebergangsabteilungen 
sowohl  bei  ihren  Polypen-  wie  bei  ihren 
Medusenformen  vorkommen.  Die  Ordnungen 
5  und  6  dagegen  sind  untereinander  kaum 
näher  verwandt.  Daß  Polypenformen  bei 
ihnen  beiden  fehlen  (in  der  Entwickelung 
rückgebildet  ( ?)  sind),  ist  nur  eine  Konvergenz- 
erscheinung. Die  Trachomedusen  können  in 
mancher  Beziehung  an  Gruppen  der  The- 
katen  angeschlossen  werden;  die  Narco- 
medusen verhalten  sich  dagegen  ganz  ab- 
weichend. 

Die  Ordnung  7  unterscheidet  sich  eigent- 
lich nur  durch  Polymorphismus  und  Staaten- 
bildung und  freies  Schwimmen,  also  durch 
biologische  Umstände,  die  im  Wechselver- 
hältnis mit  morphologischen  stehen;  im 
eigentlichen  Bau  ist  sie  der  Ordnung  3  am 
nächsten  verwandt.  Es  ist  darum  nicht 
gerechtfertigt,  eine  eigene  Klasse  aus  ihr 
zu  machen,  wohl  aber  aus  praktischen  Grün- 
den eine  eigene  Ordnung. 

Die  Systematik  der  Polyp omedusen  i.  e.  S. 
(Ordnung  3  und  4)  hat  ihre  Schwierigkeiten 
deswegen,  weil  von  manchen  Polypenformen 
keine  Medusen  existieren,  sondern  nur  Gono- 
phoren, von  anderen  die  Geschlechtsindivi- 
duen nicht  bekannt  sind,  und  weil  es  umge- 
kehrt auch  einige  Medusen  gibt,  deren  zuge- 
hörige Polypen  noch  nicht  gefunden  sind. 
Ferner  geht  die  Systematik  der  Medusen 
nicht  mit  der  der  Polypen  Hand  in  Hand: 
die  in  beiden  Gruppen  nach  verschiedenen 
Merkmalen  möglichst  natürlich  aufgestellten 
Familien  decken  sich  nicht,  sondern  über- 
kreuzen sich  in  verschiedener  Weise.  Es  ist 
daher  geraten,  für  die  Polypenformen  ein 
besonderes  System  zu  geben,  auf  die  zuge- 
hörigen Medusen  nur  zu  verweisen,  und  dann 
auch  eine  Einteilung  der  Medusenformen  zu 
bringen. 

44 


690 


Coelenterata 


3.  Ordnung:    Athecata   (gymno blastische 
Hydroiden). 

Familie  Clavi'dae,  einfachste  Polypen, 
Hydranthen  mit  fadenförmigen  Tentakeln, 
diese  verstreut  in  zahlreichen,  nicht  regel- 1 
mäßigen  Wirtein,  Geschlechtsformen  teils  [ 
Medusen  der  Tiaridengruppe,  teils  Gono- 
phoren.  Gattung:  Tiara,  Turris,  Clava, 
Cordylophora.  | 

Familie  Bougainvillidae,  Hydro cau- 1 
Ins  in  den  Hydranthen  übergehend,  ein 
Wirtel  fadenförmiger  Tentakel.  Geschlechts- 
formen: Medusen  der  Margelidengruppe. 
Gattung:  Podocoryne,  Bougainvillea, 
Lizzia,  oder  Gonophoren:  Gattung  Hy- 
dru  ctinia  (Skelett).  | 

Familie Eudendridae,  Hydrocaulusvom 
Hydranthen  abgesetzt,  fadenförmige  Ten- 
takel im  einen  Wirtel.  Gesclilechtsformen : 
Gonophoren.       Gattung :     E  u  d  e  n  d  r  i  u  m. 

Diesen  Familien,  die  eine  Reihe  bilden, 
steht  eine  zweite  Reihe  gegenüber: 

Familie  Corynidae,  Tentakel  geknöpft, 
Skelett  (nur  bei  der  U.-Familie  Solanderinae). 

Geschlechtsformen:  Medusen,  teils  der 
Codonidengruppe,  teils  Ptero-  und  Dendronc- 
miden,  teils  auch  Gonophoren.  Gattung : 
Coryne.  I 

Familie  Pennaridae,  zweierlei  Tentakel,  1 
orale   geknöpft,    andere    fadenförmig.       Ge- 
schlechtsformen:   Medusen,   teils   Dendrone- 
miden,    teils    Codoniden.  | 

Gattung:  Cladonema,  Pennaria.         j 

Familie  Tubularidae,  nur  fadenförmige  | 
Tentakel  in  zwei  getrennten  Wirtein.  | 
Gattung :  T  u  b  u  1  ar  i  a.  Geschlechtsformen :  j 
teils  Medusen  (Codonidae),  Hybocodon,' 
teils  Gonophoren.  Gattung:  Branchio- 
cerianthus. 

Aberraute  Familie  Hydrolaridae,  Hy- 
droiden bilateral,  zwei  Tentakel,  nur  einseitig 
angeordnet.  Medusen  Williadae.  Gattung 
Lar,  Willia. 

Anthomedusen  (zu  den  Athecata  ge- 
hörig). 

Familie  Codonidae,  Gonade  rölu-en- 
förmig,  Tentakel  hohl,  meist  vier,  Radiär- 
kanäle  eng.     Gattung:  Sarsia. 

Familie  Cladonemidae,  Gonade  röhren- 
förmig, Tentakel  hohl  und  verästelt,  Radiär- 
kanäle  eng.  Unterfamilie  Pteroneminae, 
Gattung :  Z  a n  c  1  e  a ,  Unterfamilie  D  e  n  d  r  o  n  e  - 
minae,  Gattung:  Cladonema. 

Familie  Margelidae,  Gonaden  inter- 
radial verteilt,  Radiärkanäle  meist  eng, 
Tentakel  solid,  in  Gruppen.  Unterfamilie 
Cytaeinae.  Gattung:Cytaeis, Unterfamilie 
Limnorinae,  Gattung:  Limnorea. 

Familie  Tiaridae,  Gonaden  interradial 
verteilt,  Radialkanäle  breit,  bandförmig, 
Tentakel  hohl,  zahlreich,  aber  nicht  in 
Gruppen.     Gattung:  Tiara. 

Familie  Williadae,   Gonaden  in  inter- 


radialen Nischen,  zwischen  Radiärkanälen 
und  Magengrund,  Radiärkanäle  verzweigt, 
Tentakel  hohl,  der  Zahl  der  Kanalverzweigun- 
gen entsprechend.     Gattung  Willia. 

Hierzu  noch  FamiUe  Bythotiaridae. 
Den  einfachsten  Medusenfornien  entsprechen 
nicht  immer  die  einfachsten  Polypen  und 
umgekehrt. 

4.  Ordnung:  Thecata  (calyptoblastische 
Hydroiden). 

FamiHe  Halecidae,  Hydranthen  nicht 
zurückziehbar,  Schöße  verschieden  verzweigt, 
Hydrotheken  schalenförmig,  ohne  Deckel, 
männUehe  Gonophoren  sind  Sporophoren, 
weibhche  Doppelhydranthen.  Gattung :  Hale- 
ciu  m. 

Familie  Plumularidae,  sessile  Hydro- 
theken, stets  einseitig  und  in  gleicher  Höhe 
angeordnet,  kelchförmig,  ohne  Deckel,  Schöße 
sehr  regelmäßig  verzweigt,  federförmig,  alter- 
nierend, meist  zweireihig.  Nematophoren 
stets  vorhanden.     Gattung  Plumularia. 

FamiHe  Campanularidae,  Schöße  ver- 
zweigt oder  unverzweigt,  Hydrotheken  groß, 
Kelch  meist  den  ganzen  Polypen  aufnehmend, 
mit  freien  Stielteilen,  zweireihig  alternierend 
angeordnet. 

Unterfamihe  Campanularinae,  Gat- 
tung :  C  a  m  p  a  n  u  1  a  r  i  a ,  C 1  y  t  i  a ,  Unterfamilie 
Lafoeinae,  Gattung:  Lafoea. 

Famihe  Sertularidae,  Schöße  meist 
vielverzweigt,  Hydrotheken  sitzend  mit 
Deckel,  zwei-  oder  mehrreihig. 

Gattung:  Sertularia. 

Leptomedusen  (zu  den  Thecata  ge- 
hörig). 

Familie  Thaumantiadae,  ohne  Rand- 
bläschen, mit  Randkolben  und  verschieden- 
artigen, zum  Teil  soliden  Tentakeln. 

Unterfamihe  Melicertinae,  Gattung: 
Meli cer tum,  Unterfamihe  Polyorchinae 
Gattung:  Polyorchis,  Unterfamilie  Be- 
renicinae,   Gattung:  Berenice. 

Famihe  Eucopidae,  mit  geschlossenen 
Randbläschen,  meist  in  Vielzahl,  Tentakel 
hohl,  Radiärkanäle  4,  selten  6.  Unterfamihen 
mit  und  ohne  Magenstiel.  Gattung  Phiali- 
dium,  Irene. 

FamiHe  Aequoridae,  mit  geschlossenen 
Randbläschen  in  Vielzahl,  Tentakel  hohl, 
mit  Exkretionsbulbus,  Radiärkanäle  zahl- 
reich.    Gattung:  Aequorea. 

Familie  Laföidae,  mit  offenen  Rand- 
bläschen in  bestimmter  oder  in  Vielzahl, 
Radiärkanäle  4,  Tentakel  hohl,  zahlreich. 
Gattung  Mitrocoma. 

Das  Verhältnis  dieser  vier  Medusengruppen 
zu  den  vorher  erwähnten  Polypenfamilien 
ist  insofern  einfacher  festzusteUen,  als  sämt- 
Hche  unter  die  eine  FamiHe  der  Hydroiden: 
Campanularidae  fallen;  jedoch  entsprechen 
auch   hier   die   engeren   unter   den   Polypen 


Coelenterata 


691 


getroffenen  Abgrenzungen  nicht  den  Medu- 
senuntersclieidungen. 

5.  Ordnung:  Trachomedusen  (ohne  Poly- 

penfornien)„ 

Familie  Petasidae,  starre  Tentakel, 
meist  von  zweierlei  Ausprägung,  in  Gallerte 
eingeschlossene  Statocysten,  Gonaden  am 
Kanal  herabhängend,  bandförmig,  vier  oder 
sechs  Radiärkanäle,  Zentripetalkanäle  meist 
vorhanden.  Gattung:  Olindias,  Gonio- 
nemus,    Limnocodium. 

Familie  Geryonidae,  dreierlei  Tentakel, 
hohle  und  starre,  Statocysten  in  Gallerte 
eingeschlossen,  Gonaden  flache  Blätter  an  den 
Radiärkanälen,  deren  Zahl  vier  oder  sechs; 
Zentripetalkanäle  stets  vorhanden,  ebenso  ein 
Magenstiel.    Gattung:  Liriope,  Geryonia. 

Familie  Trachynemidae,  acht  Radiär- 
kanäle, Gonaden  von  verschiedenartiger 
Form,   Sinneskölbchen  frei  am   Schirmrand. 

Unterfamilie  Rhopaloneminae,  ohne 
Magenstiel,  mit  bläschenförmigen  Gonaden, 
verschiedenartigen  Tentakeln.  Gattung:  Rh  o- 
palonema. 

Unterfamilie  Aglaurinae,  mit  Magen- 
stiel, sackförmigen  Gonaden,  einerlei  Ten- 
takeln.    Gattung:  Aglaura. 

Unterfamilie  Pectyllinae,  mit  basalen 
Magentaschen.     Gattung:  Pectyllis. 

Unterfamilie  Halicreasinae,  mit  flachen 
Kanälen,  Schirmpapillen.  Gattung:  H all- 
er eas.     Und  andere  Familien. 

Hierher  auch  Tetraplatia. 

6.  Ordnung:  Narcomedusen  (ohne  Poly- 

penformen). 

Familie  Aeginidae  (im  weiteren  Sinne), 
mit  radiär  vom  Magen  ausgehenden  Taschen. 

Peripheres  Kanalsystem  vorhanden  oder 
fehlend. 

Unterfamilie  Cunanthinae,  Taschen  in 
den  Hauptradien,  entsprechend  den  Tenta- 
keln.   Gattung:  Cunina,  Cunoctantha. 

Unterfamilie  Aegininae,  Taschen  in  den 
Adradien  zu  den  Seiten  der  Tentakel. 

Gattung:  Aegina,  Aeginura,  Solmun- 
della. 

Familie  Solmari  dae,  ohne  Radiär- 
taschen,  Magen  ganzrandig. 

Unterfamilie  Solmarinae,  ohne  periphe- 
,res  Kanalsystem,  Gattung  Solmaris. 

Unterfamilie  Peganthinae,  mit  peri- 
pherem Kanalsystem.  Gattung:  Pegantha. 
7.  Ordnung:    Siphonophora. 

1.  Unterordnung.  Calyconectae,  ohne 
Luftsack  am  Stamm,  flottieren  durch  sehr 
entwickelte  große  Schwimmglocken,  mit 
Deckstücken,  Fangfäden,  sessilen  Medusen 
am  gestreckten  Coenosarc. 

FamiUe  Polyphyidae,  zahlreiche  Glok- 
ken,  sich  erneuernd,  Gattung:  Polyphysa. 

Familie  Diphyidae,  zwei  besonders 
große  Glocken,  Gattung:  Praya,  Abyla. 


Familie  Monophyidae,  eine  große 
dauernde  Glocke.   Gattung:  Cymbonectes. 

2.  Unterordnung  Physonectae,  flot- 
tieren durch  Auftreibung  des  Stammes  zu 
einem  einkammerigen  Luftsack,  außerdem 
noch  Schwimmglocken,  Deckstücke  und  sessile 
Medusoide;  regelmäßige  Gruppierung  der 
Individuengruppen  (Cormidien).  Gattung: 
Stephanomya,  Apolemia,  Physophora. 

3.  Unterordnung  Cysto  nectae,  mit 
großem  Luftsack,  ohne  Schwimmglocken 
und  ohne  Deckstücke,  flottierend,  aber  nicht 
schwimmend,  mit  freien  Medusen. 

Familie  Rhizophysidae,  mit  Stiel,  der 
die  Cormidien  zusammenhält.  Gattung: 
Rhizophysa,   Bathyphysa. 

Famihe  Physalidae,  Cormidien  ohne 
Stiel  an  der  Ventralfläche  des  Luftsackes. 
Gattung:  Physalia. 

4.  Unterordnung  Disconectae,  Indi- 
viduen an  der  Llnterseite  eines  großen  schei- 
benförmigen Luftsacks  angebracht,  ohne 
DeckstücJke  und  ohne  besondere  Fangfäden, 
freie  Medusen     Gattung  Porpita,  Velella. 

Die  letztgenannte  Unterordnung  wird  in 
'  ihrem  Bau  von  manchen  Autoren  ganz  ab- 
weichend beurteilt,  ihr  Luftsack  nicht  als  ein 
in  der  Achse  verkürzter  Stamm,  sondern 
als  die  Scheibe  einer  Meduse  aufgefaßt,  und 
danach  diese  Gruppe  den  drei  ersten,  bei 
denen  ein  besonderer  Stamm  vorhanden  ist, 
der  einem  Polypenschlauch  vergUchen  werden 
kann,  gegenübergestellt.  Die  drei  ersten 
könnten  als  Siphonanthae  der  letzten,  Dis- 
conanthae,  gegenübergestellt  werden ;  danach 
wäre  die  Gruppe  der  Siphonophoren  poly- 
phyletisch. 

2.  Klasse  Scyphozoa. 
A.  Unterklasse  Anthozoa. 

Unterklasse  0  c  t  a  n  t  h  i  d  a ,  acht 
Scheidewände  im  Magen  mit  bestimmt 
gestellten  Muskelfahnen,  acht  gefiederte  Ten- 
takel, einzelne  Skelettkörper,  koloniebildend. 

Je  nach  der  Ausbildung  des  Skelettes  und 
nach  der  Art  der  Koloniebildung,  dem  Ver- 
hältnis der  sprossenden  Individuen  zu  den 
Primärpolypen,  können  die  Octanthiden 
weiter  eingeteilt  werden.  Es  ergeben  sich 
dabei  gradweise  Abstufungen,  innerhalb 
welcher  die  Verwandtschaftsbeziehungen  ver- 
schieden beurteilt  werden,  zumal  bei  der 
Möglichkeit    von    Konvergenzerscheinungen. 

1.  Ordnung  iVlcyonacea  (im  weiteren 
Sinne),  Kolonien  ohne  Innenskelett. 

Familie  Cornularidae,  einfache  Stolo- 
nenbildung.     Gattung:  Cornularia. 

Familie  Xeniidae,  zunehmende  Kom- 
plikation des  Coenenchyms    Gattung :  X  e  n  i  a. 

Familie  Telestidae,  laterale  Polypen 
aus  dem  Coenenchym  am  Mutterpolyp  ent- 
sprossen. 

Familie  Alcyonidae,  mit  besonders  ent- 

44* 


692 


Coelenterata 


wickelten!  Coenenchym.  Gattung:  Alcyo- 
nium. 

Familie  Tubiporidae,  an  die  stolonen- 
bildenden  Cornulariden  anschließend.  Gat- 
tung Tubipora. 

Familie  Nephthiidae  und  Heliopo- 
ridae. 

2.  Ordnung  Gorgonacea  (im  weiteren 
Sinne),  mit  besonderem  Innenskelett. 

a)  Scler-  oder  Pseudaxonia,  dieses 
Innenskelett  aus  Spi^cula  gebildet,  die  zu 
einem  axialen  Polypenkörper  verschmolzen 
sind. 

Familie  Co rallidae,  Gattung  Coral  1  in m 
(Corallium  rubrum).    Edelkoralle. 

b)  Holaxonia,  mit  echtem  Innenskelett, 
das  Coenenchym  bekleidet  eine  Skelettachse, 
die  verkalkt  oder  hornig  oder  beides  ist. 

Familie  Gorgonidae,  Gattung:  Gor- 
gonia. 

Famihe  Muricidae,  Gattung:  Muricea. 

Familie  Plexauridae,  Gattung:  Plex- 
aura. 

Familie  Isidae,  Gattung:  Isis  u.  a. 

3.  Ordnung  Penn atulacea,  nicht  fest- 
geheftet, Polypen  polymorph,  terminal  auf 
einer  von  Polypen  freien  Coenenchymachse 
stehend. 

Familie  Renillidae,  Gattung:  Renilla, 
Famihe  Umbellulidae,  Gattung:  Um- 
bellula. 

Familie  I  u  n  c  i  d  a  e ,  Gattung  F  u  n  i  c  u  1  i  n  a 
Familie  P  en  ni  d  ae ,  Gattung  Vir  gul  ar  i  a. 
Familie  Acaulidae  und  andere. 
Die  einzelnen  Untergruppen  können  poly- 
phyletiseh  aufgefaßt  werden.    Die  Telestiden 
z.  B.   führen    zu    Holaxoniern,    ebenso    wie 
zur   Mehrzahl  der  PennatuUden,    die  Scler- 
axonia   werden   aus  Cornulariden-   und   aus 
Alcyonidenartigen  Formen   abgeleitet.     Aus 
den  Alcyon'den  haben  sich  die  Nephthiinen 
entwickelt.      Hehoporiden,    die    ein    beson- 
deres vom  Ektoderm   abgeschiedenes  Kalk- 
skelett zeigen,  stehen  etwas  isoliert. 

Unterklasse  Hexanthida  oder 
Actinanthida,  meist  mit  einer  auf  6  Paare 
zurückzuführenden  Zahl  von  Scheidewänden 
im  Magen,  mit  zahlreichen  ungefiederten 
Tentakeln,  solitär  oder  koloniebildend,  ohne 
oder  mit  massigem  Skelett. 

Die  nähere  Einteilung  der  Hexanthiden 
wurde  früher  einfach  danach  gegeben,  ob 
es  sich  um  skelettlose  Formen,  die  keine 
Kolonien  bilden,  handelte  oder  um  Kolonien, 
bei  denen  dann  wieder  nach  der  Art  des 
Skelettes,  solche  mit  Hornskelett,  solche  mit 
Kalkskelett  und  zwar  durchbohrtem  und 
undurchbohrtem,  unterschieden  wurden.  Der 
Bau  des  Weichkörpers  wurde  dabei  gar  nicht 
berücksichtigt;  derselbe  ist  aber  nicht  so  ein- 
fach und  gleichmäßig,  wie  bei  den  Octan- 
thiden,    sondern    zeigt    nach    Entstehung, 


Anordnung  und  Zahl  der  Septen  sehr  bedeut- 
same Verschiedenheiten,  namentUch  unter 
den  skelettlosen  Formen  die  früher  einfach 
als  Weichkorallen  oder  Aktinien  in  weiterem 
Sinne  zusammengefaßt  wurden,  gibt  es  sehr 
verschiedenartige  Gruppen.  Ihre  Mehrzahl 
ist  aber  im  Septenbau  durchaus  den  Formen 
mit  Kalkskelett  ähnlich  und  kann  daher 
nach  Ausschluß  der  abweichenden  mit  diesen 
zusammen  in  eine  Hauptgruppe  der  ,, typi- 
schen" vereinigt  werden.  Die  mit  Hornskelett 
zeigen  ebenfalls  einen  abweichenden  Septen- 
bau. 

Die  Septenzahl  kann  unter  Umständen 
nicht  über  vier  Paare  gehen,  von  da  ab  aber  in 
verschiedener  Weise  weitergebildet  sein,  ent- 
weder zur  Sechszahl  und  dann  in  annähernd 
radiärem  Einschub  bis  zur  Vielzahl  weiter, 
oder  mit  stärkerer  Betonung  der  ursprüng- 
lichen Symmetrie  erfolgen.  Um  nicht  in  die 
noch  etwas  fraghche  Verwandtschaftsbezie- 
hung der  einzelnen  Gruppen  einzugehen, 
seien  die  Ordnungen  nacheinander,  ohne  sie 
zu  höheren  Einheiten  zusammenzufassen, 
aufgeführt. 

a)  Mit  abweichendem,  teils  primitivem, 
teils  abgeleitetem  Septenbau: 

1.  Ordnung  Cerianthea,  sohtär,  ohne 
Skelett,  Septen  zahlreich,  ohne  Muskulatur, 
paarweise  Gruppierung  noch  kenntlich,  mit 
pelagischen  Ueberlarven. 

Familie  Cerianthidae.  Gattung:  Ceri- 
anthus. 

2.  Ordnung  Antipathea,  mit  sechs  pri- 
mären Septenpaaren,  ohne  Muskel,  kolonie- 
bildend, mit  Hornskelett. 

Familie  A n  t  i  p  a t  h  i  d  a e.  Gattung :  A  n  t i  - 
pathes. 

3.  Ordnung  Zoanthea,  symmetrisch, 
aber  nur  zwei  weitere  Septenpaare,  Kolonien 
ohne  Skelett,  Sand  inkrustierend,  mit  be- 
sonderen pelagischen  Larven. 

Famihe  Zoanthidae.  Gattung:  Zoan- 
thus. 

4.  Ordnung  Edwardsidea,  mit  vier 
Septenpaaren,  sohtär  frei,  ohne  Skelett. 

Famihe  Edwardsidae.  Gattung:  Ed- 
wardsia. 

5.  Ordnung  Proactini da  oder  Halcam- 
pacea,  weitere  Septenpaare  zu  den  ersten 
in  verschiedener  Anordnung  dazukommend. 

Familie  Halcampidae.  Gattung:  Hal- 
campa, 

Famihe  Monaulidae.  Gattung:  Mo- 
an  u  1  e  a 

Famihe Holactinidae.  Gattung: Gyr ac- 
tis. 

b)  Mit  typischem  Septenbau,  von  sechs 
Paaren  zur  Vielzahl  fortschreitend. 

6.  Ordnung  Hexactinea. 

a)  Malactinida,  solitär,  ohne   Skelett. 

Famihe  Actinidae,  in  weiterem   Sinne 

ein  Tentakel  pro  Fach  mit  zahlreichen  Unter- 


Coelenterata 


693 


farailien.  Gattung:  Ilyanthus,  Bunodes, 
Adamsia. 

Familie  Stychodactylida,  mehr  wie  ein 
Tentakel  pro  Fach,  zweierlei  Tentakel. 

b)  Scleractinida,  skelettbildende  Ko- 
lonien, durch  Kalkoblasten  des  basalen 
Ectoderms. 

1.  Gruppe  Aporina,  ohne  Durchbohrun- 
gen in  den  Kalkplatten.  System  nur  in  Ver- 
bindung mit  Paläontologie  möghch.  Gattung: 
Cladocora,  Turbinolia. 

2.  Gruppe  Fungina. 

Famihe  Fungidae,  Gattung:  Astraea, 
Fungia. 

3.  Gruppe  Perforata,  mit  durchbohrtem 
Skelett. 

Familie  Madreporidae.  Gattung  Ma- 
drepora. 

Familie  Poritidae,    Gattung:  Porites. 

Die  unter  a)  gruppierten  Ordnungen 
1  bis  5  sind  in  ihrer  verwandtschaftlichen 
Bewertung  sehr  verschieden.  4  und  5  werden 
zum  Teil  noch  unter  die  typischen  Hexactinien 
gezählt,  4  als  Vorstufe  und  5  als  seitlich 
divergenter  Zweig.  Die  Ordnungen  1  und  2 
dagegen  werden,  trotzdem  die  eine  des  Skeletts 
entbehrt,  die  andere  ein  Hornskelett  besitzt, 
untereinander  als  näher  verwandt  angesehen 
und  von  den  typischen  Hexactinien  fast 
soweit  entfernt  wie  die  Octactinien,  die  3. 
Ordnung  dagegen  wieder  den  typischen  ge- 
nähert. Die  pelagischen  Larven,  die  in  1  und 
3  auftreten,  sind  in  ihrem  Bau  verschieden 
und  als   Konvergenzerscheinung  anzusehen. 

B.  Unterklasse  Scyphomedusae. 

Die  einzelnen  Ordnungen  sind  unterein- 
ander recht  verschieden  und  ihre  Verwandt- 
schaftsbeziehungen zum  Teil  strittig.  Die 
Charybdeiden  müssen  in  ihrer  ganzen  Orga- 
nisation, speziell  dem  ganzrandigen  Schirm 
nach,  als  eine  ganz  abweichende  Gruppe 
gelten,  stehen  aber  auch  in  keiner  Beziehung 
zu  den  Hydromedusen.  Ueber  ihre  Ent- 
wickelung  ist  leider  nichts  Entscheidendes  be- 
kannt. Die  Lucernariden  gelten  nach  einigen 
Autoren  überhaupt  nicht  für  Medusenformen, 
sondern  für  wirkliche  Polypen;  immerhin 
sind,  wie  erörtert,  einige  ihrer  Organisations- 
eigentümlichkeiten kaum  anders  als  durch 
ein  früheres  Medusenleben  verständlich,  und 
sie  zeigen  auch  in  ihrem  Bau  Hinneigung 
zu  den  übrigen  Gruppen,  mit  denen  sie  in 
eine  Reihe  steigender  Komphkation  ge- 
stellt werden  können.  Die  Coronaten 
sind  eine  wohlabgegrenzte  Gruppe  und  be- 
greifen auch  noch  eine  Anzahl  von  Formen, 
die  man  früher  als  Discomedusen  im  Sinne 
Haeckels  auffaßte.  Diese,  die  Discophoren, 
bilden  die  letzte  Hauptgruppe  und  sind  nur 
zusammen,  nicht  in  ihren  Unterordnungen, 
den  übrigen  gleichwertig. 

1.  Ordnung  Charybdeida   oder  Cubo- 


medusae,  freie  Schwimmformen,  ohne  Lap- 
pen am  Schirmrand,  mit  einem  velumartigen 
Anhang,  mit  4  perradialen,  besonders  spe- 
ziahsiert  gebauten  Sinnesklöppeln  und  4 
interradialen  Tentakeln  oder  Tentakel- 
büscheln auf  spateiförmigen  Verlängerungen, 
mit  interradialen  Magensepten. 

FamiUe  Charybdeidae,  Tentakel  4  oder 
4  mal  3  oder  4  mal  x.  Gattung:  Charyb- 
dea. 

2.  Ordnung  Lucernaridae  oder  Stau- 
rom edusae  (exklusiveTesserata),  festsitzend, 
kelch-  oder  umgekehrt  pyramidenförmig, 
8  Randlappen  mit  Hohltentakeln  in  Bündeln, 
Sinnesorgane  ( ?),    interradiale  Septen. 

Familie  Lucernaridae  Gattung  Hali- 
clystus,  Lucernaria. 

3.  Ordnung  Coronata  oder  Perome- 
dusae  +  Cannostomata  Haeckel,  Scheibe 
durch  eine  zirkuläre  Furche  in  Mittelteil 
und  Lappenzone  zerlegt,  Tentakel  und 
Sinnesorgane  von  besonderen  Radiärlappen 
(Pedalien)    ausgehend;    interradiale    Septen. 

Famihe  Periphyllidae,  4  interradiale 
Sinnesorgane.  4  mal  3  perradiale  Tentakel. 
Gattung:  Periphylla. 

Familie  Paraphyllinidae,  Verteilung 
der  Sinnesorgane  und  Tentakel  umgekehrt. 
Gattung  Paraphyllina. 

Famihe  Ephyropsidae,  8  Sinnesorgane, 
Unterfamilie  Nausithoinae.  Gattung  N  au - 
s  i  t  h  0  e. 

Unterfamihe  Linerginae.  Gattung:  Li- 
nerges. 

Familie  Atollidae,  zahlreiche  Sinnes- 
organe, Gattung:  Atolla. 

Familie  Atorellidae,  6  Sinnesorgane, 
Gattung  Atorella. 

4.  Ordnung  Disco phora,  mit  scheiben- 
förmigem Schirm  ohne  Ringfurche.  Sinnes- 
organe in  den  Radialnischen,  keine  inter- 
radialen Verwachsungssepten,  aber  Fila- 
mentbündel. 

1.  Unterordnung  Semaeostomata,  mit 
offenem  Fahnenmund  und  wohlentwickelten 
Tentakeln  am  Schirmrand. 

Familie  Pelagidae,  mit  getrennten, 
unverzweigten  Radiärtaschen.  Gattung: 
Pelagia,  Chrysaora. 

FamilieC  y  a  n  e  i  d  a  e ,  mit  verzweigten,  aber 
getrennten  Radiärkanälen,  Tentakeln  von 
der  Innenseite  des  Schirms  entspringend. 
Gattung:  Cyanea. 

Famihe  Ulmaridae  (im  erweiterten 
Sinn),  mit  verzweigten  und  anastomisierenden 
Radiärkanälen  und  Ringkanal. 

Unterfamihe  Unibrosinae,  mit  ein- 
zelnen Tentakeln  und  vorgewölbten  Gonaden. 
Gattung :  D  i  p  1  u  1  m  a r i  s. 

Unterfamilie  Sthenoninae,  mit  zalil- 
reichen  Tentakeln  am  Rand  der  Subuni- 
brella.  Gattung:  Phacellophora,  Poralia. 

Unterfamilie  Aurelinae,  mit  zahlreichen 


694 


Coelenterata 


Tentakeln  an  und  über  dem  Rand,  mit  ein- 
gestülpten Gonaden.  Gattung:  Aurelia, 
(A.  aurita). 

2.  Unterordnung  Rhizostomata,  mit 
geschlossenem  Mund,  2  mal  4  Mundarmen, 
mit  Saugkrausen  ohne  Tentakel  am  Schirm- 
rand. 

a)  mit  gefiederten  Mundarmen 
Familie  Cassiopeidae.    Gattung:    Cas- 
siopeia; 

b)  mit  zweigegabelten  Mundarmen 
Familie  Cepheidae.   Gattung:  Cephea; 

c)  mit  dreiflügligen  Mundarmen  mit 
Schulterkrausen 

Familie  Rhizostomidae.  Gattung:  Rhi- 
zostoma  (Rhizostoma  pulmo); 

d)  mit  dreiflügligen  Mundarmen  ohne 
Schulterkrausen 

Familie Crambessidae.  Gattung :  C r a m - 
b  i  0  n  e. 

FamiUe  Leptobrachidae.  Gattung: 
Thysanostoma. 

FamilieCatostylidae.  Gattung:  Masti- 

gias.  ■  .        .,     . 

Die  einzelnen  Gruppen  haben  eine  teilweise 
so  bestimmte  Beziehung  zur  Verbreitung,  daß 
diese  bereits  hier  beim  System  erwähnt  sein 
mag.  Die  Charybdeiden  sind  Warmwasser- 
formen, kommen  an  der  Küste,  am  Grund 
vor  und  erst  mit  dem  Reifen  an  die  Ober- 
fläche. Die  Lucern  ariden  sind  Kaltwasser- 
formen, haben  eine  kriechende  Planula, 
die  erwachsenen  sind  sessil,  auf  Algen  und 
Steinen.  Die  Coronaten  sind  Tiefseeformen 
und  pelagisch,  die  einzelnen  Spezies  sehr 
weit  verbreitet.  Die  Semaeostomen  sind 
zum  Teil  weniger  pelagisch,  zum  Teil  holo- 
planktonisch. Unter  ihnen  sind  die  Cyaneiden 
ausgesprochene  Kaltwasserformen,  die  Pela- 
giden  Warmwasserformen;  unter  den  Ulma- 
riden findet  sich  beides.  Die  Rhizostomen 
sind  durchaus  Warmwasserformen  und  be- 
sonders im  Malaischen  Archipel  vertreten,  in 
großer  Species-  und  Individuenzahl. 

6.  Biologie.  Die  Lebenserscheinungen 
des  Einzeltieres  sind  zum  Teil  schon  in  dem 
Abschnitt  Physiologie  behandelt.  Anzu- 
fügen ist  dabei  noch  die  bei  den  Coelenteraten 
sehr  auffäUige  Regeneration  (Ersatzfähigkeit 
verloren  gegangener  Teile),  die  ja  einer  Gruppe 
und  speziell  der  Hydra,  den  Namen  ver- 
schafft hat.  Man  muß  sich  jedoch  hüten, 
für  die  Coelenteraten  ihrer  niedrigen  Organi- 
sationsstufe zufolge  auch  eine  unbeschränkte 
Regenerationskraft  anzunehmen.  Bei  Poly- 
pen, speziell  Hydropolypen,  ist  sie  allerdings 
sehr  groß,  so  daß  noch  beliebige  Teile  der 
Stengel,  unter  Umständen  an  beiden  Enden, 
neue  „Köpfchen"  mit  Mundöffnung  und 
Tentakelkranz  bilden  können.  Bei  den 
Hydromedusen  ist  sie  dagegen  äußerst  be- 
schränkt. Es  liegt  dies  nicht  allein  an  der 
Schwierigkeit,    diese    empfindlichen    pelagi- 


schen  Tiere,  und  besonders  die  operierten, 
längere  Zeit  am  Leben  zu  erhalten,  bis  der 
Ausgleich  erfolgt  wäre;  denn  auch  zählebige 
Hydromedusen  der  Bodenzone,  und  Süß- 
wasserformen, die  lange  im  Aquarium  gehalten 
werden  können,  zeigen  fast  keinen  Ersatz 
verloren  gegangener  Schirmteile,  sondern  nur 
Narbenschluß.  Andererseits  sind  die  Scy- 
phomedusen  trotz  ihrer  komplizierteren  Orga- 
sination  hierin  viel  leistungsfähiger;  während 
die  Scyphopolypen  mit  ihren  bestimmteren 
Radien  hierin  etwas  hinter  den  Hydropolypen 
zurückbleiben.  Genaueres  siehe  im  Artikel 
„Regeneration  ". 

Die  allgemeine  Biologie,  die  der  gesam- 
ten Art,  hat  sowohl  das  Verhältnis  zur  be- 
lebten wie  zur  unbelebten  Umgebung  ins 
Auge  zu  fassen.  Unter  den  Artgenossen 
sind  durch  die  Stockbildung  merkliche  Ver- 
schiedenheiten je  nach  Leistung  möglich, 
wie  es  besonders  bei  den  Siphonophoren  her- 
vortritt. Eine  Geschlechtsverschiedenheit  ist 
nicht  vorhanden,  oder  höchstens  darin  zu 
sehen,  daß  in  manchen  Fällen  die  Eier  in 
sessilen  Geschlechtsträgeni  (Gonophoren)  zur 
Reife  kommen,  das  Sperma  dagegen  in 
freibeweghchen  Medusen  gebildet  wird. 
Die  männlichen  und  weiblichen  Medusen 
selbst  sind  nicht  verschieden.  Auch  ist  die 
Vereinigung  der  Geschlechtsprodukte  nicht 
an  eine  Annäherung  der  Geschlechter  ge- 
bunden, sondern  geschieht  zufällig  durch  das 
Wasser.  Angaben,  daß  durch  eine  Entleerung 
von  Sperma  bei  benachbarten  Weibchen  die 
Ovarien  zum  Aufbrechen  gekommen  seien, 
sind  nicht  bestätigt;  im  Gegenteil  kann 
man  oft  finden,  daß  geschlechtsreife  Medusen 
ihre  Eier  ins  Wasser  entleeren,  die  dann 
unbefruchtet  zugrunde  gehen.  Eine  einfache 
Brutpflege  erfahren  die  befruchteten  Eier 
und  ersten  Entwickelungsstadien  mancher 
Scyphomedusen,  indem  sie  nicht  nur  auf 
den  Mundarmen  der  Mutter  getragen  werden, 
sondern  auch  eine  Nahrung  durch  Absonde- 
rung erhalten. 

Eine  Vergesellschaftung  zahlreicher 
schwimmender  Individuen,  Schwarmbildung, 
kommt  vielfach  vor,  aber  mehr  zufälüg 
ohne  besondere  Organisation  und  nur  durch 
die  für  viele  im  gegebenen  Augenbhcke 
gleichen  Umstände  der  Nahrungssuche,  Tem- 
peratur usw.  veranlaßt.  Auch  sind  die 
Vorstellungen  über  Schwarmbildung  bei  den 
Coelenteraten,  namenthch  über  die  Dichte 
eines  Schwarms,  in  vielen  Fällen  übertrieben, 
und  einseitig  durch  die  Beobachtungen  an 
Küsten  und  in  der  Flachsee  veranlaßt.  Auf 
hoher  See  sind  die  Medusen  sporadisch 
und  überraschend  gleichmäßig  verteilt. 
Auch  finden  sich  daselbst,  namenthch  in 
wärmeren  Meeren,  die  verschiedenen  Stadien 
nicht  gleichzeitig,  so  daß  plötzlich  Un- 
mengen   von    Larven    auftauchen    würden, 


Coelenterata 


695 


sondern  alle  Entwickelungsstadien  durch- 
einander. 

Ein  Parasitismus  mindestens  für  Raum 
und  Bewegung,  aber  auch  in  Bezug  auf  Nah- 
rung, findet  zwischen  verschiedenen  holo- 
planktonischen Medusen  statt,  indem  die 
einen  (Cuninen)  in  der  Magenhöhlung  anderer 
(Geryonia,  Rhopalonema  und  andere  Cuninen) 
haften  und  von  der  Beute  mitzehren.  Fälle, 
wo  die  Medusen  Vertretern  anderer  Tier- 
gruppen als  Wirte  dienen,  sind  in  der  Aus- 
legung verschieden;  Fische  und  Krebse 
finden  sich  des  öfteren  in  der  Schirmhöhle, 
namentlich  bei  den  größeren  Scyphomedusen. 
Es  kann  dies  einen  geschützten  Unterschlupf 
und  Bewegungsersparnis  bedeuten;  es  können 
aber  auch  die  ,, geschützten"  Tiere  von  der 
Qualle  selbst  gefressen  werden.  Umgekehrt 
sind  die  Coelenteraten  im  festsitzenden 
Polypenstadium  öfters  Raum-  und  Bewe- 
gungsparasiten auf  freibeweglichen  Meeres- 
bewohnern, z.  B.  Hydropolypen,  oft  in 
bestimmter  Weise  verändert,  auf  Fischen 
und  auf  Krabben.  Das  Wechselverhältnis 
der  Aktinie,  die  auf  einem  Schneckenhaus 
sitzt,  mit  dem  Einsiedlerkrebs,  dsr  letzteres 
bewohnt  und  kriechend  herumträgt,  ist  zu 
bekannt,  um  hier  noch  erläutert  zu  werden. 

Die  Nahrung  der  Coelenteraten  ist 
überwiegend  tierisch,  insbesondere  sind  die 
schwimmenden  Formen  mit  ihrem  lebhaf- 
teren Stoffwechsel  Raubtiere  und  verzehren 
die  kleinen  Krebsformen,  die  im  Plankton 
des  Meeres  eine  so  bedeutsame  Rolle  spielen, 
aber  auch  kleinere  Fische  und  andere  pelagi- 
sche  Tiere,  z.  B.  Mollusken,  die  man  oft  in 
Massen  in  ihrem  Magen  antrifft.  So  wären 
die  Coelenteraten  als  Konkurrenten  der 
„nützUchen"  Planktonverzehrer  vom  rein 
Ökonomisehen  Standpunkt  aus  eine  Schädi- 
gung für  den  Haushalt  des  Meeres,  wenn  sie 
daneben  nicht  noch  eine  andere  ausgleichende 
Rolle  spielen.  Der  Polyp  des  süßen  Wassers 
ist  ein  Schädiger  der  Fischbrut,  schon  durch 
Hautverletzung,  die  er  ihr  verursacht.  Als 
Nahrungsquelle  für  andere  Tiere  kommen  die 
Coelenteraten  wenig  in  Betracht,  zum  Teil 
wegen  ihrer  wässerigen  Gewebe,  zum  Teil 
wegen  ihres  Nesselschutzes.  Vom  Menschen 
gegessen  werden  in  Japan  und  China  einige 
große  Quallen  (eingemacht  zwischen  Blättern 
als  Zuspeise,  wie  unsere  Salzgurken).  Oeko- 
nomische  Bedeutung  haben  sonst  nur  die 
Korallen. 

Zur  Ernährung  dienen  außer  geformten 
Stoffen  den  Coelenteraten  auch  die  Salze, 
die  aus  der  Umgebung  in  den  Körper  aufge- 
nommen werden;  damit  ist  bereits  der  Ein- 
fluß der  unbelebten  Natur  berührt.  Die 
Coelenteraten  sind  fast  durchweg  Tiere  des 
Meeres,  Süßwasserformen  sind  in  der  unge- 
heuren Menge  der  Arten  und  Gruppen  nur 
verschwindende    Ausnahmen:     die     Hydra, 


ferner  einige  Hydroidpolypen.  die  vom 
Meer  durch  Brackwasser  in  Süßwasser  vor- 
dringen, ferner  eine  Trachomeduse,  die  mit 
geringen  (kaum  Species-)  Verschiedenheiten 
in  den  Flüssen  und  Seen  Inneräfrikas,  sowie 
im  Yang-tse  gefunden  ist,  und  eine  andere, 
die  bisher  nur  aus  Becken  von  Treibhäusern 
mit  tropischen  Wasserpflanzen  bekannt 
wnirde.  Anthozoen  sind  überhaupt  nicht  im 
Süßwasser  gefunden;  von  den  Scyphomedu- 
sen gehen  einige,  wie  die  bekannte  Ohren- 
qualle (Aurelia)  noch  in  die  salzarmsten  Teile 
der  Ostsee,  und  die  nordische  große  Cyanea 
noch  regelmäßig  in  die  Fjorde  und  Fluß- 
mündungen; einige  Rhizostomen  tun  dies 
gelegentlich  auch  in  wärmeren  Breiten,  zum 
Teil  aber  wohl  nur  mit  dem  salzigen  Wasser 
der  Flut.  Sonst  sind  alle  iVngehörigen  der 
Gruppe  sehr  empfindhch,  selbst  gegen  kleine 
Schwankungen  des  Salzgehaltes,  und  die  ver- 
schiedenen Salze  spielen  bei  ihrer  vegetativen 
wie  animalen  Tätigkeit  eine  Rolle  (siehe 
Abschnitt  3,  Physiologie). 

Das  Licht  wird  in  seiner  Einwirkung 
gewöhnlich  überschätzt;  wenigstens  ist  seine 
Bedeutung  mehr  ind'rekt,  indem  Coelente- 
raten aus  anderen  biologischen  Gründen,  je 
nachdem  Bewohner  behchteter  und  dunkler 
Regionen  sind  und  sich  dadurch  erst  in  ihren 
Reaktionen  gegen  Licht  verschieden  ver- 
halten. Ein  direkter  Einfluß  auf  die  Lebens- 
tätigkeit, den  Stoffwechsel,  ist  trotz  vieler 
Bemühungen  nicht  nachgewiesen;  die  Rege- 
neration der  Hydroidenstöckchen,  die  Ent- 
wickelung  von  Meduseneiern,  geht  ebensogut 
im  Dunkeln  vor  sich;  für  das  Wachstum 
der  koloniebildenden  Hydroiden  und  für  die 
Stellung  ihrer  Köpfchen  ebenso  wie  für 
Anthozoen  ist  weniger  der  Hehotropismus, 
als  ein  negativer  Geotropismus,  die  Abkehr 
von  der  Unterlage,  maßgebend  nebst  anderen 
Einwirkungen,  wie  Wasserbewegung. 

Für  die  Färbung  der  Tiere  ist  das  Licht, 
allerdings  auch  nicht  direkt  durch  Pigment- 
erzeugung, sondern  indirekt  von  Einfluß, 
indem  Tiere  ihren  Artgenossen  kenntlich  oder 
ihren  Feinden  unsichtbar  gemacht  werden, 
und  zwar  in  der  belichteten  Region  mit 
anderen  Mitteln  als  in  der  Tiefe.  Die  Medusen 
der  oberflächhchsten  Schichten  zeichnen  sich 
durch  Durchsichtigkeit,  andere  durch  sehr 
lebhafte  Färbungen  aus,  die  besonders  in 
den  Gonaden  hervortreten;  Formen  einer 
intermediären,  aber  nicht  abyssalen  Zone, 
haben  öfters  einen  opaUsierenden  Glanz 
(geeignet,  das  wenige  vorhandene  Licht  zu 
reflektieren?),  und  für  die  wirkUchen  Tiefsee- 
formen ist  das  bekannte  Purpurbraun  charak- 
teristisch, das  als  Komplementärfarbe  des 
etwa  vorhandenen  grünen  phosphoreszieren- 
den Lichts  der  Leuchtorgane  eine  Schutz- 
anpassung sein  soll  (ein  Körper  im  Licht 
seiner  Komplementärfarbe   betrachtet,   ver- 


696 


Coelenterata 


schwindet),  wie  die  Durchsichtigkeit  der 
Oberflächenforraen.  Auch  unter  den  Coelen- 
teraten  selbst  gibt  es,  wie  erwähnt,  leuchtende 
Formen  sowohl  unter  den  sessilen  wie  unter 
den  schwimmenden;  doch  stehen,  wie  über 
die  Physiologie,  so  auch  über  die  biologische 
Bedeutung  des  Leuchtens,  das  auch  bei 
an  die  Obei fläche  kommenden  Tieren  (Sol- 
maris, Pelagia)  sehr  stark  sein  kann,  Unter- 
suchungen noch  aus. 

Die  Temperatur  ist  ein  unbestritten 
wichtiger  Faktor  in  den  Lebensverhältnissen 
der  Coelenteraten.  Zahlreiche  Untersuchun- 
gen schon  beim  Süßwasserpolypen  beweisen, 
allerdings  mit  anderen  Faktoren  zusammen, 
ihren  Einfluß  auf  die  Forti)f]anzung,  auf  den 
Wechsel  zwischen  geschlechthcher  und  unge- 
schlechtlicher Vermehrung.  Die  Entwicke- 
lung  befruchteter  Eier  der  Medusen  wird 
durch  eine  gleichmäßige  höhere  Temperatur 
beschleunigt,  durch  Abkühlung  und  Tempe- 
ratursprünge dagegen  verlangsamt  und  anor- 
mal. Auch  die  Reifung  der  Geschlechts- 
produkte selbst,  noch  innerhalb  des  elter- 
lichen Körpers,  kann  durch  Temperatur- 
erhöhung beschleunigt  werden.  Tiere  werden 
dadurch  auf  einem  jugendlicheren  Stadium, 
z.  B.  mit  noch  nicht  ganz  ausgeprägtem 
Kanalsystem  und  Schirmrand,  geschlechts- 
reif, entleeren  ihre  Gonaden,  können  sich 
aber  dann  weiter  ändern,  wachsen  und  zum 
zweiten-  oder  drittenmal  einen  Schub  Ge- 
schlechtsstoffe entleeren  (,,Dissogonie"),  was 
mehrfach  zu  der  irrigen  Aufstellung  ver- 
schiedener Arten  Anlaß  gegeben  hat.  Am 
deutlichsten  spricht  sich  aber  der  Einfluß 
der  Temperatur  darin  aus,  daß  die  Mehrzahl 
(nicht  alle!)  der  Coelenteraten  überhaupt 
nur  innerhalb  enger  Grenzen  der  Thernio- 
meterskala  gedeihen  können  ''„stenotherm" 
also  gegen  Schwankungen  empfindUch  sind). 
Unter  den  festsitzenden  Formen  sind  hier 
die  riff bildenden  Korallen  das  beste  Beispiel; 
sie  gedeihen  nicht  unter  20*^,  kommen  des- 
wegen auf  der  Erde  nur  innerhalb  eines 
äquatorialen  bis  subtropischen  Gürtels,  ferner 
nicht  unterhalb  einer  gewissen  Tiefe  vor  und 
werden  darum,  wenn  sie  sich  fossil  in  höheren 
geographischen  Breiten,  wie  z.  B.  in  Grön- 
land, finden,  auch  als  Zeugen  einer  Klima- 
änderung benutzt.  Unter  den  freischwim- 
menden Formen  bilden  ganze  Medusenfami- 
lien in  ihrer  Begrenzung  auf  das  ,, Warm- 
wassergebiet" der  Erde  dazu  ein  Gegenstück, 
so  die  Geryoniden  unter  den  Hydro-,  die 
Rhizostomeen  unter  den  Scyphomedusen. 
Andere  Gruppen,  Gattungen  und  Arten  sind 
auf  die  kalten  Regionen  beschränkt,  und 
beides  trotz  der  planktonischen,  manchmal 
sogar  holoplanktonischen  Lebensweise.  Die 
Strömungen  sind  im  Meer  für  die  Gebiete 
verschiedener  Temperatur  maßgebend;  so 
kommt    keine    einzige    Quallenart    nördlich 


des  Golf-  und  Aequatorialstromes  vor,  die  sich 
südlich  davon  fände  und  umgekehrt.  Bei 
der  Schwierigkeit  des  Nachweises  der  Strö- 
mungen mittels  physikahscher  Methoden 
hat  man  darum  diese  biologische  Methode 
vorgeschlagen,  Planktontiere  und  insbeson- 
dere ,,  Quallen  als  Stromweiser"  zu  benutzen. 

Damit  ist  die  Frage  der  Verbreitung 
berührt,  bei  der  zwischen  vertikaler  und 
horizontaler  oder  geographischer 
Verteilung  zu  unterscheiden  ist.  Es  läßt  sich 
zu  ersterer  trotz  aller  interessanten  Funde 
der  Tiefsee-Expeditionen  sagen,  daß  weitaus 
die  Mehrzahl  aller  Formen  von  Coelenteraten, 
der  seßhaften,  wie  der  planktonischen,  den 
oberflächlichen,  belichteten  Schichten  des 
Meeres  angehören.  Es  kommen  allerdings 
Vertreter  aller  Hauptgruppen  auch  in  den 
Tiefen  vor.  Wenn  auch  für  die  planktoni- 
schen Formen  nicht  immer  oie  große  Tiefen- 
angabe zutiifft,  aus  der  das  Netz  herauf- 
gezogen wurde,  sondern  eine  Meduse  auch 
aus  der  zwischenUegenden  Schicht  kommen 
konnte,  so  gelten  doch  für  die  festsitzenden 
Tiere  im  allgemeinen  die  an  der  Fangstelle 
geloteten  Tiefen.  Auch  zeichnen  sich  viele 
schon  durch  ihren  Habitus  vor  ihren  an 
der  Oberfläche  lebenden  Verwandten  aus, 
so  Hydropolypen  durch  Riesenwuchs  und 
„  Köpf  chen"  von  mehreren  Zentimetern  Durch- 
messer gegenüber  den  sonst  fast  mikroskopi- 
schen Ausmaßen;  ebenso  Alcyonarien  und 
Aktinien,  die  noch  bis  in  über  5000  m  Tiefe 
gefischt  wurden.  Auch  die  Medusen  zeigen 
vielfach  durch  äußere  Kennzeichen,  so  durch 
die  erwähnte  Purpurfärbung,  ihre  Herkunft 
aus  der  Tiefe  an.  Viele  unter  ihnen  sind 
holoplanktonisch  und  verbringen  ihr  ganzes 
Dasein  in  tieferen  Regionen;  bei  einigen 
Siphonophoren  ist  ein  regelmäßiger  Wechsel 
zwischen  ganz  abyssal  tauchenden  Geschlechts- 
glocken mit  Eiern,  aufsteigenden  Larven  und 
direkt  an  der  Oberfläche  (durch  einen  Segel- 
kamm sogar  über  dem  Wasserspiegel)  trei- 
benden erwachsenen  Formen  festgestellt  (s.  o .). 
Andere  Tiefenmedusen  sind  an  ein  sessiles 
Jugendstadium  gebunden,  doch  ist  der  be- 
treffende Polyp  oder  das  Scyphostoma  nicht 
bekannt;  letzteres  kann  so  abweichend  sein, 
wie  das  der  Coronate  Nausithoe,  das  als 
verzweigte  Röhre  in  Spongien  parasitiert. 

Für  die  horizontale  Verbreitung  sind,  wie 
erwähnt,  in  erster  Linie  Temperaturunter- 
schiede maßgebend,  wie  sie  sich  durch  die 
Strömungen  ergeben.  AuffäUig  ist,  daß  auch 
in  der  Tiefe  trotz  der  annähernd  gleichen 
Temperatur  die  schwimmenden  Coelenteraten 
horizontal  quantitativ  nicht  gleichmäßig 
verteilt  sind,  sondern  bis  zu  einem  gewissen 
Grad  den  an  der  Oberfläche  herrschenden 
Strömungen  folgen,  ohne  sich  damit  zu 
vermischen. 

Im  übrigen  hat  man  bei  der  geographischen 


Coelenterata 


697 


Verbreitung  im  allgemeinen,  den  etwas  ver- 
schiedenen Möglichkeiten  der  aktiven  und 
passiven  Wanderung  entsprechend,  die  seß- 
haften Formen  anders  aufgefaßt  wie  die 
planktonischen.  Für  letztere  schien  einfach 
nur  die  Temperatur  maßgebend  zu  sein,  und 
ihre  Anordnung  den  bekannten  Gürteln  zu 
folgen,  so  daß  ein  Warmwassergebiet,  ein 
arktisches  und  ein  antarktisches  (nahe  ver- 
wandtes), sowie  Misch-  und  Uebergangs- 
gebiete  unterschieden  wurden.  Die  zirkum- 
polare  Verbreitung  arktischer  Medusen,  das 
Vorkommen  von  unzweifelhaft  artgleichen 
Tracho-  und  Scyphomedusen  im  Atlantic 
wie  im  Pazific  (z.  B.  Khopalonema  ve- 
latum,  Pelagia  panopyra)  ist  hierfür 
anzuführen.  Für  die  Hydropolypen  und 
Anthozoen  hat  man  dagegen  versucht,  mehr 
lokale,  den  Küsten  folgende  Verbreitungs- 
gebiete aufzustellen  und  solche  auch  noch 
für  ihre  zugehörigen  Medusen  angenommen; 
so  wird  für  manche  Hydromedusengattungen 
eine  Art  von  der  europäischen,  eine  davon 
verschiedene  Art  von  der  amerikanischen 
Küste  des  Atlantischen  Ozeans  angeführt. 
In  vielen  Fällen  ist  eine  solche  Trennung 
berechtigt,  auch  hat  eine  nördliche  Küste 
eine  etwas  andere  Polypenfauna,  wie  die 
subtropische  und  tropische  des  gleichen  Kon- 
tinents; ferner  gibt  es  Polypengruppen,  die 
ganz  lokal  auf  bestimmte  Meeresgebiete, 
Buchten,  beschränkt  scheinen,  soviel  sich 
bei  unserer  heutigen  Meeresdurchforschung 
sagen  läßt.  In  anderen  Fällen  aber  hat  sich 
auch  bei  Polypen  und  Polypomedusen  heraus- 
gestellt, daß  eine  solche  Arteiitrennung  z.  B. 
in  atlantisch-europäische  und  atlantisch- 
amerikanische, nicht  stichhaltig  war  oder 
daß,  wenn  es  sich  wirklich  um  zwei  Arten 
handelte,  beide  in  beiden  Gebieten  je  nach 
Wohnort  oder  Jahresverschiedenheiten  zu 
finden  waren.  Ja,  auch  Artentrennungen 
zwischen  atlantischen  und  pazifischen  Poly- 
pomedusen haben  sich  des  öfteren  als  unberech- 
tigt herausgestellt,  namentlich  bei  solchen, 
die  noch  sprossende  junge  Medusenformen 
aufweisen,  außer  den  schon  an  und  für  sich 
sehr  wirksamen  Verbreitungsmitteln  der 
Planulae  und  der  geschlechtsreifen  Medusen 
(Willia  u.  a.).  Ob  hierfür  nicht  auch  neben 
der  Verschleppung  ein  erdgeschichtlicher 
Umstand  in  Frage  kommt,  die  zeitweilige 
Oeffnung  der  mittelamerikanischen  Land- 
enge, die  direkte  Verbindung  des  Pazifischen 
und  Karibisch-Atlantischen  Meeres,  ist  eben- 
falls zu  bedenken. 

Dieser  allgemeine  Widerstreit  in  tier- 
geographischen Erörterungen,  ob  für  die 
Verbreitung  einer  Art  mehr  die  aktuellen 
Bedingungen,  also  Temperatur,  Wanderung 
usw.  oder  die  historischen,  die  Entstehung 
und  Gestalt  der  Festländer,  ausschlaggebend 


sei,  hat  auch  bei  diesen  marinbiologischen 
Problemen  gespielt.  Gerade  als  die  neueren 
Expeditionen  den  Nachweis  erbrachten,  daß 
die  Bodenformen  nicht  nur  lokal  verbreitet 
zu  sein  brauchen,  umgekehrt  aber  manche 
Schwimmforiuen  trotz  ihrer  Wanderfähigkeit 
auf  bestimmte  Meere  beschränkt  sein  können. 
Eine  besondere  Zuspitzung  hat  diese  Frage 
bei  der  Erörterung  des  Problems  der  soge- 
nannten „Bi Polarität"  der  Meeresformen 
erfahren,  d.  h.  der  Untersuchung,  ob  und 
warum  die  Meeresfaunen  der  beiden  Pole 
untereinander  ähnlicher  seien  als  denen  der 
zwischenliegenden  Gebiete.  Die  eine  An- 
schauung nimmt  hier  nur  die  gegenwärtig 
wirkenden  Faktoren  an:  die  kalte  Tiefsee 
sei  ein  Verbindungsweg,  auf  dem  sich  noch 
heute  jederzeit  der  Austausch  zwischen  den 
ja  biologisch  gleichen  Gebieten  vollziehen 
könne.  Die  andere  Anschauung  benutzt  einen 
historischen  Grnnd  che  gleichen  Faunenver- 
treter seien ,, Relikte"  eines  früher  einheitlichen 
Verbreitungsgebietes.  Für  die  Coelenteraten 
ist,  soweit  bei  ihnen  überhaupt  von  einer 
Bipolarität  die  Rede  sein  kann,  die  heutige 
Wanderung  durch  die  Tiefsee  hindurch,  die 
den  betreffenden  Arten  wieder  ganz  andere 
Bedingungen  bringen  würde,  nicht  anzu- 
nehmen. Ein  historisches  Moment  ist  wohl  in 
Rechnung  zu  ziehen,  aber  weniger  in  Form  der 
Relikten-Hypothese,  als  indem  man  annimmt, 
daß  eine  gleichartige  Abstammung  aus  einer 
mehr  einheitlichen  und  zusammengedrängten 
Warmwasserfauna  zugrunde  liegt.  ,,Die  kalten 

Polarmeere,   wie  die  Tiefsee    

sind  verschiedene  Besiedelungsgebiete;  sie 
können  zwar  Aehnlichkeiten  zeigen  wegen 
der  gleichartigen  Herkunft  und  der  vielen 
gleichartigen  Lebensbedingungen,  müssen 
dies  aber  nicht". 

Die  Tiefenfauna  unter  den  Coelenteraten 
ist  in  ihrer  horizontalen  Ausbreitung  min- 
destens so  universell,  wie  die  Warmwasser- 
fauna  der  Oberfläche;  jedenfalls  ist  bei  einer 
Reihe  von  Medusen  Artgleichheit  zwischen 
abyssalen  Formen  des  Atlantischen  und  des 
Indopazifischen  Gebietes  festgestellt.  Hier- 
für gilt  die  analoge  Erklärung. 

B.    Unterstamm     Ctenophora      (Rippen- 
oder Kammquallen). 

Die  Ctenophoren  sind  nur  insofern  ,, Coe- 
lenteraten", als  sie  noch  ein  einheitliches 
Hohlraumsystem  besitzen,  das  zu  gleicher 
Zeit  Nahrungsaufnahme,  Weiterleitung  der 
gelösten  und  Ausscheidung  der  Exkretstoffe 
besorgt.  Die  Aehnlichkeit  des  gallertigen 
Körpers  mit  dem  der  Medusen  ist  mehr  eine 
Konvergenzerscheinung,  die  ja  auch  bei 
planktonischen  Tieren  ganz  anderer  Stämme 
vorkommt.  Der  äußere  und  innere  Bau, 
Achsenverhältnisse,    wie    Organsysteme,    ge- 


G98 


Coelenterata 


webliche  Ausprägung  und  Embryonalent- 
wickelung der  Ctenophoren  sind  von  den 
eigentlichen  Coelenteraten  so  verschieden, 
daß  sie  gesondert  zu  besprechen  sind. 

I.  Allgemeiner  Körperbau.  Die  Ge- 
stalt des  Körpers  ist  ein  Ovoid  oder 
läßt  sich  auf  ein  solches  zurückführen;  meist 
mit  Streckung  in  einer  Hauptachse,  die 
von  der  Mundöffnung  (Mundpol)  zu  einem 
am  entgegengesetzten  Ende  gelegenen,  kom- 
plizierten Sinneskörper  geht  (Sinnespol).  Von 
diesem  nach  dem  Mundpol  zu  ziehen  in 
meridionaler  Richtung  acht ,, Rippen",  deren 
jede  aus  ehizelnen  horizontal  aufeinander 
folgenden  Wimperplatten  besteht.  Diese  acht 
Rippen    sind    am    Querschnitt   nicht   genau 


noch  nicht  erreicht;  die  Enden  der  Achsen 
sind  nicht  verschieden,  so  daß  ein  Oben 
und  Unten  und  infolgedessen  ein  Rechts  und 
Links  unterschieden  werden  könnte.  Es 
ist  infolgedessen  auch  nicht  angebracht,  von 
Transversal-  und  von  Sagittalachse  zu  reden, 
um  so  weniger,  als  diese  Benennungen  wech- 
selnd bald  für  die  eine,  bald  für  die  andere 
Achse  von  den  verschiedenen  Autoren  ge- 
braucht worden  sind,  sondern  es  ist  geraten, 
die  Achsen  nach  den  in  sie  hauptsächlich 
fallenden  Organen  zu  benennen;  denn  auch 
die  inneren  Organe  richten  sich  genau  nach 
diesem  biradialen  Bauplan.  Von  der  Mund- 
öffnung ausgehend,  zeigt  der  erste  Teil  des 
Gastrokanalsystems,    Schlund    oder    Magen 


Tentakel 
Trichtci-Refäß 
.  Tentakelsoheide 

.  Rippe 
_  Kippengefäß 
Magengefäß 
Magen 

Tentakelscheide 
Tentakelwurzel 


Mund 


Fig.   42.      Pleurobrachia  pileus    (Fabr.).     Aus  Kükenthal,    Praktikum, 
die  Sehlagrichtiing  der  Ruderplcättchen  an. 


Die  Pfeile  geben 


radiär  verteilt,  sondern  zu  je  zweien  etwas 
genähert;  ferner  befinden  sich  an  zwei  ent- 
gegengesetzten Seiten  bei  fast  allen  Cteno- 
phoren Tentakel,  meist  in  einer  Ein- 
senkung  angebracht.  Bereits  dadurch,  wie 
auch  aus  dem  Querschnitt  des  Körpers, 
der  meist  nicht  kreisrund,  sondern  in  einer 
Richtung  stark  komprimiert  ist,  ergibt 
sich  die  Verschiedenheit  der  auf  der  Haupt- 
achse senkrecht  stehenden  Ebenen.  Der 
Körper  ist  nicht  mehr  radiär  gebaut,  sondern 
biradial  oder  zweistrahlig  symmetrisch.  Eine 
wirkliche  Bilateralsymmetrie  ist  aber  damit 


genannt,  sich  als  nicht  kreisrund,  sondern 
seitlich  komprimiert  und  seine  größte  Aus- 
dehnung liegt  in  einer  Ebene,  die  senkrecht 
steht  auf  der,  die  die  beiden  Tentakel  ver- 
bindet. Auf  diesen  Schlund  folgt  der  Haupt- 
teil des  inneren  Gastralsystems,  der  sogenannte 
Trichter,  der  in  seiner  Hauptlängsausdehnung 
mit  der  Tentakelebene  zusammenfällt.  Man 
hat  sich  daher  gewöhnt,  von  einer  Tentakel- 
oder Trichterebene  und  von  einer  Magen- 
ebene zu  sprechen.  Der  Trichter  setzt 
sich  dann  in  ein  System  komplizierter  Kanäle 
fort,  die  die  Gallerte  durchsetzen.   Sie  können 


Coelenterata 


699 


bei  erwachsenen  Tieren  anastomosieren  und 
wirr  erscheinen,  zeigen  aber  doch  eine  ganz 
bestimmte,  namentlich  in  den  Larvenzu- 
ständen  hervortretende  Anordnung,  eben- 
falls dem  biradialen  Bauplan 
entsprechend.  Nach  dem  Sinnes- 
pol zu  geht  ein  kurzer  auf- 
steigender Kanal,  der  sich  zwei- 
mal gabelt,  um  dann  mit  vier 
Erweiterungen  (Exkretionsam- 
pullen)  zu  enden.  Von  diesen 
sind  je  zwei  übers  Kreuz  gestellt, 
blind  geschlossen.  Je  zwei  mün- 
den nach  außen.  Ein  weiteres 
Paar  von  Kanälen  zieht,  den 
Magen  begleitend,  vom  Trichter 
herunter  zum  Mund.  Außer 
diesen  auf-  und  absteigenden 
Kanalästen  gehen  nun  vom 
Trichter  noch  horizontale  Kanäle 
aus,  und  zwar  je  ein  Hauptast 
direkt  nach  der  Tentakelein- 
buchtung zu,  wo  eine  Zwei- 
gabelung eintritt,  und  ferner 
zwei  Seitenäste,  die  sich  ebenfalls 
wieder  an  der  Peripherie  zwei- 
gabeln, so  daß  durch  sie  acht 
den  erwähnten  Rippen  folgende 
Kanäle  entstehen. 

2.  Histologie.     Die  geweb- 
liche  Ausbildung  im  Gastro- 
kanalsystem    ist    ziemlich    ein- 
förmig.    Die    Zellen    im    soge- 
nannten   Magen    gleichen    noch 
denen  der  äußeren  Haut,  tragen 
wie   diese   einen   Wimperbesatz, 
nur  sind  sie  meist  kleiner.    Zur 
Oberflächenvergrößerung  dienen 
vier  Längswülste,  in  denen  der 
drüsige    Charakter    der    Zellen 
ausgeprägter  ist  wie  sonst. 
Der  ganze    Abschnitt,    der 
am     Mund      durch     einen 
Schließmuskel        verengert 
werden  kann  und  gegen  den 
auch     der     darauffolgende 
Trichter  durch  einen  eben- 
solchen Schließmuskel  sich 
abgrenzt,    dient,    wenn    er 
auch      morphologisch      als 
Schlund      an      gesprochen 
wird,     doch     physiologisch 
der  eigentlichen  Verdauung. 
In  den  Trichter  und  die  von 
ihm    ausgehenden    Kanäle 
gelangen  nur  die  im  Schlund 
bereits    mehr   oder   minder 
gelösten  Stoffe.     Die  Ento- 
dermzellen  sind  flach,   mit 
einer    aus    verschmolzenen 
Cilien  entstandenen  größe- 
ren Geißel  versehen ;  es  sind 
keine     ,,Nälirmuskelzellen" 


wie  bei  den  echten  Coelenteraten  vorhanden, 
vielmehr  stammt  die  unter  dem  Epithel  befind- 
liche zarte  Muskulatur  aus  dem  ,,mesoderma- 
len"Füllgewebe.  In  den  vom  Trichter  ausgehen- 


|-a5che 


Ienfdke^ 
Wurzel 


Fig.     43. 


'Mageneingang 


Schematischer    Längsschnitt    eines  Ctenophors. 
Nach  Delage. 

Sagittalebene. 


.^    Ripren 


Ektoderra 
-   Mesoderm 
Entoderm 
Rippengefäß 


-  Transversalebene 


Tentakel 
Tentakel 


Tentakelscheidegefäß 
Trichter 
Gonaden 


Fig.  44.    Pleurobrachia  piletis.     Kombinierter   Querschnitt  in 

der  Höhe  der  Mündungen  der   Tentakelscheiden.     Aus   Küken - 

thal,  Praktikum. 


700 


Coelenterata 


den  Kanälen  befinden  sich  zwischen  den  ge-  \  naden.   Diese  Gonaden  liegen  nicht  innerhalb 
wohnlichen    Zellen    nach    der    Gallerte    zn   der    Entodermzellen,    sondern    unter   ihnen, 


eigentümliche   Differenzierungen,    die    ,,Sto- 
mata",    d.  h.  Unterbrechungen,    die    regel- 


also   sub-  und  nicht  basiepithelial  (Fig.  47). 
Die  Urgenitalzellen^lvoninien  aus  dem  Füll- 

Statolith 


Polfeld 
Feder 


Wimper- 
streifen 


Fig.   45.      Sinnespol   einer   Ctenophore    (Eucharis).     Nach  Chun.      Von  ob?n  (aboral)   gesehen. 


mäßig  von  einem  doppelten  Kranz  von 
Zellen  umgeben  sind  (Fig.  46).  Diese  ,, Zell- 
rosetten'' tragen  besondere  Geißeln,  die 
größeren  nach  der  Gallerte  zu  schlagend,  die 
kleineren  nach  dem  Hohlraum  des  Kanals  zu. 
Die  meridionalen  Kanäle  haben  nur  auf  der 
axialen  Seite  ihres  Querschnittes  einen 
solchen  Belag  flacher  Zellen  mit  Stomata  da- 
zwischen. Die  abaxiale,  nach  dem  äußeren 
Ectoderm  zugekehrte  Wand  ist  dagegen  hoch 
zylindrisch,  und  die  beiden  seitlichen  Wände, 
selbst  verschwindend  dünn,  bergen  die   Go- 


gewebe  von  ,,mesodermalen"  Zellen,  die 
nach  Differenzierung  der  Ecto-  und  Ento- 
dermzellen übrig  geblieben  sind,  gehören 
also  auch  hier  keinem  dieser  Keimblätter  an, 
sondern  sind  ein  indifferentes  Material.  Die 
Ctenophoren  sind  Zwitter,  und  zwar  finden 
sich  in  jedem  Kanal  beiderlei  Geschlechts- 
stoffe,  die  Eier  an  der  einen,  die  Spermien  an 
der  anderen  Wand,  in  ganz  regelmäßiger 
Anordnung  abwechselnd,  so  daß  an  den  ein- 
ander zugekehrten  Seiten  je  zweier  Kanäle  die 
gleichen  Geschlechtsprodukte  vorhanden  sind. 


Ent 


Fig.  46.  B  e  r 0  e  0  V  a  t a, 
Ponis  einer  Schhind- 
röhre  (Wimperrosette). 
Nach  R.  Hertwig. 
Ent  Enteroderm,  w^  in- 
nerer, Wa  äußerer  Wim- 
perkranz,   en   Enchym. 


Hoden 


Fif 


Ectoderm 


-;— Eier 


Gallerte 


47.    Schnitt  durch  Randgefäß  mit  männlicher  und  weiblicher 
Gonade.     Etwas  schematisiert.     Nach  R.  Hertwiff. 


Coelenterata 


701 


Das  Ectoderm  bildet  eine  Lage  beson- 
derer Drüsenzellen,  welche  die  sogenannten 
„Glanzkörper"  nach  außen  absondern, 
manchmal  in  einheitlicher  Lage  stehend, 
manchmal  durch  intermediäre  Zellen  ge- 
trennt. Bei  der  Ansicht  von  außen  er- 
scheint im  Ectoderm  eine  doppelte  Felderung, 
eine  engere,  den  Drüsenliörnchen  und  eine 
weitere,  einem  subepithelialen  Faserplexus 
entsprechend;  denn  es  finden  sich  im 
Ectoderm  außer  den  Drüsenzellen  auch 
Sinnes-  und   Nervenzellen.     An  den  Rippen 


ect    ect! 


Fig.  48.  Schnitt  durch  2  aufeinander  folgende 
Wimperplättchen.    Nach  Hertwigund  Delage. 

zeigen  die  gewöhnlichen  Ectodermzellen 
einen  schroffen  Absatz  gegen  die  hoch- 
zylindrischen Polsterzellen,  die  die  einzelnen 
Plättchenreihen  bilden.  Jede  dieser,  auch 
,, Paletten"  oder  ,,Wimperepaulettes"  ge- 
nannt, besteht  aus  solchen  Zellen  mit  ver- 
schmolzenen, einheitlich  schlagenden  Cilien. 
Nach  oben  setzen  sich  die  Plättchenreihen 
in  einfachere  Streifen  von  stark  bewim- 
perten Zellen  fort;  je  zwei  vereinigen  sich  so, 
daß  sie  zu  vieren  nach  dem  Grund  des  Sinnes- 
körpers zu  zusammenlaufen  (vgl.  Fig.  45). 
Dieser  Sinn  es  kör  per,  Statocyst,  ist  sehr 
kompliziert  gebaut,  aber  durchaus  aus  ecto- 


dermalen  Elementen  zusammengesetzt.  Die 
gallertige  Mesoglea  schafft  ihm  durch  eine 
Einsenkung  nur  den  Platz.  Die  Cilien  der 
Randzellen  bilden,  gegenseitig  verlötend,  eine 
Decke  über  dem  ganzen  Organ,  die  nur  am 
Ciliengrund  acht  kleine,  dem  allgemeinen 
Bauplan  entsprechende  Oeffnungen  zeigt. 
Darunter  zeigen  sich  vier  interradiale  Spangen 
oder  Federn,  ebenfalls  aus  verschmolzenen 
Cilien  entstanden,  die  zu  weiter  innen- 
liegenden Zellen  gehören  und  nach  innen 
konvergieren,  ohne  sich  ganz  zu  vereinen. 
Diese  tragen  den  eigentlichen  Statolithen, 
ein  Konkrement  mit  mosaikartiger  Ober- 
fläche, infolge  seiner  Zusammensetzung  aus 
den  Produkten  vieler  Zellen;  die  Zellenhäute 
selbst  sind  noch  als  zarte  Lamellen  kennt- 
lich. Außen  vom  Grund  der  Federn,  gehen 
die  vier  erwähnten  Cilienstreifen  aus,  die  sich 
dann  zweigabelnd  zu  den  acht  Rippen  be- 
geben, deren  Wimperschlag  die  Fortbewegung 
des  Körpers  vermittelt.  Es  besteht  also  eine 
direkte  Verbindung  zwischen  Sinnesorgan 
und  motorischen  Apparaten.  Zwei  Wimper- 
bezirke ganz  anderer  Art  und  Verwendung 
liegen  senkrecht  zur  Hauptausdehnung 
dieser  Cilienstreifen,  die  sogenannten  ,, Pol- 
felder", die  einen  Wasserstrom  nach  und  von 
der  kleinen  Höhle  des  Statocysten  unter- 
halten sollen. 

Am  Tentakelapparat,  der  zum  Ergreifen 
der  Beute  dient,  kann  meist  eine  tiefe  ecto- 
dermale  Tasche  vom  eigentlichen  Tentakel 
unterschieden  werden.  In  der  Tasche  be- 
findet sich  am  Epithel  ein  Muskelbelag  von 
annähernd  zirkulärer  Anordnung;  der  Ten- 
takel kann  gänzlich  in  die  Tasche  zurück- 
gezogen W' erden.  Die  iVusmündung  der 
Tasche  findet  sich  jederseits  im  aboralen 
Teil  des  Ctenophors,  etwa  in  Ya  Höhe,  die 
Taschenhöhle  selbst  geht  aber  in  axialer 
Richtung  nach  innen  tief  bis  zum  Schlund 
herein.  Der  eigentliche  Tentakel  zeigt 
meist  kleine  Fortsätze  (Zweiglein  oder  Ten- 
tillen),  die  nur  auf  seiner  oberen  (oralen) 
Seite  liegen,  durch  die  Spiraldrehung  des 
Tentakels  jedoch  nach  allen  Seiten  gekehrt  er- 
scheinen. Am  Tentakel  wie  an  seinen  Fort- 
sätzen können  drei  Hauptschichten  unter- 
schieden werden:  ein  äußerstes  Epithel  mit 
besonderen  Greif- oder  Kleb  Zeilen  (Col  lo- 
blasten), einer  Zellsorte,  die  den  Cteno- 
phoren  eigentümlich  ist  (s.  u.),  eine  Muskula- 
tur in  Längsanordnung,  und  ein  Achsen- 
strang. Die  Anheftstelle  des  Tentakels  am 
Taschengrund  wird  als  eigener  Teil,  soge- 
nannte ,,Tentakelwurzer',  unterschieden, 
weil  sie  eine  besondere  Struktur  dadurch 
hat,  daß  sich  hier  die  Bildungsstätte  für  die 
auf  dem  Tentakel  befindlichen  histologi- 
schen Differenzierungen  befindet,  und  weil 
diese  Stelle  dann  gegen  den  herausragenden 
Tentakel     eingestülpt     erscheint    (Fig.    49). 


702 


Coelenterata 


-•  Te.Ta 


-  d.z 


Gr.Ap 


Es  lassen  sich  an  der  Wurzel  zwei  seitliche  Herde  ist  weder  auf  Ecto-  noch  auf  Meso- 
und  ein  mittlerer  Streifen  von  Bildungs-  dermzellen  im  gewöhnlichen  Sinn  dieses 
gewebe  unterscheiden,  deren  Produkte  Wortes  zurückzufülu-en,  sondern  auf  be- 
ständig  auf   den   Tentakel   nachrücken,   wo  |  stimmte  Mikromeren,    die    sich   schon    früh 

in  der  Furchung  durch 
Lage  und  Aussehen  von 
ihren  Schwesterzellen  unter- 
scheiden ,  welche  die 
Wimperplatten  und  das 
übrige  Ectoderm  liefern 
(s.  u.).  Die  Greifzellen 
sind  im  ausgebildeten  Zu- 
stand zweiteilig  und  zeigen 
ein  Axialfilament ,  mit 
Spiralfaden,  sowie  eine 
drüsige  Kuppel,  die  die 
Anheftung  an  das  Beute- 
tier bewerkstelligt,während- 
dem  der  Axialfaden  den 
Zusammenhang  mit  dem 
ergreifenden  Tentakel 

wahrt.  Die  Entwickelung 
eines  solchen  mikrosko- 
pischen Greifapparates  er- 
folgt durch  Teilung  einer 
Zelle  in  Zellgruppen,  deren 
jede  wieder  sechsteilig  er- 
scheint, und  zwar  lassen 
sich  sechs  Spiralfadenzellen 
und  sechs  Körnchenmäntel 
(bei  letzteren  allerdings 
oft  nur  ein  Kern)  unter- 
scheiden. Also  sind  die 
beiden  Teile  des  Greif- 
apparats auch  der  Ent- 
stehung nach  getrennt. 

Für     das     Bildungsge- 
webe der  mittleren  Körper- 
schicht,   der   Gallerte   und 
der      darin       befindlichen 
Zellen,  läßt  sich  mit  noch 
größerer  Sicherheit  wie  oben 
tjei  der  Tentakelwurzel  aus- 
sagen, daß  es  von  eigenen, 
bereits   in  der  frühen  Furchung  kenntlichen 
Zellen  sich  herleitet,  die  darum  auch  als  be- 
sondere   Keimschicht,    „Mesoderm",    unter- 
schieden werden.      Außer   den   Binde-  und 
Lymphzellen    sind   namentlich   die    Muskel- 
fasern hier  von  Bedeutung.     Epithelmuskel- 
zellen wie  bei  den  eigentlichen  Coelenteraten 


m.f2  -. 


Ent 


Fig.  49.  Cydippe.  Ans  K.  C.  Schneider,  Vergleichende  Histo- 
logie. Querschnitt  durch  eine  Tentakehmrzel.  Ent  Enteroderm 
der  Schhindröhre ;  die  beiden  Tentakelröhren  sind  nicht  bezeich- 
net; Te.Ta  Tentakeltasche,  S.Te  Achse  eines  Seitententakels, 
Te  Achse  des  Tentakelstamnis,  Gr.Ap  jimge  Greif apparate,  dz 
Deckzellen  (blasiges  Füllgewebe;  besonders  reichlich  bei  2),  m.fl 
angelegte  Muskelfasern  des  Tentakels,  m.f2  snbepitheliale  Muskel- 
fasern der  Schlund  röhre,  1  Bildungsherd  der  Greif  apparate,  3  der 
Muslaüatur,  4  des  zentralen  Bindegewebes. 


sie  außen  verbraucht  werden.  Der  Tentakel 
würde  also  ohne  diesen  Kachschub  von 
,, embryonalem"  Zellenmaterial  im  Lauf  seiner 
Tätigkeit  immer  mehr  verkürzt  werden, 
während  er  in  Wirklichkeit  seine  Länge 
beibehält.  Die  beiden  seitlichen  Streifen 
der    Tentakelwurzel    (vgl.    Fig.    49)    zeigen 


die  Greifzellen  in  jugendlichem  Stadium;  J  gibt  es  hier  nicht;  die  Faser  liegt  immer 
darunter  liegen  für  jeden  Tentakel  zwei  unabhängig  von  der  Epithelzelle,  auch  wenn 
dünne  entodermale  Gefäße.  Der  mittlere  sie  in  manchen  Fällen  den  Epithelien  in 
Streifen  zeigt  in  einer  kielartigen  Wuche-  größerer  Anhäufung  direkt  anliegen.  So 
rungszone  die  Bildungsherde  für  die  Muskula-  gibt  es  unter  dem  Ectoderm  tangential,  in 
tur,  ebenfalls  symmetrisch  gelagert,  nach  der  Längsrichtung  verlaufende  Fasern,  und 
außen  rechts  und  links  an  ihre  Verbrauchs-  unter  dem  Entoderm  tangential  zirkuläre 
Stätten  gehend,  median  und  innen  sich  zum  Fasern,  letztere  für  Schließmuskeln  am 
eigentlichen  Bildungsherd  vereinend.  Li  der  Trichter  usw.  Die  Mehrzahl  der  Fasern  ver- 
Mitte eingeklemmt  liegt  ein  Herd  für  das  läuft  aber  in  der  Gallerte  selbst,  radial,  aller- 
Bindegewebe  und  die  gallertige  Stützsub-  dings  zerstreut,  niemals  zu  Bündeln  vereinigt, 
stanz.       Die    Herkunft    dieser    vereinigten  Dies  sind  die  Elemente,  die  zur  Kontraktion 


Coelenterata 


703 


des  Gesamtkörpers,  zur  Zurückziehung  der 
Paletten  und  zur  Erweiterung  der  Gefäße  als 
Antagonisten  der  Schließmuskeln  dienen. 
Auch  histologisch  lassen  sich  zweierlei 
Muskelzellen  unterscheiden:  a)  die  ein- 
zelligen subepithelialen;  die  ganze  Faser 
besteht  aus  Fibrillen  mit  einem  anliegenden 
Kern;    sie    sind    aus    „quergestellten    Zell- 


fläche hätten,  ist  ebenfalls  nur  erschlossen 
und  nicht  durch  Experimente  sicher  be- 
wiesen. Vielleicht  geschieht  die  Ausscheidung 
von  Stoffen  auch  durch  solche  Wimper- 
apparate, und  nicht  bloß  an  den  erwähnten 
Teilen  des  Trichters.  Auch  über  die  animalen 
Funktionen  bestehen  bei  den  Ctenophoren 
I  noch    vielfache    Streitpunkte,    so    über    die 


Fig.  50.  Beroeovata,  Bildung  der  Greifapparate, 
A  jüngstes,  C  reifes  Stadium.  kOi  Kern  der 
sechs  Klebeschalen,  ke^  Kern  einer  Faserzelle, 
keg  Kern  einer  Füllzelle,  welche  die  Lücken 
zwischen  den  Greifapparaten  ausfüllen,  dz  Deck- 
zelle des  Epithels,  das  abgestoßen  wird,  schl  z 
Schleimzelle,  kl.k  IvlebekÖrner,  eos.k  eosinophile 
Kürner  (Giftkörner?),  sp  f,,  ..,  3  Spiralfaser 
(1  innerhalb  des  Klebemantels,  .,  unterhalb  des- 
selben, 3  dünne  Muskelfaser,  die  sich  an  die 
Tentakelachse  ansetzt).  Aus  K.  C.  Schneider. 
Vergleichende  Histologie. 


reihen"  durch  einen  komplizierten  Um- 
bildungsprozeß entstanden.  x\uch  die 
Muskelzellen  des  Tentakels  sind  hierzu  zu 
rechnen;  b)  die  Parenchj'inmuskelzellen, 
vielkernig,  mit  wenig  Fibrillensubstanz  und 
meist  baumförmig  verästelt. 

Ihrer  Lage  nach  können  die  Urge- 
s  c  h  1  e  c  h  t  s  z  e  1 1  e  n  au  ch  hier  beim  Meso  derm 
genannt  werden.  Sie  lassen  sich  aber  eben- 
falls auf  besondere  auch  von  den  er- 
w'ähnten  ersten  Mesodermzellen  verschiedene 
Furchungszellen  zurückfülnen. 

3.  Physiologie.  Bei  der  Physiologie  der 
Ctenophoren  hat  man  bisher  die  Verdauungs- 
vorgänge sein-  wenig  berücksichtigt.  Man 
weiß,  daß  die  eigentliche  Verdauung  im 
Schlund  vor  sich  geht,  daß  dieser  also  wie  ein 
Magen  funktioniert,  und  schließt  aus  einigen 
Beobachtungen,  daß  die  Verdauung  intra- 
zellulär geschehe.  Daß  die  Stomata  der 
Kanäle  nur  die  Aufgabe  der  Zuleitung  von 
gelösten  Stoffen  ins  Füllgewebe  und  von  da 
auch  zu  den  Organen  der  äußeren  Körper- 


Rolle  eines  besonderen  Nervensystems.  Das 
Sinnesorgan  am  Scheitel  ist  jedenfalls  kein 
Nerven  z ent ru  m,  sondern,  wie  die  Rand- 
klöppel der  Medusen,  ein  Ort  der  Nerven- 
erregung, deren  motorischer  Effekt  dann 
die  Bewegung  der  Ruderplättchen  ist.  Es 
wird  aber  bestritten,  daß  die  Leitung  hierzu 
nervöser  Natur  sei.  Die  acht  Cilienstreifen, 
die  von  dem  Zentralorgan  nach  den  Wimper- 
platten führen,  seien  nicht  nervös,  sondern 
rein  epithelial,  der  Reiz  pflanze  sich  von 
Zelle  zu  Zelle  fort.  Auch  zwischen  einzelnen 
Paletten  wird  in  manchen  Fällen  eine  nervöse 
Leitung  geleugnet  und  nur  eine  solche  durch 
Wimperzellen  angenommen.  Nach  allen 
genaueren  Untersuchungen  aber  sind  in  der 
Gallerte  nervöse  Elemente  nachweisbar  und 
ist  auch  insbesondere  ein  subepithelialer 
Plexus  von  Nervenfasern  mit  den  hierfür 
üblichen  Färbungsmethoden  deutlich  dar- 
stellbar; ferner  können  die  Experimente  kaum 
anders  gedeutet  werden.  Normal  schlagen 
die  Plättchen  nacheinander,  auch  meist  zwei 


704 


Coelenterata 


Reihen  gleichzeitig.  Bei  manchen  Arten 
macht  der  Reiz  dann  bei  einer  ausgeschalteten 
Palette    Halt,    bei    anderen    Arten   kann    er 


letztere  ist  aber  keine  Ruhelage,  sondern  nur 
in  der  Erregung  möglich,  durch  aktive  Be- 
wegung der  Plättchen,  da  das  Tier  im  all- 


aber  über  die  betreffende  Stelle  hinweg  zur  |  gemeinen  schwerer  wie   Wasser  ist.      Auch 
nächsten  Palette  und  weiter  gehen.    Mecha-   die  Phosphoreszenz  ist    an  die  Plättchen  ge- 


nische,  thermische  und  chemische  Reize 
werden  vom  Außenepithel  aus  empfunden. 
Eine  einfache  Durchdringung  der  Membran 
ist  hierbei  nicht  anzunehmen,  denn  vom 
Magen  und  vom  Entoderm  aus  ist  eine 
solche  Beeinflussung  nicht  möglich.  Mecha- 
nische schwache  Reize  können  bei  nor- 
maler Erregbarkeit  die  autonomische  Tätig- 


bunden und  erscheint  nur  an  lebenden 
Tieren  oder  an  überlebendem  Material  von 
Paletten,  nicht  in  der  Gallerte.  Umgekehrt 
aber  braucht  das  Schlagen  an  und  für  sich 
noch  nicht  die  Phosphoreszenz  zu  erzeugen. 
Auch  mechanische  Reize  beschleunigen  das 
Auftreten  der  Phosphoreszenz,  können  sie 
aber  nicht  allein  hervorrufen.     Die  Leucht- 


keit  der  Plättchen  hemmen,  bei  erhöhter  Er-  kraft  scheint  von  der  Erzeugung  einer  be- 
regung  aber  steigern,  wie  dies  starke  mecha-  stimmten  Substanz  abzuhängen,  oder  von 
nische  Reize  stets  tun.  Die  Empfindlichkeit  deren  Zerlegung,  die  als  Lichtenergie  sicht- 
steht in  einem  gewissen   Verhältnis  zu   der   bar  wird. 

chemischen  Zusammensetzung  des  See-  4.  Entwickelung,  Die  Entwi  ckelu  ng 
Wassers  und  ist  insbesondere  den  Kalksalzen  '  der  Ctenophoren  hat  insofern  ihre  Besonder- 
proportional. Die  Bewegung  wird  vom  Stato- 1  heiten  vor  der  der  echten  Coelenteraten,  als  im 
Cysten  reguliert,  die  Rhythmik  der  Plättchen   Zusammenhang  mit  dem  holoplanktonischen 


wird  nach  Ausschneiden   des  Sinnespols  ge 
stört,   aber  nicht  das  Schlagen  an  sich,  das 
nach  kurzer  Pause  wieder  eintritt. 


^fS*?^^?^v 


Leben   hier   die    Individualität   des    Keimes 
vom  Ei  bis  zum  Erwachsenen  dieselbe  bleibt, 
niemals    eine    Sprossung   stattfindet,    ferner 
insofern,   als   das  Ei    einen  ganz 
bestimmten  Bau,   eine   Lagerung 
verschiedener    Plasmasubstanzen 
in    bestimmter  Orientierung   zur 
Achse   aufweist.     Die  Furchung 
verläuft       infolgedessen       nicht 
regellos,    wie     bei    den    Coelen- 
teraten,    sondern    es    hat    jede 
Furchungszelle     von    vornherein 
eine    bestimmte   Beziehung   zum 
Aufbau  des  zukünftigen  Körpers 
und    zur    Lagerung    der    Organ- 
systeme,     Durch    zwei     aufein- 
anderfolgende   meridionale    Tei- 
lungen   entstehen    vier 
gleichgroße  Zellen, 

durch      eine      weitere 
ebenfalls      meridionale 
Teilung  werden  es  acht, 
die     aber     nicht    ganz 
gleich    groß    sind    und 
auch  nicht  ganz  gleich- 
mäßig liegen;  vielmehr 
schon    die    Architektur 
des  erwachsenen  Cteno- 
Die    besondere    Rolle    des     Statocysten   phorenkörpers  als  Bildner  von  dessen  Oktanten 
als    Gleichgewichtsorgan    ist    so  zu   denken, ;  wiederspiegeln,  die  ja  auch  zu  je  vier  bestimm- 
daß,    wenn    sich    das  Tier    in    senkrechter   ten  Ebenen  angeordnet  sind  (vgl.  Fig.  51  b  mit 


Fig.  51.    8-Zellenstadium,  a  seitlich,  b  von  oben. 


Fig.   52.       Drei    spätere    Furchungsstadien    eines    Ctenophoreneises. 
nia  Macromeren,  mi  Miceomeren.    Aus  Lang,  vergleichende  Anatomie. 


Achsenstellung,  mit  dem  Statocysten  nach 
oben  bewegt,  der  Statolith  auf  alle  vier 
Federn  gleichmäßig  drückt;  wenn  sich  das 
Tier  dagegen  neigt,  mehr  auf  die  einen  oder 
anderen.  Die  betreffenden,  auf  der  gleichen 
Seite  liegenden  Plättchenreihen  werden  dann 
mehr  erregt  und  durch  deren  kräftigeres 
Schlagen  wird  das  Gleichgewicht  wieder  her- 
gestellt. Es  gibt  zwei  Gleichgewichtslagen, 
eine  passive,  mit  dem  Mund  nach  oben, 
eine  aktive,  mit  dem  Sinnespol  nach  oben; 


Fig.  44).  Wir  haben  eine  sogenannte  deter- 
minierte Furchung  vor  uns,  wie  auch  Ex- 
perimente beweisen,  bei  denen  nach  Aus- 
schalten der  einen  oder  anderen  Zellen 
der  betreffende  Oktant  oder  entsprechende 
Anteil  nicht  gebildet  wird.  Von  den 
acht  ersten  Zellen  schnüren  sich  dann 
durch  eine  in  allen  gleichmäßig  vor 
sich  gehende  äquatoriale  Teilung  apikal- 
wärts  acht  viel  kleinere  Zellen,  die  soge- 
nannten Mikromeren,    ab,    die    das  Haupt- 


Coelenterata 


705 


anlagematerial  des  Ektoderms,  resp.  der 
Rippen  darstellen  (Fig.  52).  Die  acht  zu- 
rückbleibenden Zellen  dürfen  aber  nicht  als 
Entoderm  bezeichnet  werden,  sondern  nur 
indifferent  als  Makromeren,  denn  sie 
lassen  durch  Abschnürung  noch  weiteres 
Mikromerenmaterial  aus  sich  hervorgehen, 
das  zum  Teil  ebenfalls  Ectoderm,  zum 
Teil  besonderer  Natur  ist.  Durch  die  Ab- 
schnürungen und  Weitervermehrung  der  erst- 
gebildeten Mikromeren  entsteht  zunächst 
ein  vielzelliger  offener  Ring,  dann  eine 
Haube  von  Ectodermzellen,  die  den  Makro- 
meren aufsitzt.  Zwischen  beiden  Zellsorten 
lassen  sich  in  Kreuzform,  den  zwei  Haupt- 
richtungen entsprechend,  besondere  Zell- 
gruppen unterscheiden,  die  als  Mesoderm  ange- 


mes  — f' 


"""  ent 


Fig.    53.        Ganz    scliematischer    Längsschnitt. 
Mesoderm-  (mes)  und  Entodermbildung. 


sprechen  werden  können.  Das  Zellmaterial  der 
einen  Kreuzschenkel  hefert  hauptsächhch  die 
erwähnten  Bildungsherde  am  Tentakelgrund, 
also  besonders  Muskulatur,  das  Material 
der  anderen  besonders  die  Genitalzellen  und 
ferner  andere 
mesenchymatöse 
Elemente.  Die 
Makromeren  kön- 
nen nunmehr  als 
Entoderm  ange- 
sprochen werden, 
denn  andere  Zell- 
vermehrungen 
und  Abschnürun- 
gen, die  beson- 
ders an  ihrem 
vegetativen     Pol 

sattgefunden 
haben ,  liefern 
nicht,  wie  man 
früher  glaubte, 
das  erwähnte 
Mesoderm,  son- 
dern kleinere 
Zellen  des  Ur- 
darms ;    es    ent- 


steht eben  jetzt  innerhalb  der  ento- 
dermalen  Elemente  die  Arbeitsteilung  in  ein 
peripheres  eigentliches  Entodermmaterial  und 
in  zentral  zurückbleibende  dotterreichere 
Zellen,  die  als  Nahrung  dienen  und  dann  zer- 
fallen. 

Die  Ectodermhaube  wächst  immer  weiter 
herunter  bis  zum  vegetativen  Pol  und  bildet 
dann,  sich  gegen  die  Entodermzellen  ein- 
stülpend, die  Anlage  des  späteren  Magens. 
Die  äußeren  Zellen  erhalten  eine  Bewimpe- 
rung,  die  bereits  an  einigen  meridionalen 
Stellen  verstärkt  erscheint.  Solche  Larven 
kommen  dann  außerhalb  der  die  Eier  zuerst 
umgebenden  Gallerthülle  frei  im  Plankton 
vor.  Eine  innere  (mesodermale)  Gallerte 
ist  an  ihnen  auffallend  erweise  noch  nicht  ent- 
wickelt. Sie  zeigen  nach  Schichten  und  nach 
Radien  gesondert  das  Zellmaterial  für  die 
verschiedenen  Organe  des  Ctenophorenkör- 
pers. 

Bei  der  Weiterentwickelung  wird  zunächst 
im  gastralen  System  durch  das  Hineinwach- 
sen des  ectodermalen  Magens  der  eigentlich 
entodermale  Teil  in  die  Tiefe  gedrückt.  Er 
ist  dann  aus  einem  Konglomerat  von  ehe- 
maligen Makromeren  (Freß-  und  Nahrungs- 
zellen) zu  einem  richtigen  Hohlraum  mit  epi- 
thelialer Wandung  geworden,  zum  Trichter. 
Dieser  zeigt  bereits  die  Architektonik  des 
Ctenophorenkörpers,  indem  sein  Querschnitt 
in  einer  Ebene  bedeutend  größer  ist,  und  in- 
dem er  sich  in  vier  den  Quadranten  ent- 
sprechende, zu  je  zweien  genäherte  Taschen 
auszieht.  Nunmehr  tritt  auch  die  Abschei- 
dung der  Gallerte  ein  und  damit  die  Weiter- 
bildung dieser  vier  ursprünglich  weiten  Säcke 
zu  acht  engeren  Kanälen.  Der  Trichter  bleibt 
in  einer  Richtung  komprimiert  als  zentraler 
Hohlraum  zurück,  von  dem  dann  bei  Weiter- 
entwicklung des  Entodermalsystems  und  mit 


Macromere 


Wimperplatte- 


Tentakel - 
wu  rzel 
. —Muskel 


^■lAtt^i^v«  - 


''Mm- — - 


Fig.  54.    Schematischer  Querschnitt  eines   Ctenophorenkeimes.     Im   Meso- 
derm   die      Kreuzschenkel    mit    zukünftiger    Muskulatur    und     mit     Ge- 
schlechtszellen  (bereits  $  und    $  erkennbar). 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II.  45 


"06 


Coelenterata 


der  Streckung  des  Gesamtkörpers  die  erwähn- 
ten einzelnen  Kanäle  abgehen.  Die  Urgenital- 
zellen  liegen,  entsprechend  ihrer  früheren  Ab- 
sonderung von  Blastomeren  ganz  bestimmter 
Eadien,  auf  den  beiden  Längsseiten  des 
Larvenkörpers  verteilt,  aber  nicht  mehr  in 


Fig.  55.  Schema  eines  Ctenophorenembryos  zur 
Zeit  der  Bildung  der  Entodermsäcke.  Sämtliche 
Organe  im  transversalen  Durchschnitt;  nur  die 
Anlage  der  Wimperplättchen  r  entspricht  der 
Oberflächenansicht,  ot  Otolithen,  t  Anlage  des 
Tentakelapparates,  ras  Mesoderra,  en  Entoderm 
ec  Ectoderm,  g  Gallerte,  m  Magen,  c  zentrale 
Darmhöhle,  d  Divertikel  derselben  (Anlage  der 
Entodermsäcke).  Aus  K  o  r  s  c  h  e  1 1  und 
H  e  i  d  e  r  ,    I.  Teil. 


einer  einheitlichen  Masse,  sondern  bereits  in 
je  vier  Strängen,  die  auch  männliches  und 
weibliches  Zellenmaterial  abwechselnd  zeigen, 
jedoch  nicht  in  einer  Verteilung  wie  später  an 
den  Kanälen  (Vgl.  Fig.  54  und  47),  Das  in 
der  entgegengesetzten  Achse  stehende  Zellen- 
material bildet  dann  am  Grund  einer  beider- 
seitigen Tascheneinstülpung  die  Anlage  der 
Tentakelmuskulatur,  so  daß  wir  hier  auch  von 
einem  Ectomesoderm  reden  können. 

Die  übrigen  dem  Ctenophorenkörper 
eigentümlichen  Organe  sind  rein  ectodermaler 
Herkunft.  Die  Wimperpaletten  sind  ein  ver- 
stärkter Kest  des  allgemeinen  Wimperkleids 
der  Larven.  An  vier  biradiär  symmetrisch 
liegenden  Feldern  erscheinen  diese  Wimpern 
besonders  stark,  wie  dicke  Geißeln.  Jedes 
dieser  Felder  teilt  sich  dann  ganz  entspre- 
chend der  vorerwähnten  Teilung  des  Trich- 
ters und  seiner  Taschen,  in  zwei  weitere;  die 
Geißeln  verschmelzen  an  dieser  Stelle  zu 
einer  festeren  Platte  und  auf  diese  Weise  sind 
die  acht  ersten  Paletten  oder  Kämme  gebildet. 
Sie  stellen  nur  den  Anfang  je  einer  Reihe 
dar,  indem  sich  von  diesem  Stadium  an  bei 
den  meisten  Ctenophoren  der  Körper  in  der 
Richtung  der  Hauptachse  oral-aboral  aus- 
dehnt, und  damit  ganze  meridionale  Reihen 
solcher  Paletten  angelegt  werden     Auch  das 


Sinnesorgan  am  Scheitel  zeigt  in  der  Entwick- 
lung deutlich  seine  Entstehung  aus  modi- 
fizierten Geißeln,  resp.  deren  Zellen.  Sehr 
starke  Wimpern  verschmelzen  an  vier  inter- 
radialen Stellen  zu  den  elastischen  Federn; 
auch  die  auf  diesen  ruhenden  Konlvremente 
werden  von  besonderen  Zellen  ausgeschieden, 
die  dann  herausrücken.  Ebenso  leitet  sich 
das  überwölbende  Dach  von  verschmolzenen 
Zellfortsätzen  oder  Geißeln  her. 

Hiermit  sind  die  hauptsächlichsten  Züge 
des  Ctenophorenkörpers  erreicht  (sog.  Mer- 
tensiastadium),  und  weitere  Fortschritte 
treten  dann  höchstens  noch  im  Kanalsystem 
ein,  indem  die  Kanäle  noch  in  einigen  Fällen 
anastomosieren  und  auch  komplizierte  Netze 
bilden.  Zur  Bildung  einer  Entodermlamelle 
wie  bei  den  Medusen,  kann  es  jedoch  hier 
nicht  kommen,  denn  trotz  der  immer  reich- 
licheren Gallertabsonderung  fehlt  das  andere 
I  Moment  zur  Bildung  einer  solchen  Lamelle, 
nämlich  die  Abflachung,  die  für  den 
Medusenschirm  charakteristisch  ist,  und 
darum  breiten  sich  Kanäle  und  Gallerte 
in  jeder  Richtung  des  Raumes  aus. 
Andere  Ctenophoren  leiten  sich  vom  Merten- 
siastadium  durch  einseitiges  Wachstum 
in  einer  Ebene,  statt  in  der  Hauptachse  ab, 
wie  der  bandförmige  C  e  s  t  u  s ,  so  daß  hier  nur 
vier  Plättchenreihen  entstehen;  bei  anderen 
tritt  auch  eine  weitgehende  Rückbildung  in- 
folge der  Lebensweise  ein.  So  haben  wir  am 
Grund  flottierende  (Co elo plana)  und  auch 
kriechende  Formen  (Ctenoplana),  letztere 
mit  rudimentären,  erstere  überhaupt  ohne 
Plättchen.  Ferner  gibt  es  sogar  eine  parasitische 
(Gastro des)  und  eine  festsitzende  Form 
(Tjalfiella).  So  wenig  wie  diese  mit  ihrem 
durchaus  ctenophorenartigen  Bau  in  Sym- 
metrieebenen, Kanalsystem,  Tentakeln  einem 
Polypen  zu  vergleichen  ist,  ebensowenig  können 
die  am  Grund  lebenden  Formen  als  direkte 
Uebergänge  zu  den  Plattwürmern  gedeutet 
werden.  Sie  sind  vielmehr  ebenfalls  typische, 
nur  durch  die  Lebensweise  umgeformte 
Ctenophoren;  die  ganze  Gruppe  aber  nimmt 
durch  die  Präzisierung  der  Radien,  durch  die 
Ausbildung  einer  mesodermalen  Keimschicht, 
durch  die  determinierte  Furchung  eine 
Sonderstellung  gegenüber  den  echten  Coelen- 
teraten  ein.  Diese  haben  aber  wieder  ihrerseits 
vielfach  Charaktere  entwickelt,  die  bei  den 
Ctenophoren  überhaupt  nicht  zur  Ausbildung 
kommen.  So  käme  man  dazu,  vom  phyleti- 
schenStandpunkt  aus  die  echtenCoelenteraten, 
die  Cnidarier,  als  einen  Seitenzweig  im  Tier- 
reich auffassen,  währenddem  die  Cteno- 
phoren der  allgemeinen  Stammreihe  näher 
liegen. 

5.  System.     Unterstamm  Ctenophora. 

L  Klasse  Tentaculata  oder  Filicte- 
nida,  Ctenophoren  mit  mehr  oder  minder 
ausgebildeten  Tentakeln. 


Coelenterata 


707 


1.  Ordnung  Cyclippidea,  mit  rundem 
oder  ovoidem  Körper,  mit  zwei  zurückzieh- 
baren Tentakeln  und  tiefer  Tasche,  Kanäle 
in  typischer  Weise  entwickelt,  meist  mit 
blindem  Ende. 

Famihe  Mertensidae,  Körper  etwas  in 
der  Trichterebene  komprimiert.  Gattung: 
Tinerf  e. 

Famihe  Callianiridae,  Körper  drehrund 
in  2  bis  4  Flügel  verlängert.  Gattung:  Calli- 
a  n  i  r  a. 

Familie  Hormiphoridae,  Körper  dreh- 
rund.   Gattung:  Cydippe  =  Hormiphora. 

Famihe  Ganeshidae,  abweichend  nur 
durch  ihr  anastomosierendes  Kanalsystem, 
sonst  wie  vorige.     Gattung:  Ganesha. 

2.  Ordnung  Lob  ata,  Körper  seit- 
lich komprimiert,  zwei  große  Mundflügel  in 
der  Querrichtung  dazu,  am  apikalen  Pol  vier 
Fortsätze  (Auricula),  meridonale  Kanäle  mit 
den  Schlundkanälen  anastomosierend,  Ten- 
takel nicht  zurückziehbar,  sondern  wie  die 
Tasche  rudimentär,  Tentillen. 

Famihe  Lesueuridae,  Lappen  lang, 
Aurikel  groß. 

Familie  Bolinidae,  Lappen  lang,  Au- 
rikel groß.     Gattung:  Bolina. 

Famihe  Eurhampheidae,  mit  zwei  wei- 
teren Orallappen.    Gattung:  Eurhamphea. 

Familie  Eucharidae,  Lappen  groß,  breit 
entwickelte   Aurikel.     Gattung:    Eucharis. 

Famihe  Mnemidae,  Lappen  groß,  tief 
angesetzt,  große  Aurikel  in  Triehterhöhe. 
Gattung:  Mnemia. 

Familie  Calymnidae,  Körper  sehr  kom- 
primiert. 

Famihe  Ocyroidae,  Lappen  besonders 
groß  und  abgesetzt,  Aurikel  am  Lappen- 
grund.    Gattung:  Ocyroe. 

3.  Ordnung  Cestoida.  Körper  band- 
förmig, extrem  in  der  Trichterebene  kompri- 
miert und  in  der  entgegengesetzten  Ebene  aus- 
gezogen. Kanäle  anastomosierend,  vier  Plätt- 
chenreihen, keine   Tentakeltasche. 

Famihe  Cestidae.  Gattung:  Cestus 
C.    veneris. 

Ob  für  die  Bodenformen  eine 

4.  Ordnung  Platyctenida  aufzustellen 
ist,  oder  ob  sie  an  die  Cydippiden  einfach  anzu- 
schließen sind,  kann  unentschieden  bleiben. 
Gattungen:  C  t  enoplana,  C  o  e  1  o  p  1  a  n  a  , 
Tjalfjella. 

IL  KlasseNudaoderNudictenida,  ganz 
ohne    Tentakel   und   ohne    Tentakeltaschen. 

Famihe  Beroidae.  Gattung:  Beroe, 
Pandora. 

Literatur.  A.  Allgemeine  Werke:  A.  Bethe, 
Allgemeine  Anatomie  und  Physiologie  des  Nerven- 
systems. Leipzig  1903.  —  C  Chun,  Coelen- 
teraten  in  Bronns  Klassen  und  Ordmtngen  des 
Tierreichs.  1897 — 1900  (von  and.  Aut.  fort- 
geführt).  —  Y.  Delage  und  E.  Härouard, 
Tratte    de    Zoologie    concrete.     Bd.    II.     2.    le$ 


Coelentcres.  Paris  1901.  —  Lankester's  Trea- 
tise  on  Zoology.  Darin  spez.  Bournc,  the 
Anthozoa.  London  1900.  —  KorscheU  tmd 
Heider,  Lehrbuch  der  vergleichenden  Ent- 
wickehmgsgeschichte.  Jena.  Von  1890  ah  spez. 
Teil.  Allgem.  Teil  bis  1910.  —  A.  Lang,  Lehr- 
buch der  vergleichenden  Anatomie,  I.  Jena  1888. 
—  Wintersteins  Handbuch  der  vergleichenden 
Physiologie.  Jena.  Noch  nicht  vollständig.  SjJcz. 
darin :  Biedermann,  Ernährung.  Baglioni, 
Nervensystem. 

B.  Spezielle  Werke:  L,  Agassiz,  Con- 
tributions  to  the  natural  history  of  the  Acalephae 
of  N- America.  Bd.  1 — 4,  Boston  1850 — 62.  — 
S.  tT,  Allman,  A  Monograph  of  the  Gymno- 
blastic  or  Tubtdarian  ITydroids.  London  1871  bis 
1872.  —  E.  van  Beneden,  Les  Anthozoaires  in 
Ergebnisse  der  Plankton  Expedition,  2  K.  r.  Kiel 
■und  Leipzig  1897.  —  A.  Bethe,  Die  Bedeutimg 
der  Elektrolyten  für  die  rhythmischen  Bewegungen 
der  Medusen.  In  Pflügers  Archiv  124  ^^'^'^  ^~~- 
Bd.  1908  und  1909.  —  H.  B.  Bigelow,  The 
Mednsae  (Albatross  1904(05)  Mem.  3Ius.  Comp. 
Zool.  37.  1909.  —  A.  Billard,  Contribution 
ä  l'etude  des  Hydroides  (3Iultiplication,  Be- 
generation,  Grefes,  Variations).  Ann.  Sc.  Nat. 
XX.  Paris  1904.  —  TU.  Boveri,  lieber  Ent- 
wickelung  und  Verivandtschaftsbeziehung  der 
Actinien.  Zeifschr.  wissensch.  Zool.  Bd.  49. 
1890.  —  E.  T.  Browne,  On  british  Hydroids 
and  3{edusae.  Proc.  Z.  Soc.  London  1896  fu. 
Forts.]  —  O.  Carlgren,  Die  Tetraplatien.  In 
Wiss.  Ergebnisse  der  Deutschen  Tiefseeexpedition, 
19.  Bd.  1909.  —  C.  Chxin,  lieber  den  Bau  \md 
die  morphologische  Auffassung  der  Siphonophoren. 
Verh.  d.  Deutschen  Zool.  Ges.  7-  Jahrg.  Leipzig 
1897.  —  C.  Claus,  Studien  über  Poly^yen  und 
Quallen  der  Adria.  Denkschr.  Akad.  Wien,  Bd.  38. 
1877.  —  Derselbe,  Unter siichungen  über  Organi- 
sation und  Entwickehmg  der  3Iedusen.  Prag  und 
Leipzig  1883.  —  31.  Cremer,  lieber  das 
Elektrogramm  der  3Iedusen.  Sitzungsber.  Ges. 
3Iorph.  Phys.  3Iünchen.  22.  Bd.  1907.  — 
A.  Goette,  Entwickelungsgeschichte  der  Ati- 
relia  aurita  und  Cotylorhiza  tuberculata. 
Hamburg  und  Leipzig  1887.  —  «T.  Hadzi, 
lieber  das  Nervensystem  von  Hydra.  Arb. 
Zool.  Inst.  Wien  17.  1909.  —  E.  HaecTcel, 
3Ionograp)hie  der  3Iedusen.  Jena  1879.  —  O. 
und  B,  Hertwig,  Das  Nervensystem  und  die 
Sinnesorgane  der  3Iedusen.  Leipzig  1878.  — 
Dieselben,  Der  Organismus  der  3Iedusen  und 
seine  Stellung  zur  Keimblättertheorie.  Jena  1878. 
—  Dieselben,  Die  Aktinien,  anatomisch-histo- 
logisch  ....  untersucht.  Jen.  Zeitschr.  Bd. 
13  und  14.  1879(80.  —  B.  Hertwig,  Ueber 
Knospung  und  Geschlechtsentwickelung  vo7h 
Hydra  fusca.  Biol.  Centralbl.  26.  Bd.  1906.  — 
Cr.  V.  K.ocli,  Die  Gorgoniden.  In  Fauna  und 
Flora  des  Golfs  von  Neapel  15.  1887.  —  A. 
Kühn,  Sproßwachstum  xind  Polypenknospung 
bei  den  Thecaphoren.  Zool.  Jahrb.  Abt.  f. 
Morph.  Bd.  28.  1909.  —  W.  Kükenthal, 
Die  Stammesgeschichte  und  geographische  Ver- 
breitung der  Alcyonaceen.  Verh.  d.  Deutschen 
Zool.  Ges.  16.  1906.  —  O.  Maas,  3Iedusen  der 
Albatrossexpedition.  3Iem.  31us.  Comp.  Zool. 
Vol.  23.  1897.  —  Derselbe,  Die  Scyphomedusen 
der  Sibogaexpedition ,  Leiden  1903.  —  Der- 
selbe, Die  craspedoten  3Iedusen  der  Siboga- 
expedition,   Leiden    1905.    —    Derselbe,    Die 

45* 


708 


Coelenterata  —  Coelenterata  (Paläontologie) 


arktischen  Medusen  in :  Fauna  Arctica.  Jena 
1906.  —  A.  G.  Mayer,  The  Medusae  of  thc 
World.  Carnegie  Inst.  Puhl.  1911.  —  E. 
31etschnikoff ,  Emhryologische  Studien  an 
Medvscn,  mit  Atlas.  Wien  1S86.  —  K.  C. 
Schneider,  Lehrbuch  der  vergleichenden  Histo- 
logie der  Tiere.  Abschn.  Cnidaria.  Jena  1902. 
F.  E.  Schulze,  lieber  den  Bau  und  die  Ent- 
Wickelung  von  Cordylophora  lacustris.  Leipzig 
1871.  —  E.  Stechoiv,  Rydroidpolypen  der 
Japian.  Ostküste.  In  Abh.  Ak ad.  München.  Leipzig 
1909.  —  E.  Vanhöffen,  Die  Akalephen  der 
Plankton  Exiyedition.    Erg.  Pl.-E.rp.  K.  d.    1892. 

—  A.  Weismann,  Die  Entstehimg  der  Se.vual- 
zellen  bei  den  Hydromedusen.  Jena  1883.  — 
E.  B.  Wilson,  The  development  of  Renilla. 
Phil.  Trans.  174.  London  I884.  —  B.  Wolle- 
reck,  lieber  die  EntivickeXimg  der  Velella.  aus 
einer  in  der  Tiefe  vorkommenden  Larve.  Zool. 
Jahrb.     Suppl.   7.     1904. 

Ctenophora:  J.  F.  Abbat,  The  3Iorpho- 
logy  of  Coelojjlana.  Zool.  Jahrb.  Abt.  3Iorph. 
Bd.  24.  1907.  —  A,  Bethe,  Der  subepitheliale 
Nervenplexus  der  Ctenophoren.  Biol.  Centralbl.  15. 
Iß95.  —  C.  Chitn,  Die  Ctenophoren  des  Golfes 
von  JVeapel  in:  Fauna  und  Flo7-a  usw.  Leipzig 
1880.  —  K.  Heider,  lieber  Gastrodes,  eine 
2)arasitische  Ctenojjhore.  Sitz.  Nat.  Freunde. 
Berlin  1893.  —  JB.  Hertwig,  lieber  den  Bau 
der  Ctenophoren.  Jen.  Zeitschr.  I4.  1880.  — 
Th,  Mortensen,  Tjalfiella  tristoma  n.  g. 
n.  sp.  A  sessile  Ctenopihore  from  Greenland. 
Vid.   Medd.  Haturh.  Foren.     Kobenhavn.     1910. 

—  Fanny  Moser,  Die  Ctenojihoren  der  Siboga- 
expedition.  Leiden  1903.  —  K.  C  Schneider, 
Lehrbuch  der  vergleichenden  Histologie.  Jena 
1902.  Abschn.  Ctenophora.  —  M.  Verivorn, 
Gleichgeuncht  und  Otolithenorgan.  Pflügers 
Arch.  50.  Bd.  1891.  —  A.  Willey,  Zoological 
Results  based  on  3Iaterial  collected  from  New 
Britain,  New  Guinea  etc.  ]}.  VI.  pt.  723.  Cam- 
bridge 1902. 

O.   Maas, 


Coelenterata. 

(Paläontologie.) 

Einleitung.  I.  Antliozoa.  A.  Zoantharia. 
a)  Morphologie,  a)  Skelettbau,  ß)  Miki-o- 
struktur.  y)  Koloniebildung.  6)  Anordnung 
der  Septen.  b)  Systematik,  a)  f  i)  Tetracoralla. 
ß)  Hexacoralla.  7)  Beziehungen  zwischen 
t  Tetra-  und  Hexacoralla.  B.  Alcyonaria. 
C.  Anhang,  a)  f  Tabnlata.  b)  f  Heliolitida. 
c)  f  Archaeocyathida.  D.  (jeologische  Verbrei- 
tung und  Bedeutung  der  Anthozoa.  II.  Scypho- 
zoa.  III.  Hydrozoa.  a)  Ilydrocorallinae.  b) 
Tubularia.  c)  f  Stromatoporida.  d)  Cam- 
panularida.  e)  Graptolithida.  a)  Morphologie 
und  Koloniebildung,  ß)  Lebensweise,  y)  Syste- 
matische Stellung,  d)  Systematik  und  Stam- 
mesgeschichte, a)  Geologische  Verbreitung  und 
Bedeutung.     Zusammenfassung. 

Einleitung.  Die  Coelenterata  sind  hier 
nach  Ausschluß  der   Schwämme  (vgl.  den  Ar- 

^)  Ein  f  vor  einem  Gruppen-,  Gattungs- 
oder Artnamen    bedeutet:   nur    fossil    bekannt. 


tikel  „Porifera")  und  der  (fossil nicht  bekann- 
ten) Ctenophoren  im  Umfange  der  durch  den 
Besitz  von  Nesselkapseln  ausgezeichneten 
Cnidaria  aufgefaßt.  Das  fossile,  nur  aus  ma- 
rinen Gesteinen  seit  unterkambri  scher  Zeit 
bekannte  Material  läßt  sich  den  3  Klassen  der 
Anthozoa,  Scyphozoa  und  Hydrozoa  ein- 
reihen, obwohl  diese  Einordnung  bei  meh- 
reren ausgestorbenen  Abteilungen  nicht  in  ganz 
sicherem  Anschluß  an  die  lebenden  Typen  ge- 
schehen kann.  Bemerkenswert  ist  es,  daß  niclit 
nur  Coelenteratenformen  mit  festen,  kalkigen 
oder  hornigen  und  chitinösen  Skelettbildungen 
fossil  erhalten  sind,  sondern  daß  öfters  auch 
wenigstens  Abdrücke  und  Ausgüsse  der  der 
Hartgebilde  ganz  entbehrenden  Quallen  fossil 
erhalten  sind. 

I.   Klasse.     Anthozoa. 

Beide  Unterklassen  der  Korallen tiere,  die 
Zoantharia  und  Alcyonaria,  sind  auch  fossil 
bekannt,  und  zwar  die  ersteren  in  sehr  großer 
Formenfülle  seit  dem  Untersilur,  die  letzteren, 
wenigstens  in  zweifellos  ihnen  zugehörenden 
Formen,  erst  seit  dem  Jura.  Aus  paläozoischen 
Ablagerimgen  kennen  wir  dann  noch  eine  ganze 
Menge  von  Formen,  die  ihrem  Skelettbau  nach 
Anthozoen  sein  müssen,  die  fTabulata, 
f  Heliolithida  und  f  Archaeocyathida, 
über  deren  Beziehungen  zu  den  Zoantharia  oder 
Alcj'onaria  aber  noch  keine  genügende  Sicher- 
heit erlangt  ist;  sie  werden  hier  im  Anhang  an 
die  Anthozoen  behandelt. 

A.  Unterklasse  Zoantharia. 

Von  den  lebenden  Zoantharien  sind 
allein  die  Hexacoralla  (Hexactinaria,  Ma- 
dreporaria)  fossil  bekannt,  welche  ein  ekto- 
dermales,  festes  Kalk-Aragonitskelett  aus- 
scheiden, dessen  radiär  gestellte  Stern- 
leisten, Septen,  meist  in  sechs  Systemen 
zyklisch  angeordnet  sind.  In  der  Mikro- 
struktnr  der  Skelette  schließen  sich  ihnen 
an  die  paLäozoischen  f  Tetracoralla  (fRn- 
gosa),  deren  Sternleisten  fiederstellig  in  4 
Systemen  geordnet  sind. 

a)  Morphologie,  a)  Skelettbau.  (Fig. 
IC — E.)  Auf  einer  kalkigen  Basalplatte  er- 
heben sich  die  zwischen  je  2  Mesenterialblättern 
ausgeschiedenen,  radiär  oder  fiederig  ge- 
stellten Septen.  Auf  ihren  ^  rauhen  Seiteu- 
flächen können  sie  Kalkdörnchen,  Synap- 
tikeln,  tragen,  welche  häufig  zu  J::  senk- 
recht gestellten  Leisten  (carinae)  ver- 
fließen und  auch  als  Querbälkchen  von 
Septum  zu  Septum  reichen  können.  Die 
Septen  können  in  der  Peripherie  eines 
Kelches  (Polypars)  von  einer  M  a  u  e  r  (Wand, 
theka)  umfaßt  werden  (Euthekalia);  diese 
kann  fehlen  (Athekalia)  oder  auch  durch 
eine  falsche  Mauer  (Pseudothek;  Pseudo- 
thekalia)  ersetzt  sein,  welche  durch  Ver- 
wachsen distaler  Verdickungen  der  Septen 
entsteht.  Die  Mauer  oder  die  äußere  Kelch- 
fläche kann  von  einer  dichten,  runzeligen 
Epithek    umgeben   werden,   die  als  Fort- 


Coelenterata  (Paläontologie) 


709 


Setzung  der  Basalplatte  von  der  „Rand- 1  Kippen,  getrennt.  Die  Septen  können  in 
platte"  des  Polypen  ausgeschieden  wird;  der  Mitte  des  Kelches  zusammenlaufen, 
sie  liegt  der  echten  oder  falschen  Mauer  ent-  sich  dort  zu  einem  falschen  Säulchen, 
weder  direkt  auf  oder  ist  von  ihr  durch  ;  Pseudocolumella,  verschlingen.  Oefters 
Vorragungen    der  Septen,    durch    Costae,!ist    im    Kelchzentrum    ein    griff  eiförmiges, 


r 


<a- 


pst 


^--^A^^ 


c 


CO 


E, 


Fig.  1.  A  bis  E.  Bau  und  Älikrostruktur  der  Korallenskelette.  A.  Längsschnitt  durch  den  Rand- 
zacken eines  dichten  Septums  von  Mussa  s  p.  (Hexakoralle,  Astraeide).  tr  Trabekeln  mit  dunklem 
Primärstreif,  mit  Zuwachsstreifen  (a),in  Randzäckchen  (z)  auslaufend.  Vergrößert.  Nach  Ogilvie 
aus  V.  Stromer.  B.  Seitenfläche  eines  porösen  Septums  von  fCyclolites  sp.  (Hexakoralle, 
Fungide;  Oberkreide).  Trabekeln  mit  Synaptikeln,  links  von  Querblättchen  (Dissepimenten)  be- 
deckt. Vergrößert.  JNach  Pratz  aus  v.  Stromer.  C.  Querschnitt  durch  f  Actinacis  elegans 
Reuß  (Hexakoralle,  Madreporide;  Oberkreide,  Gosau).  c  Columella  mit  Pfählchen,  cö  schwani- 
miges  Cönenchym,  pst  falsche  Wand,  s  Septen  mit  Primärstreif.  Vergrößert.  Nach  Ogilvie 
aus  v.  Stromer.  Dj,  o-  fThamnastraea  prolifera  Beck.  (Hexakoralle,  Fungide,  fTham- 
nastraeine;  Oberjura,  ISIattheim,  Württemberg).  1.  Stock  mit  runzeliger  Epithek  (w),  2.  vergrößerte 
Seitenfläche  zweier  in  m  zusammenstoßender  Septen,  p  Poren,  t  Trabekeln.  Dg  fThamnastraea 
agaricites  Gf.  (Oberki-eide,  Gosau).  Oberfläche  mehrerer  wandloser,  durch  Septen  verbundener 
Kelche.  Aus  v.  Zittel.  E.  fLonsdaleia  floriformis  Lonsd.  s  p.  (fTetrakoralle,  fCyatho- 
phyllide;  Untercarbon,  Ivildare,  Irland).  1.  Zwei  zylindrische  Kelche,  zum  Teil  aufgebrochen. 
2.  zwei  sechsseitige  Kelche  von  oben;   c  Säulchen,   d  Dissepimente,    pth  Innenmauer,  s  Septen, 

t  Querböden,  th  Mauer.    Aus  Zittel. 


710 


Coelenterata  (Paläontologie) 


kompaktes  oder  aus  Bündeln  von  einfachen 
oder  gewundenen  Kalkstäbchen  bestehendes, 
echtes  Säulchen,  Columella,  vorhan- 
den, um  das  ein  oder  mehrere  Kränze  von 
schlanken  Pfählchen,  Paluli,  gestellt 
sein  können.  Zwischen  den  Septen  können 
randlich  ^b  blasige  Querblätter,  Dis- 
sepimente,  und  im  Zentrum  horizontale, 
gewölbte  oder  trichterförmige  Böden,  Ta- 
bulae,  auftreten,  Bildungen,  welche  beim 
Aufwärtswachsen  des  Polypen  den  nicht 
mehr  bewohnten  Kelchraum  abschließen. 
Durch  Zusammenwachsen  innerer  Septen- 
ränder  und  Böden  kann  im  Kelchinnern 
eine  ,, Innenmauer"  entstehen. 

Bei  stockbildenden  Korallen  legen  sich 
die  Einzelkelche  entweder  (ohne  Epithek) 
dicht  aneinander,  oder  sie  stehen  frei  von- 
einander ab,  oder  zwischen  ihnen  ist  ein 
maschiges  exothekales  Kalkgewebe,  Cön- 
enchym,  ausgebildet,  das  von  dem  die 
Polypen  verbindenden  ektodermalen  Cöno- 
sark  ausgeschieden  wird:  Fortsätze  der 
Septen,  Costae,  können  von  Kelch  zu 
Kelch  ragen  und  hier  durch  Synaptikeln  und 
Dissepimente  verbunden  sein  —  Costal- 
cönenchym,  oder  Dissepimente  und  Böden 
produzieren  ein  echtes,  i  blasiges  Con- 
en c  h  y  m. 

ßj  Mikrostruktur  der  Skelette  (Fig. 
lA — C).  Septen,  Synaptikeln  und  die 
Mauer  zeigen  gleichen  Bau  aus  „Fas- 
zikeln": Um  ein  dunkles  Verkalkungs- 
zentrum sind  feinste  Kristallbüschel  von 
radiären  Aragonitstäbchen  in  :^  konzen- 
trischen Lagen  (feine  Zuwachsstreifung!) 
ausgeschieden.  Die  Faszikelaggregate  ord- 
nen sich  reihenförmig  zu  Trab  ekeln 
(Poutrailles),  die  in  ihrer  Mitte  einen 
dunklen  Primärstreif  zeigen,  welcher  seit- 
lich von  den  liebten  Kristallbüscheln(Stereo- 
plasnia)  umgeben  ist.  Die  übereinander 
gelagerten  Trabekel  bauen  die  dichten 
oder  porösen,  an  ihrem  Oberrand  glatten 
oder  gezähnten  Septen  auf.  Dissepimente, 
Böden  und  Epithek  zeigen  keine  fas- 
zikuläre  oder  trabekuläre  Struktur. 

y)  Koloniebildung.  Während  für 
die  Einzelkorallen  im  wesentlichen  nur 
die  Vermehrung  der  Individuen  auf 
geschlechtlichem  Wege  durch  frei- 
schwimmende Larven  in  Betracht  kommt, 
in  geringerem  Maße  Vergrößerung  außer 
durch  Höhen  Wachstum  durch  Verjüngung 
(s.  unten),  spielt  bei  stockbildenden  Ko- 
rallen die  Vermehrung  der  Individuen 
und  damit  die  Vergrößerung  der  Kolonie 
durch  Knospung  und  Teilung  eine  vor- 
waltende Rolle.  Die  Knospung  ist  als 
Außen-  und  Zwischenknospung  ent- 
weder eine  laterale,  von  der  Seitenwand 
ausgehende,  oder  eine  basale,  zum  Teil  durch 
Stolonenbildung  vermittelte,  oder  eine  Cön- 


enchymknospung,  bei  der  die  Knospen 
aus  dem  Cönosark-Cönenchym-Zwischen- 
gewebe  sprossen.  Bei  der  Innenknospung 
(Calycinalknospung)  gehen  die  Tochterkelche 
entweder  aus  sich  vergrößernden  Inter- 
septalräumen  hervor  (Septalknospung) 
oder  aus  Querböden,  die  sich  taschenförmig 
aufbiegen  (Tabularknospung),  Zur  Ver- 
jüngung wird  die  Innenknospung,  wenn 
nur  je  ein  calycinal  entstandenes  Tochter- 
polypar  wachsend  den  Raum  eines  Mutter- 
kelches einnimmt  und  über  ihn  hinaus- 
wächst. Teilung  (Selbstteilung,  Fissi- 
parite)  der  Polypare  durch  Einbiegung 
der  Kelchränder  kann  zur  vollkommenen 
Trennung  neuer  Individuen  führen,  öfters 
resultiert  jedoch  nur  unvollständige  Tren- 
nung: die  dann  ^t  breitgezogenen  Teilkelche 
fließen  zusammen,  können  mäandrisch  ge- 
wundene Kelche  bilden. 

Die  sehr  verschiedenartigen,  massigen, 
krustenförmigen,  buschigen,  ästigen,  baum- 
förmigen  Stöcke  der  Korallen,  aus  verschiedener 
Art  der  Knospung  und  Teilung  resultierend, 
sind  im  wesentlichen  auf  äußere  Einflüsse,  wie 
Ernährungs-,  Belichtungs-,  Ströraungsverhält- 
nisse  zurückzuführen. 

d)  Anordnung  der  Septen.  Die 
beiden  Ordnungen  der  Zoantharia,  die 
f Tetracoralla  und  Hexacoralla,  unter- 
scheiden sich  durch  die  Anordnung  und 
erste  Anlage  ihrer  Septen  (Fig.  2 — 4). 

Bei  den  f  Tetracoralla  werden  (nach  den 
Studien  von  Gar  r  u  th  er  s,  Brown,  Du  er  den, 
Faurot,  Yakowlew)  anfangs  drei  Septen- 
paare  angelegt,  doch  so,  daß  erst  ein  sagit- 
tales,  in  der  Mittelebene  stehendes  Septum 
gebildet  wird,  das  bei  Größerwerden  des 
Kelches  in  Haupt-  und  Gegenseptum 
zerlegt  werden  kann.  Darauf  wird  ein 
zweites  und  diesem  gegenüber  ein  drittes 
Septenpaar  seitlich  an  das  erste  gelegt 
(Fig.  2).  Das  zweite,  vom  Hauptseptum 
allmählich  abrückende  Paar  wird  zu  den 
Seiten  septen.  Das  dritte  Paar  ist  in 
späteren  Stadien  vor  den  folgenden  Neben- 


Fig.  2.      Schema    der   Septenanlage    in    einem 
Tetracoralla-Kelche.  Ibis  7  übereinander  folgende 
Durchschnitte.     1,  2,  3  Primärsepten;  h,  g,  s 
Haupt-,  Gegen-,  Seitenseptum;  a,  b,  c,  Neben 
septen.    Nach  Carruthers.    Aus  Zittel.i 


Coelenterata  (Paläontologie) 


711 


septen  nicht  ausgezeichnet.  Die  Neben- 
septen  werden  nun  nur  in  4  der  ersten  Inter- 
septalräume  angelegt,  und  zwar  nicht  regel- 
mäßig zyklisch,  sondern  so,  daß  in  dem 
Quadranten  zwischen  Seitensepten  (2)  und 
Hauptseptum  die  neuen  Septen  randlich 
immer  vom  Hauptseptum  ausgehen  und 
sich  zu  den  Seitensepten  neigen;  in  den 
Quadranten  zwischen  den  Seitensepten  und 
dem  Gegenseptum  resp.  dem  3.  Primär- 
septum  gehen  sie  immer  von  den  Seiten- 
septen aus  und  neigen  sich  zum  Gegen- 
resp.  dem  3.  Primärseptum  (Kunth- 
sches  Gesetz).  Daraus  resultiert  am  Haupt- 
septum zweizeilige,  an  den  Seitensepten 
einzeilige,  durch  Zwischenschaltung  einzelner 
Septen  und  bei  manchen  Formen  auch  durch 
Teilung  nicht  ganz  regelmäßige  Fieder- 
stellung   (Fig.    3j.       Der     Tetramerie    der 


h 


\  ]  iiß- 


Fig.  3.  Fieclerstellige  An- 
ordnung der  Septen  an  einem 
Tetracoralla- Kelche,     h 

Hanpt-,  s  Seitenseptum. 

fStreptalasma  euro- 
p  a e u  m  F.  R  ö  m.  (f  Zaphren - 
tride).    Diluvialgeschiebe, 
Schlesien;    aus  dem  Unter- 
silur Estlands.    Aus  v.  Stro- 
mer. 


f  Tetracoralla  geht  also  Hexamerie  vor- 
aus. Das  Hauptseptum,  bei  gebogenen 
Einzelkorallen  meist  an  der  konvexen  (doch 
bei  derselben  Ai't  auch  an  der  konkaven) 
Seite  liegend,  ist  oft  von  einer  ,,Fossula" 
umgeben.  Bei  stockbildenden  und  bei 
vielen  Einzelkorallen  der  f  Tetracoralla  rich- 
ten sich  die  Septen  bald  i  radiär  und  werden 
gleich  stark  oder  alternierend  länger  und 
kürzer. 

Die  —  besonders  bei  hornf  örmigen  f  Tetra- 
coralla deutliche  —  bilateral  symmetrische  An- 
ordnung der  Septen  fülirt  Weisser mel  auf 
Beugung  des  Polypars  zum  Zweck  günstigerer 
Nahrungszufuhr  bei  steilgestellter  Mündung 
zurück;  Yakowlew  sieht  sie  dadurch  bedingt, 
daß  das  Polypar  mit  der  Seitenwand  und  nicht 
mit  der  Basis  aufwuchs. 

DieSeptenanlagederHexacoralla(Fig.4) 


t^3SSÄ?. 


Fig.    4.    Anordnung   der 
Septen  in  einem  Hexa- 
c  0  r  a  1 1  a  -  Kelche.  1  bis  5 
Septen  des  ersten  bis  f  ünf- 
,ten  Zyklus.  Parasmilia- 
faustralis   M.  Edw.  u. 
H.  (Turbinolide).  Oberste 
'■^    Kreide;    England.     Ver- 
größert.    Aus  von  Stro- 
mer. 


zeigt  normal  auch  zuerst  3  primäre  Septen- 
paare ;  sie  stehen  aber  regelmäßig  radiär  un  d  bil- 
den 6  gleiche  Septen  eines  L  Zyklus.  Zwischen 
sie  werden  6  kürzere  Septen  eines  IL  Zyklus 
eingeschaltet,  dann  12  wieder  kürzere  eines 
III.,  alsdann  folgen  Zyklen  von  je  12  Septen 
in  den  Räumen  zwischen  den  I.  und  III., 
dann  zwischen  den  IL  und  III.  Zyklen 
usw.  Diese  (Milne  Edwards- und  Haime- 
sche)  Regel  wird  vielfach  nicht  eingehalten, 
indem  4,  8,  10,  12  Primärsepten  angelegt 
werden,  und  indem  durch  Vorwalten  eines 
Septenpaares  häufig  Bilateralsymmetrie  des 
Kelchbaues,  wie  solche  ja  auch  in  der  An- 
ordnung der  Sarkosepten  herrscht,  erzielt 
wird. 

b)  Systematik.  a)  Ordo  f  Tetra- 
coralla (Rugosa,  Pterocoralla).  Die  paläo- 
zoischen Steinkorallen  mit  in  4  Systemen 
fiederstellig  angeordneten  oder  doch  so 
angelegten  und  dann  radiär  gestellten  Septen 
sind  vorwiegend  als  Einzelkorallen  aus- 
gebildet. Ihre  falsche  Mauer  ist  von  einer 
Epithek  umgeben,  deren  Längsrunzeln  (Ru- 
gae)  Zwischenräumen  der  Septen  entsprechen 
und  die  Fiederstellung  der  Septen  auf  der 
Außenseite  der  Kelche  häufig  deutlich  er- 
kennen lassen.  Endothekale  Böden  in  der 
Mitte  des  Kelches,  blasige  Dissepimente  in 
den  Randzonen  sind  sehr  häufig;  letztere 
können  die  Septenbildung  ±  unterdrücken 
(fCystiphyllidae).  Echte  (fCyatho- 
xoiiia)  und  falsche  Säulchen  (fStrepte- 
lasma)  treten  auf.  Bei  manchen  Formen 
(f  Lonsdaleia)  kommt  es  zur  Bildung  einer 
Innenmauer.  Bei  stockbildenden  Formen 
liegen  die  Polypare  entweder  dicht  anein- 
ander; bei  rückgebildeter  Mauer  sind  sie 
auch  durch  Septen  und  Blasengewebe  ver- 
bunden; echtes  Cönenchym  fehlt.  Aestige 
Stöcke  sind  selten. 

Besonders  nach  der  Art  der  endothekalen 
Bildungen  werden  mehrere,  meist  6,  Familien 
unterschieden. 

Die  zahlreichen  Gattungen  der  fZaphren- 
tidae  (Untersilur  bis  Perm)  enthalten  oft  horn- 
förmig  gebogene  Einzelkorallen  mit  meist  deut- 
lich fiederständigen  Septen  (von  denen  gewöhn- 
lich das  Hauptseptum  in  einer  Fossula  liegt 
mit  wenigen  Dissepimenten  (fZaphrentis 
Raf.,  f  Omphyma  Raf. ,   fAmplexus  Sow.). 

Bei  den  fCyathoxonidae  (Silur,  Perm) 
herrschen  kreiset-  bis  hornförmige  Einzelkorallen 
ohne  Böden  und  Dissepimente,  häufig  mit 
Säulchen  (fPetraia  Mst.,  fCyathoxonia 
Mich.,  fPolycoelia   King). 

Die  fCyathophyllidae  und  fAxophyl- 
lidae  (Silur  bis  Karbon)  enthalten  neben  Ein- 
zelkorallen zahlreiche  Stockbildner;  unter  den 
zahlreichen  Septen  sind  die  beiden  ersten  Paare 
häufig  besonders  stark  (fStauria  E.  u.  H.); 
reichlich  sind  Dissepimente  entwickelt.  fCya- 
thophyllum  Gf . ,  fPhillipsastraea  E.  u.  H., 
fLonsdaleia       M'Coy.,        fLithostrotion 


■12 


Coelenterata  (Paläontologie) 


Llw.    sind    als    Riffbildner    in     paläozoischen 
Kalken  weit  verbreitet. 

Bei  den  meist  als  Einzelkorallen  ausgebil- 
deten f  Cystiphyllidae  (Silur- Karbon)  sind 
die  Polypare  fast  ganz  von  mächtig  entwickelten 
Dissepimentbildungen  ausgefüllt,  die  Septen 
sind  dadurch  nahezu  ganz  unterdrückt. 

Die  isolierte  obersilurische  f  Calostylis 
Ldstr,   hat  als  einzige  Rugose  poröse   Septen. 

Eigenartig  sind  die  f  Calceolidae  ent- 
wickelt (Silur,  Devon),  deren  zwei-  oder  vier- 
kantige Einzelkelche  mit  niedrigen  Septen  (mit 
grobem  Stereoplasma)  durch  den  Besitz  von 
Deckeln  ausgezeichnet  sind:  fCalceola  Lam., 
f Goniophyllum  E.  u.  H.,  f Rhizophyllum 
Ldstr. 

ß)  Ordo  Hexacoralla  (Madrepoiaria, 
Hexactiuiaria),  Bei  den  ungemein  zahl- 
reichen meso-  und  känozoischen  Stein- 
korallen herrscht  Kadiärstellung  der  Septen 
mit  zyklischer  Ordnung  nach  der  Sechszahl 
vor.  Wenn  mehrfach  auch  Bilateralsymmetrie 
durch  Vorwiegen  eines  Septenpaares  ausge- 
drückt wird  (fPinacophyllum  Frech  und 
Verwandte  aus  der  alpinen  Trias ;  fAmphi- 
astraea  Keuß,  Jura;  Madrepora  L.), 
so  fehlt  doch  stets  fiederstellige  Einordnung 
der  Septen.  Sehr  zahlreiche  Hexakoralla 
sind  Stockbildner  mit  verschiedenster  Art 
der  Knospung.  Bei  vielen  von  ihnen  kommt 
es  zur  Ausbildung  echten  Cönenchyms;  bei 
manchen  stellt  sich  Verfließen  der  Kelche 
durch  unvollkommene  Teilung  ein.  Bei 
Einzelformen  fällt  vielfach  die  Rückbildung 
der  Epithek  bei  stärkerer  Ausbildung  von 
Rippen  auf. 

Die  Systematik  der  Hexacoralla  liegt  ziem- 
lich im  argen.  Weder  die  Unterscheidung  nach 
den  Mauerbildungen  in  Eu-,  Pseudo-  und 
Athekalia  (Ortmann,  Heider),  noch  nach 
der  Beschaffenheit  der  Wände  (und  Septen)  in 
Aporosa  und  Perforata  ist  voll  befriedigend. 
Der  Septenbau,  die  Beteiligung  von  Synap- 
tikeln,  Dissepimenten,  Böden  am  Kelchbau, 
Cönenchymbildungen  gestatten  eine  größere 
Anzahl  von  Familien  zu  unterscheiden. 

Am  phiastraeidae  (Trias  bis  jetzt).  Seltener 
Einzelkorallen  mit  dichter  Wand  und  Epithek, 
meist  Stöcke  mit  calycinaler  Ivnospung  oder 
Teilung,  mit  dichten,  ganzrandigen  oder  leicht 
gezähnten  Septen,  die  öfters  deutlich  bilateral 
symmetrisch  geordnet  sind ;  blasige  Dissepimente 
können  eine  innere  Wand  bilden.  fPinaco- 
phyllum Frech,  Trias;  fAmphiastraea 
Et.,  Jura;  f  Pachygyra  E.  u.  H.,  Jura,  Kreide; 
Plocophyllia    Reuß,  Tertiär,  jetzt. 

Stylinidae  (Trias  bis  jetzt).  Massive  Stöcke, 
meist  mit  Epithek;  kleine  Polypare  mit  wenigen 
Septen,  mit  Säulchen,  Böden  und  Dissepimenten, 
mit  calycinaler  Septalknospung,  Öfters  mit 
Rippencönenchym ,  f  Stylina  Lam.,  Trias- 
Kreide;  Galaxea  0  k.,  jetzt;  Holocystis 
Lo  ns  d..  Kreide, 

Astraeidae  (Trias  bis  jetzt).  Ungemein 
formenreich.  Seltener  Einzelkorallen  mit  Epi- 
thek (fMontlivaultia  Lamx.,  Trias-Tertiär; 
fStylophyllum  Reuß,  Trias).  Die  weit 
vorwaltenden    Stockformen    sind    dicht,    ästig, 


mäandrisch,  manchmal  inki-ustierend  und  wach- 
sen durch  sehr  verschiedene  Variation  der  La- 
teralknospung  und  Teilung,  Die  zalilreichen 
großen  Septen  sind  dicht,  am  Oberrand  ge- 
zähnelt;  öfters  kommt  Säulchenbildung  vor. 
Dissepimente  sind  häufig,  Böden  fehlen,  ebenso 
echtes  Cönenchym;  bei  massigen  Stöcken  ist 
Rippencönenchym       häufig.  C 1  a  d  o  c  o  r  a 

Ehrbg,  Jura  bis  jetzt;  f  Isastraea  E.  u,  H., 
Trias-Kreide;  Heliastraea  E.  u,  H.,  Jura  bis 
jetzt;  Favia  Ok.,  Jura  bis  jetzt;  fThecos- 
milia  E.  u.  H.,  Trias-Tertiär;  Calamophyllia 
Blv.  (Lithodendron)  Trias -Tertiär;  fLep- 
torea  E.  u.  H.,  Jura-Tertiär;  fAspidiscus 
Kön.,  I"u:eide. 

Oculinidae  (Lias  bis  jetzt).  Aestige  Stöcke 
mit  kompaktem  Cönenchym;  Kelche  mit  we- 
nigen Septen,  ohne  Dissepimente.  fEnallo- 
helia  E.  u.  H.,  Jura;  Oculina  Lam.,  seit  Kreide. 

Turbinolidae  (Jura  bis  jetzt).  Einzel- 
korallen mit  groben  Septen,  mit  Columella  und 
oft  mit  Pfählchen,  meist  ohne  Dissepimente, 
ohne  Böden,  oft  mit  groben  Rippen,  mit  dichter 
Wand,  zu  der  eine  Epithek  treten  kann.  Tro- 
chocyathus  E.u,  H.,  seit  Lias;  Ceratotrochus 
E.  u.  H.,  seit  lü-eide;  Caryophyllia  St.,  seit 
Ivreide;  Turbinolia   Lam.,  seit  Tertiär. 

Stylophoridae  (Trias  bis  jetzt).  Aestige 
bis  massive  Stöckchen,  grobes  Cönenchym, 
kleine  Polypare  mit  groben  Septen,  mit  Säul- 
chen, zum  Teil  mit  Pfählchen ;  ohne  Dissepimente 
und  Böden.  fAstrocoenia  E.  u.  H.,  Trias- 
Tertiär;  Stylophora    Schwg.,  seit  Jura. 

Pocilloporidae  (Tertiär  bis  jetzt).  Aestige 
bis  lappige  und  massive  Stöckchen,  dichtes 
Cönenchym,  mit  gedornter  Oberfläche;  die 
kleinen  zylindrischen  Kelche  mit  wenigen, 
manchmal  reduzierten  Septen,  mit  Dissepi- 
menten und  Böden. j  Pocillopora  Lam.,  seit 
Tertiär. 

Fungidae  (Trias  bis  jetzt).  Meist  Einzel- 
korallen, seltener  flache,  polsterförmige  Stöcke. 
Die  zahlreichen,  oft  porösen  Septen  werden  fast 
nur  durch  grobe  Synaptikel  verbunden.  Ohne 
echte  Wand.  Pseudotheka  und  Epithek  können 
vorkommen;  letztere  kann  durch  Dornen  er- 
setzt sein.  Von  den  ziemlich  zahlreichen  Gat- 
tungen ist  besonders  die  stockbildende  fThamn- 
astraea  Lesauv,  (Trias  bis  Tertiär)  mit 
ihren  Verwandten  häufig  und  mächtig,  deren 
Kelche  durch  grobporöse  Costalsepten  mit- 
einander verfließen, 

Eupsammiidae  (Jura  bis  jetzt).  Einzel- 
korallen oder  durch  Lateralknospung  ästige 
Stöckchen.  Kelche  mit  porösen  Septen,  mit 
Synaptikeln,  seltener  mit  Dissepimenten  und 
Böden,  mit  falscher  Wand,  seltener  mit  Epithek. 
Eupsammia  E.  u.  H.,  Balanophyllia  Wood 
seit  Eocän;  fStephanophyllia  Mich.,  Kreide, 
Tertiär,  Dendrophyllia    Blv.  seit  Tertiär. 

Madreporidae  (Kreide  bis  jetzt),  ästige, 
lappige,  massige,  zum  Teil  inki-ustierende  Stöcke. 
Schwammiges  Cönenchym  umhüllt  die  kleinen, 
röhrigen  Polypare  mit  meist  wenigen,  manchmal 
noch  reduzierten  Septen.  Bei  Madrepora  Lin, 
(Tertiär  bis  jetzt)  und  bei  den  Turbinarinen 
(mit  Säulchen  und  Pfählchen;  seit  Kreide) 
ragen  die  Polypare  aus  dem  Cönenchym  hervor, 
beiMontipora  (rezent)  und  den  Alveoporinen 


Coelenterata  (Paläontologie) 


713 


(seit  Kreide)  sind  sie  in  das  Cönenchym  ein- 
gesenkt. 

Poritidae  (Trias  bis  jetzt).  Die  kleinen 
Polypare  der  massigen,  häufig  inki'ustierenden 
Stöckchen  stoßen  direkt  aneinander,  oder  sie 
sind  in  ein  grobporöses  Cönenchym  einge- 
schlossen. Die  (bei  den  f  Spongiomorphinae 
der  oberen  Trias  reduzierten)  porösen  Septen 
sind  bei  den  Poritinae  (Jura  bis  jetzt)  aus 
einem  Netzwerk  von  Kalkstäben  aufgebaut; 
Säulchen  und  Pfählchen  können  vorkommen. 
fLitharea  E.  u.  H.,  Kreide- Jungtertiär; 
Porites    Lam.,  Kreide  bis  jetzt. 

y)  Beziehungen  zwischen  fTetra- 
und  Hexacoralla.  Mehrfach  ist,  so  von 
Bourne,  Grosch,  Ogilvie,  Ortmann, 
Volz,  St  ein  mann,  der  Versuch  gemacht 
worden,  die  bei  gleicher  Mikrostruktur  ganz 
unnatürlich  erscheinende  Trennung  zwischen 
den  paläozoischen  f  Tetra-  und  den  meso- 
känozoischen  Hexacoralla  aufzuheben.  Es 
liegt  sehr  nahe  die  f  Gyathoxinidae  etwa 
in  den  Turbinolidae  fortgesetzt  zu  sehen, 
die  f  Zaphrentidae  zum  Teil  in  triadischen 
Amphiastraeidae  (f  Pinacophyllum) 
und  in  Astraeidae  (f Stylophyllum), 
die  f  Cyathophyllidae  in  Amphi- 
astraeidae, Astraeidae,  zum  Teil 
auch  in  Fungidae  (f  Thamnastraea), 
die  fCystiphyllidae  in  den  Eupsammi- 
idae.  So  viel  bestechendes  solche  Ver- 
suche auch  haben,  nach  der  Stellung 
und  ersten  Anlage  der  Septen  ist,  bei 
der  sehr  spärlichen  Kenntnis  von  per- 
mischen und  alttriadischen  Korallenfaunen, 
kein  überzeugender  Beweis  für  die  Richtig- 
keit solcher  Konstruktionen  erbracht  worden. 
Nur  Möglichkeiten  sprechen  für  sie,  und 
möglich  mag  es  sein,  daß  in  den  triadischen 
f Pinacophyllum,  f  Gigantostylis  u.  a., 
ferner  in  der  Stylinide  f  Holocystis  Lonsd, 
(Kreide)  und  in  den  rezenten  Haplophyl- 
lum  Pourt.  und  Guynia  Dune.  (Amphi- 
astraeiden)  direkte  Nachkommen  der  f  Tetra- 
coralla  (Frech)  erhalten  sind.  L.  Faurot 
sieht  nach  der  Anordnung  der  Sarkosepteu 
Cerianthus  als  den  einzigen  lebenden 
Nachkommen  der  f  Tetracoralla,  während 
T.  W.  Vaughan  Alveopora  so  bewertet. 

B.   Unterklasse   Alcyonaria   (Octocoralla, 
Octactinida). 

Recht  wenig  ist  von  den  meist  meso- 
dermalen  Skelettbildungen  der  Alcyonarier 
fossil  erhalten. 

Knorrige  Kalkspikula,  die  auf  Alcyona- 
cea  hinweisen,  sind  im  Lias  von  Gotha 
(,, Alcyonaria"  f  Langenhani  Hasse,  Ab- 
drücke der  Rindenschicht  mit  Spikulis)  und 
in  der  oberen  Kreide  Böhmens  gefunden 
worden  (PNephthya). 

Von  den  ästigen  Stöcken  der  Gor- 
goniacea  sind  einzelne  Reste   der  Edel- 


koralle seit  der  Kreide  bekannt.  Kalkige 
Internodien  der  Gattung  Isis  Lam.  wurden 
in  der  Oberkreide  und  im  Pliocän  gefunden; 
von  der  Verwandten  fMoltkia  Steenstr. 
sind  Achsenstücke  aus  der  Oberkreide  be- 
kannt. Reste  von  fPrinmoa  Lamx.  und 
fGorgonella  Val.  (mit  hornig-kalkiger 
Achse)  sind  im  Miocän  gefunden.  Pen- 
natulacea  mit  hornig-kalkigen,  radial-fase- 
rig struierten  Achsenstäben  kennt  man 
fossil  seit  der  Kreide  (Pavonaria  Cuv., 
f  Glyptosceptron  Böhm);  in  Oberkreide 
und  Tertiär  wurde  mehrfach  die  an  Be- 
lemnitenstruktur  erinnernde  stabförmige 
f  Graph ularia  E.  u.  H.  gefunden. 

Als  Helioporacea  zu  klassifizierende 
kalkige  Stöckchen  —  von  feinen  Cönenchym- 
röhren,  die  durch  Zwischenknospung  ver- 
mehrt werden,  aufgebaut  mit  gröberen,  aus 
Cönenchymröhren  hervorgegangenen  Po- 
lypenröhren, —  beide  mit  zahlreichen  Quer- 
böden — ,  wie  sie  der  durch  Moseley  als 
iVlcy  onar  nachgewiesenen  H  e  1  i  o  p  o  r  a  c  o  e  r  u  - 
lea  eigen  sind,  kennt  man  seit  der  Kreide. 
Sie  gehören  teils  zu  Heliopora  Blv.  selbst, 
teils  zu  f Polytremacis  d'Orb.  (Kreide) 
mit  stärkeren  Pseudosepten,  den  Resten  der 
die  Polypenröhre  bildenden  Cönenchym- 
röhrchen,  und  zu  wenigen  anderen  Formen. 
(Fig.  5.) 


iff 


Fig.  5.  Fossile  Helio  - 
poracee.  A.  f  Poly- 
tremacis macros 
toma  Reuß.  Stock- 
0  berf  lache.  Oberkreide , 
b  a  Gosau.   B.  f  Polytre- 

macis     Blainvillei 
d'Orb.     Vertikalschliff  vergrößert,    a  Polypar 
mit   Pseudosepten   und    Querböden,   b    Cönen- 
chymröhren   mit    zahlreicheren   Böden.      Ober- 
kieide,  Gosau.     Aus  v.  Stromer. 

Auffallend  ist  es,  daß  von  den  Tubi- 
poridae  mit  festem,  röhrigem  Skelett  nichts 
fossil  bekannt  ist. 

C.  Anhang:  f  Tabulata.  f  Heliolitida. 
I  Archäocyathida. 
a)  tTabulata(Untersilur  bis  Perm,  Trias, 
Jura,  lü-eide),  Fig.  6—8.  Als  Tabulaten 
wird  eine  große  Zahl  fast  ausschließlich 
paläozoischer  Korallen  bezeichnet,  deren 
schlankröhrige,  meist  polygonal-prismatische 
Polypare,  ohne  Cönenchym  aneinander- 
liegend,     durch     Zwischenknospung     oder 


714 


Coelenterata  (Paläontologie) 


Teilung  vermehrt,  meist  massive  Stöcke, 
dureh  basale  oder  Solenienknospung 
buschige  bis  ästige  Stöcke  bilden.  Die 
Polypare  sind  durch  Querböden  (ta- 
bulae)  charakterisiert;  ihre  Wände  sind 
dicht   oder   häufig   von   Poren   durchbohrt, 


B 


nk,f^ 


?]■ 


U. 


Fig.  7. 


Fig.  6  bis  8.  Tabu  lata. 
Fig.  6.  fFavosites  got- 
landica  Lam.  Obersihir; 
Diluvialgeschiebe,  Gronin- 
gen. Teil  eines  Stockes  mit 
Wandporen  und  Querbö- 
den. Nach  F.  Römer.  Aus 
v.  Stromer.  Fig.  7.  fHa- 
lysites  catenularia  E. 
u.    H.      A  Stock  von  der 


p%  Seite  und  von  oben,  Quer- 


a- 


Fl-. 


böden  in  einem  angebroche 
/  neu  Polypar;  B  vergrößerte 
Mündungen  mit  Pseudo- 
septen;  zwischen  zwei  Kel- 
chen eine  engere  Röhre.  Obersilur;  Dudley, 
England.  Nach  F.  Römer.  Aus  v.  Stromer. 
Fig.  8.  f  Syringopora  fascitularia  L.  Poly- 
pare mit  horizontalen  Verbindungsröhren.  Ober- 
silur; Gotland.  Nach  Weissermel.  Aus  v. 
Stromer. 

mittels  welcher  die  Polypen  miteinander  kom- 
munizierten. Septenbildungen  sind  meist 
nur  undeutlich  als  Längsleisten  oder  Dornen- 
reihen ausgedrückt.  Bei  massigen  Stöcken 
ist  die  Unterseite  von  einer  runzeligen  Epithek 
überzogen. 

Die  Wandstruktur  zeigt  meist  konzen- 
trische Schichtung,  seltener  (fChaetetes) 
bilden  faserige  Kalknädelchen  die  Wand; 
bei  einzelnen  (f  Pachypora)  sind  die  Innen- 
seiten der  Wände  mit  dickem ,,  Stereoplasma" 
überzogen.  Vereinzelt  ist  der  Stockanfang 
als  einfache  kegelförmige  Theka  nachge- 
wiesen. 

Die  systematische  Stellung  der 
t  Tabulata  ist  ganz  unsicher.  M.  Edwards 
und  Haime  schlössen  sie  an  die  Zoantha- 


ria.  Moseley,  Duncan,  Bourne,  Ni- 
cholson, Sardeson  u.a.  haben  sie  zum  Teil 
wegen  der  sicher  weit  überschätzten  Aehn- 
lichkeit  mit  Heliopora  den  Alcyonaria 
eingereiht,  und  Sardeson  wie  Stein- 
mann möchten  die  jüngeren  Alcyonarier- 
familien  zum  Teil  durch  Skelettreduktionen 
aus  den  Tabulaten  entstanden  sein  lassen. 
Neumayr,  Weissermel  erklärten  sich 
gegen  die  Alcyonariernatur  der  Tabulaten. 

Weder  zu  den  Zoantharia,  noch  zu  den 
Alcyonaria  lassen  sich  heute  bestimmte 
engere  Beziehungen  der  Tubulaten  fest- 
stellen; sie  bilden  eine  isolierte  (einheitliche?) 
Gruppe  der  Anthozoa. 

Nach  Bau,  Anordnung  und  Knospung  der 
Polypare  werden  mehrere  Familien  unter- 
schieden. 

fFavositidae  (Silur-Perm,  Trias,  lüeide), 
meistens  massige  Stöcke  mit  engen,  dicht  an- 
einander gelagerten  polygonalen  Röhren,  deren 
manchmal  durch  Stereoplasma  verdickte  Wände 
durchbohrt  sind;  die  Septen  sind  durch  Längslei- 
sten oder  Dornenreihen  ersetzt;  zaldreiche,  meist 
regelmäßige  Böden  (fFavosites  Lam.,  Silur- 
Perm,  große  Imollige  Stöcke,  besonders  im  Ober- 
silur und  Devon  häufig,  f Pleurodictyum 
Gf.,  Devon,  kleine  Stöcke  mit  wenigen,  weiten, 
polygonalen  Polyparen.  fAlveolites  Lam., 
Silur-Devon,  polsterförmig  bis  ästig,  mit  feinen 
Polyparen  von  i  halbmondförmigem  Quer- 
schnitt, f Michelinia  de  Kon.,  Devon-Perm, 
massive  Stöcke  mit  grober  Epithek,  mit  weiten 
polygonalen  Zellen  mit  zahlreichen  Septen- 
leisten  und  J^  blasigen  Böden.  fLovcenipora 
Giatt.,  Trias;  fUbaghsia  Opph.,  löeide,  mit 
dünnen,  unregelmäßig  sechsseitigen  Polyparen). 

f  Syringoporidae  (Silur-Karbon), 
buschige  Stöcke  aus  röhrigen,  dichtwandigen 
Polyparen,  die  durch  Seitenröhren  kommuni- 
zieren, aus  denen  neue  Zellen  sprossen,  mit  un- 
regelmäßig trichterförmigen  Böden  (f  Syringo- 
pora   Gf.). 

fHalysitidae  (Ober-Silur,  Devon).  Mas- 
sige Stöcke,  deren  lange,  selten  dimorphe  (!) 
Zellen  von  elliptischem  Querschnitt  mit  zahl- 
reichen Böden,  so  aneinander  liegen,  daß  der 
Stockquerschnitt  ein  Netz  von  Ketten  zeigt 
(fHalysites   Fisch.). 

fChaetetidae  (? Silur,  Karbon- Jura). 
Massive  Stöcke  aus  langen,  feinen,  durch  Teilung 
vermehrten  Polyparen  mit  dichter  Wand,  mit 
wenigen  Böden,  septenlos  oder  mit  1  oder  2 
Wandleisten  (fChaetetes  Fisch  ist  im  Kar- 
bon Rußlands  besonders  häufig,  f  Pseudochae- 
tetes    Hang,  .Jura). 

f  Auloporidae  (Tubulosa)  (Silur-Karbon), 
ästige,  zum  Teil  kriechende  Stöckchen  aus  i  hörn  ■ 
förmigen,  kleinen  Polyparen  mit  dichter  Wand, 
scliwachen  Wandleisten  und  wenigen  Böden, 
mit  Basal-  oder  Lateralknospung  (j:  Aulopora 
Gf.,  fCladochonus   M'Coy). 

?f  Syringophyllum  E.  u.  H.  (Silur), 
knollige  Stöcke  aus  Röhrenzellen  mit  hori- 
zontalen, aus  zwei  parallelen  Blättern  gebil- 
deten, holden  Verbindungsböden,  lebhaft  an  die 
lebende  Alcyonarie  Tubipora  anklingend. 

Die  f  Monticuliporidae  s.  im  Artikel 
,,Bryozoa". 


Coelenterata  (Paläontologie) 


715 


b)  fHeliolitida  Lindstr.  (Untersilur 
bis  Devon,  häufigst  im  Obersilur).  Die 
namentlich  an  obersilurischen  Korallenriffen 
häufigen,  massigen,  polster-  bis  fladen- 
förmigen,  seltener  ästigen  Stöcke  besitzen 
röhriges  oder  blasiges  Cönenchym  (mit 
vielen  Querböden),  in  welchem  Polypare 
mit  dichter  Wand,  mit  Querböden  oder 
Dissepimenten  sitzen,  die  meist  12,  zum  Teil 
rudimentäre  Septen,  öfters  auch  ein  Säul- 
chen haben.  Das  Skelett  zeigt  trabekulären 
Bau  (Kiaer).  Die  Vergrößerung  geht  durch 
Cönenchymknospung  vor  sich.  fProtarea 
E.  u.  H.  (=  t  Coccoseris  Eichw.),  fPlasmo- 
pora  E.  u.  H.,  fHeliolites  Dana  und 
zahlreiche  andere  (Fig.  9). 


Fig.  9.  fHeliolitida.  A  fHeliolites  in- 
terstinctus  L.  Oberfläche,  viermal  vergrößert. 
Polypare  mit  Säulchen  und  Septen  in  röhrigem 
Cönenchym.  Obersilur;  Wisby,  Gotland.  B 
fHeliolites  bohemicus  Wentz.  Längsschnitt, 
fünfmal  vergrößert.  Polypare  mit  Querböden, 
engröhriges  Cönenchym.  Obersilur;  Beraun, 
Böhmen.     Aus  v.  Stromer. 

Die  Stellung  dieser  Formen  ist  eine  viel 
umstrittene.  Moseley,  Nicholson,  Bourne 
sahen  enge  Beziehungen  zwischen  diesen  paläo- 
zoischen Formen  und  Hello pora;  die  Mikro- 
struktur und  die  echten  Septen  unterscheiden 
sie  aber  aufs  schärftse  von  dieser,  wie  denn  auch 
Hinde,  Lindström,  Weissermel,  Kiär 
gegen  Verbindung  mit  Hello pora  ankämpften. 
Steinmann  reiht  sie  in  die  Zoantharia  ein 
und  sieht  in  ihnen  die  Vorfahren  der  Stylinidae 
sowohl  wie  der  Stylophoridae  und  Pocilloporidae, 
also  von  Hexakorallen.  In  der  Tat  mögen  sie  den 
Hexakorallen,  v'ielleicht  auch  den  f  Tabulaten 
( ?  f  Favositidae)  erheblich  näher  stehen  als  den 
Alcyonaria. 

c)  f  A  r  c  h  a  e  0  c  y  a  t  h  i  d  a.  Im  marinen 
Unter-  (und  Mittel-?)  Kambrium^)  von  Nord- 
amerika, Sibirien,  Australien,  Frankreich, 
Spanien,  Sardinien,  PSüdwestafrika  kommen 
nicht  selten  kegel-  und  hornförmige  Kalk- 
körper mit  trichterförmigem  Hohlraum  vor. 
Eine  äußere  und  innere  poröse  bis  löcherige 
Wandschicht   wird   durch  zahlreiche,  meist  un- 


')  Den  fArchaeocyathida  ähnliche  Gebilde 
kommen  nach  einer  neuesten  Mitteilung  von 
C.  D.  Walcott  \'ielleicht  schon  im  Präkambrium 
vor:  fAtikokania  Wale*,  Steeproksee,  Onta- 
rio,  Canada. 


regelmäßige,  poröse  Septen  verbunden,  welche 
von  bödenartigen  Bildungen  gekreuzt  sein 
können:  f Archaeocyathus  Bill.,  fEthmo- 
phyllum  Meek,fCoscynocyathus,  fProto- 
pharetra  Bornem.  f  Spiroc  yathus  Tayl. 
u.  a.  m.  Sie  wurden  als  Schwämme  erklärt 
(Billings,  Walcott,  Steinmann),  als  Ko- 
rallen (Meek),  als  Zwischendinge  zwischen 
Schwämmen,  Korallen,  Medusen,  (Borne- 
mann), als  Foraminiferen  (Dawson),  schließlich 
auch  als  Pflanzen,  als  Verwandte  der  rezenten 
Acetabularia  (v.  Toll),  resp.  der  tertiären 
fAcicularia  (Siphoneen).  Wand- nnd  Septen- 
bildungen  lassen  an  Anthozoen  denken;  Sicher- 
stellung ist  jedoch  nicht  möglich. 

D.    Geologische  Verbreitung    und  Bedeu- 
tung der  Anthozoa. 

Im  Kambrium  sind  allein  die  ihrer 
Stellung  nach  unsicheren  fArchaeocya- 
thida vertreten.  Mit  dem  Untersilur 
beginnen  spärlich  die  fTetracoralla  (fZa- 
phrentidae,  f  Cyathophyllidae  ff  Columnaria]) 
und  fTabulata.  Während  des  ganzen 
Paläozoikums  herrschen  diese  beiden  Gruppen 
und  blühen  (mit  den  f  Heliolitida)  ganz 
besonders  im  Obersilur  und  Devon.  Beide 
gehen  im  jüngeren  Paläozoikum  schnell 
zurück.  Seit  der  Trias  ist  die  Herrschaft 
an  die  Hexacoralla  abgegeben,  welche 
besonders  im  oberen  Jura,  in  der  lireide 
und  im  Alttertiär  in  größter  Formenfülle 
entwickelt  sind.  Neben  ihnen  kommen  im 
Mesozoikum  noch  ganz  vereinzelte  f  Tabu- 
laten vor.  Vom  Unterjura  ab  treten  zu 
den  Zoantharia  die  Alcyonaria,  ohne 
jedoch  irgend  welche  Bedeutung  für  die 
Zusammensetzung  fossiler  Korallenfaunen  zu 
gewinnen. 

In  reichstem  Maße  sind  die  Anthozoa 
als  Bildner  von  Riffkalken,  welche  häufig 
::J;^  stark  dolomitisiert  sind,  geologisch 
bedeutsam  geworden.  Schon  im  Obersilur 
von  Gotland,  Estland  (Dagoe),  Böhmen, 
Shropshire,  Nordamerika  kennt  man  zahl- 
reiche Korallenriffe,  an  deren  Aufbau  be- 
teiligt sind  fTetracoralla  (besonders 
f  Cyathophylliden,  dann  auch  fZaphren- 
tiden  und  f  Cystiphylliden),  fTabulata 
(f  Favositidae ;  f  Favosites,  f  Alveolites), 
fHeliolitida  (dazu  kommen  noch 
zahlreiche  hydrozoide  f  Stromatoporida, 
ferner  f  cryptostome  und  f  trepostome 
Bryozoa).  Aus  ganz  ähnlichen  Kom- 
ponenten (unter  besonders  starker  Be- 
teiligung der  f  Stromatoporiden)  sind 
die  weit  verbreiteten  Riffkalke  be- 
sonders des  Mittel-  und  Oberdevon  der 
Eifel,  Westfalens,  Hessens,  des  Harzes,  der 
Alpen,  Frankreichs,  Südwestenglands,  Nord- 
amerikas, Australiens  aufgebaut.  Im  Kohlen- 
kalk Westeuropas  sind  es  namentlich  axo- 
phyllide  f  Cyathophylliden  (f  Lithostrotion, 
f  Lonsdaleia),    welche   mit   einigen  f  Tabu- 


716 


Coelenterata  (Paläontologie) 


latcn  (f  Favositiden,  f  Chaetetiden)  Eiffe 
bauen.  Verhältnismäßig  sehr  wenig  ist 
von  Riffbildnern  (von  Korallen  überhaupt) 
aus  permischer  Zeit  bekannt:  einzelne 
f  Cyathophylliden  (f  Lonsdaleia),  dann  fZa- 
phrentidae  und  f  Cyathoxonidae  (f  Poly- 
coelia),  f  Tabulaten  (f  Favosites,  f  Miche- 
linia). 

In  der  oberen  alpinen  Trias  spielen  als 
Riff bildner  die  Hexakorallen  Amphiastraeidae 
(t  Calamophyllia),  Astraeidae,  einige  Fun- 
gidae,  besonders  f  Thamnastraea  und  Ver- 
wandte (neben  zahlreichen  Einzelkorallen) 
die  dominierende  Rolle,  welche  ihnen  durch 
das  ganze  Mesozoikum  bleibt.  Weit  ver- 
breitet sind  Riffbildungen  besonders  im 
Oberjura  westeuropäischer  und  alpin-medi- 
terraner Gebiete  (in  welch  letzteren  auch 
die  hydractinienähnlichen  f  EUipsastinien 
und  t  Sphaeractinien  häufig  sind).  Die  in 
der  Unterkreide  fast  ganz  auf  alpin-medi- 
terrane Regionen  beschränkten,  in  der 
Oberkreide  auch  bis  Holland,  Dänemark, 
Mexiko  verbreiteten  Riffbildungen  werden 
im  wesentlichen  noch  von  den  im  Jura 
vorherrschenden  Amphiastraeiden,  Astrae- 
iden,  Fungiden  gebaut,  zu  denen  sich  neben 
zahlreichen  Stylophorideae  die  Madreporidae 
und  Poritidae  gesellen. 

Die  alttertiären  Riffe  der  Nord-  und 
Siidalpen,  der  Pyrenäen,  Arabiens.  Ost- 
und  Westindiens  sind  noch  reich  an  Astraeidae 
und  Fungidae,  aber  die  Madreporidae  und 
Poritidae  gewinnen  jetzt  wesentlich  an  Be- 
deutung, welche  in  den  jungtertiären  Ko- 
rallenriffen des  Rote-Meergebietes,  Javas, 
Japans,  seltener  in  Mittelfrankreich,  Italien, 
im  Wiener  Becken,  sehr-  erheblich  hervor- 
treten. Die  wesentlich  auf  tropische  Ge- 
biete beschränkten  Korallenriffe  der  Jetztzeit 
sind  ganz  vorwiegend  von  den  Madre- 
poridae und  Poritidae  aufgebaut,  neben 
denen  Astraeidae  (darunter  recht  häufig 
Favia-Verwandte  mit  mäandrischen  Kelchen). 
Fungidae,  Oculinidae,  Eupsammiidae  (ferner 
ganz  wesenthch  hydrocoralline  Milleporidae, 
dann  Kalkalgen:  Lithothamnium  u.  a.)  be- 
teiligt sind. 

Unter  den  fossilen  Korallenriffen  herrscht 
meist  die  Form  nicht  besonders  mächtiger 
Polster,  Linsen,  Decken,  Stöcke  vor.  Größere 
Mächtigkeit  ist  selten:  die  an  1000  m  mes- 
senden devonischen  Riffkalke  der  Karnischen 
Alpen,  die  triadischen  Riffe  der  südtiroler 
Dolomiten.  Atollbildungen,  wie  häufig 
bei  rezenten  Riffen,  sind  fossil  selten:  ver- 
einzelt sind  sie  im  obersten  Jura  Süd- 
deutschlands als  Schwammriffe  krönende 
Riffkränze  erkennbar. 

Das  Vorkommen  fossiler  riffbildender 
Korallen  in  höheren  Breiten,  z.  B.  im  Silur 
des  arktischen  Nordamerika,  darf  nicht  als 
den    heutigen    Riffbildnern    klimatologisch 


gleich  gedeutet  werden.  Für  die  in  ge- 
mäßigten Zonen  und  weiter  polwärts  vor- 
kommenden paläozoischen  Riffbildner,  die 
7  Tetracoralla,  f  Tabulata  und  f  Heholithida 
läßt  sich  als  notwendige  Lebensbedingung 
ledighch  flaches,  klares  Wasser  erkennen, 
nicht  aber  Abhängigkeit  von  bestimmter 
Temperatur  erweisen. 

IL   Klasse.      Scyphozoa   (Scyphomedusae, 
Acalephae). 

Durch  vereinzelte,  bis  auf  das  untere 
Kambrium  (Eophytonsandstein  von  Lugnäs, 
Westergotland)  zurückgehende  Funde  von 
Abdrücken  und  von  Ausgüssen  der  Gastral- 
räunie  (und?  von  Schleppspuren:  Eophy- 
1 0  n)  wird  das  hohe  Alter  der  Scyphome- 
dusen  bewiesen.  Die  paläozoischen,  als 
fMedusina  Torr.,  jLaotira,  fBrook- 
sella,  jDactyloidites ,  fPeytoia 
Wale.  aus  dem  Kambrium  Skan- 
dinaviens, Böhmens,  Nordamerikas,  aus  dem 
Silur  von  Schweden,  dem  Devon  von  Hessen, 
dem  Perm  von  Thüringen  beschriebenen 
Formen  —  seltener  Abdrücke  von  Rand- 
zonen, meist  Ausgüsse  der  Mundöffnungen, 


Fig.  10.  Fossile  Scypho  ZG  e.fMedusinaco  sta- 
ta  Torr,  a  Mundöffming,  b  Genitaltaschen,  c  Ab- 
druck der  Randzone.  (Die  Ausgüsse  des  Gastral- 
raumes  und  der  Genitaltaschen  wurden  früher 
als  f Spatangopsis  beschrieben.)  Unterkam- 
brium, Eophytonsandstein;  Lugnäs,  Westergot- 
land.    Aus  v.  Stromer. 

Gastralräume  und  PGenitaltaschen  — 
lassen  allerdings  kaum  mehr  erkennen 
als  die  Zugehörigkeit  zu  Quallen.  Besser 
deutbare  Abdi-ücke  zum  Teil  recht  groß- 
wüchsiger  Formen  sind  aus  den  fein- 
körnigen lithographischen  Schiefern  des 
oberen  Jura  von  Solnhofen,  Eichstädt, 
Pfalzpaint  in  Bayern  erhalten:  teils  rühren 
sie  von  Coronatae  her  (fParaphyllites 
Maas,  f Ephyropsites  v.  Anim.j,  teils 
von  Discophora  (f  Rhizostomites 
Haeckel,    fMyogramma    und  fCanna- 


Coelcnterata   (Paläontologie) 


717 


storaites  Maas).  Aus  der  Unter  kreide 
(Teschener  Schichten)  der  mährischen  Kar- 
pathen  beschrieb  Maas  Abdrücke  einer 
an  die  lebenden  A  t  o  1 1  a  und  P  e  r  i  - 
phylla  erinnernden  Coronate:  fAtollites 
Maas;  eine  ähnliche  Form  erwähnt  Zuber 
aus  dem  Kreideflysch  der  Karpathen. 

Das  Vorkommen  von  Quallenabdrücken 
in  z.  T.  grobkörnigen,  kambrischen  Sand- 
steinen Böhmens  und  Skandinaviens  ist  über- 
raschend; man  könnte  daraus  wohl  auf 
widerstandsfähigere  Gewebe  der  paläozoi- 
schen Quallen  sclüießen  und  auf  Bedeckung 
durch  schnell  verfestigtes  Sediment. 

III.  Klasse.    Hydrozoa. 

Fossile  Hydro zoen  sind  aus  den  Ord- 
nungen der  Hydrocorallina,  Tubu- 
laria  und  Campanularida  nur  spärhch 
seit  dem  Tertiär  bekannt.  In  marinen 
Ablagerungen,  besonders  in  Kalken,  sind 
seit  dem  älteren  Paläozoikum  eine  Menge 
von  Typen  bekannt  geworden,  welche  sich 
durch  die  kalkigen  Skelettbildungen  ihrer 
Kolonien  teils  den  Hydrocorallinen,  teils 
den  Tubularien  nähern,  teils  zu  beiden 
Ordnungen  lose  Beziehungen  zeigen  (fStro- 
matoporida);  dann  sind  noch  im  Paläo- 
zoikum Formen  mit  chitinösen  Skelett- 
bildungen, die  fGraptolithida,  weit  ver- 
breitet, welche  manche  Aehnlichkeiten  mit 
den  Campanularien  zeigen. 

a)  Hydrocorallinae.  Vereinzelt  sind 
die  rezenten  Gattungen  Millepora  L. 
und  Stylaster  Gray  fossil  im  Tertiär 
gefunden. 

Den  Hydrocorallinen  nahegestellt  werden 
verschiedene,  seit  dem  Karbon  bekannte,  knollige 
und  ästige  Stocke  bildende  Formen,  deren  Skelett 
den  ±  unregelmäßig  maschigen  Bau  der  Hydro- 
corallinen zeigt,  die  aber  nur  Zooidröhren  einer 
Gattung,  nur  Gastroporen,  besitzen:  fMyrio- 
pora  Volz,  Karbon;  f  Milleporidinm 
Steinm.;  fMillestroma  Greg.,  Jura; 
fAxopora  E.  u.  H.,  mit  Säulchen  in  den 
Gastroporen,  Jura. 

b)  Tubularia  (Athecata).  Der  seit  dem 
Tertiär  bekannten,  häufig  Schneckenschalen 
inkrustierenden  Hydractinia  v.  Ben.  nahe- 
stehende Formen,  deren  inkrustierende  Stöcke 
meist  aus  einer  größeren  Anzahl  von  Lamellen 
aufgebaut    sind,    kennt    man   aus  dem  Tertiär 

■  West-  und  Südeuropas,  Aegyptens,  Nordamerikas : 
fParactinia  V.  d.  Regny.,  fCyclactinia 
V.  d.  R.,  f  Kerunia   M.-Eym. 

An  die  Tubularien  werden  gewöhnlich  Formen 
aus  marinen  Kalken  des  Mesozoilcum  und  Ter- 
tiär angeschlossen,  deren  knollige,  ellipsoidische 
bis  kugelige,  zum  Teil  Fremdkörper  umknistende 
Stöcke  im  Bau  des  kalkigen  Skeletts  Aehnlich- 
keit  mit  Hydractinien  zeigen.  Die  im  Tithon 
und  der  Unterkreide  der  Alpen  und  Mittelmeer- 
länder häufigen,  ellipsoidischen  Ivnollen  von 
f Ellipsactinia  Steinm.  sind  aus  ±  dicken, 
konzentrischen,  maschigen  Kalkblättern  (La- 
minae)  gebaut,   die  .von  feinen    Zooidröhrchen 


durchsetzt  sind;  in  den  Interlaminarräumen 
stehen  spärliche  Vertikalpfeilerchen.  Die  sonst 
gleiche  fSphaeractinia  Steinm.  hat  weite 
Interlaminarräume  mit  zahlreichen  Pfeilerchen. 
Bei  der  kugeligen,  einen  Fremdkörper  einschlie- 
ßenden fParkeria  Carp.  (Cenoman),  früher 
als  Foraminifere  gedeutet,  sind  die  Interla- 
minarräume der  konzentrischen,  von  äußerst 
feinen  Zooidröhrchen  durchsetzten  Kalklagen 
durch  zahlreiche  Pfeiler  kammerartig  geteilt. 
Die  ähnliche  fLoftusia  Brady  (Eocän)  hat 
dünne  konzentrische  Kalkblätter  und  sehr  zahl- 
reiche Pfeilerclien  in  den  Interlaminarräumen. 
fHeterastridium  Reuß  (alpine  Trias)  bildet 
rundliche  Körper  mit  warziger  Oberfläche  und 
rimden  Zooidöffnungen;  im  Innern  des  aus 
radialen,  zum  Teil  anastomosierenden  Bälkchen 
gebauten  Stockes  sind  die  Zooidröhren  oben 
geschlossen  (Fig.  11). 


Fig.  11.  Fossile  Tubularie?  fHeterastridium 
monticularium  Dune.  A  Stock  von  der  Seite, 
B  vergrößerte  Oberfläche,  a  Höcker,  b  Mün- 
dungen der  Zooidröhren.  Obertrias,  Balkan. 
Nach  Steinmann.     Aus  v.  Stromer. 

c)  f  Stromatoporida.  Vom  Untersilur 
bis  ins  Mesozoikum,  besonders  häufig  im  Ober- 
silur und  Devon,  kommen  in  marinen  Kalken 
fladen-  und  polsterförmige,  knollige  bis  über 
kopfgroße  Stöcke  der  fS  tromatoporiden  vor, 
die  in  ihrem  Skelettbau  Beziehungen  sowohl 
zu  den  H3'drocoraIlinen  ^\^e  zu  den  Hydractinien 
zeigen,  ohne  daß  ihre  Stellung  zu  lebenden 
Hydrozoen  bestimmt  zu  fixieren  ist.  Man  be- 
urteilt sie  wohl  am  richtigsten  als  paläo-meso- 
zoische  Parallelgruppen  zu  den  Hydrocorallinen- 
Tubularien.  Konzentrische,  meist  wellig  und 
buckelig  gebogene  Kalkblätter,  durch  zahlreiche 
Vertikalpfeilerchen  in  den  Interlaminarräumen 
verbunden,  bauen  den  Stock  auf.  Das  Skelett 
ist  von  feinen  Kanälchen  durchzogen,  die  ent- 
weder die  Laminae  siebartig  durchsetzen 
(fAtinostroma  Nich.,  f  Clathrodictyon 
Nich. ,  Silur-Devon)  oder,  unregelmäßig  ge- 
\\^mden  verlaufend,  ihnen  eine  milleporiden- 
ähnliche  Struktur  verleihen  (f  Stromatopora 
Gf. ,  Silur-Devon,  ?Jura,  Kreide;  fStromato- 
porella  Nich.,  Devon,  Karbon.  Die  meist  mit 
Poren  und  Höckerchen  besetzte  Oberfläche  der  La- 
minae zeigt  häufig  radial  geordnete  Rinnchen, 
Astrorhizen,  die  von  einer  Pore  oder  einem 
Höcker  ausstrahlend,  schräg  in  die  Laminae 
hineinziehen.  Bei  manchen  Formen  kommen 
Vertikalröhren  mit  Querboden,  aber  ohne  be- 
sonders differenzierte  Wand  vor:  f Stromato- 
pora z.  B.).  Die  Unterseite  der  Stöcke  ist 
häufig  von  einer  dichten,  runzeligen  Epithek 
überzogen  (Fig.  12).  ..v    . 

Die  Hauptverbreitung  der  vtStromatoporiden 


718 


Coelenterata  (Paläontologie) 


fällt  ins  Obersilur  und  Devon,  wo  ihre  Polster 
und  lüiollen  großen  Anteil  an  dem  Aufbau  von 
Korallenriffen  haben  (Gotland,  Eifel,  Böhmen, 
England),  und  wo  manche  von  ihnen  als  In- 
krustierungen von  Korallen  vorkommen 
(,,Caunopora''  Lonsd.  =  Inkrustierung  von 
foyringoporen).  Vereinzelt  sind  sie  bis  ins 
Mesozoikum  zu  verfolgen:  f  Lithopora  Tornq., 
Trias;    fMilleporella    Den.,    Ivi'eide;   fStro- 


lagerten,  kleinen,  röhrigen  Zellen.  Die 
Zellen  (Theken,  Hydrotheken)  einer 
Kolonie  (Rhabdosom,  Hydrorhabd) 
stehen  meist  schief  zur  Längsrichtung  der 
Kolonie.  In  ihren  Proximalteilen  kommuni- 
zieren sie  miteinander  direkt  oder  in  einem 
gemeinsamen  Kanal;  ihr  Distalteil,  die 
Mündung,  ist  meistens  schief  abgeschnitten, 


B 

Fig.  12.  f Stromatoporida.  A  f Stromatopora  typica  Ros.  Stockoberfläche  mit  Astro- 
rhizen.  Obersilur,  England.  Aus  v.  Stromer.  B,  C  f  Actinostroma  intertextum  K'ich. 
B  Vertikalschnitt  durch   Pfeiler  und   Laminae,  C  Schnitt  i  parallel  zur  Oberfläche.    Obersilur; 

Wenlock,  England.     Aus  Zittel. 


matopora   selbst   in   ?Jura   und  &eide;  f  Ac- 
tinostromaria  M.  Ch.  Kreide. 

Die  aus  dem  Perm  Indiens  beschriebenen 
f  Disjectipora  Waag.  und  Wen  t  z.  und  Ver- 
wandte besitzen  unregelmäßig  gebogene  Verti- 
kalröhren  mit  Wirtein  ampullenartiger  Hohl- 
räumchen. Sie  stehen  den  fStromatoporiden 
wohl  nahe,  ebenso  wie  die  knolligen  und  krusten- 
förmigen  Körper  der  f Spongiostromidae 
Gür.  (?Praekambrium,  ?  Kambrium,  Obersilur, 
Karbon),  deren  Kalklamellen  aus  einem  lockeren, 
unregelmäßigen  Gitterwerk  von  verzweigten 
Kalkstäbchen  gebaut  sind  (f  C  ryptozoon 
Da  WS.  Wale,  fS  p  o  n  g  io  s  t  r  o  m  a  Gür., 
f  Chondrostroma  Gü r.). 

d)  Campanularida  (Thecata,  Calypto- 
blastida).  Von  den  durch  chitinöses  Periderm 
ausgezeichneten  Halecidae,  Plumularidae,  Cam- 
panularidae,  Sertularidae  sind  fossil  nur  äußerst 
.'spärliche  Reste  der  Sertulariden  (Sertularella 
polyzonias  L. ;  Diluvium,  Ayrshire)  bekannt 
geworden.  W  a  1  c  o  t  t's  Angabe  über  ,,Sertu- 
larians"  im  Mittelkambrium  von  Britisch- 
Kolumbien   ist    vorläufig   nicht    weiter    belegt. 

e)  fGraptolithida  (Graptolithen). 
In  marinen  Gesteinen  vom  Oberkambrium 
bis  zum  Unterkarbon,  besonders  zahlreich 
in  kohligen  Schiefern,  kommen  die  als 
fGraptolithen  (f Graptolithus  Linne) 
bezeichneten  Gebilde  vor:  zarte,  vielfach 
wie  Laubsägeblätter  aussehende,  einfache, 
stabförmige  oder  gebogene  (f  Graptoloidea 
axonophora),  in  einfache  Aeste  gespaltene 
(t  Graptoloidea  axonolipa)  oder  auch  maschig 
verzweigte,  trichter-,  korb-  und  busch- 
förmige  Kolonien  (f  Dendroidea).  Sie  sind 
zusammengesetzt  aus  reihenförmig,  seltener 
bündeiförmig,   meist   dicht   aneinander   ge- 


selten ist  sie  verengt,  sie  kann  lappig  oder 
in  Stacheln  ausgezogen  sein. 

a)  Morphologie  und  Koloniebil- 
dung. Das  ursprünglich  wohl  chitinöse 
Wandskelett,  das  Periderm  (Perisark)  der 
Zellen  und  Kolonien  zeigt  (nach  Perner, 
Gürich,  Wiman)  eine  dichte,  schwärzliche 
Wandschicht,  deren  Zuwachsstreifen  von 
rechts  und  links  ( ?  immer)  alternierend  an- 
einander stoßen;  außen  und  innen  folgt 
je  eine  aus  Kalkspatki'iställchen  struierte 
Lage  unbekannter  Herkunft  und  Bedeutung, 
deren  jede  von  einer  äußerst  dünnen  braunen 
Deckschicht  überzogen  ist.  Bei  den  f  Retioli- 
tidae  ist  die  Wandschicht  zu  einem  feinen 
Maschenwerk  von  Chitinstäbchen  geworden. 
In  Schiefern  ist  das  Periderm  häufig  als 
lichtes,  glänzendes,  sihkatisches  Häutchen 
(Gümbelit),  in  Kalken  als  dickere,  schwärz- 
liche, oft  mit  Pyrit  imprägnierte  Membran 
erhalten. 

Bau  der  Rhabdosome.  Nach  den 
Untersuchungen  namentlich  von  Wiman, 
Holm,  Frech,  Rüdemann  ist  der  Aus- 
gang der  recht  verschiedenartigen  Kolonien 
eine  tütenförmige  Anfangszelle,  die  Sicula, 
deren  quere  Zuwachsstreifen  zeigender  Aper- 
turalteil  durch  am  Rande  gegenüber- 
stehende Zacken  und  Spitzen  bilaterale 
Symmetrie  besitzt.  Der  spitzige,  glatte  oder 
fein  längsgestreifte  Initialteil  läuft  in  einen 
(?immer)  hohlen  Faden  aus,  das  Nema, 
mittels  dessen  die  Sicula  direkt  oder  meist 
durch  eine  ±  vierseitige  Haftscheibe  an 
Fremdkörper  befestigt  sein  kann  (f  Grapto- 
loidea  axonolipa   und    f  Dendroidea).       In 


Coelenterata  (Paläontologie) 


719 


der  Wand  der  Sicula  bildet  sich  bei  den 
f  Graptoloidea  axonophora  ein  steifer,  ela- 
stischer Chitinstab  aus,  die  Virgula;  diese 
läuft  im  Nema  entlang  und  zieht,  von  einer 
engen  Chitinröhre,  dem  Nemacaulus,  um- 
geben, durch  das  ganze  Rhabdosom. 

Die  der  Sicula  folgenden  Zellen  sind 
entweder  gleichartig,  monomorph  (f  Grap- 
toloidea axonoUpa  und  axonophora)  und 
enthielten  nur  Nahrungspolypen  oder  das 
Rhabdosom  wird  aus  ungleichen,  trimorphen 
Zellen  aufgebaut,  aus  kleinen  Knospungs- 
zellen,  aus  größeren  Nahrungszellen  und 
aus  kleinen  Geschlechts-  oder  Wehrzellen 
(f  Dendroidea). 

Der  Aufbau  eines  Rhabdosoms  geht 
so  vor  sich,  daß  aus  der  Sicula  wandständig, 
doch  sonst  in  verschiedener  Lage  und  ver- 
schiedener Entfernung  vom  Siculaanfang, 
eine  erste  Theka  sproßt;  hierauf  treten 
bei  den  verschiedenen  Hauptgruppen  der 
Graptohthen  verschiedene  Differenzierungen 
des  Baues  ein.  Bei  den  f Dendroidea 
(Rüdemann,  fDictyonema  flabelliforme) 
sproßt  aus  der  von  der  Sicula  stark  diver- 
gierenden ersten  Theka  bald  eine  zweite, 
eine  dritte  und  vierte  zweigen  ab ;  :Jz  i^^  Kreuz- 
stellung geordnet  führen  sie  zur  Bildung 
kurzer  Aestchen,  welche  sich  schnell  viel- 
fach verzweigen.  Der  einzelne  Rhabdosom- 
ast  wächst,  indem  in  einer  Knospungszelle 
je  eine  neue  Knospungs-,  Nähr-  und  Ge- 
schlechts- oder  Wehrzelle  entsteht;  ver- 
zweigt wird  ein  Ast  dadurch,  daß  von  Zeit 
zu  Zeit  in  einer  Knospungszelle  neben  einer 
Nährzelle  zwei  Knospungszellen  entstehen, 
deren  jede,  dann  wieder  die  drei  Zellformen 


produzierend,  zum  Anfang  eines  neuen 
Aestchens  wird  (Wiman).  Die  vielfach 
beobachtete  Verbindung  benachbarter  Aest- 
chen wird  durch  Fortsätze  am  Mundrande 
der  Nährzellen  bewerkstelligt.  Bei  den 
zwei-  und  mehrästigen  f  Graptoloidea 
axonolipa  knospt  aus  der  ersten  Theka 
die  zweite,  richtet  sich  aber  um  die  Sicula 
biegend  (Holms  Verbindungskanal  bauend) 
der  ersten  gegenüber  ±  spiegelbildhch.  Da- 
durch, daß  nun  aus  der  ersten  wie  aus  der 
zweiten  Theka  je  eine  Reihe  gleichartiger 
Theken  knospt,  entstehen  einzeihg  zweiästige 
Rhabdosome;  frühere  oder  spätere  dicho- 
tome  oder  monopodiale  Spaltung  (so,  daß 
eine  seitüche  Tochtertheka  auch  zum  Aus- 
gang einer  neuen  Zellreihe  wird)  führt  zur 
Bildung  vier-  und  mehrästiger  Rhabdosome. 
Die  eiste  Verästelung  kann  schon  auf  die 
erste  und  zweite  Theka  folgen.  Die  Zell- 
mündungen divergieren  zwar  von  der  Sicula- 
mündung,  aber  die  Zellen  sind  der  Sicula 
±  gleichsinniggerichtet ;  ihre  Richtung  ändert 
sich  nur  mit  verschiedener  Biegung  der 
Aeste  des  Stockes.  Die  Rhabdosome  der 
f  Axonolipa  wachsen  (wie  die  der  f  Den- 
droidea) in  sicularer,  distaler  Richtung.  Bei 
den  un verzweigten  fGraptoloidea  axo- 
nophora knospt  aus  der  ersten  Theka 
die  zweite,  aus  dieser  die  dritte,  hieraus 
die  vierte  usw.;  und  zwar  richten  sich  die 
gleichartigen  Zellen  entweder  alternierend 
sprossend  nach  rechts  und  hnks  (1,  3,  5. . ., 
2,  4,  6. . . ;  f  Diplograptidae,  f  Climacograp- 
tidae,  f  Retiolitidae)  und  bauen  so  zwei- 
zeihge  Rhabdosome  auf;  oder  die  Theken 
folgen   einzeilig   gleichgerichtet   aufeinander 


13 


lä>  U 


4 


14 


Fig.  13  bis  17.  Anfänge  der  Rhabdosome  von  fGraptolithen.  Fig.  13.  fDictyonema  caver- 
nosum  Wim.  (sessile  fDendroidee).  Untersilur,  Feuerstein;  Geschiebe,  Gotland.  x  Wurzelschopf 
mit  stoloartigen  Ausläufern,  z  Nährzelle,  Zj  Geschlechts-  oder  Wehrzelle.  Nach  ^Viman  aus  Zittel. 
Fig.  14.  f Tetragraptus  fruticosus  Hall  (pseudo-planktonischer  axonoliper  fGraptolith). 
Untersilur,  Deephill,  New  York,  n  Nema,  s  Sicula,  thi— 3  die  drei  ersten  Theken,  x  Haftscheibe. 
Nach  Rüdemann  aus  Zittel.  Fig.  15  bis  17.  Holoplanktonische  axonophore  fGraptolithen. 
Vergrößert.  Nach  Wiman  aus  Zittel.  Fig.  15,  16.  fDipIograptus  gracilis  Roem.  Sicula  s 
(Fig.  15)  und  Sicula  mit  den  fünf  ersten  Theken  ti— 5  (Fig.  16)  eines  Diplograptiden.  Fig.  17. 
fMonograpttus  (f Pristiogr.)  dubius  Sueß.  Sucula  s  mit  den  drei  ersten  Theken  ti— 5 
eines  fMonograptiden  (si  Siculamündung). 


F20 


Coelenteraüi  (Paläontologie) 


(1,  2,  3,  4. . . ;  7  Monograptidae).  Dabei  sind 
hier  die  Zellmündungen,  nachdem  die  erste 
Theka  anfangs  in  der  Richtung  der  Sicula- 
mündung  wuchs  und  dann  umkehrte,  der 
Siculamündung  ±  entgegengesetzt,  proximal 
gerichtet;  das  Rhabdosom  eines  Axono- 
phoren  wächst  also  in  antisicularer  Rich- 
tung, indem  die  neuen  Theken  an  der  sich 
verlängernden  Virgula  gewissermaßen  auf- 
wärts klettern. 

Der  Querschnitt  durch  das  Rhabdosom 
eines  Axonophoren  oder  den  Ast  eines 
Axonolipen  trifft  zwei  respektive  vier  gleich- 
artige, in  Reihen  geordnete  Zellen,  der  durch 
den  Ast  eines  Dendroiden  trifft  meist  6 
(und  mehr)  ungleichartige,  in  Bündeln  ge- 
ordnete Zellen. 

Das  stabförmige,  unverzweigte  Rhabdo- 
som der  Axonophoren,  die  viel-  bis  zwei- 
ästige Kolonie  der  Axonoüpen  und  die  buschige, 
maschig  verästelte  Kolonie  der  Dendroideen 
sind,  weil  je  aus  einer  Sicula  hervorgegangen, 
gleichwertige  Bildungen,  je  ein  Rhabdosom. 
Eine  besondere  Form  der  Koloniebildung 
wurde  bei  Axonophoren  beobachtet:  Rüde- 
mann  konnte  bei  fDiplograptus  und 
vGlossograptus  es  feststellen  und  Hörn 
bei  Climacograptus  es  wahrscheinhch 
machen,  daß  hier  mehrere  stabförmige 
Rhabdosome  mit  den  antisicularen  Enden 
ihrer  Virgulae  zu  einem  ,,Funiculus"  zu- 
sammenlaufend in  einer  Zentralscheibe 
vereinigt  sind;  sie  bilden  eine  Großkolonie 
(Synrhabdosom,  Rüdemann),  welche 
mit  einer  Schwimmblase  (basal  cyst, 
pneumatophor,  Rüde  mann)  versehen  ist 
(Fig.  18). 

Die  Struktur  der  Graptohthenrhabdo- 
some   orientiert  im   wesentlichen   nur   über 


Fig.  18.  fDiplograptus  pristis  Hall.  Unter- 
silur, Uticaschiefer ;  Dodgeville,  New  York. 
Flachgedrückte  Großkolonie  von  oben  gesehen, 
bl  Schwimmblase  (Pneumatophor),  darunter  f 
,,Fuliiculus"  in  Zentralscheibe,  von  der  die  Rhab- 
dosome r  mittels  der  Nemacauli  n  herabhängen ; 
unter  der  Zentralscheibe  Gonocysten  g  mit 
jugendlichen  Siculae  s.  Nach  Rüde  mann.  Aus 
V.  Stromer. 


das  Wachsen  durch  Knospung  neuer 
Zellen.  Nach  einer  Beobachtung  von  Wim  an 
an  f  D  i  c  t  y  0  n  e  m  a  c  a  v e  r  n  o  s  u  m  kann  bei 
f  Dendroideen  eine  Vergrößerung  des  Stockes 
außer  durch  Knospung  an  den  Aesten  auch 
durch  Stolonen  vor  sich  gehen,  welche, 
von  einem  Wurzelschopf  oder  -stamm  aus- 
gehend, zum  Sprossen  neuer  Teilkolonieen 
füliren. 

Außer  der  Vergrößerung  der  Rhabdo- 
some durch  Knospung  neuer  Theken  muß 
Vermehrung  der  Graptolithen  (auf 
geschlechthchem  Wege)  durch  Produktion 
neuer  Siculae  stattgefunden  haben.  Nach- 
weise für  solche  Vorgänge  sind  melu"fach 
versucht  worden.  Die  bei  f  Lasiograptus 
Whitfieldi  Hall  (bimucronatus  Mich.), 
einem  axonophoren  f  Diplograptiden,  beob- 
achteten lappigen  Seitenanhänge  des  Rhabdo- 
soms  wurden  mehrfach  als  ,,Gonangien",  als 
Geschlechtszellen,  gedeutet;  nach  Rüde- 
mann sind  sie  ledighch  Ausbreitungen  des 
hier  sehr  dünnen  Periderms  an  den  unteren 
Mundrändern  der  Theken.  Die  Deutung  der 
kleineren  ,,  Geschlechtszellen"  an  den  Rhab- 
dosomen  von  f  Dendroideen  als  Behälter 
für  Regenerationskörper  ist  ganz  unsicher. 
Ledighch  bei  f Diplograptiden  (fAxono- 
phora)  konnte  Rüde  mann  Bildungen  nach- 
weisen, deren  Deutung  als  Behälter  für 
Regenerationskörper  möghch  und  wahrschein- 
lich ist.  Zwischen  dem  Pneumatophor  und 
der  Zentralscheibe  treten  blasenförmige  Ge- 
bilde auf,  Gonocysten,  in  denen  jugend- 
liche Siculae  vorhandensind.  Zum  Teil  müssen 
diese,  aus  der  Gonocyste  hinaustretend,  mit 
der  Großkolonie  in  Verbindung  bleibend,  zu 
neuen  Rhabdosomen  geworden  sein,  zum  Teil 
aber  schwärmten  die  Siculae  wohl  aus  (sie 
sind  in  großer  Zahl  isohert  neben  den  Groß- 
kolonien von  fDipl.  pristis  auf  einer 
Platte  des  Uticaschiefers  im  Untersilur  von 
New  York  gefunden  worden),  produzierten 
eine  Schwimmblase,  ein  längeres  Nema, 
neue  Gonocysten  usw.,  und  wurden  zu  einer 
neuen  Kolonie. 

ß)  Lebensweise.  Li  verschiedener 
Art  waren  die  Rhabdosome  der  Grapto- 
lithen an  sessile  (benthonische),  pseudo- 
und  holoplanktonische  Lebensweise 
angepaßt.  Bei  zahheichen  jDendroideen 
ist  der  Proximalteil  der  buschigen  bis  korb- 
und  trichterförmigen  Kolouie  zu  einem 
wurzelartigen  Stamm,  zu  einer  Wurzel- 
scheibe oder  zu  einem  Geflecht  von  Chitin- 
fäden umgestaltet;  mittels  solcher  Bil- 
dungen mögen  sie  sessil,  ihre  Thekenmün- 
dungen aufwärts  kehrend,  gelebt  haben,  und 
zwar  entweder  direkt  auf  den  Boden  oder 
auf  bodenständige  Pflanzen  geheftet.  Andere 
jDendroideen  (f  Dictyonema  e.  p.)  lebten, 
mittels  Nema  und  Haftscheibe  an  tieibende 
i  Pflanzen  geheftet,    p  s  e  u  d  o  p  1  a  n  k  t  o  n  i  s  c  h ; 


Coelenterata  (Paläontologie) 


721 


die  Kolonien  hingen  wie  Glocken  von  den 
Wirten  abwärts  gerichtet.  Auch  die 7  Axono- 
lipa  waren  durch  ein  längeres  oder  kürzeres 
Nema  mit  einer  Haftscheibe  verbunden 
(f  Tetragraptus,  fDidymograptus, 

f  Staurograptus,f  Bryograptus  u.a.  m.), 
oder  der  Proximalteil  der  Kolonie  war 
von  der  Haftscheibe  umgeben  (fDicho- 
graptus),  mittels  welcher  Befestigung  an 
treibenden  Pflanzen  ermöghcht  wurde;  sie 
lebten  wohl  durchgängig  als  Ps  endo  plan  k- 
ton.  P^ür  die  fAxonophora  muß  wohl 
allgemein  holoplanktonische  Lebensweise 
angenommen  werden.  Das  ist  wenigstens 
für  die  mit  Schwimmblasen  versehenen 
Großkolonien  von  f Diplograptiden  und 
f  Climacograptiden  als  sicher  anzunehmen, 
welche  ähnlich  den  Siphonophoren  treibend 
gelebt  haben  müssen.  Durch  ruderförmige 
Verbreiterungen  an  den  distalen,  sicularen 
Enden  der  Rhabdosome,  oft  zwischen  dorn- 
artigen Ausläufern  der  Sicula,  wurde  das 
Schweben  erleichtert,  vielleicht  auch  eine 
Vertikalbewegung  der  Großkolonie  ermög- 
licht. Auch  an  Einzelrhabdosomen  sind 
Schwimmblasen  beobachtet  (fClimaco- 
graptus  parvus  Hall);  danach  wären 
die  Axonophora  nicht  immer  als  Synrhabdo- 
some  ausgebildet  gewesen. 

Für  die  hier  im  Einklang  mit  Lapworth, 
Rüdemann  und  Frech  gegebene  Beur- 
teilung der  Lebensweise  der  7  Graptolithida 
spricht  auch  ihr  Vorkommen  (s.  unten),  das 
sich  nicht  mit  den  von  Richter,  Geinitz, 
Scharenberg,  Jaekel,  Wiman  ge- 
äußerten Ansichten  verträgt,  nach  denen 
die  Graptolithen  durchweg sessileBenthostiere 
gewesen  seien. 

}')  Systematische  Stellung.  Zur  Be- 
urteilung der  viel  diskutierten  systematischen 
Stellung  der  f Graptolithen  können  zu- 
nächst nur  die  f  Dendroidea  herangezogen 
werden,  deren  Rhabdosome  mit  ihren  tri- 
niorphen  Zellen  unstreitig  manche  Aehnlich- 
keiten  mit  den  Kolonien  der  calypto- 
blastiden  Plumularien  aufweisen.  Aber 
den  f  Dendroideen  fehlt,  wie  den  Grapto- 
Hthen  überhaupt,  der  Cönosarkkanal  der 
Calyptoblastiden;  die  Embryonalentwicke- 
lung der  Plumularien  zeigt  kein  Sicula- 
•stadium,  und  eine  direkte  Paralleli- 
sierung  der  Dendroideentheken  mit  den 
Hydrotheken  und  Nematotheken  der  Plu- 
mularien ist  nicht  einwandfrei  mögUch. 
Das  sehr  große  Zeitmaß,  welches  den  letzten 
Dendroiden  (Unterkarbon)  von  den  erst 
seit  dem  Diluvium  bekannten  Calypto- 
blastiden trennt,  sollte  auch  gegen  engere 
Verbindung  sprechen.  Die  oberflächliche 
Aehnlichkeit,  welche  in  der  Anordnung  der 
Theken  zwischen  Sertularien,  Campanu- 
larien,  Perisiphonien  und  verschiedenen  Grup- 
pen der  fGraptoloideazu  erkennen  ist, 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


kann  nach  dem  Aussterben  der  letzteren  im 
Silur  respektive  im  Unterdevon  nicht  höher 
bewertet  werden  denn  als  Homöomorphie. 
Aus  Rüde  man  US  Hinweis  auf  die  durch 
dieGraptohthensicula  sich  ergebende  Parallele 
zur  Embryonalentwickelung  des  gymno- 
blastiden  Eudendriumläßt  sich  gewiß 
keine  engere  Verwandtschaft  mit  athekaten 
Hydrozoen  konstruieren.  Die  Sicula  und 
die  ersten  Theken  der  f  Axonolipa  zeigen 
Aehnlichkeit  mit  dem  Stockanfang  der  ta- 
bulaten  Koralle  fPleurodictyum;  damit 
wird  aber  nur  eben  der  Cölenteratencharakter 
der  Graptolithen  hervorgehoben.  Die  Grap- 
tolithen sind  ausgestorbene  Hydro- 
zoen, welche  eine  paläozoische  Pa- 
rallelgruppe zu  den  känozoischen 
Calyptoblastiden  (C  amp  an  u  1  ari  d  a) 
bilden,  ohne  mit  ihnen  in  direkter, 
genetischer   Beziehung  zu   stehen. 

Schepotieff  will  die  axonophoren  fMo- 
nograptiden  mit  dem  rezenten  Pterobranchier 
Rhabdoplenra  verbinden.  Trotz  struktureller 
Aehnlichkeit  der  Periderme  fehlen  überzeugende 
Beweise.  Bei  Rhabdopleura  fehlt  ein  Aequivalent 
der  Sicula;  die  fMonograptiden  entbehren  der 
Quersepten  am  Grunde  der  Theken,  und  schließ- 
lich z\\'ingt  nichts  zur  Gleichsetzung  der  in  ihrem 
Bau  unbekannten  Monograptuspolypen  mit 
den  Weichkürpern  der  Rhabdopleurakolonie. 

Ö)  Systematik  u  n  d  S  t  a  m  m  e  s  - 
geschieh  te. 

Nach  Lapworth,  Frech,  Rüdemann 
u.  a.  lassen  sich  die  Graptolithen  gemäß  dem 
Bau  der  Rhabdosome  in  die  zwei  Sektionen 
fDendroidea   und  f  Graptoloidea   scheiden. 

(L  sect.)  fDendroidea,  Oberkambrium- 
Mitteldevon,  Unterkarbon  (Fig.  13, 3  9).   Die  viel- 


Fig.  19.  fDendroidea.  f  Dictyonema  flabelli- 

forme    Eichw.       Oberkambrium,    New    York, 

ausgewachsenesRhabdosom.  ^/^  natürlicherGröße. 

n  Nema.     Nach  Rüdemann.    Aus  Zittel. 

fach  maschig  verästelten,  seltener  fiederig  ver- 
zweigten, trichter-,  korb-,  buschförmigen  Rhab- 
dosome   ohne   Virgula    werden    aus  trimorphen 

46 


722 


Coelenterata  (Paläontologie) 


Theken  aufgebaut  (s.  S.  719).  fDictyonema 
Hall,  Oberkambrium- Mitteldevon,  Unterkarbon; 
f  D  e  n  d  r  0  g  r  a  p  t  u  s  Hall ,  Oberkambrium- 
Untersilur;  f Callograptus  Hall,  Tremadoc- 
Untersilur;  f  Desmograptus  Hopk. ,  Unter- 
silur-Mitteldevon ;  fPtilograptus  Hall 
(mit  fiederig  verzweigten  Aesten),  Tremadoc- 
Obersilur,  u.  a.  m. 

Die  t  Dendroideen  sind  als  Ausgangsstamm 
der  Graptolithen  aufzufassen.  In  ihnen  vollzog 
sich,  wie  aus  verschiedenen  Arten  von  fDic- 
tyonema hervorgeht,  die  Umformung  von  ses- 
silen  Typen  mit  ±  groben  Wurzelbildungen  zu 
pseudoplanktonischen,  von  treibenden  Pflanzen 
mittels  Haftscheibe  und  Nema  herabhängenden. 
Diese  pseudoplanktonischen  Formen  leiten  hin- 
über zu  den 

(II.  sect.)  f  Graptoloidea,  deren  Rhabdo- 
some  aus  monomorphen  Theken  gebaut  sind. 
Oberkambrium-Unterdevon.  Von  diesen  stehen 
den  Dendroideen  zunächst  die  pseudoplank- 
tonischen 

(1.  subsect.)  fAxonolipa;  Oberkambrium, 
Untersilur.  Die  einzeilig  geordneten  Zellen 
der  viel-zweiästigen  Rhabdosome  — ■  ohne  Vir- 
gula  —  sind  der  Sicula  meistens  ±  gleich, 
distal  gerichtet  (Fig.  14,  20,  21). 


zwar  auf  mehreren  verschiedenen  Linien,  so 
daß  die  mit  auf  die  Zahl  der  Verästelungen  be- 
gründeten Gattungen  richtiger  nur  gleichartige 
Entwickelungsstadien,  nicht  phyletische  Ein- 
heiten sind.  In  f  Phyllograptus  ist  ein  be- 
sonders eigenartiger,  aus  vierästigen  fTetra- 
graptus  abzuleitender  Typus  ausgebildet:  die 
4  Aeste  des  Rhabdosoms  sind  mit  ihren  ,, Rücken- 
seiten" aneinandergewachsen ;  in  der  Glitte  der 
Kolonie  verlaufen  die  4  Verbindungskanäle  der 
Theken  durch  Längswände  getrennt  nebenein- 
ander. 

Die  zuletzt  auftretenden,  holoplanktonischen 
(2.  subsect.)  f  Axonophora  (Untersilur- 
Unterdevon),  deren  unverzweigte  Rhabdosome 
eine  Virgula  besitzen,  und  deren  Theken  umge- 
kehrt wie  die  Sicula  gerichtetsind ,  lassen  sich  durch 
die  alternierend  zweizeiligen  f  Diplograptiden 
(Untersilur ;  (Fig.  15,16, 18)  und  f  C 1  i  m  a  c  o  g  r a  p  - 
tiden  (Untersilur-unterstes  Obersilur;  Fig.  22) 
wahrscheinlich  von  zvveiästigen  Axonolipa,  von 
f  Didymograptus  ,  ableiten. 
Dafür  spricht ,  daß  die  erste 
Theka  anfangs  in  der  Richtung 
der  Siculamündung  wächst  und 
dann  umbiegt.  Ferner  ist  bei  der 
ersten    und    zweiten    Theka    von 


Fig.  20,  21.  fAxonolipa.  Fig.  20.  f  Goniograptus  Thureui 
M'Co  y.  Untersilur ;  New  York.  Natürliclie  Größe.  Nach  Rüde  m  an  n. 
Aus  V.  Stromer.  Fig.  21.  A  f Tetragraptus  Bigsbyi  Hall. 
Untersilur;  Oeland.  Rhabdosom  von  unten.  B  bis'D  f  Phyllo- 
graptus angustifolius  Hall.  Untersilur;  Oeland.  B  Rhabdo- 
som von  der  Seite,  C  von  unten,  D  im  Querschnitt,  h,  h^  Theken- 
mündungen, si  Sicula. 


Fig.  22.  fAxo- 
nophora,fCli- 
macograptidae. 

f  Climaco- 
graptus  par- 
vus  Hall.  Un- 
tersilur;     New 
York.  Flachge- 
drücktes Rhab- 
dosom.     BI 
Schwimmblase, 
m  Zellmündun- 
gen,  n    Nema- 
caulus    und     s 
Sicula  mit  Vir- 
gula.   Nach 
Rüdemann. 
Aus  Zittel. 


vn 


Für  die  genetische  Verbindung  der  fDen- 
droidea  und  fAxonolipa  spricht  der  Umstand, 
daß  die  Kolonieanfänge  der  vielästigen  Formen 
(f  Staurograptus  Emm.,  fBryograptus 
Lapw. ,  Oberkambrium,  Tremadoc)  denen  von 
fDictyonema  flabelliforme  z.  B.  äußerst  ähn- 
lich gestaltet  sind.  Nach  den  Feststellungen 
von  Nicholson  und  Marr,  Elles  und  Wood, 
Rüde  mann  gehen  aus  vielästigen  Typen  der 
Axonolipa  wie  f Clonograptus  Hall,  fStau- 
rograptus  und  fBryograptus  achtästige 
f  Dichograptus  Salt.  (Untersilur),  vier- 
ästige f  Tetragraptus  Salt.,  f  Phyllo- 
graptus Hall  (Tremadoc,  Untersilur)  und 
schließlich  zweiästige  f  D  i  d  y  m  o  g  r  a  p  t  u  s 
M'Coy     (Tremadoc,    Untersilur)    hervor,     und 


f Didymograptus  —  die  dort  je  einen  be 
sonderen  Ast  abgeben  — ■  das  bei  f  Diplograp- 
tiden ständige  Alternieren  der  Theken  ange- 
deutet. Die  Virgula  der  Axonophoren  hat  bei 
den  Axonolipen  in  den  Wandverdickungen  von 
f Tetragraptus   Amii  ein  Analogon. 

Die  bei  vereinzelten  f  Diplograptiden  (fDi- 
m 0 r  p h 0 g r a p  tu s  La p  w.) und  f  Klimacograptiden 
(fMonoclimacis  Frech)  ausgedrückte  Neigung, 
die  Theken  einzeilig  zu  ordnen,  ist  bei  den 
f  Monograptiden,  Obersilur-  unterstes  Devon  — 
Fig.  17,23--rfMonograptus  Gein.,  f  Pristio- 
graptus  Jaek. ,  fCyrtograptus  Carr., 
fRastrites  Barr.]  zum  herrschenden  Charak- 
ter geworden.  Durch  Umwandlung  der  Wand- 
schicht des  Periderms  in  ein  Maschenwerk  von 


Coelenterata  (Paläontologie) 


723 


Chitinstcäbchen  wird  in  der  Anpassung  an  holo- 
planktonisches Leben  eine  Erleichterung  der 
Skelette  erreicht  bei  den  zweizeiligen  f  Retio- 
litidae,  die  vermutlich  teils  aus  Diplograptiden, 
teils  aus  Climacograptidcu  hervorgingen  (Fig.  24). 


Fig.  23.  tAxonophora,fMonograptidae.  afMo- 
nograptus  Nilssoni  Barr.  Obersilur;  Gräfen- 
werth  bei  Schleiz.  b  fMonograptus  colonus 
Barr,  mit  Sicula  und  Virgula.  Übersilur;  Eliott- 
field,  Schottland,  c  fMonograptus  turri- 
culatus  Barr.  Obersilur  E.,;  Prag.  Alle  drei 
natürliche  Größe.    Aus  Zittel. 


Fig.  24.    fAxono- 
phora,  fRetiolitidae. 
fRetiolites      (fGo- 
thograptus)  nassa 
Holm.     Obersilur; 
Gotland.    Maschen - 
werk   des    Periderms. 
s  Sicula,  V  Virgula,  z 
Unterrand  einer  The- 
kenmündung.    Ver- 
größert. Nach  Wim  an. 
Aus  V.  Stromer. 


f)  Geologische  Verbreitung  und 
Bedeutung  der  Graptolithen.  Ab- 
gesehen von  ganz  unsicheren  Resten  aus 
dem  Unterkambrium  Nordamerikas  und 
aus  dem  Mittelkambrium  Norwegens  treten 
die  ersten  Graptolithen  im  Oberkam- 
brium auf,  in  der  Zone  des  f  Dictyonema 
riabclliforme,  und  zwar  gleichzeitig  f  Den- 
droidea  (f  Dictyonema,  fDendro- 
graptus)  und  fAxonolipa  (fBryograp- 
tus,  fStaurograptus).  Im  Tremadoc, 
besonders    Nordamerikas,    tritt    dann    eine 


größere  Zahl  von  Axonolipen,  besonders 
f  Dichograptiden,  hinzu,  welche  —  im  Unter- 
silur vorherrschend  —  die  Grenze  zum 
Obersilur  nicht  überschritten.  Im  Unter- 
silur  beginnen  die  Axonophoren  mit 
t  Diplograptiden  und  f  Climacograptiden, 
welche  im  Obersilur  durch  die  dort  neben 
Dendroideen  herrschenden  j  Monograptiden 
(und  f  Retiolitidae  e.  p.)  ersetzt  werden. 
Im  uutersten  Devon  erlöschen  die 
fGraptoloidea  mit  den  letzten  Mono- 
graptiden; die  fDendroidea  dauern  bis 
ins  Mitteldevon  fort,  um  dann  vereinzelt  noch 
einmal  im  Unterkarbon  von  Sedalia,  Mo., 
U.  S.  A.  mit -[-Dictyonema  Blairi  Gurl. 
zu  erscheinen. 

Im  jüngsten  Kambrium  und  im  Silur  er- 
langten die  Graptolithen  ganz  besondere 
geologische  Bedeutung  als  Charakteristika 
der  ,,Graptolithenschiefer":  Meist  schwarze, 
i  kohlige,  öfters  durch  Radiolarienskelett- 
chen  kieselige,  feinstkörnige  Schiefer  in 
den  verschiedensten  Gebieten  Europas,  Nord- 
amerikas, im  westlichen  Südamerika  und 
im  südöstlichen  Australien,  enthalten  auf 
ihren  Schichtflächen  kaum  irgendein  anderes 
Fossil  als  Reste  von  Graptolithenrhabdo- 
somen.  Es  sind  das  Ablagerungen  aus 
tieferen,  ruhigeren  oder  wenigstens  küsten- 
ferneren Meeresteilen,  an  deren  Auf- 
häufung kein  gröberer  terrigener  Detritus 
beteiligt  war.  Das  meist  vollständige  Fehlen 
benthonischer  Formen  in  den  Graptolithen- 
schiefern  ist  mit  ein  Umstand,  der  für  pseudo- 
respektive  holoplanktonisches  Leben  der 
meisten  Graptolithen  spricht.  Die  Meeres- 
böden im  Bereich  der  Graptolithenschiefer- 
fazies  waren  für  benthonisches  Leben  un- 
geeignet; hierfür  mögen  weniger  abyssische 
Tiefen  als  sonst  besondere  physikalische 
und  chemische  Verhältnisse  den  Ausschlag 
gegeben  haben.  Der  Kohlegehalt  der  Grapto- 
lithenschiefer  kann,  wie  Lapworth  nach- 
wies, nicht  von  den  Graptolithen  herrühren, 
er  mag  vielmehr  auf  treibende  Pflanzen, 
die  Träger  der  pseudoplanktonischen  Typen, 
zurückzuführen  sein. 

In  den  Graptolithenschiefern  lassen  sich 
mit  Hilfe  der  einzelnen  Typen  und  Arten 
besondere  Stufen  —  Dictyonema-,  Phyllo- 
graptus-,  Didymograptus-,  Rastrites-,  Colo- 
nus-, Retiolitesschiefer  u.  a.  m.  —  und  zahl- 
reiche Zonen  feststellen,  welche  über  sehr 
große  Areale  in  gleicher  Folge  und  zum  Teil 
mit  den  gleichen  Arten  verbreitet  sind. 
Die  Graptolithen,  deren  Reste  übrigens 
auch  in  gleichaltrigen  anderen  Gesteinen 
vorkommen,  sind  ganz  ausgezeichnete  Leit- 
fossilien für  die  Zeiten  vom  Oberkambrium 
bis  zum  Ende  des  Obersilur,  und  die 
Graptolithenschiefer  gestatten,  wie  Rüde- 
mann ausführt,  die  Konstruktion  silu- 
rischer ,,GeosynklinaIen". 

46* 


724 


Coelenterata  (Paläontologie)  —  Coloinbo 


Zusammenfassung.  So  sehr  reichhaltig 
auch  fossiles  Coelenteratenmaterial  überliefert 
ist,  so  genügt  es  doch  noch  keineswegs,  um  die 
Stammesgeschichte  der  Coelenteraten  auch  nur 
annähernd  klarzustellen.  Getrennt  nebenein- 
ander stehen  bereits  seit  kambrischer  Zeit  die 
Anthozoa  und  Scyphozoa;  und,  wie  die 
fGraptolithida  und  f  Stromatoporida 
zu  schließen  gestatten,  waren  auch  schon  im 
älteren  Paläozoikum  Formengruppen  der 
Coelenteraten  mindestens  mit  Hydrozoen- 
charakteren  differenziert;  \ielleicht  stehen  sogar 
die  f  Stromatoporiden  direkt  in  der  Ahnen- 
reihe der  Hydrocorallinen  und  Tubularien  1 
In  keinem  der  Stämme  gibt  das  fossile  Material 
genauere  Leitlinien  zur  Stammesgeschichte. 
Selbst  in  dem  formenreichsten  Kreise,  den 
Zoantharia,  fehlt  bis  jetzt  die  Sicherheit  für 
die  Konstruktion  längerer  Stammlinien  von  den 
f Tetracoralla  zu  den  Hexacoralla,  auch 
in  den  einzelnen  Familien  sind  die  genetischen 
Verhältnisse  meist  recht  wenig  klar.  Durch 
solche  isoliert  stehende  Gruppen  wie  die 
fHeliolitida  (mit  reichlich  entwickeltem 
Cönenchym,  das  sich  sonst  erst  bei  meso- 
zoischen Hexacoralla  einstellt)  wird  man  ver- 
sucht, mindestens  an  den  jüngeren  stockbilden- 
den Hexacoralla  parallele  Entwickelung  zu 
denken ,  und  die  in  bezug  auf  ihre  Herkunft 
ebenso  dunklen  fTabulata  könnten  eher 
als  paläozoische  Parallelgruppen  zu  Alcyo- 
nariern  (Tubiporiden,  ?  PHelioporiden)  aufge- 
faßt werden,  denn  als  wirklich  mit  ihnen  ver- 
wandt. Für  die  Herkunft  <ler  echten  Alcyonaria 
ist  uns  das  fossile  Material  eindeutige  Antwort 
bislang  schuldig  geblieben. 

Literatur.  Vgl-  die  Zusammenstellungen  in  Ä. 
A.  V.  Zittel,  Grundzilge  der  Paläontologie, 
I.  Abt.  Jnvertebrata,  8.  Aufl.,  1910,  S.  70  bis  131. 

J,   F.   Pompeckj. 


suchungen  über  die  Entwickelungsgeschichte  der 
mikioskopischen  Algen  und  Pilze"  Bacterium 
termo  behandelt  hatte,  nahm  er  seit  etwa  1868 
seine  Bakterienarbeiten  im  Zusammenhang  wieder 
auf,  von  denen  die  erste  den  Brunnenfaden  (Creno- 
thrix  polyspora  (1870  bis  1871))  betreffende  hier 
genannt  sei.  Er  zeigte  zuerst  die  Verwandtschaft 
der  Bakterien  zu  den  Spaltalgen,  widerlegte 
für  die  Bakterien  die  Annahme  einer  Urzeugung 
indem  er  dartat,  daß  auch  sie  gesonderte  Gat- 
tungen und  Arten  bilden,  und  wies  auf  die 
Notwendigkeit  sterilisierter  Nährböden  zu  ihrer 
Kultur  hin.  Er  wurde  so  zum  Begründer  der 
wissenschaftlichen  Bakteriologie.  Sein  Streben 
nach  Popularisierung  der  Wissenschaft  kam  in 
seinem  berühmten  Buch  ,,Die  Pflanze"  (Breslau 
1882)  zum  Ausdruck. 

Literatur.  Felix  Rosen,  in  den  Berichten  der 
Deutschen  Botanischen  Gesellschaft,  Bd.  XVII, 
1899,  S.  172  bis  201.  Dort  ein  Verzeichnis  der 
S chriften  Colins. 

W.  Buhland. 


Coliu 

Ferdinand. 


Er  wi'rde  geboren  am  24.  Januar  1828  in  Breslau, 
studierte  eben  dort  von  1844  bis  1846  Natur- 
wissenschaften, speziell  Botanik,  später  zu  Berlin, 
wo  er  1847  promovierte.  Er  kehrte  darauf  nach 
Breslau  zurück,  habilitierte  sich  im  Jahre  1850 
an  der  dortigen  Universität,  an  welcher  er  1859 
zum  außerordentlichen,  1872  zum  ordentlichen 
Professor  ernannt  wurde.  Als  einer  der  ersten 
schuf  er  ein  botanisch-mikroskopisches  und  pflan- 
zenphvsiologisches  Universitätsinstitut,  in  dem 
er  zahlreiche  Schüler  um  sich  sammelte.  Er  starb 
zu  Breslau  am  25.  Juni  1898.  Zu  erwähnen  sind 
seine  Untersuchungen  über  den  Bau  von  Infu- 
sorien, über  die  Entwickelung  einer  Anzahl  von 
Algen  (Haematococcus  pluvialis  1850,  Stephano- 
sphaera  1852,  Sphaeroplea  annulina  1855,  Volvox 
globator  1856,  Üscillarien  1867  u.  a.)  und  Pilze 
(Pilobolus  cristallinus  1851,  Empusa  Muscae 
1855  u.  a.),  die  auf  sorgfältigen  mikroskopischen 
Beobachtungen  fußen.  Er  inaugurierte  1849 
mit  Goeppert  die  in  ihrer  Art  erste  ,,Krypto- 
gamenflora  von  Schlesien".  Von  größter  Bedeu- 
tung sind  seine  Studien  über  Bakterien  gewor- 
den.   Nachdem  er  schon  1854  in  seinen  ,,Unter- 


Colladou 

Jean  David. 

Geboren  am  15.  Dezember  1802  in  Genf,,  ge- 
storben 1892.  Er  war  Professor  an  der  Ecole 
des  Arts  in  Paris,  darauf  Professor  der  Mechanik 
an  der  Akademie  in  Genf.  Für  die  Anwendung 
komprimierter  Luft  bei  Tunnelbohrungen  und 
für  rasch  wirkende  Kompressionspumpen  ohne 
Erhitzung  erhielt  er  den  Fourneyron preis,  ver- 
öffentlichte Untersuchungen  über  die  Wirkung 
der  Dampfmaschinen,  gab  Methoden  zu  deren 
Messung  und  hat  auch  auf  dem  Gebiet  der 
Photometrie  gearbeitet.  1878  ^TOrde  er  zum 
Komiteemitglied  für  den  Kanaltunnel  ernannt. 
Er  führte  mit  Sturm  die  erste  direkte  J\lessung 
der  Schallgeschwindigkeit  aus. 

E.  Diiide. 


Coloml)0 

Matteo  Realdo. 


Gestorben  1559,  Geburtsjahr  unbekannt.  Er 
stammte  aus  Cremona,  war  anfangs  Pharma- 
zeut, studierte  Medizin  und  Chirurgie  in 
Padua  unter  V  e  s  a  I  ,  folgte  diesem  1544  nach 
längerem  Aufenthalt  in  Venedig  als  Professor 
der  Chirurgie  nach  Padua,  übernahm  jedoch  schon 
1546  die  Professur  in  Pisa  und  1549  auf  Berufung 
von  Papst  Paul  IV.  eine  gleiche  Stellung  in  Rom, 
die  er  bis  zu  seinem  Ableben  bekleidete.  C  o  - 
1 0  m  b  0  ist  unbestritten  der  eigentliche  Ent- 
decker des  kleinen  Lungenkreislaufs,  den  er 
zwar  einige  Jahre  nach  Michel  S  e  r  v  a  t  o  , 
aber  völlig  unabhängig  von  diesem  ermittelte  und 
auf  Grund  von  zahlreichen  Sektionen  und  Ex- 
perimenten klar  scliilderte.  LTeberhaupt  war  er 
nicht  nur  ein  vorzüglicher  Anatom,  sondern  auch 
ein  gewandter  Experimentator.  Er  gewann 
richtige  Vorstellungen  von  der  Systole  und  Diastole 
des  Herzens,  lieferte  den  Nachweis,  daß  die 
Lungenvene  bluthaltig  sei  und  betonte,  daß  das 
Blut  von  der  ersten  Herzkammer  durch  die 
Arteria  pulmonalis  zur  Lunge  und  von  dort  durch 


Colombo  —  Conjugatae 


725 


die  Vena  pulmonalis  zum  linken  Herzventrikel 
gelange,  mit  der  Bemerkung:  (jucd  nemo  hac- 
tenus  aut  animadvertit  aut  scriptum  reliquit. 
Den  großen  Kreislauf,  den  ihm  seine  Landsleute 
zusprechen,  hat  er  noch  nicht  erkannt.^  Co- 
lombo schrieb  De  re  anatomica  libri  XV,  die 
kurz  nach  seinem  Tode  erschienen. 

J.  Pagcl. 


Conjugatae. 

1.  Begriff.  2.  ^Morphologie  und  Physiologie. 
3.  Fortpflanzung.    4.  Systematik  und  Lebensweise. 

1.  Begriff.  Conjiigaten  sind  einzellige, 
oder  zu  unverzweigten  Fäden  verbundene 
grüne  Algen,  die  sich  nur  durch  Zweiteilung 
vermehren.  Sexuelle  Fortpflanzung  durch 
Zusammenfließen  zweier  gleichgestalteter 
Gameten  zu  einer  Zygote. 

2.  Morphologie  und  Physiologie, 
a)  Unterfamilie  Mesotaeniaceen.  Die 
Zellen  haben  einfache,  porenlose,  dünne 
Zellulosemembranen,  deren  äußerste  Schichten 
gallertig  verquellen,  Gallerthäute  umhüllen 
die  aufeinander  folgenden  Zollgenerationen. 
Der  Zellinhalt  führt  Zellkern,  Chromatophoren 
und  oft  gefärbten  Zellsaft.  Die  Chromato- 
phoren sind  denen  der  Zygnemaceen  ähnlich. 

b)UnterfamilieDesmidiaceen(Fig.l). 
Zellhaut  stets  zweischalig;  ihre  übergreifenden 
abgeschrägten  Ränder  halten  die  beiden 
symmetrischen  Schalen  zusammen.  Die 
Zellwandung  ist  mit  Warzen,  Buckeln, 
Wülsten  oder  Stacheln  besetzt.  Innere 
Wandlamelle  Zellulose,  äußere  oft  durch 
Einlagerungen  verändert.  Zahlreiche  Poren, 
gleichmäßig  oder  in  Gruppen  über  die  Wan- 
dung verteilt,  dienen  der  Gallertausschei- 
dung. Die  austretenden  Gallertfäden  zeigen 
prismatische  Struktur  den  Poren  entsprechend, 
nach  außen  verquellen  sie.  (irößere  Poren 
an  den  Zellenden  vermitteln  die  faden- 
förmige Zusammenkettung  der  Zellen  oder 
dienen  zu  einer  Ortsbewegung,  indem  z.  B. 
die  Zellen  durch  abwechselnde  Festheftnng 
der  Enden  sich  jedesmal  um  ihre  Zellänge 
nach  einer,  etwa  durch  den  Lichteinfall 
induzierten  Richtung  fortbewegen. 

Bei  der  Zellteilung  (Fig.  2)  wird  an  der 
Vereinigungsstelle  der  Schalen  ein  Zellulose- 
ring beiderseits  untergeschoben,  an  den  die 
Teilungswand  ansetzt.  Durch  ihre  Spaltung 
in  zwei  Lamellen  werden  die  beiden  Tochter- 
zellen frei.  An  der  Trennungsstelle  wächst 
die  Lamelle  zu  einer  der  abgestoßenen  HäKte 
gleichenden  neuen  Zellhälfte  aus.  Besondere 
Fälle  bei  Closterinm  sind  in  der  Literatur  zu 
vergleichen.  Wie  die  Schalen  ist  auch  der 
ZeUinhalt  symmetrisch  geordnet.  Zu  beiden 
Seiten  des  zentralen,  in  farbloser  Plasma- 
masse hegenden  Zellkernes  finden  sich  die 
beiden  Chromatophoren.  Sie  bestehen 
aus    einem    Zentralkörper    und    einer    ver- 


Fig.  1.  1  Penium  oblongum,  2  Pleurotaenium 
turgidum,  3  Pleurotaenium  trabecula,  4  Euastrum 
Rota  (Zellhälfte),  5  Staurastrum  crenulatum, 
6  Desmidium  Grevillei,  7  Bambusina  Brebissonii. 

schiedenen  Zahl  diesem  aufgesetzter  Radial- 
platten, die  paarweise  oder  in  sehr  ver- 
schiedener Anordnung  und  Zahl  vorhanden 
sein  können.     (Fig.  3). 

Den  Zentralkörpern  sind  Pyrenoide 
eingelagert,  an  denen  sich  die  Assimilations- 
stärke ausscheidet.  Closterinm  und  andere 
Formen  besitzen  Endvakuolen,  die  kleine, 
in  stetiger  molekularer  Bewegung  befind- 
liche Gipskriställchen  umschließen. 


726 


Conjugatae 


Fig.   2.     Zwei  Teilungsstadien  von  Cosmarium     Fig.  3.    Closteiium  nioniliferum.   1  Seitenansicht, 
Botrytis.     Aus  Oltmanns.  2  optischer  Querschnitt,  py  PjTenoide,  st  Stärke, 

ehr    Chromatophoren,    k    Kern,    v    Endvakuolc. 
0  „  Aus  Oltmanns. 


\^ 


^. 


Y" 


Fig.  5.  1  Mesotaenium  Braunii.  2  bis  4  Mesotaenium  chlamydo- 
sponim.  5  bis  8  Cylindrocystis  Brebissonii,  Kopulationsvorgang, 
9,  10  Mesotaenium   chlamydosporum,   Keimung.     Aus  Oltmanns. 


cjUnterfamilie 
Zygnemaceen. 
Die  Zellen  sind  zu 
Fäden  aneinander 
gereiht,  die  durch 
eine  dünne  Cuti- 
cula  zusammenge- 
halten, bei  plötz- 
lichen Turgorände- 
rungen  in  die  ein- 
zelnen Zellen  zer- 
fallen. Ihre  Wände  sind  durchweg  glatt, 
nur  bei  einigen  Spirogyraarten  finden 
sich  den  Querwänden  aufgesetzte  Ring- 
leisten.        Eine      scheidige      Gallertschicht 


Fig.  4 
nina. 


Spirogyra  qui- 

Zelle  mit  Inhalt. 

k    Kern,    ch    Chromato- 

phor,   p  Pyi-enoid.     Aus 

01t  m  ann  s. 


umgibt  die  Fäden,  ohne  daß  Poren  nach- 
zuweisen sind. 

Der  Zellinhalt  zeigt  einen  spindelförmigen 
Kern  mit  deutlichem  Kernkörperchen  und 
einen  oder  mehr  Chromatophoren  im  wand- 
ständigen Plasma.  Die  Gestalt  der  Chro- 
matophoren ist  entweder  spiralig  gewunden 
(Fig.  4),  oder  sternförmig,  oder  stellt  eine 
einfache  Platte  dar.  Stets  finden  sich  zahl- 
reiche Pyrenoide  darin  eingelagert. 

Der  Zellteilung  geht  die  Zerlegung  der 
Chromatophoren  und  die  Kernteilung  vorauf, 
wobei  die  Beobachtung  zu  machen  ist,  daß 
die  Chromosomen  des  Kerns  ledighch  aus 
dem  Kernkörperchen  entstehen.      Die  neue 


Conjugatae 


Fig.   6.    Co  smarium  Botrytis.     1  bis  3  Kopulation,   4   bis   6   Zygo- 

tenentwicklung,     a   Aui3enschicht,    m   Mittelschicht,     i   Innenschicht    der 

Membran.    Aus  0 1 1  m  a  n  n  s. 


Querwand  wird 
ringförmig  angelegt 
und  rückt  allmäh- 
lich durch  den 
Zellraum  vor,  bis 
sie  in  der  Mitte  sich 
zusammenschheßt. 
Eine  Ortsbewegung 
der  Fäden  ist  nach- 
weisbar, doch  sind 
deren  mechanische 
und  physiologische 
Ursachen  nicht 
klargestellt. 

3.  Fortpflan- 
zung. Neben  der 
Teilung  beruht  die 
Erhaltung  der  Con- 
jugaten  auf  einer 
sexuellen  Fort- 
pflanzung, bei  der 
stets  zwei  gleich- 
gestaltete Gameten 

durch  Zusammenfließen  eine  Zygospore  oder 
Zygote  bilden,  die  befähigt  ist,  eine  Ruhe- 
periode und  ungünstigere  Vegetationsbe- 
dingungen zu  überstehen.  Bei  den  Me so- 
ta niaceen  (Fig.  5,  Mesotänium  und  Cyhn- 
drocystis)  verschmelzen  zwei  ganze  Zellen 
zu  der  Zygote  von  viereckiger  Form,  deren 
Membranen  flügelartig  abstehen.  Die  Kei- 
mung hefert  vier  Keimlinge.  Ueber  die  Kern- 
teihnigen  innerhalb  der  Zygote  ist  nichts 
bekannt.  Bei  der  Gattung  Spirotänia 
dagegen  zerfallen  die  zwei  Mutterzellen 
zunächst  in  je  zwei  Gameten,  die  sich  alsdann 
paarweise  vereinigen.  Ueber  weitere  Einzel- 
heiten ist  auch  hier  nichts  bekannt. 

Die  Kopulation  der  Desmidiaceen 
(Fig.  6)  verläuft  derartig,  daß  sich  zwei 
Zellen  aneinander  legen,  ihre  Schalen  öffnen 
und  diePlasmakörper  zusammenfheßen  lassen. 
Auf  die  zunächst  glatte  Membran  werden 
die  für  die  einzelnenFormen  charakteristischen 
Skulpturen  erst  nachträglich  von  einer 
außen  verbUebenen  Plasmaschicht  aufge- 
lagert. Die  Gattung  Closterium  ist  wiederum 
durch  manche  Abweichungen  vom  Schema 
ausgezeichnet,  die  es  nahelegen,  einen  der 
Gattung  Spirotänia  gleichen  Verlauf  der 
Zygotenbildung  als  ursprüngliche  Art  auch 
für  die  Desmidiaceen  anzunehmen.  In  allen 
beobachteten  Fällen  erfolgt  aber  die  Kei- 
mung der  Zygosporen  (Fig.  7)  mit  nur 
zwei  Keimungen.  In  der  Zygote  bleiben  die 
beiden  Kerne  unverändert  bis  kurz  vor  der 
Keimung  liegen.  Erst  dann  tritt  eine  Ver- 
schmelzung ein,  auf  die  alsbald  das  Abwerfen 
der  Sporenaußenhaut  folgt.  Das  Plasma 
bleibt  dann  nur  von  der  dünnen  Zellulose- 
haut umhüllt,  in  welcher  die  Tetradenteilung 


Fig.  7.  Closterium-Keimung.  1  Zygote  vor 
der  Kernverschmelzung,  2  erste  Kernteilung  in 
der  ausgeschlüpften  Zygote,  3  Zweikernstadiura 
der  Zygote.  (Closterium-Keimung.)  4  Zweite  Kern- 
teilung.   5    Großkern-  und    Kleinkernbildung  in 


erfolgt.  _    Von   den   vier   gebildeten    Kernen   jeder  Zelle,  6  Auswachsen  der  Keimlinge,  Schwin- 
werden  jedoch  zwei  zu  Kleinkernen  reduziert,  den  der  Kleinkerne.    Aus  Oltmanns. 


728 


Conjugatae 


deren  je  einer  mit  einem  Großkern  auf  die 
beiden  sich  trennenden  Plasmaportionen 
entfällt,  welche  die  Keimlinge  darstellen. 
Bei  den  Zygnemaceen  erfolgt  die  Kopu- 
lation (Fig.  8)  meist  in  zwei  benachbarten 
Fäden  leiterweise.  Die  nebeneinander  liegen- 
den Zellen  treiben  Auswüchse  gegeneinander, 
die  in  feste  Verbindung  treten,   und   deren 


Zellulosereaktion   gibt.      Die    innerste    Lage 
besteht  dagegen  wieder  aus  Zellulose. 

In  dieser  Zygote  wird  nun  zunächst  der 
eingetretene  männliche  Chromatophor  auf- 
gelöst, nur  der  weibhche,  d.  h.  derjenige 
der  aufnehmenden  Zelle,  bleibt  erhalten. 
Die  beiden  Kerne  verschmelzen  früher  oder 
später    miteinander   und    darauf   folgt   eine 


Fig.  8.    Zygotenbildung  bei  Zygnemaceen.  1  Debarya  glyptosperma,  2  Spirogyra  Heeriana,  3  Geni- 

cularia  Spii-otaenia,    4,  5  Sirogoniiim  stictinum.    6  Zj'gogonium  didymum,    r  Verkittiingsring,   mg 

mcännlicher,  wg  weiblicher  Gamet,  st'  st"  st'"  sterile  Zellen.     Aus  Oltmanns. 


Plasma  nach  Durchbrechung  der  Trennungs- 
wand in  einen  der  Fäden,  und  zwar  bei 
allen  Zellen  in  denselben  übertritt.  In  einigen 
Gattungen  bleibt  jedoch  das  Kopulations- 
produkt im  Verbindungskanal  liegen.  Stets 
umhüllt  sich  die  Zygote  alsdann  mit  einer 
Zellulosemembran,  auf  die  eine  dicke  kutini- 
sierte    braune    Mittelhaut    folgt,    die    keine 


Reduktionsteilung  (Fig.  9),  welche  vier  Kerne 
hefert.  Von  ihnen  gehen  drei  zugrunde, 
indem  sie  zu  Kleinkernen  reduziert  werden, 
der  übrigbleibende  Kern  geht  in  den 
einzigen  Keinüing  über. 

4.  Systematik  und  Lebensweise.  Die 
Conjugaten  zerfallen  in  drei  Unterfamihen: 
1.  Mesotäniaceen.     EinzeUige,  in  Gallert- 


Conjugatac  —  Coniilaria 


729 


massen  zusammenlebende  Algen  mit  einfachen 
Zellwänden.  Kopulation  entweder  ganzer 
Zellen  oder  Bildung  von  zwei  Gameten  in 
jeder  Mutterzelle  und  demnach  Bildung  von 
zwei  Zygoten.    Keimung  mit  vier  Keimlingen. 

2.  Desmidiaceen. 
Einzellige  Algen  mit  zwei- 
schaliger  Membran  und 
reicher  Skulpturierung  der 
Schalen.  Kopulation  zweier 
Zellen,  eventuell  rückführ- 
bar  auf  Bildung  von  zwei 
Gameten  in  jeder  IMutter- 
zelle,  Keimung  mit  stets 
zwei   Keimlingen. 

3.  Zygnemaceen. 
Zellen  zu  nnverzweigten 
Fäden  vereinigt,  Leiter- 
förmige  Kopulation  ihrer 
Zellen.  Nur  ein  Keimling 
aus  jeder  Zygote. 

Unter  Verzicht  auf 
weitere  Unterteilung  sei 
das  Verhältnis  zu  den 
nächstverwandten  Diato- 
meen (vgl.  den  Art. 
„Diatomeen")  erläutert. 
Spirotaenia,  als  Typus  der 
Mesotaeniaceen  angenoiu- 
men,  würde  an  das  Ver- 
halten der  pennaten  Dia- 
tomeen anldingen:  in 
beiden  Fällen  Bildung  je 
zweier  Gameten  vor  der 
Kopiüation,  voraussicht- 
lich unter  Reduktion  der 
Chromosomenzahl.  Die 
Zellen  müssen  also  d  i  p  1  o  i  d 
sein.  Dagegen  sind  die  Des- 
midiaceen den  Centricae 
unter  den  Diatomeen  vergleichbar,  deren 
Zygoten  voraussichtlich  ebenfalls  mit  zwei, 
einer  Tetradenteilung  entstammenden,  Keim- 
lingen keimen,  indem  je  ein  Kern  jedes 
Keimlings  zum  Kleinkern  verkümmert. 
Zellen  also  haploid,  nur  innerhalb  der 
Zygote  diploid.  Die  Zygnemaceen  bleiben 
ohne  Parallelbildung  bei  den  Diatomeen; 
sie  gleichen  Surirella  darin ,  daß  aus 
den  Zygosporenbildungen  nur  ein  Keim- 
ling hervorgeht,  unter  Verkümmerung  von 
je  drei  Kernen  zu  Kleinkernen.  Doch  ist 
Surirella  diploid,  die  Zygnemaceen  haploid.  — 
Nach  alledem  sind  Diatomeen  und  Conjugaten 
miteinander  näher  verwandt  als  mit  irgend 
sonstigen  Pflanzen.  Ob  man  sie  zusammen- 
fassen oder  getrennt  als  Famihen  aufstellen 
soll,  ist  irrelevant  —  im  Falle  der  Zusammen- 
fassung wäre  aber  eine  andere  Bezeichnung 
als  „Acontae"  (Oltmanns)  zu  wählen, 
nachdem  bei  Biddulphia  bewimperte  Mikro- 
sporen  aufgefunden  sind. 

Lebensweise.        Durchweg     Bewohner 


von  Süßwasser  sind  die  Mesotaeniaceen  an 
feuchten  Felswänden  oder  in  Moospolstern, 
die  Desmidiaceen  in  Torfmooren,  torfigen 
Gräben  und  in  kleineren  Tümpeln  zu  Hause, 
wo  sie  sich  am  Grunde  oder  mit  ihrer  Gallerte 


Fig.  9.  S  p  i  r  0  g  y  r  a  1 0  n  - 
gata.  Nach  A.  Tröndle. 
a  Reduktionsteilung  desZy- 
gotenkernes,  b  vier  gleiche 
Kerne  daraus  hervorge- 
gangen, c  Reduktion  von 
drei  Kernen,  einer  bleibt 
als  Kern  des  Keimlin2;s. 


schwimmend  halten,  während  die  Zygnema- 
ceen in  großen  Watten  mit  Hilfe  ihrer  bei 
lebhafter  Assimilation  gebildeten  Gasblasen 
an  der  Wasseroberfläche  schwimmen. 

Literatur.  F.  Oltmanns,  Jforphologie  und  Bio- 
logie der  Algen,  2  Bde.  Jena  1904J05.  Hier 
alle  ältere  Literatur.  —  Nachher  G.  Karsten, 
Zygoten  von  Spirogyra  jugalis.  Flora  1908.  — 
A.  Tröndle,  Red^iktionst eilung  in  den  Zygoten 
von  Spirogyra  usw.  Zeitschr.  f.  Botanik, 
Bd.   3.  191L 

G.  Karsten. 


Connlaria 


siehe  den  Artikel  ,,G  as  tr  o  po  d  a- 


730 


Cope  —  Cordus 


Cope 

Edward  Drinker. 

Er  wurde  am  28.  Juli  1840  in  Philadelphia  ge- 
boren und  entstammte  einer  alten  und  begüterten 
Familie.  Bereits  als  Ivnabe  machte  er  große 
Eeisen ;  mit  19  Jalnen  schon  schrieb  er  eine 
beachtenswerte  zoologische  Abhandlung  über 
Batrachier.  In  Pennsylvanien  studierte  er 
Medizin  und  Naturwissenschaft.  Nach  Beendigimg 
seines  Studiums  bereiste  er  1863  Europa,  um 
vor  allem  die  dortigen  Museen  kennen  zu  lernen. 
Nach  seiner  Rückkehr  wurde  er  18G4  Professor 
der  vergleichenden  Anatomie  mid  Naturge- 
schichte am  Haverford  College  (Pennsylvanien) 
und  Sekretär  der  Akademie  der  Natui-\vissen- 
schaften  in  Philadelphia.  1867  gab  er  seine  Stelle 
wieder  auf  und  unternahm  nun  teils  auf  eigene 
Kosten,  teils  als  Mitglied  der  Hay den' sehen 
und  Wheeler'schen  Expeditionen  ausgedelmte 
Forschungsreisen.  1871  bis  1881  erforschte  er 
Teile  von  Kansas,  Wyoming,  Kolorado,  Neu- 
mexiko, Texas,  Oregon;  auch  Honduras,  Peru, 
Brasilien  bereiste  er.  1889  wurde  er  zum  Professor 
für  Geologie  mid  Mineralogie  an  der  Akademie 
in  Pennsylvanien  ernannt.  Er  starb  am  12.  April 
1897.  — Als  Ergebnis  seiner  zahlreichen  Forsclumgs- 
reisen,  brachte  er  eine  der  großartigsten  Samm- 
lungen von  fossilen  Wirbeltieren  zusammen. 
Im  Anschluß  daran  entfaltete  er  eine  außerordent- 
lich fruchtbare  literarische  Tätigkeit,  so  daß  er 
als  Wirbeltierpaläontologe  einen  bedeutenden 
Ruf  erlangte.  Mehr  als  1000  neue  Arten  konnte 
er  bestimmen,  danmter  \aele,  die  bisher  luibe- 
kannte  Familien  und  Ordnungen  repräsentierten. 
1869  faßte  er  alle  bekannten  paläozoischen  und 
mesozoischen  Amphibien  unter  der  Bezeichnung 
Stegocephalen  zusammen.  Die  Systematik  der 
Säugetiere  erfuhr  dmch  ihn  eine  durchgreifende 
Umgestaltung.  Als  Anhänger  des  Neo-La- 
marckismus  versuchte  er  die.  ,,Iünetogenese". 
d.  h.  die  allmähliche  Entwickelung  und  Um- 
gestaltung des  inneren  Skelettes  und  des  Ge- 
bisses in  geistvoller  Weise  zu  erklären.  Nach 
seinem  Tode  wurde  seine  große  Sammlung  fossiler 
Säugetiere  vom  Amerikanischen  Museum  in 
New-York  erworben. 

Literatur,  Proceefh'yu/s  of  the  Äineriran  PhiJo- 
sophical  Societi/.  Jli'innrial  Volume  I.  1900,  S. 
S73 — SI4.  —  Poggendorff's  Biogr.-iit.  Hand- 
wörtrrburh  Bd.  S,I,  S.  20S ;  Bd.  4,1,  S.  278. 

O.   3I(trftchall. 


j  mit  den  bedeutenden  Naturforschern  in  Beziehung 
trat.  Nachdem  er  mir  vorübergehend  (bis  1832) 
ärztlich  tätig  gewesen  war,  widmete  er  sich  ganz 
naturwissenschaftlichen,  besonders  botanischen 
Studien.  1835  wairde  er  Custos  am  böhmischen 
Nationalmuseum.  Im  Jahre  1848  begab  er  sich  im 
Auftrage  des  Fürsten  v.  Colloredo-Mansfeld  nach 
Nordamerika  und  sammelte  dort,  besonders  in 
Texas,  natur historische  Gegenstände  aller  Art. 
Bei  seiner  Rückkehr  im  September  1849,  von 
Neu  Orleans  aus,  fand  er  durch  Untergang  des 
Schiffes  in  den  westindischen  Gewässern  den  Tod. 
Sein  Hauptverdienst  liegt  in  der  Diagnostizierung 
und  Abbildung  einer  sehr  großen  Zahl  von  Pilzen 
mit  Hilfe  des  Milaoskop,  wie  es  vor  ihm  in  dieser 
Weise  noch  nicht  geschehen  war.  Als  sein  Haupt- 
werk in  dieser  Richtung  sind  seine  ,,lcones 
Fungorum  hucusque  cognitorum  (Prag  1837  bis 
1854,  6  Bde.  fol.)  anzusehen.  Ebenfalls  myko- 
logischer  Art  sind  seine  Prachtflora  eiuo päischer 
Schimmelbildungen  (Leipzig  und  Dresden  1839 
fol.)  und  die  Anleitung  zum  Studium  der  Mykolo- 
gie usw.  (Prag  1842).  Neben  diesen  Arbeiten  sind 
noch  zu  nennen  solche  über  Lebermoose  (1828  bis 
1829),  Desmidiaceen  (1839),  sowie  seine  Beiträge 
zur  Flora  der  Vorwelt  (Prag  1845).  Außerdem 
ist  er  der  Verfasser  einiger  zoologischer  und 
mineralogischer  Schriften. 

Literatur.  TI".  B.  Weitenweber,  in  den  Abhand- 
liivgen  der  B()]i mischen  Gesellschoft  der  Wissen- 
schaften,   V.  Folge,  Bd.  VII,    1S52.  S.  59  bis  94. 

W.  Ruhland, 


Corilus 

Valerius. 


Corda 

August  Joseph. 


Er  wurde  am  22.  Oktober  1809  zu  Reichenberg 
(Böhmen)  geboren,  hörte,  ohne  eine  regelrechte 
Schulbildung  genossen  zu  haben,  von  1825  ab  in 
Prag  botanische,  chemische  und  mineralogische 
und  seit  1829  medizinische  Vorlesungen.  Daneben 
widmete  er  sich  frühzeitig  als  Autodidakt  vor 
allem  dem  Studium  der  Kryptogamen,  die  er  eifrig 
sammelte  und  beschrieb.  Von  besonderer  Bedeu- 
tung für  ihn  war  (1833  bis  34)  eine  Reise  nach 
Dresden,  Leipzig,  Halle  und  Berlin,  wo  er  überall 


Er  \vurde  1515  als  Sohn  des  Arztes  und  Botanikers 
Euricius  Cordus  zu  Siemershausen  (Hessen)  ge- 
boren. Et  studierte  in  Wittenberg  Medizin  und 
wirkte  dort  bald  nach  Beendigung  seiner  Studien 
selbst  als  Dozent,  indem  er  mit  gioßem  Erfolg 
den  Dioscorides  erklärte.  Außerdem  durchforschte 
er  botanisch  und  mineralogisch  das  Erzgebirge, 
den  Thüringer  Wald  und  den  Harz.  1542  ging  er 
nach  Italien,  wo  er  2  Jahre  in  Padua,  Ferrara 
und  Bologna  zubrachte.  Er  erki-ankte  darauf 
auf  einer  Reisenach  Rom,  wo  er  bereits  1544  starb. 
Er  selbst  hat  nichts  drucken  lassen.  Sein 
Dispensatorium  pharmacorum  omnium,  die 
älteste  gesetzlich  eingeführte  deutsche  Pharma- 
kopoe, erschien  1535  auf  Veranlassung  seines 
Oheims,  des  Leipziger  Apothekers  J.  Ralla  in 
Nürnberg.  Die  Adnotationes  ad  Dioscoridem 
wurden  erst  5  Jahre  nach  seinem  Tode  nach  dem 
Kollegheft  eines  Hörers  als  Anhang  der  Ueber- 
setzung  des  Dioscorides  von  Ruellius  (Frank- 
furt 1549)  zum  ersten  Male  gedruckt.  Diese 
Schrift  sowie  andere  und  hauptsächlich  die  alle 
von  Cordus  in  Deutschland  beobachteten  Pflan- 
zen behandelnden  Historiae  stirpium  libri  IV 
gab  Gesner  heraus  (Straßburg  1561),  welcher 
später  noch  das  die  italienischen  Pflanzen  Cordas 
behandelnde  5.  Buch  (Straßburg  1563)  folgen 
ließ.  Die  Beschreibungen  darin,  die  viele  neu 
entdeckte  Arten  betreffen,  zeichnen  sich  durch 
hervorragende  Präzision  und  Anschaulichkeit 
aus.   Bemerkenswert  ist,  daß  er  zu  den  ersten  ge- 


Coi'dus  —  Correlation 


731  . 


hört,  welche  die  täglichen  periodischen  Bewe- 
gungen der  Fiederblättchen  von  Leguminosen  er- 
wähnen. 

Literatur.     E.   Meyer,    Genckichtc  der  Botanik, 
Bd.  IV,  S.  sn  bis  322. 

W.   Iluhland. 


Coriolis 

Gustave  Gaspard. 


Geboren  1792,  gestorben  am  19.  September  1843 
in  Paris.  Er  war  Ingenieur  und  später  Professor 
an  der  Ecole  des  ponts-et-chaussees,  dann  Studien- 
direktor der  Ecole  polytechniciue.  Sein  Arbeits- 
gebiet ist  die  Mechanik,  er  führte  den  Begriff 
der  Arbeit  in  die  technische  Mechanik  ein.  Seine 
Theorie  mathematique  du  jeu  de  billard  hat 
wissenschaftliche  Bedeutung.  Nach  seinem  Tod 
wurde  eine  andere  Abhandlung:  Calcul  de  l'effet 
des  machines  unter  dem  Titel:  Traite  de  la 
mecanicßie  des  corps  solides  wieder  heraus- 
gegeben. 

E.  Di'iide. 


Correlation. 

1.  Definition.  2.  Auf  statistischem  Wege 
nachweisbare  Correlationen.  3.  Auf  experimen- 
tellem Wege,  durch  operative  Eingriffe,  fest- 
stellbare, physiologische  Correlationen  zwischen 
den  Komponenten  von  Einzeltieren:  a)  Mecha- 
nische Correlationen.  b)  Chemische  Correla- 
tionen. c)  Durch  Nervenleitung  übermittelte 
Correlationen. 

I.  Definition.  Unter  Correlation  versteht 
man  ein  ,, wechselseitiges  oder  auch  einseitiges 
Abhängigkeitsverhältnis",  das  zwischen  ge- 
wissen organischen  Einheiten  oder  zwischen 
Funktionen  der  Organismen  in  der  Weise  be- 
steht, daß  eine  bestimmte  Veränderung  in  der 
einen  organischen  Einheit  oder  in  einer  Funk- 
tion auch  gleichzeitig  zu  einer  bestimmten 
Aenderung  in  einer  anderen  Einheit  oder  in 
einer  anderen  Funktion  führt.  Wie  so  oft,  wenn 
abstrakte  Begriffe  für  konkrete  Vorgänge 
geprägt  werden,  ist  es  auch  hier  unverkenn- 
bar, daß  unter  die  gegebene  Definition  sehr 
verschiedenartige  ^)  Erscheinungen  einbegrif- 
fen werden,  die  nur  dadurch  in  eine  Gruppe 
•  hineingebracht  w^erden  können,  daß  man  über 
die  Faktoren  der  Wechselbeziehungen  Nichts 
oder  nur  Unzureichendes  weiß.  Bei  solcher 
Sachlage  muß  eine  Einteilung  der  Corre- 
lationserscheinungen  eine  rein  äußerliche, 
d.    h.    künsthche    bleiben,    sie    vermag   sich 


^)  Kurzweg  als  Abhängigkeitsverhältnis  irgend 
welcher  Art  gedeutet,  umfaßt  der  Bereich  der 
Correlation  eigentlich  alle  physiologischen  Ge- 
schehensarten, denn  eine  jode  solche  Geschehens- 
art steht  zu  ihren  bewirkenden  Faktoren  im 
Abhängigkeitsverhältnis. 


noch  nicht  in  befriedigender  Weise  auf  physio- 
logisch sicher  erkannte  Momente  zu  stützen. 
Einigermaßen  scharf  lassen  sich  indessen 
zwei  in  den  Abschnitten  2  und  3  genannte 
Gruppen  von  Correlationserscheinungen 
scheiden,  die  vor  allem  durch  die  Methodik 
gekennzeichnet  sind,  die  zu  ihrer  Fest- 
stellung im  Gebrauch  ist. 

Die  zur  Feststellung  von  Correlationen 
seither  benutzte  Methodik  ist  nänüich  ent- 
weder eine  statistisch  vergleichende,  die  fest- 
zustellen sucht,  ob  die  besondere  Ausbildung 
einer  organischen  Einheit  mit  derjenigen 
einer  anderen  in  ,, großen  Individuenreihen" 
in  gesetzmäßiger,  statistisch  nachweisbarer 
Wechselbeziehung  verknüpft  auftritt,  oder 
sie  ist  eine  experimentelle  Methodik,  die  ver- 
mittels der  Operation  von  ,, Einzelindivi- 
duen" durch  experimentelle  Alteration  einer 
Correlationskomponente  auch  che  von  ihr 
abhängigen  im  ,, gleichen  Individuum"  agie- 
renden anderen  Correlationskomponenten  zu 
beeinflussen  und  die  Art  der  Beeinflussung 
festzustellen  sucht. 

2.  Auf  statistischem  Wege  nachweis- 
bare Correlationen.  Als  ein  Beispiel  für 
derartige  Correlationen  mögen  zunächst  die 
Kopnlanteneorrelationen  genannt  wer- 
den. Solche  sind  dann  gegeben,  wenn  bei  der 
geschlechtUchen  Kopulation  einer  Species 
sich  männhche  und  weibhche  Individuen  nach 
Maßgabe  einer  bestimmten  Spezialausgestal- 
tung  ihrer  Eigenschaftsvarianten  zum  Ge- 
schlechtsakte vereinigen;  wenn  z.  B.  die 
Männchen  einer  bestimmten  Größenstufe 
nur  mit  Weibchen  von  gleichfalls  bestimmter 
Größenstufe  —  die  aber  keineswegs  die 
gleiche  wie  bei  den  Männchen  zu  sein  braucht 
—  kopulieren.  Eine  derartige,  zuweilen  als 
Homogamie  bezeichnete,  Kopulationscorre- 
lation  ist  beispielsweise  für  das  Infusor 
Paramaecium  und  für  den  Coloradokäfer 
nachgewiesen  und  bis  zu  einem  gewissen 
Grade  auch  für  die  Ehe  des  Menschen  wahr- 
scheinUch  gemacht  worden;  sie  kommt  also 
offenbar  in  weitgehender  —  sicher  aber  nicht 
in  allgemeiner  —  Verbreitung  vor. 

Zum  statistischen  Nachweis  einer  Kopula- 
tionscorrelation  benutzt  man  ein  in  Reihen  und 
Säulen  gefeldertes  Rechteck  oder  Quadrat,  das 
in  der  aus  der  folgenden  Tabelle  ersichtlichen 
Weise  zum  Eintragen  derjenigen  Pärchenzahlen 
dient,  die  man  innerhalb  einer  bestimmten 
Größenklasse  von  Männchen  (vertikale  Säulen) 
mit  einer  bestimmten  Größenklasse  von  Weib- 
chen (horizontale  Reiher)  in  Kopulation  ange- 
troffen hat.  Hierbei  sind  die  in  den  Vertikalreihen 
verzeichneten  Pärchenzahlen  in  Prozenten  an- 
gegeben, um  vergleichbare  Zahlenwerte  zu  er- 
halten, so  daß  jecle  Säule  für  sich  addiert  die 
Säulensumme  100  ergibt. 

Männchen-  und  Weibchen-Größenklassen  von 
in  Kopulation  gefundenen  Coloradokäfern 
(D  0  r  y  p  h  0  r  a  d  e  c  e  m  I  i  n  e  a  t  a)  nach  To  wer : 


.732 


Correlation 


Größen- 

Größenklassen der  c/'  -> 

klassen 

der  9. 

1.     2.  1  3.  1  4. 

5.  1  6. 

7. 

8. ;  9. 

10. 

iJ 

90 

lO 

2         

— 



— 

— 

— 

— 

2. 

6 

70 

6    — 

— 



— 

— 

— 

— 

3. 

4 

13 

71 

13 

I 



—   — 

— 

— 

4. 

— 

7 

12 

74 

lO 

5 

—  1  — 

— 

■ — 

5. 

—  1  — 

8 

12 

76 

lO 

5      I 

— 

— 

ß. 

—  1  — 

I 

I 

II 

70 

II         2 

3 

— 

7. 

— 

— 

. — 



2 

13 

82    85 

6 

I 

8. 

. 









2 

2      lO 

88 

3 

9. 





— 





. 

2 

2 

6 

10. 

— 

— 

— 

— 



— 



— 

I 

90 

Die  Tabelle  läßt  ans  hier  nicht  zu  erörtern- 
den, im  übrigen  leicht  ersichtlichen  Gründen,  die 
man  in  den  Lehrbüchern  über  Variationsstatistik 
entwickelt  findet,  eine  bestehende  Correlation 
dadurch  erkennen,  daß  ihre  Zahlengruppen  sehr 
regelmäßig  in  einer  von  links  nach  rechts  ab- 
steigenden Diagonalrichtung  angeordnet  sind. 
Stiege  in  irgend  einem  anderen  Falle  eine  ähn- 
lich^Diagonale  von  links  nach  lechts  mit  deut- 
licher Pvegelmäßigkeit  an,  so  bestünde  zwischen 
den  verglichenen  :\Ierkmalen  eine  umgekehrt  ge- 
richtete, sogenannte  „negative"  Correlation, 
d.  h.  mit  dem  Steigen  der  Zahlenwerte  des  einen 
Merkmals  würden  die  Zahlenwerte  des  anderen 
kleiner  werden.  Die  ans  der  Tabelle  erkennbare 
Correlation  ist  zwar  im  vorgeführten  Falle  eine 
recht  befriedigende,  aber  doch,  wie  schon  die  Un- 
reeelmäßigkeiten  in  der  7.  bis  9.  Weibchenklasse 
vermuten  lassen,  keine  absolute;  eine  vollkom- 
mene, variationslose  Correlation  würde  in  der 
Diagonallichtung  eine  einreihige,  aus  der  jedes- 
maligen Zahl  hundert  bestehende,  Linie  ergeben; 
ein  solcher  Fall  kommt  aber  nicht  vor,  er  würde 
verlangen,  daß  ein  Männchen  von  einer  bestimm- 
ten Größenstufe  nur  mit  einem  Weibchen  von 
einer  einzigen  festnormierten  Größenstufe  kopu- 
lieren könne;  eine  Beschränkung,  die  erfahrungs- 
gemäß a  priori  unwahrscheinlich  genannt  werden 
muß. 


Die  Kopvüationscorrclationen  sind  keine 
absoluten,  sondern  nur  relative,  sie  sind  bald 
größer,  bald  kleiner,  bald  fehlen  sie  ganz; 
ihre  eventuelle  Installation  kann  sich  nur 
auf  Grund  einer  irgendwie  stattfindenden 
gegenseitigen  Auswahl  der  Kopulanten  (also 
durch  „Geschlechtliche  Zuchtwahl")  voll-  i 
ziehen. 

Auf  statistischem  Wege  konstatierbar 
sind  dann  auch  diejenigen  Correlationen,  die 
als  Variationscorrelationen  oder  als 
Vererb  ungs  correlationen  verschiedene 
Eigenschaftsvarianten  in  mehr  oder  weniger 
gesetzmäßiger  Verbindung  vorführen  und 
in  dieser  Verbindung  eventuell  auch  in  der 
Deszendentenreihe  durch  Vererbung  weiter- 
gegeben werden  können.  In  vielen  Fällen 
dieser  Art  muß  allerdings  zurzeit  noch  die 
allgemeine  Erfahrung  an  Stelle  eines  gesicher- 
ten statistischen  Nachweises  herangezogen 
werden. 

Schon  Darwin  hat  aus  den  Erfahrungen 
der    Tierzüchter    eine    größere    Anzahl    hierher- 


gehöriger Beispiele  zusammengestellt,  von  denen 
hier  nur  folgende  genannt  werden  mögen.    Lange 
Beine  werden  fast  immer  gleichzeitig  mit  einem 
langen  Kopf  vererbt;  männliche  weiße   Katzen 
mit  blauen  Augen  sind  gewöhnlich  taub  —  haben 
sie  nur  ein  blaues  Auge,  so  sind  sie  auch  nur  auf 
der   gleichen  Seite   taub  — ;  unbehaarte  Hunde 
zeichnen    sich  sehr  häufig  dmxh  unvollkommene 
Zahnbildung  aus;  lang-  und  grobhaarige  Wieder- 
käuer   neigen  zu  längeren  Hörnern;  Tauben  mit 
kurzem   Schnabel    haben    meist    kleine,    Tauben 
mit  langem  Schnabel  meist  große  Füße:  Tauben 
mit    federigen    Füßen   tragen    fast    immer    eine 
stark  entwickelte  Bindehaut  zwischen  ihren  beiden 
äußeren  Zehen  u.  dgl.  m.  Die  statistische  Prüfung 
des   Mendelschen  Vererbungsgesetzes  hat  dann 
in  der  Neuzeit  weitere,  besser  gesicherte   Fälle 
derartiger  Vererbungscorrelationen  aufgefunden, 
so  ist  bei  der  Nachtkerzenmutante   Oenothera 
rnbrinervis    rote    Blattnervatur    mit    haariger 
Beschaffenheit  der  Pflanze  verknüpft,  bei  Rubus 
treten    geschlitzte    (laciniate)    Laubblätter    mit 
ebensolchen  Blütenblättern  gemeinsam  auf,  eine 
besondere  Ausbildung    der  Hühnerkämme    geht 
mit    einer    besonderen    Ausbildung    der    übrigen 
Lappenanhänge  des  Kopfes  einher,  Katzen  mit 
gelbweiß    und    schwarz    geschecktem    Fell    sind 
stets  weiblich,  der  sogenannte  Gelbfaktor  F  der 
Mäuse,    der   Pigment  ablagern  ngen  in  den  Haar- 
spitzen bewarkt^bedingt  gleichzeitig  auch  schwarze 
Augen,  u.  dgl.  m.    Schließlich  ist  auch  die  Varia- 
tionsstatistik   für    sich    allein,    also    außerhalb 
ihres  Dienstes  in  der  Vererbungslehre,  auf  eine 
Reihe     von     Variationscorrelationen     gestoßen, 
so    konnte     Johannsen    feststellen,    daß    der 
,, mittlere"   Stickstoffprozentgehalt  der    Gersten- 
körner gleichzeitig  mit  dem  Körnergewicht  zu- 
nimmt; "es  handelt  sich  in  diesem  Falle  also  um 
eine  positive  Variationscorrelation  zwischen  Stick- 
!  Stoffprozenten  und   Körnergröße,  beide  nehmen 
in  gleicher   Richtung   zu.      Umgekehrt  steht  es 
mit    dem    Fettprozentgehalt   und   dem    Körner- 
gewicht beim  Hafer;  die  mittleren  Fettprozente 
nehmen     mit     steigendem     Körnergewicht     ab, 
man  hat  dann  in  dieser  Beziehung  eine  negative 
Variationscorrelation. 


Die  hier  genannten  Correlationen  lassen  sich 
genau  wieder  durch  die  gleiche  graphische  Auf- 
stellung mit  Hilfe  von  Diagonalreihen  darstellen, 
wie  dies  bei  den  Kopulationscorrelationen  ge- 
zeigt wurde.  Es  müssen  nur  die  Säulenköpfe  mit 
den  Variationsklassen  des  einen  Merkmals,  die 
Reihenköpfe  aber  mit  den  Variationsklassen  des 
anderen,  der  Correlation  verdächtigen,  Merkmals 
signiert  werden;  je  schärfer  sich  die,  alsdann  im 
Sinne  der  Kopf  Signaturen  eingetragenen,  Werte 
zu  einer  Diagonalen  zusammenordnen,  desto 
stärker  ist  die  Korrelation;  je  mehr  sich  aber 
die  eingetragenen  Werte  in  der  Tabelle  von  den 
Diagonalen  aus  anch  nach  den  Seiten  hin 
zerstreuen ,  desto  geringer  ist  die  Correla- 
tion und  sie  fehlt  ganz,  wenn  sich  überhaupt 
keine  Diagonalgruppierung  der  Weite  erkennen 
läßt.  *  Um  einen  handlicheren,  kürzeren  Aus- 
druck für  die  Variations-  und  Vererbungscorre- 
lationen zu  haben,  hat  man  außerdem  einen  Cor- 
relationskoeffizienten  r  nach  der  Bravaisschen 

Formel  r  =  '^1*^'^^ :    eingeführt ;   cc   ist   hierbei 

die  Abweichung  vom  Mittelwert  der  Eigenschaft, 


Correlation 


733 


und  zwar  (^x  (liejenige  der  einen,  x-Eigenschaft 
oder  „supponicrten'"  Eigenschaft,  und  uy  die- 
jenige der  anderen,  mit  ihr  correlierenden,  y- 
Eigenschaft  oder  ,, relativen"  Eigenschaft,  n  be- 
deutet die  Gesaratsumme  der  untersuchten 
Individuen  und  öx  bezw.  Cy  die  ,, Standard- 
abweichung" oder ,, Streuung"  der  x  bzw.  y-Eigen- 
schaft.^)  Es  muß  also  die  Abweichung,  welche  ein 
Individuum  in  der  x-Eigenschaft  vom  Mittelwert 
dieser  x-Eigenschaft  zeigt,  mit  der  analogen  Ab- 
weichung der  y-Eigenschaft  desselben  Indivi- 
duums für  jedes  einzelne  Individuum  für  sich 
multipliziert  werden,  und  die  so,  für  jedes  der 
untersuchten  Individuen  erhaltenen  Produkte 
müssen  dann  zueinander  addiert  {-^^  Summe- 
zeichen) und  dann  durch  das  Produkt  aus  der 
Individuenzahl  mal  den  beiden  Standardabwei- 
chungen dividiert  werden.  Die  Berechnung  des 
Correlationskoeffizienten  liefert  Zahlen,  die 
zwischen  — 1  und  +1  liegen.  Ergibt  sich  r  =  1, 
so  herrscht  völlige  Correlation^),  r  =  0  bedeutet 
Fehlen  jeder  Correlation;  negative  Werte  zeigen 
umgekehrte,  d.  h.  negative  Correlation  an. 

Ueber  die  Faktoren,  welche  die  Variations- 
und Vererbungscorrelationen  vermitteln,  ist 
Sicheres  nicht  bekannt.  Bereits  Darwin  hebt 
hervor,  daß  es  sich  nicht  sagen  lasse,  ,,ob 
der  eine  Teil  den  anderen  beherrsche  oder 
ob  beide  von  irgendwelchen  früher  ent- 
wickelten Teilen  beherrscht  werden".  So 
hängt  z.  B.  der  Besitz  von  zwei  Paar  Glied- 
maßen und  einer  Wirbelsäule  bei  verschie- 
denen Wirbeltieren  nicht  von  einer  direkten 
Wechselbeziehung  zwischen  der  Anzahl  der 
Extremitäten  und  dem  Aufbau  der  Wirbel- 
säule ab,  sondern  das  Znsammentreffen 
beider  Eigentümlichkeiten  ist  die  Folge  ge- 
meinsamen stammesgeschichtlichenUrsprungs 


^)  ,,Die  Standardabweichung  ist  die  Quadrat- 
wurzel des  durchschnittlichen  Quadrats  aller 
Abweichungen.  Bezeichnen  wir  eine  Abweichung 
vom  ^Mittel  im  allgemeinen  mit  a,  die  Anzahl 
der  Individuen,  welche  die  betreffende  Ab- 
weichung haben,  mit  p,  während  die  Gesamtzahl 
aller  Individuen  —  die  Summe  aller  p  —  mit 
n  bezeichnet  wird,  so  kann  die  Standardabwei- 
chung, welche  wir  mit  ß  bezeichnen,  durch  folgende 

Formel   ausgedrückt   werden     ö  =  zb  |  ^  P'^  ." 

'      n 
(Johannsen  1909  p.  41.) 

'^)  Eine  ganz  vollkommene  Correlation  mit 
r  =  1  ist  seither  auf  dem  einschLägigen  Gebiet 
noch  nicht  gefunden  worden;  ein  Wert  r  =  0,963, 
"wie  er  bei  Untersuchung  von  2500  Blättern 
von  Trifolium  pratense  als  Correlations- 
koeffizient  zwischen  Länge  des  linken  Blättchens 
und  Länge  des  Endblättchens  gefunden  wurde, 
bedeutet  schon  eine  außergewöhnliche  Annäherung 
an  eine  vollkommene  Correlation;  dagegen 
zeigt  ein  Correlationskoeffizient  r  =  — 0,174 
(wie  ihn  Johannsen  bei  Prüfung  der  von 
Züchtern  vertretenen  Ansicht,  daß  der  Zucker- 
gehalt der  Zuckerrübe  mit  der  Verzweigung  der 
Wurzeln  steige,  fand)  deutlich  an,  daß  die  Kor- 
relation eher  eine  umgekehrte  (mit  negativem 
Vorzeichen),  aber  bei  der  Nähe  zu  Null  über- 
haupt kaum  in  Betracht  zu  ziehen  ist. 


großer  Reihen  von  Tieren  (nicht  kausale 
Correlation,  Driesch).  Die  Vererbungs- 
correlationen für  sich  allein  werden  vielfach 
auf  eine  entsprechende  Verkuppelung  der 
betreffenden  Eigenschaftsträger  (Gene)  in 
den  Keimzellen  zurückgeführt,  eine  An- 
schauungsweise hypothetisch  theoretischer 
Natur,  die  bislang  noch  keine  sichere  mor- 
phologische Grundlage  gefunden  hat. 

3.  Auf  experimentellem  Wege  durch 
operative  Eingriffe  feststellbare,  physiolo- 
gische Correlationen  zwischen  den  Kom- 
ponenten von  Einzeltieren.  Physiologische 
Correlationen  sind  Abhängigkeitsverhältnisse 
zwischen  verschiedenen  Organen  oder  Kör- 
perteilen oder  Funktionen  ein  und  desselben 
Individuums.  Man  sucht  sie  dadurch  sicher 
zu  stellen,  daß  man  durch  operative  Altera- 
tion eines  Correlationskomponenten  die,  von 
ihm  abhängigen,  übrigen  Correlationskom- 
ponenten in  irgendwelche  als  Operations- 
resultat erkennbare  Mitleidenschaft  versetzt. 
Derartige  physiologische  Correlationen  kön- 
nen sich  während  der  Embryonalentwicke- 
lung als  entwickelungsmechanische  Corre- 
lationen, oder  sehr  bezeichnend  „abhängige 
Differenzierungen"  (Roux)  genannt,  beim 
ersten  Aufbau  der  Organe  äußern,  oder  sie 
treten  als  ,,Wachstumscorrelationen"  erst 
zwischen  den  bereits  embryonal  angelegten, 
aber  noch  im  Wachstum  begriffenen  Körper- 
teilen auf,  oder  sie  bringen  als  ,,Fnnktions- 
correlationen"  die  physiologischen  Leistungen 
bereits  fertiggestellter  Organe  in  wechsel- 
seitige Abhängigkeit.  Je  nach  der  Art  und 
Weise  der  die  Correlationen  vermittelnden 
Faktoren  hat  man  außerdem,  durch  Zug-, 
Druck-  und  gegenseitige  Berührung  ausgelöste 
,, mechanische  Correlationen"  von  ,, chemi- 
schen Correlationen",  welche  durch  Stoff- 
wechselprodukte die  Komponenten  in  Ab- 
hängigkeit bringen,  und  von  ,, durch  Nerven- 
leitung übermittelten  Correlationen"  unter- 
schieden. 

Diese  Scheidungen  sind  aber  durchaus  un- 
scharfe, denn  einerseits  geht  der  Entwickelungs- 
zustand  eines  Tieres  oder  seiner  Einzelorgane 
ohne  scharfe  Grenze  in  den  ausgebildeten  Zustand 
über,  und  andererseits  schließen  sich  auch  mecha- 
nische, chemische  und  durch  Nervenleitung  be- 
werkstelligte Correlationen  in  keiner  Weise  aus, 
sie  können  sich  in  beliebigem,  meist  schwer  zu 
analysierendem,  Zusammenwirken  nnteinander 
vereinigen. 

3a)  Mechanische  Correlationen.  Am 
klarsten  liegen  mechanische  Entwicke- 
lungscorrelationen  bei  den  sogenannten  Mops- 
kopfbildungen vor,  d.  h.  bei  solchen  Mißbil- 
dungen des  Kopfes,  bei  denen  die  Gesichts- 
teile des  Schädels  dem  Hirnschädel  gegenüber 
durch  störend  entgegenstehende  Hindernisse 
eine  anormale  Längenkürzung  erfahren  haben. 

Derartige  Mopskopfbildungen  sind  von  Tor- 
nier    von    verschiedenen  Tierformen,    Fischen, 


734 


Correlation 


Amphibien  und  Säugetieren  untersucht,  in  äußerst 
einleuchtender  Weise  mechanisch  analysieit  und 
auch  durch  geeignete  künstliche  Eingriffe  ex- 
perimentell herbeigeführt  worden.  Gewisse  Schä- 
digungen des  Eies,  deren  Folge  Tornier  als 
Plasmaschwäche  bezeichnet,  bewirken  eine  lokale 
Aufquellung  des  Dotters,  die  sich  den  auf  der 
Eiober fläche  vorwachsenden  Teilen  der  Kopf- 
anlage hinderlich  in  den  Weg  legt  und  dadurch 
ein  Auswachsen  der  dem  Dotter  aufliegenden 
ventralen  Kopfpartien,  d.  h.  also  der  Gesichts- 
teile, zu  normaler  Länge  verhindert;  durch  das 
Kleinbleiben  der  ventralen  Kopfknochen  können 
auch  die  oberen  Kopfteile,  z.  B.  das  Auge,  in 
Mitleidenschaft  gezogen  und  in  abweichende  Form- 
gestalten hineingepreßt  werden.  Dotterquellungen 
im  Caudalgebiet  des  Eies  können  die  embryoirale 
Schwanzknospe  zu  ganz  abweichenden  Form- 
bildungen veranlassen,  die  von  der  Stärke  des 
Dotterdruckes  und  den  Widerständen  abhängt, 
auf  welche  die  gedrückten  Embryonalgebilde 
dabei  sti  ßen;  das  gedrückte  Embr3'onalgewebe 
reagiert  hierbei  offenbar  einfach  wie  eine  plastisch 
knetbare  Masse  i).  deren  Ausbreitung  durch  Wider- 
stände aufgehalten  wird.  Mechanische  Corre- 
lation besteht  hier  zwischen  Dotter  quellung  und 
Gesichtsbildung,  oder  zwischen  Gesichtsbildung 
lind  Augenentwicklung. 

Sehr  viel  komplizierter  sind  die  mechani- 
schen Entwickelungs-  oder  Wachstumscorre- 
lationen,  die  in  der  Struktur  der  Organe 
selber  bei  dem  definitiven  Ausbau  derselben 
durch  ihre  mechanische  Inanspruchnahme, 
also  zunächst  in  Correlation  zu  ihrer  mecha- 
nischen Funktion,  entstehen. 

Das  bekannteste  Beispielbietenhierdie  Knochen 
der  Wirbeltiere,  welche  ihre  Spongiosaknochen- 
substanz  in  vollem  Einklang  mit  den  Konstruk- 
tionsprinzipien der  Ingenieure  in  ganz  bestimmten 
Druck-  und  Zuglinien  anordnen,  die  von  ihrer 
jeweiligen  Zug-  und  Druckbelastung  abhängen 
und  sich  nach  Veränderungen  bei  Knochen- 
brüchen der  neuen  Inanspruchnahme  entsprechend 
umordnen;  ähnliches  kommt  auch  bei  anderen 
bindegewebigen  Strukturen  vor;  die  Correlation 
spielt  sich  hier  in  erster  Instanz  zwischen  allen 
Faktoren  ab,  welche  die  Zug-  und  Druckwir- 
kungen modifizieren,  also  zwischen  der  jeweiligen 
Verteilung  des  Körpergewichts  zwischen  j;ler  spe- 
ziellen Lagerung  der  Muskeln  usw.  und  den  in 
genannter    Weise    strukturierten    Knochenteilen. 

Roux  hat  bekanntlich  diese  Erscheinun- 
gen durch  den  ,, Kampf  der  Teile  im  Organis- 
mus" erklärt;  die  beanspruchten  Gewebeteile 
verbrauchen   bei   ihrer   Funktion   mehr   Er- 
nährungssubstanzen    und     entwickeln    sich 
infolge  ihres  Funktionierens  auch  stärker  als 
die   weniger  beanspruchten  Gewebeteile,   sie 
nehmen     daher     den     Minderbeanspruchten 
Ernährungssubstanzen  weg  und  bringen  letz-  j 
tere  zur  Rückbildung,  während  sie  sich  selbst 
,,in  der  Richtung  ihrer  Beanspruchung"  be- , 
sonders  stark  entwickeln;   so   entsteht  eine! 
Anpassung   der    Organe    an   ihre   Funktion, 


^)Vgl.L.  RhumblerrDer  Aggregatzustandund 
die  physikalischen  Besonderheiten  des  lebenden 
Zellinhaltes.    Ztschr.  allgem.  Physiol.  I  p.  370 ff. 


die  Roux  als  „funktionelle  Anpassung"  be- 
zeichnet. Diese  funktionelle  Anpassung  zei- 
tigt mannigfache  entwickelungsmechanische 
Correlationcn.  Mit  der  stärkeren  Entwickelung 
der  Kaumuskeln  der  Raubsäuger  geht  eine 
correlative  Erhöhung  der  den  Kaumuskeln 
zum  Ansatz  dienenden  Crista  auf  dem 
Schädeldach  einher;  je  nach  der  mehr  oder 
weniger  beträchtlichen  Entwickelung  der 
Flugmuskulatur  bei  den  Vögeln  wächst  die 
i  Höhe  der  Crista  sterni,  an  welche  sich  die 
Flugmuskeln  festsetzen  usw\,  daß  unter  sol- 
chen Umständen  in  zweiter  Instanz  auch  die 
motorischen  Nerven  und  die  versorgenden 
Blutgefäße  in  correlativer  Abhängigkeit  stär- 
ker ausgebildet  werden  müssen,  liegt  auf  der 
Hand. 

3b)  Chemische  Correlationcn.  Es  sind 
dies  meistens  Funktions-,  seltener  Entwicke- 
lungscorrelationen,  die  durch  chemische  Sub- 
stanzen vermittelt  werden.  Man  bezeichnet 
die  betreffenden  Substanzen,  die  als  Ueber- 
träger  der  Beziehungen  dienen,  als  „Hor- 
mone": es  sind  gelöste  Substanzen,  die  durch 
irgend  eines  der  flüssigen  Medien  des  Körpers, 
meistens  das  Blut,  von  einem  zum  anderen 
Komponenten  der  Correlation  überführt 
werden. 

Nur  drei  oder  vier  solcher  Hormone  sind  ihrer 
Zusammensetzung  nach  genauer  bekannt,  näm- 
lich erstens  das  während  der  Funktion  der 
Gewebe,  vor  allen  Dingen  während  der  Kon- 
traktion der  Muskeln, gebildete  Kohlendioxyd, 
das  correlativ  auf  das  Respirationszentrum 
wirkt,  so  daß  seine  Aufspeicherung  bei  erhöhter 
Muskeltätigkeit  zur  Beschleunigung  des  Respira- 
tionsaktes und  dadurch  zu  rascher  Entfernung, 
d.  h.  zur  gesteigerten  Ausatmung  des  durch  die 
erhöhte  Tätigkeit  entstandenen  Ueberschusses 
führt;  zweitens  das  Adrenalin  der  Nebennieren- 
drüsen, das  die  funktionelle  Tätigkeit  der  unter 
der  Herrschaft  des  sympathischen  Nerven- 
systems stehenden,  unwillkürlichen  ]VIuskulatiur 
ermöglicht ;  drittens  die  im  Magen  erzeugte  C hlo r  - 
wass  er  Stoff  säure,  die  die  Bildung  von  Se- 
kretin im  Epithel  des  Duodenum  anregt ;  und  vier- 
tens möglicherweise  das  Jodothyrin  der  Schild- 
diüse,  das  in  das  Blut  gelangt  und  für  das  Leben  ' 
des  Individuums  von  größter  vielseitig  cor- 
relativer Wichtigkeit  ist;  da  totale  Fortnahme  der 
Drüse  schwere  Wachstumsschädigungen,  auch 
geistige  Stumpfheit,  Plumpheit  der  Bewegungen 
und  sehr  oft  auch  Störungen  der  Wärmeregulation 
zur  Folge  hat,  Schädigungen,  die  durch  nach- 
trägliche Verfütterung  von  Schilddrüsensubstanz 
an  die  operierten  Tiere  gemildert  werden,  oder 
ganz  ausbleiben,  wenn  man  ein  Stück  der  Schild- 
drüse an  einer  anderen  Stelle  des  Körpers  als 
Ersatz  für  die  weggenommene  Drüse  einpflanzt.  ' 
Dies  Verhalten  läßt  zugleich  die  chemische  Natur 
dieser  Correlationen  deutlich  hervortreten.  Außer- 
dem gibt  es  noch  eine  erhebliche  Anzahl  Hormone 
unbekannter  Zusammensetzung,  deren  Existenz 
entweder  bewiesen  oder  angenommen  worden 
ist,  um  sie  für  gewisse  Funktionscorrelationen 
verantwortlich  zu  machen  (siehe  Zusammenstel- 
lung bei  Ho  well  p.  187);  einige  sollen  noch  ge- 


Correlation 


735 


I  nannt  werden.  Im  vorderen  Lappen  der  Hypo- 
physis  findet  sich  ein  Hormon,  welches  das  Wachs- 
tum der  Knochen  und  Bindegewebe  reguliert;  im 
Ovarium  der  Säugetiere  kommt  ein  Hormon 
vor,  das  die  Einpflanzung  des  befruchteten  Eies 
und  das  Wachstum  des  Placentagewebes  kon- 
trolliert; das  Wachstum  der  Milchdrüsen  wird 
dmxh  ein  Hormon  angeregt,  das  offenbar  der 
Fötus  durch  Placenta  und  Uterus  auf  das 
Muttertier  überträgt.^) 

Vielfach  diskutiert  worden  ist  die  Corre- 
lation, die  zwischen  den  Geschlechtsdrüsen 
und  den  sogenannten  sekundären  Sexual- 
charakteren bei  zahlreichen  Tierforraen,  wie 
bei  manchen  Amphibien,  bei  vielen  Vögeln 
und  Säugetieren  in  kaum  zu  verkennender 
Weise  besteht,  in  anderen  Fällen  aber  trotz 
des  Vorhandenseins  sekundärer  Sexualcharak- 
tere, so  mit  Sicherheit  bei  den  Schmetter- 
lingen, gänzlich  fehlt. 

Nach  frühzeitiger  Kastration  entwickeln 
männliche  Frösche  keine  Brunstschwielen  an 
ihren  Daumen,  Widder  keine  Hörner,  Eber  lassen 
ihre  Eckzähne  nicht  zu  Hauern  auswachsen, 
die  Eunuchen  bleiben  bartlos,  ihr  Kehlkopf  bleibt 
klein,  ihre  Stimme  wird  nach  dem  Kindesalter 
nicht  tiefer.  Kapaunen,  deren  Kastration  voll- 
ständig ist,  haben  zwar  die  Sporen  und  Sichel- 
federn des  Hahnes,  aber  ihre  Kämme  und  Kopf- 
lappen bleiben  unentwickelt,  sogar  kleiner  als 
bei  der  Henne,  auch  krähen  die  Kapaunen  nicht. 
Das  Zurückbleiben  eines  erbsengroßen  Hoden- 
stückchens bei  der  Kastration  genügt  aber  zur 
vollständig  normalen  Entwickelung  der  genannten 
sekundären  Geschlechtsmerkmale. 

So  nahe  es  hegt,  das  eventuelle  Vorhan- 
densein derartiger  Correlationen  durch  die 
Annahme  von  Hormonen  zu  erklären,  die 
von  den  Geschlechtsorganen,  spezieller  von 
den  Gonaden  aus,  durch  sogenannte  innere 
Sekretion  an  das  Blut  und  von  ihm  an  die 
sekundären  Sexualorgane  abgegeben  werden, 
ebenso  sicher  ist  es  jedoch  in  der  Neuzeit  ge- 
worden, daß  die  Wirkung  derartiger  Hormone 
nicht  in  dem  Sinne  formbestimmend  für 
die  Ausgestaltung  der  Sexualcharaktere  ist, 
daß  nur  die  von  den  Hoden  abgegebenen 
Hormone  männhche  bezw.  die  von  den  Ovarien 
herstammenden  Hormone  weibliche  Körper- 
eigentümlichkeiten veranlassen  könnten. 

Gegen  eine  derartige  einfache  Auffassung 
spricht  schon  die  öfter  beobachtete  Hahnenfedrig- 
keit  altgewordener  weiblicher  Rebhühner,  Hühner, 

.    Fasanen,   Pfauen  und   Enten,  welche,  obgleich 

1)  Auf  das  Ohr  transplantierte  Milchdrüsen, 
die  durch  die  Transplantation  normaler  Innervie- 
rung entzogen  waren,  fingen  gleichwohl  bei 
Meerschweinchen  nach  dem  Wurf  von  Jungen 
zu  laktieren  an;  die  Hormone,  welche  die  Lak- 
tation vernritteln,  scheinen  aber  in  diesem  Falle 
nicht  aus  dem  Muttertier  selbst,  sondern  aus  den 
Embryonen  zu  stammen;  denn  bei  jungfräu- 
lichen Kaninchen  lassen  sich  durch  mehrmalige 
Injektion  von  Extrakten  aus  Kaninchenembryo- 
nen —  nicht  aber  durch  Extrakte  aus  Uterus 
oder  Placenta  — •  die  Milchdrüsen  zu  nicht  un- 
beträchtlichem Wachstum  bringen  usw. 


sie  do.ch  nur  weibliche  Hormone  besitzen  sollten, 
Federkleider  von  durchaus  männlichem  Cha- 
rakter anlegen^);  weiter  spricht  gegen  solche  Aus- 
legung das  gelegentliche  Vorko  mmen  von  Geweihen 
bei  weiblichen  Hirschen,  die,  voneiner  einzigen  Aus- 
nahme, dem  Renntier,  abgesehen,  sonst  unter  nor- 
malen Umständen  niemals  solche  tragen,  sie  aber 
ausnahmsweise  bis  zu  einem  gewissen  Grade  er- 
zeugen können,  wenn  ihre  Ovarien  anormal  ent- 
wickelt sind,  oder  wenn  sie  an  gewissen  Stellen 
des  Kopfes  verletzt  worden  sind;  hier  entwickeln 
sich  nrännliche  Charaktere  ohne  Mitwirkung 
von  Hodenhormonen.  Noch  klarer  aber  zeigt  sich 
die  Unzulänglichkeit  einer  einfachen  sexuell 
spezifischen  Hormonenwirkung  darin,  daß  man 
einem  männlichen  kastrierten  Frosch,  der  nach 
seiner  Kastration  die  sonst  für  das  Männchen 
charalrteristischen  Brunstschwielen  am  Daumen 
während  der  Brunstperiode  nicht  mehr  ent- 
wickelt, wieder  zu  solchen  von  fast  vollkommener 
Ausbildung  verhelfen  kann,  wenn  man  Stückchen 
von  Ovarien  frisch  gefangener  Froschweibchen 
in  seine  subkutanen  Lymphräume  implantiert 
(Meisenheimer),     nicht     etwa     nur     dadurch 

—  was  ja  viel  verständlicher  ist  und  allerdings 
auch  mit  noch  größerem  Erfolg  ausgeführt  werden 
kann  — ,  daß  man  Hodenstückchen  frisch  ge- 
fangener Männchen  in  gleicher  Weise  dem  Lymph- 
sack des  Kastraten  implantiert. 

Nimmt  man  die  zahlreichen  Ergebnisse 
auf  chesem  Gebiete  zusammen,  so  kommt 
man  zu  der  Anschauung,  daß  die  Anlage  der 
sekundären  Geschlechtsmerkmale  in  nor- 
malen Fällen  schon  sehr  frühzeitig  (wohl 
gleichzeitig  mit  der  Natur  der  Gonaden 
selbst)  vor  ihrer  eigentlichen  Manifestation 
festgelegt  ist,  daß  aber  in  manchen  —  nicht 
in  allen  (Schmetterlinge)  —  Fällen,  für 
den  weiteren  und  normalen  Ausbau  der 
bereits  vorhandenen  Aulagen  die  Anwesen- 
heit der  Geschlechtsdrüsen  notwendig  ist, 
vielleicht  weil  die  Anlagen  von  ihnen  Hor- 
mone empfangen,  die  aber  keine  andere  Rolle 
spielen  als  diejenige  irgendwelcher  anderer 
notwendiger  Nährsubstanzen  —  also  etwa 
keine  andere  Rolle  als  die  zum  Aufbau 
von  Knochensubstanz  im  Geweih  der  Hirsche 
oder  irgend   sonstwo  notwendigen    Ca-Salze 

—  und  die  darum  auch  durch  andere, 
ernährungsphysiologisch  ähnhch  wirkende, 
Stoffe  ersetzt  werden  können,  so  daß  so- 
gar männliclje  und  weibhche  Hormone  in 
manchen  Fällen  in  weitgehendem  Maße  ein- 
ander vertreten  können.  Nicht  das  Struk- 
turprinzip der  sekundären  Sexualcharaktere 
wird  von  den  Hormonen  festgelegt,  sondern 
nur  ihr  materieller  Aufbau  wird  von  ihnen 
in  mehr  oder  w^eniger  maßgebender  Weise 
unterstützt  und  gefördert.  Je  stärker  die 
Unterstützung  ist,  desto  deuthcher  tritt  die 


^)  So  besitzt  z.  B.  das  Göttinger  zoologische 
Institut  eine  ausgestopfte  alte  Goldfasanenhenne, 
die  vollständig  einem  Goldfasanenhahn  in  der 
Färbung  entspricht,  deren  Geschlechtsorgane 
aber  durch  Blumenbach  als  weibliche  kon- 
statiert worden  waren. 


736 


Correlation 


Correlation  zwischen  den  Geschlechtsmerk- 
malen hervor. 

Die  beim  Aufbau  der  sekundären  Sexual- 
charaktere beschäftigten,  von  den  Gonaden 
gelieferten  Substanzen  verlieren  bei  solcher 
Auffassung  ihre  ihnen  vielfach  zuge- 
schriebene formbildende  Bedeutung;  sie 
werden  zu  Ernährungssubstanzen,  die  bei 
den  geschlechtlichen  Correlationen  neben  zahl- 
reichen anderen  Bedingungen  eine  mehr  oder 
weniger  wichtige  bis  sehr  nebensächhche 
Rolle  spielen  oder  die  auch  in  anderen  Fällen, 
wenn  keine  Correlation  zwischen  Gonaden 
und  sekundären  Sexualcharakteren  vorliegt, 
ganz  und  gar  durch  Faktoren  irgendwelcher 
unbekannter  anderer  Provenienz  ersetzt 
sein  können;  hier  ist  außer  den  Tatsachen 
selbst,  noch  alles  hypothetisch. 

3c)  Durch  Nervenleitung  über- 
mittelte Correlationen.  Mit  der  Er- 
klärung der  durch  Nervenleitung  übermittel- 
ten Correlationen  steht  es  nicht  besser;  man 
kennt  auch  hier  vorläufig  zumeist  nur  die 
Tatsachen. 
/  Einseitige,    angeborene    Atrophie    des    einen 

Hodens  beim  Hirsch  hat  eine  Verkümmerung  der 
Geweihstange,  in  der  Regel  nur  auf  der  entgegen- 
gesetzten Körperseite  zur  Folge:  eine  durch  Ver- 
letzung erworbene  einseitige  Hodenatrophie  führt 
in  entsprechender  Weise  meist  zu  einer  anormalen 
Ausbildung  der  Geweihstange,  zur  sogenannten 
Perückenstangenbildung  nämlich,  auf  der  trans- 
versalen Kopfseite.  Der  Kreuzungstransport 
der  Wirkung  kann  kaum  anders  als  durch  das 
Nervensj'stem  vermittelt  werden,  das  in  seinen 
Zentralteilen  (Hirn  und  Rückenmark)  Gelegen- 
heit bietet,  die  Reize  der  Schädigung  von  der 
einen  Körperseite  auf  die  andere  hinüberzu- 
leitcn,  während  kein  anderes  Organsystem  die 
Diagonalseiten  des  Vertebratenkörpers  mitein- 
ander in  anatomische  Verbindung  bringt  und 
darum  Diagonalwirkung  der  genannten  Art  ver- 
nritteln  kann.  Wahrscheinlich  wirken  in  diesem 
Falle  vasomotorische  Nerven i)  hemmend  auf 
die  zuführenden  Blutgefäße  der  transversalen 
Geweihanlage  ein,  so  daß  diese  sich  unter  der 
Störung  der  von  dem  Blute  vermittelten  Zufuhr 
von  Ernährungssubstanzen  anormal  entwickelt. 2) 
Aber  eine  solche  Erklärung  genügt  für  andere 
Geschehnisse  bei  nervösen  Correlationen  nicht; 
sie  versagt  z.  B.  in  folgenden  Fällen:  Wird  bei 
stieläugigen  dekapoden  Krebsen  das  Auge  unter 

^)  Vasomotorische  Nerven  sind  solche,  welche 
eine  Kontraktion  oder  eine  Erschlaffung  der  in 
den  Arterienwänden  gelegenen  Muskeln  ver- 
mitteln, das  Lumen  der  Arterien  also  lokal  ver- 
engern oder  erweitern  und  dadurch  das  Quantum 
der  Blutdurchfuhr  bestimmen. 

^)  Die  Annahme  sogenannter  ,,trophischer" 
Nerven,  denen  man  einen  direkt  dirigierenden 
Einfluß  auf  das  tierische  Wachstum  zuschreiben 
wollte,  und  die  man,  wenn  sie  überhaupt  exi- 
stierten, auch  für  den  oben  behandelten  Fall, 
zur  Erklärung  heranziehen  könnte,  hat  der  sorg- 
fältigen Kritik  nicht  Stand  gehalten.  Vgl. 
P.  Jensen,  Das  Problem  der  trophischen  Nerven. 
Med.-naturwissensch.  Arch.  II,  1910,  S.  459ff. 


Schorung  des  außerhalb  des  Auges  liegenden 
Ganglion  opticum  entfernt,  so  wird  ein  neues 
normales  Auge  regeneriert ;  schneidet  man  aber  mit 
dem  Auge  gleichzeitig  auch  das  genannte  Ganglion 
fort,  so  wird  ein  anormales,  antennenähnliches 
Gebilde  erzeugt.  Die  Entwickelung  eines  regene- 
rierenden Auges  mit  seinen  ganz  verschieden- 
artigen, nicht  bloß  nervösen  Bestandteilen, 
ist  also  von  der  Anwesenheit  eines  nervösen 
Organes,  des  Ganglion  opticum,  direkt  oder  in- 
direkt, in  irgendwelcher  ungeklärten  Weise  ab- 
hängig. Ebensowenig  läßt  sich  eine  durch  vaso- 
motorische Nerven  gestörte  Blutzufuhr  für  die- 
jenige gleichfalls  physiologisch  unerklärte  Ent- 
wickelungscorrelation  verantwortlich  machen,  die 
in  jüngster  Zeit  zwischen  der  Extremitäten- 
entwickelung  des  Frosches  und  gewissen  Teilen 
seines  Zentralnervensystems  festgestellt  worden 
ist.  Verhindert  man  dmch  sehr  frühzeitige  Ex- 
stirpation  der  Extremitätenknospe  bei  ganz 
jungen  Froschlarven  die  Regeneration  der  ent- 
sprechenden Gliedmaßen,  so  zeigen  ganz  bestimmte 
Teile  des  Zentralnervensystems,  durch  Entwicke- 
lungshemmung  hervorgerufene  anormale  Asym- 
metrien, die  nicht  etwa  auf  nachträglichen  De- 
generationen der  funktionslosgewordenen  Zentren, 
sondern  auf  einer  Unterdrückung  ihrer  Weiter- 
bildung beruhen. 

In  Summa  zeigt  sich,  daß  die  Correlatio- 
nen, welche  die  funktionellen,  entwicke- 
lungsgeschichtlichen,  regenerativen  und  son- 
stigen Leistungen  der  Organismen  verbinden, 
äußerst  vielseitige  sind.  Man  darf  vielleicht 
annehmen,  daß  jedwede  Leistung  eines 
Organs  usw.,  wenn  auch  manchmal  vielleicht 
nur  in  ä,ußerst  geringem  und  durch  andere 
Mittel  zum  Teil  ersetzbarem  Grade,  an  die 
Leistungen  aller  übrigen  Organe  irgendwie 
correlativ  angeschlossen  ist,  so  daß  hierdurch 
der  Organismus  als  Ganzes  bis  zu  einem 
bestimmten  Maße  durch  jedes  seiner  Organe 
beeinflußt  wird  und  durch  diese  zahllosen 
Beeinflussungen  vice  versa  auch  wieder  der 
sogenannte  Einfluß  des  Ganzen  auf  die  Teile 
seine,  wenn  auch  sehr  verwickelte  und  zurzeit 
im  einzelnen  noch  ausstehende  Erklärung 
findet  (s .  auch  den  Arti kel , ,E  n  t  w i  c  k  1  u  n  g  s  - 
mechanik  und  Entwicklungsphysio- 
logie der  Tiere"). 

Literatur.  R.  Goldschmidt ,  Einführung  in 
die  Vercrbungsunsscnschaft ,  S.  74ß-,  101,  808, 
S09.  Leipzig  1911.  —  O.  Hertwig,  Allgemeine 
Biologie,  2.  Aufl.,  S.  508,  522,  526,  534.  Jena 
1906.  —  E.  Hesse,  Der  Tierkörper  als  selb- 
ständiger Organismus,  S.  40.ff-,  4^8  (f.,  761  (f. 
Leipzig  1910.  —  W.  Johannsen,  Elemente  der 
exakten  Erblichkeitslehre,  S.  240ff.,  417,  475. 
Jena  1909.  —  E.  Korscheit,  Ueber  die  Be- 
einflussung der  Komponenten  bei  Transplantation. 
Medizin,  naturiv.  Arch.  I,  1908,  S.  472  bis  492. 
—  O.  Maas,  Einführung  in  die  experimentelle 
Entwickclungsgeschichte,  S.  129ß.  Wiesbaden 
1903.  —  Th.  H.  Morgan,  Experimentelle 
Zoologie.  Uebersetzt  von  H.  Rhumbler , 
8.  500 ff.  Leipzig  1909.  —  L.  Plate,  Vererbungs- 
lehre und  Deszendenztheorie ;  Festschrift  R.  Hert- 
wig, Bd.  2,  191(1,  S.  593  bis  6O4.  —  S.  Becher, 
Untersuchungen    über    nicht  funktionelle    Korre- 


Correlation  —  Coulomb 


737 


lation  in  der  Bildung  selbständiger  Skelettele- 
mente; Zoolog.  Jahrbtich  (Abteil,  allgem.  Zool.  u. 
Physiol.)  XXXI,  1911,  S.  18.  —  Ch.  Darwin, 
Erttstehung  der  Arten,  Kap.  1,  1859.  —  Der- 
seihe,  Abstammung  des  Menschen,  Kap.  2  bis 
7,  1871.  —  H,  Driesch,  Philosophie  des  Or- 
ganischen, Bd.  1,  93,  251.  Leipzig  1909.  — 
G,  Tornier,  Ueber  die  Art,  wie  äußere  Ein- 
flüsse den  Aufbau  des  Tieres  abändern.  Ver- 
handl.  d.  deutsch,  sool.  Gesellsch.  21.  Jahres- 
versamml.,  S.  45  ß.  Basel  1911.  —  W.  Roux, 
Kampf  der  Teile  im  Organismus.  Leipzig  1881; 
%ind  Gesamm.  Abhandl.  über  Entwickluv gsmech. 
Bd.  1,  Leipzig  1895.  —  E.  H.  Starling,  Die 
chemische  Correlation  der  Körpertdtigkeiten. 
Verhandl.  d.  Ges.  deutsch.  Natur/,  u.  Aerzte.  78. 
Vers.,  1907,  1.  T.,  Ü.  246ff.  —  L.  Krehl,  Ueber 
die  Störung  chemischer  Correlationen  im,  Or- 
ganismus. Leipzig  1907.  —  W.  H.  Hoivell, 
Die  chemische  Regulierung  der  Vorgänge  im 
Körper  mittels  Aktivatoren,  Kinasen  und  Hor- 
monen. Nattirw.  Rundschau,  Jahrg.  25,  S.  187 ff., 
1910.  —  H,  Ribbert,  Ueber  TransplaiUation 
von  Ovarium,  Hoden  und  Mamma.  Arch.  Eni- 
wickekmgsmech.  VII,  1898,  S.  704  ff.  —  J. 
3Ieisetiheirner ,  E.vpcrimenieHe  Studien  zur 
Soma-  und  Geschlechtsdifferenzierung.  Beitrag  I. 
Jena  1909.  —  Derselbe,  Ueber  die  Wirkung 
von  Hoden-  und  Ovarialsubstanz  auf  die  sekun- 
dären Geschlechtsmerkmale  des  Frosches.  Zool. 
Am.,  Bd.  38,  1911,  S.  53 ff.  —  W.  Harms, 
Ueber  Degeneration  und  Regeneration  der 
Daumen schwiele7i  und  -driisen  bei  Rana  fusca. 
Arch.  ges.  Physiol.  128,  S.  25ff.  —  A.  Hörig, 
Korrelationen  zwischen  gewissen  Organen  der 
Cerviden  und  den  Geweihen  derselben.  Verh. 
d.  5.  internal.  Zool.  Kongr.  Berlin  1901  (1902), 
S.  529 ff,  —  W.  Blasius,  Ueber  einen  Fall 
von  einseitiger  Geweihbildung  bei  einer  alten 
Ricke  infolge  eines  örtlichen  Reizes.  Ebenda 
S.  464.  —  li.  Rhumbler,  Ueber  die  Abhängig- 
keit des  Geweihivachstums  der  Hirsche  vom  Ver- 
lauf der  Blutgefäße  im  Kotbengeweih.  Zeitschr, 
f.  Forst-  u.  Jagdwesen  1911,  S.  295  ff.  —  C. 
Herbst,  Ueber  die  Regeneration  von  antennen- 
ähnlichen Organen  an  Stelle  von  Augen.  Arch. 
Entwickiungsmech.  IX,  1900,  S.  2 15 ff.  —  Der- 
selbe, Formative  Reize  in  der  tierischen  Onto- 
genese. Leipzig  1901.  —  H.  Spetnann,  Zum 
Problem  der  Correlation  in  der  tierischen  Ent- 
wickelung.  Verhandl.  d.  deutsch,  zool.  Gesellsch. 
1907,  S.  22 ff.  —  B.  Dürken,  Ueber  frühzeitige 
Exstirj)ation  von  E.etremitätenanlagen  beim.  Frosch. 
Zeitschr.  wiss.  Zool.  XCIX,  1911,  S.  189  ff. 

L.  Rhumbler, 


von  Cotta 

Bernhard. 


Forstfach.  1839  wiirde  er  als  Lehrer  an  der 
Forstanstalt  in  Tharand  angestellt;  1842  folgte 
er  einem  Ruf  nach  Freiberg  als  Nachfolger 
Naumanns  und  lehrte  als  Professor  der  Geologie 
und  Erzlagerstättenlehre  an  der  Bergakademie 
bis  zum  Jahre  1874.  In  diesem  Jalue  trat  er 
in  den  Ruhestand.  Er  starb  am  14.  September 
1879  in  Freiberg. 

In  Gemeinschaft  mit  C.  F.  Naumann  arbei- 
tete er  von  1836  bis  1846  an  der  geognostischen 
Karte  des  Königreichs  Sachsen,  die  im  Maßstab 
von  1:120000  in  zwölf  Sektionen  herausgegeben 
wurde  und  fiii"  die  damalige  Zeit  in  Deutsclüand 
als  unübertroffenes  Muster  galt.  Außerdem  gab 
er  in  den  Jahren  1843  bis  1848  eine  geognostische 
Karte  von  Thüringen  in  vier  Sektionen  heraus. 
Seine  größte  wissenschaftliche  Bedeutung  liegt 
auf  dem  Gebiet  der  Erzlagerstättenlehre.  Zu 
seinen  Studien  unternahm  er  ausgedehnte  Reisen, 
die  ihn  fast  durch  das  ganze  Mittel-  und  Ost- 
europa führten.  Die  Ergebnisse  finden  sich  in 
der  Lehre  von  den  Erzlagerstätten  (Leipzig  1855. 
2.  Aufl.  1859  bis  1861);  ferner  veröffentlichte  er 
1861  die  Erzlagerstätten  Eui'opas;  1862  gemein- 
schaftlich mit  von  Fallen berg  die  Erzlager- 
stätten UngaiTis  und  Siebenbürgens;  1864  die 
Erzla£;erstätten  im  Banat  und  in  Serbien;  1871 
der  Altai,  sein  geologischer  Bau  mid  seine  Erz- 
lagerstätten. In  seinem  1867  erschienenen  Werke 
,,In  Bezug  auf  das  Entwickelungsgesetz  der  Erde" 
vertritt  er  dieselben  Pi'inzipien  für  die  anorgani- 
sche Natur,  wie  sie  später  Darwin  für  die  Ent- 
\\ickelung  der  Organismen  aufgestellt  hat. 

Literatur.  Poggendorff's  Biographisch -lite- 
rarisches Handivörlerbuch  Bd.  I,  S.  486  u.  Bd.  3, 
I,  S.  303 fg.  —  Allgemeine  Deutsche  Biographie 
Bd.  47,  S.  538fg.  —  Neues  Jahrbuch  für  Mine- 
ralogie usw.     Nekrologe  1879. 

O.   Marschall. 


Er  mir  de  am  24.  Oktober  1808  in  Zillbach  (Sach- 
sen-Weimar) in   der  Vorderrhön  geboren.      Sein  '\ 
Vater  war  der  berühmte  Forstmann  Heinrich  | 
Cotta.    Die  Familie  Cotta  war  ein  altes  thürin- 
gisches  Adelsgeschlecht,   hatte   aber   das  Adels- ! 
prädikat   abgelegt.      Bernhard    Cotta  —  das! 
Adelsprädikat  erhielt  er  im  Jahre  1859  wieder  —  | 
Studierte  in  Freiberg  von  1827  bis  1831  Bergbau - 
Wissenschaft,  dann  in  Heidelberg  das  Berg-  und 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschalten.    Band  II 


Coulomb 

Charles  Augustin  de. 

Geboren  am  14.  Juni  1736  in  Angouleme,  ge- 
storben am  23.  August  1806  in  Paris.  Er  trat 
sehr  jung  in  das  Geniekorps  ein;  nach  einem 
9 jährigen  Aufenthalt  in  Westindien,  von  wo 
er  mit  geschwächter  Gesundheit  zurückkehrte, 
wurde  er  Ingenieur  bei  den  Festungs-  und  Wasser- 
bauten, beschäftigte  sich  aber  gleichzeitig  mit 
Untersuchungen  über  Mechanik,  Elektrizität  und 
Magnetismus,  die  seinen  Namen  bekannt  machten. 
Als  Lieutenant-Colonel  nahm  er  beim  Ausbruch 
der  Revolution  seinen  Abschied  und  widmete  sich 
fortan  ausschließlich  wissenschaftlichen  Unter- 
suchungen. 1804  wurde  er  Mitglied  des  National- 
instituts, 1806  Generalaufseher  des  öffentlichen 
Unterrichts,  seit  1781  war  er  Mitglied  der  Pariser 
Akademie.  Schon  1777  hatte  Coulomb  Mes- 
sungen üder  die  Torsion  von  Seidenfäden  und 
Haaren  veröffentlicht,  diese  Untersuchung  dehnte 
er  später  auf  Metalldrähte  aus.  Mit  der  Dreh- 
wage, die  er  bei  diesen  Untersuchungen  benutzt 
hatte,  führte  er  1785  bis  1789  seine  genauen 
Messungen  der  Anziehungs-  und  Abstoßungs- 
kräfte elektrisch  geladener  Körper  und  magne- 
tischer Pole  aus,  und  zeigte,  daß  diese  den  whk- 

47 


788 


Coulomb  —  Crustacea 


samen  elektrischen  und  magnetischen  Mengen 
(Polstärken)  direkt,  dem  Qnaclrat  der  Entfernung 
umgekehrt  proportional  sind.  Er  nahm  zwei 
elektrische  Fluida  an,  untersuchte  in  der  Folge 
ihre  Verteilung  auf  den  Leitern  und  stellte 
fest,  daß  sie  sich  auf  deren  Oberfläche  ansam- 
meln. Diese  Theorie,  die  er  auch  auf  den  Ma- 
gnetismus anwandte,  ermöglichte  eine  mathe- 
matische Berechnung  der  elektrischen  Verteilung, 
während  die  Drehwage  die  experimentelle  Prüfung 
der  Rechnung  gestattete. 

Literatur.    Rosenberger,  Geschichte  der  Physik, 
II,  S.  358 ff. 

E.  Drude. 


Croiistedt 

Axel  Fredrik. 


Geboren  am  23.  Dezember  1722  zu  Stroepsta 
in  Södermanland;  gestorben  am  19.  August 
1765  zu  Stockholm.  Als  Sohn  des  Generals 
Gabriel  Cronstedt  war  er  ursprünglich  zur 
militärischen  Laufbahn  bestimmt,  bekimdete 
aber  bald  größere  Neigung  für  die  Naturwissen- 
schaften. Nach  zahlreichen  Besuchen  in  den 
schwedischen  Bergwerksbezirken  bezog  er  1742 
die  Bergakademie,  wurde  aber  erst  1758  könig- 
lich schwedischer  Bergmeister  zu  Westerbergs- 
lagen.  Dagegen  war  er  seit  1753  Mitglied  der 
Akademie  zu  Stockholm,  in  deren  Schriften  er 
auch  die  meisten  seiner  Arbeiten  veröffentlichte. 
Außer  der  Entdeckimg  des  Nickels  in  dem  Mineral 
Kupfernickel  und  der  Kennzeichnimg  _  jener 
Mineralgattimg,  die  er  Zeolithe  nannte,  ist  als 
für  jene  Zeit  ausgezeichnet  sein  ,, System  der 
Mineralogie"  zu  nennen,  das  u.  a.  auch  von 
G.  A.  Werner  ins  Deutsche  übersetzt  wurde. 
Auch  verdankt  man  ihm  die  Einfühimig  des  Löt- 
rohrs in  die  Mineralogie. 

Die  genannten  Arbeiten  sind  veröffentlicht 
unter  dem  Titel  Om  en  malmart  fan  Los  kobalt- 
grufvor  i  Helsingland,  som  tyckes  vara  en  förut 
obekannt  halftmetall,  Stockholm  1751;  Be- 
skrifning  pä  en  obekannt  bergart,  som  kalias 
Zeolites,  Stockholm  1756;  Försök  tili  Minera- 
logien, eller  Mineral-Rikets  upställning,  Stock- 
holm 1768. 

Literatur.  G.  Gezelius,  Försük  tili  et  hiogra- 
j)hisk  Lexicon  üfver  nnmnkunnigc  och  lärde 
swenske  man.  Stockholm  1778  bis  1787.  — 
Ersch  lind  Grtiher,  AUgemeine  Encyclopädie 
der  Wissenschaften  und  Künste.  18S8,  20,  8.  195. 
—  Ct.  A.  Werner,  Vorrede  zur  Uebersetzung 
von  Cronstedts  Mineralogie.  Leipzig  1780.  — 
Biographie  universelle  (3Iichaud) ,  9.  528.  — 
J.  G.  Wallerius,  Brevis  introductio  in  histo- 
riam  littcrarum  mineralogicarnm.  Hohniae  1779, 
S.   95. 

K.   S2}angenbcrg. 


Crustacea. 


Ij  Die  Klasse  Crustacea.  2.  Morphologie 
und  Physiologie:  a)  Körperform,  b)  Integunient 
und  Skelett,  c)  Muskulatur,  d)  Nervensystem. 
e)  Sinnesorgane,    f)  Verdauungsorgane,    g)  Blut- 


gefäßsj^stem.  h)  Respirationsorgane.  i)  Ex- 
kretionsorgane.  k)  Leuchtorgane.  1)  Binde- 
gewebe, m)  Genitalorgane.  3.  Ontogenie  (Ent- 
wickelungsgeschichte).  4.  Systematik  und  Phylo- 
genie.     5.   Ethologie  (Biologie).     6.  Geographie. 

1.  Die  Klasse  Crustacea.  Die  Crustaceen 
bilden  eine  Klasse  der  Arthropoden,  deren 
typische,  d,  h.  nicht  infolge  sessiler  oder 
parasitischer  Lebensweise  degenerierte, 
Arten  nur  durch  folgende  Merkmale  den 
übrigen  Arthropoden  gegenüber  charakte- 
risiert werden  können:  sie  atmen  durch 
Kiemen  (oder  durch  die  Körperhaut,  nicht 
aber  durch  Tracheen)  und  tragen  am  vorde- 
ren, mittleren  und  oft  auch  am  hinteren 
Abschnitt  des  Körperstammes  eine  größere 
Zahl  meist  stark  differenzierter  und  von 
Spaltbeinen  oder  mittels  dieser  von  Blatt- 
beinen ableitbarer  Ghedmaßen.  Seit  den 
grundlegenden  systematischen  Arbeiten  La- 
treilles  hat  sich  die  Abgrenzung  und  der 
Inhalt  der  Klasse  besonders  dadurch  ge- 
ändert, daß  die  Hergehörigkeit  mancher 
KJrebsarten,  die  man  zu  den  Myriopoden 
(Isopoden) ,  Würmern  (parasitische  Cope- 
poden)  oder  Mollusken  ((^irripedien)  gestellt 
hatte,  erkannt  wurde,  während  andere,  wie 
Limulus  und  seine  paläozoischen  Verwandten, 
von  den  Crustaceen  abgerückt  und  in  die 
Nähe  der  Arachnoidea  gebracht  worden 
sind.  Die  Wissenschaft  von  den  Crustaceen 
bezeichnet    man   als    Carcinologie. 

2.  Morphologie  und  Physiologie.  2a) 
Körperform.  Wie  bei  allen  Arthropoden 
besteht  der  Körper  aus  dem  Stamm  und  den 
Gliedmaßen  (Podien),  der  Stamm  wiederum 
aus  Segmenten  und  die  Gliedmaßen  aus 
Gliedern.  Man  unterscheidet  zwei  Haupt- 
abschnitte des  Stammes:  Kopf  und  Rumpf 
(die  freihch  nicht  so  deuthch  voneinander 
abgesetzt  sind  wie  etwa  bei  den  Säuge- 
tieren), und  der  Rumpf  ist  nicht  selten 
ebenfalls  in  zwei  Abschnitte  abgeteilt.  Der 
Kopf  (Cephalon,  Fig.  83,  91  C),  dem  Mund 
und  Gehirn  zugehören,  bildet  bei  fast 
allen  Krebsen  ein  solides  Stück  (nur  bei  den 
Stoma  top  öden  sind  seine  beiden  vorder- 
sten Segmente  beweghch) ;  gleichwohl  nimmt 
man  an,  daß  er  aus  mehreren,  ursprüng- 
hch  miteinander  artikuherenden  Teilstücken, 
Metameren,  entstanden,  und  daß  die  Zahl 
der  Kopfmetamere  (Cephalomere)  bei 
allen  Krebsen  6  ist;  man  sclüießt  ches  aus 
der  Zahl  seiner  Gliedmaßen  und  Ganglien. 
Die  6  Paar  Ghedmaßen  des  Kopfes  sind: 
1.  Augenstiele,  2.  Antennulen,  3.  Antennen, 
4.  Mandibeln,  5.  Vordere  Maxillen,  6.  Hintere 
Maxillen.  Die  beiden  ersten  Paare 
sind  präorale,  die  übrigen  postorale  Ghed- 
maßen; auch  die  Antennen  sind  postoral 
(obwohl  sie  tatsächhch  vor  dem  Mund  an- 
sitzen), was  aus  ihrer  Ontogenese  und  Inner- 
vierung hervorgeht.      Strittig    ist    die  Auf- 


Crustacea 


739 


fassung  der  Augenstiele  als  Gliedmaßen;  wir 
halten  sie  dafür  und  zwar  (besonders  auf 
Grund  des  Ersatzes  amputierter  Stielaugen 
durch  Antennulen,  s.  unten  S.  769)  für 
Reste  von  antennulen-ähnhchen  Ghedmaßen 
(Präantennulen),  die  durch  die  starke  Aus- 
bildung der  paarigen  Augen  unterdrückt 
wurden,  so  daß  bei  den  Krebsen  mit  Stiel- 
augen von  ihnen  nur  die  Stiele  (Fig.  83,  91, 
99,  0),  bei  den  übrigen  Krebsen  keine  Reste 
übrig  bheben. 

Während  der  Kopf  aller  Krebse  die  über- 
einstimmende Zahl  von  6  Metameren  nach- 
weisen läßt,  schwankt  die  des  Rumpfes 
in  weiten  Grenzen.  Man  erklärt  dies  Ver- 
halten durch  die  Annahme,  daß  von  den 
zahlreichen,  mit  je  1  GHedmaßenpaar  aus- 
gestatteten Metameren,  die  man  den  hypo- 
thetischen Vorfahren  der  Krebse,  den  Pro  t- 
ostraken  (unten  S.  763),  zuschreibt, 
und  die  wir  noch  heute  bei  den  den  Protostra- 
ken  ähnhchsten  Krebsen,  denPhyllopoden, 
größtenteils  vorfinden  (Fig.  83  bis  85), 
eine  große  und  in  den  einzelnen  Ordnungen 
verschiedene  Zahl  verloren  gegangen  ist. 
Die  Ontogenese  der  Krebse  läßt  nun  ferner 
annehmen,  daß  dies  Verschwinden  von 
Metameren  dadurch  eintrat,  daß  sie  vom 
Endstück  des  Stammes,  in  dem  der  Darm 
mündet,  nicht  mehr  abgeghedert  wurden, 
und  daß  diese  Unterdrückung  der  Metamere 
bei  dem  letzten  (dem  Endstück  des  Stammes 
vorangehenden)  Metamer  anfangend  und 
rostrad  vorschreitend,  immer  mehr  Metamere 
betraf.  Schließhch  bheben  vor  dem  End- 
stück des  Stammes  (Analsegment)  bei  den 
Phyllopoden  verschieden  viele  (Fig.  83  bis 
85),  bei  den  Leptostraken  15  (Fig.  91), 
bei  den  Malacostraken  14  (Fig.  95),  bei 
den  übrigen  Entomostraken  höchstens  10 
(meist  weniger,  Fig.  86  bis  90)  Metamere 
übrig.  Diese  Rumpfmetamere  sind  nun,  wie 
aus  dem  Gesagten  hervorgeht,  der  Reihe 
nach  homolog,  d.  h.  jedes  von  ihnen  ist  von 
dem  gleichbezifferten  Metamer  der  Proto- 
straken  direkt  abzuleiten.  Nur  das  Anal- 
segment ist,  unabhängig  von  seiner  Nummer, 
bei  allen  Krebsen  dem  nicht  in  Segmente 
geghederten  Endstück  des  Stammes  homolog. 
Bei  den  Entomostraken  und  Lepto- 
straken artikuhert  an  ihm  jederseits  ein 
Anhang,  die  Furca  (Fig.  1  bis  3),  der  trotz 
seiner  gelegentlichen  Aehnhchkeit  mit  Ghed- 
maßen nicht  als  solche  aufzufassen  ist; 
Andeutungen  davon  kommen  auch  bei  Larven 
von  Decapoden  vor;  den  adulten  Malaco- 
straken fehlt  er.  —  Die  von  den  Vorfahren 
überkommenen  Rumpfmetamere  behielten  nun 
bei  den  Krebsen  entweder  die  Selbständigkeit 
(d.  h.  Beweghchkeit  gegeneinander),  oder  es 
verschmolzen  zwei  oder  mehrere  aufein- 
ander folgende  Metamere  zu  einem  einzigen 
Segment,     ein     phylogenetischer     Vorgang, 


dessen    ontogenetische    Wiederholung    man 
nicht    selten    beobachten    kann. 

Bei  vielen  Krebsen  ist  der  Rumpf  auf- 


Fig.  1  bis  5.  Hinterende  des  Körperstammes. 
1)  Analsegment  mit  Furca  eines  Copepoden; 
dorsal.  —  2)  Analsegment  mit  Furca  von  Nebalia; 
ventral.  —  3)  Dasselbe  von  einem  conchostraken 
Phyllopoden;  lateral.  • —  4)  6.  Pleopod  und 
Telson  einer  Mysidee;  ventral.  —  5)  Letzte 
Pleonsegmente  mit  den  Uropodien  und  Telson 
eines  Gammaiiden.  —  Fu  Furca,  Stc  Stato- 
cyste,  Te  Telson,  Urp  Uropodien. 

'  fällig  in  zwei   Abschnitte  geteilt,  in  einen 
vorderen,  welcher  Thorax  (Brust),  und  einen 
hinteren,  welcher  Pleon  (Abdomen,  Schwanz) 
heißt.     Das  ist  besonders  bei  den  Lepto- 
straken und  allen    Malacostraken    der 
Fall  (Fig.  92,  100,  101);  hier  fällt  die  Grenze 
der  beiden  Abschnitte  übereinstimmend  zwi- 
schen das  8.  und  9.  Rumpfmetamer,  so  daß 
der   Thorax  aus   8   Thoracomeren  (T),   das 
[  Pleon  der  Leptostraken  aus  7,  das  der  Mala  c  - 
ostraken    aus  6  Pleomeren  (P)    und   dem 
1  Analsegment  besteht ;  das  Analsegment  der 
I  Malacostraken  wird  als   Telson  (Fig.  4,  5, 
[  92,    101    Te)    bezeichnet.      Dagegen  gehört 
eine  deuthche  Zweiteilung  des  Rumpfes  bei 
[den  Entomostraken  zu  den   Ausnahmen, 
und  wo  sie  vorkommt,  fällt  sie  entweder  an 
eine   weiter   hinten   (Phyllopoden   (Fig.    83) 
oder  weiter  vorn  (Fig.  87)  gelegene   Stelle, 
so  daß  die  Termini  Thorax  und  Pleon  hier 
eine  andere  morphologische  Bedeutung  haben 
würden  und  durch  die  Namen  Vorderrumpf 
und  Hinter  rümpf  ersetzt  werden  sollen.  — 
I  Die  erwähnten  Verschmelzungen  von  Rumpf- 
metameren  finden  nun  besonders  häufig  im 
Thorax  statt,  und  zwar  vereinigt  sich  meist 
I  das  erste,  nicht  selten  auch  einige  folgende 
j  Thoracomere  mit  dem  Kopfsegment  zu  dem 
sogenannten  Cephalothorax  (Ct),  der  dem- 
nach eine  wechselnde  Zahl  von  Thoracomeren 

47* 


740 


Crustacea 


(bei  den  Decapoden  sind  es  alle,  Fig.  97, 
99)  in  sich  aufnehmen  kann.  Verschmelzung 
von  Pleomeren  ist  seltener  und  findet  sich 
besonders  bei  Arthrostraken  (Fig.   96). 

Die  Körpersegmente  besitzen,  außer  den 
Gliedmaßen,  noch  allerlei  Anhänge,  von  denen 
hier  erwähnt  seien:  das  vielgestaltige  Eos- 
trum  (Fig.  87,  91,  97  r),  in  das  die  Spitze 
des  Vorderkopfes  ausgehen  kann,  ferner 
die  den  Mund  umgebenden  Lippenwülste 
(davor  das  Epistom,  dahinter  das  Me- 
tastom  oder  die  Paragnathen)  und  endlich 
die  Epimere.  Wo  auf  den  Seiten  der  Seg- 
mente die  Dorsalwand  (Tergit)  mit  der 
Ventralwand  (Sternit)  zusammenstößt,  ent- 
steht oft  eine  Duplikatur  der  Segment- 
wand, die  sich  zu  einem  breiten  Saum, 
sogar  zu  einer  beweghch  abgesetzten 
Platte  (Amphipoden,  Fig.  93)  auswachsen 
kann.  Auf  derartige  als  Epimere  (Pleurite) 
bezeichnete  DupUkaturen  der  hinteren  Cepha- 
lomere  sind  nun  auch  die  zweiklappigen 
Schalen  zurückzuführen,  die  den  Leib 
der  Phyllopoda  conchostraca  (Fig.  84), 
Cladoceren  (Fig.  90),  Ostracoden  (Fig. 
89),  Cirripedienlarven  (Fig.  77)  um- 
schheßen,  ebenso  der  Rückenschild  (C  a  r  a  p  a  x ) 
der  Phyllopoda  notostraca  (Fig.  85) 
und  derThoracostraken  (Fig.  92,  97,  99) 
und  selbst  das  Gehäuse  und  der  Mantel 
der  Cirripedien  (Fig.  88). 

Als  ursprünglichste  Form  aller  postoralen 
Gliedmaßen  läßt  sich  das  Blattbein 
ansehen  (Fig.  6):  eine  kaum  geghederte 
Platte  mit  lappigen,  beborsteten  Rändern; 
diesem  Typus  am  nächsten  kommen  die 
Thoracopodien  der  Phyllop öden  und  Lept- 
ostraken  (Fig.  83,  9i  t);  es  sind  Ruder- 
organe mit  respiratorischen  und  mastikatori- 
schen  Nebenfunktionen.  Durch  Ausbildung 
der    GUederung    und  Vervollkommnung   der 


Fig.  6  bis  8.  Haupttypen  von  Gliedmaßen. 
6)  Blattbein  (eines  Phyllopoden).  7)  Spaltbein 
(eines  Copepoden).  —  8)  Stabbein  (eines  De- 
capoden).  —  Ba  Basale,  Br  Kieme,  Ca  Carpus, 
Co  Coxale,  Da  Dactylus,  Enp  Endopodit,  Exp 
Exopodit,  Is  Ischium,  Me  Älerus,  Pr  Propus,  Prpt 
Protopodit. 


Gelenke,  durch  Reduktion  der  Platte  auf 
ein  proximales  Stück  (Protopodit)  und 
durch  Streckung  und  Gliederung  des  termi- 
nalen Lappens  und  des  distalsten  Lateral- 
randlappens entstand  der  2.  Haupttypus: 
das  Spaltbein  (Fig.  7)  mit  seinen  beiden 
Spaltästen,  dem  medialen  Endopodit 
(Innenast,  Enp)  und  dem  lateralen  Exopodit 
(Außenast,  Exp).  Bei  dieser  Umformung  ge- 
wann die  Ruderfunktion  durch  die  Ver- 
mehrung und  Vervollkommnung  der  Gelenke, 
die  Atemfunktion  wurde  an  manchen 
Beinen  den  lateralen  Auswüchsen  (Epipo- 
diten,  Fig.  19,  Br)  des  Protopodites,  die 
Kaufunktion  den  Medialrandfortsätzen 
(E  n  d  i  t  e  n  oder  Laden,  Fig.  11,  13,  En)  des 
Protopodites  der  Mundteile  übertragen.  Bei- 
spiele von  Spaltbeinen  sind  die  Pleopodien 
der  meisten  Malacostraken  (Fig.  20),  die 
Thoracopodien  der  Copepoden  (Fig.  7), 
Cirripedien  (Fig.  17)  und  vieler  Thorac- 
ostraken  (Fig.  19),  die  Antennen  vieler 
Entomostraken  und  Thoracostraken 
(Fig.  10)  usw.  Aus  dem  Spaltbein  entstand 
durch  Rückbildung  des  Exopodites  das  aus 
nur  einer  Ghedreihe  bestehende  St  abbein 
(Fig.  8);  von  seinen  (meistens  7)  GMedern 
gehören  die  ersten  beiden  (Coxale,  Basale) 
zum  Protopodit,  die  übrigen  5  (Ischium, 
Merus,  Carpus,  Propus,  Dactylus) 
zum  Endopodit.  Seine  Funktionen  bestehen 
im  Kriechen,  Packen,  Festhalten,  weshalb 
das  Stabbein  mit  Klauen  ausgestattet  zu 
sein  pflegt  und  seine  EndgUeder  öfters  in 
eine  Schere  (Chela)  oder  Greifhand  (Sub- 
chela)  umgeformt  sind.  Typische  Stabbeine 
sind  die  Gehbeine  der  kriechenden  Deca- 
poden  (Fig.  99),  die  Antennen  mancher 
Copepoden  und  Ostracoden  usw.  Unter 
den  ungemein  vielgestaltigen  Gliedmaßen 
der  Krebse  gibt  es  außerdem  eine  Menge,  die 
sich  nicht  ohne  weiteres  in  diese  drei  Typen 
einreihen,  aber  doch  entweder  als  Zwischen- 


Fig.    9.      Antennula    eines     Stomatopoden.    — 

Fig.   10.      Antenne   eines   Thoracostraken.      Co 

Coxale,    Enp    Endopodit,    Exp    Exopodit,    Fläs 

Sinnesgeißel,  Pd  Schaft. 


Crustacea 


741 


stufen  oder  als  rückgebildete  Formen  von 
ihnen  ableiten  lassen.  —  Antennulen  (Vor- 
dere, Innere  Antennen,  Fig.  9).  Diese  (gleich 
den  Augenstielen)  präoralen  GUedmaßen 
sind  nicht  auf  Blatt-  oder  Spaltbeine  zurück- 
führbar. Sie  bestehen  bei  allen  Entom- 
ostraken  (Fig.  87,  89,  AI),  den  meisten 
Arthrostraken  (Fig.  93,  94,  96,  AI)  und 
einigen  Thoracostraken  aus  nur  einer 
Keihe  von  Gliedern;  bei  den  anderen  Malac- 
ostraken  trägt  ihr  proximales  (meist  drei- 
ghederiges)  Stück  (Schaft,  Pedunculus,  Fig. 
9,  Pd)  2,  selten  3  Geißeln  (Fig.  9,  95,  98, 
101).  Die  Gliedzahl  der  Antennulen  ist 
oft  sehr  groß,  bei  manchen  Entomostraken 
sind  sie  jedoch  ein  ungegHedertes  Stäbchen 
(Fig.  83  bis  86,  90,  AI.)  Die  Antennulen 
vermitteln  hauptsächUch  Tast-  und  Ge- 
ruchsempfindungen. —  Die  Antennen  (Hin- 
tere, Aeußere  Antennen,  Fig.  10)  sind  oft 
Spaltbeine  (Fig.  84,  89,  90,  An),  nicht 
selten  auch  bei  Larven  solcher  Arten,  deren 
adulte  Tiere  einästige  Antennen  haben. 
Das  Exopodit  ist  vielgliederig,  oder  hat  (bei 
vielen  Malacostraken)  die  Form  einer 
ungeghederten  Flosse  (Squama,  Scaphoce- 
rit,  Fig.  10,  Exp.),  oder  es  fehlt,  und  in  diesem 
Fall  gleicht  das  Protopodit  mit  dem  geißei- 
förmigen Endopodit  einer  Antennule  (Fig. 
93,  96,  An).  Die  spaltästigen  Antennen 
sind  Ruder-  oder  Steuer-,  die  einästigen 
meist  Sinnes-  oder  Klammerorgane.  — ■  Der 
wichtigste  Teil  der  Man di bei  (Vorderkiefer, 
Fig.  11,  12)  ist  das  Coxale  (Co),  dessen  Endit 
sich  als  beilförmiger  Fortsatz  (Lade,  En) 
unter  das  Epistom  schiebt.  Zwischen  den 
mediad  gekehrten,  bezahnten  Kauflächen 
der  beiderseitigen,  von  starken  Muskeln 
bewegten  (nicht  selten  asymmetrischen)  Laden 


Fig.  11  bis  16.  Mundgliedmaßen.  11)  Mandibel 
eines  Copepoden.  — 12)  Mandibel  eines  Sympoden. 
— 13)  1.  Maxille  eines  Copepoden.  — 14)  1.  Maxille 
eines  Isopoden.  —  16)  2.  Maxille  eines  Schizo- 
poden. —  16)  2.  Maxille  eines  Amphipoden. 
Ba  Basale,  Co  Coxale,  En  Kaulade,  Enp  Endo- 
podit, Exp  Exopodit,  i  Pars  incisiva,  m  Pars 
molaris  der  Mandibel. 


wird  die  Nahrung  zermalmt;  bei  den  Malac- 
ostraken(Fig.l2)ist  die  Kaufläche  oft  in  die 
Pars  incisiva  (i)  und  molaris  (m)  geteilt; 
die  Kauladen  der  Parasiten  pflegen  Stilette 
zu  bilden,  die  in  das  zu  einer  Saugröhre 
umgewandelte  Epistom  eingebettet  hegen. 
Die  übrigen  Teile  des  Spaltbeins,  aus  dem 
die  Mandibel  hervorging,  sind  nur  noch  bei 
einigen  Copepoden  erhalten  gebheben  (Fig. 
11),  sonst  aber  zu  einem  kleinen  Anhang 
(Palpus,  oft  dreighederig)  verkümmert  oder 
ganz  geschwunden  (Fig.  12);  der  Palpus 
entwickelt  sich  ontogenetisch  entweder  aus 
dem  larvalen  Spaltbein  oder  entsteht  nach 
vöUigem  Schwunde  des  Spaltbeins  als  Neu- 
bildung. —  Die  Vordere  Maxille  (Hinter- 
kiefer, Maxillula,  Fig.  13, 14)  und  die  Hintere 
Maxille  (Maxille  s.  st.,  Beikiefer,  Fig.  15,  16) 
unterstützen  die  Mandibel  bei  der  Zer- 
kleinerung der  Nahrung;  nicht  selten  haben 
sie  auch  die  Funktion,  Wasserströme  zu  er- 
regen zur  Herbeistrudelung  von  Nahrungs- 
teilchen oder  zur  Erneuerung  des  Atem- 
wassers; auch  als  Klammer-  und  Putzorgane 
können  sie  gebraucht  werden.  Die  Maxillen 
weisen  nicht  selten  den  Typus  von  Blatt- 
beinen auf,  die  vorderen  bei  manchen  Entom- 
ostraken, die  hinteren  bei  vielen  Thorac- 
ostraken, bisweilen  mit  deutlicher  Aus- 
bildung von  Spaltästen,  wie  die  vorderen 
Maxillen  der Copepoda  gymnoplea (Fig.l3) 
und  die  hinteren  Maxillen  der  Leptostraken 
und  Schizopoden  (Fig.  15).  Bei  vielen 
Crustaceen  aber  sind  die  Maxillen  klein  und 
auf  das  Protopodit  mit  seinen  Enditladen 
reduziert  (Fig.  14,  16),  an  dem  etwa  noch 
ein  kleiner  Palpus  hängt.  Die  hinteren 
Maxillen  fehlen  den  Cladoceren:  eines 
der  sehr  seltenen  Beispiele  des  Fehlens 
einer  Kopfghedmaße  bei  freilebenden  Kreb- 
sen. —  Die  Ghedmaßen  des  Eumpfes  heißen 
(je  nach  seinen  beiden  Hauptabschnitten, 
an  denen  sie  artikulieren)  Thoracopodien 
(Cormopodien,  Brustbeine,  Fig.  17  bis  19, 
91  bis  101t)  und  Pleopodien  (Abdomen- 
beine,  Fig.  20).  Bei  den  meisten  Crustaceen 
haben  sich  die  8  Paar  Thoracopodien 
in  zwei  Gruppen  differenziert,  indem  die 
vorderen  Paare  die  ursprüngliche  Ruder- 
funktion gegen  andere  Funktionen  (Packen 
und  Halten  der  Beute,  Angriff  und  Vertei- 
digung, Putzen  usw.)  vertauschten  und  sich 
demgemäß  in  verschiedener  Weise  umformten 
zu  sogenannten  Maxillipe  den  (Kieferbeinen, 
Fig.  18)  oder  Gnathopodien  (Fig.  93,  tj,  tg); 
die  übrigen  Thoracopodien,  deren  Hauptfunk- 
tion die  lokomotorische  bheb,  die  sich  aber 
nicht  selten  aus  Ruderbeinen  in  Kriech- 
beine (Schreitbeine)  umwandelten,  heißen 
Peräopodien  (Fig.  8,  19).  Diese  Differen- 
zierung in  zwei  Gruppen  ist  an  den  blatt- 
förmigen Thoracopodien  der  Phyllopoden 
und    Leptostraken,    ferner    bei    Anom- 


742 


Crustacea 


ostraken  und  Dichelopoden  höchstens 
angedeutet  und  bei  den  Cladoceren  in 
wechselnder  Weise  ausgebildet;  nur  1  Paar 


Fig.  17  bis  20.  Rumpfbeiiie.  17)  Rankenbein 
eines  Ciiripeden.  —  18)  Maxilliped  eines  Cope- 
poden.  —  19)  Peräopod  eines  Lophogastriden. 
—  20)  Pleopod  von  Nebalia.  Ba  Basale,  Br 
Kieme,  Co  Coxale,  Da  Dactylus,  Enp  Endopodit 
Epm  Brustplatte,  Exp  Exopodit,  Me  Merus, 
Prp  Protopodit,  R  Retinaculum. 

ist  von  ilir  bei  den  Copepoden,  Isopoden 
und  manchen  Schizopoden  betroffen,  2 
Paare  bei  den  Amphipoden,  3  Paare  bei 
manchen  Sympoden  und  Schizopoden 
und  bei  Amphipoden  und  Decapoden, 
5  Paare  bei  Stomatopoden  (Fig.  101), 
und  bei  den  Cirripedia  thoracica  (Fig.  88) 
sind  alle  vorhandenen  Thoracopodien  zu 
Greifbeinen  (Girren,  Fig.  17)  geworden. 
Während  bei  den  Phyllopoden  die  Reihe 
der  Thoracopodien  sich  ohne  Grenze  in  die 
der  Pleopodien  fortsetzt  (Fig.  83  bis  85), 
und  bei  den  übrigen  Entomostraken 
Pleopodien  im  morphologischen  Wortsinn 
nicht  existieren  (weil  die  bei  ihnen  etwa 
vorhandenen  Pleonsegmente  beinlos  sind), 
sind  die  6  Paare  von  Pleopodien  bei  den 
Leptostraken  und  Malacostraken  (Fig. 
20,  Fig.  91  bis  101,  p)  ganz  anders  gebaut 
als  die  Thoracopodien;  es  sind  hier  Spalt- 
beine, die  die  Ruderfunktion  bei  den  Arten 
übernahmen,  deren  Thoracopodien  das  Rudern 
teilweise  oder  ganz  gegen  andere  Funktionen 
aufgaben.  Das  hinterste  Pleopodienpaar 
der  Malacostraken,  auch  als  Uropod 
(Fig  4,  Urp,  Fig  94,  95,  101  u)  bezeichnet, 
weicht  von  den  anderen  in  Gestalt  und 
Stellung  zum  Rumpfe  ab;  es  bildet  bei  An- 
omostraken  und  Thoracostraken  mit 
dem  Telson  die  Schwanzflosse  (Schwanz- 
fächer, Fig.  4),  mit  der  der  schwimmende 
Krebs  steuert  und  die  Vorwärtsbewegung 
hemmt  oder  bei  ventro-rostrader  Flexion  des 
ganzen  Pleons  in  eine  Rückwärtsbewegnng 
verwandelt;  auch  manche  Isopoden  haben 
eine  ähnhche  Schwanzflosse,  während  die 
Amphipoden    sich    durch  den  Besitz  von 


3  Paar  üropodien  (Fig.  5,  Urp)  auszeichnen. 
Die  beiden  Beine  eines  Pleopodienpaares 
werden  oft  durch  Häkchen  (Retinae ula, 
Fig.  20  R)  verkoppelt,  die  am  medialen 
Beinrande  sitzen  und  in  die  Häkchen  des 
Beines  der  Gegenseite  eingreifen;  diese 
Eimüchtung  zwingt  die  beiden  Beine  eines 
Paares  zu  synchronischem  Schwingen.  Nicht 
selten  sind  die  vorderen  Pleopodienpaare  der 
Männchen  Copulationsorgane  (Fig  51,  98  p  1). 
2b)  Integument  und  Skelett.  Die 
den  Körper  der  Crustaceen  überall  umhüllende 
Haut  (Integument)  besteht  wie  bei  aUen 
Ai'thropoden  aus  zwei  Schichten,  aus  der 
äußeren  Cuticula  und  dem  darunter  liegen- 
den Epithel  (Hyp  oder  Ulis),  von  dem  die 
Cuticula  produziert  wird.  Indem  die  Cuticula 
in  ihre  Grundsubstanz,  das  Chitin,  Kalk- 
carbonat  und  -phosphat  aufnimmt,  erhärtet 
sie  und  quahfiziert  sich  für  die  Funktionen 
eines  Skeletts;  dies  ist  also  zunächst  ein 
Exoskelett;  aber  indem  Fortsätze  des 
Integumentes  (Apodeme)  ins  Körper- 
innere hineinwuchern  und  dort  entweder 
den  Muskeln  zum  Ansatz  dienen  oder  sich 
zu  Platten  und  Bögen  (Endophragmen) 
verlöten,  um  innere  Organe  gegen  Druck 
zu  schützen,  stellt  die  Cuticula  bei  allen 
Krebsen  auch  ein  Endoskelett  her.  Die 
harten  Skeletteile  (Fig.  29  pa)  haben  die 
Grundform  von  Röhren,  zwischen  denen  das 
Chitin  weicli  und  faltbar  bleibt  und  dadurch 
eine  Gelenkhaut  (gh)  bildet,  die  den 
Skelettröhren  der  Segmente  und  Güeder 
erlaubt,  sich  gegeneinander  zu  beugen  und 
zu  strecken;  dabei  schiebt  sich  jedes  Seg- 
ment mit  seinem  Hinterrande  über  den 
Vorderrand  des  folgenden  Segmentes  und 
jedes  Glied  mit  dem  distalen  Rande  über 
den  proximalen  des  folgenden  Ghedes.  Um 
die  Bewegungen,  die  die  Skelettröhren  gegen- 
einander ausführen,  in  mehr  oder  minder 
festen  Bahnen  zu  halten,  finden  sich  an  den 
einander  zugekelu-ten  Rändern  der  Röhren 
aUerlei  Verdickungen  und  Fortsätze,  nach 
deren  Form  man  verschiedene  Typen  von 
Gelenken  unterscheidet.  Sehr  verbreitet 
ist  das  Scharniergelenk  (Fig.  21);  es  hat 
zwei  diametrale  Gelenkangeln,  deren  Knopf 
und  Pfanne  durch  Verkürzung  der  Gelenk- 
liaut  enge  zusammengehalten  werden,  so 
daß  die  Verbindungslinie  der  beiden  Angeln  die 
einzig  möghche  Drehungsachse  des  Scharniers 
ist.  Diese  Beschränkung  der  Bewegungs- 
möghchkeiten  auf  eine  einzige  Ebene  wird 
öfters,  z.  B.  in  den  Scheren-  und  Geh- 
beinen der  Decapoden,  dadurch  kompen- 
siert, daß  die  einzelnen  Gelenkachsen  eines 
Beines  verschieden  orientiert  sind,  wo- 
durch das  Endghed  des  Beines  einen  weiten 
Verkehrsraum  beherrscht.  —  Die  Cuticula 
trägt  eine  Menge  von  Anhängen:  Borsten, 
Haare,  Haken,  Stacheln,  Schläuche,  Kämme 


Crustacea 


743 


usw.,  deren  Funktionen  ebenso  mannig- 
faltig wie  ihre  Form  und  Anordnung  sind. 
Sie  wird  von  zahlreichen  Poren  durch- 
setzt,   die    in    jene   Anhänge    führen    oder 


Fig.  21.  Halbierte.  Krebsschere.  Der  bewegliche 
Haken  (Da)  ist  mit  dem  Handglied  (Pr)  durch 
ein  Scharnier  verbunden,  dessen  eine  Angel 
(Gi)  sichtbar  ist.  Mabd  Oeffner,  Madd  Schließer 
der  Schere. 


Mündungen  der  inderHypodermis  gelegenen, 
oft  sehr  zahlreichen  Hautdrüsen  sind.  —  Da 
die  Cuticula  nicht  dehnbar  ist,  müssen  die 
Krebse  sie  von  Zeit  zu  Zeit  abwerfen,  um 
zu  wachsen;  sobald  die  alte  Cuticula  von 
der  Hypodermis  abgelöst,  gesprengt  und 
abgestoßen  ist,  kann  die  Hypodermis  sich 
dehnen  und  an  ihrer  Oberfläche  eine  neue, 
weitere  Cuticula  produzieren.  Diese  Häu- 
tungen, durch  die  die  Entwicklung  jedes 
Krebses  in  streng  voneinander  geschiedene 
Stadien  geteilt  wird,  wiederholen  sich  bei 
jungen  Tieren  häufiger  als  bei  alten,  dauern 
aber  meistens  noch  nach  erlangter  Ge- 
schlechtsreife fort.  Zugleich  mit  der  Außen- 
haut wird  auch  die  bisweilen  mit  kompHzierten 
Anhängen  besetzte  Innenhaut  von  Vorder- 
und  Hinterdarm,  die  eine  Fortsetzung  der 
Cuticula  ist,  und  das  Endoskelett  ausge- 
stoßen. Mit  den  Häutungen  in  Zusammenhang 
stehen  die  sogenannten  Krebsaugen(Gastro- 
lithe)  der  Flußkrebse  und  Hummer;  das  sind 
Kalkhnsen  in  der  Magenwand,  die  bei  den 
Häutungen  in  die  Magenhöhle  fallen  und 
sofort  verdaut  werden;  durch  Aufnahme  des 
von  ihnen  gelieferten  Kalkes  erhärten  zu- 
nächst die  Mandibeln;  dann  frißt  der  Krebs 
von  der  abgeworfenen  Haut  (Spohe),  deren 
Kalk  das  Hauptmaterial  zur  Erhärtung 
seiner  neuen   Haut   hefert. 

2c)  Muskulatur.  Die  Muskeln,  die  mit 
seltenen  Ausnahmen  aus  quergestreiften 
Fasern  bestehen,  lassen  sich  in  4  Kategorien 
teilen:  1.  die  eigentlichen  Stammmuskeln, 
die  sich  mit  jedem  Ende  an  eines  von  zwei 
artikuherenden  Segmenten  heften,  oder  auch 
Segmente  überspringen,  mit  oder  ohne  Ab- 
gabe von  Faserbündeln  an  die  übersprungenen 
Segmente;  die  ventralen  von  diesen  Stamm- 
muskeln beugen  den  Rumpf  gewöhnhch 
viel  stärker  ventrad  als  die  dorsalen  dorsad; 


da  die  dorsade  Beugung  kaum  über  die 
Geradestreckung  hinauszugehen  pflegt,  so 
bezeichnet  man  die  Dorsalmuskeln  als  Exten- 
soren  (Fig.  32  nie),  im  Gegensatz  zu  den 
ventralen  Flexoren  (mf).  Diese  Muskeln 
zeigen  oft  eine  viel  komphziertere  Anordnung, 
als  die  einfachen  Bewegungen  der  Segmente 
erwarten  lassen.  Hierher  gehören  auch  die 
Muskeln,  die  sich  mit  beiden  Enden  an  Teile 
des  nämlichen  Segmentes  heften,  so  z.  B. 
der  Muskel,  der  die  beiden  Klappen  der  Schale 
von  Phyllopoden,  Ostracoden  usw. 
schheßt.  2.  Die  Stammuskeln,  die  die  Ghed- 
maßen  gegen  den  Stamm  bewegen;  sie  inse- 
rieren mit  dem  dickeren  Ende  an  den  Ter- 
giten  der  Segmente  und  mit  dem  ventralen 
Ende  an  den  Protopoditen  der  Ghedmaßen, 
sind  also,  im  Gegensatz  zu  den  eben  er- 
wähnten longitudinalen  Stammuskeln,  im 
ganzen  Transversalmuskeln.  3.  Die  Musculi 
intrinseci  der  Ghedmaßen;  jedes  Ghed 
pflegt  von  Muskeln  bewegt  zu  werden,  die 
im  vorhergehenden  Ghede  hegen  und  sich 
an  dessen  Wand  direkt,  am  bewegten  Ghede 
aber  mit  Hilfe  einer  Chitinsehne  inserieren. 
Als  Typus  von  Gliedmuskeln  können  die 
beiden  Antagonisten  (Adductor,  Abductor) 
in  der  Schere  der  Decapoden  dienen 
(Fig.  21).  4.  Die  den  inneren  Organen  eigen- 
tümlichen Muskeln. 

2d)   Das   Nervensystem   (Fig.   22   bis 


22 


0^'.S 


23 


^-  -  a n  -  -jf  ' '  f  'p -^  d nM^  ce 

cmol         fcmv     cno-./     ><fC""9^ 


md.-? 


U- 


^8-^  V^ 


Fig.  22  bis  24.  Nervensystem.  22)  Vorderted 
des  Nervensystems  eines  Phyllopoden.  —  23) 
Dasselbe  von  einem  Storaatopoden.  —  24) 
Nervensystem  eines  brachjaxren  Decapoden.  al 
Antennulennerv,  an  Antennennerv,  ce  Gehirn, 
cm  Commissur,  cmo  Hinterschlundcommissur,  cmv 
Visceralcommissur,  cn  Connectiv,  cno  Schlund- 
connectiv,  gvi  unpaariges  Visceralganglion,  gvp 
paariges  Visceralganglion,  Lo  Lobus  opticus, 
nii,  nig  Ganglion  der  1.,  2.  Maxille,  md  Gang- 
lion der  Mandibel,  nl  Lippenring,  Oes  Oesophagus, 
ti,  tg  usw.  Ganglien  und  Nerven  der  Rumpf- 
beine. 


744 


Crustacea 


25,  29).  Das  Nervensystem  bestellt  in 
seiner  ursprünglichen  Gestalt,  die  wir 
bei  den  Phyllopoden  (Fig.  22)  vor- 
finden, aus  zwei  symmetrisch  neben  der 
Längsachse  des  Körperstammes  hinziehen- 
den Strängen,  die  in  jedem  Metamer  zu  einem 
Knoten,  Ganglion,  anschwellen  und  durch 
einen  (selten  zwei)  Querstrang  zwischen  den 
beiden  Ganghen  jedes  Metamers  verbunden 
sind;  diese  Querstränge  heißen  Commis- 
suren  (cm),  während  die  zwischen  zwei 
aufeinander  folgenden  Ganghen  hegenden 
Stücke  der  Längsstränge  als  Connective 
(Längscommissuren,  cn)  bezeichnet  werden. 
Ein  Paar  Ganghen  ist  ein  ebenso  wesent- 
Hcher  Bestandteil  eines  Metamers  wie  ein 
Paar  Ghedmaßen.  Das  Nervensystem  der 
Phyllopoden  zeigt  also  den  von  den  Anne- 
hden  her  bekannten  Strickleitertypus.  Die 
beiden  vordersten  Connective  (cno)  bilden 
mit  den  zugehörigen  Ganghen  und  Commis- 
suren  den  Schlundring,  so  genannt,  weil 
der  Oesophagus  (Oes)  durch  ihn  hindurch- 
tritt, der  dadurch  zugleich  das  Nervensystem 
in  einen  präoralen  Abschnitt,  das  Gehirn 
(ce),  und  einen  postoralen  Abschnitt,  das 
ventral  vom  Darm  hegende  Bauch  mark 
abteilt.  Von  den  Ganghen,  zuweilen  noch 
eine  Strecke  weit  mit  den  Connectiven  ver- 
bunden, gehen  die  Hauptnerven  an  die 
Muskeln  des  zugehörigen  Metamers;  das 
Gehirn  innerviert  außerdem  die  vorderen 
Sinnesorgane.  Dieser  Typus  des  Nerven- 
systems läßt  sich  nun  durch  die  ganze  Keihe 
der  Crustaceen  verfolgen  trotz  vieler  Modi- 
fikationen, die  er  erleidet.  Diese  bestehen 
in  der  Unterdrückung  der  Ganghen  aller 
unterdrückten  Metamere,  dann  besonders 
in  Annäherung  und  Verschmelzung  benach- 
barter Ganghen  sowohl  in  longitudinaler  wie 
in  transversaler  Kichtung,  wobei  gleich- 
zeitig die  Connective  und  Commissuren  kürzer 
werden  und  schwinden;  außerdem  können 
Ganghen  infolge  der  Verkümmerung  der 
von  ihnen  versorgten  Organe  verkümmern 
und  wegfallen;  auch  kommen  longitudinale 
Verlagerungen  von  Ganghen  vor.  —  Die 
Ganghen  des  Gehirns  sind  fast  immer  zu 
einer  Masse  verschmolzen,  die  nur  unvoll- 
kommen durch  eine  Furche  in  zwei  laterale 
Hälften  geteilt  ist  (Fig.  25).  Zum  Gehirn 
gehört  allgemein  das  Paar  der  Gangha 
antennularia  (al,  Zwischenhirn)  und  bei 
den  stieläugigen  Krebsen  auch  das  rudimen- 
täre Paar  der  GangUa  praeantennularia; 
davor  hegen  bei  den  Arten  mit  paarigen  Augen 
die  Gangha  optica  (Vorderhirn,  Lobi 
optici,  Lo),  deren  (oft  beträchthche)  Größe 
von  der  Ausbildung  der  Augen  abhängt,  und 
die  bei  den  Podophthalma  in  die  Stielaugen 
hinein  verlegt  sind,  so  daß  sie  mit  dem  Gehirn 
durch  einen  Stiel  (fälschhch  als  Nervus 
opticus    bezeichnet)  verbunden    sind.      Bei 


den  meisten  Krebsen  wird  dem  Gehirn  auch 
das  Paar  der  Gangha  antennaria  einver- 
leibt (Hinterhirn;  Fig.  23,  24,  25,  an),  das 
aber  bei  Phyllopoden  und  Cladoceren 
seine  ursprünghche  Lage  am  hinteren  Ende 
der  Schlundconnective  beibehalten  hat  (Fig. 
22,  an);  bei  den  anderen  Krebsen  bleibt 
die  Commissur  der  Antennegannghen,  trotz 
der  Verlegung  der  Ganghen  ins  Gehirn, 
an  ihrer  ursprünghchen  Stehe  hinter  dem 
Schlünde  ( H  i  n  t  e  r  s  c  h  1  u  n  d  c  o  m  m  i  s  s  u  r, 
cmo)  und  ist  gewöhnhch  von  der  Mandibel- 
commissur  (bei  Decapoden  und  Stomato- 
poden  sehr  weit)  getrennt.  —  Im  Bauchmark 
verschmelzen  die  beiden  Ganghen  jedes 
Paares  gewöhnhch  miteinander  (Fig.  23), 
wobei  die  Connective  aber  öfters  nebenein- 
ander gesondert  bleiben  (der  Strickleiter- 
typus ist  nur  noch  bei  Cladoceren,  Ostra- 
coden  und  Anisopoden  vertreten);  die 
Paarigkeit  der  scheinbar  unpaarig  gewordenen 
Ganghen  gibt  sich  aber  stets  aus  ihrer 
inneren  Struktur  kund.  Die  Verkürzung  des 
Bauchmarks  durch  Wegfall  der  hinteren  von 
den  vielen  Ganghenpaaren,  die  die  Phyllo- 
poden noch  besitzen,  geht  bei  den  übrigen 
Entomostraken,  entsprechend  der  ge- 
ringen Zahl  ihrer  Rumpfmetamere  viel  weiter 
als  bei  den  Leptostraken  und  Malaco- 
straken,  die  mit  Ausnahme  der  kurz- 
schwänzigen  Decapoden  (Fig.  24)  ein  lang- 
gestrecktes und  reich  geghedertes  Bauch- 
mark besitzen.  Longitudinale  Verschmel- 
zungen der  übrig  gebhebenen  Ganghenpaare 
(bei  Leptostraken  und  Malacostraken 
sind  es  17)  finden  besonders  im  Vorderteil 
des  Bauchmarks  statt,  hier  verschmelzen 
fast  überall  mit  dem  Mandibelganglion  (md) 
in  mehr  oder  minder  inniger  Weise  wenigstens 
die  Ganghen  beider  MaxiUen  (m^,  mj), 
öfters  auch  die  der  Maxilhpeden  (ti,  tj  usw.), 
zur  sogenannten  Hinterschlundmasse, 
und  bei  den  brachyuren  Decapoden  sind 
alle  17  Paare  des  Bauchmarks  zu  einer  Masse 
vereinigt  (Fig.  24).  —  Aus  dem  Bauchmark 


Fig.  25.  Gehirn  von  Leucothoe,  dorsal.  — 
Fig.  26.  Stielauge  eines  Tiefsee-Schizopoden, 
al  Ganglion  der  Antennule,  an  Ganglion  der 
Antenne,  cno  Schlundcommissnr,  F  Frontauge, 
Lo  Lobus  opticus,  0  Auge,  S  „Seitenauge". 

der  Decapoden  und  Stomatopoden  sind 
zwischen   den   Nervenfasern  hegende   Neu- 


Crustacea 


745 


rochordstränge  (riesige  Nervenröhren)  be- 
schrieben worden,  deren  Deutung  aber  be- 
stritten wird.  —  Außer  dem  von  Gehirn  und 
Bauchmark  gebildeten  zentralen  Nerven- 
system besitzen  die  Krebse  auch  ein  visce- 
rales (sympathisches)  System  von  GangMen 
und  Nerven.  Der  Hauptteil  davon  gehört  dem 
Kopf  an.  Der  hinteren  Hälfte  der  Schlund- 
connective  liegt  jederseits  ventral  ein  Gang- 
hon (Ganghon  viscerale  par  (Fig.  22,  23  gvp) 
auf,  von  dem  aus  ein  Nerv  (Ringnerv)  um 
den  Schlund  zieht  und  sich  vor  diesem  mit 
dem  Ringnerv  der  Gegenseite  in  dem  unpaari- 
gen Lippenganghon  vereinigt;  so  entsteht 
der  Lippenring  (nl),  der  aber  hinter  dem 
Schlund  zwischen  den  paarigen  Visceralgang- 
lien  nur  bei  Phyllopoden  und  Cladoceren 
durch  eine  gesonderte  Commissur  (Visceral- 
commissur,  cmv)  vollständig  geschlossen  wird; 
bei  den  anderen  Krebsen  ist  die  Visceral- 
commissur  vielleicht  in  die  Hinterschlund- 
commissur  (cmo)  aufgenommen.  Hierzu 
kommt  (bei  Copepoden  und  besonders  bei 
Malacostraken)  ein  zweites  (beiDecapoden 
auch  ein  drittes)  unpaariges  Ganghon,  das 
Ganghon  stomatogastricum  (P'ig.  23,  gvi, 
anterodorsal  vom  Lippenganglion  gelegen 
und  mit  ihm  durch  den  Nervus  visceralis 
impar  verbunden),  und  der  Nervus  cerebro- 
visceralis,  der  eines  der  unpaarigen  Ganghen 
mit  dem  Gehirn  verbindet. 

26)  Sinnesorgane.  Unter  den  Sinnes- 
organen stehen  die  Augen  und  Frontal- 
organe mit  dem  Gehirn  in  engerer  Ver- 
bindung als  die  übrigen,  von  denen  längere 
Nervenijahnen  zum  Zentralorgan  leiten.  Die 
Krebse  haben  zweierlei  Augen.  Von  ähn- 
lichem Bau  wie  das  der  Plathelminthen  ist 
das  aus  (meistens)  3  inversen  Bechern  zu- 
sammengesetzte, dem  Gehirn  aufhegende 
Medianauge,  das  die  jüngste  Larvenform 
der  Krebse  allgemein  besitzt  (weshalb  es  auch 
Naupliusauge  heißt,  Fig.  58,  59,  76,  0) 
und  das  sich  bei  den  Entomostraken  und, 
wennschon  rückgebildet,  auch  bei  vielen 
Malacostraken  bis  in  die  adulten  Stadien 
erhält.  Die  paarigen  Augen,  die  zwar  auch  bei 
Entomostraken  (Phyllopoden,  Cladoce- 
ren, einigen Ostraco den  und  Copepoden, 
Cirripedien-Puppen)  vorkommen  (Fig.  83, 
84,  89,  90,  0),  bei  den  Malacostraken  aber 
allgemein  verbreitet  und  am  vollkommensten 
ausgebildet  sind  (Fig.  91  bis  101,  0),  sind  da- 
gegen Komplexaugen,  und  als  solche  auch 
dann  von  dem  Nauphusauge  zu  unter- 
scheiden, wenn  sie,  wie  bei  Cladoceren, 
in  der  Mediane  zu  einem  unpaaren  Cyclopen- 
auge  verschmelzen ;  bei  A  m  p  h  i  p  o  d  e  n  kommt 
auch  das  Umgekehrte  vor:  jedes  paarige 
Auge  kann  in  2  oder  3  gespalten  sein.  Wie 
erwähnt  sind  die  paarigen  Augen  entweder 
sitzend  oder  gestielt,  je  nachdem  alle 
dioptrischen  Teile  aus  dem  über  den  Lobi 


optici  befindhchen  Integument  des  Kopfes 
hergestellt  sind,  oder  aber  aus  dem  Integu- 
ment beweghcher  (meist  ungeghederter)  An- 
hänge (Augenstiele),  in  welche  die  Lobi 
optici  (in  4  Ganghen  gesondert)  sich  hinein- 
geschoben haben.  Gestielte  Augen  besitzen 
einige  Phyllopoden  und  Anomostraken, 
ferner  die  Leptostraken,  Schizopoden, 
Dichelopoden,  Decapoden  und  Stoma- 
topoden.  Die  Augen  von  Bewohnern  hcht- 
loser  Orte  (Tiefwasser,  Höhlen)  verkümmern 
entweder  (Lockerung  und  Verminderung  der 
Ommata,  Schwinden  des  Pigmentes  usw.), 
oder  eine  Gruppe  der  Ommata  paßt  sich  an 
den  Aufenthalt  an,  indem  sie  sich  vergrößern 
und  sich  als  sogenanntes  Frontauge  (Fig.  26, 
F)  von  dem  (zuweilen  ganz  unterdrückten) 
Rest  des  Auges  („Seitenauge",  S)  abheben; 
die  Frontaugen  sind  iridopigmentäre,  be- 
sonders zur  Wahrnehmung  von  Bewegungen 
(der  Beute)  eingerichtete  Augen.  —  In  morpho- 
logischer wie  physiologischer  Hinsicht  rätsel- 
haft sind  die  sogenannten  Frontalorgane, 
die  bei  Phyllopoden,  Cladoceren,  Ostra- 
co den,  aber  auch  bei  anderen  Entomo- 
straken und  Malacostraken  im  Vorder- 
kopf hegen,  paarig  oder  unpaarig  sind, 
zuweilen  sich  auch  in  dorsale  und  ventrale 
Teile  sondern  und  äußerhch  als  Börstchen 
oder  Stäbchen  hervortreten.  —  Als  Tast- 
organe sind  haar-  oder  borstenförmige 
Anhänge  der  Cuticula  anzusehen,  wenn 
Ganghenzellen  an  ihrer  Basis  überhaupt 
auf  eine  Sinnesfunktion  sclüießen  lassen; 
solche  Tastborsten  können  überall  am  Inte- 
gument vorkommen  und  vielleicht  auch  zu- 
gleich mechanische  Funktionen  versehen. 
Dagegen  sind  weiche,  zarthäutige  Fäden, 
Kolben,  Schläuche  (Riechfäden,  Leydigsche 
Organe,  Aesthetasken),  an  deren  Grunde 
ebenfalls  Ganghenzellen  angehäuft  sind,  haupt- 
sächhch  an  den  Antennulen  lokalisiert  (Fig.  9, 
Fläs),  seltener  auch  an  den  Antennen  oder 
Mundteilen;  man  schreibt  ihnen  die  Per- 
zeption  chemischer  Aenderungen  im  Medium 
zu,  durch  die  die  Krebse  schon  aus  einiger 
Entfernung  die  Beute  wittern  und  die  Männ- 
chen, deren  Aesthetasken  größer  und  zahl- 
reicher zu  sein  pflegen,  ihre  Weibchen  auf- 
spüren. Die  sogenannten  Calceoli  an  den  An- 
tennen der  Amphipoden  sind  keine  Sinnes- 
organe. —  Der  Besitz  von  Gehörorganen 
ist  für  Krebse  ebenso  zweifelhaft  wie  für 
andere  Wassertiere,  und  um  so  unwahr- 
scheinhcher,  als  die  Organe,  denen  man 
eine  besonders  ausgebildete  Hörfunktion 
zuschrieb,  sich  als  Gleichgewichtsorgane 
(statische  Organe)  herausgestellt  haben.  Das 
sind  die  Statocysten  der  Decapoden 
undMysideen:  Höhlen,  die  durch  Einstül- 
pung des  Integumentes  entstanden,  also  mit 
Chitin  ausgekleidet,  und  innen  mit  elasti- 
schen Sinneshaaren  besetzt  sind;  diese  regel- 


746 


Cnistacea 


mäßig  angeordneten  Haare  tragen  meistens 
Statolithen,d.li. bei  den  Decap öden  nach 
jeder  Häutnng  eingeführte  und  durch  Drüsen- 
sekret an  die  Haare  geklebte  Sandkörner, 
bei  den  Mysideen  ein  von  dem  Organe  selbst 
gebildetes  Konkrement  aus  Fluorcalcium;  die 
Statocysten  der  Decapoden  hegen  jeder- 
seits  im  ersten  Ghede  des  Schaftes  der 
Antennulen  (so  auch  bei  Anomostraken), 
die  der  Mysideen  (Fig.  4  Stc)  in  den  Endopo- 
diten  des  Uropodienpaares.  Aehnhche  Organe 
werden  auch  bei  Anthura  (Isopod)  im 
Telson,  bei  Centropages  (Copepod)  im 
Hinterteil  des  Kopfes  und  bei  Amphipoden 
im  Vorderkopf  beschrieben.  —  Obwohl  also 
Gehörorgane  nicht  nachgewiesen  sind,  gibt 
es  doch  Arten  mit  Tonapparaten,  die 
indessen  das  Vorhandensein  von  Gehör- 
empfindungen bei  ihren  Besitzern  ebensowenig 
beweisen,  wie  ihre  bunten  Pigmente  die 
Farbenempfindung  ihrer  Augen.  Meist  sind 
die  Töne  knarrende  Geräusche  zweier  auf- 
einander geriebener  Panzerteile,  bei  manchen 
Stomatopoden  der  Uropodien  gegen  das 
Telson,  bei  Palinuriden  des  1.  Antennen- 
ghedes  gegen  den  Kopfpanzer,  bei  mehreren 
Brachyuren  des  Handghedes  der  Scheren 
gegen  das  Mundfeld  (Matuta)  oder  gegen 
das  Ischium  des  Scherenbeines  (Ocy- 
pode),  oder  der  beiden  vorderen  Gehbeine 
gegen  die  Kante  des  Carapax  (Potamon): 
die  Tri  c  ho  ni  sei  den  haben  Schrillapparate 
an  der  Basis  des  letzten  Peräopodien.  Einen 
Schnalzlaut  bringen  manche  Eucyphiden 
hervor,  indem  sie  beim  raschen  Oeffnen 
der  Schere  einen  Za})fen  am  Dactylus  aus 
einer  Grube  am  Hakenfortsatz  des  Hand- 
ghedes  plötzhch   herausziehen. 

2f)  Verdauungsorgane  (Fig.  27,  29). 
Das  Verdauungsrohr  beginnt  mit  dem  ventral 
im  Kopfsegment  gelegenen,  von  Epistom 
(Labrum)  und  Metastom  (Labium)  einge- 
faßten Munde  (m),  tritt  dorsad  aufsteigend 
durch  den  Schlundring,  biegt  nach  hinten 
um  und  verläuft  dann  in  gerader  Kichtung 
zum  After,  der  im  Endsegment  bei  Ento- 
mostraken  dorsal  oder  terminal,  bei  Lep- 
tostraken  und  Malacostraken  ventral 
liegt.  "Während  bei  Entomostraken  der 
aufsteigende  Anfangsteil  (Oesophagus,  oes, 
Schlund)  in  den  Darm  direkt  überzugehen 
pflegt,  erweitert  er  sich  bei  Leptostraken 
und  Malacostraken  dorsal  vom  Schlund- 
ring zu  einem  sackförmigen  Magen  (sc,  sp); 
dieser  zieht  sich  wiederum  zum  Dünndarm 
zusammen,  dessen  Endteil  Rectum  (r) 
heißt.  Diese  nach  der  äußeren  Gestalt 
abgegrenzten  Abschnitte  des  Verdauungs- 
rohres fallen  nicht  immer  zusammen  mit 
seinen  drei  auf  morphogenetischer  Grund- 
lage unterschiedenen  Hauptteilen.  Denn 
der  vom  Ectoderm  stammende  Vorderdarm 
(Stomodäum,  sd),  der  so  weit  reicht  wie  eine 


chitinige  Intima  ihn  auskleidet,  endet  bei  den 
Entomostraken  kurz  hinter  dem  Schlund- 
ring, bei  Leptostraken  und  den  meisten 
Malacostraken  an  der  hinteren  Magen- 
grenze, zuweilen  aber  auch  schon  davor  oder 


Fig.  27.  Vorderteil  des  Verdauungsrohrs  eines 
Sympoden,  durch  einen  Medianschnitt  halbiert, 
hp  Hepatopancreas,  md  Mesodäum,  oes  Oeso- 
phagus,   sc    Cardialmagen,    sd    Stomodäum,    sp 

Pylorusmagen. 
Fig.   28.      Herz   des   Flußkrebses,  ventral,      aa 
Antennenarterie,  ah  Eingeweidearterie,  ao  Aorta, 
apo   Dorsalarterie    des    Pleon,    as   Arteria    des- 
cendens,  ol  laterale  Ustien,   ov  ventrale  Ostien. 

erst  dahinter.  Noch  verschiedener  an  Aus- 
dehnung ist  der  entodermale  Mitteldarm 
(Mesodäum,  md),  der  bei  Entomostraken 
und  Leptostraken  bis  zum  Analsegment 
reicht,  innerhalb  mancher  Malacostraken- 
ordnungen  aber  an  Länge  variiert  und  bei 
Isopoden,  wo  die  Chitinintima  des  Hinter- 
darms an  die  des  Vorderdarms  stößt,  als 
besonderes  Darmstück  ganz  ausfällt.  Der 
variabeln  Lage  seiner  vorderen  Grenze 
entsprechend  variiert  nun  auch  die  Länge 
des  ebenfalls  ecto dermalen  Hinterdarms 
(Proctodäums)  bei  den  Malacostraken 
beträchthch.  —  Die  Wand  des  Verdauungs- 
rohres besteht  aus  4  Schichten:  aus  der 
Intima,  die  wie  erwähnt  im  Vorder-  und 
Hinterdarm  eine  Fortsetzung  der  Cuticula  des 
Litegumentes  ist  und  im  Mitteldarm  meist 
durch  einen  Stäbchensaum  ersetzt  wird,  aus 
dem  Epithel,  das  im  Vorder-  und  Hiuter- 
darm  die  Hypodermis  des  Integumentes 
fortsetzt  (oft  schwer  nachweisbar),  im  Mittel- 
darm aber  die  Hauptfunktionen  der  Ver- 
dauung versieht,  aus  der  Muscularis  (Ring- 
und  Längsfasern)  und  aus  der  bindegewebigen 
äußeren  Serosa.  Außer  der  Muscularis 
sind  an  den  Bewegungen  des  Vorder-  und 
Hinterdarms  noch  Dilatatoren  beteihgt,  die 
zwischen  Integument  und  Intima  ausge- 
spannt sind.  —  Der  Anfangsteil  des  Vorder- 
darms hat  die  Nahrung  wohl  nur  aus  der 
Mundhöhle  in  den  Magen  zu  befördern,  was 
durch  Sekrete  der  in  der  Mundgegend  liegen- 
den Schleim-  ( ?  Speichel-)  Drüsen  erleichtert 
wird.  Eine  dreifache  Funktion  hat  dagegen 
der  Endteil  des  Vorderdarms  bei  den  Arten, 
wo  er  zu  einem  Magen  erweitert  ist,  und  um 


Crustacea 


747 


ihretwillen  ist  die  Intima  des  Magens  mit 
sehr  mannigfaltigen,  zuweilen  in  den  Dünn- 
darm hineinragenden  Auswüchsen  (Leisten, 
Zungen,  Falten,  Zähnen,  Haaren,  Reusen) 
ausgestattet.  Diese  Gebilde  dienen  im 
Vorderteil  (Cardialkammer  sc)  des  Magens 
sowohl  dazu,  den  Rücktritt  der  verschluckten 
Bissen  zu  hindern ,  als  auch  (wenn  sie 
kräftig  genug  sind)  die  von  den  Mund- 
teilen nicht  genügend  zerkleinerten  Bissen 
zu  triturieren  (in  welchem  Falle  der 
Magen  als  Kaumagen  bezeichnet  wird); 
im  Hinterteil  (Pyloruskammer,  sp)  des 
Magens  funktionieren  sie  als  Filter,  in  denen 
die  triturierte  Nahrung  der  Einwirkung 
der  Enzyme  ausgesetzt  und  der  Chylus  von 


5C     sphp  teosb 


eigentümhche  Struktur  aufweist,  wird  ihm 
auch  die  Funktion  der  Resorption  zuge- 
schrieben. Einige  Parasiten,  die  wie  die 
Rhizocephalen  den  Nälu^saft  dem  Wirt 
osmotisch  entnehmen,  oder  wie  die  Mon- 
s  t  r  i  1 1  i  d  e  n  in  der  Jugend  Reservestoffe  auf- 
häufen, haben  als  adulte  Tiere  keinen  Darm; 
bei  anderen  Arten  kann  der  Hinterdarm  und 
der  After  fehlen. 

2g)  Blutgefäßsystem  (Fig.  28,  29,  32). 
Das  Blut  zirkuliert  nur  zum  Teil  in  eigent- 
lichen, mit  besonderen  Wänden  versehenen 
Gefäßen,  großenteils  aber  in  Lacunen, 
d.  h.  zur  Leibeshöhle  gehörigen  Räumen 
zwischen  Eingeweiden,  Muskeln  und  Inte- 
gument,    die    nicht    durch    eigene    Wände, 


d  gh    apo 


oes  m  t3 


Fig.  29.  Männlicher  Flußkrebs,  in  der  Medianebene  halbiert.  AI  Antennule,  An  Antenne,  apo 
dorsale  Arterie  des  Pleon,  as  Arteria  descendens,  ce  Gehirn,  cn  Connective  des  Bauchstranges, 
d  Darm,  de  Ductus  ejacuhitorius,  gd  grüne  Drüse,  gh  Gelenldiaut,  h  Herz,  lip  Hepatopancreas, 
m  Mund,  U  Stielauge,  oes  Oesophagus,  os  Ostium,  pi,  pg  usw.  Pleopodien,  pa  Hartskelett,  r  Rectum, 
sc  Kaumagen,    sn    Subneuralarterie,    sp    Pylorusmagen,    tj,  U,  usw.    Thoracopodien,    te  Hoden, 

up  Uropod,  vd  Vas  deferens. 


den  unverdaulichen  Nahrungsteilen  abge- 
preßt wird.  Das  Epithel  des  Mitteldarmes  hat 
die  Funktionen  der  Sekretion  von  Enzymen 
und  der  Resorption.  Da  er  oft  sehr  kurz  ist, 
könnte  er  diese  Funktionen  nicht  in  dem  er- 
forderlichen Maße  versehen,  wenn  seine 
Wand  nicht  in  Divertikel  (Cöca)  ausge- 
stülpt und  die  verdauende  Epithelfläche  da- 
durch erweitert  wäre;  doch  kommen  solche 
Cöca  auch  bei  Arten  mit  langem  Mitteldarm 
vor.  Sehr  verbreitet  sind  die  vom  Vorder- 
ende des  Mitteldarms  abgehenden  Cöca, 
früher  Leber,  jetzt  Hepatopancreas  oder 
Mitteldarmdrüse  (hp)  genannt ;  es  sind  meistens 
paarige,  wenn  auch  öfters  aus  medianer 
Wurzel  entspringende  Taschen  oder  Schläuche, 
die  bis  ans  Körperende  reichen  können 
und  sich  manchmal  in  reich  verästelte  Bäum- 
chen auflösen.  Weniger  häufig  kommen  Cöca 
am  Hinterrande  des  Mitteldarms  vor  (die 
in  morphologischer  wie  physiologischer  Hin- 
sicht den  vorderen  Cöca,  nicht  etwa  den 
Malpighischen  Gefäßen  gleichen)  und  ganz  ver- 
einzelt (Anomostraca)  in  seinem  mittleren 
Verlauf.  Der  Hinterdarm,  der  gegen  den 
Mitteldarm  durch  eine  Klappenvorrichtung 
zur  Verhinderung  des  Rücktrittes  der  Fäces 
verschheßbar  ist,  hat  die  Fäces  hinaus  zu  be- 
fördern, und  bei  I  s  o  p  o  d  e  n ,  wo  er  eine  sehr 


sondern  eben  nur  durch  diese  Organe  be- 
grenzt werden;  doch  können  die  Lacunen  von 
Bindegewebemembranen  durchkreuzt  sein, 
durch  die  die  Verteilung  und  Richtung  des 
Blutstromes  reguliert  wird.  Mit  Ausnahme 
mancher  Entomostraken  haben  nun  alle 
Krebse  wenigstens  ein  eigenwandiges  Ge- 
fäß: das  in  der  Mediane  des  Körperstammes 
dorsal  vom  Darm  gelegene  kontraktileRücken- 
gefäß  oder  Herz,  das  vorn  in  eine  Aorta 
übergeht.  Dies  Hauptgefäß  hat  bei 
den  anostraken  Phyllopoden  die  Form 
eines  langen  Schlauches,  der  den  ganzen 
Rumpf  durchzieht;  seine  muskulöse  Wand 
ist  in  jedem  Segment  von  einem  Paar  ver- 
schheßbarer  Spalten  (Ostien)  durch- 
brochen; nur  im  Analsegment  endigt  er 
mit  einem  terminalen  Ostium.  Es  hegt  in 
einer  entsprechend  langen  Lacune,  dem 
Pericardsinus  (Fig.  32  ps),  den  eine 
Bindegewebemembran  (co)  von  den  La- 
cunen (vs)  der  ventralen  Längshälfte  des 
Rumpfes  (worin  Darm  und  Bauchmark) 
scheidet,  so  daß  er  nur  hinten  mit  ihnen 
kommuniziert.  Rhythmische  Kontraktionen 
des  Rückengefäßes  saugen  das  Blut  aus 
dem  Pericardsinus  durch  die  Ostien  in  das 
Rückengefäß,  treiben  es  in  diesem  rostrad, 
durch  das  Vorderende  der  Aorta  hinaus  und 


748 


Crustacea 


in  die  Kopflacunen  hinein;  von  diesen  aus  | 
durchströmt  es  caudad  die  ventralen  Lacunen 
des  Rumpfes  und  der  Gliedmaßen,  wobei 
es  die  Organe  bespült  und  zugleich  durch 
die  für  den  Gaswechsel  geeigneten  Integu- 
mentstellen  Sauerstoff  aufnimmt,  und  schheß- ' 
lieh  tritt  es  von  hinten  her  wieder  in  den  | 
Pericardsinus  und  das  Rückengefäß  ein.  Bei 
den  notostraken  und  noch  mehr  bei  den 
conchostraken  Phyllopoden  ist  das  Herz 
verkürzt  und  hat  weniger  segmentale  Ostien- 
paare,  und  unter  den  übrigen  Entomo- 
straken  besitzen  nur  die  Cladoceren, 
Brachiuren  und  einige  Ostracoden  und 
Copepoden  ein  Herz,  das  sackförmig  ist  und  , 
nur  ein  Paar  Ostien  hat ;  bei  ihnen  ist  die  Zirku- ; 
lation  ähnlich,  während  beim  Mangel  eines 
Herzens  eine  unregelmäßige  Blutbewegung 
durch  Muskelkontraktionen  und  Darmperi- 
staltik bewirkt  wird.  Nach  dem  Anostraken- 
typus  ist  auch  das  Blutgefäßsystem  der 
Leptostraken  und  Malacostraken  gebaut 
und  die  Zirkulation  verläuft  in  ähnlicher 
Weise;  aber  bei  den  meisten  von  diesen 
Krebsen  sendet  das  muskulöse  Herz  außer 
der  Aorta  noch  andere  Arterien  ab :  eine 
mediale  Dorsalarterie  ins  Pleon  (Fig.  29,  apo) 
und  ferner  eine  verschiedene  Zahl  von 
lateralen  Arterien.  Alle  diese  Gefäße 
haben  keine  Muskeln,  verschüeßen  sich  | 
gegen  das  Herz  bei  der  Diastole  durch ' 
ein  Klappenventil  und  können  sich  in 
Aeste  und  capillarenartige  Zweige  auflösen, 
aus  deren  oft  sehr  feinen  Endöffnungen 
das  Blut  in  die  Lacunen  quillt.  Das  lange, 
bis  hinten  ins  Pleon  reichende  Anostraken- 
herz  mit  seinen  segmentalen  Ostien  finden 
wir  unter  den  Malacostraken  nur  bei 
den  Stomatopoden  wieder  (mit  13  Ostien- 
paaren;  der  dem  Decapodenherzen  ent- 
sprechende Vorderteil  des  Herzens  ist  etwas 
erweitert);  bei  den  Leptostraken  (mit 
7  Ostienpaaren),  Anomostraken  und  man- 
chen Schizopoden  reicht  es  nur  bis  zur 
hinteren  Grenze  des  Thorax;  einen  noch 
kürzeren  Schlauch  bildet  es  bei  Arthr- 
ostraken,  und  bei  den  übrigen  Malac- 
ostraken ist  es  sackförmig;  es  hat  bei  allen 
Malacostraken,  die  Stomatopoden  ausge- 
nommen, höchstens  3  Ostienpaare.  Das  ver- 
kürzte Rückengefäß  (h)  liegt  überall  in  den 
vorderen  Thoraxsegmenten,  nur  bei  Iso- 
poden  im  Hinterteil  des  Thorax  und  Pleon. 
Die  Ursache  dieser  abweichenden  Lage  des 
Isopodenherzens  dürfte  die  gleiche  sein, 
der  die  Stomatopoden  ihr  fast  bis  ans 
Körperende  reichende  Herz  verdanken: 
die  Atmung  durch  Pleopodienkiemen;  wir 
nehmen  an,  daß  gerade  in  diesen  beiden 
Gruppen  der  hintere  Abschnitt  des  den  ganzen 
Rumpf  durchziehenden  Herzens  der  Prot- 
ostraken  erhalten  Wieb,  bei  den  übrigen, 
durch   Thoraxkiemen    atmenden   Gruppen 


aber  verkümmerte,  weil  es  überall  vorteil- 
haft ist,  wenn  Herz  und  Kiemen  nahe  bei- 
einander hegen;  denn  so  kann  das  in  den 
Kiemen  (die  wie  bei  allen  Arthropoden  in 
den  venösen  Strom  eingeschaltet  sind)  arte- 
riell gewordene  Blut  auf  dem  kürzesten  Wege 
ins  Herz  gelangen  und  sogleich  in  den 
Körper  gepumpt  werden.  Die  rhythmischen 
Kontraktionen  des  Herzens  sind  bei  kleinen 
Krebsen  durchschnittüch  zahlreicher  als  bei 
großen;  die  Normalfrequenz  in  der  Minute 
ist  z.  B.  bei  Maja  25,  bei  Cyclestheria 
150,  bei  Larven  von  Lysiosquilla  240, 
bei  Daphnia  250  und  bei  Labidocera 
nicht  mehr  zählbar.  Unter  den  Arterien  der 
Malacostraken  sei  das  neben  der  Aorta 
abgehende  Paar  der  Antennenarterien  (Fig. 
28,  aa)  und  das  mehr  ventral  entspringende 
Paar  der  Eingeweidearterien  (hepaticae.  ah) 
erwähnt,  besonders  aber  die  unpaarige  Sub- 
neuralarterie  (Fig.  29,  32,  sn),  die  ven- 
tral vom  Bauchmark  den  Thorax,  oft  auch 
das  Pleon  durchzieht.  Sie  findet  sich  bei 
Isopoden,  wo  sie  vorn  mit  einem  von 
Aortaästen  gebildeten,  den  Schlund  um- 
fassenden Gefäßring  kommuniziert,  und  bei 
Thoracostraken ;  bei  diesen  steht  sie  mit 
dem  Herzen  durch  Arteria  descendens 
(as)  in  Verbindung,  eine  nur  auf  einer  Körper- 
seite vom  Herzen  ventrad  absteigende 
Arterie,  die  die  Hinterschlundmasse  meistens 
durchbohrt  und  in  die  Subneuralarterie 
mündet.  —  Herz  und  Gefäße  haben  kein 
echtes  Endothel.  Das  Blut  ist  nicht  oder 
schwach  gefärbt.  Die  Blutzellen,  die  bei 
einigen  Entomostraken  vermißt  werden, 
entstehn  bei  Malacostraken  in  sogenannten 
globuligenen  Organen,  die  an  den  Wänden 
von  Blutlacunen  liegen,  verstreut  oder  zu  1 
bis  3  Paaren,  im  Kopf  (Amphipoden,  De- 
capoden,  Schizopoden)  oder  im  Thorax 
(Isopoden),  und  bei  Stomatopoden  die 
Subneuralarterie  umgeben. 

2h)  Respirationsorgane.  Die  Fähjg- 
keit,  die  Aufnahme  von  Sauerstoff  zu  ver- 
mitteln, hatte  ursprünghch  wohl  die  ganze 
Körperhaut  an  allen  Stellen,  wo  sie  für  diese 
Funktion  genügend  durchlässig  war;  sie 
wird  auch  der  Intima  des  Hinter-  und  Vorder- 
darms zugeschrieben.  Indessen  haben  sich 
für  die  Atemfunktion  bestimmte  Teile  des 
Körperstammes  (besonders  die  als  Schale, 
Schild,  Mantel  erwähnten  Anhänge,  und 
zwar  die  zarte,  dem  Körper  zugekehrte  Wand 
dieser  Duplicaturen)  und  der  Ghedmaßen 
differenziert.  Vor  allem  sind  es  die  Epipo- 
dite  der  Thoracopodien,  die  die  QuaUtät 
von  eigentlichen  Kiemen  (Branchien)  durch 
Oberflächen  Vergrößerung  (Umformung  in 
Lamellen,  Kämme,  Bäumchen)  und  dadurch 
erlangten,  daß  in  ihnen  durch  bindegewebige 
Balken  und  Septen  mäandrische  Bahnen  her- 
gestellt wurden,  damit  das  durchströmende 


Crustacea 


749 


Blut  darin  zur  Sättigung  mit  Sauerstoff  Zeit 
gewinne.  Wir  finden  solche  Epipoditkiemen, 
öfters  nur  an  einigen  Thoracopodien,  aber 
auch  zu  mehreren  an  demselben  Bein, 
bei  Phyllopoden,  einigen  Cladoceren, 
bei  Leptostraken,  Amphipoden  und  den 
meisten  Thoracostraken  (Fig.  8,  19,  Br), 
während  die  Stoma  top  öden  (Fig.  101  br) 
außer  durch  sie  noch  durch  Kiemenbüschel 
am  Exopodit  der  Pleopodien,  und  die  Iso- 
poden  ausschließheh  durch  die  Aeste  der 
Pleopodien  selbst  atmen;  auch  manche  Mysi- 
deen  scheinen  Plcopodienkiemen  zu  haben. 
Die  reichste  Ausbildung  zeigen  die  thoracalen 
Kiemen  bei  den  Decapoden,  sowohl  an 
Zahl  —  es  können  bis  zu  3  an  jeder  Seite  der 
Segmente  vorkommen  (Fig.  32),  die,  je  nach- 
dem sie  proximal  vom,  oder  am,  oder  distal 
vom  Rumpfgelenk  der  Beine  ansitzen,  Pleuro- 
branchien,  Arthrobranchien  (abr)  oder 
Podobranchien  (pbr)  heißen  —  als  auch 
hinsichthch  der  Ausstattung  mit  2  (Phyllo- 
branchien)  oder  mehr  (Trichobranchien) 
Reihen  von  Nebenschläuchen.  Die  Thora- 
cobranchien  flottieren  entweder  frei  im 
Wasser  oder  sie  werden  von  den  Epimeren  des 
Rückenschildes  oder  der  Schale  überwölbt, 
die  sich  bei  Sy  mp  o  d  e  n,  Aniso  poden  und 
besonders  bei  den  kriechenden  Decapoden 
mit  ihren  Rändern  an  die  Coxaha  der  Beine 
legen  und  dadurch  (als  sogenannte  Branchio- 
stegite,  Fig.  32,  bs)  Schutzhöhlen  (Atem- 
kammern) für  die  Kiemen  bilden;  den  Kie- 
men der  Amphipoden  gewähren  die  Thorax- 
epimere,  den  Plcopodienkiemen  der  Iso- 
poden  Teile  der  Pleopodien  oder  Uropodien 
Schutz,  die  zu  Kiemendeckeln  versteift 
sind.  Die  von  den  Schildepimeren  bedeckten 
oder  in  Atemkammern  eingeschlossenen  Kie- 
men bedürfen  besonderer  Vorrichtungen, 
durch  die  sie  mit  frischem  Atemwasser  be- 
spült werden;  dieser  Funktion  dienen  ein- 
zelne in  Ventilatoren  oder  Atemplatten 
umgewandelte  Teile  (Exopodite  und  Epipo- 
dite)  besonders  der  2.  Maxille  und  der  Maxil- 
lipeden,  die  durch  ihre  Schwingungen  das 
Wasser  von  hinten  nach  vorn  durch  die 
Atemkammern  treiben;  die  Decapoden 
können  die  Stromrichtung  invertieren,  wo- 
durch den  im  Sande  eingegrabenen,  nur  die 
zu  einem  Rohr  zusammengelegten  Anten- 
nulen  hinausstreckenden  Arten  die  Atmung 
überhaupt  erst  ermöghcht  wird.  Die  Kiemen 
der  terrestren  Iso poden  und  Decapoden 
zeigen  histologische  Eigentümhchkeiten; 
sonst  aber  atmen  sie  mit  den  gleichen  Organen 
wie  ihre  wasserbewohnenden  Verwandten; 
nur  bei  Birgus  latro  sind  (unter  Verkümme- 
rung der  Kiemen  der  Thoracopodien)  an  der 
Innenfläche  der  Branchiostegite  zahlreiche 
Kiemen-  oder  Lunge nbäumchen  hervor- 
gewachsen. 

2i)    Exkretionsorgane     und     andere 


Drüsen  (Fig.  30).  Die  hauptsächlichsten 
Exkretionsorgane  sind  die  Antennen- 
drüse und  die  Maxillendrüse,  so  benannt 
nach  der  Lage  ihrer  Mündungen  im  Protopo- 
dit  der  Antenne  und  im  oder  am  proximalen 
Teil  der  hinteren  Maxille;  die  Drüsen,  zu- 
meist die  Maxillendrüse,  werden  auch  als 
Schalendrüsen  bezeichnet,  wenn  ihre 
Schleifen  zwischen  die  Wände  der  Schalen- 
lamellen geschoben  sind.  Beide  Exkretions- 
organe kommen  in  je  einem  Paare  vor,  aber 
selten  zusammen  bei  demselben  Tiere;  sie 
scheinen  vielmehr  zu  vicariieren.  Während 
nämhch  die  bei  den  Entomostraken  in 
den  Larvenstadien  gut  ausgebildete  Antennen- 
drüse im  späteren  Leben  rudimentär  wird 
oder  ganz  verloren  geht,  und  sich  dafür 
die  Maxillendrüse  beim  adulten  Tiere  heraus- 
bildet (nur  die  Ostracoden  scheinen  beide 
Drüsen  als  adulte  Tiere  zu  besitzen),  so  ist 
das   Umgekehrte    bei    Schizopoden    und 


Fig.  30.  Antennen- 
drüse eines 
Gammariden, 
c  Cölomsäckchen, 
t  Trichter,  rc  Harn- 
kanal,   ea    Harn- 
leiter. 


Decapoden  der  Fall,  deren  larvale  Maxillen- 
drüse später  schwindet,  während  die  Antennen- 
drüse (bei  den  Decapoden  grüne  Drüse 
genannt,  Fig.  29  gd),  sich  ausbildet;  auch 
adulte  Leptostraken  haben  entwickelte 
Antennendrüsen  bei  verkümmerten  oder 
fehlenden  Maxillendrüsen ;  dagegen  fehlt 
den  adulten  Isopoden,  Anisopoden,  Ano- 
mostraken,  Stomatopoden,  Sympoden 
die  Antennendrüse  ganz  oder  bis  auf  geringe 
Reste,  während  ihre  Maxillendrüse  vorhanden 
und  zuweilen  sehr  groß  ist.  Der  Bau  beider 
Drüsen  stimmt  nahe  überein  (Fig.  30);  ihr 
proximalster  Teil  ist  das  Endsäckchen  (c), 
das  in  den  vielfach  gewundenen  Harn- 
kanal (Labyrinth,  rc)  übergeht;  beide  Ab- 
schnitte sind  oft  mit  Divertikeln  versehen; 
das  Ende  des  Harnkanals  erweitert  sich 
zuweilen  zu  einer  Art  Harnblase  und  mündet 
mit  einem  kurzen  Harnleiter(ea)  nach  außen. 
Zwischen  Endsäckchen  (Cölomsäckchen)  und 
Harnkanal  (Nephridium)  befindet  sich  ein 
aus  wenigen  Zellen  (des  Säckchens)  herge- 
stellter Trichterapparat  (t).  Das  Epithel 
von  Säckchen  und  Kanal  ist  verschieden, 
aber  in  beiden  findet  die  Exkretion  statt. 
Das  Säckchen  und  wohl  auch  der  Kanal 
ist  mesodermaler,  der  Leiter  ectodermaler 
Herkunft.  Vielfach  wurde  beobachtet,  daß 
der  Harnkanal    der  marinen  Arten  kürzer 


750 


Crustacea 


ist  als  der  verwandter  Süßwasserarten.  Bau 
und  Ontogenese  erweisen  Antennen-  und 
Maxillendrüse  als  segmentale,  von  den 
Nephridialorganen  der  Annulaten  abzuleitende 
Organe.  Auch  andere  Zellgruppen  (Coxal- 
drüsen,  Kiemendrüsen,  Nephrocyten 
usw.)  und  Cölomtaschen,  denen  ebenfalls 
auf  Grund  von  Fütterungsversuchen  exkre- 
torische  Funktion  zuerkannt  wird,  zeigen 
nicht  selten  segmentale  Anordnung  und  wer- 
den (wie  auch  die  Ausführgänge  der  Genital- 
organe) als  Reste  von  Nephridialorganen 
gedeutet;  exkretorische  Funktionen  haben 
vielleicht  auch  Epithelzellen  der  Darm- 
cöca,  manche  der  zahlreichen  Hautdrüsen 
im  Integument,  und  als  Nebenfunktion 
auch  die  Cementdrüsen  der  Cirripedien, 
die  als  Nacken organ  bezeichnete  Kleb- 
drüse von  Phyllopoden  und  Cladoceren 
usw. 

2k)  Leuchtorgane.  Leiichtorgane  sind 
ziemhch  selten  bei  Krebsen.  Sie  kommen  in 
zwei  Formen  vor.  Als  Leuchtdrüsen,  deren 
Sekret  aufleuchtet,  wenn  es  ins  Wasser  ge- 
spritzt wird,  finden  sie  sich  bei  einigen  C  o  p  e  p  o- 
den  (regelmäßig  angeordnete  oder  diffus  ver- 
streute Hautdrüsen  an  Stamm  und  Glied- 
maßen) und  Ostracoden  (einzeUige  Drüsen 
des  Epistoms  oder  die  Maxillendrüsen). 
Komphzierte  Leuchtorgane  (Fig.  31),  dreh- 
bar und  ausgestattet  mit  Reflektor  (rfl), 
Pigment  (pg)  und  Linse  (1),  und  deshalb  lange 
für  Augen  gehalten,  haben  besonders  die 
Dichelopoden  (Fig.  98),  und  zwar  ventral 
am  Rumpf  (paarig  am  Thorax,  median  am 
Pleon)  und  in  den  Augenstielen;  das  Leuchten 
findet  in  diesen  Organen  selbst  statt,  viel- 
leicht in  ihrem  zentralen  Teil,  dem  Streifen- 
körper (st).  Von  ähnhcheni  Bau  dürften 
die  sehr  zahlreichen,  über  Stamm  und 
Gliedmaßen  verstreuten,  selbst  in  den  Kiemen- 
kammern vorkommenden  Leuchtorgane  von 


Fig.  31. 

Leuchtorgan 

am  Thorax 

von  Nemato- 

sceHs. 

Schnitt. 

cu  Cuticula, 

1  Linse, 
n  Nerv,  pg 
Pigment,     rfl 
Reiflector,     si 
Bhitsinus,    st 
Streifen- 
körper. 


Sergestes  und  einigen  Eucyphidcn  sein, 
während  andere  Eucyphiden  (vielleicht  auch 
Dichelopoden)  Leuchtsekret  auszustoßen 
scheinen.  Auch  an  den  Stielaugen  einer 
Pasiphäa-Art  wurden  von  der  Mundgegend 
ausgehende   Leuchtströme  beobachtet. 


2I)  Bindegewebe.  Das  Bindege- 
webe das  den  inneren  Organen  die  sie 
einhüllende  Tunica  propria  liefert,  sie  und 
benachbarte  Teile  des  Integumentes  durch 
Fäden  und  Balken  (Connectivfasern) 
verbindet  und  die  Leibeshöhle  durch 
Septen  abteilt  (Fig.  32  co),  enthält 
auch  Fett-  und  PigmentzeUen.     Die  Fett- 


Fig.  32.  Querschnitt  durch  die  hintere  Thorax- 
gegend eines  weiblichen  Fhißkrebses.  abr  Kiemen 
(Aithrobranchien),  ap  Beinarterie,  as  Arteria 
descendens,  bs  Kiemendeckel,  co  bindegewebige 
Scheidewände  zwischen  den  Bhitlacunen  im 
Körper  und  m  den  Kiemen,  d  Darm,  h  Herz, 
hp  Hepatopancreas,  me  Streckmuskel  des  Pleon, 
mf  Beugemuskel  des  Pleon,  n  Bauchstrang,  ov 
Ovar,  os  Ostium,  pbr  Kieme  (Podobranchie), 
ps  Pericardsinus,  sn  Querschnitt  durch  die 
Subneuralarterie,  st  Sternit,  t  Tergit,  vs  ven- 
traler Blutsinus. 

Zellen,  entweder  verstreut  oder  an 
manchen  Stellen  zu  einem  Fettkörper  ange- 
häuft, bilden  Magazine  von  Reservestoffen 
(Fetttröpfchen),  die  zeitweise  bei  reichhcher 
Ernährung  sich  in  den  Zellen  aufspeichern, 
um  dann  wieder,  besonders  für  Fortpflan- 
zungsprodukte, verbraucht  zu  werden.  Die 
Pigmentzellen  (Chromatophoren),  bei 
vielen  Malacostraken  reich  entwickelt 
und  verschiedenfarbig,  sind  meistens  kon- 
traktil, können  sich  zu  ungemein  fein  ver- 
ästelten Sternzellen  ausdehnen,  zu  Klümp- 
chen  zusammenziehen;  diese  Bewegungen, 
die  unter  dem  Einfluß  des'  Lichtes  stehen, 
bewirken  öfters  Anpassung  an  die  Farbe 
der  Umgebung. 

2m)  Genitalorgane  (Fig.  29,  32  bis 
40).  Die  Crustaceen  sind  mit  wenigen, 
später  zu  nennenden  Ausnahmen  getrennten 
Geschlechtes.  Die  Genitalorgane  bestehen 
in  beiden  Geschlechtern  aus  dem  keim- 
bereitenden Abschnitt,  Ovar  (Eierstock, 
Fig.  32  bis  37  ov)  und  Testis  (Hoden,  Fig. 
29,  38  bis  40  te),  und  dem  keimleitenden 
Abschnitt,  der  wiederum  einen  mesodermalen 
Teil,  beim  $  Oviduct  (od),  beim  J  Vas  de- 
f  erens  (vd)  genannt,  und  einen  meist  kurzen 


Crustacea 


751 


ectodermalen  Teil,  beim  $  als  Vagina  und 
Vulva  (v),  beim  (^  als  Ductus  ejacula- 
torius  (Fig.  29  de)  bezeichnet,  unter- 
scheiden läßt;  die  $  haben  außerdem  nicht 
selten  eine  durch  Einstülpung  des  Inte- 
gumentes  entstandene  Tasche,  in  der  bei 
der  Begattung  das  Sperma  deponiert  wird, 
und  die  daher  Receptaculum  seminis 
(Spermathek,  rs)  heißt,  und  bei  den  ^  mündet 
der  Ductus  ejaculatorius  zuweilen  auf  einem 
cyhndrischen  Anhang  (Penis,  Fig.  40,  92,  pe), 
zu  dessen  Bildung  Ghedmaßen  oder  Teile 
davon  verwendet  worden  sind.  Die  keim- 
bereitenden Organe  sind  ein  Paar  einfache 
oder  verästelte  Säcke  oder  Rohre,  und 
liegen  lateral  oder  dorsal  vom  Darm,  ventral 
vom  dorsalen  Blutgefäß  (Fig.  29  te,  31  ov); 
im  übrigen  ist  ihre  Lage  und  auch  ihre  Aus- 
dehnung sehr  verschieden;  meistens  finden 
sie  sich  im  Vorderteil  des  Thorax,  über  den 
sie  bei  den  Arthrostraken  weder  nach  vorn 
noch  nach  hinten  hinausragen;  öfters  reichen 
sie  bis  in  die  Stirngegend  und  bis  an  den 
After,  und  bei  den  anostraken  Phyllo- 
poden,  anomuren  Decapoden  und  den 
Stomatopoden  sind  sie  auf  den  Hinter- 
leib beschränkt.  Die  beiden  lateralen  Schläu- 
che, aus  denen  die  Ovare  und  Testes  be- 
stehen,- bleiben  oft  vollkommen  vonein- 
ander gesondert  (Fig.  35,  40),  bisweilen  sind 


Ausdehnung  nach  mit  keimbereitendem  Epi- 
thel versehen;  gewöhnüch  ist  die  Keim- 
bildung auf  bestimmte  Stellen  (Keimlager) 
beschränkt.  Der  2.  Abschnitt,  der  die  Eier 
und  Spermien  weiter  und  hinaus  leitet  und 
daher  mit  Muskelfasern  versehen  ist,  ist 
paarig  bis  auf  das  mediane  Endstück  bei 
manchen  Entomostraken.  Er  hat  oft 
drüsige  Wände,  welche  Divertikel  und  auf 
diese  Weise  Anhangsdrüsen  bilden  können; 
bei  den  $  secernieren  sie  einen  Kittstoff 
(ce),  der  die  Eier  einhüllt,  zusammenballt 
und  anklebt  (doch  kann  dieser  Eikitt  auch 
von  anderen  Drüsen  geliefert  werden);  bei 
den  (^  mancher  Copepoden,  Dichelo- 
poden,  Decapoden  usw.  versorgen  diese 
Drüsen  die  sogenannten  Spermatop  hören 
(sp),  d.  h.  Pakete  von  Spermien,  mit  Hüllen, 
Klelie-  und  Austreibestoffen.  Die  Mündungen 
der  Oviducte  liegen  bei  allen  Leptostraken 
und  Malacostraken  im  6.  und  die  der 
Vasa  deferentia  im  8.  Thoracomer  (Fig.  29, 
36,  40),  entweder  in  den  Coxalia  des  zuge- 


Fig.  33  bis  37.  Weibliche  Genitalorgane.  33) 
Cyclops.  —  34)  Mysis.  —  35)  Asellus.  —  36) 
.Flußkrebs.  —  37)  Inachus.  ce  Kittsubstanz, 
m  Mündung  des  Oviductes,  od  Oviduct,  ov 
Ovar,  p  Begattungsporus,  rs  Receptaculum  se- 
minis, sp  Spermatophore,  v  Vagina. 

sie  durch  unpaarige  Stücke  verbunden  und 
können  sogar  zu  einem  unpaarigen,  medianen 
Organ  verschmelzen;  sie  sind  fast  stets 
symmetrisch  gebaut;  in  seltenen  Fällen 
(z.  B.  bei  den  (^  mancher  Copepoden) 
verkümmern  sie  auf  einer  Körperseite.  Nur 
selten  sind  Ovare  und  Testes  ihrer  ganzen 


Fig.    38    bis    40.        Männliche      Genitalorgane. 

28)  Cyclops.  —  39)  Palämon.    —    40)  Leucon. 

pe  Penis,  sp  Spermatophore,  te  Hoden,  vd  Vas 

deferens. 


hörigen  Beines  oder  medial  davon  an  der 
Ventralwand  des  Segmentes;  bei  den  Ento- 
mostraken münden  die  Genitalorgane  in 
sehr  verschiedenen  Segmenten:  bei  den 
Phyllopoden  im  11.  Rumpf segment  oder 
noch  weiter  hinten,  am  weitesten  vorn  bei 
den  0  der  Cirripedien,  nämhch  im 
1. Thoraxsegment;  bei  Phyllopoden,  Bran- 
chiuren  und  Copepoden  münden  die 
Organe  beider  Geschlechter  im  selben  Seg- 
ment. Die  Spermien  (Fig.  41  bis  49)  der 
Crustaceen  scheinen  nur  selten  beweghch 
zu  sein;  die  der  Malacostraken  lassen 
gewöhnüch  Kopfteil  und  Schwanzfaden 
unterscheiden;  durch  eigentünüiche  Formen 
und  den  Besitz  starrer  Fortsätze  zeichnen 
sich  die  Spermien  der  Decapoden  aus, 
durch  Größe  die  der  Ostracoden;  bei 
diesen  kommen  Spermien  vor,  die  10  mal  so 


752 


Crustacea 


lang  sind  wie  das  Männchen,  das  sie  produ- ;  lassen,    entbehren    ihrer.       Die    einfachsten 


ziert.  —  Außer  durch  diese  eigentUchen 
Genitalorgane  unterscheiden  sich  die  Ge- 
schlechter durch  den  Besitz  der  sogenannten 


sind  die  schon  erwähnten  Drüsen  zur  Her- 
stellung von  EihüUen  und  Eikitt;  die  $ 
der  mit  Schale  oder  Mantel  versehenen 
Arten  bergen  ihre  Brut  in  dem  Raum  (Fig. 
84,  90  mt),  den  diese  Organe  umschheßen 
(Cladoceren,  Cirripedien  usw.),  und  bei 


Fig.  41  bis  49.     Spermien.    41)  Notodromas.  — 

42)  Paracalanus.  —  43)  Podon.  —  44)  Leucon. 

—  45)  Asellus.  —  46)  Palämon.  —  47)  Porcellana. 

—  48)  Pilumnus.  —  49)  Flußkrebs. 

sekundären  Genitalorgane,  zunächst 
solcher,  deren  unmittelbarer  Zusammen- 
hang mit  der  Fortpflanzung  in  die  Augen 
springt.  Ihre  Funktion  ist  zwiefach;  die 
der  f^  dienen  dazu,  die  Genitalprodukte  der 
beiden  Geschlechter  in  Kontakt  zu  bringen 
und  dadurch  die  Befruchtung  zu  ermög- 
lichen, die  der  $  schützen  und  fördern 
die  Entwicklung  der  Embryonen;  jene  sind 
sekundäre  Copulationsorgane,  diese  Or- 
gane der  Brutpflege.  Die  ^  besitzen  in 
den  reicher  als  bei  den  9  ausgebildeten  Aesthe- 
tasken  der  Antennulen  (Fig.  50)  Sinneswerk- 
zeuge zur  Witterung  der  $;  sie  sind  oft  durch 
stärkere  Muskulatur  und  bessere  Lokomo- 
tionsorgane  zu  erfolgreicher  Jagd  auf  die 
2  ausgerüstet,  sie  sind  mit  Greiforganen 
(die  bisweilen  aus  Gliedmaßen  von  ganz 
anderer  Funktion  entstanden  sind)  ver- 
sehen, um  die  $  zu  haschen,  und  mit  Klam- 
merorganen, um  sie  vor  und  bei  der  Copu- 
lation  festzuhalten  (Fig.  52,  53),  und  sie 
haben  bei  den  Malacostraken  Einrich- 
tungen an  den  vorderen  Pleopodien  (Fig.  29, 
51,  98),  um  die  Penes  in  der  Ueberleitung 
des  Spermas  an  die  9  zu  unterstützen  oder 
zu  ersetzen.  Nicht  weniger  verbreitet  sind 
die  Organe  der  Brutpflege  bei  den  $  der 
Crustaceen;  nur  wenige  (meist  pelagisch 
lebende)  Arten,  die  die  Eier  einfach  fallen 


Fig.  50  bis  53.  Sekundäre  Genitalorgane  der 
Männchen.  50)  Aiitenmila  mit  Aesthetasken- 
büschel  von  Arachnomysis.  —  51)  Endopodit 
des  1.  Pleopods  von  Squilla.  —  52)  Hmtere 
Antenne  eines  Branchipodiden.  —  53)  6.  Thora- 
copod  eines  Pontelliden. 

den  5  der  Isopoden,  Amphipoden  und 
Schizopoden  wird  ein  ähnlicher  Brutraum 
dadurch  hergestellt,  daß  von  den  Coxalia 
der  Thoracopodien  beiderseits  muldenför- 
mige Lamellen  (Oostegite,  Fig.  94,  100,  oo) 
hervorwachsen,  sich  übereinander  schieben 
und  so  den  Boden  des  Brutraums  bilden, 
dessen  Decke  die  Ventralwand  des  Thorax 
ist.  Zu  diesen  sekundären  Geschlechts- 
merkmalen kommen  nun  noch  andere,  deren 
biologische  Bedeutung  oft  rätselhaft  ist, 
die  aber  wie  jene  sehr  verbreitet  und  in  den 
einzelnen  Krebsgruppen  sehr  verschieden 
ausgebildet  sind,  am  stärksten  bei  den  sessilen 
und  parasitischen  Arten,  wo  sie  zu  einem 
hochgradigen  Sexual-Dimorphismus 
führen.  Bei  diesen  Arten  (Fig.  55,  56)  sind 
die  $,  deren  BewegHchkeit  sehr  beschränkt 
oder  aufgehoben  ist  und  die  daher  die  auf- 
genommene Nahrung  auf  die  Produktion 
großer  Eimassen  und  das  dadurch  gefor- 
derte Leibeswachstum  verwenden  können, 
groß,  und  wie  ihre  Lebensweise  weicht  auch 
ihre  Gestalt  oft  weit  von  der  ihrer  freien 
Verwandten  ab;   die  ^  dagegen  sind  klein, 


Crustacea 


753 


schon  vorzeitig,  d.  h.  auf  einem  Larvensta- 
dium geschlechtsreif  geworden;  es  sind  die 
sogenannten  Zwergmännchen,  die  in  ihren 
Lebensfunktionen  reduziert,  zuweilen  nur 
noch  auf  die  Produktion  von  Sperma  be- 
schränkt, an  den  o  hangen.  Obwohl  dieser 
extreme  Sexual-Dimorphismus  sich  auch 
in  der  durchaus  getrennt  -  geschlecht- 
lichen Ordnung  der  Copepoden  in  typischer 
Ausbildung  findet,  ist  doch  die  Erscheinung 
von  Zwergmännchen  in  unverkennbarer 
Weise  mit  einer  anderen,  bei  Crustaceen  sel- 
tenen Erscheinung,  dem  Hermaphroditis- 
mus, verknüpft.  Denn  wir  finden  Zwitter 
(abgesehen  von  unvollkommenem  Herma- 
phroditismus bei  einigen  Decapoden 
und  Amphipoden  und  von  vereinzelten 
Vorkommnissen    bei    anderen    sonst    diöci- 


Fig.  54.  Genitalorgane  von  Cymothna.  pe 
Penis,  od  Ovlduct,  ov  Ovar,  te  Hoden. 

Fig.  55.  Zwergmänncheii  von  Chondracanthus. 
sp  Spermatophore,  te  Hoden. 

Fig.  56.  Weibchen  von  Chondracanthus  mit 
dem  Zwergmännchen  {^)  an  der  Vulva. 

Fig.  57.     Zwei  Baianns  in  Copida.     pe  Penis. 

sehen  Arten)  gerade  unter  sessilen  und  para- 
sitischen Arten,  und  zwar  typische  Zwitter 
mit  gleichzeitig  funktionierenden  weibhchen 
und  männhchen  Organen  unter  den  Cirri- 
pedien,  und  proterandrische  Herma- 
phroditen unter  den  Isopoden  (Cymo- 
thoiden,  Fig.  54,  Epicariden);  bei  jenen  i 
geschieht  die  Begattung  kreuzweise  (Fg.  57) 
oder  findet  Seilastbefruchtung  statt,  bei  | 
diesen  begatten  die  jungen  männlichen 
Tiere  die  alten  schon  zu  $  gewordenen  Tiere 
und  erhalten  dann  unter  günstigen  Bedin-  j 
gungen  selber  innere  und  äußere  weibliche 
Organe,  während  ihre  männlichen  atrophie- 
ren.  Die  Cirripedien  -Arten  sind  aber  nicht 
alle  reine  Zwitter  (wie  die  meisten  Thoracica 
und  Rhizocephala);  es  gibt  auch  Arten, 
die  aus  Zwittern  und  Zwergmännchen  zu- 
sammengesetzt  sind     (einige    Scalpellum, 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Dendrogaster),   und  außerdem   diöcische 
Arten,   die  wie  manche  parasitische  Cope- 
poden  reine   $   und   Zwergmännchen   ent- 
halten _  (andere   Scalpellum,   Abdoraina- 
lia);  ja,  es  kommen  unter  den  Rhizoce- 
phalen  vielleicht  auch  Arten  mit  nur  reinen 
$  vor,  die  sich  also  parthenogenetisch  ver- 
mehren.    Parthenogenese  ist  unter  den 
Entomostraken     keineswegs     selten:     sie 
kommt  bei  allen  Phyllopoden  und  Clado- 
ceren  vor,  und  unter  den  Ostracoden  gibt 
es    neben    Arten     mit     ausschließhch     ge- 
schlechthcher    Fortpflanzung    (Gamogenese) 
andere  mit  Parthenogenese,  die  von  lokaler 
oder  temporärer   Gamogenese  unterbrochen 
wird,    und    noch    andere    mit    permanenter 
Parthenogenese.        Die    Fortpflanzung    der 
Cladoceren  verläuft  in  Cyklen,  die  aus  einer 
zweigeschlechtlichen    Generation    und    einer 
nach    der   Species   verschiedenen   Zahl  von 
parthenogenetischen  Generationen  bestehea; 
die  Cyklen   stehen   in   Zusammenhang   mit 
der    Jahreszeit    und    anderen    khmatischen 
Faktoren ;  es  gibt  Arten  mit  1,  2  oder  mehreren 
jährlichen   Cyklen;   die  unbefruchteten   Eier 
(Subitaneier)  entwickeln  sich  im  Brutraum, 
die  befruchteten  (Dauereier)   außerhalb   des 
Muttertiers  in  den  sogenannten  Ephippien, 
d.  h.  chitinigen,  von  der  Schale  des  $  aus  ge- 
bildeten Eikapseln.  —  Wo  Parthenogenese  be- 
steht, ist  auch  die  Hauptbedingung  für  das 
Entstehen    von    Pädogenese   gegeben;    in 
der  Tat  entwickelt  sich  bei  marinen  Clado- 
ceren in  den  noch  im  Brutraum  der  Mutter 
befindhchen   Embryonen   bereits   ein   Brut- 
raum mit  Embryonen  des  Blastulastadiums. 
3.         Ontogenie         (Entwickelungsge- 
schichte).  Die  Eier  nicht  weniger  Entomo- 
straken furchen  sich  total   und   meist 
auch  äqual;  bei  den  übrigen  Krebsen  aber 
sind  höchstens  die  ersten  Furchungen  total; 
in  die  große  zentrale  Dottermasse  dringen  die 
späteren  Furchungen  nicht  ein  (doch  klüftet 
sie  sich  bisweilen  in  die  sog.  Dotterpyra- 
miden), und  die  Zellteilungen  verlaufen  dann 
superfiziell,  was  sie  bei  vielen  Crustaceen 
von  Anfang  an  tun;  das  Blastoderm  bildet 
sich  in  den  meisten  Fällen  allseitig,  beginnt 
aber  oft  mit  der  Entstehung  einer  Keim- 
scheibe an  der  ventralen  Eifläche.      Das 
fertige    Blastoderm    scheidet    eine    Cuticula 
ab :  die  1 .  embryonale  Häutung.  Das  Entoderm 
entsteht  in  der  Nähe  des  künftigen  Afters 
meist    durch    Immigration,    selten    durch 
Invagination;    die    Verlagerung    des    Nähr- 
dotters in  den  Darmsack  vollzieht  sich,  in- 
dem entweder  die  Entodermzellen  sich  von- 
einander  lösen,    den    Dotter    durchwandern 
und  an  seiner  Oberfläche  sich  zum  Mittel- 
darmepithel wieder  zusammenschheßen,  oder 
(Arthrostraken,   Mysis)    indem   sie  von 
ihrer    Ursprungstelle    aus    den    Dotter    um- 
wachsen (einzelne  Entodermzellen  beteiligen 

48 


754 


Cnistacea 


sich  an  der  Darmbildung  nicht,  sondern 
funktionieren  als  Vitellophagen) ;  selten 
gelangt  der  Dotter  dadurch  in  das  Lumen 
des  invaginierten  Entodermsackes,  daß  er 
durch  dessen  Wand  hindurchfiltriert,  wobei 
dann  die  Zellen  in  Zusammenhang  bleiben. 
Das  Mesoderm  entsteht  selten  aus  2  entoder- 
malen  Urzellen,  meist  vielzellig,  und  wächst 
regellos;  bei  Arthrostraken  und  Schizo- 
poden jedoch  zeigt  die  Region  hinter  dem 
Munde  teloblastische  Vermehrung  der  zu 
Streifen  geordneten  Zellen.  Die  Leibes- 
höhle entsteht  als  Pseudocöl;  ihre  Spalt- 
räume erfüllt  Blut. 

Je  nach  der  Entwickelungsstufe,  auf  der 
die  Jungen  das  Ei  verlassen,  ist  die  Onto- 
genese mehr  oder  minder  direkt  oder  ist  sie 
eine  Metamorphose,  die  in  einer  kürzeren 
oder  längeren  Reihe  von  freischwimmenden 
Larvenstadien  abläuft;  die  längste  Reihe 
haben  Arten,  bei  denen  sich  beträchtUche 
Größe  und  hochdifferenzierter  Bau  deradulten 
Tiere  mit  frühzeitigem  Ausschlüpfen  der 
Larven  verbindet.  Die  primitivste  Larven- 
form, in  der  die  Kjebse  das  Ei  verlassen, 
hat  einen  (meistens)  ellipsoidischen,  nicht 
segmentierten  Leib,  3  Paar  beborsteter  Ghed- 
maßen  (einästige  Antennulen,  zweiästige, 
mit  Kauhaken  versehene  Antennen  und 
Mandibelbeine)  und  ein  unpaariges  Auge;  es 
ist  die  für  die  Crustaceen  so  charakteristische 
Naupliuslarve  (Fig.  58  bis  61,  76).  Wir 
finden  sie  bei  Copepoden,  Cirripedien, 
manchen  Ostracoden  und  sehr  selten  auch 
beiMalacostraken(Euphausia,  Peneus); 
in  wenig  weiter  vorgeschrittener  Gestalt, 
als  Metanauplius  (Fig.  62),  schlüpfen 
die  Phyllopoden  und  Sergestiden  aus; 
andere  Decapoden  und  dieStomatopoden 
erscheinen  in  noch  vorgerücktere  n  Larven- 
formen, unter  denen  die  Zoea  (Fig.  67, 68)  die 


häufigste  ist,  und  die  Jungen  der  Clado- 
ceren,  Branchiuren,  Leptostraken, 
Schizopoden,     Anomostraken,     Sym- 


Fig.  58  bis  60.  Nauplien.  58)  von  Linmadia.  — 
59)  eines  Copepo  den.  —  60)  Embryonales  Nauplius- 
stadium  vom  Flußkrebs.  AI  Antennula,  An 
Antenne,  As  Anus,  Ep  Epistom,  M  Mandibel, 
Tp  Thoracopleon. 


Fig.  61  bis  63.  Entwickelungsstadien  von  Eu- 
phausia.  61)  Nauplius.  —  62)  Äletanauplius. 
—  63)  Calyptopis-Stadium.  AI  Antennula,  An 
Antenne,  M  Mandibel,  Mxl,  2  1.,  2.  Maxille, 
p  Pleonsegmente,  T  Thoracopodien,  t  Thorax- 
segmente, Te  Telson,  Up  Uropod. 

poden,  Arthrostraken  gleichen  in  allen 
wesentUchen  Punkten  den  Adulten.  Es 
kommt  vor,  daß  die  larvale  Entwickelung 
bei  nahe  verwandten  Arten  auf  verschiedenen 
Stufen  beginnt  (Stomatopoden,  Al- 
pheiden usw.),  ja,  von  dem  euryhalinen 
Palaemonetes  varians  schlüpfen  die 
Jungen  der  nördhchen,  in  salzreicherem  Wasser 
lebenden  Individuen  auf  einer  früheren  Stufe 
aus,  als  die  der  südhchen,  in  fast  süßem 
Wasser  lebenden.  —  Die  embryonalen  Stadien 
der  Arten  mit  direkter  Ontogenese  oder 
kürzerer  Metamorphose  entsprechen  bis  zu 
einem  gewissen  Grade  den  freien  Larven- 
stadien der  Arten  mit  längerer  Metamorphose, 
so  daß  man  z.  B.  von  embryonalen  Nauphus- 
stadien    (Fig.    60)    sprechen    kann,    i    , 

Die  Entwickelung  der  Körperform  ver- 
läuft nun  am  Embryo  in  mancher  Hinsicht 
anders  als  bei  frei  beweghchen  Larven,  be- 
sonders insofern  als  die  Segmentation  nicht 
so  deutlich  ist  und  der  Leib  des  Embryos 
durch  die  Enge  des  Raums  gezwungen  ist  sich 
zu  krümmen,  meistens  indem  der  Hinter- 
leib sich  ventrad  gegen  den  Vorderleib  legt; 
nicht  selten  aber  auch  (Isopoden,  Cuma- 
ceen,  Fig.  64,  Schizopoden,  Lepto- 
straken) krümmt  sich  der  Embryo  dorsad 
um  den  ihm  aufliegenden  Nährdotter  herum 
und  nimmt  erst  später  die  ihm  zukommende 
gerade  oder  leicht  ventrad  gebogene  Haltung 
an.  Als  embryonale  Erscheinung  sei  hier 
auch  die  bei  Arthrostraken,  Sympoden, 


Crustacea 


755 


Schizopoden  und  Decapoden  vorkom- 
mende, als  Dorsalorgan  bezeichnete  paarige 
oder  unpaarige  Verdickung  des  dorsalen 
Blastoderms  erwähnt.  Im  allgemeinen  ent- 
wickelt sich  die  Körperform  bei  Embryonen 
und  Larven  auf  folgende  Weise.  Die  zwischen 


Fig.  64.    Em- 
bryo von 
Diastylis, 

lateral.  Buch- 
staben wie 
in  Fig.  61 
bis  63. 


Kopf  und  Endstück  des  Rumpfes  befind- 
lichen Segmente  entstehen  in  der  Reihen- 
folge von  vorne  nach  hinten,  indem  sie 
sich  vom  Vorderteil  des  jedesmaligen  End- 
stückes abschnüren;  es  können  sich  aber  auch 
mehrere  Segmente  zugleich  abschnüren,  und 
bereits  abgeschnürte  Segmente  können  später 
wieder  miteinander  verschmelzen ;  auch  kann 
die  dieser  sekundären  Verschmelzung  voran- 
gehende Abschnürung  cänogenetisch  unter- 
drückt werden.  Das  nach  Beendigung  der 
Rumpfsegmentierung  übrigbleibende  End- 
stück ist  das  Analsegment.  Die  Ghedmaßen 
werden  im  ganzen  zugleich  mit  ihren  Seg- 
menten angelegt  oder  wenig  später;  doch 
ist  Störung  der  Abfolge  durch  verspätete 
Entwickelung  mancher  Gliedmaßen  nicht 
selten,  und  es  ist  sogar  ein  Hauptmerkmal 
des  Larventypus  der  Zoea,  daß  die  hinteren 
Thoracopoden  erst  lange  nach  den  Pleopoden 
hervorsprossen.  Gehirn  und  Bauchstrang 
erscheinen  übereinstimmend  als  ein  Paar  von 
Längswülsten  zwischen  den  Anlagen  der 
Ghedmaßen;  die  Wülste  sind  (nicht  immer 
von  Anfang  an)  durch  eine  Rinne  getrennt 
und  in  jedem  Metamer  zu  einem  Knoten 
(Ganghon)  angeschwollen.  Die  zusammen- 
gesetzten Augen  entwickeln  sich  aus  Wuche- 
rungen der  Hypodermis,  deren  äußere  Schicht 
Cornea  und  Kristallkegel,  deren  innere 
Schicht  die  mit  den  Gangha  optica  ver- 
bundenen nervösen  Endorgane  hefert;  ob 
eine  bei  Decapoden  auftretende  Einfaltung 
zur  Bildung  der  Augen  beiträgt,  ist  strittig. 
Das  Nauphusauge  geht  aus  einer  paarigen 
Anlage  hervor.  Die  Vereinigung  der  beiden 
ectodermalen  Stücke  des  Darms,  Stomo- 
däums  und  Proctodäums,  mit  dem  Meso- 
däum  vollzieht  sich  um  so  eher,  je  eher  die 
Larve  ausschlüpft.  Das  Herz  entsteht  durch 
Verwachsung  der  Längsränder  von  ein  Paar 
halbrinnenförmigen  Zell-  (Cardioblast)-reihen, 
oder  (Decapoden)  indem  Mesodermzellen 
sich  zu  einer  Platte  vereinigen,  deren  Ränder 


sich  zunächst  ans  Ectoderm  legen  und  dann 
dorsad  zu  einem  Rohr  zusammenschheßen; 
sein  Lumen  ist  als  der  Rest  der  primären 
Furchungshöhle  aufzufassen.  Die  am  spä- 
testen zur  Ausbildung  kommenden  Organe 
sind  die  sekundären   Genitalorgane. 

Unter  den  Crustaceen  mit  ausgedehnter 
Metamorphose  gibt  es  solche,  deren  jüngste 
Larve  ganz  allmählich  in  die  adulte  Form 
übergeht,  bei  denen  der  mit  jeder  Häutung 
verbundene  Fortschritt  in  der  ganzen  Larven- 
reihe ungefähr  gleichviel  beträgt  (Phyllo- 
poden,  Dichelopoden;  Fig.  61  bis  63) 
und  andere,  deren  Metamorphose  an  ein  oder 
zwei  Punkten  einen  Sprung  macht,  bei  denen 
sich  nach  gewissen  Häutungen  eine  plötz- 
hche  Aenderung  in  Habitus  und  Merkmalen 
der  Larve  mehr  oder  minder  scharf  aus- 
prägt (Copepoden,  Cirripedien,  Deca- 
poden, Stomatopoden).  Ein  derartiger 
Sprung  ist  meist  mit  einem  Wechsel  der 
Lebensweise  verbunden,  also  mit  dem  Ueber- 
gang  von  pelagischem  zu  htoralem  Aufent- 
halt oder  von  freiem  zu  sessilem  oder  para- 
sitischem Leben,  kann  aber  auch  wie  bei 
Copepoden  ohne  diesen  Wechsel  auf- 
treten. Durch  solche  starke  Differenzen 
zwischen  zwei  aufeinander  folgenden  Larven- 
stadien (die  man  wohl  auf  einen  cänogene- 
tischen  Ausfall  von  Stadien  zurückführen 
darf)  wird  die  Metamorphose  in  Phasen 
abgeteilt,  die  durch  einen  bestimmten  Larven- 
typus charakterisiert  sind;  die  Namen  der 
Typen  leiten  sich  meistens  von  den  Genus- 
naraen  her,  mit  denen  ältere  Autoren  die 
von  ihnen  für  adulte  Tiere  gehaltenen 
Larven  benannten;  auch  die  allmähhch 
ineinander  übergehenden  Typen  der  D  i  c  h  e  1  o- 
poden-Metamorphose  haben  solche  Namen 
erhalten.  So  folgt  auf  die  Nauphus-  (Fig.  59, 
61)  und  Metanauplius-  (Fig.  62)  -Phase 
bei  Copepoden  die  Copepodid-,  bei 
Dichelopoden  die  Calyptopis-  (Fig.  63), 
Furcilia-  und  Cyrtopia-,  bei  Peneiden 
die  Protozoea-  (Fig.  65),  Zoea-,  Mysis- 
(oder  Schizopoden-,  Fig.  66)  und  Garneel- 
Phase.  Die  Sergestiden  beginnen  die  letzt- 
genannte Reihe  von  larvalen  (bei  ihnen  zum 
Teil  anders:  Elaphocaris,  Acanthosoma, 
Mastigopus  benannten)  Phasen  erst  mit  dem 
Metanauphus  oder  der  Protozoea,  andere  Deca- 
poden mit  der  Zoea  (Eucyphiden  usw.)  oder 
Metazoea  (Hummer;  auch  die  Loricaten,  bei 
denen  diese  Stadien  wegen  ihres  flachen  Leibes 
Phyllosoma  heißen)  und  manche  (Pota- 
mobius,  Palacmonetes,  Süßwasserkrabben) 
noch  später.  Die  anomuren  und  brachyuren 
Decapoden  gehen  von  der  Zoea  (Fig.  67,  68) 
durch  die  Metazoea  und  Megalopa  (Fig.  69) 
in  die  adulte  Form  über;  zoea-artig  sind  auch 
die  den  litoralen  Jugendstadien  der  Stoma- 
topoden vorhergehenden  Larvenstadien,  die 
in  zwei   verschiedenen   Formen,   als   Anti- 

48* 


756 


Crustacea 


zoea  (Fig.  70)  und  Pseudozoea,  das  Ei  ja  es  kommt  vor,  daß  Organe  abgeworfen 
verlassen  und  je  nach  Genus  und  Entwicke-  werden  und  von  Neuem  wieder  hervor- 
lungsstufemit  verschiedenen  Namen  (Ali ma,  sprossen,  wie  der  Mandibeltaster  der  Penei- 
Erichthus  usw.)  belegt  wurden,  — Es  scheint  I  den.    Dieser  trotz  alledem  fortschreitenden 


Fig.   65   bis   70.      Larven   von   Thoraeostraken.     65)  Protozoea    emes   Peneiden.    —   66)    Mj^sis- 

stadium    eines    Peneiden.  — •  67)  Zoea  von  Porcellana.   —  68)  Zoea  von   Maja.  —  69)  Megalopa 

von  Portiuius.  — ■  70)  Antizoea  von  Lysiosquilla.    AI  Antennula,  An  Antenne,  0  Augen,  p  Pleon- 

segment,  P  Pleopod,  t  Thoraxsegment,  T  Thoracopod,  Up  Uropod. 


mitunter  vorzukommen,  daß  pelagische  Lar- 
ven, die  die  geeigneten  Bedingungen  zur 
Metamorphose  in  die  kriechenden  Stadien 
nicht  finden,  über  das  normale  Maß  hinaus 
wachsen  und  zu  sogenannten  Riesenlarven 
werden. 

Die  Ontogenese  der  bisher  genannten 
Arten  ist  eine  fortschreitende,  insofern 
alle  einmal  angelegten  Organe  auch  weiter 
wachsen  und  sich  differenzieren,  bis  das 
Ziel  der  Ontogenese  im  Geschlechtstier  er- 
reicht ist.  Zwar  gibt  es  von  diesem  fortschrei- 
tenden Gang  einige  Abweichungen:  die  Anten- 
nendrüse kann,  nachdem  sie  bereits  funktio- 
nierte, sich  zurückbilden,  es  werden  embryo- 
nale Organe,  wie  das  Dorsalorgan,  und  larvale, 
wie  die  Schildstacheln  der  Zoea,  oder  pa- 
lingenetische  Larvenorgane,  wie  die  Exopodite 
mancher  später  zu  Stabbeinen  werdenden 
Gliedmaßen,  angelegt,  die  wegfallen,  sobald 
der    Organismus    sie    nicht    mehr    braucht; 


Ontogenese  gegenüber  ist  die  Ontogenese  der 
sessilen  und  parasitischen  Arten  rück- 
schreitend, weil  der  größere  Teil  der  bei 
den  Jungen  vorhandenen  Organe  und  Funk- 
tionen bei  ihnen  sich  rückbildet  zugunsten 
einer  einseitigen  Ausbildung  der  Anheftungs-, 
Ernährungs-  undFortpf  lanzungsorgane.  Einige 
auffälhge  Typen  dieser  Ontogenie  seien 
hier  besprochen.  Unter  den  parasitischen 
Copepoden,  bei  denen  öfters  sowohl  die 
Nauphus-  wie  die  Copepodidphase  abge- 
kürzt ist,  sind  besonders  die  Lernäiden 
und  Monstrilliden  bemerkenswert.  Nach 
der  1.  Periode  freien  Lebens,  während  der 
sie  als  Metanauphen  (Fig.  71)  und  Copepodide 
(des  1.  Stadiums:  Fig.  72)  umherschwärmen, 
heften  sich  die  jungen  Lernäiden  an  die 
Kiemen  von  Plattfischen  (mit  Hilfe  eines  auch 
bei  anderen  Copepoden  vorkommenden  Stirn- 
bandes, Fig.  73  sb)  und  entwickeln  sich 
während  der  folgenden  1.  parasitischen  Lebens- 


Crustacea 


757 


periode  (in  der  sie  unter  transitorischer  Eück- 
bildung  der  Lolvomotionsorgane  eine  Art 
von  Puppenstadium  durchmachen:  Fig.  73) 


ausgeht.  Wenn  der  letzte  Metanauphus  seine 
Cuticula,  unter  der  man  die  bevorstehende 
Verwandlung  sich  vorbereiten  sieht,  abwirtt, 
so  ist  aus  ihm  eine  Larve  geworden,  die  man 
wegen  ihrer  zweiklappigen  Schale  als  Cypris 
bezeichnet,  ohne  daß  sie  sonst  mit  Ostracoden 
Aehnlichlieit  hätte;  sie  hat  paarige  Augen, 
segmentiertes  Pleon  und  6  Paar  Spaltbeine 
am  Thorax,  hat  aber  die  Antennen  und  Mandi- 
belpalpe  verloren  und  an  den  Antennulen  eine 
Haftscheibe  erhalten,  in  der  eine  Zementdrüse 
mündet.  Damit  heftet  die  Cypris  sich  an 
einer  Unterlage  fest  und  tritt  in  ein  Puppen- 
stadium ein,  während  dessen  sie  sich  all- 
mähhch  in  die  sessile  Form  umwandelt,  indem 
der  angeheftete  Kopf  sich  vergrößert  und 
bei  den  Pedunculaten  zum  Stiel,  bei  den 
Operculaten  zur  basalen  Platte  wird,  der 
Rumpf  sich  mit  einer  dorsalen  Falte  ein- 
kniclit,  unter  der  Schale  sich  die  Kalkplatten 
des  Gehäuses  ablagern  usw.  Ganz  ähnhch 
verläuft  das  Larvenleben  der  Rhizoce- 
phalen  (Sacculina,  Fig.  76  bis  82),  bis 
die  Cypris  sich  mit  Hilfe  der  Antennulen  (AI) 
am  Grunde  einer  behebigen  Borste  (Fig.  78  b) 
einer  jungen  Krabbe  festheftet.  Dann  aber 
wird  der  ganze  Rumpf  (Fig.  78  Tp)  abge- 


Fig.  71  bis  75.  Entwickehing  von  Lernaea.  71) 
Metanauplius.  —  72)  Schwimmendes  Copepoclid- 
statlium.  ■ —  73)  Angeheftetes  Puppenstadium.  — 
74)  Schwimmendes  Begattungsstadium.  — 475) 
Definitives  parasitisches  Stadium  des  Weibchens. 
AI  AntennuLa,  An  Antenne,  Es  Eischnüre,Ysb 
Stirnband,  T  Thoracopodien. 

zu  Geschlechtstieren,  die  den  Wirt  verlassen 
und  in  die  2.  Periode  freien  Lebens  eintreten; 
während  dieser  findet  die  Begattung  statt 
(Fig.  74),  nach  der  das  (^  zugrunde  geht  und 
das  $  sich  an  die  Kiemen  eines  anderen  neuen 
Wirtes  (Gadide)  heftet,  um  während  der 
nun  folgenden  2.  parasitischen  Lebens- 
periode (Fig.  75)  Eier  zu  produzieren.  Auch 
bei  den  Monstrilliden  wechseln  freie  und 
parasitische  Perioden  ab.  Die  freien  Nauphen 
bohren  sich  in  Anneliden  ein,  machen  dabei 
eine  Histolyse  durch  und  gelangen  in  das 
Bauchgefäß  des  Wirtes;  hierin  entwickeln  sie 
sich,  durch  besondere  tentakelartige  Anhänge 
aus  dem  Blut  des  Wirtes  Nahrung  saugend, 
zu  Geschlechtstieren,  die  die  Haut  des  Wirtes 
sprengen  und  während  des  nun  folgenden, 
wieder  freien,  kurzen  Lebensabschnittes  sich 
fortpflanzen;  diese  Geschlechtstiere  haben 
weder  Mundteile  noch  Verdauungsorgane.  — 
In  dem  1.  Lebensabschnitt  der  Cirripedien, 
während  dessen  die  Larven  frei  umher- 
schwimmen, sind  2  Phasen  zu  unterscheiden: 
die  Nauphus-  und  die  Cyprisphase  (Fig.  76, 
77).  Die  Nauphen  zeigen  alle  wesenthchen 
Merkmale  dieses  Larventypus,  zeichnen  sich 
aber  meistens  durch  einen  Rückenschild 
aus,   der  vorn    beiderseits    in   ein  Stirnhorn 


Fig.  76  bis  82.  Entwickelung  von  Sacculina, 
76)  Nauplius.  —  77)  Schwimmendes  Cypris- 
stadium.  —  78)  Die  angeheftete  Puppe  stößt 
den  Rumpf  ab.  —  79)  bis  81)  Bildung  und 
Einbohrung  des  Kentron.  —  82)  Sacculina  in- 
terna. AI  Antennula,  b  Borste  der  I"vrabbe,  c 
Cuticularsack  des  kentrogonen  Stadiums,  D  Darm 
der  Ivrabbe,  K  Kentron,  N  Stück  vom  Integument 
der  Krabbe,  R  Wurzeln,  Tp  Rumpf. 


758 


Crustaeea 


worfen,  und  der  Kopf  (worin  die  schon 
kenntlichen  Anlagen  der  Ovare  und  außerdem 
ectodermale  und  mesodermale  Elemente 
zurückbleiben)  verwandelt  sich  in  eine  Zell- 
masse, die  um  sich  einen  cuticularen  Sack 
(Fig.  79c)  absondert;  von  dem  Sack  geht  vorn 
ein  Stilett  ab  (Kentron,  Fig  79  bis  81  K, 
daher  das  Puppenstadium  hier  kentrogones 
Stadium  heißt),  das  sich  durch  die  weiche 
Haut  am  Grunde  der  Krabbenborste  ein- 
bohrt und  durch  sein  Lumen  die  Zellmasse 
in  die  Krabbe  eintreten  läßt  (Fig.  80,  81). 
So  zur  Sacculina  interna  geworden,  wird 
der  Endoparasit  vom  Blutstrom  an  den 
Mitteldarm  der  Krabbe  geführt,  legt  sich 
an  diesen  an  und  entwickelt  eine  Menge 
fein  verzweigter  Fortsätze  (Wurzeln),  durch 
die  er  Nahrung  aufnimmt  (Fig.  82);  er  rückt 
caudad  bis  in  den  Anfang  des  Pleons 
und  macht  liier  durch  seinen  Druck  die  Ven- 
tralwand des  Pleons  nekrotisch,  so  daß  bei 
der  nächsten  Häutung  in  der  Cuticula  ein 
Loch  zurückbleibt,  durch  das  der  Parasit 
nach  außen  durchbricht;  die  Wurzeln  bleiben 
im  Wirt  und  ernähren  den  nun  zur  Sacculina 
externa  gewordenen  Parasiten  weiter.  — 
Histoly tische  Vorgänge  wie  bei  den  M  o  n  s  t  r  i  1  - 
liden  und  Rhizocephalen  finden  auch  bei 
parasitischen  Isopoden  statt  während  der 
Verwandlung  der  larvalen  (^  in  die  parasi- 
tischen $. 

4.  Systematik  und  Phylogenie.  Die 
rezenten  Species  der  Crustaceen  werden  auf 
folgende  16  Ordnungen  verteilt:  1.  Phyllo- 
poda,  2.  Cladocera,  3.  Ostracoda, 
4.  C  i  r  r  i  p  e  d  i  a ,  5.  B  r  a  n  c  li  i  u  r  a ,  6. 
Copepoda,  7.  Leptostraca,  8.  Ani- 
sopoda,  9. Isopoda,  10.  Amphipoda, 
11.  Anomostraca,  12.  Sympoda,  13. 
S  c  h  i  z  0  p  0  d  a ,  14.  D  i  c  h  e  1 0  p  0  d  a ,  15. 
Decapoda,  16.  Stomatopoda.  Da 
diese  Ordnungen  nicht  gleichwertige  syste- 
matische Abteilungen  sind,  hat  man  ihnen 
verschiedene  Rangstufen  angewiesen  und 
einzelne  zu  höheren  Gruppen  zusammen- 
gefaßt, ohne  indessen  zu  einer  überein- 
stimmenden architektonischen  Ghederung 
der  Klasse  zu  gelangen.  So  werden  seit 
LatreiUe  die  ersten  6  Ordnungen  als  E  n  1 0  - 
m  0  s  t  r  a  c  a ,  die  letzten  10  als  M  a  1  a  c  0  - 
straca  bezeichnet,  obwohl  die  Entomo- 
straca  eine  noch  weniger  einheithche  Gruppe 
bilden  als  die  (immerhin  in  der  Zahl  der 
Rumpfsegmente  und  anderen  Merkmalen 
übereinstimmenden)  Malacostraca,  und  die 
Leptostraca  besser  als  besondere  Gruppe 
zwischen  jene  beiden  zu  stellen  sind.  Ferner 
werden  unter  den  Malacostraca  die  Ord- 
nungen 8—10  als  Arthrostraca  (Ringel- 
krebse) von  den  Ordnungen  12 — 16,  den 
T ho racostraca  (Schalenkrebse),  unter- 
schieden, und  jene  Gruppe  wird  seit  Leach 
auch     als     E  d  r  i  0  p  h  t  h  a  1  m  a    (Augen 


direkt  am  Kopfe  sitzend),  diese  als  P  0  - 
dophthalma  (Augen  meist  auf  be weg- 
heben Stielen)  bezeichnet,  nach  einem  Merk- 
mal, das  keineswegs  durchgeht  und  den 
gleichen  Unterschied  auch  innerhalb  der 
PhyUopoden  und  Anomostraken  zeigt.  Die 
Selbständigkeit  der  beiden  Ordnungen  13 
und  14,  früher  als  S  c  h  i  z  0  p  0  d  e  n  (Spalt- 
füßer)  vereinigt,  ist  noch  nicht  allgemein 
anerkannt.  Eine  neuere  Klassifikation  teilt 
die  Malacostraca  (unter  Ausschluß  der 
Leptostraca=Phyllocarida)inSyncarida(Ord- 
nung  11),  Peracarida  (Ordnungen  8,  9,  10, 
12,  13),  Eucarida  (Ordnungen  14,  15)  und 
Hoplocarida  (Ordnung  16).  Unter  den 
Entomostraca  sind  die  Ordnungen  4  bis 
6  näher  miteinander  verwandt,  und  die 
ebenfalls  verwandten  Ordnungen  1  und  2 
werden  meist  als  Ordnung  B  r  a  n  c  h  i  0  - 
p  0  d  a  (Kiemenfüßer)  zusammengefaßt.  — 
Es  folgen  kurze  Diagnosen  für  die 
Ordnungen  und  Unterordnungen  nach  Merk- 
malen^der  äußeren  Gestalt. 

1.  Ordnung  Phyllopoda  (Blattfüßer,  Fig.  83 
bis  85).  Rumpf  aus  zahlreichen  (11  bis  39  bein- 
tragenden und  6  bis  14  beinlosen)  Segmenten 
bestehend.  Autennulen  (AI)  klein,  kaum  ge- 
gliedert. ]\Iundgliedmaßen  klem  und  einfach, 
aber  vollzählig.  Rumpf beme  (t)  blattförmig, 
lappig  (Fig.  6),  10  bis  mehr  als  60  Paare,  mit 
respiratorischen  Epipoditanhängen.  —  1.  Unter- 
ordnung Anostraca  (Fig.  83).  Keine  Schale, 
noch  Schild.  Genitalorgane  münden  in  einem 
Segment  (gs),  das  meist  aus  dem  12.  und  13. 
Rumpfmetamer  verschmolzen  ist.  Augen  (0) 
gestielt.  Furca  (Fu)  blattförmig.  Antennen 
(An)  des  $  klein,  des  3*  Greifapparat  (Fig.  52). 
Familie  Branchipodidae  (Branchipus;  in 
Salzlachen:  Artemia).  —  2.  Unterordnung 
Notostraca  (Fig.  85).  Mit  flachem  Rücken- 
schild. Hintere  Rumpfsegmente  mit  je  mehreren 
Beinpaaren.  Genitalorgane  münden  in  der 
Basis  des  11.  Beinpaares.  Augen  sitzend.  Furca 
(Fu)  fadenförmig.  Antennen  (AI)  rückgebildet. 
Familie  Apodidae  (Apus,  Lepidurus).  — 
3.  Unterordnung  Conchostraca  (Fig.  84).  Mit 
zweiklappiger  Schale,  worin  der  Brutraum  (mt). 
Genitalorgane  münden  in  der  Basis  des  11.  Bem- 
paares.  Augen  (0)  sitzend.  Furca  (Fu)  hakig 
(Fig.  3).  Antenne  (An)  ein  zweiästiges  Ruder- 
organ. Familie  Estheriidae  (Estheria, 
Limnadia,   Limnetis). 

2.  Ordnung  Cladocera  (Wasserflöhe,  Fig.  90). 
Rumpf  in  wenige  Segmente  und  oft  undeutlich 
gegliedert,  meist  mit  zweiklappiger  Schale,  die 
den  Kopf  freiläßt  und  einen  Brutraum  (mt) 
bildet.  Analsegment  mit  dorsalem  Tastborsten- 
höcker (tb).  Furca  (Fu)  klauenförmig.  An- 
tennulen  (AI)  klein.  Antennen  (An)  fast  immer 
zweiästige  Ruder.  Mandibel  und  1.  Maxille 
klein,  2.  Maxille  fehlt.  Rumpfbeine  (t)  bis- 
weilen mit  Kiemensäckchen ;  die  hinteren  Paare 
manchmal  verkümmert.  —  1.  Unterordnung 
Ctenopoda.  Mit  6  lamellösen  Rumpfbein- 
paaren. Familie  Sididae  (Sida,  Holopedium). 
—  2.  Unterordnung  Anomopoda.  Mit  5  bis  6 
Rumpf  beinpaaren,  von  denen  die  vorderen  maxil- 


Crustacea 


759 


lipedenartig  gebaut  sind.  Familie  Daphniidae 
(Daphnia,  Moina),  Bosminidae,  Chydo- 
ridae.  —  3.  Unterordnung  Onychopoda.  Mit 
4  stabförmigen  Rumpfbeinpaaren.  Familie 
Polyphemidae  (Polyphemus,  Bythotre- 
plies,  Evadne,  Podon).  —  4.  Unterordnung 
Haplopoda.  Mit  6  stabförmigen  Rumpf betn- 
paaren.    Familie  Leptodoridae. 

3.  Ordnung  Ostracoda  (Muschelkrebse, 
Fig.  89).  Körper  nicht  segmentiert,  von  einer 
zweiklappigen,  bisweilen  mit  dorsalem  Schloß 
und    elastischem    Ligament     versehenen ,     oft 


choecia).  —  2.  Unterordnung  Podocopa. 
Schale  ohne  Rostralincisur.  Furca  stabförmig 
oder  rudimentär.  Exopodit  der  Antenne  meist 
rudimentär.  Familien  Cyprididae  (meist  in 
Süßwasser;  Cypris,  Candona,  Notodro- 
mas),  Cytheridae  (meist  marin:  Cythere, 
Paradoxostoma). 

4.  Ordnung  Cirripedia  (Rankenfüßer,  Fig. 
57,  88).  Körper  von  einem  verkalkten  oder 
häutigen  Gehäuse  oder  Mantel  (d)  umschlossen, 
mit  dem  Kopfende  an  eme  Unterlage  befestigt, 
meist   undeutlich    oder   gar    nicht    segmentiert. 


Fu   <-5 


Fig.  83  bis  90.  Entomostraken-Typen.  83)  Branchipus  <$,  lateral.  —  84)  Limnadia  ?,  lateral; 
die  linke  Schalenhälfte  ist  entfernt.  —  85)  Lepidurus  $,  ventral.  —  86)  Argulus  (^,  ventral.  — 
87)  Harpacticiden-Pärchen  im  Beginn  der  Copulation.  —  88)  Lepas,  lateral;  das  Gehäuse  ist 
nur  durch  den  Umriß  angedeutet.  —  89)  Cypridina  $,  lateral.  —  90)  Daphnia  9  juv.,  lateral.  — 
AI  Antennula,  An  Antenne,  br  Kieme,'  C  Kopf,  Ct  Cephalothorax,  d  Schale,  ei  Eier,  Fu  Furca, 
gs  Genitalsegment,  M  Mandibel,  mt  Brutraum,  Mxl,  2  1.  2.  Maxille,  0  Auge,  pd  Stiel,  pe  Penis, 
r  Rostrum,  ri  Rostralincisur,  sp  Spermatophore,  t  Rumpfbeine,  tb  Tastborstenhöcker,  ts  Hoden. 


skulpturierten  Schale  vollständig  eingeschlossen. 
Antennulen  (AI)  bis  8gliederig.  Mandibelpalp 
bis  4gliederig  (M),  zuweilen  mit  Exopodit. 
1.  Maxille  (Mxl)  bis  4gliederig,  oft  mit  Atem- 
platte. 2.  Maxille  (Maxilliped  oder  1.  Bein, 
Mx2)  von  verschiedener  Form,  oft  auch  mit 
Atemplatte.  Nur  2  Paar  Rumpfbeine  (Loko- 
motions-  oder  Putzorgane,  tl,  t2).  —  1.  Unter- 
ordnung Myodocopa.  Schale  mit  Kerbe  für 
das  Rostrum  (Rostralincisur,  ri).  Furca  (Fu) 
komprimiert.  Antenne  (An)  zweiästig.  Marin. 
Familien  Cypridinidae  (Cypridina,  Pyro- 
cypris,  Gigantocypris  agassizi  23  mm 
lang),    Halocyprididae    (Halocypris,  Con- 


Antennulen  (AI)  klein  oder,  wie  die  Antennen, 
fehlend.  —  1.  Unterordnung  Thoracica.  Das 
Gehäuse  besteht  aus  verkalkten  Platten;  auf 
den  Kopf  folgen  6  Thoraxsegmente.  Mandibeln 
und  1.  Maxillen  klein  und  einfach;  2.  Maxillen 
bilden  eine  Art  Lippe.  6  Paar  Rumpfbeine 
(Girren,  Fig.  17)  mit  geißeiförmigen  Spalt- 
ästen (t).  1.  Tribus  Pedunculata;  Gehäuse 
durch  einen  weichen  Stiel  (pd)  mit  der  Unter- 
lage verbunden,  aus  5  (die  dorsale  Carina,  2 
vordere  Scuta,  2  hintere  Terga),  selten  weniger, 
oft  mehr  (Rostrum,  Lateralia  usw.)  gegeneinander 
beweglichen  Kalkplatten  bestehend.  Familie 
Pollicipedidae    (Pollicipes,     Scalpellum), 


760 


Crustacea 


Lepadidae  (Entenmuscheln;  Lepas,  Alepas, 
Anelasnia).  2.  Tribus  Operculata;  Gehäuse 
dkekt  an  die  Unterlage  angewachsen,  aus  einem 
Ringwall  (Testa)  fest  verbundener  Platten  (Ca- 
rina,  Rostrum,  Lateralia)  bestehend,  dessen  Ücff- 
nung  das  bewegliche  Operculum  (aus  Terga  und 
Scuta  vereinigt)  schließt.  Familie  Balanidae 
(Meereicheln;  Baianus),  Yerrucidae,  Coro- 
nulidae.  —  2.  Unterordnung  Abdominalia. 
Gehäuse  nicht  verkalkt,  carinaler  Teil  in  eine 
Bohrscheibe  (Discus)  verwandelt.  Vordere 
Thoraxsegmente  artikulierend,  hintere  verküm- 
mert; 2.  und  3.  Rumpf bein  fehlt,  die  anderen 
um-  und  rückgebildet.  Bohren  Löcher  in 
Schalen  von  Mollusken  und  Cirripedia  thoracica, 
worin  sie  leben.  Familie  Cryptophialidae, 
Alcippidae.  —  3.  Unterordnung  Apoda. 
Scharf  segmentiert,  ohne  Mantel,  madenförmig. 
Saugende  Mundteile;  Rumpfbeine  fehlen.  Ein- 
ziges Genus  Proteolepas,  parasitisch  in  Ale  pas. 
—  4.  Unterordnung  Asco thoracica.  Mantel 
weich,  zweiflügelig,  öfters  gelappt;  Segmentation 
sehr  verschieden  ausgeprägt.  Mandibeln  und 
Maxillen  nicht  immer  vorhanden.  6  Rumpfbeine, 
die  bis  zum  Ausfall  verkümmern  können.  Leben 
an  Anthozoen  und  Echinodermen.  Familie 
Lauridae  (Laura,  Dendrogaster,  Syna- 
goge). —  5.  Unterordnung  Rhizocephala 
(Wurzelkrebse).  Körper  nicht  segmentiert,  ohne 
Gliedmaßen,  von  einem  weichen  Älantel  um- 
hüllt und  mit  einem  kurzen  Stiel  in  das  Pleon  von 
Decapoden  eingebohrt;  im  Innern  des  Wirtes 
löst  sich  der  Stiel  in  feine  Zweige  (Wurzeln) 
auf,  die  dessen  Organe  umspinnen  und  aus  ihm 
Nahrung  durch  Osmose  aufnehmen;  zwischen 
Körper  und  Mantel  entwickelt  sich  die  Brut; 
der  Mantel  hängt  mit  dem  Körper  durch  das 
vom  Stiel  nach  zwei  Seiten  abgehende  Mesen- 
terium zusammen  und  öffnet  sich  durch  die 
Kloake  nach  außen.  Familie  Peltogastridae 
(Peltogaster,    Sacculina). 

5.  Ordnung  Branchiura  (Kiemenschwänze, 
Fig.  86).  Kopf  mit  dem  1.  Thoraxsegment  ver- 
schmolzen und  von  einem  Schilde  bedeckt; 
darauf  folgen  drei  Thoraxsegmente  und  das 
Analsegment  (Schwanzflosse)  mit  den  beiden 
kleinen  Furcalplatten  (Fu).  Antennulen  (AI) 
klein  oder  fehlend,  Antennen  (An)  klein,  ein- 
ästig. Mandibelladen  sichelförmig,  im  Saug- 
rüssel liegend;  1.  Maxille  (Mxl)  öfters  mit  Saug- 
napf, 2.  Maxille  (Mx2)  mit  Klammerhaken. 
4  Paar  Rumpfbeine  (t)  mit  zylindrischen  Spalt- 
ästen. Fischparasiten.  Familie  Argulidae 
(Argulus,    Dolops). 

6.  Ordnung  Copepoda  (Ruderfüßer,  Fig.  87). 
Rumpf  der  schwimmfähigen  Arten  in  Vorder- 
und  Hinterrumpf  abgeteilt,  scharf  in  Segmente 
(bis  zu  11)  gegliedert.  Kopf  wenigstens  mit  dem 
1.  Thoraxsegmente  verschmolzen  (Ct).  Kein 
Schild  noch  Schale.  Furca  (Fu)  blatt-  oder  stab- 
förmig  (Fig.  1).  Antennulen  (AI)  bis  25gliederig. 
Antennen,  jMandibeln  (Fig.  11)  und  vordere 
Maxillen  (Fig.  13)  zweiästige  Ruderorgane  oder 
(besonders  durch  Verlust  des  Exopodites)  ver- 
einfacht; hintere  Älaxille  (äußerer  ]\Iaxilliped) 
einästig.  Greif-  oder  Klammerorgan;  1.  Rumpf- 
bein (Fig.  18)  ist  ein  einästiger  Maxilliped  (t  1); 
dann  folgen  4  Paar  Ruderspaltbeine  (Fig.  7) 
und  ein  5.  Beinpaar  (t  5)  von  mannigfaltigem 
Bau. — 1.  Unterordnung  Gymnoplea.    Hinter- 

ifu~mpf   ohne    Gliedmaßen.      Antennulen   des    3* 


an  einer  oder  keiner  Seite  mit  Kniegelenk. 
6.  Rumpfbeinpaar  (am  letzten  Segment  des 
Vorderrumpfes)  ein  Ruderorgan  oder  rudimentär 
bis  fehlend,  beim  c?  Kopulationsorgan  (Fig.  53). 
Familie  Calanidae  (marin;  Calanus  =  Ceto- 
chilus,  Paracalanus,  Euchaeta),  Centro- 
pagidae  (Centropages,  Temora;  in  Süß- 
wasser: Diaptomus,  Heterocope,  Epi- 
schura),  Pontellidae (marin;  Ponteila,  Ano- 
malocera,  Labidocera,  Acartia).  —  2.  Un- 
terordnung Podoplea.  Am  1.,  bisweilen  auch 
am  2.  Segment  des  Hinterrumpfes  ein  Paar 
Beinstummel  (t  5).  Antennulen  der  cJ  beider- 
oder  keinerseits  mit  Kniegelenk.  6.  Rumpfbein 
(am  1.  Segment  des  Hinterrumpfes)  klein,  nie 
Kopulationsorgan.  Familie  Cyclo pidae  (Süß- 
wasser: Gyclops,  marin:  Oithona),  Har- 
pac  t  ic  id  ae  (Harpacticus,  Setella,  Pelti- 
dium  ;  meist  marin).  — An  die  Podoplea  schließen 
sich  eine  Reihe  von  Familien  an,  bei  denen  der 
Bau  des  Körperstammes  und  der  Gliedmaßen 
in  mannigfaltiger  Weise  und  verschiedenem 
Grade  durch  parasitische  Lebensweise  um- 
gestaltet ist:  Asterocheridae  (Schwimmer, 
mit  oft  sehr  langem  Stechrüssel,  auf  Echino- 
dermen und  Poriferen),  Monstrillidae  (s. 
oben  S.  757),  Ascidicolidae  (meist  im  Kiemen- 
raum und  Darm  von  Ascidien),  Corycaeidae 
(Schwimmer,  transitorische  Parasiten  pelagischer 
Tiere)  und  die  unten  S.  768  genannten  auf 
Krebsen  und  Fischen  parasitierenden  Familien 
(Fig.  75). 

7.  Ordnung  Leptostraca  (Fig.  91).  Kopf 
und  Thorax  in  eine  zweiklappige  Schale  ein- 
geschlossen; 8  Thorax-,  8  Pleonsegmente  und 
Furca  (Fig.  2).  Rostrum  (r)  beweglich.  Augen  (0) 
gestielt.  Antennule  (AI)  mit  4 gliederigem  Schaft 
und  2  Geißeln;  Nebengeißel  lamellös.  Antenne 
(An)  ohne  Exopodit,  mit  geißeiförmigem  Endo- 
podit.  Palpus  der  Mandibel  3gliederig,  der  der 
1.  Älaxille  ein  langes  Putzbein  (Mxl).  Die  2. 
Maxille  und  die  8  Paar  Thoracopodien  (t)  blatt- 
förmig, mit  lappigen,  der  Atmung  dienenden 
Exo-  und  Epipoditen.  1.  bis  4.  Pleopod  (p) 
zweiästig  (Fig.  20),  mit  Retinacula  am  Endo- 
podit;  5.  und  6.  Pleopod  (p6)  rudimentär.  Familie 
Nebaliidae  (Nebalia,  Paranebalia,  Ne- 
baliopsis). 

8.  Ordnung  Anisopoda  (Scherenasseln, 
Fig.  94).  Ceplialothorax  (Kopf  mit  Thorax- 
segment 1  und  2,  et)  mit  kleinen,  die  Atem- 
kammer deckenden  Epimeren;  selten  weniger 
als  6  Pleonsegmente.  Augen  sessil.  Schaft  der 
Antennule  (AI)  4gliederig;  Nebengeißel  kann 
fehlen,  selten  auch  die  Hauptgeißel.  Antenne 
(An)  geißeiförmig;  Exopodit  klein  oder  fehlend. 
Palpus  der  Mandibel  3gliederig  oder  fehlend, 
der  der  1.  IMaxille  ein  Putzbein.  2.  ^Maxille 
Sgliederig  oder  fehlend.  Von  den  Thoracopodien 
(t)  sind  (las  1.  (Maxilliped;  sein  Epipodit  ragt  in 
die  Atemkammer),  das  2.  (Cheliped),  ziiweilen  auch 
das  3.  (Grabbein)  abweichend  gebaut;  am  2. 
und  3.  Thoracopod  bisweilen  rudimentäre  Exo- 
podite;  am  3.  bis  5.  oder  nur  am  6.  der  $  Brut- 
platten (oo).  Pleopodien  (p)  nicht  immer  voll- 
zählig; Uropodien  (u)  mit  kurzen  oder  geißei- 
förmigen Aesten.  Familie  Apseudidae  (Ap- 
seudes),  Tanaidae  (Tanais,   Leptochelia). 

9.  Ordnung  Isopoda  (Asseln,  Fig.  96). 
Cephalothorax  (Kopf  und  1.  Thoraxsegment,  Ct) 
ohne  Schild ;  2.  bis  8.  Thoraxsegment  (T)  meistens 


Crustacea 


761 


frei;  Pleon  (P)  mit  1  bis  7  Segmenten.  Augen  (0) 
sessil.  Länge  und  Gliedzahl  der  Antennulen 
(AI)  sehr  verschieden;  Nebengeißel  fehlt.  An- 
tennen (An)  geißelfürmig.  Mundteile  klein  und 
einfach  (Fig.  14),  Mandibelpalp  oft  fehlend. 
Thoracopodien  (t)  ohne  Exopodit;  die  des  1. 
Paares  sind  ]\Iaxillipeden,  meist  mit  4-  bis  5- 
gliederigem  Palp,  die  des  2.  bis  8.  Paares  sind 
6-  bis  7gliederige  Ivriech-  und  Klammerbeine; 
$  meistens  mit  4  bis  5  Paar  Brutplatten.  Pleo- 
podien  fast  immer  vollzählig,  das  1.  bis  5.  ge- 
wöhnlich Respirationsorgan.  —  1.  Unterordnung 
Flabellif  era.  Uropodien  bilden  mit  dem  Telson 
einen  Schwanzfächer.  Pleopodien  meist  Ruder- 
beine. Familie  Anthuridae,  Gnathiidae 
(mit  starken  Geschlechtsunterschieden;  $  und 
Larven  parasitisch),  Aegidae  und  Cymo- 
thoidae  (Fischparasiten  von  sehr  verschiedener 
Schwimmfähigkeit),  Serolidae,  Sphaeromi- 
dae,  Limnoriidae  (Bohrasseln).  —  2.  Unter- 
ordnung Valvifera.  Uropodien  über  die  anderen 
Pleopoclien  mediad  übergeklappt  diese  zum  Teil 
mit  Atemfunktion.  Familie  Idoteidae,  Arc- 
turidae  . —  3.  Unterordnung  Asellota.  Vordere 
Pleopodien  in  Deckel  für  die  hinteren  (Respira- 
tionsorgane) umgewandelt;  2.  Paar  fehlt  den  $. 
Familie  Asellidae  (im  Süßwasser:  Asellus), 
M  u  n n  i  d  a  e ,  ]\1  u  n  n  o  p  s  i  d  a e.  —  4.  Unterordnung 
Gniscoidea  (Landasseln).  Exopodite  der 
Pleopodien  in  Deckel  für  die  kiemenartigen  Endo- 
podite  umgewandelt.  Familie  Ligiidae,  Oni- 
scidae  (Porcellio),  Trichoniscidae,  Arma- 
dilliidae  (Armadillo,  Armadillidium).  —  5. 
Unterordnung  Epicarida.  Segmentierung  der 
$  mehr  oder  minder  rückgebildet,  öfters  asym- 
metrisch; Segmente  mit  Lappen,  die  wie  die 
(nicht  immer  vorhandenen)  Pleopodien  Atem- 
organe sind;  Kopfgliedmaßen  verkümmert,  Tho- 
racopodien Klammerorgane,  o  gut  segmentiert, 
klein.  Parasitisch  an  anderen  Crustaceen.  Familie 
Bopyridae,  Cryptoniscidae,  Entoniscidae. 
lÖ.  Ordnung  Amphipoda  (Flohkrebse,  Fig. 
93,  103).  Cephalothorax  ohne  Schild;  meistens 
6  bis  7  freie  Thoraxsegmente  (T);  Zahl  der 
Pleonsegmente  (P)  oft  weniger  als  7.  Augen  (0) 
sessil.  Schaft  der  Antennulen  (AI)  meist  3- 
gliederig;  Nebengeißel  meist  kürzer  als  Haupt- 
geißel,  oft  fehlend.  Antennen  (An)  geißeiförmig. 
Älundteile  klein  und  einfach  (Fig.  16);  Mandibel- 
palp oft  fehlend.  Von  den  8  Thoracopodien  (ohne 
Exopodit)  ist  das  1.  ein  Maxilliped  (die  beider- 
seitigen Protopodite  verwachsen),  und  das  2. 
und  3.  (Gnathopodien,  t2,  t3)  sind  durch  Greif- 
hände oder  andere  Eigentümlichkeiten  aus- 
gezeichnet; unter  den  folgenden  (Peräopodien) 
weicht  das  6.  bis  8.  Paar  (t6)  in  der  Haltung 
von  den  vorhergehenden  ab;  mittlere  Thorax- 
segmente mit  2  bis  6  Paar  Kiemenblättern,  beim 
$  mit  3  bis  6  Paar  Brutlamellen.  Pleopod  (p) 
1  bis  3  mit  geißeiförmigen,  4  bis  6  (Uropodien)  mit 
ungegliederten  Aesten  (Fig.  5  Urp).  —  1.  Unter- 
ordnung Gammaro idea.  Kopf  mit  1.  Thorax- 
segment verschmolzen;  Pleon  7-,  selten  5- 
bis  Cgliederig.  Thoraxepimere  groß,  beweglich; 
daran  artikulieren  die  Thoracopodien.  Größten- 
teils marin.  Familie  Orchestiidae  (Talitrus, 
Hyale),  Gammaridae  (im  Süßwasser:  Gam- 
marus,  Niphargus,  Pallasea,  Bathyonyx 
usw.),  Lysianassidae,  Pontoporeiidae, 
Leucothoidae,  Corophiidae,  Cheluridae, 
Dexaminidae    (Tritaeta),    Dulichiidae.    — 


2.  Unterordnung  Hyperioidea.  Kopf  mit 
1.  Thoraxsegment  verschmolzen,  oft  geschwol- 
len; Pleon  Ggliederig;  Thoraxepimere  klein 
bis  fehlend.  Letztes  Thoracopod  zuweilen  rudi- 
mentär. Marin.  Familie  Hyperiidae,  Phro- 
nimidae,  Platyscelidae.  —  3.  Unterordnung 
Laemodipoda.  Kopf  mit  Thoraxsegment  1 
und  2  verschmolzen.;  Pleon  verkümmert,  meist 
unsegmentiert;  keine  Epimere.  Thoracopod  4 
bis  6  öfters,  und  Pleopodien  immer  rudimentär. 
Marin.  Familie  Caprellidae,  Cyamidae 
(Walfischläuse).  — ■  Aberrant:    Ingolfiella. 

11.  Ordnung  Anomostraca  (Anaspidacea, 
Fig.  95).  Rumpf  vollzählig  segmentiert;  ohne 
Schild.  Augen  (0)  sessil  oder  gestielt.  Antennulen 
(AI)  mit  2  Geißeln.  Antenne  (An)  mit  Geißel 
und  meist  mit  Sc^uama.  Mandibelpalp  zu- 
weilen zweiästig,  mit  kleinem  Exopodit.  Palpus 
beider  Maxillen  klein.  Thoracopod  (t)  1  bis  8 
übereinstimmend  gebaut;  1.  bis  7.  Paar  zwei- 
ästig, mit  jederseits  2  Kiemenblättern.  Pleopod 
(p)  1  bis  5  mit  geißeiförmigem  Exopodit;  Endo- 
podit  klein  oder  fehlend.  Anaspides,  P  ar  a- 
naspides,   Koonunga,    PBathynella. 

12.  Ordnung  Sympoda  (Cumacea,  Fig.  100). 
Cephalothorax  (Ct)  mit  Schild,  dessen  Epimere 
eine  Atemkammer  decken;  nur  die  letzten  4 
bis  5  Thoraxsegmente  (T)  frei;  Pleon  (P)  ge- 
streckt, 6-  bis  7  gliederig.  Augen  sessil.  Geißeln 
der  Antennulen  kurz;  Nebengeißel  kann  fehlen. 
Antenne  geißeiförmig,  sexuell  sehr  verschieden 
lang.  ^Mundteile  klein,  Mandibelpalp  fehlt; 
Palp  der  1.  ]\Iaxille  in  die  Kiemenkammer  hinein- 
ragend. Mittlere  Thoracopodienpaare  (t)  zwei- 
ästig, beim  $  mit  Brutplatten  (oo);  1.  und  2. 
(z.  T.  auch  3.)  Paar  sind  Maxillipeden,  1.  mit 
Respirationsapparat.  Pleopod  1  bis  5  den  $ 
und  oft  auch  den  (^  fehlend.  Cuma,  Diasty- 
1  i  s  ,  L  e  u  c  0  n. 

13.  Ordnung  Schizopoda  (Mysidacea, 
Fig.  92).  Cephalothorax  (Ct)  mit  weichem 
Schild;  die  5  bis  7  letzten  Thoraxsegmente  (T) 
frei;  Pleon  (P)  gestreckt,  7gliederig.  Augen  (0) 
gestielt.  Antennulen  (AI)  mit  2  vielgliederigen 
Geißeln.  Antenne  (An)  mit  Geißel  und  (selten 
fehlender)  Sr(uama.  Palp  der  Mandibel  3-, 
der  1.  Maxille  2gliederig;  2.  Maxille  lamellös, 
mit  Atemplatte  (Fig.  15).  Thoracopodien  (t) 
zweiästig,   mit  meist  geißeiförmigem   Exopodit; 

1.  Paar  ist  ein  Maxilliped  (mit  Atemplatte), 
bisweilen  auch  das  2.  Paar;  am  2.  bis  8.  Paar 
verästelte  Kiemen  (fehlen  den  Mysidae)  und 
beim  $  Brutplatten  (Fig.  19).  Pleopod  (p)  1  bis  5 
mit  geißeiförmigen  Aesten,  aber  oft  verkümmert; 
Endopodit  der  Uropodien  oft  mit  Statocyste 
(Fig.  4).  Familie  Mysidae  (Mysis,  Hemi- 
mysis,  Macropsis,  Arachnomysis,  Siri- 
ella),  Lophogastridae  (Lophogaster,  Gna- 
tho  phausia),    Eucopiidae. 

14.  Ordnung  Dichelopoda  (Euphausiacea, 
Fig.  98).  Cephalothorax  (Ct)  mit  Schild,  nur  das 
letzte  Thoraxsegment  frei;  Pleon  7  gliederig. 
Augen  (0)  gestielt.  Antennulen,  Antennen  und 
Mundteile  ähnlich  wie  in  Ordnung  13.  Thoraco- 
podien (t)  zweiästig;  vordere  Paare  nicht  maxilli- 
pedenartig,  hintere  Paare  bisweilen  verkümmert; 

2.  bis  8.  Paar  (zuweilen  auch  1.)  mit  Kiemen- 
bäumchen  (br),  ohne  Brutplatten.  Pleopod  (p) 
1  bis  5  mit  ungegliederten  Aesten  und  mit  Reti- 
naculum  am  Endopodit.  Euphausia,  Nycti- 
phanes,    Nematoscelis,    Stylocheiron. 


762 


Crustacea 


15.  Ordnung  Decapoda  (Zehnfüßer,  Fig.  97, 
99, 104).  Cephalothorax  mit  hartem  Schild,  umfaßt 
Kopf  und  alle  8  Thoraxsegmente;  Pleon  meist 
7gliederig.  Augen  (0)  gestielt.  Antennulen  (AI) 
mit  Statocyste  im  1.  Schaftglied  und  meistens 
mit  2  (selten  3  oder  1)  Geißeln.  Antenne  (An) 
mit  Geißel,  oft  ohne  Squama.  Palp  der  Mandibel 
meist  3 gliederig  (selten  fehlend),  der  der  kleinen 
1.  Maxille  1-  bis  2 gliederig;  2.  Maxille  meist 
mit  4  Enditlappen  und  Atemplatte.  Thoracopod 
(t)  1  bis  3  in  Maxillipeden  umgestaltet,  meistens 
zweiästig;  4.  bis  8.  Paar  Scheren-  oder  Gehbeine, 


cola).  —  2.  Unterordnung  Reptantia  Ma- 
crura.  Pleon  groß;  die  Pleopodien  dienen  nicht 
zum  Schwimmen,  das  1.  Paar  bei  den  $  rudi- 
mentär. Familie  Eryonidae,  Loricata 
(Palinurus,  Scyllarus),  Astacidae  (Astacus 
[Hummer],  Nephrops;  in  Süßwasser:  Potamobius 
[Flußkrebs],  Cambarus),  Thalassinidae  (Eicon- 
axius).  —  8.  Unterordnung  Reptantia  Ano- 
mura  (Fig.  104).  Pleon  groß,  Pleopodien  klein,  zu- 
weilen umgebildet  oder  verkümmert.  Squama 
der  Antennen  meist  stachelförmig.  Familie  Pagu- 
ridae  (Einsiedlerkrebse),  Coenobitidae  (Coeno- 


Fig.  91  bis  101.  Lepto-  und  Malacostraken-Typen.  91)  Nebalia  $.  —  92)  ]\Iacropsis  ^.  — 
93)  Hyale-Pärchen  in  Copula.  —  94)  Apseudes  $.  — ■  95)  Paranaspides.  —  96)  Idotea  (J.  — 
97)  Palämon  ?.  —  98)  Euphausia  6".  —  99)  Gelasimus  vocans  ^.  —  100)  Cuma  $.  —  101) 
Squilla  $.  —  Fig.  96  und  99  dorsal,  die  übrigen  lateral.  AI  Antennula,  Au  Antenne,  br  Kieme, 
C  Kopf,  et  Cephalothorax,  ei  Eier,  Fu  Furca,  Mx  Maxille,  0  Auge,  oo  Brutplatten,  r  Rostrum, 
P  Pleonsegmente,    p   Pleopodien,    pe  Penis,    T    Thoraxsegmente,   t   Thoracopodien,    Te    Telson, 

u  Uropodien. 


6-  bis  7 gliederig,  meist  ohne  Exopodit  (Fig.  8); 
hinterste  Paare  zuweilen  von  eigentümlichem 
Bau,  selten  fehlend;  an  jedem  Thoracopod  bis  zu 
3  Kiemenbüschel.  —  1.  Unterordnung  Natantia 
Macrura  (Fig.  97).  Pleon  groß,  oft  laterad  zu- 
sammengedrückt, mit  Schwimmbeinen  (5  Paar 
Pleopodien,  p,  1  Paar  Uropodien,  u).  Squama  der 
Antennen  meist  fiossenförmig.  Familie  Peneidae, 
Sergestidae,  Eucyphidea  (Garneelen;  Al- 
phcus,  Atya,  Crangon,  Hippolyte,  Leander, 
Palaemon,  Palaemonetes,  Pasiphaea,  Pontonia, 
Troglocaris,     Typton),     Stenopidae     (Spongi- 


bita,  Birgus),  Galatheidae  (Aeglea,  Porcellana), 
Hippidae  (Sandkrabben).  —  4.  Unterordnung 
Reptantia  Brachyura  (Krabben,  Fig.  99). 
Cephalothorax  kurz;  Stirn  mit  Orbitae  für  die 
Stielaugen.  Pleon  klein,  unter  den  Cephalo- 
thorax geklappt,  ohne  Uropod,  sexuell  ver- 
schieden. Squama  der  Antennen  fehlt,  ebenso 
das  1.  Pleopod  bei  den  $  und  der  3.  bis  5.  bei 
den  (J;  1.  Tribus  Notopoda  (Rückenfüßer), 
Familie  Dromiidae;  2.  Tribus  Oxystomata 
(Rundkiabben),  Familie  Dorippidae,  Calap- 
pidac    (Matuta),     Leucosiidae,     Raninidae. 


Crustacea 


im 


3.  Tribus  Oxyrhyncha  (Dreieckskrabben),  Fa- 
milie Majidae  (Maja,  die  sogenannte  Meer- 
spinne, Inachus,  Hyas;  Kämpferia  [Macro- 
cheira]  kämpferi,  der  größte  Krebs,  klaftert 
mit  den  Gehbetnen  3  m),  Corystidae;  4.  Tribus 
Cyclometopa  (Bogenkrabben),  Familie  Par- 
thenopidae  (Zebrida),  Cancridae  (Cancer 
pagurus,  der  Taschenkrebs  der  Nordsee;  Pilum- 
nus,  Carcinus),  Portunidae,  Süßwasser:  Po- 
tamonidae;  5.  Tribus  Cataraetopa  (Vier- 
eckski-abben),  Familie  Pinnoteridae,  Ocy- 
podidae  (Uca,  Gelasimus),  Grapsidae  (Se- 
sarma,  Varuna),  Gecarcinidae  (Landltrabben). 

16.  Ordnung  Stomatopoda  (Maulfüßer, 
Heuschreckenkrebse,  Fig.  101).  Augensegment 
und  Antennulensegment  vom  Kopf  abgegliedert; 
die  übrigen  Kopfsegmente  mit  den  vorderen 
4  bis  5  Thoraxsegmenten  zum  schildtragenden 
Cephalothorax  (Ct)  verschmolzen;  Pleon  (P) 
Vgliederig,  groß.  Augen  (0)  gestielt.  Antennnlen 
(AI)  mit  3  vlelgliederigen  Geißeln  (Fig.  9).  An- 
tennen (An)  mit  Geißel  und  Squama.  Palp  der 
Mandibel  3gliederig  oder  fehlend,  der  der  1. 
Maxille  1  gliederig;  2.  Maxille  lamellös.  Thoraco- 
pod  (t)  1  bis  5  in  Maxillipeden  (Putz-  und  Greif- 
organe) umgewandelt,  mit  Blattkiemen;  6.  bis 
8.  Paar  zweiästige  lü'iechbeine.  Pleopod  (p) 
1  bis  5  mit  blattförmigen  Aesten,  Endopodite 
mit  Retinacula,  Exopodite  mit  Kiemenbüschel 
(br).   Scjuilla,  Lysiosquilla,  Gonodactyhis. 

Phylogenie  (Fig.  102).  Die  Entdeckung, 
daß  die  oben  erwähnte  jüngste  Krebslarve, 
der  Nauplius,  nicht  nur  bei  Entomostraken, 
sondern  auch  bei  Malacostraken  (Fig.  61) 
als  freies  Entwickelungsstadium  auftritt, 
führte  zu  der  Hypothese,  daß  die  gemeinsame 
Stammform  der  Crustaceen  ein  Nauplius- 
artiges  Tier  sei.  Indessen  mußte  diese  Hypo- 
these verlassen  werden,  weil  adulte  Tiere 
von  Naupliustypus  nicht  existieren,  und 
weil  aus  der  Organisation  des  Nauplius  die 
typischen  Eigenschaften  des  Crustaceen- 
Organismus  nicht  ableitbar  sind.  Beiden 
Forderungen  aber  wurde  genügt  durch  die 
Hypothese,  daß  die  Vorfahren  der  Crustaceen, 
die  Protostraken,  den  Anneliden  ähn- 
lich seien.  Mit  dieser  Hypothese  steht  auch 
die  weite  Verbreitung  der  Naupliuslarve  in 
der  Ontogenese  der  Crustaceen  nicht  in 
Widerspruch,  da  die  Larve  (Trochophora) 
der  annelidenähnhchen  Vorfahren  in  dem 
Maße,  wie  diese  sich  in  Protostraken  verwan- 
delten, selber  auch  Protostrakenmerkmale 
annehmen  mußte,  und  sie  bheb  im  Besitz 
von  manchen  dieser  primitiven  Merkmale, 
die  den  aus  ihr  hervorgehenden  adulten 
Formen  abhanden  gekommen  sind.  Die 
adulten  Krebsformen  nun,  die  mit  den  Anne- 
liden in  typischen  Krebsmerkmalen  überein- 
stimmen, sind  die  Phyllopoden.  Die  beiden 
Hauptquellen  für  die  Konstruktion  der  Proto- 
straken sind  also  die  Naupliusstadien  und 
die  Phyllopoden,  aus  denen  sich  folgende 
Diagnose  der  Protostraken  ableiten  läßt: 
Körperstamm  gestreckt,  in  viele  einander 
ähnliche  Segmente  gegliedert;  die  vorderen 


Segmente  jedoch  zum  Kopf  verschmolzen 
(vielleicht  nicht  vollständig),  dieser  war  aus- 
gestattet mit  Sinnesorganen,  worunter  ein  un- 
paariges Auge  und  ein  gestieltes  Augenpaar, 
mit  einästigen  Antennulen  und  mit  4  Paar 
postoralen,  teils  blattartigen,  teils  schon  spalt- 
beinförmigeu,  teils  lokomotorischen,  teils 
masticatorischen  Gliedmaßen,  und  hatte  hin- 
ten eine  dorsale  IntegumentdupUkatur;  die 
folgenden  Segmente  mit  je  1  Paar  lokomoto- 
rischen und  respiratorischen  Blattbeinen,  das 
End-  (Anal-)  Segment  mit  Furca.  Nerven- 
system strickleiterförmig,  Gehirn  mit  2  Paar 
Ganglien  für  Stielaugen  und  Antennulen, 
Bauchmark  mit  1  Paar  Ganghen  in  jedem  Seg- 
ment; Rückengefäß  lang,  mit  Ostien  von 
ebenfalls  segmentaler  Anordnung  und  Zahl; 
segmentale  Exkretionsorgane  nur  in  einigen 
Segmenten,  wenigstens  aber  in  zweien:  dem 
Antennen-  und  Hintermaxillen-Metamer;  Ge- 
schlechter getrennt;  Ovarien  und  Testes  in 
je  einem  Paar  vorhanden. 

Bei  der  phylogenetischen  Umwandlung 
dieser  Stammform  in  die  heutigen  Crustaceen 
fallen  folgende  Abänderungen  besonders  auf : 
die  Verminderung  der  Segmentzahl  des  Körper- 
stammes, die  Verkürzung  und  Verminderung 
der  einen  großen  Teil  der  Segmente  durch- 
ziehenden Organe,  die  Differenzierung  der 
ebenfalls  an  Zahl  reduzierten  Gliedmaßen, 
auch  die  rostrade  Wanderung  der  Antennen 
und  ihrer  Ganglien.  Wenn  man  von  diesen 
Abänderungen  für  die  phylogenetische  Grup- 
pierung der  Crustaceen  zunächst  die  Seg- 
mentation  des  Rumpfes  auswählt,  so  erhält 
man  3  Gruppen:  die  Phyllopoden  (Fig.  83 
bis  85)  mit  einer  großen,  die  Lepto-Malaco- 
straken  (Fig.  91  bis  101)  mit  einer  mitt- 
leren, und  die  übrigen  Entomostraken 
(Fig.  86  bis  90)  mit  einer  geringen  Zahl  von 
Segmenten.  Die  Entomostraken  erscheinen 
dabei  von  den  Phyllopoden  am  weitesten 
geschieden,  doch  ergibt  die  Berücksichtigung 
anderer  Merkmale  nähere  Beziehungen  mehre- 
rer Entomostrakenordnungen  zu  den  Phyllo- 
poden, während  die  Lepto-Malacostraken- 
Gruppe  sich  als  einheitlicher  und  schärfer 
abgesondert  erweist.  Es  ist  daher  anzunehmen, 
daß  der  Stamm  der  Protostraken  sich  zu- 
nächst in  zwei  Hauptäste,  Phyllopoden  und 
Leptomalacostraken  gabelte,  und  daß  von 
dem  ersten  Ast  die  Entomostrakenzweige 
verschieden  weit  (je  nach  der  Protostraken- 
ähnlichkeit  ihrer  Kopfgliedmaßen)  hinter 
der  Gabelung  abgingen.  Die  verhältnis- 
mäßig große  Uebereinstimmung  der  Phyllo- 
poden mit  den  Protostraken  läßt  vielleicht 
darauf  schheßen,  daß  die  Lebensweise  der 
heutigen  Phyllopoden  auch  den  Protostraken 
zukam,  daß  auch  sie  an  die  Nähe  des  Grundes, 
wenn  auch  des  Meeresgrundes,  gebunden 
waren.  Der  Phyllopodenast  spaltete  sich 
in  3  Zweige,  deren  jeder  außer  den  gemein- 


764 


Crustaeea 


samen  (hauptsächlich  die  Mund,?liedmaßen 
betreffenden)  seine  besonderen  Verluste  an 
Protostrakenmerkmalen  erlitt:  die  Anostra- 
ken  verloren  den   Rückenschild,   die  Noto- 


Lep  Dec  Dich 


■^Protomalacostr, 

Protoslraca. 
Fig.  102.    Stammbaum  der  Crustaceen-Ordnungen. 

straken  die  Antennen  bis  auf  geringe  Reste, 
die  Notostraken  und  Conchostraken  die 
Augenstiele  und  einen  großenTeil  des  Rücken- 
gefäßes, die  Conchostraken  die  Streckung 
des  Körperstammes  usw.  —  Die  übrigen 
Gruppen  der  Crustaceen  erwecken  den  Ein- 
druck, daß  die  Lepto-Malacostraken  nach 
ihrer  Abspaltung  vom  Phyllopodenast  eine 
aufsteigendeEntwickelung  begannen,  während 
der  Phyllopoden-Entomostrakenast  eine 
stagnierende,  und  die  wenigen  Zw^eige,  die 
er  trieb,  eine  absteigende  Entwäckelung  durch- 
machten. Denn  die  Verminderung  von  Seg- 
Imenten  und  Ghedmaßen  hinderte  die  Ma- 
acostraken  nicht  an  der  Erlangung  bedeuten- 
der Körpergröße  und  war  begleitet  von  einer 
stärkeren  Differenzierung  der  Gliedmaßen, 
und  was  die  inneren  Organe  an  Primitivität 
verloren,  gewannen  sie  an  Konzentration  und 
an  anatomischer  und  histologischer  Ausbil- 
dung (Gefäßsystem,  Nervensystem).  Bei 
den  Entomostraken  dagegen  ging  die  Seg- 
mentation  weiter,  oft  ganz,  zurück,  und  mit 
ihr  die  Körpergröße;  die  inneren  Organe 
vereinfachten  sich,  bisweilen  bis  zum  Schwun- 
de; es  ist  erklärhch,  daß  diese  Tendenz  zu 
absteigender  Entwickelung  die  Gruppe  zu 
sessiler  und  parasitischer  Lebensweise  be- 
sonders disponierte. 

Nicht  lange,  nachdem  der  Protomalaco- 
strakenast  sich  vom  Protostrakenstamme 
abgezweigt,  und  bevor  sich  an  ihm  derMalaco- 
strakentypus  ausgebildet  hatte,  ging  der 
Leptostrakenzweig  ab.  Die  vielen  primi- 
tiven Protostrakenmerkmale  (Schale,  über- 
zälüiges  Pleomer,  Plattform  der  Thoraco- 
podien,  Furca)  in  Verbindung  mit  typischen 
Protomalacostrakenmerkmalen  weisen  dem 
Leptostrakenzweig  diese  Stelle  an.  Die 
Protonialacostraken  ließen  sich  etwa  wie 
folgt    diagnostizieren:    Rumpf    hinter    dem 


8.  Thoracomer  in  Thorax  und  Pleon  (aus 
6  Metameren  und  Telson  bestehend)  abge- 
teilt; Kopf  mit  Schild;  Antennulen  mit 
2  Geißeln;  Antennen,  Thoraco-  und  Pleo- 
podien  spaltästig,  vordere  Thoracopodien 
den  folgenden  ähnhch;  Gehirn  dreiteiUg, 
Bauchmark  und  Herz  gestreckt,  segmental 
gegliedert. 

Am  frühesten  zweigten  sich  von  den 
Malacostraken  die  Stomatopoden  ab,  was 
aus  der  Länge  des  Herzens  und  der  großen 
Zahl  seiner  segmentalen  Ostien  zu  schließen. 
Dies  Protostrakenherz  wurde  bei  allen  anderen 
Malacostraken  sehr  verkürzt  und  die  Zahl 
seiner  Ostien  auf  höchstens  3  reduziert.  — 
Sowie  von  den  Phyllopoden  der  eine  Zweig 
den  Rückenschild,  der  andere  die  Augenstiele 
verlor,  haben  auch  einige  Zweige  der  Proto- 
nialacostraken, die  Ar  thro  straken  und 
Anonio straken,  diese  Organe  eingebüßt, 
wenn  auch  einzelne  Arten  dieser  Ordnungen 
noch  Reste  davon  behalten  haben,  die 
Tanaiden  vom  Schilde,  die  Anaspididen  von 
den  Augenstielen.  Unter  den  übrigen  Ord- 
nungen, die  sich  den  Schild  und  meist  auch 
die  Stielaugen  bewahrten,  besitzen  die  Diche- 
lopoden  und  auch  die  Schizopoden  die 
meisten  Protomalacostrakenmerkmale,  wäh- 
rend die  Sympoden  zwischen  Schizopoden 
und  Isopoden  stehen.  Die  Decapoden 
werden  durch  die  Natantia  zunächst  an  den 
Dichelopodenast  angeschlossen.  —  Von 
den  Entomostraken  sind  die  Cladoceren 
mit  den  Phyllopoden  am  nächsten  verwandt, 
und  da  ihre  Kopfgliedmaßen  nicht  weniger 
reduziert  sind  als  bei  diesen,  so  lassen  sie 
sich  leicht  als  ein  absteigender  Zweig  der 
conchostraken  Phyllopoden  auffassen.  Auch 
die  Cirripedien  werden  durch  die  Ver- 
kümmerung ihrer  Kopfgliedmaßen  in  die 
Nähe  der  Phyllopoden  verwiesen  (obwohl 
sie  im  Bau  des  Vorderrumpfes  mit  den  Cope- 
poden  übereinstimmen)  und  dürften  sich 
vom  Phyllopodenast  vor  dessen  Dreiteilung 
abgezweigt  haben.  Die  Ostracoden  aber, 
deren  zweiklappige  Schale  ebenfalls  nähere 
Beziehungen  zu  den  Conchostraken  vermuten 
lassen  könnte,  müßen  wegen  ihrer  viel  primi- 
tiveren Mundteile  von  einer  Stelle  des  Phyllo- 
podenastes  abgegangen  sein,  an  der  die 
Vorfahren  der  Phyllopoden  noch  im  Be- 
sitz gut  ausgebildeter  Kopfgliedmaßen  waren. 
Dies  gilt  in  noch  höherem  Maße  für  die  Cope- 
poden   und   Branchiuren. 

5.  Ethologie  (Biologie).  Oekologi- 
sches.  Die  Crustaceen  sind  Wassertiere, 
vorwiegend  Bewohner  des  Meeres.  Nur 
drei  Ordnungen  enthalten  Arten,  die  sich 
ans  Landleben  angepaßt  haben.  Einen 
Uebergang  dazu  bildet  die  amphibische 
Lebensweise  mancher  Amphipoden  (z.  B. 
des  zu  Milhonen  am  Strande  in  ausgespültem 
Tang    versteckten     Talitrus,     der    aufge- 


Crustacea 


765 


stört  seine  flohartige  Fertigkeit  im  Springen 
und  Schnelligkeit  im  Eingraben  beweist) 
und  mehrerer  Decapoden,  besonders  Bra- 
chyuren,  die  ausgerüstet  mit  Einrichtungen 
zur  Feuchthaltung  der  Kiemen,  den  Aufent- 
halt im  Meere  auf  kürzere  oder  längere  Zeit 
gegen  das  Leben  an  feuchten  Orten  ver- 
tauschen. Unter  den  anomuren  Deca- 
poden aber  gibt  es  Arten,  die  stets  auf  dem 
Lande  gefunden  werden,  nur  zum  Laichen 
ans  Wasser  gehen  und  untergetaucht  nach 
kurzer  Zeit  sterben:  die  Cönobitiden  und 
besonders  der  als  Palmendieb  bekannte 
Birgus  latro;  von  den  Isopoden  ist  eine 
ganze  Unterordnung  zu  ausschheßhchem 
Landleben  übergegangen,  die  Oniscoidea  oder 
Erdasseln,  die  man  auch  an  heißen,  sonni- 
gen Orten  und  bis  zu  mehr  als  2000  M.  Höhe 
finden  kann.  Obwohl  mit  dem  Uebergang 
vom  Wasser-  zum  Luftleben  eine  Aenderung 
der  Atemorgane  verknüpft  zu  sein  pflegt, 
und  bei  den  terrestren  Crustaceen  auch  tat- 
sächHch  Modifikationen  an  ihnen  einge- 
treten sind,  so  hat  doch  nur  bei  Birgus 
eine  wirkliche  Neubildung  von  besonderen 
für  die  Luftatmung  eingerichteten  Organen 
stattgefunden  (siehe  oben  S.  749).  —  Zahl- 
reicher als  die  Landarten,  sind  die  Arten, 
die  aus  dem  Meere,  dem  Wohnort  ihrer  Vor- 
fahren, in  Binnengewässer  übergesiedelt 
Kind;  nur  die  Cirripedien,  Anisopoden, 
Leptostraken,  Die  helop  öden  und 
Stomatopoden  sind  durchaus  marin  ge- 
blieben. In  süßen  Binnengewässern  leben 
von  Ostracoden  die  meisten  Cyprididen 
und  andere,  von  Copepoden  die  meisten 
Cyclopiden  und  einige  Centropagiden, 
Harpacticiden  und  Parasiten,  vonisopoden 
Asellus  und  manche  Idoteiden  (L  ento- 
mon)  und  Sphäromiden,  von  Amphipoden 
viele  Garn m ariden  (die  des  Baikalsees 
durch  Artzahl  und  Größe  ausgezeichnet) 
und  manche  Orchestiiden,  von  Schizo- 
poden wenige  Arten,  und  von  Decapoden 
Arten  der  Palämoniden  und  Atyiden, 
ferner  Potamobius,  Parastacus  und 
Verwandte,  die  Potamonideu,  Sesar- 
minen  und  Aeglea;  von  Cladoceren 
und  B  r  a  n  c  h  i  n  ren  sind  nur  wenige,  von 
Phyllopoden  und  Anomostraken  keine 
marinen  Arten  bekannt.  Unter  diesen  Arten 
werden  Mysis  relicta,  Pallasea  quadri- 
spinosa,  Pontoporeia  affinis  und 
einige  Entomostraken  als  Eiszeitrelikte  ange- 
sehen. Bewohner  von  salzhaltigen  Binnen- 
gewässern sind  unter  den  Decapoden  manche 
Palaemon,  Potamon,  Varuna  usw., 
mehrere  Schizopoden,  Sympoden 
(Pseudocumiden) ,  Amphipoden,  Cope- 
poden, Cladoceren  usw.  und  unter  den 
Phyllopoden  Artemia  salina,  eine  Art,  die 
je  nach  dem  Salzgehalt  auffäUig  variiert,  sich 
aber  nicht,  wie  man  früher  glaubte,  durch 


dessen  Verminderung  in  den  nahe  ver- 
wandten Süßwasserbewohner  Branchipus 
verwandeln  läßt.  Eine  besondere  Gruppe 
unter  den  Land-  und  Süßwasserarten  bilden 
die  Höhlenbewohner,  deren  Augen  und 
mit  ihnen  die  Lobi  optici  des  Gehirns  in 
verschiedenem  Grade  bis  zum  Schwunde 
verkümmern  (siehe  oben  S.  745),  während  die 
Organe  zur  Perzeption  von  mechanischen  und 
chemischen  Reizen  gewöhnlich  stärker  als 
bei  den  am  Lichte  lebenden  Verwandten  aus- 
gebildet sind.  Es  gibt  Höhlenarten  unter  den 
Decapoden  (Cambarus,  Palaemonetes, 
Troglocaris),  Gammariden  (Niphargus, 
Boruta,  Bathyonyx,  Typhlogamma- 
rus  usw.),  Copepoden  (Canthocamptus), 
Ostracoden  (Cypris,  Typhlocypris),  und 
am  zahlreichsten  sind  sie  unter  den  Isopoden, 
besonders  den  Oniscoidea  vertreten.  — 
Die  Hauptmasse  der  Crustaceen,  die  mari- 
nen Arten,  lassen  sich  nach  ihrem  Aufent- 
haltsort und  der  damit  enge  verbundenen 
Lokomotionsweise  in  Schwimmer,  Kriecher 
und  sessile  Arten  teilen.  Die  Schwimmer, 
die  sich  mehr  oder  minder  weit  von  Küste 
und  Boden  aufhalten,  machen  einen  be- 
deutenden Teil  des  Planktons  aus ;  ihre  Loko- 
motion  ist  gleitend,  hüpfend  oder  springend; 
sie  schwimmen  mit  dem  Rücken,  nur  beim 
direkten  Aufwärtssteigen  mit  dem  Kopf 
nach  oben,  nie  aber,  wie  die  meisten  Phyllo- 
poden, mit  dem  Bauch  nach  oben.  Ihr 
spezifisches  Gewicht  ist  im  allgemeinen  wohl 
nicht  viel  höher  als  das  des  Seewassers 
(bei  einer  Art  von  Labidocera  wurde  es 
auf  1,082  bestimmt),  doch  wird  ihnen  die 
Ueberwindung  der  Schwere  durch  starke 
Schwimmuskeln  oder  durch  Schwebevor- 
richtungen (Vermehrung  des  Reibungswider- 
standes des  Wassers  beim  Sinken)  erleichtert. 
Zu  den  Schwimmern  gehören  Copepoden 
(besonders  Gymnoplea),  die  wenigen  marinen 
Cladoceren,Ostracoden(Halocyprididen), 
einige  Isopoden,  die  Decapoda  natantia 
und  Amphipoda  hyperioidea,  ferner  die 
Schizopoden  und  Dichelopoden ;  sie 
würden  trotz  ihrer  Zahl  den  Kriechern  gegen- 
über stark  in  der  Minderheit  sein,  wenn  ein 
beträchthcher  Teil  der  kriechenden  und 
sessilen  Arten,  d.  h.  alle  mit  Metamorphose, 
in  der  Jugend  nicht  ebenfalls  Schwimmer 
wären.  Die  täghchen  Vertikalwanderungen 
vieler  Schwimmer  dürften  als  Wirkungen 
des  Phototropismus  aufzufassen  sein;  doch 
stehen  andere  periodische  Wanderungen  auch 
in  Abhängigkeit  von  der  Fortpflanzung. 
Die  kriechenden  Arten,  von  denen  ein 
großer  Teil  sich  auch  schwimmend  bewegen 
kann,  bevölkern  die  Abhänge  der  Meeres- 
küsten, deren  verschiedenartige  Facies  (Fels, 
Schlamm,  Corallineen,  Korallenriffe  usw.)  je 
nach  ihrer  Beschaffenheit  von  besonderen,  an 
sie  angepaßten  Artgruppen  bewohnt  werden. 


766 


Crustacea 


Hier  leben  die  Stomatopoden  und  die 
Mehrzahl  der  Decapoden  im  adulten  Zu- 
stande, viele  Copepoden  und  Ostracoden, 
die  meisten  Arthrostraken  sowie  die 
Leptostraken  und  Sympoden.  Es  sei 
erwähnt,  daß  ihre  Kriechbewegung  (also 
auch  der  sogenannte  Krebsgang  der  Deca- 
poden) ebenso  oft  vorwärts  gerichtet  ist  wie 
die  anderer  Kriechtiere,  ausgenommen  aller- 
dings die  mit  Vorliebe  seitwärts  laufenden 
braehyuren  Decapoden;  dagegen  können 
die  lang  schwänzigen  Decapoden  (auch 
Schizopoden  und  Dichelopoden)  eine 
rückläufige  S  c  h  w  i  m  m  bewegung  ausführen : 
wenn  sie  ihr  muskulöses  Pleon  mit  gespreiztem 
Schwanzfächer  plötzlich  gegen  die  Bauch- 
fläche des  Thorax  schlagen,  werden  sie  rück- 
wärts geschnellt.  Die  Bewohner  von  Sand- 
und  Schlammgrund  graben  sich  öfters  darin 
ein  (Sympoden,  Hippiden),  oder 
bauen  Gallerien  (Thalassiniden,  Oecy- 
podiden,  Stomatopoden)  oder  kleben 
den  Detritus  zu  Wohnröhren  zusammen 
(Cor ophiiden,  Dulichiiden  und  andere 
Gammaroidea).  —  Sessil,  d.  h.  an  ihre 
Unterlage  angewachsen,  sind  (außer  den 
Parasiten)  nur  die  Cirripedia  thoracica. 
Manche  kriechenden  und  sessilen  Arten  er- 
setzen die  verminderte  oder  aufgehobene 
Lokomotionsfähigkeit  dadurch,  daß  sie  sich 
auf  treibendeuGegenständen  oder  schwimmen- 
den Tieren  (Fischen,  Medusen,  auch  Schild- 
kröten und  Schlangen)   und  Pflanzen  ansie- 


Fig.  103.  Corophium  mit  Wohnröhren;  die 
beiden  $  (links)  fassen  mit  den  Antennen  nach 
Schlammstückchen,  um  die  Röhren  auszubessern. 

dein,  wie  manche  Lepadiden,  Caprel- 
liden  und  die  im  Sargassum  lebenden 
Decapoden.  —  Wie  die  Süßwasserentomo- 
straken  bis  hinauf  in  Höhen  über  dem 
Meere  gefunden  werden,  wo  das  Wasser 
fast  das  ganze  Jahr  hindurch  gefroren 
ist,  so  leben  die  marinen  Arten  in  jeder 
Tiefe  unter  dem  Meeresspiegel;  manche 
Arten,  die  die  oberste  Wasserscliicht  bewoh- 
nen, pflegen  sich  sogar,  ähnlich  den  fliegen- 


den Fischen,  auf  kurze  Zeit  über  den  Wasser- 
spiegel zu  erheben,  indem  sie  mit  einer 
kräftigen  Kontraktion  der  Rudermuskeln 
sich  emporschnellen  (Pontelliden).  An  das 
Leben  in  den  größten  Meerestiefen,  bis  zu 
4000  und  mehr  Metern,  haben  sich  Vertreter 
der  meisten  marinen  Ordnungen  angepaßt: 
Cirripedien  (Scalpellum),  Ostracoden, 
Copepoden  (Heterorhabdus  usw.),  Sym- 
poden, Isopoden  (Eurycope,  Arcturus, 
SeroMs,  Bathynomus  usw.),  Amphipoden 
(Lanceohden,  Thaumatopsiden  usw.),  Schi- 
z  0  p  0  d  e  n  (Boreomysis,  Gnatheuphausia, 
Petalophthalmus  usw.),  Dichelopoden 
(Thysanopoda,  Bentheuphausia  usw.),  De- 
capoden (Benthesicymus,  Acanthephyra, 
Nematocarcinus ,  Eryoniden ,  Parapagurus 
und  viele  andere).  Wie  die  Augen  der 
Höhlenarten  sind  auch  die  der  Tiefsee- 
arten oft  verkümmert  oder  durch  Aus- 
bildung von  Frontaugen  an  den  Wohnort 
angepaßt  (siehe  oben  745).  Manche  Tief- 
see-Braehyuren  haben  stark  vergrößerte 
Augen,  und  diese  Arten  produzieren  kleine 
Eier,  aus  denen  Zoeen  ausschlüpfen  und 
aufwärts  zum  Licht  schwimmen,  während 
die  bhnden  Braehyuren  aus  großen  Eiern 
auf  einem  späteren  Stadium  auskriechen  und 
am  Boden  bleiben. 

Die  Nahrung  der  Crustaceen  ist  im 
allgemeinen  animahsch,  wenn  auch  bei 
vielen  Arten  nicht  ausschheßhch;  von  Vege- 
tabihen  nähren  sich  unter  den  Arthrostraken 
die  Süßwasser-  und  Land  -  Isopoden, 
sowie  die  beiden  als  Holzbohrer  schäd- 
Mchen  Arten:  Limnoria  lignorum 
und  Chelura  terebrans,  vielleicht  auch 
einige  Gammariden,  die  mit  VorMebe 
Netze  und  Taue  zernagen,  ferner  unter  den 
Decapoden  die  Cönobitiden  (Birgus  frißt 
die  Kerne  der  Kokusnüsse  und  Pandanus- 
früchte)  und  einige  Oecypodiden;  manche 
pelagische  Copepoden,  meist  Räuber,  die 
auch  die  eigenen  Jungen  und  Artgenossen 
verzehren,  nähren  sich  von  Phytoplankton, 
Anaspides  bevorzugt  AlgenschMck  usw.  — 
Vertilger  von  Krebsen  sind  hauptsächlich 
Fische  und  Cephalopoden;  am  wichtigsten 
als  Fischnahrung  sind  im  Süßwasser  die 
Cladoceren  und  im  Meere  die  planktoni- 
schen Arten,  besonders  die  Copepoden,  die 
zuweilen  von  Strömungen  in  dichten  Massen 
zusammengetrieben  und  nicht  bloß  von 
Fischen,  sondern  auch  von  Bartenwalen 
aus  dem  Wasser  abfiltriert  werden;  auch 
Seevögel  sollen  von  dem  Planktonbrei  schlür- 
fen, und  sogar  Schiffbrüchigen  sind  die 
Planktoncopepoden  als  Nahrung  empfohlen 
worden.  Im  übrigen  kommen  als  mensch- 
hche  Nahrung  nur  größere  Arten  in  Betracht: 
außer  Squilla  nur  Decapoden,  namenthch 
Potamobius  as tacus (Flußkrebs), As tacus 
gammarus    und   americanus   (Hummer), 


Crustacea 


'67 


Crangon,  Leander  und  andere  Garneelen, 
Arten  von  Palinurus  (Langusten),  Peneus 
und  eine  größere  Zahl  von  Brachyuren. 
Außer  diesem  Verhältnis  des  Fressens  und 
Gefressenwerdens  gibt  es  zwischen  Krebsen 
und  anderen  Tieren  noch  eine  FüUe  biocöno- 
tischer  Beziehungen,  die  man  auf  einen 
doppelten  Ursprung  zurückführen  kann. 
Teils  entstammen  sie  dem  Bedürfnis  der 
Krebse,  sich  vor  ihren  Feinden  zu  schützen 
und  vor  ihrer  Beute  zu  verstecken,  teils 
der  Neigung,  ihre  Ernährung  auf  Kosten 
anderer  Tiere  zu  bestreiten.  Zwar  sind  viele 
Krebse  auch  ohne  Mitwirkung  anderer  Tiere 
geschützt  und  der  Wahrnehmung  von  Feind 
und  Beute  entzogen,  indem  sie  als  pelagische 
Tiere  durchsichtig  sind  (Sergestiden, 
Phronimiden,  viele  Copepoden  und  Lar- 
ven), als  Küstentiere  die  Fähigkeit  haben, 
eine  mit  ihrem  eigenen  Aussehen  überein- 
stimmende Umgebung  zu  wählen,  oder  dieser 
die  eigene  Farbe  und  Zeichnung  reflektorisch 
anzupassen  (Hippolyte  und  andere 
Eucyphiden,  Idotea,  Squilla),  oder 
sich  in  Höhlen  verstecken,  eingraben  usw. 
Wenn  aber  die  Krebse  für  diese  Zwecke 
andere  Tiere  zur  Mithilfe  heranziehen,  so 
ergeben  sich  die  Erscheinungen  derMaskierung 
und  des  Raumparasitismus.  —  Unter  die 
Maskierungen  könnte  man  schon  die 
Schlammschicht  rechnen,  die  in  dem  Haar- 
besatz der  Haut  von  Schlammbewohnern 
hängen  bleibt,  oder  auch  die  Vorticellen, 
Balanen  usw.,  deren  Junge  sich  ohne  Zutun 
des  Krebses  auf  ihm  festsetzen,  deren  er 
sich  aber  auch  nicht  entledigt.  Eigenthche 
Maskierungen  aber,  d.  h.  solche,  die  der  Krebs 
selbst  an  sich  vornimmt,  sind  nur  bei  den 
kurzschwänzigen  Decapoden  beobachtet. 
Die  Dromiidea  und  Oxystomata  halten 
mit  ihren  beiden  hinteren  (dorsad  gerückten) 
Peräopodienpaaren  andere  Tiere  (Schwämme, 
Alcyonien,  Ascidien),  Algen  und  auch  tote 
Gegenstände  über  sich,  wobei  sich  die  ge- 
packten Tiere  bisweilen  der  Wölbung  des 
Rückcnschildes  genau  anschmiegen.  Viele 
Oxyrrhynchen  bedecken  sich  mit  einer 
Menge  von  Algen  und  kleineren  sessilen 
Tieren,  indem  sie  sie  (mit  einem  von  Drüsen 
im  1.  MaxiUipeden  sezernierten  Kitt)  sich 
auf  den  Rücken  und  an  die  Beine  kleben, 
wo  sie.  von  eigentümlichen  Cuticularge- 
bilden,  sog.  Angelhaaren,  festgehalten  werden, 
bis  sie  angewachsen  sind;  Hyas  wechselt 
die  Maske  sogar  je  nach  der  Umgebung.  Das 
Verhältnis  zwischen  Krebs  und  seinen  Masken- 
tieren ist  gewöhnhch  das  des  Mutuahsmus, 
da  es  für  die  sessilen  Tiere  nützlich  ist,  um- 
hergetragen zu  werden.  Dagegen  ist  der 
Nutzen  ganz  auf  selten  der  als  Raumpa- 
rasiten  lebenden,  d.  h.  solcher  Krebse,  die 
den  von  Felsspalten  gebotenen  oder  selbst- 
fabrizierten  Verstecken   den   Aufenthalt   in 


anderen  Tieren  vorziehen;  denn  diese  Raum- 
parasiten sind  nicht  nur  Wohngäste  ihrer 
Wirte,  sondern  entziehen  ihnen  auch  oft 
einen  Teil  ihrer  Nahrung,  zuweilen  schon 
in  den  Darm  gelangter,  wenn  auch  noch  nicht 
assimilierter.  Besonders  sind  es  Copepoden, 
die  im  Kiemenraum  und  Darm  von  Ascidien 
(Ascidicohden),  auf  Schwämmen  und  Nackt- 
schnecken (Lichomolgiden)  wohnen,  ferner 
Amphipoden,  die  wie  Tritaeta  sich 
Wohnhöhlen  in  Schwämme  oder  Ascidien- 
mäntel  graben,  oder  wie  Phronima  sich  aus 
Pyrosomen  Tönnchen  nagen,  in  denen  sie 
umherschwimmen,  und  die  Cirripedia 
abdominalia,  die  sich  in  Muschel-  und 
Cirripedienschalen  einbohren ;  aber  auch 
unter  den  Decapoden  finden  sich  Inqui- 
linen  in  und  auf  anderen  Tieren ,  in 
Hexactinelliden  Sp  ongicola  und  Eicon- 
axius,  in  anderen  Schwämmen  Typ  ton, 
zwischen  Stacheln  von  Seeigeln  Zebrida, 
in  Ascidien  Pontonia;  Pinnoteriden 
wohnen  in  Holothurien,  besonders  aber  in 
Lamellibranchiern  (woher  ihr  Name:  Muschel- 
wächter); einige  Arten  der  Famihe  verur- 
sachen auch  an  Steinkorallen  gallenartige 
Wucherungen,  in  deren  bis  auf  einen  kleinen 
Eingang  verschlossener  Höhlung  sie  leben; 
ganz  in  derselben  Weise  schafft  sich  Pio- 
nodesmotes  (Copepode)  Wohnhöhlen  in  der 
Schale  eines  Seeigels. 

Eine  besondere  Form  des  Raumparasitis- 
mus ist  die  Symbiose,  in  der  die  Paguriden 
(Einsiedlerkrebse)  mit  anderen  Tieren 
leben,  schon  insofern  als,  im  Gegensatz  zu 
den  eben  angeführten  Beispielen,  das  be- 
wohnte Tier  von  dem  Bewohner  umherge- 
tragen wird.  Die  Erweichung  des  Panzers 
ihres  Hinterleibes  macht  die  Paguriden  des 
Schutzes  ganz  besonders  bedürftig.  Sie 
finden  ihn  in  Schneckenschalen  (wenn  es 
daran  mangelt,  auch  in  anderen  hohlen 
Gegenständen),  in  deren  Inneren  sie  sich 
mit  den  Uropodien  so  verankern,  daß  eine 
'  Kontraktion  des  asymmetrisch  gewordenen 
]  (entsprechend  der  Schalenspirale)  Pleons  sie 
in  die  Schale  zurückschnellen  läßt ;  die  Oeff- 
j  nung  können  sie  mit  den  Scheren  schließen. 
I  Die  derart  erlangte  Sicherheit  wird  aber  da- 
durch noch  beträchtlich  erhöht,  daß  auf 
der  Schale  nesselnde  Tiere  (besonders  Acti- 
nien,  auch  Hydroiden)  oder  übelriechende 
Schwämme  (Suberites)  angesiedelt  sind. 
Daß  der  Krebs  die  Ansiedelung  selbst  be- 
werkstelligt, wurde  für  die  Actinien  fest- 
gestellt, und  wenn  sein  Wachstum  ihn  nötigt, 
eine  größere  Wohnschale  zu  suchen,  so 
überträgt  er  die  Actinien  von  der  alten 
Schale  auf  die  neue.  Indessen  ist  solch  ein 
Schalenwechsel  oft  überflüssig,  weil  manche 
Actinien  (Adamsia  palliata)  durch  Bildung  von 
Lappen  und  Ausscheidung  einer  Chitinmem- 
bran die  Schalenhöhle  vergrößern,  und  zumal 


768 


Crustacea 


die  Schwämme  über  die  Schalenöffnung  oft 
stärlcer  hinauswachsen,  als  für  die  Größen- 
zunahme des  Krebses  nötig  wäre.  Eine 
direkte  Verwendung  von  Actinien  als  Schutz- 
mittel wurde  bei  Melia  und  Polydectus 
beobachtet;  diese  Brachyuren  halten  in  jeder 
Schere    eine    Sagartia   und    strecken    sie 


Fig.  104.  Pagurus  striatus  in  einer  Schnecken- 
schale, die  mit  Adamsia  rondeletii  besetzt  ist. 

dem  Angreifer  entgegen.  —  Eigenthche  Para- 
siten, d.  h.  Arten,  die  sieh  von  Organen, 
meist  dem  Blute  ihrer  Wirte  nähren,  gibt 
es  unter  den  Entomostraken  (Branchiuren, 
Copepoden,  Cirripedien,  Ostracoden)  und 
Arthrostraken.  Die  Opfer  dieser  Parasiten 
sind  vorzugsweise  Fische  und  andere  Krebse; 
nur  die  Cyamiden  parasitieren  auf  Cetaceen, 
die  Cirripedia  ascothoracica  auf  Echino- 
dermen  und  Anthozoen,  und  die  Cope- 
poden haben  vielerlei  andere  Wirte  als: 
Schwämme,  Alcyonarien,  Echinodermen, 
Polychäten,  LameÜibranchier,  Nudibranchier, 
Cephalopoden,  Ascidien,  Cetaceen  und  sogar 
Algen,  Fischparasiten  sind  die  Branchiu- 
ren, die  als  gute  Schwimmer  ihren  Wirt  ver- 
lassen können  (z.  B.  um  die  Eier  abzulegen), 
die  Mehrzahl  der  parasitischen  Copepoden 
(Cahgiden,  Ergasihden.  Chondracanthiden, 
Lernaeiden,  Lernaeopodiden,  Phihchthyiden, 
die  meisten  Dichelestiiden  usw.),  und  unter 
den  Isopoden  die  Aegiden,  Cymothoiden, 
Gnathiiden.  Die  bevorzugten  Orte  der  An- 
heftung sind  die  Kiemen,  aber  auch  Maul, 
Augen,  Flossen  und  andere  Stellen  des  Fisch- 
körpers, in  den  die  Lernaeiden  sich  tief  ein- 
senken. Krebs  Parasiten  sind  unter  den 
Cirripedien  Proteolepas  (im  Mantel  von 
Alepas)  und  die  Rhizocephalen  (am  Pleon 


von  brachyuren  und  anomuren  Decapoden), 
ferner  manche  Copepoden  (Clausidium  an 
Callianassa,  Nicothoe  an  den  Kiemen  des 
Hummers,  die  Choniostomatiden  in  der 
Kiemen-  oder  Bruthöhle  von  Eucyphiden, 
Schizopoden,  Sympoden,  Gammariden  und 
Aselloten),  selten  Ostracoden  (Entocythere 
an  den  Kiemen  von  Cambarus)  und  unter  den 
Isopoden  die  Epicariden  (in  Mantel-  und 
Atemhöhle  oder  in  Einwucherungen  des  Inte- 
gumentes  von  Cirripedien,  Ostracoden,  Iso- 
poden, Amphipoden,  Schizopoden,  Decapoden ; 
die  Larvenmännchen  der  Bopyriden  pro- 
visorisch auch  auf  pelagischen  Copepoden). 
Die  Krebsparasiten  verursachen  öfters  Rück- 
bildung mancher  Organe  ihrer  Wirte,  auch  der 
Genitalorgane;  doch  tritt  diese  sogenannte 
parasitäre  Kastrierung  keineswegs  regel- 
mäßig ein;  sie  pflegt  bei  männhchen  Wirten 
von  einer  Verweibhchung  der  sekundären 
Geschlechtsmerkmale  begleitet  zu  sein.  Unter 
den  übrigen  Parasiten  der  Krebse  sind 
ökonomisch  wichtig  die  Myxosporidien,  die 
die  Krebspest  verursachen. 

Autotomie  und  Regeneration,  Der 
als  Autotomie  bezeichnete  Reflexakt,  durch 
den  Gliedmaßen  an  bestimmten,  p  r  ä  f  o  r  - 
mierten  Bruchstellen  abgeworfen  werden, 
ist  bei  Krebsen  ziemlich  verbreitet,  und  an 
den  Thoracopodien,  auch  an  Antennen  und 
Uropodien  von  Arthrostraken  und  Stoma- 
topoden,  besonders  häufig  aber  an  den 
Scheren-  und  Gehbeinen  von  Decapoden 
(auch  bei  fossilen)  beobachtet  worden.  Die 
Bruchstelle  hegt  fast  immer  in  einem  Gelenk, 
an  den  Decapodenbeinen  zwischen  Basale 
und  Ischium.  Am  promptesten  vollzieht  sich 
die  Autotomie  bei  den  brachyuren  Deca- 
poden; hier  ist  die  Gelenkhaut  zwischen  Basale 
und  Ischium  bis  auf  einen  feinen  Streifen 
geschwunden  und  der  Rand  des  Basale  ver- 
dickt; wenn  nun  der  im  Ischium  von  der 
dorsalen  zur  ventralen  Gliedwand  ziehende 
Brechmuskel  sich  kontrahiert,  zieht  er  den 
nicht  verdickten  Rand  dieses  Gliedes  zu 
einer  Ellipse  zusammen,  wodurch  der  Haut- 
streifen reißt  und  das  Bein  abfällt;  ein  in 
dem  Rande  des  Basale  ausgespanntes  binde- 
gewebiges Diaphragma  hindert  den  Austritt 
von  Blut.  —  Die  Regen  er  ationsfähigkeit 
der  Crustaceen  ist  sehr  groß  und  erstreckt 
sich  nicht  bloß  auf  autotomierte,  sondern 
auch  auf  irgendwie  amputierte  Gliedmaßen, 
sowie  auf  Teile  des  Körperstammes;  sie 
dauert  an,  solange  Häutungen  stattfinden. 
An  der  Regeneration  beteihgen  sich  nur 
die  Hypodermiszellen,  nicht  aber  die  meso- 
dermaien  Elemente  des  Stumpfes.  Die  Rege- 
neration erzeugt  direkt  (gelegenthch  scheinen 
auch  atavistische  Zwischenstadien  durchlaufen 
zu  werden)  die  ursprüngHche  Ghedmaße,  je- 
doch mit  zwei  Ausnahmen.  Bei  den  meisten 
heterochelen    (Fig.     99)     Decapoden     (aus- 


Crustacea 


769 


genommen  sind  die  Paguriden)  nämlich 
tritt  nach  Amputation  eines  Scherenbeines 
Vertauschung  der  Scheren  ein,  d.  h. 
die  intakte  Schere  nimmt  die  Form  der 
amputierten  an,  während  der  Stumpf  sich 
zu  einer  Schere  von  der  Form  der  intakten 
regeneriert.  Auch  Stielaugen  regene- 
rieren sich  nur,  wenn  die  in  ihnen  liegenden 
Sehganglien  bei  der  Amputation  geschont 
werden;  werden  sie  vernichtet,  so  entsteht 
an  Stelle  der  Stielaugen  eine  den  Antennulen 
sehr  ähnhche  Ghedmaße.  Nach  Amputa- 
tion der  Augen  pflegt  die  Körperfarbe  aus- 
zubleichen; mit  der  Kegeneration  der 
Augen  stellt  sie  sich  wieder  her. 

Ueber  die  selteneren  Formen  der  Fort- 
pflanzung, bei  der  die  (^  mit  den  $  in 
denselben  Individuen  vereinigt  sind  oder 
überhaupt  fehlen,  wurden  oben  (Abschnitt 
Genitalorgane  S.  753)  Angaben  gemacht. 
Die  bei  Crustaceen  gewöhnUche  Form  der 
Fortpflanzung  beginnt  mit  der  Copula- 
tion  zweier  Individuen,  bei  der  das  '^  eine 
ganz  passive,  das  ^  die  aktive  Kolle  spielt. 
Die  Copulation  ist  zuweilen  eine  innere,  bei 
der  das  Sperma  oder  die  Spermatophoren 
durch  die  Penes  oder  Hilfsruten  in  die  Be- 
gattungsöffnung der  9  oder  in  die  (mit 
jenen  nicht  immer  identischen)  Ovidukt- 
mündungen  gebracht  werden,  oft  aber  nur  eine 
äußerliche,  die  im  Ankleben  der  Sperma- 
tophoren an  die  Haut  des  $  oder  im  Erguß 
des  Spermas  in  die  Nähe  der  weiblichen  Oeff- 
nungen  besteht.  Oft  bemächtigt  sich  das 
(^  des  $  schon  lange  vor  dem  eigentUchen 
Begattungsakt  und  hält  es  stunden-  oder 
tagelang  umklammert  (Fig.  87,  93);  nicht 
selten  auch  findet  die  Begattung  unmittel- 
bar nach  einer  Häutung  des  $  statt.  Auch 
der  Organe  der  Brutpflege  wurde  oben 
(S.  752)  gedacht.  Diese  fehlt  nur  bei 
einigen  pelagischen  Arten;  sonst  wird 
sie  überall  in  mannigfacher  Abstufung  aus- 
geübt. Meistens  gewährt  sie  der  Brut  nur 
Schutz:  die  Branchiuren,  Anomostra- 
ken,  manche  Ostracoden  bringen  ihre 
Eier  an  geschützte  Orte,  die  Stomatopoden 
bewachen  sie,  indem  sie  den  Laich  zwischen 
den  Maxillipeden  festhalten  (Fig.  101),  die 
Leptostraken  bergen  die  Eier  zwischen 
ihren  Blattbeinen,  andere  Arten  kleben  sie 
an  ihrem  Körper  fest:  die  Copepoden  am 
Genitalsegment  (Fig.  87),  die  Dichelo- 
poden  an  den  hinteren  Thoracopoden,  die 
Decapoden  an  den  Pleopoden  (Fig.  97). 
Oft  entwickelt  sich  die  Brut  in  einem  gegen 
die  Außenwelt  fast  hermetisch  abgeschlosse- 
nen Brutraum,  der  bei  den  conchostraken 
Phyllopoden  (Fig.  84),  Cladoceren  (Fig. 
90  mt),  Ostracoden,  Cirripedien  von 
der  Schale  oder  dem  Mantel,  bei  Arthro- 
straken  (Fig.  94)  und  Schizopoden  von 
den     Brutplatten     des     Thorax    hergestellt 


Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


wird  (Seite  752).  Die  Brut  der  Cladoceren 
und  Isopoden  erhält  hierin  nun  vom 
Muttertier  außer  Schutz  auch  Nahrung, 
und  zwar  aus  dem  den  Brutraum  erfüllenden 
Fruchtwasser,  in  das  Blutflüssigkeit  durch 
die  Wand  der  Schalen  oder  Oostegite  (bei  den 
Erdasseln  besonderer  Segmentanhänge,  der 
sogenannten  Cotyledonen)  filtriert  oder, 
wie  bei  manchen  Cladoceren,  ein  eiweißhal 
tiges  Sekret  von  besonderen  Drüsen  sezerniert 
wird.  Bei  den  ^  der  Sphäromiden,  deren 
Brutplatten  klein  sind,  bildet  die  Bauch- 
wand 4  Paar  Einstülpungen  ins  Innere,  und 
die  Embryonen  entwickeln  sich  in  diesen 
Uteri,  indem  sie  durch  deren  Wand  diosmo- 
tisch  Nahrung  aus  dem  Mutterblut  saugen 
Es  scheint  sogar  Isopoden  zu  geben,  deren 
einzige  Brut  sich  in  der  Leibeshöhle  der 
Mutter  entwickelt,  indem  sie  parasitisch 
die  mütterlichen  Organe  allmählich  aufzehrt; 
ähnhcheswird  auch  für  die  Symp öden  ange- 
nommen. 

Der  Einfluß  klimatischer  Faktoren,  der 
auf  Bewohner  von  Binnengewässern  natur- 
gemäß viel  stärker  ist  als  auf  marine  Tiere, 
und  dem  die  Cladoceren  den  cyklischen 
Wechsel  ihrer  Fortpflanzungsweise  verdanken, 
hat  auch  auf  die  Fortpflanzung  anderer 
Süßwasser-Entomostraken  eingewirkt.  So 
haben  die  Eier  mancher  Centropagidendie 
Fähigkeit  erlangt,  Austrocknung  zu  ver- 
tragen, und  für  die  NaupÜen  der  Warm- 
wasser-Phyllopoden  ist  vorherige  Aus- 
trocknung der  Dauereier  sogar  unerläß- 
liche Bedingung  des  Ausschlüpfens  geworden, 
ebenso  wie  das  Einfrieren  der  Eier  für  die 
Nauplien     der     Kaltwasserarten.  Junge 

Phyllopoden  und  Ostracoden  schlüpften 
noch  aus  Eiern  aus,  die  bis  zu  15  Jahren 
trocken  gelegen  hatten,  und  es  sind  eine 
Menge  tropischer  Entomostraken-Arten  nach 
Exemplaren  beschrieben  worden,  die  man  in 
europäischen  Laboratorien  aus  trockenem 
Schlamm  aufgezogen  hatte.  Derartige  Zu- 
stände latenten  Lebens  stellen  sich  auch  bei 
manchen  Centropagiden  ein,  deren  Em- 
bryonen bei  Eintritt  der  Kälte  auf  einem 
gewissen  Stadium  stehen  bleiben  und  den 
Winter  überdauern,  während  manche  Har- 
pacticiden  und  Cyclopiden  eine  Art 
Sommerschlaf  durchmachen,  indem  sie  als 
Copepodide  eine  Cyste  aus  Schlamm  und 
Hautdrüsen-Secret  herstellen,  worin  sie  die 
warme  Jahreszeit  hindurch  eingekapselt  liegen. 

6.  Geographie.  Die  geographische  Ver- 
breitung der  Crustaceen  ist  (etwa  von  den 
Decapoden  abgesehen)  weder  in  sich  noch 
im  Zusammenhange  mit  biogeographischen 
Theorien  so  weit  durchgearbeitet,  daß  eine 
kurze  Uebersicht  über  die  Ergebnisse  mög- 
hch  wäre.  Wir  beschränken  uns  daher  auf 
die  Erwähnung  der  auffälligsten  chorolo- 
gischen  Daten.  —  Die  Mehrzahl  der  Ordnungen 

49 


770 


Crustacea 


ist  über  alle  Meere  und  mit  ihren  Süßwasser- 
und  terrestren  Arten  auch  über  die  Länder  ver- 
breitet; nur  die  Anomostraken  haben  eine 
ganz  beschränkte  Verbreitung,  die  Stomato- 
poden  sind  von  den  kalten  Meeren  ausgeschlos- 
sen,  und    die   Sympoden    und  Schizopoden 
bevorzugen    die  nördhchen  Ozeane.  ■ —  Die 
Arten   der    Phyllopoden   sind,    abgesehen 
von   den   wenigen   weit   verbreiteten   Arten 
(Arteinia  saUna,  Cyclestheria  hislopi)  auf  der 
östhchen    und   westlichen   Hemisphäre   sehr 
verschieden,  und  es  gibt  ziemhch  viele  Gat- 
tungen in  der  Alten  Welt,  die  in  der  Neuen 
nicht  vorkommen;  auch  zwischen  den  nörd- 
hchen und  südlichen  Arten  derselben  Hemi- 
sphäre besteht  wenig  Uebereinstimmung.  Für 
den  hohen  Norden    sind    einige  Anostraken 
(Polyartemiausw.)  charakteristisch,  auchLepi- 
durus,   wiewohl  es  davon  auch  antarctische 
Arten    gibt.    —     Sehr    weite    Verbreitung 
haben  dagegen  die  Genera  der  Cladoceren 
der  Binnengewässer,  wenigstens  die  artenrei- 
chen ;  doch  ist  die  Zahl  der  den  kontinentalen 
Bezirken    eigentümhchen  Arten    neuerdings 
sehr  gewachsen  (Südamerika).    Die  Leptodo- 
riden  und  Polyphemiden  scheinen   den  tro- 
pischen Gebieten  zu  fehlen.  Von  den  marinen 
Polyphemiden  ist  Podon  und  Evadne  atlan- 
tisch, PeniHa  in  südtropischen  Meeren  weit 
verbreitet;  außerdem  leben  eine  Menge  Arten 
von  Evadne,  neben  vielen   Süßwasserclado- 
ceren,  im  Caspischen  Meer.  —  Die  Zahl  der 
Gattungen  und  Arten  der  pelagischen  Ostra- 
coden  und  Copepoden  ist,  wie  bei  allen 
pelagischen  Krebsen,  in  den  tropischen  Meeren 
am  größten  und  nimmt  nach  den  Polen  hin 
ab,  während  hier  zugleich  Formen  auftreten, 
die  den  wärmeren  Meeren  fehlen.   Von  Ostra- 
coden  hat  die  Antarctis  eine  größere  Zahl 
eigener  Arten  (Conchoecia  belgicae,  hettacra, 
isocheira   usw.)    als    die  Arctis    (Conchoecia 
elegans,  obtusata);  auch  ihre  litoralen  Arten 
sind  zahlreich  und  mit  den  arctischen  nicht 
identisch,    wenn   auch    oft   nahe    verwandt. 
Der  Arctis  eigen  sind  von  pelagischen  Cope- 
poden    besonders      Calanus      hyperboreus, 
Euchaeta  norvegica,  Metridia  longa,  der  Ant- 
arctis Calanus  acutus,   Euchaeta  antarctica 
usw. ;  nicht  wenige  Kosmopohten  finden  sich 
von  dem  einen  Gebiete  zum  anderen.    In  den 
Binnengewässern     aller     Zonen     leben     die 
zahlreichen  Arten  von  Cyclops   und  Diapto- 
mus;    hinsichtlich    der    übrigen    Centropa- 
giden-Gattungen  besteht  ein  Gegensatz  zwi- 
schen der   nördhchen   und   südlichen  Halb- 
kugel:    auf    jener     herrschen     Heterocope, 
Epischura,    Limnocalanus    vor,    auf    dieser 
Boeckella    und    Verwandte,    zu    denen    in 
Afrika  noch  Lovenula  kommt.   —  Circum- 
polar  sind  unter  den  Cirripedien  der  Arctis 
Baianus    crenatus    und  Scalpellum    strömii; 
bipolar  ist   Baianus   porcatus,   wiewohl  aus 
der    eigentlichen    Antarctis    keine    Cirripe- 


dien bekannt  sind;  Subantarctis  und  Arctis 
haben   viele   gemeinsame    Gattungen,   deren 
Arten  auch  in  den  Tropen  vertreten  sind.  — ■ 
Die  Zahl  der  amerikanischen  Brauch iuren 
beträgt  mehr  als  das  Doppelte  von  der  aller 
übrigen    Fundorte;    Dolops    ist    fast    aus- 
schheßhch   südamerikanisch.      Die    wenigen 
marinen  (nur  zu  Argulus  gehörigen)  Arten 
sind  wohl  sekundär  ins  Meer  zurückgewan- 
dert.  —   Die   bekannteste   Art   der   Ideinen 
Gruppe  der  Leptostraken,  Nebaha  bipes, 
ist  arctisch  und  wohl  circumpolar,  doch  hat 
sie  auch  subtropische  Varietäten.     Mit  Aus- 
nahme    der     ebenfalls     arctischen    Nebaha 
typhlops  sind  die  übrigen  Leptostraken  fast 
durchaus  in  den  südüchen  Meeren  zu  Hause, 
und   manche   von  ihnen   haben   eine   weite, 
wenn    auch    diskontinuierliche   Verbreitung; 
bis  in  die  Antarctis  dringen  Nebaha  longi- 
cornis  und  Nebahella  vor.  —  Die  Zahl  der 
kosmopolitischen  Isopo den- Arten  ist  groß, 
besonders    unter    den    Idoteiden,    Aegiden, 
Cymothoiden  usw.    Aehnhchkeiten  bestehen 
sowohl    zwischen    den    beiden    Küsten    des 
nordatlantischen   Meeres,    als   zwischen   der 
atlantischen    und   pacifischen   Küste   Nord- 
amerikas.    Jedoch  gibt  es  auch  viele  steno- 
therme  Arten,  so  die  nur  in  kaltem  Wasser, 
wenn   auch   in   sehr   verschiedenen    Breiten 
lebenden  Arcturiden  und  Sphäromiden;  be- 
merkenswert   ist    die    bedeutende    Körper- 
größe   mancher    Kaltwasserarten:    der    arc- 
tischen  Chiridotea    entomon,    des  antarcti- 
schen  Glyptonotus  antarcticus,  des  abyssalen 
Bathynomus  usw.     Circumpolar  sind  Chiri- 
dotea sabini  und  Synidotea  nodulosa.     Für 
die  südhchen  Meere   ist  besonders  die  Gat- 
tung Serolis  charakteristisch,  deren  Arten  zum 
Teil  in  die  Antarctis  reichen.     Die  Verbrei- 
tung der  Arcturdiden  ist  durch  ihr  völliges 
Fehlen  zwischen  20"  N.  und  50"  N.  interes- 
sant; die  nördhchen  Arten  der  Famihe  sind 
von    den    südhchen    generisch    verschieden. 
Unter   den   Landasseln   sind   ebenfalls   viele 
weit    verbreitet:    Porcelho     laevis,     scaber, 
Armadillidium  vulgare,  Oniscus  asellus  usw. 
—    Die    Amphipoden-Fauna    der    beiden 
polaren    Meere     weist    eine    überraschend.^ 
Aehnlichkeit  auf,  die  sich  nicht  bloß  in  dem 
entschiedenen    Ueberwiegen    der    Lysianas- 
siden  und  der  beträchthchen   Größe   dieser 
Arten  ausspricht  (die  dominierende  antarc- 
tische  Art   ist   Orchomenopsis   rossi);    doch 
scheinen  der  Antarctis  die  typischen  Ganima- 
riden  zu  fehlen,  die  auch  in  den  tropischen 
Meeren  vorkommen  und  in  der  Arctis  durch 
viele  Arten  vertreten  sind.   Zu  dieser  Gruppe 
gehören  auch  die  Arten  der  süßen  Gewässer, 
unter  denen  der  Baikalsee  durch  seinen  Reich- 
tum an  Arten  ausgezeichnet  ist.    Die  Caprel- 
hden  fehlen   zwar  in   den  seichten  Meeres- 
teilen   der    Aequatorialzone,    sind    aber    in 
der  tropischen  Region  viel  reicher  an  Gat- 


Crustacea 


771 


tungen  als  in  den  kälteren  Meeren;  Caprella 
ist  Cosmopolit;  der  Arctis  eigen  sind  Aegina 
und  Aeginella,  der  Subantarctis  Protellopsis, 
Piperella,    Caprellinoides.  —  Die    A  n  o  m  o  - 
straken  kommen  nur  in  den  süßen  Wassern 
von  Tasmanien  und  Südaustralien  vor  (wenn 
sie  nicht  etwa  in  Bathynella  einen  europä- 
ischen Vertreter  haben),  zusammen  mit  ande- 
ren eigentümlichen  Formen,  wie  die  (auch  in 
Neuseeland    lebende)    aberrante    Isopoden- 
Familie  der  Phreatoiciden.  —  Während  die 
Stomatopoden  tropische  und  subtropische 
Tiere   sind   und   nur   vereinzelt   nach   Nord 
und  Süd  bis  zum  50.  Breitegrad  vordringen, 
gehören  die   Sympoden  und  die  litoralen 
Schizopoden  überwiegend  den  arctischen 
und  subarctischen  Meeren  an.      Diejenigen 
arctischen   Gattungen  der  Schizopoden,  die 
auch    in    den    südlichen    Meeren    vertreten 
sind  (Pseudomma  usw.),  haben  keine  tropi- 
schen Arten;  rein  arctisch  sind  die  circum- 
polaren    Pseudomma    truncatum,     Stilomy- 
sis   grandis,    Mysis   oculata,   ferner   Parery- 
throps  spectabilis,  robusta  usw.   Die  wenigen 
pelagischen    Schizopoden-Gattungen    haben 
in   den   warmen  Meeren    weite  Verbreitung, 
und   ebenso   sind    die   meisten    Genera   der 
Dichelopoden  kosmopolitisch;  doch  scheint 
Bentheuphausia   auf   die    südlichen,  Ehoda 
auf   die   nördlichen   Meere   beschränkt,   und 
Nyctiphanes  von  den  tropischen  Meeren  aus- 
geschlossen   zu    sein;    unter    den  Arten  hat 
Euphausia    pellucida   die    weiteste   Verbrei- 
tung; Thysanoessa  longicaudata  und  Nycti- 
phanes norvegica  dürften  circumpolar  sein. 
—    Von    litoralen    Decapoden,    die    die 
Hauptmasse    der  Ordnung   ausmachen,   ge- 
hören zur    arctischen  Region  einige  Crango- 
niden  und  Arten  von  Hippolyte  und  Hyas, 
die  circumpolar  sind  und  ins  boreale  Gebiet 
vordringen.     Dem  altantischen  Boreal  eigen 
sind:  Astacus  (Hummer)  und  Carcinides  (beide 
an  Ost-  und  West-Küste  durch  verschiedene 
Arten  vertreten),  dem  pacifischen  :Cheiragonus 
und  Erimacrus.     Der    antarctischen  Region 
eigentümlich  sind  die  Hymenosomiden  und 
besonders    die    circumpolaren    Cyclograpsus 
und  Jasus  lalandei:  ferner  Arten  von  Dromi- 
dia,  Eurypodius,  Hypopeltarion  usw.    Unter 
den    Gebieten    der     tropischen    Region    be- 
sitzt das  indopacifische  eine  Menge  charakte- 
ristischer Formen  (die  meisten  Trapeziiden, 
Arten  von  Thenus,  Thalassina,  Mastigochirus, 
Matuta,    Nursia,    Tlos,     Leucosia,    Philyra, 
Naxia,  Thalamita  usw.  usw.),  während  das 
west-  und  ostamerikanische   Gebiet  weniger 
reich    daran    sind,    und    noch    weniger    das 
westafrikanische ;     besonders    ist    die    Zahl 
der  den  beiden  Küsten  von  Zentral-Amerika 
gemeinsamen  Arten  überraschend  groß.     Cir- 
cumtropisch  sind  Petrolisthes  armatus,  Grap- 
sus  grapsus,Pachygrapsus  transversus,  Actaea 
rufopunctata,    Calappa    gallus;    ferner    die 


Gattungen  Ocypode,  Uca  usw.  Auffällig 
ist  das  Vorkommen  identischer  Arten  von 
Carpihus,  Menippe  usw.  in  Ost-  und  West- 
Indien.  Beziehungen  zwischen  den  litoralen 
Arten  der  beiden  polaren  Meere  lassen  sich 
besonders  an  der  Westküste  Amerikas  er- 
kennen (Lithodiden,  Cancer),  und  auch  durch 
Tiefsee-Arten  werden  beide  Faunen  ver- 
bunden (Pontophilus).  Im  übrigen  sind  die 
arctischen  und  antarctischen  Arten  durch- 
aus verschieden,  höchstens  ließe  sich  Crangon 
antarcticus  als  bipolare  Species  bezeichnen. 
Kosmopohtische  Decapoden  gibt  es  nur 
unter  den  Arten  der  Tiefsee.  Sowohl  die 
eigentlich  pelagischen,  wie  auch  die  auf 
Sargassum  lebenden  Decapoden  gehören 
der  tropischen  Region  an,  aus  der  in 
die  Antarctis  keine,  in  die  Arctis  nur  Ser- 
gestes  arcticus  vordringt;  viele  von  diesen 
Arten  sind  dem  atlantischen  und  pacifi- 
schen Ozean  gemein.  Die  Verbreitung  der 
Süßwasserarten  steht  in  einem  nur  hypothe- 
tischen Zusammenhang  mit  der  der  marinen 
Arten;  nur  die  euryhalinen,  allen  tropischen 
Gebieten  angehörigen  Arten  von  Palaemon 
scheinen  eben  im  Begriff  zu  sein,  aus  dem 
Meere  ins  Süßwasser  einzuwandern.  Die 
Atyiden  leben  an  Punkten,  die  über  sehr 
entlegene  Teile  der  Alten  und  Neuen  Welt 
verstreut  sind.  Bipolar  verteilt  sind  die 
nahe  verwandten  Flußkrebs-Familien  der 
Potamobiiden  und  Parastaciden,  insofern  jene 
auf  der  nördlichen  Halbkugel  (Potamobius 
in  Europa  und  Nordamerika,  Cambaroides 
in  Ostasien,  Cambarus  im  Osten  von  Nord- 
amerika), diese  auf  der  Südlichen  Halb- 
kugel (Parastacus  in  Südamerika,  Parane- 
phrops  in  Neuseeland,  Cherops  usw.  in 
Australien  und  Tasmanien,  Astacoides  in 
Madagascar)  leben.  Aeglea  ist  südamerika- 
nisch. Von  Flußkrabben  gehören  die  Pota- 
moninen  und  Deckeniinen  der  Alten,  die 
Potamocarcininen  und  Trichodactylinen  der 
Neuen  Welt  an.  Unter  den  terrestren  Arten 
sind  Birgus,  Gecarcinus,  Gecarcoidea  und 
mehrere  Coenobita  durchaus  indopacifisch, 
andere  weiter  verbreitet. 

Literatur.  A.  Gerstaecker  und  A.  E.  Ortmann, 

Crnstaceen.  In  Bronn 's  Klassen  und  Ord- 
nungen des  Tierreichs,  5.  Bd.  1.  und  2.  Abteilung, 
Leipzig  1866—1901.  -  T.  H.  Huxley,  Der  Krebs. 
Eine  Einleitung  in  das  Studium  der  Zoologie. 
In  internationale  wissenschaftliche  Bibliothek. 
Leipzig  48.  Bd.  1881.  —  A.  Lang ,  Lehrbuch 
der  vergleichenden  Anatomie,  5.  Kap.  S.  291ff. 
Jena  1889.  —  JE.  Kovschelt  und  K.  Heider, 
Lehrbuch  der  vergleichenden  Entwickhmgsge- 
schichte.  Jena  1891,  2.  Aufl.  im  Erscheinen.  — 
C.  Claus  und  K.  Grohhen,  Lehrbuch  der 
Zoologie,  2.  (8.)  Aufl  1910,  S.  414ff.  —  Außer- 
dem seien  aus  der  umfangreichen  Literatur,  über 
die  seit  1879  in  dem  Zoologischen  Jahresbericht 
herausgrg.  v.  d.  Zool.  Station  zu  Neapel,  Berlin 
(Abteilung  Arthropoda)   jährlich  berichtet   wird, 

49* 


772 


Crustacea  —  Crustacea  (Paläontologie) 


besonders  die  Arbeiten  von  C  Claus  und 
G.  O.  Sars  hervorgehoben ;  aus  ihnen  und  der 
zitierten  Arbeit  von  Huxley  stammen  auch  die 
meisten  der  beigegebenen  Figuren. 

W.   Giesbrecht. 


Crustacea. 

Paläontologie. 

Einleitung.  I.  Unterklasse  Trilobita.  A. 
Morphologie:  a)  Kopfscliild,  Glabella,  Augen, 
Hypostoma.  b)  Rumpf.  c)Pygidium.  d)  Unterseite 
und  Gliedmaßen,  e)  Gliederung  des  Cephalon. 
f)  Innere  Organisation.  B.  Ontogenie.  C.  Lebens- 
weise. D.  Systematische  Stellung.  E.  Systematik 
und  Stammesgeschichte.  F.  Geologische  Ver- 
breitung und  Bedeutung.  IL  Unterklasse  Eu- 
crustacea.  A.  Entomostraca.  1.  Phjdlopoda. 
2.  Ostracoda.  3.  Cirripedia.  B.  Leptostraca. 
4.  Leptostraca.  C.  Malacostraca.  5.  Isopoda. 
6.  Amphipoda.  7.  Syncarida.  8.  Schizopoda. 
9.  Decapoda.  10.  [Stomatopoda.  Zusammen- 
fassung. 

Einleitung.  Die  Crustaceen  sind  die 
paläontologisch  best  bekannten  Arthropoden, 
wennwohl  das  meist  nur  aus  marinen  Ab- 
lagerungen erhaltene  Fossilmaterial  aus  den 
verschiedenen  Ordnungen  nicht  nur  lücken- 
haft, sondern  auch  weitaus  meistens  nur 
fragmentär  ist. 

Keichhaltigeres  Fossilmaterial  ist  nur 
von  den  paläozoischen  7*)Trilobiten,  dann 
von  Ostrakoden  und  Dekapoden  be- 
kannt. Recht  spärhch  sind  die  fossilen  Reste 
der  Phyllopoden,  Cirripedien,  Lept- 
ostraken,  Isopoden,  Amphipoden, 
Syncariden,  Schizopoden  und  Stonia- 
topoden.  Fossil  bislang  überhaupt  nicht 
gefunden  sind  die  Copepoden,  Branchiuren, 
Anisopoden,  Sympoden,  Dichelopoden. 

In  bezug  auf  den  Umfang  der  Klasse 
Crustacea  wird  hier  Kingsley  gefolgt,  und 
(wie  im  zoologischen  Teil)  werden  die 
Xiphosuren  und  die  f  Gigantostraken 
von  den  Crustaceen  ausgeschlossen.  Die 
nur  aus  paläozoischen  Ablagerungen  be- 
kannten fTrilobiten  sind  als  besondere 
Unterklasse  der  Gesamtheit  der  übrigen 
Krebse  —  den  Eucrustacea  —  gegenüber- 
gestellt. 

I.  Unterklasse  fTrilobita. 
Ordnung  fTrilobita. 

AlsTrilobiten(conchaetrilobaerugosae) 
bezeichnete  Walch  (1771)  Reste  fossiler 
Kruster,  deren  erste  Kunde  Lhwyd  (1698, 
1699)  durch  Beschreibung  und  Abbildung 
zweier   Formen   aus   dem    Silur   von   Wales 


*)   Ein   f   vor  einem    Art-,    Gattungs-   oder 
Gruppennamen    bedeutet    nur    fossil    bekannt. 


übermittelte,  und  die  seither  in  größter 
Formenfülle  aus  marinen  Gesteinen  des 
Paläozoikums  bekannt  geworden  sind.  Sehr 
deutliche  Dreiteilung  in  der  Längs-  und  Quer- 
richtung des  am  meisten  manchen  Isopoden 
ähnelnden  Körpers  führte  zur  Namengebung 
( D  a  1  m  a  n  s  Bezeichnung  ,,  Palaeaden  ", 
Linne's  „Entomolithen"  haben  sich  nicht 
eingebürgert). 

A.  Morphologie. 
Mit  sehr  wenigen  Ausnahmen  kennt  man 
von  den  fTrilobiten  nur  die  dünnen,  in 
Kalkkarbonat  und  -phosphat  erhaltenen, 
ursprünglich  ±  chitinreichen  Rücken- 
panzer, ^)  welche  an  ihren  Randsäumen 
durch  Dupükaturen  (Umschläge)  verschieden 
weit  auf  die  Unterseite  übergreifen  können. 
Die  aus  mehreren  Lagen  aufgebauten  Panzer 
sind  meist  fein,  seltener  grob  perforiert  oder 
dicht,  an  ihrer  Oberseite  glatt  oder  iu  mannig- 
faltigster Weise  mit  Grübchen,  Knötchen, 
Stacheln,  Leisten,  Wülsten,  Terrassenhnien 
verziert,  unter  Umständen  in  bizarrster 
Weise  mit  Dornen,  Stacheln,  Hörnern  be- 
wehrt. Die  Ausgüsse  der  Panzer  (Steinkerne) 
orientieren  gewöhuhch  fast  ebensogut  über 
den  Bau  der  Trilobiten,  wie  die  Panzer 
selbst. 

Die  Größe  der  Trilobiten  schwankt  in  sehr 
weiten  Grenzen.  Die  meisten  Gattungen  erreichen 
Größen  zwischen  3  bis  etwa  12  cm  Länge.  Da- 
neben gibt  es  zahlreiche  kleinwüchsige  Formen 
wie  f Microdiscus,  fAgnostus,  fSphaer- 
ophthalmus,  von  denen  einzelne  Arten  kaum 
1  cm  Länge  erreichen.  Von  anderen  Gattungen 
sind  Riesen  bekannt:  fMegalaspis,  fAsa- 
phus,  f Homalonotus,  die  bis  zu  30  und 
mehr  Zentimeter  Länge  erreichten;  fUrali- 
chas  Ribeiroi,  der  größte  aller  Trilobiten, 
wurde  mehr  als  70  cm  lang. 

Schlankere  und  breitere  Individuen,  wie  sie 
öfters  bei  derselben  Art  vorkommen,  unterschied 
Bar  ran  de  als  (J  und  $. 

Der  Rückenpanzer  der  Trilobiten  (Fig. 
1),  gewöhuhch  ein  nach  hinten  verschieden 
verschmälertes  Oval,  wird  durch  zwei,  nach 
hinten  wenig  konvergierende  Dorsal- 
furchen  der  Länge  nach  dreigeteilt.  Die 
Körpermitte  nimmt  die  stärker  gewölbte 
Rhachis  (Spindel,  Achse)  ein.  Die  Seiten 
werden  von  den  verschieden  breiten,  flacheren 
Pleuren  gebildet.  Der  Quere  nach  zeigt 
der  Panzer  die  Teilung  in  einen  großen 
Kopf  abschnitt,  einen  aus  gegeneinander 
beweghchen  Segmenten  bestehenden  Rumpf 
und     ein     aus      verschiedenen     Segmenten 

j  verschmolzenes     Schwanzschild     (Pygi- 

j  dium). 

!  a)  Kopfschild.  Das  Kopfschild 
(Cephalon)  ist  meist  von  halbkreisförmigem 

^)  Manche  Kriechspuren  und  Dubiosa,  wie 
,,Bilobites,  Cruziana"  mögen  wohl  auf  Trilobiten 
zurückzuflihren  sein. 


Crustacea  (Paläontologie)  ^^^^'^/.  ■'■   /. 


11^ 


bis  parabolischem  Umriß,  hinten  stößt  es 
in  ±  geradem  Rande  an  das  erste  Riimpf- 
segment.  Meist  grenzen  ringsum  laufende 
Randiurchen    einen    flachen    bis    wulstigen 


i/,Sch.6a<' 


Fig.  1.  Gliederung  des  Rückenpanzers  eines 
f  Trilobiten;  fCalymmene  tuberculata 
Brunn.  Obersilur.  K  Kopfschild,  a  Auge, 
gl  Glabella,  1  Außenrand  säum,  n  Gesichtsnaht, 
nf  Nackenfurche,  nr  Nackenring,  of  Hinterrand- 
furche, or  Hinterrandsaum,  rf  Dorsal(Rücken)- 
furche,  rf  Außenrandfurche,  sf  Seitenfurchen 
der  Glabella,  st  Stirnlobus  der  Glabella,  wa 
Wange,  w  ,, feste",  w'  ,,lose"  Wange,  r  Rumpf 
(1  bis  13  bewegliche  Rumpfsegmente),  pl  Pleuren, 
rf  Dorsalfurche,  sp  Rhachis(=  Spindel  =  Achse), 
s  Schwanzschild,  Pygidium  (a',  ax  Rhachis, 
rf  Dorsalfurchen,  s'sl  Pleuren.    Aus  Steinmann. 

Randsaum  ab,  der  bei  vielen  Gattungen 
(mit  dem  Umschlag  der  Unterseite)  zu 
rückwärts  gerichteten,  hohlen  Wange  n- 
stacheln  und  -hörnern  ausgezogen  sein 
kann  und  bei  besonders  spezialisierten  Formen 
mit  Knoten,  Dornen,  Stacheln  besetz  ist. 
Gewöhnlich  ist  durch  Dorsalfurchen  der 
Rhachisteil  des  Cephalon  als  Glabella  scharf 
von  den  flacheren  Pleuren,  den  Wangen,  ge- 
schieden, auf  welchen  sich  bei  den  meisten 
Formen  die  Augenhügel  erheben. 

Nur  selten  ist  das  Cephalon  ein  einziger 
Schild  (f Mesonacinae,;  f Microdiscusf 
f  Agnostus);  Meist  wird  es  von  glatten, 
symmetrisch  über  die  Wangen  ziehenden 
Nähten  (Gesichtsnähte,  Facialsuturen) 
durchschnitten.  Diese  trennen  ein  Mittel- 
schild, Glabella  und  feste  Wangen  um- 
fassend, von  den  seitlichen  Randteilen,  den 
freien  oder  losen  Wangen.  Meistens 
besteht  das  Cephalon  demnach  aus  drei 
Stücken;  die  losen  Wangen  können  aber 
vorn  miteinander  verfließen  (fAmpycidae, 


f  Phacopidae),  so  daß  dann  nur  2  Schild- 
stücke das  Cephalon  bilden;  oder  vorn  kann 
ein  ±  kleines  Schnauzenschild  (Rostral- 
schild)  zwischen  die  freien  Wangen  ge- 
schaltet sein  (flllaenus,  fEncrinurus,! 
fCalymmene),  4  Teile  setzen  dann  das 
Cephalon  zusammen.  Die  funktionelle  Be- 
deutung der  Nähte  des  Cephalon  erschöpft 
sich  wohl  in  ihrer  Rolle  als  Trennungs- 
linien bei  Häutungsprozessen.  Irgendwelche 
Beweglichkeit  der  Kopfschildteile  können 
sie  kaum  ermögUcht  haben;  bei  fPhaco- 
piden  z.  B.  scheinen  trotz  sichtbarer  Nähte 
die  ,, losen"  Wangen  mit  dem  Mittelschilde 
verwachsen  gewesen  zu  sein. 

Der  Verlauf  der  Gesichtsnähte  ist  ein 
sehr  verschiedener.  Sie  können  vom  Hinterrande, 
von  der  Hinterecke,  vom  Seitenrande  ausgehen. 
Sie  schneiden,  wenn  solche  vorhanden  sind,  die 
Augenhügel,  vor  denen  sie  entweder  getrennt 
zum  Vorderrande  und  über  den  Umschlag  gehen 
(dann  kann  am  Vorderrande  eine  Rostralnaht 
von  Ast  zu  Ast  ziehen),  oder  sie  vereinigen  sich 
vor  der  Glabella,  oder  sie  stoßen  hier  aneinander 
(,,en  ogive")  und  ziehen  als  Mediannaht  über  den 
Umschlag.  Bei  manchen  Formen  ohne  Augen- 
hügel (f Conocoryphe,  fAmpyx)  sclmeiden 
die  Gesichtsnähte  nur  schmale  Streifen  als  lose 
Wangen  ab;  bei  anderen  (f  Trinucleus, 
f  Harpes)  verlaufen  sie  im  Seiten-  und  Vorder- 
rand des  Cephalon ;  wieder  bei  anderen  fehlen, 
sie  ganz  (f  Agnostidae,  f  Mesonacinae). 
Dem  Verlauf  der  Gesichtsnähte  ist  erheblicher 
systematischer  Wert  beizumessen  (vgl.  Fig.  2 — 9). 

Glabella.  Die  ursprünghchste  und 
häufigste  Form  der  Glabella,  wie  sie  bei 
vielen  kambrischen  Trilobiten  (f  Olenidae) 
und  manchen  silurischen(f  Calymmenidae, 
f  Homalonotidae,  fProetidae)  vor- 
herrscht, ist  die  eines  nach  vorn  wenig 
verschmälerten  und  vorn  abgerundeten 
Paralleltrapezes,  das  den  Vorderrand  des 
Cephalon  nicht  erreicht.  Bei  vielen  besonders 
differenzierten  Seitenästen  der  Trilobiten 
wird  die  Glabellaform  ungemein  variiert: 
sie  wird  nach  vorn  stark  verbreitert, 
zwischen  den  Augen  eingeschnürt;  ihr  Vorder- 
teil schwillt  an,  erreicht  den  Vorderrand  und 
kann  über  ihn  noch  i  weit  hervorragen 
und  gar  in  einen  Stachel  ausgezogen  sein; 
die  ganze  Glabella  kann  i  kugehg  anschwellen 
und  dabei  eine  ^  weitgehende  Reduktion 
der  Wangen  hervorrufen;  sie  kann  nach 
hinten  in  einen  hohlen  Dorn  ausgezogen 
sein. 

Gewöhnlich  ist  die  Glabella  durch  Quer- 
oder  Seitenfurchen  geghedert,  deren  Zahl 
meist  4,  recht  selten  5,  öfters  weniger  als  4  ist. 
Ursprünghch  liefen  wohl  sämtHche  4  Furchen 
quer  über  die  Glabella  und  ghederten  sie  in 
einen  größeren,  vorderen  Frontallobus 
und  4  dahinterhegende  ±  wulstförmige  Seg- 
mente (vgl.  fNevadi  aWalc, Unterkambrium 
S.  783,  Fig.  32).  Im  Laufe  der  Entfaltung  des 
Trilobitenstammes   wurden   zuerst  die  vor- 


-O 

N 


774 


Crustacea  (Paläontologie) 


deren  dann  die  hinteren  Querfurchen  auf '  Das  Breitenverhältnis  z\\dschen  Glabella  und 
der  Glabellamitte  verwischt,  sie  wurden  zu  Wangen  ist  ungemein  verschieden ;  zum  Teil  läßt 
Seitenfurchen  und  grenzten  3  Seiten-  «ich  dieses  Verhältnis  als  abhängig  von  der 
loben  der  GlabeUa  ab.     Nur  die  hinterste  ^^^^^'^^^'^  erkennen. 


Z^^.SE,, 


U-   ej.r(7.dj. 


Fig.  2  bis  9.  Form  und  Gliederung  der  Glabella,  Verlauf  der  Gesichtsnähte,  Lage  des  Hypostoms. 
2.  fPtychoparia  striata  Emmr.  3.  f Asaphus  expansus  L.  (a  von  oben,  b  von  unten). 
4.  fLichas  scabra  Beyr.  5.  fAmpyx  Rouaulti  Barr.  6.  fCalymmene  tuberculata 
Brunn,  sp.  (a  von  oben,  b  von  unten).  7.fGheirurus  gibbus  Beyr.  (a  von  der  Seite,  b  von 
unten).  8.  f Sphaerexochus  mirus  Beyr.  (von  der  Seite).  9.  fDalmania  socialis  Barr. 
1,  2,  3  Seitenfurchen,  I,  II,  III  Seitenloben  der  Glabella,  a  Augenhügel  mit  Sehfläche, 
d,  df  Dorsalfurche,  F  Stirnlobus  der  Glabella,  h  [b  in  Fig.  7a]  Hypostom,  1  ,, Augenleiste", 
n  Nackenring,  nf  Nackenfurche,  p  Palpebrallobus,  r  Sclmauzennaht,  rs  Schnauzenschild,  ss  Ge- 
sichtsnaht [2  bis  4  ,,opistliopar",  5  ,,hypopar",   6  bis  9  ,,propar"],  u  Umschlag,  Duplikatur  der 

r    Randsäume.     Nach  Barrande. 


Furche,  die  Nackenfurche,  bleibt  meistens  Augen  und  Augenleisten(Fig.lO— 18). 
als  volle  Querfurche  erhalten  und  schnürt  Auf  den  Wangen  sitzen  in  verschiedener  Lage 
von    der    Glabella    den    Nackenring    ab,  zu  den  Rändern  und  zur  Glabella  die  Augen 


der  in  seiner  Ausbildung  ganz  dem  Rhachis 
teil  eines  Rumpfsegmentes  gleicht  und  sehr 
oft  einen  medianen  Knoten  oder  Stachel 
(,,poisonous  Organ"?  nach  Bernard)  trägt. 
Bei  verschiedenen  Gattungen  der  Tnlobiten 
wird  die  ursprünghche  Querrichtung  der 
Seitenfurchen  sehr  erhebhch  geändert 
(f  Phacopidae,  fLichas,  fAcidaspis), 
ihre  Schärfe  nimmt  ab  (f  Proetidae,  f  Tri- 
nucleidae,  f  Ampycidae,  f  Asaphidae), 
sie  können  ganz  verwischt  werden,  und  selbst 
die  Nackenfurche  kann  verschwinden(-j-Illae- 
nidae,  fAeglina).  Und  schheßhch  kann 
sekundär  ihre  Ausbildung  als  vollständige 
Querfurchen    wiedererworben    werden,    wie 


hügel:  als  halbmondförmige  Wülste  (fMeso- 
nacinae,  fParadoxinae  e.  p.,  fZacan- 
thoides),  meist  als  i  nierenförmige  Höcker 
mit  abgeflachter  Oberseite,  seltener  auch  als 
halbkugehge  Erhebungen  (fPeltura, 
f Sphaerophthalmus)  ausgebildet.  Hin 
und  wieder  erheben  sich  die  Augenhügel 
als  lange  Stiele,  wie  ,, Leuchttürme"  über 
das  Cephalon  (bei  einzelnen  fAsaphus,':) 
•|-Acidaspisf:'fLichas)?V  Bei  den  weitaus 
meisten  Trilobiten  werden  die  Augenhügel 
so  von  den  Gesichtsnähten  geschnitten,  daß 
die  konvexen,  meist  ±  senkrecht  stehenden 
Sehflächen  den  freien  Wangen,  die  ±  halb- 
kreisförmigen   oberen    Deckel    der    Augen- 


bci  manchen  f  Cheiruriden.  /J^    7'^ _ ^^ 5-^' hügel,    die    Palpebralloben,    den    festen 


•-    0 


^  \    (f.      r-n 


Crustacea  (Paläontologie) 


775 


Wangen  angehören.  Die  Augen  der  meisten 
Trilobiten  sind,  wie  namentlich  die  ein- 
gehenden Untersuchungen  G.  Lindströms 
ergaben,  holochroale  Facettenaugen 
(Fig.  10 — 13):  bikonvexe  oder  bikonvex- 
prismatische,  im  Quinkunx  dicht  an- 
einander gelagerte  Linsen  sind  von  einer 
gemeinsamen,  dünnen  Deckschicht,  einer 
durchsichtigen  Schicht  der  Körperpanze- 
rung, überkleidet  (fAsaphidae,  fBron- 
teidae  u.  v.  a.  m.).  Bei  den  f  Phacopidae 
(Fig.  14—16)  (und  fLichadidae  ?)  zeigt 
die  Sehfläche  aggregierte,  schizochroale 
Augen  _(J.  M.  Clarke),  gehäufte  Einzel- 
augen: jede  der  ^  zahlreichen  bikonvexen 
Linsen  ist  ohne  Kontakt  mit  den  Nach- 
barhnsen  in  den  Cephalonpanzer  einge- 
bettet und- jede  ist  von  einer  besonderen 
dünnen  Deckschicht  bedeckt,  deren  Fort- 
setzung, verdickt,  wie  ein  Zyhnder  in 
den  Wangenraum  hineinragt.  Eine  Variante 
der  schizochroalen  Augen  ist  bei  fHarpes 
(Fig.  17,  18)  zu  beoba'chten,  wo  2  bis  3  ge- 
wölbte Stemmata  beieinander  auf  der 
Mitte  der  Wangen  unabhängig  von  einer 
Naht  liegen.  Beif  Trinucleus,  bei  manchen 
nur  in  der  Jugend,  kann  ebenfalls  unab- 
hängig von  der  Facialsutur  auf  der  Mitte 
der  Wangen  ein  isohertes  Stemma  vor- 
kommen. 

Größe  und  Zahl  der  Linsen  von  Trilobiten- 
augen  schwanken  weit.     Meist  sind  die  Linsen 
sehr  klein;  14  bis  16  kommen  auf  1  mm, bei  man- 
chen  fPhacopiden    messen    die    Linsen    mehr 
als  Yj  mm.     fPhacops  Lotzi  Drev.  hat  nur 
6   Linsen;   bei   anderen  fPhacopiden   steigt  die 
Zahl  bis  auf  mehrere  Hundert,  bei  fBronteus  ist 
N^^    sie  bis  auf  4000,  bei  fRemopleurides  gar  bis 
.   auf  15000  zu  schätzen.     Ebenso  schwankt  die 
)'^^    Größe  der   Sehflächen  in  weiten   Grenzen,  von 
■^-,     kaum  1  mm^  bei  manchen  kambrischen  Formen 
y    bis  zu  riesigen  hypertrophischen  Augen  wie  bei 
C    ifAeg^Iina,  wo  die  Sehfläche,  die  Glabella  um- 


13 


14 


t 


rahmend,  den  ganzen    Wangenraum   einnehmen 
kann. 

Eine  ganze  Anzahl  von  Trilobiten  ist 
augenhügellos,  blind.  Eine  Reihe  von 
Gattungen  enthält  nur  blinde  Arten, 
das  sind  meist  kambrische  und  einige  unter- 
^  Jsilurische  Formen:  fAgnostus,  fMicro- 
idiscus,  f  Conocoryphe,  fErinnys, 
fDionide,  fAreia  u.  a.,  während  bei 
manchen  nur  einzelne  Arten  bhnd  sind,  so 
bei  fHarpes,  flllaenus,-  fPhacop's- 
f  Acidaspis.  Bei  den  letzteren  —  es  sind 
immer  Arten  von  sehr  beschränkter  geogra- 
phischer Verbreitu-ng  —  handelt  es  sich 
natürhch  um  adaptiv  blind  gewordene 
Formen.  Bei  den  ersteren  ist  die  Frage 
diskutierbar,  ob  auch  sie  bhnd  gewordene 
sind  oder  Formen,  welche  noch  bhnd 
sind.  In  letzterer  Beziehung  ist  weiter  zu 
diskutieren,  ob  hier  das  Fehlen  von  Augen- 
hügeln auf  der  Oberseite  des  Cephalon  wirk- 
lich als  Bhndsein  aufgefaßt  werden  muß,  oder 
ob  nicht  richtiger  hier  an  die  Möglichkeit 
gedacht  werden  muß.  daß  —  entsprechend 


Fig.  10  bis  18. 
Seh  flächen  von  Trilobitenaugen. 
10  bis  13  holochroale  Facettenaugen;  14  bis 
16  schizochroale,  aggregierte  Augen ;  17, 18  Punkt- 
augen, Stemmata.  10.  Abdruck  der  Innenseite 
der  Cornea  mit  bikonvexen  Linsen  von  f  Peltura 
scarabaeoides  Wahlbg.  sp.  (f  Ptychoparinae). 
^7i-  11-  Teil  der  Sehfläche  von  fAsaphus  sp. 
(fAsaphidae).  ^^/i.  12.  Vertikalschnitt  durch 
die  Cornea  von  fAsaphus  fallax  Dalm.  sp. 
^"/i-  Die  prismatischen  Linsen  sind  von  dünnem 
Integument  bedeckt.  13.  Vertikalschnitt  durch 
die  Cornea  von  f  Sphaerophthalmus  alatus 
An  g.  mit  bikonvexen  Linsen,  ""/i-  14.  Vertikal- 
schnitt durch  die  Linsen  eines  Auges  von 
fPhacops  macrophthalmus  Burm.  (f Phaco- 
pidae); jede  Linse  ist  von  einer  dünnen  Deck- 
schicht bedeckt:  die  Linsen  sind  voneinander 
durch  Teile  des  Panzers,  in  den  sie  eingesenkt 
sind,  getrennt,  '^'j.  15.  Horizontalschnitt  durch 
einen  randlichen  Teil  der  Sehfläche  von 
fPhacops  macrophthalmus.  Jede  der  Linsen 
ist  von  einem  Ringe  der  hier  verdickten  Deck- 
schicht umgeben;  in  dem  die  Linsen  trennenden 
Körperintegument  folgen  konzentrisch  hellere 
und  dunklere  Ringe.  ""/V  Links  der  Unter- 
rand der  Sehfläche.  16.  Teil  der  Sehfläche  von 
fDalmania  imbricatula  Ang.  sp.  (f  Phacopi- 
dae) nahe  dem  Unterrand  des  Auges ;  die  Deck- 
schicht der  isolierten,  bikonvexen  Linsen  ist  zum 
Teil  zerstört.  ^Vi.  17.  Die  2  Stemmata  rechts  von 
fHarpes  vittatus  Barr,  (f Harpedidae).  Vi- 
18.  Vertikal  schnitt  durch  die  Stemmata  von 
fHarpes  vittatus.  *5/j.  Die  fast  plankonvexen 
Linsen  sind  randlich  von  dem  Körperintegument 
umfaßt.    Nach  Lindström. 


776 


Cnistacea  (Paläontologie) 


1^ 


■A 


dem  in  der  Ontogenie  der  Trilobiten  fest- 
gestellten Wandern  der  Augenhügel  vom 
Rande  des  Cephalon  gegen  seine  Mitte  hin  — 
die  Augen  bei  diesen  „blinden"  Formen 
noch  nicht  die  Oberseite  des  Cephalon  er- 
reicht haben,  also  auf  die  Unterseite  be- 
schränkt waren. 

Bei  manchen, ,bhnden"Formen(-i- Am  pyx) 
und  bei  einzelnen  anderen  kommen  in  den 
Dorsalfurchen  Poren  oder  Schutze  vor,  die 
vielleicht  mit  Wassersäcken  des  Sehorgans 
in  Verbindung  standen  (Bernard). 

Sueß  und  Neumayr  reklamierten  alle 
kambrischen  Trilobiten,  auch  die  mit  deutlichen 
Augenhügeln,  als  blind  und  knüpften  an  sie 
Spekulationen  über  den  abyssi scheu  Charakter 
der  kambrischen  Meeresfaunen.  Nachdem  an 
mehreren  oberkambrischen  Trilobiten  und  jüngst 
durch  Walcott  auch  an  dem  unterkambrischen 
fOlenellus  Gilbert!  Facettierung  der  Seh- 
flächen nachgewiesen  wurde,  ist  die  Annahme, 
die  kambrischen  Trilobiten  Wcären  insgesamt  als 
Bewohner  aphotiseher  Tiefen  adaptiv  blind  ge- 
wordene Formen,  hinfällig;  sie  wird  im  übrigen 
auch  durch  den  Faciescharakter  der  kambrischen 
Sedimente  (vielfache  Konglomerate,  Sandsteine) 
verneint. 

Augenleisten.  Bei  den  altkambrischen 
fMesonacinae  (Fig.  32—35,  S.  783),  bei 
einigen  fParadoxinen  und  fZacantho- 
ides  geht  der  hier  halbkreisförmige  Augen- 
hügelwulst  direkt  vom  Frontallobus  der 
Glabella  aus.  Bei  den  meisten  übrigen 
kambrischen  Trilobiten  (fOlenidae  und 
Verwandte)  und  bei  einigen  silurischen 
(f  Triarthrus,  fPharostoma,  fSyn- 
homalonotus,  f Ptychometopus,  fCa- 
lymmene  e.  p.,7Acidaspis,f  Encrinurus, 
f  Arethusina,  fjlarpes)  zieht  vom  vorder- 
sten Teil  der  Grlabella  eine  gerade  oder  ge- 
bogene Au  gen  leiste  (ocular  ridge,  facial 
ridge),  eine  Rinne  auf  der  Innenseite  der 
Schale,  zum  Augenhügel,  resp.  nur  zum 
Palpebrallobus  hin.  Eine  organische  Ver- 
bindung von  Augenleiste  und  Sehorgan  läßt 
sich  nicht  beweisen.  Von  der  Augenleiste 
(und  vom  Unterrand  des  Auge^^nhügels) 
strahlen  bei   vielen   kambrischen   Trilobiten 


Fig.  19.  f  Parabolina 
spinulosa  Wahlb.  sp. 
(f  OJenidae ,  f  Ptychopa- 
rinae).  Lose  Wange  mit 
Gefäßeindrücken  unter  dem 
Angenhügel,  3  fach  ver- 
größert. Oberkambrium, 
Jemtland,  Schweden.  Nach 
Lind  ström. 


feine,  anastomosierende  Leistchen  gegen  den 
Schildraud  hin;  sie  sind  auf  Steinkernen 
meist  deutlicher  zu  erkennen,  also  Rinuchen 


auf  der  Schaleninnenseite  (Fig.  2, 19,  40).  Bei 
Formen  ohne  Augenhügel  (f  Conocoryphe, 
fErinnys)  können  sie  nach  beiden  Seiten 
von  der  Augenleiste  ausstrahlen.  Lindström 
brachte  die  Augenleiste  und  ihre  Abzwei- 
gungen mit  Gefäßen  in  Verbindung,  und 
J aekel  erklärte  sie  als  den  verzweigten 
Leberschläuchen  von  L  i  m  u  1  u  s  ent- 
sprechend. Den  allermeisten  postkambri- 
schen  Trilobiten  fehlen  die  Augenleisten. 

HypoStoma  (Fig.  20—24).  Auf  der 
Unterseite  des  Cephalon  legt  sich  an  den 
Innenrand  des  Umschlags  mit  glatter  Naht 
ein  einheitUches  Schildstück,  das  Hypo- 
stoma,  an,  ein  Homologon  der  Oberlippe 
von  Apus.  Seine  Grundform  ist  ein 
ovaler,  nach  unten  gewölbter  Schild,  dessen 
verschieden  gestaltete  Randsäume  an  den 
Seiten  und  namenthch  hinten  in  Flügel  aus- 
gezogen sein  können  und  gegen  innen 
(oben)  umgeschlagen  sind.  Hinter  dem  kon- 
vexen, seitlich  auch  in  Flügel  auslaufenden 
Vorderrande  wölbt  sich  ein  ovaler,  an  den 
Seiten  und  hinten  von  einer  Furche  um- 
schriebener Buckel,  von  dem  durch  eine 
gebogene  quere  Mittelfurche  meist  ein  hinterer 
Halbmondwulst  abgeschnürt  ist.  Dieser 
letztere  zeigt  bei  vielen  Formen  zwei  seit- 
liche, symmetrisch  liegende  flache,  ovale 
Erhöhungen,    die    Maculae,    mit    glatter 


Fig.  20  bis  24.  Hypostome  von  f Trilobiten 
u.  Apus.  20fCalymmene  intermedia  Lind- 
str.  2i2fach  vergr.  21tPtychopyge  cincta 
Brögg.  3 fach  vergr.  22  f  Encrinurus  puncta- 
tus  Wahlbg.  sp.  2 fach  vergr.  23tBronteus 
polyactin  Aug.  l^/o  nat.  Gr.  (a  rechte  Macula 
8fach  vergrößert).  24  Apus  cancriformis 
Schaff,    öfach  vergrößert.     Nach  Lindström. 

oder  zum  Teil  gekörnter  Oberfläche.  Lind- 
ström erkannte  an  Schnitten  durch  die 
Maculae  bei  einer  ganzen  Reihe  von  Formen 
Strukturen,  ähnhch  denen  der  holochroalen 
Trilobitenaugen,  er  deutete  die  Maculae  als 
Sehorgane  der  Unterseite,  die  dort,  wo  die 


Crustacea  (Paläontologie) , 


777 


Cr 


'% 


r. 


holochroale    Linsen-   resp,    Prismenstruktur 
fehlt,  degeneriert  seien. 

Spencer  schließt  sich  Lindströms  Deutung 
an  und  homologisievt  die  „hypostomic  eyes"  mit 
dem  unpa.aren  Kolbenzellenorgan  (Claus)  bei 
Branchipus  und  den  gleichwertigen  Anlagen 
bei  Limulus,  die  er  als  degenerierte  Augen 
deutet.  Jaekel  bestreitet  die  Augennatur  der 
Maculae,  hält  sie  vielmehr  für  Ansatzstellen  von 
Muskeln  und  schreibt  dem  Hypostom  Beweglich- 
keit zu,  so  daß  es  als  Schaufel  zum  Aufwühlen 
des  Bodens  oder  als  Klappe  zum  Festhalten  von 
Beute  gedient  habe.  In  größerem  Maße  konnte 
das  Hypostom  nicht  bewegt  werden ,  da  sich 
sein  Vorderrand  ohne  jede  Gelenkvorrichtung 
glatt  an  den  Umschlagrand  des  Kopfschildes 
anlegt.  Seiner  ganzen  Form  und  Lage  nach  ist 
das  Hypostom  im  wesentlichen  ein  Schutz- 
mittel  für  die  inneren  Organe  des  Cephalon. 

Das  Hypostom  ist  von  erheblichem  Wert 

für  systeraatisch-phyletische  Feststellungen. 

Epistoma.      Barrandes  Angabe   über  das 

Vorkommen    eines    Epistoms    beruht    auf    Mis- 

deutung  einiger  Abdrücke  von  Hypostomen,  die 

beimFossilisationsprozeß  weiter  in  den  Cephalon- 

raum  verlagert  waren.    Bei  f  Triarthrus  Becki 

k1   gibt  Beecher  hinter  dem  Hypostom  eine  kleine 

^'    quere    Platte    als    Epistoma    an;    von    anderen 

Formen  ist  die  Ausbildung  eines  Epistoma  oder 

-<c    Metastoma  nicht  bekannt. 

'     b)  Rumpf.  Rumpfsegmente(Fig. 1,25). 
^Zwei    Segmente    bei    fAgnostus,    29    bei 
.— ]t-H^rj)es  geben  die  Grenzen  an,  in  denen 
die    Zahl    der    freien    Rumpfsegmente    bei 
Trilobiten    schwankt.       Die    Mehrzahl    der 
Gattungen  hat  zwischen  8  und  16  Segmente. 
Bei    den    Arten    einer    Gattung    schwankt 
•^   die  Segmentzahl  innerhalb  nur  enger  Grenzen. 
Gewöhnlich  sind  die  Rumpfsegmente  —  ab- 
gesehen   von    ihrer    Breitenabnahme    nach 
hinten    alle    gleichartig.       Nur    bei    einigen 
kambrischen  Gattungen  kommen  besondere 
^Differenzierungen  vor:  so  ist  das  3.  oder  2. 
)^\  Rumpf  Segment  bei  manchen  fMesonacinen 
^—^und  f  Paradoxinen  durch  besondere  Größe 
^    und  durch  lange  seitliche  Fortsätze  ausge- 
^.   zeichnet;  möglicherweise  war  dieses  Segment 
^>der    Träger    von    Geschlechtsorganen.      Bei 
■^    manchen  fMesonaciden  sind  die  letzten 
Rumpfsegmente  von  besonderer  Form  und 
oft  besonders  schmal,    -.^'r,  5?- -rl 

Die  Rumpfsegmente  sind  kurze,  breite 
Bänder.  Fast  stets  ist  der  stärker  gewölbte 
Rhachisteil,  der  Mesotergit,  von  den 
■flacheren  seitlichen  Pleurotergiten  durch 
die  Dorsalfurchen  deutlich  abgegrenzt.  Die 
Mesotergite  vieler  kambrischer  Trilobiten 
tragen  eine  mediane  Reihe  von  Knoten 
oder  Dornen.  Jeder  Mesotergit  sendet  unter 
das  vorhergehende  Segment,  der  vorderste 
unter  den  Nackenring  des  Cephalon,  einen 
kurzen,  breiten,  flachbogigen,  durch  eine 
Querrinne  abgegrenzten  Fortsatz,  das  Ge- 
lenkstück (Barrande's  genou  articulaire), 
welches  nur  bei  gebeugtem,  eingerolltem 
Körper  sichtbar  wird.    Der  Hinterrand  ist 


nach  unten-vorn  wenig  umgeschlagen.  Die 
Pleurotergite  sind  meist  gegen  außen 
abwärts  gebogen,  gekniet.  Ihr  4i  horizontaler 
Innenteil  (Endopleurotergit)  ist  ciuer  oder 
diagonal  gefurcht,  seltener  quer  ge- 
wulstet  (f  Placoparia.  fAcidaspis  u.  a.), 
noch    seltener    glatt    (flUaenus    und  Ver- 


Fig.  25.  Konstruierter  sagittaler  Längsschnitt 
durch  einen  f  Trilobiten.  gl  Glabella.  n  Nacken- 
ring, h  Hypostom,  r  Schnauzenschild,  r^  bis  Tj^j 
Rumpfsegmente,  p  Schwanzschild,  m-i-a  Darm, 
traktus,  v  Ventralintegument.  Nach  Jaekel. 
Abgeändert. 

wandte).  Der  Außenteil  (Ektopleuro- 
tergit)  ist  bei  vielen  kambrischen  und 
manchen  silurischen  Trilobiten  (jMeso- 
nacinae,  f Paradoxinae,  f Cheiruridae, 
fLichadidae)  ±  säbelförmig  zugespitzt; 
meistens  aber  ist  sein  Außenrand  gerundet 
oder  stumpf  abgeschnitten.  In  den  letzteren 
Fällen  ist  hier  eine  vordere,  schräge,  drei- 
seitige Gleitfläche  (Barrande's  biseau  oder 
facette)  ausgebildet.  Nur  die  Außen- Seiten- 
ränder der  Pleurotergite  sind  —  meist  bis 
an  das  Pleurenknie  —  umgeschlagen.  ^■ 

Bei  der  Beugung  bis  ,, Einrollung"  des^  \^ 
Rumpfes  (das  Schwanzschild  wird  gegen  die 
Unterseite  des  Kopfschildes  geschlagen)  ver- 
ändern die  Vorder-  und  Hinterränder  der 
Endopleurotergite  ihre  gegenseitige  Entfernung 
nicht.  Die  Mitten  der  Mesotergite  werden  von- 
einander um  die  Länge  der  Gelenkstücke  ent- 
fernt; die  Ekto pleurotergite  werden  in  der  Aus- 
dehnung der  Gleitflächen  untereinander  ge- 
schoben, oder  bei  säbelförmigen  Pleurenenden 
nur  einander  genähert.  Die  gegenseitige  Lage  der 
Rumpfsegmente  wird  bei  der  Bewegung  des 
Körpers  außer  durch  ihre  Form,  durch  die  Musku- 
latur und  die  nicht  fossil  erhaltene  Gelenkhaut 
noch  gesichert  durch  Pfannengelenke,  die  bei 
manchen  Formen  in  der  Richtung  der  Dorsal- 
furchen nachgewiesen  sind ;  bei  den  f  Asaphiden, 
f  Illaeniden  liegt  der  Gelenkkopf  am  oder  unter 
dem  Hinterrande  (Brögger),  bei  den  fPhaco- 
piden  am  Vorderrande  (Wedekind)  des  Seg- 
ments. Außerdem  kömien  an  den  Rändern  der 
Endopleurotergite  Gelenkleisten  und  -rinnen 
vorhanden  sein.  \^ 

Der  Umschlag  der  silurischen  f  AsaphidaeK  ^ 
trägt  das  eigentümliche  ,,Pandersche  Organ"  ^^  _^ 
(Volborth):  einen  schräggestellten  Höcker  oder 
einen  schrägen  Schlitz  mit  erhöhten  Rändern. 
Brögger  sieht  hier  Ansatzstellen  für  Muskeln. 
Jaekel  meint,  das  Pandersche  Organ  diente 
bei  eingerolltem  Körper  zur  Zufuhr  von  Wasser 
an  die  Kiemen  —  das  müßte  ja  dann  aber  erst 
den  Körper  passiert  haben.  Üebrigens  ist  nach 
Fr.    Schmidt  nur  bei  fAsaphus  s.   str.  ein 


778 


Crustacea  (Paläontologie) 


Schlitz  vorhanden,  bei  den  übrigen  Gattungen 
ist  der  Höcker  undurchbohrt. 

c)Pygidium,  Schwanzschild, 
(Fig.  1,  32 — 41  usw.)  Das  Hinterende  des 
Körpers  wird  von  dem  Pygidium  be- 
deckt, von  einem  einheithchen  Schalen- 
stück, dessen  Form  äußerst  mannigfaltig 
ist:  eine  kleine  ^  kreisförmige  bis  ovale 
oder  fünfeckige  Platte  (f  Meson  acinae 
e.  p.  und  fParadoxinae),  ein  einfacher 
Stachel  (fOlenellus  s.  str.),  meist  eine 
^  dreiseitige,  gerundete  Platte,  deren  Umriß 
inparabohsche,  halbkreisförmige,  palmfächer- 
förmige Gestalt  übergeführt  werden  kann. 
Der  Vorderrand  ist  gewöhnhch  ganz  wie 
der  Vorderteil  eines  Rumpfsegmentes  gebaut. 
Der  verschieden  weit  nach  unten-innen 
umgeschlagene  Seiten-  und  Hinterrand  kann 
glatt,  gezackt,  gelappt,  gestachelt  sein. 
Gewöhnlich  ist  eine  den  Hinterrand  nicht  er- 
reichende Rhachis  deuthch  durch  Dorsal- 
furchen umgrenzt.  Rhachis  und  die  flacheren 
Pleuren  sind  durch  Querfurchen  gegliedert 
und  zeigen  die  Verschmelzung  aus  einer 
variabeln,  nicht  immer  exakt  zu  bestimmen- 
den Zahl  von  Segmenten  an.  Häufig  ist  die 
Rhachis  reicher  geghedert  als  die  Pleuren. 
Bei  manchen  Formen  (f  B  u  m  a  s  t  u  s ,  f  N  i  1  e  u  s) 
kann  jede  Andeutung  der  ursprünghchen 
Ghederung  ebenso  wie  der  Trennung  in 
Rhachis  und  Pleuren  verschwinden. 

Zwischen  der  Form  und  Größe  des 
Pygidiums  und  der  Zahl  der  Rumpfseg- 
raente  bestehen  enge  Relationen:  Gewöhnhch 
ist  bei  vielen  Rumpfsegmenten  das  Pygidium 
klein  (fMesonacidae,  fOlenidae, 
f  Harpes,  f  Arethusina),  bei  wenigen  groß 
(fMegalaspis,fPtychopyge,fBronteus, 
fPhillipsia,  jDionide,  f Microdiscus, 
f  Agnostus). 

d)  Unterseite  und  Gliedmaßen. 
(Fig.  26.)  Auf  der  Unterseite  spannte  sich 
zwischen  den  Umschlagsrändern  des  Rücken- 
panzers und  den  Rändern  des  Hypostoms 
eine  Ventralmembran,  von  der  in  selte- 
nen Fällen  Reste  nachgewiesen  sind. 

Sonst  kannte  man  lange  Zeit  nichts  von 
den  Organen  der  Unterseite.  Das  veranlaßte 
Bur  meist  er  (1845)  zu  der  Annahme,  die 
Trilobiten  hätten  wie  die  Phyllopoden  weich- 
häutige Blattfüße  besessen,  die  nicht  fossil 
erhaltungsfähig  gewesen  wären.  1870  konnte 
nun  Billings  an  einem  untersilurischen 
t  Asaphus  platycephalus  gegliederte  Fuß- 
paare beschreiben,  und  heute  kennt  man  be- 
sonders durch  die  Studien  von  Walcott 
und  Beecher  die  Extremitäten  von  2  (oder 
4?)  kambrischen  und  5  untersilurischen 
Arten.  Die  meisten  Details  sind  von  dem 
untersilurischen  jTriarthrus  Becki  aus 
dem  Uticaschiefer  von  Rome,  New  York, 
durch  Beecher  bekannt  geworden. 

Unter  dem  Cephalon  inseriert  neben  dem 


Hypostoma  ein  Paar  langer,  geißeKörmiger, 
sehr  vielghedriger  Antennulae.  Hinter  dem 
Hypostoma  folgen  unter  dem  Cephalon 
4  Paare  und  unter  jedem  Rumpf-  und  Pygi- 


Fig.  26.  fTriarthrus  Becki  Green.  Untersihir, 
Uticaschiefer,  Rome,  New  York.  Unterseite 
mit  Eekonstruktion  der  Gliedmaßen,  (c  4  Fuß- 
paare unter  dem  Kopfschild,  en  Endopodit, 
ex  Exopodit).  Nach  Ch.  Beecher.  Aus  .v. 
Stromer. 


dialsegment  (mit  Ausnahme  des  letzten, 
durch  die  nahe  dem  Umschlagrande  liegende 
Afteröffnung  als  Analsegment  bestimmten) 
je  ein  Paar  von  Spaltfüßen,  zu  deren 
Fixierung  bei  manchen  Formen  Apodeme 
unter  den  Dorsalfurchen  des  Rückenpanzers 
nachgewiesen  sind.  Von  einem  größeren 
Protopoditen,  der  an  den  4  oder  wenigstens 
an  den  letzten  2  Fußpaaren  des  Cephalon 
als  Kaulade  ausgebildet  ist,  gehen  zwei 
etwa  gleichlange  Aeste  aus:  ein  sechs- 
gliedriger,  schlanker  Endopodit  und  ein 
noch  schlankerer  Exopodit,  der  aus  einem 
längeren  proximalen  Ghede  und  einem  viel- 
ghedrigen  Distalteil  besteht;  der  Hinterrand 
des  Exopoditen  ist  dicht  mit  langen  Borsten 
besetzt.  Ueber  die  Ausbildung  der  Kiemen 
ist  nichts  Sicheres  bekannt.  Walcott  kon- 
struierte sie  früher  als  feine  Schläuche;  an 
einem  fraglichen  Trilobiten  (fMarella)  aus 
dem  Mittelkambrium  von  Britisch-Kolumbien 
glaubt  er  jetzt  große,  blattförmige  Kiemen 
zu  sehen. 

Auffallend  ist  die  geringfügige  Differen- 
zierung der  Füße.  Sie  beschränkt  sich  auf 
die  Ausbildung  von  Kauladen  unter  dem 
Kopfschild,  und  bei  fTriarthrus  und 
f  Trinucleus  darauf,  daß  die  proximaleren 
Gheder    des    Endopoditen,    je   weiter   nach 


Crustacea  (Paläontologie) 


779 


hinten  um  so  mehr  plattig  ausi^'ebildet  sind 
und  dadurch  Phyllopodenfüßen  ähnüch 
werden. 

Nach  einem  Präparat  von  fPtychoparia 
striata  (Mittelkambrium,  Böhmen)  meint 
Jaekel  im  Gegensatz  zu  Beecher  nachweisen 
zu  können,  daß  der  Protopodit  nicht  ein  ein- 
heitliches Stück  sei,  sondern  aus  3  Gliedern 
bestanden  hätte,  deren  ,, Steinkerne"  Jaekel 
präpariert  zu  haben  glaubt.  Beecher  sieht  in 
den  die  drei  Glieder  trennenden  Rinnen  an 
Jaekel 's  Präparat  Andeutungen  von  Apo- 
demen  des  Ventralintcgumentes  und  findet 
bei  fTriarthrus  auf  der  Unterseite  analoge 
Verhältnisse  durch  divergierende  Falten  des 
Ventralinteguments  angedeutet.  Der  Auslegung 
Jaekels  stehen  Schwierigkeiten  entgegen, 
welche  sich  für  die  Steinkernbildung  von 
FuBgliedern  aus  dem  grobkörnigen  Sediment 
ergeben,  in  welchem  die  fPtychop.  striata 
in  Böhmen  vorkommt. 

e)  Gliederung  des  Trilobiten- 
C  e  p  h  a  1 0  n.  Von  Wichtigkeit  ist  die  Zahl  der 
Anhänge  unter  dem  Cephalon  für  die  Fest- 
stellung der  Segmente,  die  zum  Cephalon  ver- 
einigt sind.  Beecher  homologisierte  die  fünf 
Anhangspaare  mit  1.  der  Antennula,  2.  An- 
tenne, 3.  Mandibel,  4.  Prämaxille,  5.  Maxille 
der  Eucrustacea.  Jaekel  zählt  1.  Antenne, 
2.  Mandibel,  3.  Prämaxille,  4.  Maxille, 
5.  Maxilliped;  die  Antennula  fehlt  nach 
Jaekel.  Die  fünf  Anhangspaare  beweisen 
zunächst   nur,   daß   fünf   hintere    Segmente 


im  Kopfschild  der  Trilobiten  verschmolzen 
sind,  welchen  auf  der  Oberseite  entsprechen 
der  Nackenring  und  die  davorliegenden  ge- 
wöhnlich 4  Segmente  der  Glabella.  Der 
Frontallobus  der  Glabella  mit  der  Augen- 
leiste und  dem  Palpebrallobus  entspräche 
deniAntennulasegment  der  Unterseite.  Davor 
wäre  dann  noch  zu  zählen  das  Augensegment. 
Beecher  und  Jaekel  zählen  das  Hypostom 
als  weiteres  besonderes  Segment,  und  Jaekel 
nimmt  ein  anhangloses  ,,Antennula"-segment 
an.  Beecher  kommt  also  zu  7  Segmenten, 
Jaekel  zu  8,  W^alcott  neuestens  zu  7  Seg- 
menten, die  im  Cephalon  der  Trilobiten 
enthalten  seien.  Akzeptiert  man  Jaekels 
Homologisierung  der  Anhänge  des  Cephalon, 
so  würde  das  hinterste  Spaltfußpaar  als 
Maxilliped  den  Nackenring  als  ein  erst  spät 
zum  Cephalon  addiertes  Rumpfsegment 
stempeln;  bei  den  altertümlichen  fMesona- 
cinen  ist  in  der  Ausbildung  des  Nackenringes 
mit  einem  zugehörigen  Stachel  am  Hinter- 
rande der  Wangen  eine  phyletisch  späte  Ver- 
schmelzung dieses  letzten  Segmentes  mit 
dem  Cephalon  recht  deutlich  ausgedrückt. 

Ohne  hier  auf  das  Für  und  Wider  der  ver- 
schiedenen Versuche,  die  Glieder  des  Trilo- 
bitencephalon  mit  den  Kopfsegmenten  der 
Eucrustacea  zu  homologisieren,  näher  ein- 
gehen zu  können,  seien  einige  dieser  Versuche 
hier  tabellarisch  nebeneinander  gestellt: 


Cephalon  der 
Eucrustacea 


Segmentierung  des  Trilobitencephalon  nach 
Beecher:  t.Walcott:  Jaekel: 


1.  Randsaum  +  Hypostoma 


1.  Hypostoma 

1.  Augensegment    2.  Rostrum  +  Auge  2.  Augensegment 

2.  Antennula  3.  Antennula  3.  Frontallobus  d.  Glab.  -f  Augen- 

leiste u.  Palpebrallobus 

3.  Antenne  4.  Antenne  4.  1.  Seitenlobus  d.  Glabella 

4.  Mandibel  5.  Mandibel  5.  2. 

5.  Prämaxille  6.  Prämaxille  6.  3.  ,,  ,,         ,, 

6.  Maxille  7.  Maxille  7.  JNackenring 


1.  Hypostoma 

2.  Rostrum  +  Auge 

3.  (Antennula) 

4.  Antenne 

5.  Mandibel 

6.  Prämaxille 

7.  Maxille 

8.  Maxilliped 


f)  Ueber  die  innere  Organisation  der 
Trilobiten  ist  sehr  wenig  bekannt;   Spuren 
des  Intestinalkanals  wurden  von  Volborth, 
Beyrich,    Barrande,    Walcott    nachge- 
wiesen.    Hinter  und  über  dem  Hinterrande 
\^-  des  Hypostoma  lag  die  von  den  Kopffüßen 
p '   umstandene  Mundöffnung.     In  der  Glabella 
'^  lag    der    umgebogene    und    hier    zu    einem 
\  .'sixOesophagus    und    Magen    erweiterte    Darm, 
yH^'^on  dem  hier  die  ., Leberschläuche"  (s.  S.  776) 
^    -^  abzweigten.       Als    dünnes    Rohr    zog    der 
Enddarm  unter  der  Rhachis  zum  Pygidium, 
auf    dessen    Unterseite    er    dicht    vor    dem 
Umschlag   des    Hinterrandes   in   der   After- 
öffnung ausmündete. 

B.  Ontogenie. 

Durch     Barrande,     Beecher,    Ford, 
Matthew,  Walcott  ist  die  Entwickelung 


V 


einer    erhebhchen    Anzahl    von    Trilobiten 
(fSao,      fPtychoparia,      fTriarthrus, 
fAgnostus,    fTrinucleus,    fDalmania, 
fOlenellus,   f Elliptocephala  u.  a.)  be- 
kannt geworden;  sie  spielte  sich  als  einfache 
progressive  Metamorphose  ab. 
I        In     kleinen,     ±     kugeligen  Körperchen 
glaubte    Barrande    Eier    von    Trilobiten 
I  zu  sehen.     Das  erste,  sicher  deutbare  Ent- 
wickelungsstadium    ist    die    von    Beecher 
I  dem  Nauplius  gleich   erachtete,   doch   wohl 
i  frei  schwimmende  Protaspis:  ein  kleiner, 
1 0,5   bis   0,75   mm  messender,   kreisförmiger 
j  bis  ovaler  Schild,  mit  deutlich  abgegrenzter 
1  Rhachis.       Die    Protaspis    entspricht    dem 
!  Cephalon   und   meist   auch    dem   Pygidium 
der  erwachsenen  Formen ;  die  beiden  Teile 
sind  aber  noch  nicht  getrennt.    Im  Laufe 
I  verschiedener    Häutungen    wird   zuerst   das 


780 


Crustacea  (Paläontologie) 


27  a  •27  b  27  c  27  d 


27  e 


27  f 


28  a 


fhy  fc 


28  b 


28  c 


29 


30 


31 


Fig.  27  bis  31.  E  n  t  w i  c  k e  1  u  ii  g  s  s  t a  d  i  e  n  einiger 
fTrilobiten.  27.  fSao  hirsuta  Barr.  (fPtyclio- 
parinae).  Mittelliambrium;  Teirovic,  Böhmen, 
(a  1.  Stadium,  ungeteilte  Protaspis,  Länge 
0,66  mm;  b  2.  Stadium,  Cephalon  und  3  ver- 
schmolzene Segmente,  Länge  0,75  mm; 
c  4.  Stadium,  Cephalon,  2  freie,  4  verschmolzene 
Segmente,  Länge  1,50  mm;  d  5.  Stadium, 
Cephalon,  ganz  schmale  lose  Wangen  mit  Wangen- 
stacheln, 3  freie,  3  verschmolzene  Segmente, 
Länge  1,60  mm;  e  11.  Stadium,  Cephalon  mit 
schmalen  losen  Wangen,  Augenhügeln,  vorn 
deutlich  abgegrenzter  Glabella,  9  freie  Rumpf- 
segmente,  4  verschmolzene  Segmente,  Länge 
3  mm;  f  19.  Stadium,  breite  Form,  Cephalon 
mit  definitiv  gegliederter  Glabella,  mit  breiteren 
losen  Wangen,  17  freie  Rumpf  Segmente,  2  Pj^gidial- 
segmente  [definitive  SegmentzaUen],  Länge 
6,5mm.)  Nach  Barrande.  28.f  EUiptocephala 
asaphoides  Emm.  (f Mesonacinae).  Unter- 
kambrium; Troy,  New  York,  (a  früliestes  beob- 
achtetes Stadium,  Länge  0,8  mm,  ,, Augenleiste" 
und  Palpebrallobus  noch  nicht  vom  Stirnlobus 
der  Glabella  getrennt,  feste  Wangen  segmentiert 
und  in  einen  Stachel  auslaufend;  b  späteres 
Stadium,  Länge  1,75  mm,  Augenleiste  und 
Palpebrallobus  vom  Stirnlobus  der  Glabella 
abgesetzt;  c  Stadium  von  1  mm  Länge  mit 
Wangenstachel,  Hinterrandstachel  und  nicht 
mehr  segmentierten  festen  Wangen,  mit  kleinem 
Pygidium.)  Nach  Walcott.  29.  JTriarthrus 
Becki  Green  (f Ptychoparinae).  Untersilur; 
Rome,  New  York.  (Protaspis  mit  breiten  Augen- 
leisten neben  dem  Stirnlobus  der  Glabella,  mit 
Andeutung  eines  2gliederigen  Pygidiums.  ^^/i.) 
Nach  Beecher.  30.  f  Acidaspis  tuberculata 
Conr.  (f  Acidaspidae).  Unterdevon;  Albany Co., 
New  York.  (Jugendstadium  mit  Andeutung 
randlicher  Augenhügel,  mitgestacheltem  Rand  des 
Cephalon,  mit  kurzem,  ?noch  nicht  getrenntem 
Pygidium.  Vi-)  ^^^h Beecher.  31.  fDalmania 
socialis  Barr.  Untersilur;  Böhmen.  (Erstes 
bekanntes  Jugendstadium,  mit  randlichen  Augen- 
hügeln am  Cephalon,  mit  kurzem,  noch  nicht 
getrenntem  Pygidium.  ^y^.)  Nach  Barrande. 
Aus  Beecher, 


Pygidium  abgeschnürt.  Nach  und  nach 
schalten  sich  zwischen  dieses  und  das 
Cephalon  die  Rumpfsegmente.  Sobald  deren 
für  die  Art  charakteristische  Zahl  erreicht  ist, 
findet  bei  weiteren  Häutungen  nur  noch 
Vergrößerung  des  Panzers  statt.  Die  Rhachis 
der  Protaspis  zeigt  deutlich  die  Glabella- 
gliederung  in  5  Abschnitte,  und  bei  den 
fMesonacidae  ist  auch  der  innere  Pleuren- 
teil  der  Protaspis  segmentiert  (Fig.  28). 
Bei  manchen  ist  auf  der  Protaspis  die 
„Augenleiste"  in  deuthcher  Verbindung  mit 
dem  vordersten  Glabellasegment  zu  erkennen. 
Auf  der  Protaspis  der  fMesonacidae  ist 
sie  als  halbkreisförmiger,  anfangs  von  dem 
Frontalsegment  der  Glabella  nicht  abgesetzter 
Wulst  angelegt;  über  die  Entwickelung  des 
Augensegments  ist  hier  noch  nicht  genügen- 
des bekannt.  In  den  ersten  Stadien  der 
meisten  kambrischen  Trilobiten(f  Olenidae) 
sind  noch  keine  Augenhügel  vorhanden,  sie 
treten  erst  später  am  Vorder- Seitenrande 
auf  und  wandern  mit  der  Gesichtsnaht 
gegen  die  Mitte  des  Cephalon.  Die  Seiten- 
teile des  Augensegments  (freie  Wangen  mit 
Sehfläche)  werden  also  auf  der  Unterseite 
des  Cephalon  angelegt,  wandern  dann  auf- 
und  rückwärts.  Bei  eiuzelnen  silurischen 
Formen  sind  die  Augenhügel  auch  schon 
auf  der  Protaspis  ausgebildet;  sie  stehen 
hier  außen  am  Rande  und  wandern  dann 
wie  bei  den  kambrischen  f  Olenidae  gegen 
die  Mitte  hin. 

C.  Lebensweise. 

Trilobiten  kennt  man  nur  aus  marinen 
Gesteinen;  sie  waren  ausschließhch  Meeres- 
bewohner. Der  Bau  ihrer  Extremitäten 
—  wenn  die  Befunde  an  fTriarthrus 
Becki  als  allgemein  geltende  Norm  ange- 
nommen werden  —  würde  sie  ebenso  zum 
Kriechen  wie  zum  Schwimmen  eignen. 
Die  äußerst  geringfügige  Differenzierung 
der  Füße  in  den  verschiedenen  Körper- 
regionen weist  mehr  auf  Kriechtiere  hin. 
Nach  der  vielfach  zu  beobachtenden  Un- 
empfindhchkeit  gegenüber  Faciesdifferen- 
zen  (f  Paradoxides-Reste  sind  z.  B. 
in  feinstkörnigem  Tonschiefer  wie  in  groben 
Konglomeraten  Böhmens  gefunden, fCalym- 
mene  ist  aus  allen  Facies  des  Silur  bekannt) 
würden  sie  als  Schwimmtiere  zu  deuten 
sein. 

Die  großen  Formverschiedenheiten  der 
Trilobitenkörper  beweisen  die  Unmöglichkeit, 
alle  Trilobiten  als  biologisch  gleich  zu  be- 
werten. Wir  verdanken  L.  Dollo  den  ersten 
klugen  Versuch,  aus  verschiedenen  Körper- 
formen auf  verschiedene  Lebensgewohnheiten 
der  Trilobiten  zu  schheßen;  v.  St  äff  und 
Reck,  Wedekind  haben  auf  der  von  Dollo 
gegebenen  Basis  weiter  gebaut. 

Unter  den  Trilobiten  gab  es  kriechende, 


Crustacea  (Paläontologie) 


781 


im  Schlamm  wühlende  Bodenbewohner: 
Formen  mit  flachem  Körper,  mit  scharfem, 
breitem  Raiidsanm  des  Kopfes  und  auch  mit 
J;:  langen  Wangenstacheln,  mit  nahe  der  Gla- 
bella  liegenden  Augen  und  mit  meist  kleinem 
Pygidium  sind  so  zu  deuten  (fHolmia, 
viele  fOlenidae,  f  Harpes,  f  Trinucleus). 
Aehnliche  Formen,  aber  mit  stachelartigem 
Pygidium  (f  Ölen  eil  us)  oder  langstacheUgen 
letzten  Pleuren  (fNevadia,  f  Paradoxides 
e.  p.,  fCtenopyge)  oder  mit  langem 
Stachel  auf  einem  der  letzten  Rhachis- 
segmente  (-j-Paedeumias),  mit  zugespitz- 
tem (f  Me  g  alas  p  i  s,  f  Homalonotus) 
oder  in  einen  Endstachel  auslaufendem 
Pygidium  (fDalmania  e.  p.)  bewegten 
sich  wie  Limulus  ,, stachelnd"  auf  dem 
Boden.  Typen  mit  gewölbterem  Körper, 
mit  dem  Rande  genäherten  Augen,  mit 
größerem  ganzrandigem  Pygidium,  dessen 
Umriß  dem  des  Cephalon  ähnlich  wird,  waren 
Schwimmformen  (viele  fProetus, 
•j-Phillipsia,  fCalymmene,  fAsaphus, 
illlaenus,  f  Agnostus).  Zum  Teil  schwam- 
men sie  wohl  durch  Klappen  des  Schwanzschil- 
des, und  mindestens  manche  waren  Rücken- 
schwimmer wie  7Aeglina(s.Fig.  47),  wo  die 
Riesenaugen  weit  auf  die  Unterseite  des 
Kopfes  greifen.  Typen  mit  vielen,  langen 
Stachelfortsätzen,  wie  f  Acidaspis  (Fig.  51) 
deuten  Staff  und  Reck  als  Schwebe- 
formen. Verschiedene  Differenzierungen 
der  Form  zeigen,  daß  selbst  in  einer 
Gattung  Anpassung  an  verschiedene  Lebens- 
weisen vorkam.  Uebrigeus  läßt  nicht  jede 
Trilobitenform  den  Schluß  auf  ganz  be- 
stimmt spezialisierte  Lebensweise  zu. 

Aus  dem  Besitz  und  der  Größe  der  Augen 
kann  auf  verschiedene  Meerestiefen  ge- 
schlossen werden,  die  die  Trilobiten  be- 
wohnten; dabei  werden  aber  die  blinden 
Formen  mehr  als  Schlammwühler  denn  als 
Bewohner  lichtloser  Tiefen   zu  deuten  sein. 

Die  Nahrung  der  Trilobiten  wird  aus 
Kleinorganismen  des  Wassers  und  des 
Bodenschlammes  bestanden  haben. 

Ein  Schutzmittel  für  die  Anhänge  der  Unter- 
seite besaßen  die  Trilobiten  in  demEinrollungs- 
ver mögen.  Je  nach  der  Segmentzahl  konnten 
sie  ihren  Körper  kugelig  einrollen,  oder  scheiben- 
förmig zusammenklappen.  Den  meisten  kambri- 
schen  Trilobiten  und  einigen  anderen  wird  ge- 
wöhnlich das  Einrollungsvermögen  abgesprochen, 
denn  man  hat  sie  fast  nur  gestreckt  gefunden; 
der  Bau  ihrer  Pleurotergite,  ohne  Gleitflächen, 
gestattete  nicht,  ihre  Körper  post  mortem  in  ein- 
gerolltem Zustande  zu  erhalten. 

D.  Systematische  St  ellung. 

Bau  und  Segmentierung  des  Körpers, 
der  Besitz  von  präoralen  Antennulen  und  ge- 
gliederten Spaltfüßen,  die  Entwickelung 
aus  der  dem  NaupUus  vergleichbaren  Pro- 
taspis  sichern  den  Trilobiten  den  Crustaceen- 


charakter.  Die  Inkonstanz  in  der  auf  20  bis 
über  40  zu  schätzenden  Segmentzahl  macht 
sie  den  Entomostraken  ähnhch.  Unter 
diesen  lassen  allein  die  Phyllopoden, 
insbesondere  die  Apodiden,  bestimmtere 
Vergleichsmomente  mit  den  Trilobiten  er- 
kennen, wie  Cromw.  Mortimer  das  schon 
1753  beobachtete,  und  wie  es  seither  mehrfach 
von  Burmeister,  Bernard,  Beecher 
betont  wurde.  Die  Uebereinstimmungen  mit 
Ap  US  (zum Teil  auch  mit  den  Branchipodiden) 
liegen  in  der  großen  Zahl  der  Körpersegmente, 
in  dem  bei  vielen  f  Mesonaciden  (und  bei 
fMarella)  nicht  zu  einem  größeren  Pygi- 
dium verschmolzenen  letzten  Segmente,  im 
Besitz  des  Hypostoma  und  in  geringfügigerem 
Maße  auch  in  den  zum  Teil  blattfußähnlichen 
Endopoditen  bei  jTriarthrus.  Aber, 
wenn  man  auch  die  DreigUederung  des 
Trilobitenkörpers  in  Rhachis  und  Pleuren 
vernachlässigt,  so  zeigen  doch diePhyllopoden 
speziell  die  Apodiden  erhebliche  Unterschiede 
und  eine  ganz  wesentlich  anders  gerichtete, 
vorgeschrittenere  Spezialisierung  als  die  Tri- 
lobiten, so  in  der  Ausbildung  ihres  Rücken- 
schildes (vgl.  f Protocaris-Apus,  fNa- 
raoia,  fDipeltis),  in  Form  und  Lage  der 
paarigen  Augen,  im  Besitz  des  Nauplius- 
auges,  in  der  nicht  unwesenthch  anderen 
Form  der  Kopfanhänge,  im  Fehlen  von 
Abdominalfüßen.  Wenn  verwandtschaftMche 
Beziehungen  zwischen  Apus  und  den  Trilo- 
biten existieren,  so  können  beide  nur  auf 
gleiche,  anneUdenähnliche  Vorfahren  zurück- 
zuführen sein.  Die  Scheidung  der  Trilobiten 
von  den  Apodiden  muß  weit  zurück  in 
vorkambrischer  Zeit  liegen;  denn  im  Unter- 
kambrium schon  steht  der  Apodide  f  Proto- 
caris  scharf  getrennt  neben  den  hier  bereits j 
vielfältigst  differenzierten  Trilobiten. 

Die    mehrfach    betonte    Aehnhchkeit    in 
der  Körperform  und  Einrollungsart  mancher 
f  Trilobiten  und  Isopoden  ist  ledighch  als 
Homöomorphie  zu  bewerten: 
f  Homalonotus  oo  -j-CycIosphaeroma 

fTontoia,  fMollisonial        ,  tt  i 
fAegliim  j-fUrda 

f  Lichas  <-->  Serolis 

Bei  den  Isopoden  ist,  abgesehen  von  dem 
ganz  anderen  Bau  des  Kopfschildes  und 
der  Speziahsierung  der  Extremitäten  die 
Fixierung  der  Segmentzahl  höchstwahr- 
scheinlich schon  lange  vor  devonischer  Zeit 
an  Festlandsgewässer  bewohnenden  Formen 
vor  sich  gegangen;  irgendwelche  Verwandt- 
schaftsbande mit  Trilobiten  —  wie  sie  z.  B. 
Steinmann  annimmt  —  lassen  sich  nicht 
beweisen. 

Von  allen  bekannten  Crustaceen  stehen 
die  Trilobiten  so  weit  entfernt,  daß  sie  am 
richtigsten  als  besondere  Unterklasse  den 
übrigen  Krustern  gegenübergestellt  werden. 
Sie  sind  ein  sehr  alter,  in  manchem  besonders 


782 


Crustacea  (Paläontologie) 


primitiver,  isolierter,  ausgestorbener  Ast 
des  Crustaceenstammes.  Weder  andere  Cru- 
staceen  noch  Insekten  (Handlirsch), 
Arachnoideen  oder  gar  Fische  (St  ein  mann) 
sind  als  Abkömmlinge  der  Trilobiten  zu  be- 
weisen. 

(Ueber  die  Beziehungen  zu  den  Xipho- 
suren  imd  fGigantostraken  vgl.  die  betr. 
Artikel.) 

E.  Systematik  und  Stammes- 
geschichte. 

Unter  Berücksichtigung  aller  morphologischen 
Momente  und  des  stratigraphischen  me geographi- 
schen Vorkommens  lassen  sich  die  Trilobiten 
ziemlich  leicht  in  eine  größere  Anzahl  von 
Gattungen  (man  unterscheidet  über  200  Gat- 
tungen und  Untergattungen  mit  etwa  2000  Arten) 
und  diese  in  mehrere  Familien  ordnen,  wie 
Barrande,  Salter  und  Fr.  Schmidt  das  aus- 
gezeicluiet  durchführten.  Sehr  schwierig  aber  ist 
es,  die  natürlichen  Zusammenhänge  der  Fa- 
milien untereinander  festzustellen.  Kein  in 
dieser  Hinsicht  unternommener  Versuch  hat 
zu  befriedigendem  Ergebnis  geführt.  Soviel 
wertvolles  auch  in  den  Systemen  von  Quen- 
stedt  (nach  der  Zahl  der  Rumpfsegmente), 
Dalman,  Goldfuß  (nach  Form  und  Vor- 
kommen der  Augen),  Burmeister,  Milne 
Edwards  (nach  dem  Einrollungsvermögen), 
Bar  ran  de  (nach  der  Beschaffenheit  der  Pleuren) 
gegeben  ist,  sie  tragen  den  natürlichen  Ver- 
bindungslinien keine  Rechnung.  Beecher 
glaubte  1897  ein  natürliches  System  auf  onto- 
genetischer  und  morphologischer  Basis  gegeben 
zu  haben.  Die  Ontogenie  spielt  darin,  wie  vor- 
läufig für  die  Trilobitenphylogenie  überhaupt, 
eine  recht  belanglose  Rolle.  Beecher  unter- 
scheidet wesentlich  nach  der  Ausbildung  der 
Gesichtsnähte  3  Ordnungen: 

1.  f  Hypoparia.  Die  Gesichtsnähte  verlaufen 
am  Rande  des  Cephalon  oder  in  seiner  Nähe  über 
die  Wangen,  bilden  auf  der  Unterseite  des 
Kopfes  ein  zusammenhängendes  Band.  Augen 
fehlen  oder  sind  als  Stemmata  unabhängig  von 
den  Gesichtsnähten  ausgebildet. 

Familien:  f  Agnostidae,  f  Trinucleidae, 
f  Harpedidae. 

2.  fOpisthoparia.  Die  Gesichtsnähte  gehen 
vom  Hinterrande  des  Cephalon  aus  und  schneiden 
vor  den  meist  vorhandenen,  holochroalen  Augen 
den  Vorderrand  entweder  getrennt  (dann  kann 
ein  Rostralschild  auftreten),  oder  sie  stoßen  selten 
vor  der  Glabella  zusammen. 

Familien:  f Conocoryphidae,  fOlenidae, 
fAsaphidae,  fProetidae,  fBronteidae, 
fLichadidae,   fAcid  aspidae. 

3.  fProparia.  Die  Gesichtsnähte  gehen 
meist  von  den  Seitenrändern,  seltener  von  den 
Hinterecken  aus,  vor  den  holo-  oder  schizo- 
chroalen  Augen  schneiden  sie  den  Vorderrand 
entweder  getrennt  (dann  kann  Rostralschild 
und  -naht  vorhanden  sein),  oder  sie  stoßen  vor 
der  Glabella  zusammen. 

Familien:  fCalymmenidae,  fEncrinuri- 
dae,   fCheiruridae,   fPhacopidae. 

Gegen  die  „INatürlichkeit"  dieses,  jetzt  von 
den  meisten,  namentlich  amerikanischen,  Auto- 
ren angenommenen   Systems  erhob  Pompeckj 


Einspruch.  Einigermaßen  natürlich  ist  nur  die 
Ordnung  fOpisthoparia,  wenn  wohl  auch  für 
diese  weder  eine  einzige  Wurzel  zu  konstatieren, 
noch  die  genetische  Verbindung  namentlich 
einiger  siiurischer  Familien  klargestellt  ist.  Von 
den  fHypoparia  sind  die  f  A  g  n  o  s  t  i  d  a  e 
eine  ganz  isolierte  und  besonders  spezialisierte 
Reihe,  deren  unbekannte  Ahnen  wohl  mit 
f  Opisthopariern  aus  gleicher  Wurzel  entstammen 
mögen.  Die  f  Trinucleidae  und  f  Harpedidae 
sind  je  auf  besondere  opisthopare  Ahnformen 
zurückzuführen,  haben  mit  den  fAgnostidae 
nichts  zu  tun.  Von  den  f  Proparia  schließen  sich 
die  fCalymmenidae  aufs  engste  an  manche 
fOlenidae  an,  sie  stehen  aber  vollkommen  ge- 
trennt von  den  3  übrigen  Familien.  Diese  wieder, 
die  fEncrinuridae,  fCheiruridae,  fPha- 
copidae, lassen  sich  nicht  als  untereinander 
direkt  verwandt  beweisen;  sie  mögen  aus  be- 
sonderen Wurzeln  in  den  fOpisthoparia  hervor- 
gegangen sein. 

Gürich  skizzierte  ein  etwas  abweichendes 
System  der  Trilobiten,  dem  manche  natürlichere 
Züge  eigen  sind.  Er  trennte  nach  der  geringeren 
oder  größeren  Zahl  der  Rumpfsegmente  Oligo- 
meria  von  Pliomeria,  betonte  dann  die 
Größen  Verhältnisse  zwischen  Kopf- und  Schwanz- 


schild (Iso-,  Hetero-,  Micro-,  Macropygia) 
und  schließlich  wie  Beecher  auch  den  Verlauf 
der  Gesichtsnähte. 

Die  Schwierigkeit  für  ein  natürliches  System 
der  Trilobiten  liegt  darin,  daß  schon  im  Unter- 
kambrium wenigstens  4  (?  5)  ganz  verschieden 
gerichtete  Stammlinien,  verschieden  weit  ge- 
gangener Spezialisierung  nebeneinander  stehen, 
deren  vorkambrische  Entwickelung  unbekannt 
ist^).  Dazu  kommt,  daß  später  eine  ganze  Anzahl 
von  Typen  unvermittelt  auftauchen,  deren  Ver- 
bindung mit  den  älteren  Stammlinien  wahr- 
scheinlich, aber  vorläufig  unbeweisbar  ist  (z.  B. 
fMarella,  fTontoia,  fMollisonia,  fBur- 
lingia   Wale.  u.  a.  m.). 

Die   4  (5)  altkambrischen  Reihen  sind: 

1.  fMesonacidae  (Unterkambrium  bis  (?) 
Untersilur)  mit  sehr  großem  halbkreisförmigem 
Kopf  Schild,  ganz  kleinem  Pygidium  ohne  oder 
mit  wenig  entwickelten  Pleuren,  mit  24  bis  11 
außen  zugespitzten  Rumpfsegmenten.  Die 
unterkambrischen  fMesonacinae  (fNevadia 
Wale.  Fig.  32,  fMesonacis  Wale.  Fig.  33, 
f  Elliptocephala  Emm.,  fHolmia  Matth. 
Fig.  35,  fOlenellus  Bill.  Fig.  34  u.  a.) 
haben  keine  Facialsutur.  An  sie  schließen  sich 
Formen  mit  opisthoparen  Gesichtsnähten  an: 
fZacanthoides,  Redlichia  Wale,  f  Ole- 
nopsis  Men.  und  die  iüngeren  f  Paradoxinae 
Fig.  36  (Mittelkambrium),  vielleicht  auch  f  Re- 
mopleurides  Porti.  (Untersilur)  und  einige 
Formen  mit  größer  werdendem  Pygidium 
(fAlbertella   Wale). 

2.  fOlenidae  (Unterkambrium  bis  Unter- 
silur) mit  großem  Kopfschild  mit  opisthoparen 
Gesichtsnähten,  mit  17  bis  9  (6)  Rumpfseg- 
menten, mit  meist  kleinem  ±  gerundet-drei- 
seitigem  Pygidium. 

a)   f  Ptychoparinae    (Unterkambrium    bis 


1)    Aus    dem    Algonkium    N.-Amerikas    er- 
wähnt   Walcott    ein    kleines,    nichtssagendes 
i  Trilobitenfragment. 


Crustacea  (Paläontologie) 


783 


32 


/    C>--' 


35 


34 


37 


// 


AVI- 


II  \\ 


36 


Typen    kambrischer  fTrilobiten. 
Fig.    32    bis   36.      f Mesonacidae.     32.   fNevadia 
Weeksi  Wale,     y^  nat.  Gr.  (Kopfschild  nach  einem 
anderen  Stücke  restauriert).    Unterkambrium;  Silver 
Peak,   Nevada.     Nach  Walcott.     33.  f  Meson acis 
vermontana    Hall    sp.      ^4  nat.  Gr.     Unterkam- 
brium ;     Georgia ,    Vermont.        Nach     Walcott. 
34.    fÜlenellus    Fremonti   Wale.     Nat.   Gr. 
Unterkambrium;     Highlandrange,    Nevada.        Nach 
Walcott.       35.  fHolmia  Kjerulfi  Linnarss.  sp. 
lYo  nat.   Gr.      Rekonstruktion;    die  linke   Seite  des 
Kopfschildes    ist    zum    Teil    aufgebrochen,    um    die 
Innenseite  des  Hypostoms,    den  Umschlag  und  eine 
erhöhte  Linie    (Naht  ?)   zu    zeigen.     Unterkambrium ; 
Tomten   in  Ringsaker,  Norwegen,     Nach  Holm  aus 
Walcott.    36.  fParadoxides  bohemicus  Boeck. 
sp.      Jugendliches  Exemplar,    nat.    Gr.     Mittelkambrium;     Jinec,    Böhmen, 
Nach  Barrande.     Fig.  37,  38.  fAgnostidae.  37.  f  Microdiscus  speciosus 
Ford.      Nat.    Gr.       Unterkambrium;  Washington    Co.,    New  York.     Nach 
Walcott   aus    Dacque.       38.    fAgnostus    granulatus     Barr.       Mittel- 
kambrium;    Skrej,  Böhmen.  Nach  Barrande  aus  Zittel.    Fig.  39.    fCon- 
ocoryphinae.      fConocoryphe    Sulzeri     Schloth.    sp.      Nat.     Gr.      Mittelkambrium;    Jinec,     Böhmen. 
Nach  Barrande,  lose  Wangen  ergänzt.     Fig.  40.     f Ptychoparinae.     fPtychoparia  striata  Emmr.  sp. 
Natürliche    Grüße.     Mittolkambrium;    Jinec,    Böhmen.      Nach   Barrande.     Fig.  41.     f Dicellocephalidae. 
fOlenoides   Curticei  Wale.    1/2  nat.  Gr.    Mittelkambrium;  Coosa  Valley,  Georgia.     Nach  Walcott. 


784 


Crustacea  (Paläontologie) 


Untersilur)  mit  Augenhügeln ;  holochroale  Seli- 
flächen  sind  zum  Teil  nacligewiesen.  Hierher  die 
Mehrzahl  der  kambrischen,  in  verschiedene 
Reihen  zu  ordnenden  Gattungen  (fPtycho- 
paria  Corda  Fig.  40,  fEllipso  cephalus 
Zenk.,  fAgraulos  Corda  ,  f  Ülenus  Dalm., 
fPeltura  M.-Edw.,  fSphaerophthalmus 
Ang.,  fSao  Barr.  Fig.  27,  f Ellipsocephalus 
Zenk.,  f  Protolenus  Matth.,  f  Euloma  Ang., 
fBavarilla  Barr.,  fTriarthrus  Green  und 
zahlreiche  andere). 

b)  (3)  fConocoryphinae  (Unterkambrium 
bis  Untersilur)  ohne  Augenhügel,  freie  Wangen 
ganz  schmal  (fConocoryphe  Fig.  39,  fCte- 
nocephalus  Corda,  fErinnys  Salt.,  PfShu- 
mardia    Bill.). 

Die  direkte  genetische  Zusammengehörigkeit 
der  f  Ptychoparinae  und  f  Conocorypliinae  ist 
noch  nicht  erwesen. 

3.  (4)f  Dicellocephalidae  (Unterkambrium 
bis  Tremadoc)  mit  großem  Kopfschild,  opistho- 
paren  Gesichtsnähten;  Rumpf  aus  >  10  bis  7 
Segmenten,  Pygidium  groß,  meist  etwa  halbkreis- 
bis  palmfächerförmig,  ganzrandig  oder  gezackt 
(f  Olenoides  Meek  Fig.  41,  f  Neolenus  Wale, 
fOgygiopsis  Wale,  |f  Dicellocephalus 
Ow. ,  fDicellocep haiin a  Brögg.,  ?  f  Anomo- 
care  Ang.,  f Dolichometopus  Ang.  und 
viele  andere,  deren  Zugehörigkeit  zweifelhaft  ist). 

4.  (5)f  Agnostidae  (Unterkambrium  bisUnter- 
silur).  Kleinwüchsig,  Kopf-  und  Schwanzschild 
von  fast  gleicher  Größe  und  gleichem  i  ovalem 
Umriß,  ohne  Augenhügel,  ohne  Gesichtsnähte; 
Rumpf  aus  3  (f Microdiscus  Emm.  Fig.  37) 
oder  2  Segmenten  (f  Agnostus  Brgt.  Fig.  38). 
Nach  einer  von  G.  Matthew  beschriebenen 
Protaspis  eines  fMicrodiscus  mögen  sie  in 
weit  zurückliegender  Zeit  mit  den  fOlenidae 
Stammeseins  gewesen  sein. 


/'  '  ^  % 


/i'-        \\ 


A 

Fig.  42.  fllarpes  ungula  Sternb.  sp.  11,2  nat. 
Gr.  Obersilur;  Dlouha  hora  b.  Beraun,  Böhmen. 
A  von  oben,  B  von  der  Seite.    Nach  Bar  ran  de. 

Von  diesen  4  (5)  Familien  sind  die  fMesona- 
cidae  die  primitivsten,  die  fAgnostidae  die 
bei  weitem  spezialisiertesten.  Beide  haben 
keine  weiteren  Stammlinien  abge- 
geben. 

DiefConocoryphinae  setzen  sichfortindon 


5.  (6)  f  Harpedidae  (Tremadoc  bis  Devon) 
mit  riesigem  Kopfschild,  dessen  breiter  Rand- 
saum, in  große  Wangenhörner  ausgezogen,  mit 
Grübchenreihen  verziert  ist.  Glabella  schmal, 
hochgewölbt;  Stemmata  auf  den  Wangen.  Ge- 
sichtsnaht am  Außenrand  verlaufend,  Rumpf 
aus  29  bis  25  Segmenten;  Pygidium  sehr  kurz, 
breit  (fHarpes  Goldf.  Fig.  42,  ?  fHarpides 
Beyr.). 

Von  den  fOlenidae  (f  Ptychoparinae)  sind 
direkt  abzuleiten  die 

6.  (7)  f Calymmenidae  —  Fig.  1,  6  — 
(durch  fBavarilla  und  f Pharostoma  ]3arr.) 
Silur-Unterdevon,  und 

7.  (8j  die  f Homalonotidae  —  Silur, 
Devon  —  (durch  fNeseuretus  Hicks),  bei 
beiden  gehen  die  Gesichtsnähte  von  den  Hinter- 
ecken aus. 

Weiter  sind  vondenf  Olenidae  abgezweigtdie 

8.  (9)  f  Trinucleidae  (Tremadoc  bis  Unter- 
silur). Augenlos  werdende  Formen  mit  großem 
Kopfschild,  hochgewölbter  Glabella,  8  bis  5 
Rumpf  Segmenten  und  meist  kurzem,  breit  drei- 
seitigem    Pygidium.        fOrometopus     Ang. 


Fig.  43.  fTrinu- 
cleus  ornatus 
Barr.  Rechts  ist 
ein  Teil  des  Rand - 
saums  erhalten, 
von  dem  sonst 
nur  der  Abdruck 
der  Unterseite 
sic!;tbar  ist.  Nat. 
Gr.  Untersilur; 
TrubiUjb.  Beraun, 
Böhmen.  Nach 
Bar  ran  de. 


(Tremadoc)  noch  mit  Augenhügeln,  Augenleisten 
und  opisthoparer  Facialsutur  mag  auf  der  einen 
Seite  zu  dem  blinden  f  Ampyx  Dalm.  füliren, 
auf  der  anderen  zu  fDionide  Barr,  und 
fTrinucleus  Goldf.  —Fig.  43  —(mit  breitem, 
von  Grübchensystemen  verziertem  Randsaum, 
zum  Teil  mit  Stemma  auf  den  hochgewölbten 
Wangen,  mit  randlich  verlaufender  Facialsutur). 
9.  (10).  Ebenfalls  an  die  fOlenidae  (f Pty- 
choparinae)   sind    die  ungemein   artenreichen 


Fig.  44.  fArethusina 
Konincki  Barr,  ly^ 
nat.  Gr.  Obersilur;  Woh- 
rada,  Böhmen.  Nach 
Barrande. 


fProetidae  (Silur  bis  Perm)  anzuscliließen,  mit 
ovalemKörper,  mit  anfangs  gerundet  dreiseitigem, 
später  groß  werdendem  parabolischem  Pygidium. 
Die  Glabella  ist  schmal,  ±  parallelseitig  mit  all- 
mählich reduzierten  Seitenfurchen.  Augenhügel 
noch  zum  Teil  mit  Augenleiste  verbunden 
(fArethusina    Barr.),    Gesichtsnähte  opistho- 


Crustacea  (Paläontologie) 


785 


par.  Rumpf  mit  22  bis  8  Segmenten  (fAre- 
thusina  Barr.  Fig.  44,  fCyphaspis  Burm., 
fProetus  Stein.,  fPhillipsia  Porti. 
Fig.  45,  fDechenella  Kays.,  fAnisopyge 
Girty.,  fGriffithides  Porti.  fPseudo. 
phillipsia   Gemra.). 

10.  (11)  und  11.  (12).    Die  formenreichen,  im 
Tremadoc  beginnenden  silurischen  f  Asaphidae 


Fig.  45.  fPhillipsia 
gemmulifera  Phill.  sp. 
a  Auge,  ax,  sp  Rhachis, 
gl  Glabella,  1  Randsaum, 

nn  Gesichtsnaht, 
s  Schwanzschild,  sf  ^  bis  j 
Seitenfurchen  der  Glabella, 
st  Wangenstachel,  x  hin- 
terster Seitenlobus  der 
Glabella.  Unterkarbon ; 
Kildare,  Irland.  Aus 
Stein  mann. 


tfS^.  3a- 

Fig.  46.  f  Asaphus  expansus  L.  sp.  K  Kopf- 
schild (a  Auge,  gl  Glabella,  nn  Gesichtsnaht), 
r  Rumpf  (pl  Pleuren  mit  Furche  f,  sp  Rhachis), 
s  Schwanzschild  (ax  Rhachis,  sl  Pleuren  teil, 
s'  Umschlag).  Untersilur;  Christiania,  Norwegen. 
Aus  Stein  mann. 


B 


(fNiobe  Ang.,  f  Ogygia  Brgt.,  f  Megalaspis 
Ang.,  f  Asaphus  Brgt.,  Fig.  46,  fPtychopyge 
Ang.,  flsotelus  Dek.,  fSymphysurus 
Goldf.,  fNileus  Dalm.,  ?  f  Aeglina  Barr, 
Fig.  47  u.  a.  m.,  wahrscheinlich  mehreren,  ge- 
trennten Stammreihen  angehörend)  mit  opistho- 
paren,  vor  der  Glabella  zusammenstoßenden 
Gesichtsnähten,  mit  schwach  bis  gar  nicht  ge- 
gliederter und  häufig  undeutlich  begrenzter 
Glabella,  mit  8( — 6)  Rumpfsegmenten,  mitgroßem 
Pygidium,     sind     wohl    von     den    fDicello- 


Fig.  48.  flllaenus 
angustiformis  Holm, 
k  Kopfschild  (a  Auge, 
nn  Gesichtsnaht),  r  Rumpf 
(pl  Pleuren,  sp  Rhachis), 
s  Schwanzschild.  Unter- 
silur ;  Diluvialgeschiebe, 
Sadewitz,  Schlesien.  Aus 
Steinmann. 


cephalidae  abzuleiten.  Ebenso  die  mit  ihnen 
(direkt?)  verwandten  flUaenidae  (flllaenus 
Dalm.,  Fig.  48,  fBumastus  Murch.  mit 
Rostralnaht  und  -schild,  mit  ganz  ungegliederter, 
vorn  nicht  begrenzter  Glabella  und  mit  allmäh- 
lich verschwindenden  Dorsalfurchen  auf  den  10 
bis  8  glatten  Rumpf  Segmenten  und  dem  großen 
ungegliederten  Pygidium. 

12.  (13).  Auch  die  f  Bronteidae  mit  vorn 
sehr  verbreiterter  Glabella,  mit  opisthoparer 
Facialsutur,     mit     10     Rumpf  Segmenten     und 


Fig.  49.''f  Bronteus 
planus  Corda.  ca. 
V4nat.  Gr.  Der  Um- 
schlag unter  der 
rechten  Wange  und 
der  linken  Seite  des 
Schwanzschildes  ist 
freigelegt.  Obersilur; 
Kozel  b.  Beraun, 
Böhmen.  Nach 

Barrande. 


Fig.  47.  f  Aegli- 
na priscaBarr. 


großem    Pygidium     mit    ganz    kurzer    Rhachis 
(fBronteus  Goldf.,  Fig.  49,  Silur  bis  Devon), 
müssen    aus    den    f  Dicellocephalidae    ent- 
Untersilur;  Böh-   standen  sein. 

13.  (14).  Die  opisthoparen  fLichadidae 
(Untersilur  bis  Devon)  mit  großem,  zu  Wangen- 
hörnern ausgezogenem  Kopfschild,  mit  durch 
Längsfurchen  begrenztem  und  öfters  kegel-  oder 
hornförmig  vorgestülptem  Stirnlobus  der  breiten 
clopenaugen.     A  von    der   Seite,    Glabella,  mit  10  bis  9  gefurchten  Rumpf  Segmenten 

und  häufig  großem,  am  Rande  ±  gezacktem 
Pygidium,  mit  höckerigen  und  stacheligen  Ver- 
zierungen der  Schale  (f  Lichas  Dalm.  Fig.  4,  50 
mit  etwa  20  Untergattungen),  sind  ihrer  Herkunft 
nach  unsicher;  sie  weisen  u.  a.  durch  die  Größe 

50 


men ;  ca.  nat.  Gr. 
Schwimmform  mit  weit  gegen 
die    Ventral  Seite    greifenden    Cy- 


B   Kopf   von  vorn  unten.     Nach 
Barrande  aus  Dacque. 


Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften,    Band  II 


786 


Crustacea  (Paläontologie) 


des  Pygidiums  auf   fDicellocephalidaet  gliederung  ±verwischt;  meist  11  Rumpfsegmente ; 
zurück,  Pygidium  breit,  meist  kurz,  dreiseitig,  mit  ge- 

14.  (15).  Die  ebenfalls  opisthoparen  f  Aci- j  zacktem,  gestacheltem  bis  gelapptem  Rande 
daspidae  (UntersilurbisDevon)mitgewulsteten  !  (fCheirurus  Beyr.,  Fig.  7,  52,  mit  mehreren 
Pleuren  der  10  bis  8  Rumpfsegmente,  mit  durch  1 


B 


/Ä>.^ 


Fig.  50.  fLichas  scabra  Beyr.  A  Rücken- 
panzer; links  ist  die  Schale  entfernt,  um  den 
Umschlag  der  Pleuren  und  seine  Skulptur 
(Terrassenlinien)  zu  zeigen ;  Abdruck  des  Kopfes 
und  des  Hypostoma.  B  Kopfmittelschild,  freie 
Wangen  ergänzt.  Obersilur;  St.  Johann  b. 
Beraun,  Böhmen.     Nach  Barrande. 

Längsfurchen  begrenztem  Stirnlobus,  neben  dem 
wie  bei  fLichas  die  Seitenloben  liegen,  mit  halb- 
kreisförmigem Pj'gidium  und  oft  mit  ungemein 
bizarr  gestachelter  und  gedornter  Schale  und 
Seitenrändern  sind  wohl  ein  früher  Seitenast  der 
fLichadidae,  mit  denen  zusammen  sie  die 
spezialisiertesten  Formen  unter  den  Nachkömm- 
lingen der  f Dicellocephalidae  bilden  (f  Aci- 
daspis  Murch.,  Fig.  51,  mit  mehreren  Unter- 
gattungen). 

15.  (16).  f Encrinuridae  (Silur),  kleine, 
propare  Formen  mit  meist  ±  keulenförmiger 
Glabella  mit  kurzen  Seitenfurchen,  Rumpf  mit 
12  bis  11  Segmenten,  Pygidium  ±  dreiseitig  aus 
sehr  zahlreichen  Segmenten  verschmolzen,  Ober- 
fläche meist  grob  tuberkuliert  (fEncrinurus 
Emmr.,  fCybele  Lov.,  fCromus  Barr., 
tDindymene    Corda). 

16.(17).  tCheiruridae(Tremadoc  bis  Devon), 
propare  Formen,  deren  durch  fast  parallele 
Dorsalfurchen  begrenzte  Glabella  vielfach  sehr 
scharfe  Quergliederung  zeigt;  bei  mehreren 
Gattungen  schwillt  ihr  Frontallobus  oder  die 
ganze  Glabella  kugelig  an,  dann  wird  die  Quer- 


Fig.  51.     fA-cidaspis  mira  Barr.     Nat.   Gr. 

Schwebeform.       Obersilur;      Böhmen.        Nach 

Barrande. 

Untergattungen,  fPlacoparia  Corda,  f Areia 
Barr.,  f  Am  p  hio  n  Fand.,  Sphaerexochus 
Beyr.  Fig.  8,  fYoungia  Lindstr.,  fDeiphon 
Barr.,  f  Staurocephalus  Barr.)  Die  fChei- 
ruridae  gemahnen  durch  ihre  ältesten  Formen 
desTremadoc  (f  Anacheirurus  Salt.  u.  a.)noch 
am  meisten  auf  01enidae(f  Ptychoparinae); 
wie  sie  mit  diesen  etwa  verbunden  sind,  ist  un- 
klar. Im  I\Iittelkambrium  von  Nordamerika  und 
im    Oberkambrium  von   Schweden  treten  ganz 


Fig.  52.  fCheirurus 
Q  u  e  n  s  t  e  d  t  i  Barr. 
^4  nat.  Gr.  Obersilur; 
Dlouha  hora  b.  Beraun, 
Böhmen.  Nach  Bar- 
rande. 


isoliert  2  propare  Formen  auf  (fBurlingia 
Wale,  f Schmalenseia  Mob.),  welche  ver- 
mutlich weder  untereinander  noch  trotz  mancher 
Aehnlichkeit  ■  mit  den  Cheiruriden  mit  diesen 
oder  anderen  proparen  Trilobiten  etwas  zu 
tun  haben. 

17.(18).  fPhacopidae  (Untersilur  bis  Devon). 
Propare  Trilobiten  mit  schizochroalen,  aggre- 
gierten Augen;  Gfesichtsnähte  vor  der  Glabella 
vereinigt;  Rumpf  mit  11  Segmenten,  Pygidium 
mittelgroß  bis  sehr  groß,  rh  dreiseitig  gerundet 
bis  parabolisch,  bei  manchen  hinten  zugespitzt 
oder  in  einen  Stachel  auslaufend,  oder  mit  Rand- 
stacheln.     Nach  der   Gliederung  der    Glabella, 


Crustacea  (Paläontologie) 


787 


die  bei  vorgeschritteneren  Formen  ^t  verwischt 
wird,  dürften  die  fPhacopidae  aus  fOleniden 
(f  P  t  y  c  h  0  p  a  r  i  n  e  n)  hervorgegangen  sein 
(fDalmania    Emnir.    Fig.   9,   53,    fAcaste 


Fig.  53.  fDalmania 
socialis  Barr.  74nat. 
Gr.  Untersilur ;  Dra- 
bow  b.  Beraun,  Böh- 
men. Nach  Bar  ran  de. 


/.  ^h<  /• 


Goldf.,tCryphaeus  Gr..f Chasmops  M'Coy, 
fPterygometopus  F.  Schmidt,  fPhacops 
Emmr.  Fig.  54,  f Trimerocephalus  ^I'Coy 
u.  a.  m.). 


Fig.     54.        jPhacops     cephalotes     Corda. 

Eingerollt,    mit    weit    vorgestülpter     Glabella. 

Nat.  Gr.   Mitteldevon ;  Tetin  b.  Berann,  Böhmen. 

Nach  Bar  ran  de. 


Die  Aufeinanderfolge  morphologisch  ähn- 
licher und  geographisch  verbundener  Trilo- 
biten  zeigt,  daß  die  Anfangstypen  der 
Trilobiten  Formen  mit  großem  Kopfschild, 
vielen  Rumpfsegmenten,  kleinem  Pygidium 
gewesen  sein  müssen.  In  verschiedenen 
Stammreihen  wuchs  dann  das  Pygidium 
auf  Kosten  der  Segmentzahl  des  Rumpfes 
und  nahm  einen,  dem  des  Cephalon  ähnlichen, 
Umriß  an.  In  verschiedenen  Richtungen 
wurde  die  ursprünglich  einfach  quer  ge- 
gliederte Glabella  differenziert  und  die 
opisthoparen  Facialsuturen  wurden  auf  ver- 
schiedenen Stammlinien  in  hypopare  resp. 
in  propare  umgelagert.  Weiter  wurden  aus 
Kriechtieren  auf  verschiedenen  Anpassungs- 
und Umformungswegen  sehr  viele  Trilobiten 
zu  Schwimmtieren  z.  T,  auch  zu  Schwebe- 
formen umgestaltet. 


F.  Geologische  Verbreitung  und 
Bedeutung. 
Die  f  Trilobiten  sind  ganz  auf  das  Palä- 
ozoikum beschränkt.  In  erklecklicher  Ent- 
faltung stehen  sie  bereits  bei  ihrem  ersten 
bekannt  gewordenen  Auftreten  im  Unter- 
kambrium da  (f  Mesonacidae,|01enidae, 
f  Agnostidae,  f  Dicellocephalidae).  Im 
Mittel-  und  Oberkambrium  blühen  sie 
mit  einer  sehr  großen  Zahl  von  Gattungen 
(besonders  fOlenidae  und  jDicello- 
cephalidae).  Unbestritten  sind  sie  im 
Kambrium  die  Herren  der  Meere;  sie  und 
die  ihnen  weit  nachstehenden  Brachiopoden 
sind  die  allein  in  größerer  Zahl  erhaltenen 
Zeugen  kambrischer  Lebensgemeinschaften. 
Ihre  reichste  Entfaltung  fällt  ins  Untersilur; 
zwar  treten  die  fOlenidae,  fDicello- 
cephalidaeundf  Agnostidae  jetzt  zurück, 
aber  alle  anderen  Trilobitenfamilien  sind, 
zum  Teil  schon  im  Tremadoc  einsetzend,  nun 
in  größter  Formenfülle  entwickelt.  Noch 
herrschen  sie  trotz  des  reicheren  Aufblühens 
der  Brachiopoden  und  Cephalopoden.  Merk- 
licher Rückgang  setzt  im  Obersilur  ein:  die 
f  Trinucleidae,  jAgnostidae,  fAsa- 
phidae  und  die  meisten  f  Illaenidae  sind 
ausgestorben,  nur  die  fCalymmenidae, 
f Encrinuridae,  fPhacopidae,  fChei- 
ruridae,  f  Proetidae  sind  noch  reich  ent- 
faltet. Die  Cephalopoden  und  die  jetzt  auch 
in  die  Meere  dringenden  Fische  engten  wohl 
den  Trilobiten  die  Lebensmöglichkeiten  ein. 
Im  Devon  ein  weiteres  Zurückgehen.  Nur 
noch  die  fProetidae  und  fPhacopidae 
kommen  häufiger  vor.  Die  übrigen  Stämme 
(f  Illaenidae,  fLichadidae,  fEncri- 
nuridae)  sind  erloschen  oder  sterben  im 
Devon  aus  (f Calymmenidae,  fHoma- 
lonotidae,f  Bronteidae,f  Harpedidae). 
Aus  dem  Karbon  und  Perm  sind  allein 
wenige  fProetidae  bekannt,  deren  letzte 
Arten  (von  fPhillipsia,  f Griffithides, 
f  Anisopyge)  im  Perm  aussterben.  Kein 
Trilobit  überschritt  die  Grenze  zum  Meso- 
zoikum. 

Eine  Reihe  von  Trilobitentypen  gibt  aus- 
gezeichnete Charakteristika  für  einzelne 
Stufen  besonders  des  älteren  Paläozoikum, 
so  die  fMesonacinae  für  das  Unter- 
kambrium (Olenellusstufe),  fProtolenus 
an  der  Grenze  von  Unter-  und  Mittelkambri- 
«m,  fParadoxides  für  das  Mittelkambri- 
um (Paradoxidesstufe),  viele  fPtycho- 
parinae  für  das  Oberkambrium  (f  Olenus 
u.  a.,  Olenusstufe),  fEuloma,  fCerato- 
pyge,  fNiobe  für  das  Tremadoc,  fTri- 
nucleus,  fAmpyx,  fAsaphus  s,  1.  für 
das  Untersilur.  Für  die  folgenden  Stufen 
lassen  sich  zeithch  enger  begrenzte  Groß- 
gattungen nicht  mehr  so  scharf  als  kenn- 
zeichnend feststellen.  Im  Kambrium  und 
Untersilur   leisten    auch    eine  Anzahl    von 

50* 


788 


Crustacea  (Paläontologie) 


Arten  vorzüglicheDienste  als  Leitfossilien 
für  einzelne  Zonen;  Trilobitenarten  spielen 
hier  fast  dieselbe  Rolle,  wie  später  die 
Cephalopoden,  und  wie  in  der  Graptolithen- 
schieferfacies  einzelne  f  Graptolithenarten. 

In  manchen,  namentlich  kambn'schen  Ge- 
steinen kommen  Reste  von  Trilobiten  in  geradezu 
ungeheuren  Mengen  vor,  so  in  kambrischen 
Schiefern  und  Stinkkalken  Skandinaviens, 
von  China  und  Korea,  in  einzelnen  Lagen  der 
Tremadocschiefer  des  Fichtelgebirges  u.  a.  m. 
Man  hat  es  hier  mehr  mit  Häutungsresten  als 
mit  abgestorbenen  Tieren  zu  tun. 

Beachtung  verdient  die  Parallelentwicke- 
lung mancher  Gattungen  in  verschiedenen 
Gebieten,  so  der  f Conocoryphinen  wie 
der  fParadoxinen  in  Europa  und  im 
östhchen  Nordamerika,  ferner  die  meist 
geringe  geographische  Verbreitung  der  ein- 
zelnen Arten  und  die  verschiedene  Be- 
teihgung  von  Trilobitengattungen  an  der 
Zusammensetzung  gleichaltriger  Faunen  in 
verschiedenen  Gebieten;  letzteres  fällt  be- 
sonders im  Mittelkambrium  atlantischer 
und  pazifischer  Gebiete  ins  Auge. 

II.  Unterklasse:  Eucrustacea. 
A.  Entomostraca. 

I.  Ordnung  Phyllopoda.  Unter-  und 
Mittelkambrium;  Silur?  Devon  bis  jetzt 
(s.  S.  758.    Fig.  83—85). 

Unter  den  lebenden  Crustaceen  wird 
gemeinhin  der  Phyllopodent^^pus  als  der 
den  hypothetischen,  Annehden-  ähnlichen 
,,Protostraken"  nächstkommende  erachtet. 
Solche  Auffassung  läßt  sich  auch  palä- 
ontologisch bis  zu  gewissem  Maße  stützen: 
Phyllopodenformen  gehen  bis  ins  Unter- 
kambrium zurück,  bis  in  die  erste  Epoche, 
welche  nach  den  überUeferten  Fossihen 
durch  reiclüichere  Lebensgemeinschaften 
.,;•  I  ausgezeichnet  war. 
''^^f^i^^^^^lf..^  Die  Unterordnung-  der  =Notho^traca, 
dieV  Apodidae,  wenigstens  kann  man, 
wenn  auch  mit  größten  Lücken,  so  weit 
zurück  verfolgen.  Ein  als  fProtocaris 
Marshi  Wale.  (Fig.  55)  bezeichnetes  Fossil 
aus  dem  marinen  Unterkambrium  von  Georgia, 
Vermont,  erinnert  in  seinem  Gesamthabitus 
(gerundet  vierseitiges,  vorn  und  hinten 
leicht  gebuchtetes  Rückenschild  mit  Spuren 
von  paarigen  Augen  [?],  mit  ca.  30  kurzen 
Abdominalsegmenten,  deren  letztes  längeres 
eine  grobe  Furka  trägt)  so  lebhaft  an  Apus, 
daß  Bernard  direkt  von  Apus  f  Marshi 
sprach.  Apus  Schaff,  selbst  ist  sonst  nur 
einmal  als  fossil  erwähnt:  A.  fantiquus 
Schimp.  aus  dem  Buntsandstein  (Trias) 
der  Vogesen. 

In  jüngster  Zeit  hat  Walcott  seine 
überraschenden  Mitteilungen  über  neue  Fossil- 
funde aus  dem  Mittelkambrium  Britisch- 
Kolumbiens  durch    den  Bericht   über  zahl- 


reiche neue  Phyllopoden  vermehrt,  unter 
denen  fBurgessia  und  fNaraoia  Wale, 
den  Nothostraken  angehören  mögen.  Na- 
mentlich letztere,  deren  Rücken  von  einem 
kleineren  vorderen  und  größeren  hinteren 
Schilde  bedeckt  ist,   kann   von   Bedeutung 


Ö5 


56 


Fig.  55,  56.  Fossile  Phyllopoden  (Noth- 
ostraca).  55.  fProtocaris  Marshi  Wale. 
Unterkambrium ;  Georgia, Vermont,  Nordamerika. 
Nat.  Gr.  a  Andeutungen  der  Augen,  abd  viel- 
gliederiges  Abdomen  mit  grober  Furka,  s  Rücken- 
schild. Nach  Schuchert  aus  v.  Stromer. 
56.  fBurgessia  bella  Wale.  Mittel- 
kambrium, Burgess-shale ;  Burgess  Pass,  Bri« 
tisch  Kolumbia.  2fach  vergrößert  (mit  Darm- 
traktus.  Leberschläuchen,  Thoraxfüßen).  Nach 
Walcott. 

sein.  Sie  ist  vielleicht  ein  Vorläufer  der  ober- 
karbonischen  Gattung  fDipeltis  Pack., 
welche  hinter  einem  ±  parabolischen  Kopf- 
schild zwei  große  Thoraxschilder  besitzt. 
fBurgessia  Wale.  Fig.  56  (vielleicht  auch 
der  Typ  einer  besonderen  Ordnung)  fällt  durch 
mächtige  Entwickelung  der  Leberschläuche 
und  durch  ein  langes,  sehr  schlankes  ,,Telson" 
auf. 

Auch  anostrake  Phyllopoden  gehen 
nach  Walcott  bis  ins  Mittelkambrium 
zurück:  Er  nennt  von  Britisch-Kolumbien 
mehrere  Typen:  fOpabinia, fLeancholia, 
fYohoia,  von  welchen  erstere  nach  Wal- 
cotts  Abbildungen  (Fig. 57)manche  habituelle 
Uebereinstimmung  mit  Branchipus  zeigt 
(auffallend  ist  der  sehr  kräftige  rüsselartige 
Stirnanhang).  Sonst  ist  nur  noch  der  Ab- 
druck eines  vielleicht  Branchipus-ähnhchen 
Tieres  aus  dem  Ohgocän  der  Insel  Wight 
bekannt:  fBranchipodites  vectensis  H. 
Woodw. 

Reichlicher  kennt  man  Reste  koncho- 
straker  Phyllopoden.  Die  Gattung 
EstheriaRüpp.  Fig.  58  mit  zweiklappigen, 
durch  ihre  Zuwachsstreif ung  der  Muschel 
fPosidonomya  gleichend,  aljer  durch  netz- 
artige   Oberflächenstruktur     unterschieden, 


Crustacea  (Paläontologie) 


läßt  sich  bis  ins  Devon  (Oldred  von  Livland,  liehe  Unterbrechungen  vom  älteren  Kambrium 
Kaithness,  Orkneys)  zurück  verfolgen  und  i  an  bis  in  die  Jetztzeit  zu  verfolgen  ist. 
ist  in  Süß-  und  Brackwasserbildungen  des  Zugleich  begegnen  wir  hier,  soweit  eben  nach 
jüngeren  Paläozoikum  und  der  Trias  häufig  den    allein    fossil    erhaltenen    Schalen    zu 


und  weltweit  verbreitet.  Ihr  verwandt  ist 
die  radialgerippte  fEstheriella  Weiss 
(Buntsandstein)  und  die  oberkarbonische 
fLeaia  Jon.,  über  deren  konzentrisch  ge- 
streifte Schalen  zwei  grobe  Kiele  vom  Wirbel 
divergierend  nach  hinten  laufen. 


urteilen  ist,  den  längstwährenden  Form- 
konstanzen unter  den  Crustace^i  (neben 
fProtocaris-Apus  bei  den  Phyllopoden): 
Gattungen  wie  Bairdia,  Cytherella,  Cy- 
pridina  sind  vom  Untersilur  bis  heute  zu 
verfolgen,    und   eine   ganze    Reihe   anderer 


'-m 


'4m^ 


Zweifelhaft  ist  die  Stellung  vereinzelter  I  überdauert  die  Zeit  mehrerer  geologischer 
anderer  Funde:  der 
Apus-ähnliche  Schild 
von  fLynceites 
ornatus  Goldbg. 
aus  dem  Oberkarbon 
von  Saarbrücken 
wird  mit  den  sonst 
nicht  fossil  bekann- 
ten Cladoceren 
verglichen.  Die  meist 
kleinen ,  muschel- 
ähnlichen ,  seitlich 
komprimierten  For- 
men von  f  Ribeiria 
Sharpe  und  fRi- 
beirella  Schub, 
und   Waag.   (Silur; 

"Pno-lntifl'  iVrfrH  '    Fig-ö7.    f  0 p a bin  1  a  reg al  1  s  Wal c.  (Aiiostraca).   Mittelkambrium,  ßurgess- 

£nSa)^nit  tiefem  ^^^^®'  Burgess  Pass,  Britisch  Kolumbia.  ly.  nat.  Gr.  Nach  Walcott. 
Einschnitt  am  Wir- 
bel des  Steinkerns  erklären  Schubert  und  Formationen ;  seit  dem  Tertiär  hat  über- 
Waagen als  Apodiden  und  stellen  fRibeiriahaupt  keine  wesenthche  Aenderung  der 
als  möglichen  Apus-Ahnen  hin;  das  ist  eben-  Qstrakodenfaunen  stattgehabt.  Neben  den 
sowenig  sicher  zu  stellen,  wie  etwa  die  Lepto- 1  rrj.j]QbJtgjj  ^^^^^  ^^^^^  Phyllopoden  Estheria 
strakennatur  dieser  Dinge  !   -^^    die    Ostrakoden    dann    die    einzigen 

Beachtenswert  istdasVorbommenderli'nyllo- i  t;-    i  i  o  u  i        £      ^^    •  •  1 1 •  i, 

poden:    Was  aus  Kambrium  und  Silur  bekannt   Krebse,    deren    Schalen    fossil   m    wirkhch 

ist,  wurde  in  marinen  Gesteinen  gefunden;  das  i  größeren  Mengen  gefunden  werden;  und  in 
späteren  Formationen  angehörende  ist  (mit  Aus-  manchen  Gesteinen  des  Paläozoikum,  der 
nähme  von  fDipeltis)  ebenso  wie  die  lebenden    Grenzzeit  von  Jura  und  Kreide  und  des  Tertiär 

.  '  kommen  die  meist  winzigen,  kaum  mehr  als 
Fig.  58.  Estheria  2  mm  langen  Schälchen  in  riesiger  Fülle  vor. 
fminuta  Alb.  sp.  i  Ganz  überwiegend  wurden  die  zweiklappigen 
(Conchostraea).  Let-  ^j^^j  meist  etwas  ungleichklappigen  Kalk- 
tenkohleJ'rias;bins-  ggj^g^lgj^  fossiler  Ostrakoden  in  marinen 
S'evondTrSeittl^ßsteinen  gefunden;  Süßwasserformen  sind 
bis   y  !  erst  seit  dem  Oberkarbon  bekannt  und  erst 


(vergr.) ;      r 
Dorsalrand,    c    Zu- 
wachsstreifen.     B  Stark   vergrößerte    Schalen- 
oberfläche; c  Zuwachsstreifen,  m  Maschenstruk- 
tur.    Aus  Steinmann. 

Phyllopoden  meist  aus  nichtmarinen  Lebens- 


aus jüngerer  Zeit  häufiger. 

Besonders  zahlreiche  fossile  Formen  sind 
aus  der 

Unterordnung:  Podocopa 
bekannt,  deren  Schalenklappen  am  Vorder- 
,-.,-,,       ^     ^,    -,•        ^   T-.  ^r  1^        1      rande  keinen  Einschnitt  haben.     Sie  treten 
bezirken  bekannt.    Ob  die  erste  Entfaltung  der  ^^^  größerer  Zahl  schon  im  Unterkambrium 
Phyllopoden   nur  dem   Meere   angehorte,   oder         ^  x^      n  -u-  ^         s.  r      T^u-n       r^i. 
ob  nicht  etwa  die  kambrischen  und  silurischen  ^^^ncher  Gebiete  auf  (z.  B.  bei  Cap  Breton, 
marinen  Formen  (und  die  karbonischen  tDipeltis)^eu- Schottland)  und  in  vielen  marinen  Ge- 
nur    ins    Meer    gewanderte    Seitenzweige   des  steinen  des  Paläozoikum  sind  sie  besonders 
Stammes,     oder    dahin     verschlagene     Einzel    häufig.      Aus    der   großen   Formenfülle   sei 
individuen  (das  Einzelexemplar  von  f  Protocaris!)  i  hier  nur  auf  weniges  hingewiesen. 
sind,  läßt  sich  nicht  entscheiden.  j       Bei  den  glattschahgen,  bis  mehr  als  20mm 

2.  Ordnung  Ostracoda.   Unterkambrium  langen  f  Leperditia  Rou.  (Fig.  59;  Unter- 
bis  jetzt  (s.  S.  759,  Fig.  89).  kambrium  bis  Karbon),  mit  geradem  Gelenk 

Der     Ostrakodentypus    ist    unter     den  rand,istmeisteinkleiner,,Augenhöcker"deut- 
Crustaceen  der  einzige,  welcher  ohne  wesent-  lieh  vortretend,  und  öfters  sind  die  Muskel- 


790 


Crustacea  (Paläontologie) 


ansatzstellen  an  der  Schale  deutlich  markiert. 
Die  ebenfalls  große,  glatte  fisochilina  Jon. 
(Silur)  zeigt  den  großen  , .Muskelfleck"  von 


Fig.  59.  fLeperditia  Hisingeri  Schm. 
(Ostracoda).  Obersilur;  Gotland.  A  von  links, 
B  von  unten,  C  von  oben,  a  Augenfleck,  in 
Muskelfleck,  s  linke,  s'  rechte  Klappe.  Aus 
Steinmann. 

radial  strahlenden  Eindrücken  der  Zirku- 
lationsgefäße umgeben.  Die  kleine  fBey- 
ri  chi  aM'Co  y  (Fig.60 ;  Kambrium  bisKarbon) 
häufig  mit  bis  drei  groben,  oft  noch  gekörnten 
Wulsthöckern  auf  jeder  Klappe  ist  nament- 
lich in  obersilurischen  (Beyrichien-)  Kalken 

Fig.  60.  fBeyrichia 
Bronni  Reut.  (Ostra- 
coda). Obersilur;  Dilu- 
vialgeschiebe,  Berlin. 
Rechte  Klappe  von  • 
außen.  A  nat.  Gr.,  B 
vergr.    Nach  F.  Römer.     Aus  v.  Stromer. 

ungemein  häufig.  Von  ihren  zahlreichen 
Verwandten  sind  fPrimitia  Jon.  u.  Hall 
(Kambrium  bis  Karbon)  und  andere  bereits 
im  Unterkambrium  vertreten .  Die  C  y  p  r  i  d  a  e , 
welche  heute  meist  im  Süßwasser  leben, 
sind  mit  der  in  Karbon  bis  Trias  sehr  häufigen 
fBairdia  M'Coy  seit  dem  Untersilur  be- 


Fig.  61.  f  Palaeocypris  Edwardsi  Ch- 
Brngn.  (Ostracoda).  Oberkarbon;  St.  Etienne, 
Frankreich.  Stark  vergr.  Einziger  fossiler 
Ostrakode,  dessen  Gliedmaßen  erhalten  sind 
(verkieselt).  a  Auge,  abd  Abdomen,  g  Ge- 
schlechtsorgane, k  oberer  Körperrand,  s  Schale, 
am  Oberrand  mit  Borsten,  hinten  unvollständig, 
lIAntennulae,  2  Antenne,  3  Mandibel,  4  Prä- 
maxille,  5  Maxille?,  6  ThorakaJfüße.  Nach 
Brongniart.     Aus  v.  Stromer. 


kannt,  und  Pontocypris  Sars  wird  bereits 
aus  dem  Obersilur  genannt.  In  f Palaeo- 
cypris Brngn.  (Fig.  61)  aus  dem  Oberkarbon 
liegt  der  älteste  Süßwasserostrakode  vor, 
von  welchem  außerdem  als  einzigem  fossilem 
auch  Ghedmaßen  bekannt  sind.  Cypridea 
Bosq.,  vorn  unten  mit  hakenförmigem 
Fortsatz  der  Klappen,  ist  in  Pnrbeck-  und 

Fig.  62.     fEntomis    mi-  a  b 

grans  Barr.    (Ostracoda).  

a  von  rechts,  b  von  hinten; 

3fach     vergr.       Obersilur; 

Xea  S.  Antonio,  Sardinien. 

Nach  Canavari. 

Wealdenablagerungen  häufig;  und  die  meist 
glattschahge,  öfters  bohnenförmig  gestaltete 
Cypris  Müll,  ist  seit  dem  Tertiär,  besonders 
in  miocänen  Süßwasserkalken,  weitverbreitet. 
Die  sehr  ungleichschalige  Cytherella  Jon, 
dauert  vom  Untersilur  bis  jetzt.  Im  Devon 
(in  ,,Cypridinen"schiefern)  wird  besonders 
wichtig  fEntomis  Jon.  Fig.  62  (Untersilur 
bis  Karbon)  mit  zum  Dorsalrande  senk- 
rechter Rinne  auf  beiden  Klappen  und  mit 
feiner,  verschieden  gerichteter  Leistenver- 
zierung. Die  meist  durch  Höckerchen, 
Stacheln,  Leisten.  Grübchen  verzierten 
Cythereidae  beginnen  mit  Cythereidea 
Bosq.  im  Jura;  sie  wie  Cythere  Müll. 
(seit  Kreide)  und  Cytherideis  Jon. 
existieren  noch  heute. 

Auch  die  durch  einen  Einschnitt  für  die 
Antennen  am  Vorderrande  der  Schalen 
charakterisierte 

Unterordnung:  Myodocopa 
ist  weit  zurück  zu  verfolgen:  Cypridina 
M.  Edw.  existiert  seit  dem  Oberkambrium; 
mehrere  ihrer  Verwandten  (f Cypridella, 
xCyprella  de  Kon.)  sind  im  Karbon 
häufig. 

3.  Ordnung  Cirripedia.  Oberkambrium  ? 
bis  Devon;  Oberjura  bis  jetzt  (s.  S.  759, 
Fig.  57,  88). 

Nur  die,  ein  Gehäuse  aus  verkalkten 
Platten  mittels  ihres  Mantels  ausscheidenden, 
Thoracica  unter  den  Rankenfüßern  sind 
fossil  erhaltungsfähig  und  erhalten;  Reste 
von  ihnen  —  mit  Ausnahme  mancher 
Balaniden  —  sind  als  große  Seltenheiten 
seit  dem  älteren  Paläozoikum  bekannt. 

Im  älteren  Paläozoikum  finden  sich 
einzelne  Formen,  welche  den  Pedunculata 
dadurch  ähneln,  daß  sie  ihren  Körper  mit 
einer  größeren  Zahl  von  leicht  beweglichen 
Platten  umgeben,  bei  deren  Kalkpanzern 
aber  eine  Scheidung  in  Stiel  und  ein  den 
Körper  umgebendes  Capitulum  nicht  mög- 
hch  ist.  fLepidocoleus  Fab.  (Untersilur 
bis  Devon)  schützte  sich  durch  2  Reihen  alter- 
nierender, breiter  Plättchen,  welche  sich 
wie  die  beiden  Hälften  einer  Schote  an- 
einanderlegen.     Bei  fTurrilepas  Woodw. 


Crustacea  (Paläontologie) 


791 


Fig.  63  (f Plumulites  Barr.;  Kambrium?  bis 
Devon)  haben  4  bis  6  Reihen  dreiseitiger 
bis  breit  klauenförmiger,  in  der  Mitte  fein 
längsgefalteter  Platten,  mit  einer  einfachen  bis 


Fig.    63.      fTurrilepas     Wrighti 

Woodw.  sp.  (Cirripedia).   Obersilur; 

Dudley,    Wales.     Nat.    Gr.      Nach 

Wo  od  ward.     Aus  Zittel. 


gerundeten  Endplatte  den  Körper  umgeben. 
Diese  alten  Formen  sind  mit  v.  Stromer 
am  besten  als  f  Palaeothoracica  von  den 
jüngeren  Formen  abzutrennen. 

Echte  Pedunculata  mit  deutlicher  Schei- 
dung in  Stiel  und  Capitulum  sind  erst  seit 
dem  Jura  bekannt.  Die  Pollicipidae, 
deren  Stiel  mit  Reihen  gröberer  bis  sehr 
zarter,  kleiner  Schuppen  bedeckt  ist,  während 
das  Capitulum  von  größeren  Platten  (Carina, 
Scutae,    Terga,    LateraHa,     Rostrum    und 


Fig.  64.  f  A  r  c  h  a  e  0  1  e  p  a  s 
Redtenbacheri  Opp.  sp.  (Cirri- 
pedia). Lithograph.  Schiefer, 
Oberjura;  Kelheim,  Bayern.  Nat. 
Gr.  C  Carina,  R  Rostrum,  S  Scu- 
tum,  s  Stiel  schuppen,  T  Tergum. 
Nach  Zittel. 


+  vielen  kleineren  Adventivplättchen)  ge- 
bildet wird,  beginnenimOberiura:f  Ar  chaeo- 
lepas  Zitt.  Fig.  64  (Stiel  mit  12  bis 
16S6huppenreihen,  Capitulum  aus  6Platten). 
Hiermit  verwandt  ist  fLoricula  Sow. 
(Oberkreide).  PollicipesLeachmit  äußerst 
feinschuppigem  Stiel  und  einem  aus  bis 
gegen  100  Platten  und  Plättchen  gebildeten 
Capitulum  existiert  seit  dem  (?  Obersilur) 
Oberjura  und  Scalpellum  Leach  —  mit 
einem  Capitulum  aus  12  bis  15  größeren 
Platten  mit  langer,  dreiseitiger,  gebogener 
Carina  —  seit  der  Oberkreide. 

Die  der  Stielpanzerung  entbehrenden 
.Lepadidae  sind  seit  der  Kreide  bekannt. 

Von  den  Operculata  kennt  man 
Verruca  Schum.  seit  der  Kreide,  während 
die  mit  verkalkter,  zelUger  Basis  aufge- 
wachsenen Balanidae  vielleicht  schon  im 
Unterdevon  auftreten;  wenigstens  sind  dort 
Pyrgoma-artige  Schalen  gefunden,  deren 
Randplatten  zu  einem  Stück  verwachsen 
sind.  Aehnlichgebaute,  niedrige,  kleine  Kelche 
beschrieb  J.  M.  Clarke  alsf  Palaeocreusia 
aus  dem  Devon,  und  Whitfield  benannte 
balanidenähnliche  devonische  Formen  als 
tProtobalanus.     Echte  Balaniden  sind 


dann  erst  seit  der  Kreide  (Chtamalus 
Ranz.)  und  vielfach  aus  dem  Tertiär 
(Baianus  List,  u.a.)  bekannt.  Von  Inter- 
esse ist  es,  daß  bei  dem  Gehäusebau  von 
Balaniden  (Pyrgoma  Leach,  Tamiosoma 
Conr.)  durch  beschleunigtes  Höhenwachs- 
tum Formen  mit  blasigen  Querböden  pro- 
duziert werden,  welche  ganz  auffallend  den 
f  Hippuriten  unter  den  LameUibranchiaten 


gleichen. 


B.  Leptostraca. 


4.0rdnungLeptostraca(Phyllocarida). 
Unterkambrium  bis  Karbon;  ? Trias;  jetzt 
(s.  S.  760,  Fig.  91). 

Den  heute  lebenden  Nebaliiden  im 
äußeren  Habitus  gleichende  I{jebse  sind  in 
verhältnismäßig  recht  großer  Zahl  aus  vor- 
wiegend marinen  Ablagerungen  des  Paläo- 
zoikum bekannt  geworden.  Kopf  und 
Thorax  sind  von  einem  meist  verkalkten 
einfachen  oder  zweiklappigen  Schild  bedeckt 
ein  verschieden  gestaltetes,  meist  schlankes 
Rostrum  ist  in  verschiedener  Weise  mit  dem 
Panzer  gelenkt ;  bei  manchen  (f  Rh  i  n  o  c  ar  i  da) 
tritt  hierzu  noch  eine  schmale,  hintere, 
dorsale  Platte,  die  sich  zwischen  die  beiden 
SchalenhäKten  legt.  Das  Pleon  besteht  bei 
den  fossilen  Formen  aus  2  bis  8  ringförmigen 
Segmenten,  deren  letztes  meist  schlank 
zugespitzt  ist  und  von  2  bis  6  schlanken 
Furka-artigen  Anhängen  begleitet  sein  kann. 
Von  den  Extremitäten  ist  sehr  wenig  bekannt: 
spärliche  Reste  von  Antennen  und  groben 
Mandibeln.  Bei  einer  mittelkambrischen 
fHymenocaris  wies  Walcott  jüngst 
8  Thorakopodenpaare  (keine  Pleopoden) 
nach,  deren  grobe  Endopodite  kurze  Glieder 
zeigen  und  deren  Exopodite  breitlappig 
sind.  Auch  über  die  Augen  der  alten  Formen 
ist  wenig  bekannt.  Für  fHymenocaris 
gibt  Walcott  kleine  gestielte  Augen  an. 
Bei  denfRhinocarida nimmt  J.  M.  Clarke 
sitzende  Augen  an:  ein  kleiner  Tuberkel, 
ziemlich  weit  vom  Vorderrande  des  Panzers 
entfernt,  wird  so  gedeutet;  aber  die  Augen- 
natur dieser  Bildung  bleibt  zweifelhaft. 

Die  fossilen  Formen  lassen  sich  wohl 
kaum  in  direkten  genetischen  Zusammenhang 
mit  den  lebenden  Leptostraken  (Nebahidae) 
bringen.  Einmal  ist  das  Zeitintervall  zwischen 
den  fossilen  und  lebenden  sehr  groß:  vom 
Perm  bis  Diluvium,  oder  wenigstens  vom 
Jura  bis  Diluvium  ist  kein  Leptostrak  be- 
kannt. Dann  treten  auch  morphologische 
Momente  als  eine  Verbindung  hindernd  auf: 
besonders  die  bei  zahlreichen  paläozoischen 
Formen  geringe  Zahl  von  Pleonsegmenten, 
die  Ausbildung  des  Telson  und  der  Furka; 
hierin  ist  zum  mindesten  der  Ausdruck 
besonderer  Spezialisierung  der  paläozoischen 
Formen  zu  sehen,  welche  nicht  zur  Aus- 
bildung:   der    lebenden    Nebaliiden    geführt 


792 


Crustacea  (Paläontologie) 


haben  kann,  v.  Stromers  Vorschlag,  die 
paläozoischen  Gattungen  als  f„Archae- 
ostraca"  besonders  zu  stellen,  verdient 
volle  Beachtung.  Die  f  Archaeostraca  haben 
dann  als  paläozoische  Parallelgruppe  der 
Leptostraca-Nebaliidae  zu  gelten.  Beide 
zeigen  dann  wohl,  daß  —  etwa  nach  Art 
„iterativer  Artbildung"  zweimal,  im  Paläo- 
zoikum und  in  känozoischer  Zeit,  vom 
Crustaceenstamm  (aus  Phyllopoden  ?)  gleich- 
gerichtete Zweige,  die  f  Archaeostraca  und 
Leptostraca  sproßten. 

J.  M.  Clarke  gliederte  die  zahlreichen 
fossilen  Formen  in  4  Unterordnungen: 

1.  f Hymenocarina,  durch  ungeteilten 
±  glatten  Schild  die  NebaUa-ähnlichsten, 
aber  ohne  Rostrum  ?,  mit  gestielten  Augen, 
mit  8  Paaren  gespaltener  Thorakopoden, 
mit  8  (oder  9)  Abdominalsegmenten,  deren 
letztes  bis  6  Endstacheln  tragen  kann. 
fHymenocaris  Salt.  Fig.  $5,  Mittel- 
und  Oberkambrium.  ^ 

2.  f  Ceratiocarina,  mit  zweiklappigem 
Schilde  und  schlankem  freiem  Rostrum,  mit 
2  bis  8  Abdominalsegmenten,  Telson  mit 
Furka;  Kambrium  bis  Karbon.  Der  Panzer 
der  f Ceratiocaridae  ist  ±  glatt,  ohne 
Augenhöcker  und  andere  Buckel:  flsoxys 
Wale,  Unterkambrium;  fCaryocaris 
Salt.,  Kambrium;  f Ceratiocaris  M-Coy, 


abd 


65 

Fig.  65,  66.  Fossile  Leptostraca  (f  Archaeo- 
straca'). 65.  fHymenocaris  vermicauda 
Salt.  Oberkambrium;  Wales.  Natürliche  Größe 
Nach  Jones  und  Woodward  aus  v.  Stromer. 
66.  fEchinocaris  socialis  Beech.  Chemung, 
Oberdevon;  Pennsylvania.  Natürliche  Größe. 
Nach  Beecher.  Aus  v.  Stromer,  abd  Ab- 
domen, m  Mandibeln?,  s  Dorsalschale. 

Oberkambrium  bis  Silur;  f  Phasganocaris 
Nov.,  Devon:  f  Cryptozoa  Pack.,  Karbon. 
Den  fCeratiocaridae  stehen  wohl  auch  mehrere 
jüngst  von  Walcott  im  Mittelkambrium 
Britisch-Kolumbiens  entdeckte  Formen  nahe: 
fHurdia,  f Fieldia,  f Tuzoia  Wale.  Der 
meist  kräftig  gewölbte  Panzer  der  f  Echino- 
caridae  zeigt  in  der  Kopfregion  eine  bis 
mehrere   buckeiförmige  Auftreibungen,   die 


eine  rohe  Segmentierung  andeuten  und  von 
denen  die  eine  ein  ,, Augenhöcker"  sein  mag. 
Häufig  sind  die  Schalen  außerdem  noch 
mit  Knötchen,  Stachelanhängen  verziert. 
fAristozoeBarr.  (Unterkambrium,  Devon) 
mit  einem  langen  Abdominalgliede  (als 
fBactropus  Barr,  bezeichnet)  und  mit 
langem  schlankem  Telson;  PCarnarvonia 
Wale,  Mittelkambrium;  fEchinocaris 
Whitf.,  Fig.  66,  Devon. 

3.  f  Rhinocarina;  die  glatte  bis  scharf 
längsgekielte,  zweiklappige  Schale  schließt 
in  der  Mediane  eine  schlanke  Dorsalplatte 
und  davor  ein  ebenfalls  schlankes,  vor- 
ragendes Rostrum  ein;  in  der  VorderhäKte 
des  Schildes  liegt  rechts  und  links  ein  kleiner 
,, Augenhöcker";  2  bis  3  Abdominalsegmente, 
Telson  spitz,  Furka  groß,  f Rhino caris 
J.  M.  Cl.,  Mitteldevon;  fElymocaris 
Beech.,  Oberdevon;  f  Tropidocaris 
Beech.,  Oberdevon  bis  Unterkarbon. 

4.  f Discinocarina.  Im  Silur,  Devon 
(und  in  der  alpinen  Trias,  fAspidocaris 
Reuss)  wurden  mehrfach  ovale  bis  kreis- 
förmige, zwei-  oder  einklappige,  glatte  bis 
konzentrisch  gestreifte,  chitinös-kohlige 
Schalen  mit  ±  dreiseitigem  ,,Rostralein- 
schnitt"  gefunden  :fDiscinocarisWoodw., 
Silur;f  Aptychopsis  Barr.,  Silur;f  Pelto- 
caris  Salt.,  Silur;  fDipterocaris  J.  M.  Cl., 
Fig.  67,  Silur,  Devon  u.  a.  m.  Die  Lepto- 
straken-   resp.   Archäostraken-Natur    dieser 


Fig.   67.      f  D  i  p  t  e  r  0  c  a'  r  i  s 

vetustus  d'Arch.  et  Vern. 

(Discinocarina).   Devon;  Eifel. 

NatürUche  Größe.     Aus 

Zittel. 


und  ±  ähnhcher  Formen  (f Cardiocaris 
Woodw.,  fSpathocaris  J.  M.  Cl.  und 
andere)  ist  fraghch;  die  Dinge  sind  zum 
Teil  auch  als  Operkula  von  f  Goniatiten 
(vgl.  den  Artikel  ,,Cephalopoda,  Paläon- 
tologie") gedeutet,  ohne  daß  auch  nach 
dieser    Richtung  Sicherheit  gewonnen  wäre. 

C.  Malacostraca. 

5.  Ordnung  Isopoda.  Devon  ?  bis  Kar- 
bon?, Trias?;  Jura  bis  jetzt  (s.  S.  760, 
Fig.  96). 

Aus  paläozoischen,  nichtmarinen  Ab- 
lagerungen wurden  mehrere,  meist  nur  in 
Fragmenten  erhaltene  Formen  beschrieben, 
die  in  verschieden  enge  Beziehungen  zu 
Isopoden,  zu  anderen  Krebsen,  teils  auch  zu 
f  Gigantostraken  (s.  d.)  gesetzt  worden  sind. 
Von  diesen  Formen  gestattetf  Amphipeltis 
paradoxus  Salt.  (Oberdevon;  Neuschott- 
land),   als    Amphipode,    Stomatopode    und 


Crustacea  (Paläontologie) 


793 


Isopode  gedeutet,  gar  keine  sichere  Be- 
urteilung. Der  besser  erhaltene  fOxyuro- 
poda  ligioides  Carp.  u.  Swain  Fig.  68 
(Oberes  Oldred;  Irland)  [mit  kleinem,  kurzem, 
breitem  Kopf,  der  mit  dem  ersten  Thorax- 
segment verwachsen  in  das  zweite  Segment 


Fig.  68.  fOxyuropoda  ligioides  Carp.  u. 
Swain.  (Plsopoda).  Oberdevon,  Oldred; 
Kiltorcanliill,  Kilkenny,  Irland.  Nat.  Gr. 
1  bis  7  Thoraxsegmente,  I  bis  VI  Abdominal- 
segmente, a  Antenne,  c  Scherenfuß  (?)  am 
1.  Thorakalsegment,  p  Endglieder  eines  Thorakal- 
fußes,  u  Uropoden.  Nach  Carpenter  und 
Swain.     Aus  Andree. 

eingesenkt  ist,  mit  6  freien,  langen  Thorax- 
segmenten mit  deuthch  abgesetzten  Pleuren, 
mit  6  kurzen,  erhebhch  schmäleren  Pleon- 
segmenten,  deren  letztes,  längeres,  schlanke 
Uropoden  trägt,  mit  Scherenfuß  ?  am 
1.  Thoraxsegment]  zeigt  sowohl  gewisse 
Aehnlichkeit  mit  Isopoden  (besonders  mit 
Onisciden)  wie  mit  den  fossil  bisher  nicht 
•  nachgewiesenen  Anisopoden  (Scherenasseln). 
Die  riesigen  Formen:  fPraearcturus  H. 
Woodw.  aus  dem  Oldred  Englands  und 
f  Arthropleura  Jord.  aus  paralischem  und 
limnischem  Oberkarbon  von  England,  Frank- 
reich, der  Rheinpfalz,  Sachsen  und  Nieder- 
schlesien [mit  kleinem  ( ?)  Kopf,  mit  breiten, 
grobgehöckerten  Thoraxsegmenten,  deren 
Pleuren  kurz  zugespitzt,  leicht  gegen  hinten 
gebogen  sind,  mit  schmäleren  Abdominal- 
segmenten, mit  kreissektorförmigen,  längs- 
gefurchten Sternalschuppen  auf  der  Unter- 
seite  und   mit   breiten    Kiemenplatten    (?) 


am  Basalteil  der  sonst  nicht  genauer  be- 
kannten Füße,  mit  einem  Scherenfuß  am 
2.  ( ?)  Thorakalsegment]  mögen,  soweit  nach 
Fragmenten  einUrteil  möghch,  mit  fOxyuro- 
poda in  Beziehung  stehen.  Andree  nennt 
f  Arthropleura  einen  Kollektivtypus,  der 
den  Ahnen  der  Isopoden,  Anisopoden  und 
Amphipoden  nahe  stand.  Das  ist  denk- 
bar, aber  in  der  geradlinigen  Ahnenreihe 
der  Isopoden  stand  f  Arthropleura  kaum; 
eher  vielleicht  fOxyuropoda,  obwohl 
hier  auch  an  Anisopodencharaktere  gedacht 
werden  muß. 

Auch  über  fisopodites  triasinus  Pic. 
(Muschelkalk)  ist  nicht  bestimmt  zu  ur 
teilen. 

Echte  Isopoden  kennt  man  als  Selten- 
heiten erst  seit  dem  Jura.  Die  meisten 
fossilen  sind  marine  Formen  und  gehören 
zu  den  Flabellifera  mit  Schwanzfächer 
aus  großem  Telson  und  kräftig  entwickelten 
Uropoden,  Den  Aegidae  in  Form  und 
GMederung  des  Rüclienpanzers  ähnelnde 
Typen  sind  seit  dem  Dogger  (?  Lias)  be- 
kannt: die  groß  werdende  fPalaega 
V.  Amm.  ist  vom  Dogger  bis  ins  Miocän 
nachgewiesen,  f  Aegites  v.  Amm.  aus  dem 


°~:^ 


._,-yli'^« 


Fig.  69,  70.  Fossile  Isopoda.  69.  fCyclo- 
sphaeroma  trilobatum  H.  Woodw.  Ober- 
jura,  Purbeck;  Aylesbury,  England.  ','4  nat. 
Gr.  0  Augen,  t  Telson,  u  Uropoden  (ergänzt). 
Nach  Woodward.  Aus  v.  Stromer.  70.  f  Urda 
rostrata  Mstr.  Oberjura,  lithograph.  Schiefer; 
Solnhofen,  Bayern,  (vergr.).  a  Antennen,  e  Epi- 
meren  der  Thorakal Segmente,  m  Mundglied- 
maßen, 0  große  Facettenaugen,  u  Uropoden. 
Nach  Kunth.     Aus  v.  Stromer. 

lithographischen  Schiefer  von  Solnhofen  und 
f  ArchaeoniscusM.Edw.  aus  demPurbeck. 
Auch  Sphaeromidae  wurden  bereits  im 
Jura  gefunden:  Remes  fand  Sphaeroma 
Latr.  selbst  im  Tithon  von  Stramberg  in 
Mähren  und  ebendort  fPalaeosphaeroma 
Rem.,  welche  dem  f Cyclosphaeroma  H. 
Woodw.  (Fig.  69)  (Dogger,  Purbeck)  mit 
relativ  großem  Kopfabschnitt  und  mit  großem 
Telson,  das  sehr  einem  Trilobitenpygidium 
ähnelt,  äußerst  nahe  steht.  fEosphaeroma 


794 


Crustacea  (Paläontologie) 


H.  Woodw.  mit  breiten  Pleuren  der  Thorax- 
segmente und  mit  manchmal  zu  einem 
großen  Schilde  verwachsenen  Pleonsegmenten 
ist  aus  dem  01igocän,f  Archaeosphaeroma 
Nov.  aus  dem  Miocän  bekannt.  Im  litho- 
graphischen Schiefer  Solnhofens  und  im 
Gault  von  Norddeutschland  kommt  in  der 
Gattung! Ur  da  Ms  tr.  (Fig.70)  ein  besonderer 
Isopodentyp  vor(Fam.f  Urdaidae  Kunth): 
der  schlanke  Körper  hat  einen  :^  quadra- 
tischengroßen  Kopf  mitseithchliegenden,  zwei 
Drittel  bis  die  ganze  Länge  des  Kopfes  ein- 
nehmenden Facettenaugen,  mit  großer  Ober- 
lippe, kräftigen  Mandibeln,  kurzen,  feinen 
Antennen;  der  Thorax  hat  5  bis  6  freie 
Segmente  mit  schmalen  Epimeren,  mit 
Schreitfüßen ;  das  Pleon  wird  von  5  bis  6  weit 
kürzeren  Segmenten  ohne  Epimeren  und 
von  einem  großen,  halbelliptischen  Telson 
(mit  ziemhch  kräftigen  Uropoden)  gebildet. 
Ob,  wie  Kunth  meinte,  Verwandtschafts- 
beziehungen von  für  da  zu  den  Aegidae 
(Cymothoidae)  und  denAnceidae(Gnathiidae) 
herrschen,  bleibt  dahingestellt. 

Vereinzelt  wurden  auch  Landasseln 
(Oniscoidea)  fossil  gefunden*  Oniscus  L., 
Trichoniscus  Brdt.  und  Porcellio  Latr. 
im  Bernstein  des  samländischen  Unter- 
ohgocän  und  Armadillo  Latr.  (Cubaris 
Brdt.)  im  obermiocänen  Süßw^assermergel 
von  Oeningen. 

Schheßhch  sei  erwähnt,  daß  Bell  aus 
demCenoman  von  Cambridge  das  Vorkommen 
eines  parasitären  Epicarideen,  Bopyriden, 
anführt. 

6.  Ordnung  Amphipoda.  ( ?  Devon- 
Perm),  Tertiär,  jetzt  (s.  S.  761.  Fig.  93,  103). ; 

Fossile  Araphipoden  werden  zwar  seit 
dem  Obersilur  genannt,  aber  die  Deutung ; 
paläozoischer  Reste  ist  höchst  unsicher. 
Das  große  als  f  Necogammarus  Salweyi 
Huxl. U.Salt,  aus  dem  Obersilur  von  Ludlow 
beschriebeneFragment  wurde  auch  als Isopode, 
fEurypteride  und  Myriapode  gedeutet;  eben- 
so sind  fAmphipeltis  Salt.  (Devon), 
fBostrichopus  Gf.  (Unterkarbon), 
fDiplostylus  Salt.  (Oberkarbon),  fPro- 
soponiscus  Kirkby  (Zechstein)  auf  zu 
unvollständige  Reste  gegründet,  um  sicher 
klassifiziert  werden  zu  können. 

Erst  aus  dem  Tertiär  sind  als  größte 
Raritäten  ein  winziger  Gammaride fPalaeo- 
gammarus  sambiensis  Zaddach  (Bern- 
stein) —  Fig.  71  — ,  ein  Gammarusf  oenin- 
gensis  Heer.  (Miocän,  Süßwasserkalk  von 
Oeningen)  und  Typhis  fgracilis  Conr. 
(N.-Amerika)  als  echte  Amphipoden  bekannt. 

7.  Ordnung  Syncarida  (Anomostraca, 
Anaspidacea).  Karbon,  Perm;  ietzt  (s.  S.  761, 
Fig.  95). 

Den  sehr  seltenen,  heute  in  Tasmanien 
und  SüdostaustraUen  (und  in  einem  Brunnen 
von    Prag?)    lebenden    Syncariden,    deren 


kleiner  Kopf  gestielte  oder  sitzende  Augen  hat 
(resp.  augenlos  ist  ?),  deren  Thorax  aus  7 — 8 
freien  Segmenten  besteht,  mit  5  Spalt- 
fußpaaren an  den  5  ersten  Pleonsegmenten, 
mit  großen  gespaltenen  Uropoden  neben  dem 


Fig.  71.  f Palaeogammarus  sambiensis 
Zadd.  (Amphipoda).  Bernstein  des  Unter- 
oligocän;  Ostpreußen.  A  Bernsteinstiick  mit 
dem  Krebs  in  natürlicher  Größe.  B  die  ,,In- 
kluse"  (mit  Sand)  stark  vergrößert,  c  Kopf  mit 
Antennen,  1  bis  7  Thorakal Segmente,  t  hintere 
Thorakalfüße,  s  Springfüße  des  Abdomens.  Nach 
Zaddach.     Aus  v.  Stromer. 

Telson,  stehen  einzelne  kleine  Krebse  aus 
karbonischen  und  permischen  Süßwasser- 
I  ablagerungen  morphologisch  sehr  nahe  — 
abgesehen  davon,  daß  das  meist  sehr  kurze 
erste  Thoraxsegment  mit  dem  Kopf  ganz 
verschmolzen  sein  kann,  und  daß  (vermutlich 
gestielte)  Augen  nicht  sicher  nachgewiesen 
werden  konnten.  Trotz  der  sehr  großen 
Zeitlücke  zwischen  den  fossilen  und  lebenden 
Formen  haben  C  ahn  an,  G.  Smith  und 
andere  sie  ohne  Bedenken  miteinander  ver- 
einigt. 

Besonders  dem  aus  tasmanischen  Hoch- 
gebirgswässern  bekannten  Anaspides 
Thoms.  gleicht  f Praeanaspides  prae- 
cursor  H.  Woodw.  (Oberkarbon;  Ilkesson, 
Derbyshire)  bis  auf  das  kurze  erste,  mit  dem 
Kopf  verwachsene  Thoraxsegment  und  die 
wesentlich  kräftigeren  Endopodite  des  zweiten 
Thoraxsegmentes  sehr  auffallend.  fPalaeor 
caris  M.  u.  W.  —  Fig.  72  —  (Oberkarbon; 
IlMnois,  Lankashire),  f  Gasocaris  Fritsch 
(Oberkarbon;  Böhmen)  und  fGampsonyx 
Jord.  (==fUronectes  Bronn)  —  Fig.  73  — 
(Unterperm;  Rheinpfalz),  über  deren  Fußbau 
noch  nicht  in  allem  Klarheit  herrscht, 
werden  von  G.  Smith  als  Fam.  fGam- 
psonychidae  ebenfalls  den  Syncarida  zu- 
gezählt. 

f  Acant  ho  telson  M.  u.  W.  (Oberkarbon; 
Illinois)  mit  nur  einer  ?  Antenne  und  mit 
?  einfachen  Thorakopoden,  ferner  die  äußerst 
zierhche,  schlanke  f  Palaeorchestia  Zitt. 
(Oberkarbon;  Böhmen)  mit  gestielten 
Augen  ( ?),  sehr  kurzen  Pleonsegmenten 
und  großem   Schwanzfächer,  und  fNecto- 


Crustacea  (Paläontologie) 


795 


73 


weitaus  meisten  in  marinen  Gesteinen  ge- 
funden wurden. 

Die  Zeit  der  Abzweigung  der  Decapoda  von 
anderen  Krebsen,  verrautlich  von  Schizopoden 
(über  die  niclit  fossil  bekannten  Dichelopoden?) 
läßt  sich  nicht  fixieren.  Sie  fällt  aber,  wenn  auch 
die  im  Karbon  gefundenen  langschwänzigen 
Krebse  wie  fCrangopsis  und  f  Anthrapalae- 
mon  vielleicht  nicht  Dekapoden  sondern  Schizo- 
poden sein  mögen,  doch  zweifellos  ins  Paläozoi- 
kum. 

Die  ersten  echten  Dekapoden  und  zwar 
Macrura  (Fig.  75,  76)  sind  wohl  im  Perm 
nachgewiesen:  f  Palaeopemphix  Gemni. 
(Perm;  Sizilien),  der  in  mesozoischen  Ab- 
lagerungen nicht  seltenen  Famihe  der 
fGlyphaeidae  angehörend,  welche  die 
Palinuridae  (Lias  bis  jetzt)  mit  den 
Nephropsidae  (Astacidae)  unter  den 
Keptantia  morphologisch  verbindet.  In 
der  Trias  sind  sowohl  Macrura  reptantia 
wie  natantia  sehr  spärlich  vertreten;  im 
Jura  blühen  sie  auf,  und  der  obere  Jura, 
aus  dem  eine  sehr  große  Zahl  fossiler 
Macrurengattungen  bekannt  wurde,  war 
wohl  überhaupt  ihre  Blütezeit.  Schon  in 
der    Kreide,    namentlich    aber    im    Tertiär 


Fig.  72,  73.  Fossile  Syucarida.  72.  fPa- 
laeocaris  typus  M.  a.  W.  Oberkarbon; 
Mazon  Creek,  Illinois.  Stark  vergrößert,  Rekon- 
struktion.   Nach  Kingsley  und  Packard.  Aus 

V.  Stromer.      73.    fGampsonyx    (fUronec-    "'^l     '     .         i    •  i-  i  ..  i 

tes)  fimbriatus    Jord.     Rotliegendes,   Perm;    ge^en  sie  erhebhch  zurück 
Lebach  b.  Saarbrücken.   Vergr.   Rekonstruktion. 
Kur   die   Anhänge   der   rechten    Seite   sind   ge 
zeichnet.     Aus  v.  Stromer. 


telson  Brocchi  (Unterperm;  Autun)  mit 
4  ?  Pleonsegmenten  mögen  ebenfalls  den 
Syncarida  zugehören. 

Die  Verbreitung  der  Syncariden  (nach  G. 
Smith  der  primitivsten  unter  den  ,,Eumala- 
kostraken")  von  den  nordatlandischen  Landge- 
bieten des  jüngeren  Paläozoikum  zu  den  australi- 
schen Gebieten  der  Jetztzeit  nimmt  Smith  als 
über  Südamerika  und  die  Antarktis  vor  sich 
gegangen  an. 

8.  Ordnung  Schizopoda.  ( ?  Devon)  Kar- 
bon: jetzt  (s.  S.  761,  Fig.  92). 

Einige  paläozoische,  langschwänzige 
Krebse,  ihrem  Habitus  nach  mehr  Dekapoden 
gleichend,  aber  in  bezug  auf  die  Zahl  der 
mit  dem  Cephalothorakalschild  verwachsenen 
Segmente  nicht  sicher  zu  beurteilen,  werden 
von  manchen  Autoren  den  Schizopoden  zu- 
gerechnet, so:  f Palaeopalaemon  Whitf. 
(Oberdevon;  Ohio),  jAnthrapalaemon  M. 
U.W.  —  Fig.  74  —  (Oberkarbon;  Schottland, 
Illinois),  fCrangopsis  Salt.  (Unterkarbon; 
Schottland,  Kentucky),  mit  4  freien  Thorax- 
segmenten, f Pygocephalus  Huxl.  (Ober- 
karbon; Manchester)  mit  Spaltfüßen  an 
den  Thoraxsegmenten,  mit  Brutblättern  und 
mit  großem  Schwanzfächer  ist  sicherer  als 
Schizopode  zu  bestimmen. 

9.  Ordnung  Decapoda.  Karbon  ?;  Perm 
bis  jetzt  (s.  S.  762,  Fig.  97,  99,  104). 

in  recht  großer  Zahl  sind  fossile  dekapode 
Krebse  bekannt  geworden,   von   denen   die 


Fig.  74.  f  Anthrapalaemon  gracilis  M.  u.  W. 

(?  Schizopode    oder    Dekapode).      Oberkarbon, 

Mazon  Creek,   Illinois.     Vergr.  Rekonstruktion. 

Aus  V.   Stromer. 

Anomura  sind  fossil  als  Seltenheiten 
erst  seit  dem  Jura  bekannt  (Galathea 
Fabr.  seit  dem  Oberjura,  Pagurus  Fabr. 
seit  dem  Eocän). 

Das  Vorkommen  der  Brachyura  wird 
mehrfach  weit,  bis  ins  Devon,  zurückdatiert: 
fGitocrangon  Richter  (Devon;  Thü- 
ringen), f  Brachypyge  Woodw.  (Karbon; 


796 


Crustacea  (Paläontologie) 


Fig.  75»  fPemphix  Sueuri  Desm.  sp. 
(Macrura  reptantia).  Muschelkalk;  Crailsheim, 
Württemberg.  1  bis  13  Cephalothorax,  14  bis  20 
Abdomen,  aj  Antennula,  aa  Antenne,  fj  bis  5 
Schreitfüße  des  Thorax,  tag  Uropoden,  nf  Nacken- 
furche, r  Eostrum,  seh  Schuppe  der  Antenne, 
X  Herzregion,  y  Leberregion.    Aus  Steinmann. 


■rc 
-rb 


Fig.  76.  fEryon  propinquus  Schloth.  sp. 
(Macrura  reptantia).  Oberjura,  lithograph. 
Schiefer;  Bayern.  Unterseite;  1  bis  13  Cephalo- 
thorakalsegmente,  14  bis  20  Abdominalsegmente, 
a^  Antennula,  a^  Antenne,  ab  Abdomen,  ah  Uro- 
poden, f  1  bis  5  (9  bis  13)  Schreitfüße,  kb  Cephalo- 
thorax, e  Einschnitte  am  Rand  des  Rücken - 
Schildes,  m  Mundgliedmaßen,  s  Schwanzfächer, 
t  Telson,     Aus  Steinmann. 


Belgien),  fHemitro  Chi  scusSchaur.(Zecli- 
stein;  Thüringen).  Die  so  bezeichneten  und 
den  Brachyuren  zugezählten  Reste  sind 
jedoch  allzu  fragmentär,  um  sie  sicher  deuten 
zu  können;  sie  haben  höchstwahrscheinlich 
nichts  mit  den  Brachyuren  zu  tun.  Auch  die 
aus  dem  Perm  Siziliens  als  fParaprosopon 
und  f  Oonocarcinus  Gemm.  beschriebenen, 
unvollständigen  Krebsreste  lassen  sich  nicht 
einwandfrei  auf  Brachyuren  beziehen.  Erst 
seit  dem  ^litteljura  kennt  man  Krebsformen, 
welche  ohne  Zweifel  als  Krabben  bezeichnet 
werden  müssen:  fProsopon  H.  v.  M.. 
—  Fig.  77  —  (Mitteljura  bis  Unterkreide); 

Fig.    77.    [fProso- 
pon   ornatum    H.  ^ 
V.    M.    (Brachyuraj. 
Ober jura ;   Oerlinger 
Tal    bei   Ulm.     Ce- 
phalothorax    vergr. 
0    Augenausschnitt, 
r  Rostrum,    rb  KJe-                 " 
menregion,  rc  Herz-       1^ 
region,     rg    Magen- 
region,     rh     Leber- 
region,  sb   lüemen- 
furche,    sc   Nacken- 
furche.                                     '      '-■ 
Aus  V.  Stromer. 

sie^  stehen  den  Dromiidae  (Notopoda, 
Rückenfüßern)  nahe,  die  sonst  seit  der 
Kreide  bekannt,  vielleicht  durch  einen  als 
fPaleinachus  H.  Woodw.  aus  dem  mitt- 
leren Dogger  Englands  beschriebenen  Ce- 
phalothorax ebenfalls  bis  in  den  Mitteljura 
zurückgehen.  Die  Brachyuren  entfalten 
sich  erst  in  der  Kreide  etwas  reicher, 
blühen  dann  im  Eocän  in  ungemein  üppiger 
Formenfülle  auf  und  auch  das  Miocän 
beherbergt  noch  eine  stattliche  Menge  von 
Brachyuren. 

10.  Ordnung  Stomatopoda.   Karbon  ( ?), 
Jura  bis  jetzt  (s.  S.  763,  Fig.  101). 

Möglicherweise  lassen  sich  die  Stomato 
poden"(Squillidae)  durch  ein  als  fNecro- 
scylla  Wilsoni  H.  Woodw.  beschriebenes 
Pleon  mit  Telson  bis  ins  Oberkarbon 
zurückverfolgen.  Sichergestellt  ist  das  Vor- 
kommen fossiler  Stomatopoden  aber  erst  seit 
demJura.tSculdaMstr.  —  Fig.78— (Litho- 
graphischer Schiefer,  Oberjura;  Sohihofen) 
kleinwüchsiger  als  die  rezenten  Squilliden, 
mit  beweglichem  vorderem  Kopfabschnitt, 
mit  kurzen  Antennulen  und  Antennen,  mit 
läugsskulptiertem  Cephalothorax,  der  die 
3  letzten  Thorakalsegmeute  freiläßt,  mit 
halbkreisförmigem  Telson  und  mit  großen 
Uropoden,  deren  BasalgUed  zwischen  den 
beweglichen  Teilen  steht  (ohne  Endlamelle 
des  äußeren  Astes),  ist  —  obwohl  die 
Thorako-  und  Pleopoden  unbekannt  sind  — 
als  echter  Stomatopode  anzusprechen.  Bei 
der     ähnlichen    f  Pseudosculda    Dames 


Crustacea  (Paläontologie)  —  Cuvier 


797 


(Oberkreide;  Libanon)  liegen  die  beiden  be- 
weglichen Aeste  der  Uropoden  nebeneinander 
an  der  äußeren  Seite  des  Basalgliedes. 
Die  Gattung  Squilla  Rond.  ist  fossil  aus 


Fig.  78.  f  Sculda  pennata 
Mstr.  (Stomatopoda). 
Oberjura,  lithograph. 

Schiefer;  Sohihofen,  Bay- 
ern. Dorsalseite,  a'  An- 
tennula,  a"  Antenne, 
r   Rostrum,    u    Uropoden. 


Ueber  doppelt  vergr.  Nach 
Kunth.   Aus  v.  Stromer. 


der  Oberkreide  Westfalens  und  des  Libanon, 
aus  dem  Eocän  Englands  und  des  Monte 
Bolca  und  aus  dem  Miocän  Sardiniens  be- 
kannt. 

(Aus  der  Oberkreide  des  Libanon  beschrieb 
Barnes  Larvenformen  von  Krebsen  als  fPseu- 
derichthys  und  fProtozoea;  wenigstens  die 
erstere    ist    als   Stomatopodenlarve    zu   deuten. 

Zusammenfassung,  J 

Was  die  Paläontologie  zur  Stammesgesdiictite 
der  Kruster  beitragen  kann,  ist  eigentlich  recht 
wenig  klärendes.  Sie  beweist  zunächst  nur.  daß 
der  Crustaceenstamm  sehr  alt  sein  muß:  stehen 
doch  im  Kambrium,  zum  Teil  schon  im  Unter- 
kambrium, die  fTrilobiten  und  die  Phyllo- 
poden,  Ostrakoden,  Cirripedien  ?,  Lepto- 
straken  vollkommen  getrennt  nebeneinander. 
Gänzlich  ,, unvermittelt"  treten  dazu  im  Ober- 
karbon die  Schizopoden  (Devon?)  wäe  die 
Syncariden,  im  Perm  die  Dekapoden  (Kar- 
bon?), im  Jura  die  Isopoden  (und  Devon?) 
und  die  Stomatopoden  (Oberkarbon?),  im 
Tertiär  die  Amphipoden  (Obersilur).  Weder 
das  Nacheinander  des  ersten  sicher  gestellten 
Auftretens  dieser  Ordnungen  noch  ihr  nach 
einzelnen  Funden  frülier  datiertes  Vorkommen 
sagt  etwas  sicheres  zu  ihren  Verwandtschafts- 
verhältnissen. Und  weit  entfernt  sind  wir  da- 
von, die  Geschichte  jeder  Ordnung  von  ihrem 
ersten  bekannt  gewordenen  Auftreten  bis  zu 
ihrem  Erlöschen  resp.  bis  in  die  Jetztzeit  ver- 
folgen zu  können.  Nur  die  f  Trilobita,  Ostra- 
coda  uiid  Decapoda  gestatten  einen  etwas 
klareren  Einblick  in  ihre  Geschichte.  In  den 
Ordnungen  der  Phyllopoden,  Cirripedien, 
Leptostraken,  Amphipoden,  Isopoden, 
Synkariden,  Schizopoden  und  Stomato- 
poden ist  die  Ueberlieferung  durch  sehr  große 
zeitliche  Lücken  besonders  unvollkommen.  An- 
gesichts solcher  Lücken  drängt  sich  die  Frage 
auf,  ob  die  durch  große  Zeitlücken  getrennten 
Vertreter  eines  morphologischen  Ordnungstypus 


wirklich  miteinander  genetisch  verknüpf  bar  sind 
(z.  B.  die  paläozoischen  und  rezenten  Lepto- 
straken, die  paläozoischen  und  rezenten  S  c  hi  zo  - 
poden,  die  karbon-permischen  und  die  rezenten 
Synkariden),  ob  die  Lücken  etwa  nur  auf 
Rechnung  unbekannten  Orts-  und  Milieuwechsels 
zu  setzen  sind,  oder  ob  etwa  wie  ,, iterative 
Artbildung"  so  hier  ,, iterative  Typenprägung'* 
vorgekommen  sein  mag?  Entscheidende  Ant- 
wort auf  solche  Fragen  zu  geben,  ist  vor  der 
Hand  unmöglich. 

Literatur.  Vergl.  die  Zusammenstellungen  in 
Ä.  A.  V.  Zittelf  Grundzüge  der  Palaeontologie. 
I.    Invertebrata,    S.  Aufl.,    1910,    S.  521  bis  567. 

J.  F.   JPonipeckJ. 


Curie 

Pierre. 

Geboren  am  15.  März  1859  in  Paris,  gestorben 
am  19.  April  1906  in  Paris.  Er  studierte  in 
Paris,  wurde  Professor  der  Physik  an  der  Muni- 
zipalschule, 1900  an  der  Sorbonne.  In  den  Jabren 
1885  bis  1894  unternahm  er  mit  seinem  Bruder 
Untersuchungen  über  Piezo-Elektrizität  und 
über  die  Ausdehnung  der  Kristalle  beim  Elek- 
trisieren. Nachdem  Becquerel  die  Radio- 
aktivität des  Urans  entdeckt  hatte,  wandte  er 
seine  Arbeitskraft  diesen  Problemen  zu.  Ge- 
meinsam mit  setner  Gattin,  geb.  Sklodowska, 
entdeckte  er  das  Radium  und  Polonium,  gab 
Methoden  zur  Beobachtung  der  Radioaktivität 
an  und  konstatierte  ihre  Uebertragbarkeit  auf 
andere  Körper.  Mit  Laborde  entdeckte  Curie 
die  Ausstrahlung  von  Wärme  durch  Radium- 
verbindungen. 

Literatur.    Nature  73,  S.  612,    1907.  —  Jotirn.  de 
Phys.  (4)  5,  S.  305,  1906. 

E.   Drude, 


Cuvier 

George  Leopold  Chretien  Frederic  Dagobert 
Baron  von. 

Geboren  am  23.  August  1769  in  Mömpelgard, 
gestorben  am  13.  Mai  1832  in  Paris.  Er  besuchte 
seit  1784  die  Karlsakademie  in  Stuttgart  und 
wurde  1788  Hauslehrer  bei  dem  Grafen  d'Hericy 
auf  Fiquatnville  in  der  Normandie,  wo  ihn  die 
Nähe  des  Meeres  zu  naturwissenschaftlichen 
Studien  anregte.  Dort  wurde  er  mit  dem  Abbe 
Tessier  bekannt,  der  durch  seme  Verbindungen 
Cuvier  1795  einen  Ruf  nach  Paris  verschaffte 
als  Professor  an  die  Zentralschule  des  Pantheon. 
Bald  darauf  ^vurde  er  zum  Gehilfen  Mertruds, 
des  Lehrers  der  vergleichenden  Anatomie  am 
Jardin  des  Plantes  ernamit  und  begann  eine 
anatomische  Sammlung  zu  gründen,  die  zu  einer 
der  größten  Europas  geworden  ist.  1796  wurde 
er  zum  Mitglied  des  Nationalinstitutes  und  1800 
zum  Nachfolger  Daubentons  am  College  de 
France  ernannt.  1808  wurde  er  Rat  der  neu- 
gegründeten Universitäten  und  leitete  die  Neu- 


798 


Cuvier  —  Cyanverbinclimgen 


einrichtung  der  Akademien  in  den  neuerworbenen 
Gebietsteilen  Italien,  Holland  und  den  Hansa- 
städten.   1813  zum  Requetenmeister  im  Staats- 
rat  ernannt,   erhielt   er   den   Auftrag,   die    Be- 
wohner   des    linken    Rheinufers    zur    Erhebung 
gegen  die   Verbündeten  zu   veranlassen,  welche 
Sendung  bei  dem  raschen  Vordringen  der  letz- 
teren  nicht  auszuführen   war.      1814   ernannte 
ihn  Napoleon  I.  zum  wirklichen  Staatsrat.    Nach 
der    zweiten    Restauration    wurde    er    Kanzler 
der    Universität,    1819    Baron    und    Pair    von 
Frankreich.       Cuvier s    \^dssenschaftliche    Pro- 
duktion fällt  in  verschiedene  Perioden.     In  den 
90er    Jahren    arbeitete    er    hauptsächlich    über 
Insekten   und    die    Anatomie    der    Wirbellosen, 
besonders  der  Mollusken,  später  wandte  er  sich 
dann  den  Wirbeltieren,  speziell  den  Säugetieren 
zu.      Er  arbeitete  hier  vor  allem  vergleichend- 
anatomisch   und    hat    diese   Wissenschaft  nicht 
nur  ihrer  Struktur  nach  ausgebaut,  sondern  sie  vor 
allem  auch  in  den  Dienst  der  zoologischen  Syste- 
matik  lebender   und    ausgestorbener    Tiere   ge- 
stellt.   Er  baute  damit  die  Arbeit  Linnes  weiter 
aus.     Seine  Leistungen  finden  dort  ihre  Grenze, 
wo  die  Beziehungen  der  vergleichenden  Anatomie 
und  Physiologie  anfangen.     Hier  bauten  Geof- 
froy    St.    Hilaire  und  Lamarck  weiter,  die 
sich  damit  in  einen  unüberbrückbaren  Gegensatz 
zu    Cuvier   stellten.      Mit  zunehmendem  Alter 
klammerte  Cuvier   sich  immer   stärker   an  die 
Linnesche  Systematik   und   wurde  damit  zum 
Hauptvertreter  der  Ai'tkonstanz.     Er  teilte  das 
Tierreich  in  vier  voneinander  völlig  geschiedene 
Stämme,    Wirbeltiere,    Gliedertiere,    Weichtiere, 
Strahltiere  ein.     Die  Art  ist  nach  ihm  konstant 
und    vom    Schöpfer    geschaffen.       Andererseits 
nötigten    ihn    seine    paläontologischen  Studien, 
sich    mit    einer    sukzessiven    Verwandlung    im 
Tierreiche    vertraut    zu    machen.       Um    diesen 
Konflikt  zu  lösen,  griff  er  zu  einer  Theorie,  wo- 
nach die  Erde  eine  Reihe  von  Revolutionen  er- 
lebt habe,  deren  jede   eine  neue   Fauna  schuf 
(Kataklysmentheorie).       Es    existierte    also    ein 
Schöpfungsplan,   den   Gott  allmählich  realisiert 
hat.      Cuviers    Wissen  war  von  einer  erstaun- 
lichen  Breite,    seine   Fähigkeit   zu   beobachten, 
zu    charakterisieren    und    zu    beschreiben     war 
unübertroffen.     Den  prächtigsten  Beweis  hierfür 
liefert  das  Regne   animal,  das   die  vollendetste 
Heerschau   über  das  Tierreich   vorstellt,   soweit 
es  in  Wort  und  Bild  festzuhalten  ist.    Die  Ge- 
biete, auf  denen  uns  seine  Arbeit  am  meisten 
vorwärts  gebracht  hat,  sind  die  Wirbeltierpaläon- 
tologie,   die    Klassifikation    des   lebenden    Tier- 
reiches und  die  Geschichte  der  Naturwissenschaft. 
Ihnen  entsprechen  die  drei  vorzüglichsten  Werke 
Cuviers:    Recherches    sur    les    ossements    fos- 
siles (1.   Aufl.   1812,    4.   Aufl.   1834  bis  1836); 
Regne  animal  distribue  d'apres  son  Organisation 
(1.   Aufl.  1817,  2.   Aufl.  1829/30);   Histoire  des 
sciences  naturelles  1841/45,  herausgegeben  von 
Magdeleine   de    Saint-Agy. 

Literatur.  Lee,  Blemoirs  of  Baron  Cuvier. 
London  1888.  —  Pasquier,  Eloge  de  Cuvier. 
Paris  1883. 

W.  Harms. 


Cyanverbindnngen. 

j  1.  Allgemeines.  2.  Dicyan.  3.  Cyanwasser- 
i  Stoff:  a)  Die  Säure,  b)  Normale  Cyanide,  c)  Kom- 
I  plexo  Cyanide.    4.  Nitrile.    5.  Isonitrile.   6.  Cyan- 

säure  (Isocyansäure) ,  Cyanhaloide  und  Cyan- 
i  amid.  7.  Cyanur-  und  Isocyanursäure,  Cyanur- 
j  haloide,  Cyanuramide  und  Isocyanurimide.      8. 

Thiocyansäure  (Rhodanwasserstoff)  und  Iso- 
1  thiocyansäure  mit  ihren  Derivaten. 

I.  Allgemeines.  Die  Cyanverbindungen 
enthalten  in  ihrem  Molekül  das  einwertige 
Kadikal  Cyan  — C :  N.  Im  weiteren  Sinne 
gehören  zu  ihnen  die  Isocyanverbindungen 
mit  dem  Radikal  Isocyan  oder  Carbylamin 
—  N:C.  Der  Name  Cyan  {y.iavos  blau)  weist 
auf  den  zuerst  entdeckten  Vertreter  der 
Cyanverbindungen,  das  Berlinerblau  (1704) 
hin.  Das  früher  an  Stelle  von  CN  übhche 
Symbol  Cy  wird  nur  noch  selten  gebraucht. 
Als  Kohlenstoffverbindungen  zur  organischen 
Chemie  gehörig,  stehen  doch  manche  der 
nachstehend  beschriebenen  Substanzen, 
namentlich  die  Salze,  in  enger  Beziehung 
zu  anorganischen;  sie  finden  sich  deshalb 
sowohl  in  organisch-  als  auch  anorganisch- 
chemischen Werken  aufgeführt. 

Von  den  Verwandten  des  Stickstoffs 
sind  keine  Verbindungen  bekannt,  die  sich 
den  Cyaniden  und  Isocyaniden  an  die  Seite 
stellen  ließen,  also  etwa  die  Radikale  .  C  •  P, 
.  C  :  As  enthielten.  Die  weite  Verzweigung 
der  Chemie  des  Cyans  hat  ihren  Grund  in 
dem  ungesättigten  Zustande  des  Cyan- 
und  Isocyanrestes.  Die  Cyanverbindungen 
haben  nicht  nur  vielfach  das  Bestreben, 
sich  in  isomere  und  polymere  Stoffe  umzu- 
wandeln, sondern  allgeinein  auch  die  Fähig- 
keit, andere  Substanzen  zu  addieren  und  mit 
ihnen  neue  Körper  zu  bilden. 

In  eine  Beschreibung  der  Cyanverbin- 
dungen müssen  demnach  Substanzen  (z.  B. 
die  der  Cyanurreihe)  einbezogen  werden,  die 
selbst  das  einwertige  Cyan-  oder  Isocyan- 
radikal  nicht  enthalten. 

2.  Dicyan.  Cyan  vermag  in  freiem 
Zustande  nicht  zu  existieren.  Sobald  man 
den  Cyanrest  aus  Verbindungen  abscheidet, 
verdoppelt  er  sieh  und  bildet  das  Dicyan 
N;C.C:N.  das  durch  Gay-Lussac  im 
Jahre  1815  entdeckt  wurde.  Es  hieß  früher 
Cyan  und  wird  auch  heute  meist  noch  so 
genannt.  In  dem  Zusammenschluß  zweier 
einwertiger  Reste  zu  einem  Molekül  gleicht 
das  Cyan  den  Halogenatomen  und  anderen 
Radikalen  (Methyl,  Amid  usw.). 

Gleichartiges  chemisches  Verhalten  zeigen 
Dicyan  und  Chlor  gegenüber  dem  Kalium,  das 
in  beiden  Gasen  verbrennt,  gegenüber  der  schwef- 
ligen Säure,  die  zu  Schwefelsäure  oxydiert  wird, 
und  gegenüber  der  Kalilauge,  die  von  Dicyan 
in  Kaliumcyanid  CNK  und  -cyanat  OCNK, 
von  Chlor'  in  Kaliumchlorid  CIK  und 
-hypochlorit  ClOK  übergeführt  wird.  Die  Analogie 
mit   den   Halogenen   erstreckt    sich   weiter   auf 


Cyanverbindimgen 


790 


die  Wasserstoffverbindungen  (Blausäure,  Salz- 
säure) und  die  Metallverbindungen  (Cyankalium 
und  Chlorkalium  kristallisieren  beide  in  Würfeln 
oder  Oktaedern,  Cyansilber  und  Chlorsilber  sind 
gleich  aussehende  weiße,  in  Ammoniak  lösliche 
Niederschläge).  Auch  lassen  sich  in  organischen 
Verbindungen  Halogenatome  durch  Cyanreste  und 
umgekehrt  ersetzen.  Aus  diesen  Gründen  soll 
das  Dicyan  gleich  einem  Element  vor  den  übrigen 
Cyanverbindungen  besprochen  werden,  obwohl 
es  vom  Standpunkte  der  organischen  Chemie 
als  Nitril  der  Oxalsäure  seinen  Platz  erst  nach 
dem  Cyanwasserstoff  und  den  Nitrilen  haben 
könnte. 

Die  Hydrolyse  des  Dicyaiis  zu  Oxalsäure 
HOOC.COOH  beweist  einerseits  in  Ueber- 
einstimmung  mit  der  Dampfdichte  52,  daß 
die  Moleküle  des  Gases  sich  aus  2  CN-Gruppen 
zusammensetzen,  andererseits,  daß  in  den 
beiden  Gruppen  die  Kohlenstoffatome  un- 
mittelbar verbunden  sind  und  die  Formu- 
lierungen als  Diisocyan  C:N.N:C  oder  als 
Cyanisocyan  N:C.N:C  ausscheiden. 

Diisocyan  scheint  sich  zu  bilden,  wenn  das 
Tetrabromid  BroC:N.N:CBro  mit  Zinkstaub  be- 
handelt wird;  eine  nähere  Untersuchung  fehlt, 
doch  sind  als  Produkte  der  Hydrolyse  Hydrazin 
und  Ameisensäure  wahrscheinlich  gemacht. 

Dicyan  entsteht  aus  den  Elementen  nur 
schwierig;  vorteilhaft  ist  es,  einerseits  mit 
hoher  Temperatur  starken  Druck  zu  ver- 
einigen, andererseits  der  Kohle  Kalium- 
carbonat  zuzumischen,  d.  h.  durch  Kahum 
dte  Vereinigung  vermitteln  zu  lassen.  Eine 
ergiebigere  Bildungsweise  des  Dicyans,  die 
zu  seiner  Entdeckung  führte  und  noch  heute 
zu  seiner  Darstellung  dient,  ist  die  Zerlegung 
von  Quecksilbercyanid  durch  starkes  Er- 
hitzen: 

(CN)2Hg=(CN)2+Hg. 

Setzt  man  Quecksilberchlorid  zu,  so  tritt 
der  Zerfall  schon  bei  weniger  hoher  Tem- 
peratur ein: 

(CN)2Hg+HgCl2  =  (CN)2+2HgCl. 
Aus  wässeriger  Lösung  läßt  sich  das  Gas 
entwickeln,  wenn  man  eine  konzentrierte 
Lösung  von  Cyankahum  in  Kupfervitriol- 
lösung fließen  läßt  und  das  abgeschiedene 
Kupfercyanid  durch  Erwärmen  zerlegt; 
2(CN)2Cu  =  (CN)2-f  2CN.CU. 

Das  Kupfercyanür  gibt  den  Rest  des  Cyans 
•ab,  wenn  es  nach  dem  Auswaschen  mit 
Eisenchloridlösung  oder  mit  Braunstein  und 
Essigsäure  erwärmt  wird.  Der  Zusammenhang 
mit  der  Oxalsäure  zeigt  sich  im  Auftreten 
des  Dicyans  beim  Erhitzen  von  Ammonium- 
oxalat  und  von  Oxamid  mit  Phosphorpent- 
oxyd.  In  geringer  Menge  wird  es  in  den 
Hochofengasen  angetroffen. 

Dicyan  ist  ein  farbloses  Gas  von  eigen- 
tümlichem Geruch  und  dem  speziflschen 
Gewicht  1,8064  (Luft  =  1).  Bei  —21« 
unter  gewöhnlichem  oder  bei   -[-20°  unter 


4  Atmosphären  Druck  wird  es  flüssig  und 
hat  dann  das  speziflsche  Gewicht  0,866. 
Seine  kritische  Temperatur  ist  124,0",  sein 
kritischer  Druck  61,7  Atmosphären.  Bei 
—34,4"  erstarrt  es  kristallinisch.  Wasser 
löst  4,  Alkohol  23  Vol.  des  Gases.  An  der 
Luft  verbrennt  es  mitpflrsichblütroter,bläu- 
-lich  und  ganz  außen  grünlich  gesäumter 
Flamme  zu  Kohlendioxyd  und  Stickstoff. 
Die  Verbrennungswärme  zeigt  an,  daß  Dicyan 
eine  endotherme  Verbindung  ist.  Die  Flamme 
gibt  ein  charakteristisches  Spektrum, 

Dicyan  ist  ein  starkes  Gift,  das  ganz 
ähnhch  wie  Blausäure  (s.  S.  801),  doch 
weniger  plötzhch  wirkt. 

Gegen  hohe  Temperaturen  ist  es  zwar 
recht  beständig,  doch  wandelt  es  sich  in 
Berührung  mit  chemisch  wirksamen  Mitteln 
leicht  um.  Schon  die  wässerige  Lösung  wird 
nach  einiger  Zeit  dunkel  und  scheidet  dann 
einen  braunen  Körper  ab,  während  sich  in 
der  Lösung  Ammoniumcyanid,  -formiat, 
-Oxalat  und  Harnstoff  finden.  Dem  braunen 
Körper  hat  man  den  Namen  Az ulmsäure 
oder  Azulminsäure  beigelegt  und  die 
Zusammensetzung  C4H5N5O  (aber  auch 
CgHeNgO)  zugeschrieben.  Um  500"  wird 
Cyangas  polymerisiert  zuParacyan  oder 
Cyanur  (CN)x,  einer  braunschwarzen, 
lockeren  und  unlöslichen  Masse,  die  sich 
bei  860"  wieder  in  Dicyan  zurückverwandelt. 
Paracyan  bleibt  als  Rückstand  bei  der 
Zerlegung  von  Quecksilber-  und  Silbercyanid 
durch  Glühen  und  bildet  sich  auch  beim 
Erhitzen  von  Cyanurjodid  und  Azulmsäure. 
Beim  Durchschlagen  elektrischer  Funken 
zerfällt  Dicyan  in  seine  Elemente,  nach 
Berthelot  bildet  sich  dabei  auch  Paracyan. 
Eine  Mischung  des  Dicyans  mit  Sauerstoff 
verwandelt  sich  im  ultravioletten  Lichte  in 
Kohlendioxyd  und  Stickstoff.  Mit  Wasserstoff 
verbindet  sich  Dicyan  bei  500"  zu  Blausäure. 
Durch  Zinn  und  Salzsäure  wird  es  zu 
Aethylendiamin  H2N.CH2.CH2.NH2,  von 
schwefliger    Säure   zu    Blausäure   reduziert: 

(CN)2+H2S03+H20  =  2CNH+H2SO4. 
Kalium  und  Natrium  verbrennen  bei  gelindem 
Erwärmen  in  Cyangas  zu  CNK  und  CNNa, 
auch  Zink,  Cadmium  und  Eisen  reagieren 
bei  300"  mit  dem  Gas.  Beim  Glühen  von 
Kahumcarbonat  im  Strome  von  Dicyan, 
auch  beim  Einleiten  des  Gases  in  Kahlauge 
entstehen  Kaliumcyanid  und  -cyanat.  Ist 
eine  geringe  Menge  Aldehyd  zugegen,  so 
bildet  sich  in  der  wässerigen  Lösung  nur 
Oxamid  HjN.CO.CO.NHa.  Mineralsäuren 
hydrolysieren  das  Dicyan  über  das  Oxamid 
zu  Oxalsäure: 

NC .  CN  -f  4  H2O  =  HOOC .  COOH  +  2  NH.,. 
Eine  quantitative  Hydrolyse  bis  zum  Oxamid 
H2N.OC.CO.NH2  bewirkt  eine  Wasserstoff- 
superoxydlösung mit  etwas  Kahlauge.     Jod- 


800 


Cyanverbindungen 


Wasserstoff  erzeugt  iu  der  Wärme  Glyko- 
koll  H2N.CH2.COOH.  Mit  überschüssigem 
trockenen  Ammoniak  bildet  trockenes  Dicyan 
pechschwarze  glänzende  Blättchen,  Hy- 
draz ulmin  genannt.  Dicyan  vereinigt  sich 
mit  1  Mol.  Schwefelwasserstoff  zu  Flavean- 
wasserstoff  H2N.CS.CN  (Gay-Lussac), 
der  in  Form  gelber  unbeständiger  Nadeln, 
aus  Chloroformlösung  erhalten  wird.  Leitet 
man  Dicyan  in  eine  alkohohsche  Lösung  von 
Natriumhydrosulfid,  so  entsteht  das  Natrium- 
salz des  Eubeanwasserstoffes  (Dithio- 
oxamid)  H2N.CS.CS.NH2  (Wöhler),  aus 
dessen  Lösung  die  freie  Verbindung  durch 
Ansäuern  in  gelbroten  glänzenden  Kriställ- 
chen  abgeschieden  wird.  Diese  erhält  man 
sogleich,  wenn  man  Dicyan  zusammen  mit 
überschüssigem  Schwefelwasserstoff  in  Al- 
kohol leitet.  Hydrolyse  führt  beide  Ver- 
bindungen in  Oxalsäure  über.  Anlagerung 
von  1  Mol.  Alkohol  an  Dicyan  ergibt 
den  Aethj^lester  der  Cyanimidokohlensäure 
NC.C(:NH)OC2H5,  von "2  Mol.  den  Diimido- 
oxalsäure-DiäthylesterH5C20(HN:)C.C(:NH)- 
OCoHj.  Die  Umsetzung  des  Dicyans  mit 
anderen  organischen  Verbindungen  führt  eben- 
falls vielfach  zu  Abkömmlingen  der  Oxal- 
säure, lieber  die  Einwirkung  auf  aromatische 
Kohlenwasserstoffe  bei  Gegenwart  von  Alu- 
miniumchlorid s.  bei  den  Säurecyaniden 
im  Abschnitt  „Nitrile"  S.  807  u-nd  808. 
3.  Cyanwasserstoff.  Cyanwasserstoff 
(Blausäure),  das  Nitril  der  Ameisensäure, 
ist  die  einfachste  Cyanverbindung.  Zur 
Strukturfrage  ist  zu  sagen,  daß  man  der 
Blausäure  und  ihren  Salzen  von  ieher  die 
Formeln  H.C  •  N  und  Me.C  -.  N  zugeschrieben 
hat.  Die  Beobachtung  jedoch,  daß  durch 
Umsetzung  von  Jodalkylen  mit  Cyansilber 
Isonitrile  (s.  Abschnitt  5)  erhalten  werden, 
zwingt  zur  Annahme  einer  Formel  Me.NC. 
Da  sich  die  Isonitrile  bei  erhöhter  Tempera- 
tur in  Nitrile  umlagern,  so  beweist  die 
ebenfalls  beobachtete  Entstehung  von  Nitrilen 
aus  Cyankalium  nichts  zugunsten  der  alten 
Formel.  Esl  legt  kein  Grund  vor,  die  kristalli- 
sierten einheithchen  Salze  als  Gemische  von 
zwei  isomeren  Verbindungen  anzusehen.  Wohl 
aber  mag  dies  für  die  Blausäure  zutreffen. 
Ihre  Formel  H.C  •  N  ergibt  sich  aus  ihrer 
Bildung  aus  Formamid,  aus  Chloroform  und 
aus  Acetylen.  Die  gleichzeitige  Entstehung 
von  Methylcyanid  CHg.CN  und  Methyl- 
isocyanid  CHg.NC  bei  der  Umsetzung  von 
Blausäure  mit  Diazomethan  in  Aether  kann 
dadurch  erklärt  werden,  daß  Blausäure 
zugleich  Cyan  und  IsoCyanwasserstoff  ist 
(Tautomerie),  Wenn  eine  wässerige  Lösung 
desCyankahums  mit  energischenAlkyherungs- 
mitteln  schon  bei  niederer  Temperatur  neben 
Isonitril  viel  Nitril  gibt,  so  spricht  dies 
ebenfalls  für  die  Tautomerie  der  freien 
Blausäure,    da    das    Salz    in    Lösung    stark 


hydrolytisch  gespalten  ist.  Nimmt  man  im 
IsoCyanwasserstoff  nach  Nef  das  C  als  zwei- 
wertig an,  so  ist  die  Blausäure  nichts  anderes 
als  das  Imin  H.N:C  des  Kohlenoxyds  0:C; 
beiden  Verbindungen  ist  die  Eigenschaft 
stark  giftig  zu  wirken,  sich  an  das  Hämoglobin 
des  Blutes  anzulagern,  gemeinsam.  Ganz 
ähnhchen  Tautomerie-Erscheinungen  be- 
gegnet man  bei  der  salpetrigen  und  schwef- 
hgen  Säure.  Eine  Entscheidung  zugunsten 
der  einen  oder  anderen  Formel  mit  Hilfe 
der  Hydrolyse,  die  bei  der  Unterscheidung 
der  Nitrile  von  den  Isonitrilen  gute  Dienste 
leistet,  ist  nicht  möghch,  da  die  aus  beiden 
Formeln  abzuleitenden  Produkte  dieselben 
sind  (Ameisensäure  und  Ammoniak). 

3a)  Die  Säure.  Die  Blausäure  wurde  von 
Scheele  1782  entdeckt,  als  er  Blutlauge  mit 
Schwefelsäure  vermischte  und  destillierte, 
und  von  ihm  als  die  farbbedingende  Materie 
im  Berhnerblau  angesehen.  Ihre  Elementar- 
bestandteile Kohlen-,  Wasser-  und  Stickstoff 
ermittelte  1787  Berthollet.  Eine  zusammen- 
fassende Arbeit  über  die  Blausäure  und  ihre 
Salze  erschien  im  Jahre  1815  von  Gay- 
Lussac.  Er  verglich  sie  mit  dem  Schwefel- 
wasserstoff und  schlug  für  das  mit  Wasserstoff 
vereinigte  zusammengesetzte  Kadikal  den 
Namen  Cyanogene  (Blaustoff)  vor.  Obwohl 
die  Cyanide  bei  höherer  Temperatur  leicht 
entstehen,  sind  sie  doch  als  Minerahen  nicht 
bekannt.  Freie  Blausäure  tritt  in  der  Natur 
nur  iu  Pflanzen  auf.  Man  hat  sie  in  einer 
großen  Zahl  verschiedener  Arten  nachge- 
wiesen, sehr  oft  in  Begleitung  von  Benz- 
aldehyd. Sie  bildet  sieh  bei  der  durch  Enzyme 
bewirkten  Spaltung  verschiedener  Glukoside. 
Das  verbreitetste  von  diesen  ist  das  Amygdahn 
(Benzaldehydcyanhydrindiglukosid).  In  den 
letzten  Jahren  hat  man  mehrere  andere 
Cyanhydrin-  oder  Nitrilglukoside  aufge- 
funden: Laurocerasin,  Phaseolunatin  oder 
Linamarin  (Acetoncyanhydringlukosid),  Pru- 
laurasin,  Sambunigrin,  Durrhin,  Vicianin, 
Lotusin,  Gynocardin,  Karakin  und  Coryno- 
carpin.  Üeber  das  Vorkommen  und  die 
verschiedenen  Spaltstücke  dieser  Pflanzen- 
stoffe gibt  der  Artikel  ,,Glukoside"  Aus- 
kunft. Besonders  reich  an  freier  Blausäure 
ist  der  japanische  Baum  Pangium  edule 
Reinw.,  dessen  Blätter  mehr  als  l^/o,  auf 
den  Trockengehalt  bezogen,  enthalten.  Die 
offizineUen  Aqua  amygdalarum  amararum 
(Bittermandel-)  und  Aqua  lauro-cerasi  (Kirsch- 
lorbeerwasser) enthalten  als  wirksamen  Be- 
standteil Blausäure  in  geringen  Mengen. 
In  bestimmte  Liköre  gelangt  sie  aus  den 
Kernen  der  verwendeten  Früchte. 

Auf  künsthchem  Wege  entsteht  Blausäure 
aus  einer  Mischung  von  Acetylen  und  Stick- 
stoff im  elektrischen  Lichtbogen: 
HC:CH+N2=2HCN. 
Statt    des    fertigen    Acetylens    kann    auch 


Cyanverbiiiclungen 


801 


Wasserstoff  mit  feinverteiltem  Kohlenstoff 
oder  mit  Methan  angewandt  werden.  Sie 
bildet  sich  ferner  aus  Cyan  und  Wasserstoff 
bei    der    dunklen     elektrischen    Entladung: 

NC.CN+H2=2HCN; 
aus  den  Gasen,  die  bei  der  trockenen  Destilla- 
tion der  Melasseschlempe  entweichen,  beim 
Erhitzen  auf  1000°;  durch  Wasserabspaltung 
aus  Formamid  beim  Erwärmen  mit  Phos- 
phorpentoxyd  HCONH,=HCN+ HgO  oder 
aus  Formoxim  beim  Kochen  mit  Wasser: 
H2C:NOH=-HCN+H20.  Man  beobachtet 
ihr  Auftreten  häufig  bei  der  Einwirkung  von 
Salpetersäure  auf  organische  Verbindungen. 
Beim  Erhitzen  von  Natriumnitrit  mitNatrium- 
acetat  entsteht  sie  in  beträchtlicher  Menge 
neben  ihrem  Natriumsalz: 
N02Na+CH3C02Na=  NaOH+NOCHaCOaNa 
N0CH-,C02Na=  HCN  +  HNaCOg. 

Im  rohen  Leuchtgase  aus  Steinkohlen  ist  sie 
zu  etwa  0,2  Volumprozent  enthalten.  Ihr 
Kahumsalz  bildet  sich  beim  Verschmelzen 
stickstoffhaltiger  organischer  Verbindungen 
mit  Kah  —  eine  Keaktion,  die  zur  Ent- 
deckung der  Blausäure  führte  (s.  oben),  ihr 
Ammoniumsalz  beim  Ueberleiten  von  Am- 
moniak über  gühende  Kohlen  und  beim  Er- 
hitzen von  Chloroform  und  Ammoniak  unter 
Druck : 

CHCI3  +  5NH3  =  NH4 .  CN  +  3NH4CI. 

Aus  diesen  Salzen  ist  sie  leicht  in  Freiheit 
zu  setzen. 

Darauf  beruht  ihre  Darstellungsweise. 
Man  läßt  eine  kalte  Mischung  gleicher 
Raumteile  konzentrierter  Schwefelsäure  und 
Wasser  auf  das  gewöhnUche  98prozentige 
Cyankahum  (in  Stücken)  tropfen.  Der 
entweichende  Cyanwasserstoff  enthält  nur 
Spuren  Wasser  und  wird  in  einer  gekühlten 
Vorlage  aufgefangen.  Ebensogut  kann  man 
vom  Ferrocyankalium,  gelben  Blutlaugensalz, 
ausgehen,  dem  man  vorteilhaft  eine  geringe 


bei  26,5°  siedet  und  bei  — 15°  zu  einer  fase- 
rigen Kristallmasse  erstarrt.  Ein  Tropfen  ver- 
dunstet an  der  Luft  so  rasch,  daß  er  teilweise 
fest  wird.  Ihr  spezifisches  Gewicht  beträgt 
bei  18°  0,69G9.  Sie  verbrennt  mit  wenig 
leuchtender,  violetter  Flamme.  Mit  Wasser, 
Alkohol,  Aether  mischt  sie  sich  in  jedem 
Verhältnis.  Als  sehr  schwache  Säure  leitet 
sie  den  elektrischen  Strom  schlecht. 

Blausäure  ist  eines  der  stärksten  und  durch 
ihre  Flüchtigkeit  eines  der  gefährlichsten 
Gifte.  Zwar  läßt  sie  sich  durch  ihren  eigen- 
tümlichen Geruch  nach  bitteren  Mandeln 
leicht  wahrnehmen,  doch  werden  die  Geruchs- 
nerven bald  von  einer  vorübergehenden 
Lähmung  befallen.  Sie  vergiftet  die  Enzyme 
des  Körpers,  bildet  im  Blute  Cyanhämoglobin 
und  lähmt  das  Zentralnervensystem,  in 
erster  Linie  das  Atemzentrum.  Die  Sym- 
ptome der  Vergiftung  sind  Atemnot,  Pupillen- 
erweiterung  und  stierer  Blick,  dann  Krämpfe 
und  lautes  Aufschreien;  Gegenmittel  Be- 
wegungen, welche  die  Atmung  fördern, 
frische  Luft,  kalte  Begießungen  und  Eingabe 
einer  Sprozentigen  Lösung  von  Wasserstoff- 
superoxyd oder  einer  Lösung  von  Kahum- 
permanganat  —  chemischen  Mitteln,  die 
Blausäure  in  Oxamid  verwandeln.  Größere 
Mengen  des  Giftes  töten  auf  der  Stelle. 
Für  einen  erwachsenen  Menschen  ist  die 
tödhche  Dosis  0,06  g.  Auch  niedere  Lebewesen 
werden  durch  Blausäure  in  ihrer  Entwickelung 
gehemmt,  zum  mindesten  solange  ihre  Dämpfe 
anwesend  sind. 

Von  den  chemischen  Eigenschaften  der 
Blausäure  ist  die  Säurenatur  so  wenig  ausge- 
prägt, daß  sie  blaues  Lackmuspapier  nur 
schwach  rötet  und  daß  ihre  AlkaMsalze  in  Lö- 
sung stark  basisch  reagieren  und  schon  durch 
Kohlensäure  zerlegt  werden  —  ein  Vorgang, 
der  durch  ein  Gleichgewicht  begrenzt,  also  bis 
zu  einem  gewissen  Grade  auch  umkehrbar 
ist.    An  der  Luft  geben  darum  die  einfachen 


Menge  eines  Kupfersalzes  beimischt.  Wasser-   Cyanide  Blausäure  ab.   Die  wässerige  Lösung 


frei  wird  die  Blausäure,  wenn  man  die  Dämpfe 
ein  auf  30°  erwärmtes  Rohr  mit  Stücken 
geschmolzenen  Chlorcalciuras  passieren  läßt. 
Wird  trockenes  Schwefelwasserstoffgas  über 
Quecksilbercyanid  geleitet  und  das  Gas- 
gemisch vom  überschüssigen  Schwefelwasser- 
stoff mittels  Bleicarbonat  befreit,  so  ist  das 
Produkt  ebenfalls  wasserfreie  Blausäure. 
Gasgemischen  wie  dem  rohen  Leuchtgas 
entzieht  man  die  Blausäure  mittels  kalter 
basischer  Magnesium-  oder  Aluminium- 
lösungen, die  bei  gehndem  Erwärmen  wieder 
die  Blausäure  abgeben.  Auch  aus  der  berhner- 
blauhaltigen  Gasreinigungsmasse  kann  man 
technisch  unter  Zuhilfenahme  von  Queck- 
silbersalzen Blausäure  darstellen. 

In  reinem  Zustande  ist  die  Blausäure  eine 


zersetzt  sich  bald  unter  Bildung  von  Am- 
moniumformiat  und  Abscheidung  brauner 
Flocken  (Azulmsäure,  s.  oben  Dicyan).  Ge- 
ringe Mengen  starker  Säuren,  die  das  Alkaü  des 
Glases  neutralisieren,  verhüten  diesen  Zerfall. 
Bei  der  freiwiUigen  Zersetzung  wasserfreier 
Blausäure  in  Gegenwart  eines  Stückchens 
Cyankalium  hat  man  neben  den  braunen 
Körpern  ein  Polymerisationsprodukt  in 
weißen  Kristallen  erhalten,  das  man  für 
AmidonialonsäurenitrilNC.CH(NH2).CN 
zu  halten  berechtigt  ist,  weil  es  durch 
Kochen  in  GlykokoU  H^N.CHo.COOH, 
Kohlensäure  und  Ammoniak  gespalten  wird. 
Hydrolyse  des  Cyanwasserstoffs  zu  Ameisen- 
säure bewirken  nicht  nur  die  Alkahen, 
sondern    auch    beim    Erwärmen    verdünnte 


wasserhelle,  leichtbewegUche  Flüssigkeit,  die  '  Mineralsäuren.      Demnach 


Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


kann  der 
51 


Cyan- 


802 


Cyanverbindungen 


Wasserstoff 
gelten : 


als     Nitril    der    Ameisensäure 


H.C-N     . 
Formonitril 


H.,o 


.NH, 


H.C 


OH 


H.C 


\ 


Formamid 
+  H.NH2 


0 


H.N:C 
Blausäure 
— ^>- 


Ameisensäure 

Konzentrierte    Schwefelsäure    läßt    Kolilen- 
oxyd  entstellen:  H.COOH  =  CO  +  H2O. 

Darum  ist  bei  der  Darstellung  der  Blau- 
säure eine  gewisse  Verdünnung  der  Schwefel- 
säure einzuhalten. 

Der  hydrolytische  Zerfall  in  Ameisensäure  und 
Ammoniak  wüd  ebensogut  durch  die  Isocyan- 
formel  erklärt: 

H„o  /H 

— ->    H.N:C< 

tautomeres  Formamid 

H.NH2+0:C< 

Ameisensäure 

Aus  blausäurehaltigen  Gasen  läßt  sich 
durch  Erhitzen  mit  Wasserdampf  auf  1000  bis 
1300°  technisch  Ammoniak  gewinnen.  Mit 
trockenen  Halogenwasserstoffen  und  mit 
mehreren  Metallchloriden  wie  AICI3,  FeClg, 
SbClg  verbindet  sich  Cyanwasserstoff  zu 
kristalhnischen  Additionsverbindungen,  z.  B. 
mit  HCl  im  Verhältnis  1:1  zu  Formimid- 
chlorid    H.C(:NH)C1    (vielleicht   hegt   aber 

Ck  Cl 

das     dimolekulare     H,N    C — C/  vor) 

H/  ^NH 
und  im  Verhältnis  2:3  zu  einem  Chlorhydrat 
dieser  dimolekularen  Verbindung.  Geht  die 
Einwirkung  des  Chlorwasserstoffes  in  alkoho- 
hscher  Lösung  vor  sich,  so  entstehen  Misch- 
kristalle von  Verbindungen  des  Imino- 
formylcyanids  HN:CH.CN  (früher  für 
das  salzsaure  Salz  des  Formimidoäthers 
H.C(:NH).OC2H5  gehalten).  Diese  Ver- 
bindung selbst,  ein  Dimeres  der  Blausäure, 
erhält  man  durch  Umsetzung  des  in  Aether 
verteilten  Kristallpulvers  mit  Natriumhydr- 
oxyd. Sie  bildet  subhmierbare  Kristalle, 
schmilzt  bei  87°,  siedet  bei  120  bis  125°  und 
wird  von  Säuren  und  Laugen  leicht  in 
Ammoniak  und  Ameisensäure  gespalten. 
Wässerige  konzentrierte  Salzsäure  verwandelt 
die  Blausäure  in  Formamid  H.CO.NHg. 
Das  Oxim  des  Formamids  H.C(:N0H).NH2, 
auch  Isouretin  genannt,  isomer  mit  Harnstoff, 
erhält  man  beim  Verdunsten  einer  alkoho- 
hschen  Lösung  von  Blausäure  und  Hydroxyl- 
amin,  Naszierender  Wasserstoff  (Zink  und 
Salzsäure)  reduziert  den  Cyanwasserstoff  zu 
Methylamin: 

H.C:N+4H=H.CH2.NH2. 


Seinerseits  lagert  sich  der  Cyanwasserstoff 
an  ungesättigte  Verbindungen  an,  wobei 
der  Cyanrest  erhalten  bleibt.  Aldehyde  und 
einfachere  Ketone  gehen  dabei  in  Cyan- 
hydrine  oder  Oxynitrile  (s.  Abschnitt  4) 
über: 

\  \     /OH 

>CO+HCN=  ;c<      . 

■      \CN 

1 

Unter  Umständen  vermag  auch  die  Aethylen- 
bindung,  wenn  sie  einer  Keton-  oder  Carboxyl- 
gruppe  benachbart  ist,  z.  B.  im  Carvon, 
Blausäure  zu  gesättigten  Nitrilketonen  oder 
Nitrilcarbonsäuren  zu  addieren.  Das  gleiche 
gilt  für  die  >C==N-Bindung  in  den  soge- 
nannten Schiffschen  Basen  und  in  den 
aMphatischen  Oximen  und  Hydrazonen: 

CH3.CH:N.C2H5+HCN= 
I  Aethyläthylidenimin 

I  CH3.CH(CN).NH.C,H5. 

a-Cyandiäthylamin 
Zur  Synthese  aromatischer  Aldehyde 
'  läßt  sich  die  Blausäure  verwenden,  wenn  man 
sie  im  Verein  mit  Aluminiumchlorid  auf 
Phenole  und  Phenoläther  einwirken  läßt;  als 
Zwischenprodukte  fungieren  dabei  Formimid- 
chlorid  und  Aldehydimine: 


RO- 


JlCN+Ha=Cl.C(:NH)H 


\nh 


HC1+ 


RO- 


y^x 


Snh 


H,o 


NH3+ 


RO- 


r~\. 


-c 


H 


\o- 


Ueber  die  Sandmeyer  sehe  Keaktion 
s.  Abschnitt  4  ,,Nitrile".  Mit  Hilfe  von  Diazo- 
methan  läßt  sich  in  der  Blausäure  das  H 
durch  CH3  ersetzen,  man  kommt  so  vom 
Formo-  zum  Acetonitril  CH3.CN;  daneben 
entsteht  Isoacetonitril  oder  Methylcarbylamin 
CH3.N:C.  Chlor  gibt  mit  Blausäure  Chlor- 
cyan  Cl.CN. 

Nachweisen  läßt  sich  die  Blausäure  durch 
den  weißen  käsigen  Niederschlag  von  Silber- 
cyanid,  den  ihre  Lösungen  mit  Silbernitrat 
geben,  besser  noch  durch  Kochen  ihrer 
alkahschen  Lösung  mit  eisenoxydhaltiger 
Ferrosalzlösung  und  Ansäuern,  worauf 
Berhnerblau-Flocken  Cyan  anzeigen,  oder 
durch  Eindampfen  mit  wenig  Schwefel- 
ammoniumlösung und  Zugabe  von  Ferrisalz- 
lösung,  die  durch  das  entstandene  Rhodan- 
ammonium  tiefrot  gefärbt  wird  (gehngt 
noch  bei  einer  Verdünnung  1:400000). 

Bei  den  Salzen  der  Blausäure  hat  man 
die  normalen  von  den  komplexen  zu  unter- 
scheiden. 

3b)  Normale  Cyanide  entstehen  all- 
gemein aus  der  Säure  mit  Metallbasen  oder 


Cyanverbinclungen 


803 


durch  doppelte  Umsetzung.  Die  Alkali- 
cyanide  erhält  man  auch  aus  den  Metallen 
mit  Cyangas  unter  Feuererscheinung: 

(CN)2+2K=^2KCN. 
Sie  sowohl  wie  die  Erdalkalicyanide  sind  in 
Wasser  leicht  löslich,  reagieren  alkahsch, 
werden  durch  Kohlensäure  zerlegt,  sind 
aber  in  der  Glühhitze  beständig.  Die  Cyanide 
der  Schwermetalle  dagegen  lösen  sich,  wenn 
man  vom  Quecksilber  absieht,  in  Wasser 
kaum  und  setzen  sich  nur  mit  starken  Säuren 
um.  Beim  Glühen  zerfallen  die  Cyanide  der 
edlen  Metalle  in  Cyangas  und  Metall. 

Die  löslichen  Cyanide  sind  starke  Gifte; 
aus  ihnen  wird  von  der  Säure  des  Magens 
Blausäure  frei  gemacht. 

In  der  großen  Zahl  der  dargestellten  und 
beschriebenen  Cyanide  und  Doppelcyanide 
haben  nur  einige,  diese  aber  in  hervor- 
ragendem Maße,  allgemeine  Bedeutung.  Ueber 
die  einzelnen  Salze  bringen  die  Artikel  über 
die  zugehörigen  Metalle  das  Nähere.  Hier 
seien  nur  die  Umwandlungen  genannt,  die 
den  Cyanrest  in  den  Salzen  betreffen. 

Das  Kaliumcyanid  oder  Cyankalium 
CNK  bildet  sich  beim  Glühen  eines  Gemenges 
von  Aetzkah  oder  Pottasche  mit  stickstoff- 
haltiger Kohle  (aus  Blut,  Hörn,  Leder  usw.) 
oder  mit  reiner  Kohle  in  einer  Atmosphäre 
von  Stickstoff  oder  Ammoniak: 

K2CO3+C+2NH3-2CNK+3H2O. 
Die  anderen  technischen  Prozesse  zur  Ge- 
winnung des  in  der  Galvanoplastik  und  seit 
1890  zum  Ausziehen  von  Golderzen  viel 
begehrten  Cyankahums  gründen  sich  auf 
obengenannte  Bildungsweisen  der  Blausäure. 
Man  fängt  sie  in  Kahlauge  auf  und  dampft 
im  Vakuum  ein.  An  der  Luft  erhitzt,  geht 
Kahumcyanid  CNK  in  Kaliumcyanat  OCNK 
über.  Leitet  man  Schwefelwasserstoff  in 
eine  Cyankahumlösung  ein,  so  färbt  sie  sich 
dunkel  und  scheidet  dann  gelbe  Nadeln 
von  Chrysean  ab,  dem  wahrscheinMch  die 
Formel  eines  Thioamids  einer  Aminothiazol- 

HC-S.  /NH2 

carbonsäure:  ||      ^C.C^         zukommt. 

H^N.C-N^  ^S 
Das  Natriumcyanid  wird  ebenfalls  in 
großen  Mengen  dargestellt,  indem  man 
Ammoniak  in  geschmolzenes  Natrium,  dem 
Holzkohlenpulver  zugesetzt  ist,  einleitet. 
Bei  300  bis  400°  entsteht  bei  diesem  Prozeß 
Natriumamid  NaNHa,  bei  400  bis  600» 
Natriumcyanamid  CN.NNaa  und  bei  800» 
Cyannatrium : 

2NH3+2Na=  2NaNH2+H2 
2NaNH2+  C  =[CN .  NNa2+  2H2 
CN.NNa2+C=2CNNa. 
Ammoniumcyanid     CNNH4    entsteht 
durch    direkte    Vereinigung   von    Blausäure 
und  Ammoniak  und  infolgedessen  bei   den 


Prozessen,  durch  die  Blausäure  mit  Hilfe 
von  Ammoniak  gewonnen  wird.  Es  dissoziiert 
leicht.  An  Aldehyde  und  Ketone  lagert  es  sich 
an;  dabei  bilden  sich  unter  Wasserabspaltung 
a-Amidosäurenitrile. 

Baryumcyanid  wird  durch  Erhitzen 
von  Baryumcarbid  in  Stickstoff  gewonnen: 

BaC2+N2  =  (CN)2Ba. 

Von  den  übrigen  Cyaniden  ist  noch  das 
Quecksilbercyanid  (CN)2Hg  hervorzu- 
heben, das  schon  Scheele  in  Händen  hatte. 
Seine  Eigenschaften  weichen  nämhch  in 
mancher  Beziehung  von  denen  der  übrigen 
Cyanide  ab.  Die  farblosen  Prismen  lösen 
sich  nicht  nur  leicht  in  Wasser,  sondern  auch 
in  Alkohol  und  Aether.  Den  elektrischen 
Strom  leitet  es  nicht  meßbar.  Zwar  wird  es 
von  Schwefelwasserstoff  zerlegt,  gibt  aber 
weder  mit  Silbernitrat  den  weißen  Nieder- 
schlag von  Cyansilber  noch  mit  verdünnter 
Kalilauge  den  von  Quecksilberoxyd,  sondern 
in  beiden  Fällen  gelöst  bleibende  Doppel- 
verbindungen. Sein  Zerfall  in  Quecksilber 
und  Cyan  beim  Erhitzen  dient  zur  Dar- 
stellung des  Cyans.  Es  übt  die  Giftwirkung 
der  Blausäure  und  des  Quecksilberchlorids 
zugleich  aus. 

Die  Cyanide  bilden  mit  ihresgleichen  und 
anderen  Salzen  meist  wohlkristalUsierte 
Doppelverbindungen.  So  werden  die  un- 
löshchen  Cyanide,  z.  B.  Cyansilber,  von 
Lösungen  anderer  Cyanide  aufgenommen. 
Diese  Doppelverbindungen  scheiden  sich 
in  zwei  Gruppen,  erstens  solche,  in  deren 
Lösung  die  Metalle  und  die  Blausäure  durch 
die  gebräuchlichen  Reagentien  nachzuweisen, 
also  als  einfache  Ionen  vorhanden  sind,  und 
zweitens  in  komplexe  Salze.  Dieser  Unter- 
schied ist  aber  nur  graduell  und  eine  scharfe 
Grenze  läßt  sich  nicht  ziehen. 

3c)  Komplexe  Cyanide.  Sie  lassen 
sich  von  den  beiden  hypothetischen  poly- 
meren  Blausäuren 

H.C=N  H.C^    ^C.H 

I      I        und        I  ii        ableiten. 

N=C.H  K.       /N 

H 
Dicyanring  Tricyan-  oder  Cyanurring 

Atome  von  Schwermetallen  vermögen 
Reste  dieser  Säuren  zu  einer  komplexen 
Säure  zu  vereinigen,  in  der  die  noch  vor- 
handenen Wasserstoffatome  wie  in  gewöhn- 
hchen  Säuren  durch  Metallatome  oder  Alkyl- 
gruppen  vertretbar  sind.  Von  solchen  kom- 
plexen Säuren  sind  die  wichtigsten 

H.C=N  N=C.H 

II  II 

N=C— Pt— C=N 

Platincyanwasserstoff 

51* 


804 


CyanverbinduDgen 


H.C 


// 


Nx 


^C— Fe— C- 


/N 


%. 


C.H 


H  H 

Ferrocyanwasserstoff,  vierbasisch 

I  II  \      /ll  I 

^C^ ^^  Fe     \C^ 

H 
Ferricyanwasserstoff,   und   diesem  entsprechend 
Kobalticyanwasserstoff,  dreibasisch. 

Gegenüber  dem  metallhaltigen  komplexen 
Säureion  versagen  die  gewöhnlichen  Ke- 
aktionen  auf  Blausäure,  soweit  sie  lonen- 
reaktionen  sind.  Das  gleiche  gilt  für  die  in 
dem  Säurekomplex  enthaltenen  Metall- 
atome, die  erst  nach  Zerstörung  der  Cyan- 
verbindung  wieder  in  selbständige  Ionen 
übergeführt  werden  können. 

Ein  Beweis  ist  für  den  ringförmigen 
Zusammenhang  der  Cyanreste  in  den  Kom- 
plexsalzen nicht  erbracht  worden.  Unter 
Verneinung  dieser  Struktur  hat  A.  Werner 
seine  Theorie  der  Nebenvalenzen  auf  die 
komplexen  Cyanide  angewandt  und  sie 
mit  dem  Metallammoniaksalzen  in  eine 
Linie  gestellt.  Er  denkt  sich  die  4  bezw.  6 
(Koordinationszahl)  Cyanreste  in  einer  Sphäre 
um  das  Metallatom  —  und  zwar  in  den  Ecken 
eines  Quadrates  bezw.  eines  Oktaeders,  in 
dessen  Mittelpunkt  das  Metallatom  steht; 
dieser  Komplex  bildet  das  eine  Ion;  außerhalb 
dieser  Sphäre  befinden  sich  die  Atome  oder 
Gruppen,  welche  bei  der  elektrolytischen 
Dissoziation  als  entgegengesetzt  geladene 
Ionen  fungieren.  Wie  diese  Anschauung  von 
dem  inneren  Bau  der  komplexen  Cyanide 
sich  auf  den  Vergleich  mit  anderen  Sletall- 
komplexverbindungen  stützt,  in  deren  Gebiet 
die  Werner  sehe  Theorie  eine  ausgezeichnete 
RoUe  gespielt  hat  (vgl.  auch  S.  805  Eisenpenta- 
cyanverbindungen),  so  finden  die  Ringformeln 
in  dem  Umstände  einen  starken  Halt,  daß 
Kohlenstoff- Stickstoffringe  mannigfacher  Art 
und  besonders  mit  6  Gliedern  (Triazine) 
bekannt  sind  und  sich  auch  einige  andere 
Cyanverbindungen,  in  denen  kein  komplex- 
bildendes  Metallatom  mitspielt,  mit  Leichtig- 
keit zu  trimeren  Körpern  (Cyanursäure, 
Melamin,  Kyaphenin  usw.)  umformen,  von 
deren  Eigenschaften  eine  Formel  mit  einem 
Sechsring  gute  Rechenschaft  ablegt. 

Die  Platincyanwasserstoffsäure  bil- 
det goldgelbe,  in  wasserhaltigem  Zustande 
zinnoberrote  Kriställchen  und  ist  noch  bei 
140"  beständig.  Ein  Teil  ihrer  Salze,  nament- 
lich das  sogenannte  Baryumplatincyanür 
Pt(CN)4Ba+4H20,  zeigt  ein  hervorragendes 
Farbenspiel  (vgl.  Platin  im  Artikel  „Os- 
miumgruppe"). 


Obwohl  das  Doppelsalz  von  Cyansilber 
und  Cyankalium  die  Reaktionen  der  Silber- 
und Cyanionen  gibt,  so  scheint  ihm  doch 
eine  komplexe  Silbercyanwasserstoff- 
säure  (vgl.  unten  5  ,,Isonitrile"  S.  809) 
zugrunde  zu  liegen,  denn  wenn  man  in  dem 
Doppelsalz  das  K  durch  Ag  ersetzt,  so  erhält 
man  ein  vom  Cyansilber  CNAg  verschiedenes 
Silbersalz  Ag(CN)2Ag. 

Ferrocyanwasserstoff  säure  scheidet 
sich  ebenso  wie  Ferricyanwasserstoff- 
säure  ab,  wenn  man  starke  Lösungen  ihrer 
Salze  mit  starken  Säuren  versetzt  (vgl.  den  Ar- 
tikel„Eisengr  uppe").  Auf  dieselbe  Weise  er- 
hält man  Kobalticyanwasserstoffsäure 
in  farblosen  Nadeln.  Diese  Verbindungen  ver- 
mögen sich  an  Aether  und  andere  organische 
Oxyde,  an  Alkohole,  Ester  und  Ketone 
anzulagern,  wobei  man  anzunehmen  hat, 
daß  das  basisch  fungierende  Sauerstoffatom 
der  organischen  Verbindung  vierwertig  ist 
(Oxoniumbasen).  Die  Ester  der  Ferrocyan- 
wasserstoffsäure  geben  bei  der  Zersetzung 
mit  Schwefelsäure  Alkylaminsalze.  Demnach 
tragen  also  die  N-,  nicht  die  C-Atome  die 
Alkylgruppen.  Mit  Rücksicht  darauf  sind  für 
Ferrocyanwasserstoff  noch  die  Formeln  auf- 
gestellt worden: 

NH 

N:C^      'C:NH 
Fe<^^        I  I  und 

^NrC         .C:NH 

\c/ 

NH 
HN:C.  /C:NH 

nC:N.Fe.N:C<  I 
HN:C/  ^C:NH 

Die  nicht  sonderlich  beständigen  Säuren 
bilden  sehr  beständige  Salze.  Die  gelblichen 
Niederschläge,  welche  Cyankalium  in  Lö- 
sungen von  Eisensalzen  hervorruft  (reines 
Ferro-  und  Ferricyanid,  Fe(CN)2  undFe(CN)3, 
hat  man  bisher  nicht  erhalten  können), 
lösen  sich  auf  weiteren  Zusatz  von  Cyan- 
kaUum  auf  unter  Bildung  der  komplexen 
Salze  Kaliumferro-  und  Kaliumferricyanid. 
Ebenso  erzeugt  Cyankalium  in  Kobalt- 
,  oxydulsalz-Lösungen  eine  hellbraune  Fällung 
von  Kobaltocyanid  Co(CN)2,  das  sich  in  über- 
,  schüssigem  Cyankalium  zu  Kaliumkobalto- 
cyanid  Co(CN)eK4  löst,  an  der  Luft  aber 
zugleich  Sauerstoff  aufnimmt  und  das  Kalium- 
kobalticyanid  Co(CN)6K3  bildet  —  ein  Vor- 
gang, der  für  die  Analyse  wichtig  ist,  weil 
Nickel  nur  ein  leicht  zerlegbares 
Doppelsalz  (CN)4NiK2  bildet  (vgl.  auch  die 
Trennung  des  Kupfers  von  Cadmium). 

Im  Kaliumferrocyanid,  Ferrocyan- 
kahuni,  Kaliumeisencyanür  oder  gelben 
Blutlaugensalze  Fe(CN)6K4+3H20  nahm 
Gay-Lussac  zuerst  das  Radikal  Ferrocyan 


Cyanverbindimgen 


805 


an,  entgegen  Berzelius,  der  es  als  Doppel- 
salz von  Eisencyanür  und  Cyankalium  deutete 
salze  des  Ferrocyanwasserstoffs  sind  das 
Die  Gewinnung  des  Salzes  im  großen  ist  mit  der 
des  Cyankaliums  verknüpft  (vgl.  die  Artikel 
„Eisengruppe"  und  „Leuchtgas").  Ferri- 
Berlinerblau  und  seine  Verwandten  wie 
Turnbulls  Blau,  Williamsons  Violett  usw. 
Das  Berlinerblau  wurde  zufällig  von  dem 
Berliner  Farbkünstler  Diesbach  im  Jahre 
1704  entdeckt  und  ist  die  am  längsten 
bekannte  und  am  meisten  verwendete  Cyan- 
verbindung.  Mit  Kalilauge  bildet  der  Farb- 
stoff unter  Abscheidung  von  Eisenhydroxyd 
Ferrocyankalium  zurück,  das  übrigens  auf 
diesem  Wege  erst  45  Jahre  nach  dem  Berliner- 
blau von  Mac  quer  entdeckt  und  als  „phlo- 
gistisiertes  Alkali"  beschrieben  wurde.  Das 
Kupfersalz  des  Ferrocyanwasserstoffs 
(Hatchetts  Braun)  fällt  aus  wässerigen 
Lösungen  rotbraun  aus;  mit  seiner  Hilfe 
können  sehr  geringe  Spuren  von  Kupfer 
nachgewiesen  werden. 

Das  Kaliumferricyanid,  Ferricyan- 
kalium,  Kaliumeisencyanid  oder  rote  Blut- 
laugensalz Fe(CN)6K3  wurde  1822  durch 
L.  Gmelin  entdeckt  und  entsteht  aus  dem 
gelben  Blutlaugensalz  durch  Oxydation. 

Während  die  Beschreibung  der  komplexen 
Metallcyanide  ihren  Platz  in  den  Artikehi  über 
die  zugeiiörigen  Metalle  hat,  ist  an  dieser  Stelle 
hervorzuheben,  daß  ein  neuerdings  aufgefundenes 
/3-Ferricyankalium  Fe(CN)6K3  +  H20  zu  dem 
mit  ihm  isomeren  roten  Blutlaugensalze  («- 
Verbindung),  aus  dem  es  mit  Salzscäure  ent- 
steht, vermutlich  im  Verhältnis  von  Isocyan- 
zu  Cyan Verbindung  steht.  Das  K-Salz  gibt 
nämlich  wie  die  Nitrile  in  alkohelischer  Lösung 
mit  Salzsäure  einen  Imidoäther,  den  Ferro- 
imidoäther  H3FeC6(:NH)6(0C2H5)e.2HCl,  das 
/3-Salz  einen  solchen  Körper  aber  nicht.  Mit 
Kaliumpersulfat  entwickelt  jenes  reichlich  Cyan- 
wasserstoff, dieses  dagegen  Isocyansäiire.  Da 
das  /?-Ferricyankalium  namentlich  durch  Am- 
moniak leicht  in  rotes  Blutlaugensalz  zurück- 
verwandelt werden  kann,  so  gilt  das  Schema: 


H- Ionen 


Fe(.C:N)eK3:^ 


=>Fe(.N:C)«K3 
OH-Ionen 
rotes  a-Salz  grünes  /?-Salz. 

Das  im  Jahre  1849  von  P 1  a y  f  ai  r  entdeckte 
Nitro  prussidnatrium  Fe(CN)5(NO)Na2 
+  2H2O  enthält  von  den  sechs  Cyanresten, 
die  im  Molekül  der  Eisencyanwasserstoffver- 
bindungen  vereinigt  sind,  nur  noch  fünf  und 
statt  des  sechsten  die  Nitrosogruppe  (vgl.  den 
Artikel  „Nitrosoverbindungen").  In  den 
letzten  Jahren  hat  K.  A.  Hof  mann  gezeigt, 
daß  die  Nitrosogruppe  durch  andere  Gruppen, 
die  nicht  Radikale  zu  sein  brauchen,  wie 
durch  Wasser,  Ammoniak,  den  Arsenig-  und 
Schwefligsäurerest,  vertreten  werden  kann. 
Er  ist  zu  einer  Reihe  von  Eisenpentacyan- 
verbindungen  gelangt,  in  denen  die  Ko- 


ordinationszahl stets  6,  das  Eisenatom  ent- 
weder zwei-  oder  dreiwertig  und  die  Zahl  der 
mit  dem  Komplex  verbundenen  Metallionen 
verschieden  ist  je  nach  der  Basizität  des 
sechsten  Komplexbestandteils  und  der  Wertig- 
keit des  Eisenatoms,  die  einen  Teil  dieser 
Basizität  in  Anspruch  nimmt.  Als  Beispiel 
für  diese  Ferro-  und  Ferripentacyan-,  kürzer 
Prusso-  und  Prussiverbindungen,  seien  nur 
genannt:  Prussoammoniaknatrium  [Fe^i- 
(CN)5NH3]Na3  und  Prussiammoniaknatrium 
[Feiii(CN)5NH3]Na2.  Man  hat  zwar  für 
das  Nitroprussidnatrium  Strukturformeln 
in  der  Art,  wie  sie  oben  für  Ferro-  und 
Ferricyanwasserstoff  gegeben  sind,  aufgestellt, 
doch  ist  unter  ihnen  keine  besonders  plausible. 
Bei  den  Eisenpentacyanverbindungen  lassen 
sich  die  verschiedenwertigen  neu  eingetretenen 
Gruppen  und  Moleküle  schwerhch  in  ein- 
fachen auf  der  Valenztheorie  fußenden 
Strukturformeln  unterbringen.  Hier  leistet 
die  Werner  sehe  Koordinationstheorie  die 
besten  Dienste  (vgl.  den  Artikel  „Valenz- 
lehre"). Nach  ihr  sind  sechs  Gruppen, 
Reste,  Atome  oder  Moleküle  erforderhch, 
damit  der  Raum  um  das  Eisenatom  erfüllt 
wird  (s.  S.804).  Alles  was  sonst  noch  gebunden 
werden  kann,  wie  hier  die  Alkahatome, 
steht  außerhalb  des  Komplexes  und  bildet 
in  Lösung  das  entgegengesetzt  geladene  Ion. 
Zu  den  Eisenpentacyanverbindungen  ge- 
hört noch  das  CarbonylferrocyankaHum 

[Fe(CN),C0]K3. 

4.  Nitrile.  Verbindungen,  die  eine  Cyan- 
gruppe  an  ein  organisches  Radikal  durch 
C-C-Verkettung  gebunden  enthalten,  heißen 
Nitrile  oder  organische  Cyanide.  Die  wich- 
tigsten unter  ihnen  sind  die  Alkylcyanide. 
Sie  werden  auch  nach  der  Carbonsäure  mit  der 
gleichen  Anzahl  von  C- Atomen  benannt,  die 
durch  Hydrolyse  aus  ihnen  hervorgeht;  so 
heißt  die  Verbindung  der  Formel  CH3.CN 
entweder  Methylcyanid  oder  Acetonitril(Nitril 
der  Essigsäure).  Als  Anfangsghed  der  Fett- 
säurenitrile  hat  der  Cyanwasserstoff  (Formo- 
nitril),  sofern  er  nach  H.C  •  N  konstituiert  ist, 
zu  gelten  —  wie  auch  mit  der  Ameisensäure 
die  Reihe  der  Fettsäuren  beginnt.  Die 
Formel  R.C  •  N  für  die  Nitrile  ist  begründet 
durch  die  Hydrolyse,  bei  der  kein  Kohlen- 
stoffatom, sondern  nur  das  Stickstoffatom 
in  Form  eines  Moleküls  Ammoniak  abge- 
spalten wird.  Hierin  hegt  zugleich  die 
Unterscheidung  von  den  Isonitrilen  R.N:C, 
die  bei  der  Hydrolyse  in  Alkylamine  und 
Ameisensäure  zerfallen. 

Als  erstes  Nitril  wurde  das  Propionitril 
1834  von  Pelouze  gewonnen. 

Er  destiUierte  äthylschwefelsaures  Baryum 
mit  Cyankalium: 

[S04(C2H5)]2Ba+2CNK= 
2C2H5 .  CN+  BaS04+  K2SO4. 


806 


Cyanverbinduiigen 


Auf  andere  Alkylsulfate  ausgedehnt,  liefert 
die  Keaktion  die  homologen  Alkylcyanide. 
Statt  der  Alkylsulfate  kann  man  auch 
Alkylhaloide  mit  Cyankahum  erhitzen: 

R.J+CNK=R.CN+KJ. 

In  trockenem  Zustande  reagiert  in  der 
Regel  das  Cyankahum  mit  Alkylhaloiden 
nicht,  sondern  erst  auf  Zugabe  von  ver- 
dünntem Alkohol.  Dem  Nitril  ist  je  nach 
der  angewandten  Temperatur  mehr  oder 
weniger  Isonitril  beigemengt,  das  beim 
Durchschütteln  mit  Salzsäure  zerlegt  und  so 
entfernt  wird.  Aus  Cyansilber  kann  man 
dagegen  mit  Jodalkylen  ausschheßhch  Iso- 
nitrile  erhalten.  Unter  welchen  Bedingungen 
aus  einem  Metallcyanid  ein  Nitril  oder  ein 
Isonitril  gewonnen  wird,  ist  im  folgenden 
Abschnitt  auseinandergesetzt. 

Statt  in  Cyaniden  das  Metall  kann  man 
mit  HiKe  von  Diazomethan  in  der  freien 
Blausäure  den  Wasserstoff  durch  Methyl 
ersetzen: 

/N 
H.CN+CH2:    II  =  CH3.CN+N,, 
^N 
wobei  ebenfalls  neben    dem  Nitril  Isonitril 
entsteht.    Chlorcyan  und  Dicyan  geben  mit 
Zinkalkylen  Nitrile:  j 

2(CN)2+ZnR2  =  Zn(CN)2+2R.CN.  | 
Die  Synthese  aromatischer  Nitrile  gehngt 
auch  mit  der  Sandmeyerschen  Reaktion, 
welche  gestattet,  die  leicht  austauschbare 
Diazogruppe  durch  den  Cyanrest  zu  ersetzen, 
wenn  man  die  Lösung  des  Diazokörpers  mit 
Kahumkupfercyanür  (Kupfervitriol  +  Cyan- 
kahum) erwärmt: 

CeH^.NH^     ->     CeHs.NsCl     -^     CßHs.CN 
Anihn  Diazobenzolchlorid    Benzonitril 

Auch  entstehen  sie,  wenn  man  die  Alkaü- 
salze  von  Benzolsulfosäuren  mit  Cyankahum 
oder  Blutlaugensalz  erhitzt. 

Außerdem  werden  Nitrile  durch  Um- 
wandlung von  Verbindungen  mit  gleicher 
Zahl  von  Kohlenstoffatomen  gewonnen.  Alle 
Isonitrile  werden  bei  höherer  Temperatur 
unter  Zwischenbildung  von  polymeren  Kör- 
pern in  Nitrile  umgelagert:  R.N:C-»R.C  •  N; 
so  verwandelt  sich  das  Aethyhsocyanid  bei 
240"  in  Propionitril.  Als  Darstellungsmethode 
am  wichtigsten  ist  die  von  Dumas  1847 
zuerst  ausgeführte  Destillation  von  fett- 
sauren Ammoniumsalzen  oder  Säureamiden 
mit  wasserentziehenden  Mitteln,  durch  welche 
das  Acetonitril  entdeckt  wurde: 

CHs.COONH^E^^CHsCONHo^^^CHs.CN 

Unmittelbar  hefern  die  Carbonsäuren  Nitrile, 
wenn  man  sie  mitRhodankahura  oderRhodan- 
blei  erhitzt.  In  der  Fettreihe  verläuft  die 
Reaktion  aber  nicht  glatt,  u.  a.  entstehen 
Amide.     Das  Vorkommen  von  Nitrilen  im 


Knochenöl  (Produkt  der  trockenen  Destilla- 
tion) erklärt  sich  aus  dem  Umstände,  daß 
Fettsäuren,  mit  einem  mäßigen  Strom  Am- 
moniak durch  glühende  Röhren  geleitet, 
Nitrile  geben.  Aus  Aldehyden  lassen  sich 
Nitrile  auf  dem  Wege  über  die  Oxime  ge- 
winnen: 

R.CHO  ^=0H     RCH:NOH 


Essigsäureanhydrid 


>   RCiN+HaO. 


oder  Bleioxyd 

Oxime  einiger  bizykhscher  Ketone  (Kampfer, 
Fenchon  usw.)  erleiden  beim  Erwärmen  mit 
verdünnter  Schwefelsäure  Ringsprengung  und 
liefern   ungesättigte   monozykhsche    Nitrile: 

C9Hi6>C=N0H  —>  C^His.CN+HaO. 
Die  Aufspaltung  der  Oxime  monozyklischer 
Ketone  (mit  Phosphorpentoxyd)  zu  unge- 
sättigten ahphatischen  Nitrilen  erfolgt  nicht 
so  glatt;  Zwischenprodukte  sind  die  Isoxime 
(Lactame  oder  Pyridone).  Auf  primäre 
Amine  mit  mehr  als  5  C  wirken  Brom  und 
Kahlauge  in  folgender  Weise  ein 

RCH2NH2  +  2Br.,+  2KOH 
=  RCH2NBr2+2KBr+2H.O 
RCH2NBr2+2kOH  =  RCN+2KBr+2H20. 
Da  andererseits  durch  Bromlauge  Säure- 
amide  in  Amine  der  nächst  niederen  Reihe 
(s.  S.  811,  Isocyansäureester)  übergeführt 
werden,  so  ist  der  Weg  gegeben,  um  Fett- 
säuren abzubauen  (A.  W.  Hof  mann). 

Das  Auftreten  von  Nitrilen  beobachtet 
man  bei  der  Oxydation  von  verschiedenen 
stickstoffhaltigen  organischen  Stoffen  wie 
Leim  und  Casein,  beim  Glühen  von  Melasse- 
schlempe und  bei  der  Behandlung  stickstoff- 
freier Verbindungen  wie  Ricinusölsäure, 
Methylnonylketon  mit  konzentrierter  Salpeter- 
säure. Acetonitril  ist  im  Steinkohlenteer- 
benzol  enthalten.  Andere  Nitrile  findet  man 
in  ätherischen  Oelen  gewisser  Pflanzen; 
sie  sind  Zersetzungsprodukte  der  Senföle 
dieser  Pflanzen  (s.  S.  817): 

j        R.N:C:S  ^>-  R.N:C  — >►   R.CiN 
I  Senfül  Isonitril  Nitril. 

Es  handelt  sich  um  die  Nitrile  der  Phenyl- 
j  essigsaure     (Benzylcyanid)      CgHs.CHa.CN, 
,  der  Phenylpropionsäure  CeHs.CHa.CHg.CN 
und  der  Crotonsäure  CH3.CH:CH.CN. 

Die    niederen    Gheder    der    Nitrile    sind 
1  flüssig  und   in   Wasser  beträchtlich   löslich, 
[  die  höheren  fest.   Sie  haben  süßlichen  Geruch, 
destillieren  unzersetzt  und  reagieren  neutral. 
Als  schwache  Basen  verhalten  sie  sich  aber 
gegenüber    komplexen    Säuren,    mit    denen 
!  sie  Salze  bilden.    Ihre  Giftigkeit  ist  im  Ver- 
!  gleich  zur  Blausäure  nur  gering.    Das  spezi- 
fische    Gewicht    der    Fettsäurenitrile    hegt 
I  zwischen  0,78  und  0,85.    Acetonitril  schmilzt 
I  bei  —41°  und  siedet  bei  81,6".    Als  Beispiel 
I  der  hochmolekularen  Nitrile   sei  das  Stearo- 
nitril  (Heptadecylcyanid  C17H35CN)  genannt, 


Cyanverbindungen 


807 


das  bei  41"  schmilzt  und  unter  100  mm 
Quecksilberdruck  bei  274"  siedet.  Das 
Benzonitrü  CeHj.CN  schmilzt  bei  —13», 
siedet  bei  191°  und  ist  schwerer  als  Wasser 
(spezifisches  Gewicht  1,006  bei  20«).  Tolu- 
nitril  bildet  eine  bei  38"  schmelzende  Kristall- 
masse. Im  Phenylessigsäurenitril  (Benzyl- 
cyanid)  CeHg.CHa.CN  zeigen  die  beiden 
Wasserstoffatome  der  CHg-Gruppe  unter 
dem  Einfluß  der  Phenyl-  und  Cyangruppe 
eine  besondere  Reaktionsfähigkeit, 

Die  chemischen  Umwandlungen  der  Nitrile 
bestehen  fast  sämthch  in  einer  Anlagerung 
anderer  Atome  und  Gruppen  unter  teilweiser 
oder  gänzhcher  Lösung  der  dreifachen  Bin- 
dung zwischen  N  und  C  der  Cyangruppe. 
Im  Prinzip  sind  es  meist  Reaktionen,  wie 
sie  die  Blausäure  auch  zeigt.  In  erster  Linie 
ist  die  Hydrolyse  zu  nennen,  die  wegen  ihrer 
Aehnhchkeit  mit  der  Fettspaltung  auch  Ver- 
seifung heißt.  Verseifende  Mittel  sind  AlkaH- 
laugen,  verdünnte  Säuren  und  überhitzter 
Wasserdampf  (180°).  Dieser  im  Jahre  1847 
einerseits  von  Dumas,  Malaguti  und 
Leblanc,  andererseits  von  Frankland  und 
Kolbe  aufgefundene  Prozeß  ist  für  den 
Ausbau  der  organischen  Chemie  von  großem 
Werte  gewesen.  Die  Hydrolyse  geht  in 
erster  Phase  (besonders  leicht  mit  Wasser- 
stoffsuperoxyd und  Alkali)  zu  Säure- 
amiden,  in  zweiter  zu  den  Carbonsäuren 
selbst: 

H.o  .NH,   HO  /OH 

R.CN ^R.C^Q      — ?-R.c(q     +NH3 

Schwefelwasserstoff  wird  von  Nitrilen 
angelagert  zu  Thioamiden  R.CS.NH2, 
Chlorwasserstoff  zu  Imid Chloriden  R.C- 
(:NH)C1.  Bei  Gegenwart  von  Alkoholen 
erhält    man    statt    der    Imidchloride    Salze 

/OR' 
der    Imidoäther    R,C:x  ,  bei  Ge- 

^NH.HCl 

genwart     von     Merkaptanen     Iminothio- 

/SR' 
äther  R.C^   „    Ammoniak    und   primäre 

Amine  wirken  auf  die  letztgenannten  Körper 
ein  unter  Bildung  von  Amidinen  R.C- 
(:NH)NHR'.  Hydrosylamin  addiert  sich 
an  Nitrile  zu  AmidoximenR.C(:NOH)NH2. 
Halogene  wirken  zunächst  substituierend  auf 
das  Alkyl  ein.  Auch  viele  Metallchloride 
gehen  additioneUe  Verbindungen  ein  (z.  B. 
[CH3.CNI.CuCl),  jedoch  langsamer  als  mit 
den  Isonitrilen.  Bei  der  Reduktion,  am  besten 
mit  Natrium  und  Alkohol,  werden  glatt 
4  Atome  Wasserstoff  aufgenommen  und 
primäre  Amine  R.CH2.NH2  gebildet  (Men- 
dius  1862).  Sauerstoff  kann  an  Nitrile 
nicht  angelagert  werden,  dagegen  hat  man 
sogenannte   Nitriloxyde    R.C:N:0    oder 


/0\ 
R.C  =  N  in  wenigen  Fällen  infolge  frei- 
wiUiger  Zersetzung  der  Nitrolsäuren  und  ähn- 
licher Verbindungen  als  kristalhsierte,  sich 
leicht  polymerisierende  Körper  erhalten,  die 
bei  der  Reduktion  Nitrile  geben.  Mit  Hilfe 
von  Alkylmagnesiumhaloiden  gewinnt  man 
aus  den  Nitrilen  Ketone: 


R.ClN+R'MgJ 


Rx 
R'^ 


>C:NMgJ 


^->    ^,)>C0+NH3+Mg(0H)J. 
R  ^ 

Unter  dem  Einfluß  metallischen  Natriums, 
besser  noch  des  Natriumamids,  durch  welches 
nebenbei  verlaufende  Reduktionen  ausge- 
schaltet werden,  polymerisieren  sich  primäre 
Nitrile  bei  Gegenwart  von  Aether  zu  di- 
molekularen  Imidnitrilen,  z.  B.  CH3C 
(:NH).CH2.CN  und  bei  Abwesenheit  eines 
Lösungsmittels  zu  trimolekularen  Kyan- 
alkinen  (Cyanalkinen)  (E.  v.  Meyer).  Die 
trimolekularen  Verbindungen  sind  Abkömm- 
hnge  des  Pyrimidins;  so  hat  das  Kyanaethin 
(Kyanalkin  aus  Acetonitril)  die  Formel 


CH3.C 
NHo.Co 


y/ 


II 
/C .  CoHs 


^N' 


Sie  reagieren  stark  basisch,  während  die 
dimolekularen  Verbindungen  indifferent  sind. 
Tertiäre  Nitrile  geben  trimolekulare  Ver- 
bindungen der  Cyanurreihe;  das  Produkt 
aus  Benzonitrü,  Kyaphenin,  entsteht  so- 
wohl unter  der  Wirkung  von  Natrium  wie 
von  kalter  rauchender  Schwefelsäure;  seine 
Konstitution  (I)  ergibt  sich  aus  anderen 
Bildungsweisen  (aus  Cyanurchlorid  und  Brom- 
benzol mit  Natrium,  aus  Benzoylchlorid  mit 
Kahumcyanat).  In  Benzollösung  entsteht  aus 
Benzonitrü  unter  der  Wirkung  von  Natrium 
ein  Dihydrotetraphenyltriazin  (II): 

CeHs.C/    "^CC^Hj      C.Hs.C/     \C( 

II       I       I  II      11      nCeHs 


CrHs 


C«Hs 


Den  Alkylcyaniden  reihen  sich  die  weniger 
wichtigen  Acyl-  oder  Säurecyanide 
R.CO.CN  an.  Sie  sind  die  Nitrile  der  a- 
Ketocarbonsäuren  R.CO.COOH.  Man  erhält 
sie  durch  Wechselwirkung  zwischen  Säure- 
chloriden und  Cyansilber  oder  auch  Blau- 
säure in  Gegenwart  tertiärer  Basen  (vgl.  den 
Artikel  „Fettsäuren").  Aromatische  Säure- 
cyanide bilden  sich  neben  anderen  Ver- 
bindungen beim  Einleiten  von  Dicyan  in  die 


808 


Cyanverbindimgen 


Kohlenwasserstoffe,  Phenoläther  u.  dgl.  bei 
Gegenwart  von  Aluminiumchlorid.  Alkah 
verwandelt  die  Säurecyanide  in  dimolekulare 
Substanzen.  Acetylcyanid  siedet  bei  93°, 
das  zugehörige  Diacetyldicyanid  schmilzt 
bei  69"  und  siedet  bei  210'^.  Gleich  dem 
Benzoylchlorid  reagiert  das  Benzoylcyanid 
in  Gegenwart  von  Aluminiumchlorid  mit 
Kohlenwasserstoffen  der  Benzolreihe;  man 
erhält  Triarylacetonitrile: 

CeH5.C0.CN+2C6H6=(C6H5)3.C.CN+H20. 

Bei  den  Keaktionen  der  Blausäure  wurde 
schon  erwähnt,  daß  sie  sich  unter  Umständen 
an  Aethylenbindungen  anlagert  und  so 
Nitrilketone    und  Nitrilcarbonsäuren  liefert. 

Das  Halbnitril  der  Oxalsäure 
N:  C.COOH,  das  Mittelding  zwischen  Oxal- 
säure und  Dicyan,  kennt  man  in  Form  ihrer 
Ester,  der  Cyankohlensäure-  oder  Cyan- 
ameisensäure-,  auch  Oxalnitrilsäureester. 

Das  Halbnitril  der  Malonsäure  oder 
die  Cyanessigsäure  CN.CHg.COOH  ist  in 
freiem  Zustande  beständig,  es  schmilzt  bei 
70"  und  zerfällt  erst  gegen  165"  in  Kohlen- 
dioxyd und  Acetonitril.  In  ihrem  Aethylester 
und  "ihrem  Amid  CN.CH^.CONHa  ist  der 
Wasserstoff  der  CHg-Gruppe  durch  Natrium 
und  Alkyle  ersetzbar  wie  im  Malonester 
selbst.  Durch  Wasserabspaltung  aus  dem 
Cyanacetamid  gewinnt  man  das  Malonitril 
oder  Methylencyanid  CHplCNja. 

Nächst  den  Alkylcyaniden  sind  unter  den 
Nitrilen  am  wichtigsten  die  Cyanhydrine. 
Sie  entstehen  durch  unmittelbare  Anlagerung 
von  Blausäure  an  Aldehyde  und  eine  Reihe 
von  Ketonen: 

,CN 
R.CH:0+HCN  =  R.CH< 

^OH 
R.       /CN 
R.CO.R'+HCN=      >C< 

R'/    ^OH 

und  sind  Nitrile  von  a-Oxysäuren.  In  ganz 
wasserfreiem  Zustande  erfolgt  die  Ver- 
einigung nicht.  Zur  Darstellung  läßt  man 
entweder  in  die  über  festem  Cyankalium 
stehende  Lösung  des  Aldehyds  oder  Ketons 
in  Aether  konzentrierte  Salzsäure  tropfen 
oder  man  läßt  wasserfreie  Blausäure  auf  die 
konzentriert  gelöste  Verbindung  einwirken 
oder  setzt  noch  vorteilhafter  die  Bisulfit- 
verbindung  des  Aldehyds  oder  Ketons  — 
vorausgesetzt  daß  sich  das  letztere  mit 
Natriumbisulfit  vereinigt  —  mit  einer  starken 
Cyankahumlösung  um: 

R.        ,0H  R^      /OH 

}c(  =    >c/ 

R'^      -OSOaNa        R'^     "CN 
+CNK  +S03KNa. 

Die  niederen  Cyanhydrine  sind  flüssig. 
Einzelne    sieden    in    wasserfreiem    Zustande 


und  unter  vermindertem  Druck  unzersetzt. 
Im  allgemeinen  zerfallen  die  Cyanhydrine 
leicht  bei  Gegenwart  von  Wasser,  namenthch 
von  Alkah  wieder  in  Blausäure  und  den 
Aldehyd  bezw.  das  Keton.  Durch  starke 
Salzsäure  werden  sie  zu  Amiden  der  a-Oxy- 
säuren  und  weiterhin  zu  den  Oxysäuren 
selbst  verseift,  ganz  wie  die  einfachen  Nitrile. 
Bei  vielen  Cyanhydrinen  läßt  sich  mit 
Phosphorpentachlorid  das  Hydroxyl  gegen 
Chlor  austauschen,  mit  Phosphorpentoxyd 
Wasser  abspalten,  wodurch  Nitrile  von 
Olefinsäuren  entstehen. 

Das  Cyanhydrin  des  Formaldehyds  oder 
Glykolsäurenitril  HO.CH2.CN  siedet  unter 
16  mm  Quecksilberdruck  bei  103",  das 
Cyanhydrin  des  Acetaldehyds  unter  30  mm 
bei  102".  Das  Cyanhydrin  des  Benzaldehyds 
oder  Mandelsäurenitril  ist  ein  farbloses  Oel, 
das  bei  — 10"  erstarrt.  Acetoncyanhydrin 
oder  a-Oxyisobuttersäurenitril  (CH3)2C(OH)- 
CN  schmilzt  bei  — 19"  und  siedet  unter  23  mm 
bei  82". 

Die  Bildung  der  Cyanhydrine  und  ihre 
Verseifbarkeit  bedeutet  einen  wichtigen  syn- 
thetischen Uebergang  von  Aldehyden  und 
Ketonen  zu  Carbonsäuren  der  nächst  höheren 
Reihe.  Die  Anwendbarkeit  der  Cyanhydrin- 
synthese,  bei  der  man  übrigens  das  Cyan- 
hydrin gar  nicht  abzuscheiden  braucht,  auf 
Aldosen  und  Ketosen  hat  in  der  Zuckergruppe 
die  wichtigsten  Dienste  zur  Erkenntnis  der 
Zusammenhänge  und  zur  Darstellung  neuer 
Zuckersäuren  und  Zucker  geleistet.  Die 
Blausäure  abspaltenden  Glukoside  (s.  S.  800) 
sind  ihrem  Bau  nach  Cyanhydrine,  in  denen 
die  Blausäure  an  die  Adehydgruppe  des 
Zuckers  gebunden  sein  kann,  gewöhnhch 
aber  mit  der  Aldehyd-  oder  Ketongruppe 
des    anderen     Bestandteils     verknüpft    ist. 

Die  den  Cyanhydrinen  als  Nitrilen  von 
a-Oxvsäuren  entsprechenden  Nitrile  von 
a- Aminosäuren  R.CH(NH2).CN  oder  R.CRj- 
(NH2).CN  gewinnt  man  entweder  durch  Aus- 
tausch der  Oxygruppe  der  Cyanhydrine 
mittels  Ammoniak  oder  aus  Aldehydammo- 
niaken  mit  Blausäure  oder  aus  Aldehyden 
mit  Cyanammonium  (einfacher  Cyankahum 
+  Chlorammonium).  Verwendet  man  statt 
des  Ammoniaks  Alkylamine,  so  ergeben  sich 
dieselben  Körper  wie  durch  Anlagerung  von 
Blausäure  an  Schi  ff 'sehe  Basen  (s.  S.  802). 

5.  Isonitrile.  Die  Isonitrile,  organischen 
Isocyanide  oder  Carbylamine  sind  Verbin- 
dungen eines  organischen  Radikals  mit  dem 
Isocyanrest.  Von  den  in  Betracht  kommenden 
Formeln 


V  IV 
R.NJC 


III  IV 
R.N:C: 


III  II 
R.N:C 


hat  Nef  die  dritte  mit  dem  zweiwertigen 
Kohlenstoffatom  wahrscheinlich  gemacht 
durch    den    Nachweis,    daß    in    zahlreichen 


Cyanverbindungen 


809 


Fällen  ausschließlich  das  C  der  Isocyan- 
gruppe  Addenden  aufnimmt,  und  durch 
den  Hinweis  auf  die  Beziehungen  dieser 
Klasse  von  Verbindungen  zum  Kohlenoxyd, 
in  dem  das  C  zweiwertig  anzunehmen  ist. 
Sieht  man  in  der  Blausäure  das  Imin  des 
Kohlenoxyds,  so  sind  die  Isonitrile  die 
zugehörigen  Alkyhmine. 

Sie  wurden  1866  von  Gautier  durch 
Einwirkung  von  1  Mol.  Jodalkyl  auf  2  Mol. 
Cyansilber  bei  130  bis  140"  und  Verdrängung 
des  Isonitrils  aus  der  Verbindung  zwischen 
diesem  und  Cyansilber  (die  als  Ester  der 
Silbercyanwasserstoffsäure  Ag(CN).2H  auf- 
gefaßt werden  kann)  durch  Destillation  mit 
Cyankaliumlösung  zuerst  erhalten: 

R.  J  +  2CNAg==  Ag(CN)2.R  +  AgJ 
Ag(CN)2R+CNK  =  Ag(CN)2K  +  R.NC 

und  fast  gleichzeitig  auch  von  A.  W.  Hof- 
mann  bei  der  Reaktion  zwischen  Chloroform, 
primären  Aminen  und  alkoholischer  KaU- 
lauge  aufgefunden: 

R .  NH2  +  HCCI3  +  3K0H  = 
R.NC+3KCI+3H2O. 

Läßt  man  den  Alkohol  bei  dieser  zweiten 
Umsetzung  aus  dem  Spiele,  so  steigt  die 
Ausbeute  erheblich  (z.  B.  von  15  auf  45  "/o)- 
Diese  „Isonitrilreaktion"  dient  zum  Nachweis 
des  Chloroforms  sowohl  wie  der  primären 
Amine  durch  den  Geruch. 

Die  Isonitrile  sind  farblose  Flüssigkeiten 
von  widerwärtigem  Geruch,  die  leichter  als 
Wasser  und  darin  nur  wenig  löshch  sind  und 
höher  als  die  zugehörigen  Nitrile  sieden. 
Das  Isoacetonitril  oder  Methylisocyanid 
CH3.NC  schmilzt  bei  —450  ^j^jj  siedet  bei 
60°,  das  Aethylisocyanid  CH3.CH2.NC  siedet 
bei  78",  das  Phenylisocyanid  unter  starker 
Polymerisation  bei  166°,  unzersetzt  im 
Vakuum.  Die  Dämpfe  des  letzteren  ver- 
ursachen   Speichelfluß    und  Kopfschmerzen. 

Der  Umlagerung  der  Isonitrile  in  Nitrile 
bei  höherer  Temperatur  geschah  im  vorigen 
Abschnitt  Erwähnung.  Dieser  Umlagerung 
geht  eine  Polymerisation  voraus.  Aus  Aethyl- 
isocyanid entsteht  die  Verbindung  (C3H5N)3 
als  gelbliches  Oel,  das  bei  raschem  Erhitzen 
explodiert,  bei  vorsichtigem  Propionitril 
hefert.  Das  Polymere  des  PhenyMsocyanids 
bildet  braunrote  Nadeln,  die  bei  113"  schmel- 
zen. In  ihrem  Additionsvermögen  sind  die 
Isonitrile  der  Blausäure  ähnlich,  die  ja  auch 
mit  ihrer  Formel  H.N:C  das  Anfangsglied 
vorstellt.  Die  Hydrolyse  mit  wässerigen 
Mineralsäuren,  die  aus  den  Nitrilen  Carbon- 
säure und  Ammoniak  entstehen  läßt,  spaltet 
die  Isonitrile  in  Ameisensäure  und  Alkyl- 
amine: 


R.N:C_^^R.N:C< 


OH' 


i^.  R.NH2+OC. 


OH 


Die  Zwischenprodukte  sind,  in  der  tautomeren 

/H 
Form    R.NH.C/       geschrieben,    alkylierte 

Formamide;  man  hat  sie  unter  gewissen 
Umständen  isoheren  können.  Man  erhält 
sie  auch  bei  der  Einwirkung  von  Isonitrilen 
auf  Essigsäure,  die  unter  Uebergang  in  ihr 
Anhydrid  Wasser  abgibt.  Die  Isonitrile 
addieren  Halogene  zu  Alkyhminokohlen- 
säurehaloiden  R.N:CHlg2,  Schwefel  bei 
130"  zu  Senf  ölen,  Schwefelwasserstoff  bei 
100"        zu        Thioameisensäurealkylamiden 

H 
R.NH.C/     ,  Halogenwasserstoffe  zu  Salzen 

^S 
von  der  Bruttoformel  2RNC.3HHlg.  Diese 
Reaktion  Meß  die  Isonitrile  als  Basen  er- 
scheinen und  trug  ihnen  den  Namen  Carbyl- 
amine  ein.  Bei  der  Oxydation,  z,  B.  mit 
Quecksilberoxyd,  entstehen  neben  anderen 
Produkten  Isocyansäureester  R.N:C:0.  Nas- 
zierender  Wasserstoff  reduziert  zu  sekundären 
Aminen  R.NH.CH3.  SchUeßhch  vermögen 
die  Isonitrile  noch  Phosgen  und  andere 
organische  Säurechloride,  Alkylhaloide,  ver- 
schiedene Metallchloride,  Metallcyanide  (s.  0.), 
Alkylmagnesiumsalze  und  Aldehyde  anzu- 
lagern. Bemerkenswert  ist  ihre  Beständigkeit 
gegen  AlkaUen  und  Alkoholate.  Bei  etwa 
200"  vereinigen  sie  sich  mit  primären  Aminen 
zu  Formamidinderivaten: 

R.N:C+R'NH2=R.N:CH.NHR'. 

Das  Studium  der  Einwirkung  von  Alkylie- 
iTingsmitteln  auf  Metallcyanide  (Guillemard) 
hat  zu  dem  Schluß  gefülu-t,  daß  alle  Metall- 
cyanide Isocyanide  sind.  bemnach  sind  die 
primären  Produkte  der  Alkylierung  stets  Iso- 
nitrile. Nun  ist  aber  im  vorigen  Kapitel  gesagt 
worden,  daß  man  aus  Cyankalium  Nitrile  er- 
hält, während  Cyansilber  Isonitrile  liefert.  Diese 
auffällige  Tatsache  erklärt  sich  daraus,  daß  die 
Isonitrile  mit  Cyansilber  (wie  auch  mit  einigen 
anderen  Metallcyaniden),  nicht  aber  mit  Cyan- 
kalium (und  Cyanciuecksilber)  hitzebeständige 
Verbindungen  eingehen  und  auf  diese  Weise  bei 
der  in  höherer  Temperatur  erfolgenden  Reaktion 
vor  der  Umlagerung  in  Nitrile  und  der  schädlichen 
Einwirkung  überschüssigen  Alkylierungsmittels 
geschützt  werden.  Die  Verdrängung  des  Iso- 
nitrils mit  Cyankaliumlösung  aus  einem  solchen 
Anlagerungsprodukt  geschieht  bei  niederer  Tem- 
peratur. —  Erhitzt  man  die  Silber-Doppelver- 
bindung für  sich  längere  Zeit,  so  dissoziiert  sie; 
von  120°  ab  ist  dem  Isonitril  Nitril  beigemengt; 
über  150"  vermag  die  Doppelverbindung  gar 
nicht  mehr  zu  existieren;  in  ihren  Zerfalls- 
produkten nimmt  die  Menge  des  Nitrils  im 
Verhältnis  zum  Isonitril  mit  der  Temperatur 
rasch  zu.  Sie  ist  bei  ein  und  derselben  Temperatur 
um  so  größer,  je  reicher  an  C  das  Alkyljodid 
war.  Auf  der  anderen  Seite  wird  auch  aus  Cyan- 
kalium oft  das  Isonitril  als  Hauptprodukt  er- 
halten, nämlich  wenn  man  es  mit  alkylschwefel- 
saurem  Kalium  auf  eine  niedrigere  Temperatur 
erhitzt,   als   es   zur   Darstellung   der   Nitrile   zu 


810 


Cyanverbindungen 


geschehen  pflegt  (Wade).  Diese  Beobachtungen 
machen  die  Spekulationen  überflüssig,  die  man 
angestellt  hat,  um  die  Verschiedenheit  im  Ver- 
halten von  Cyankalium  und  Cyansilber  zu  deuten. 
So  hat  man  das  Cyankalium  für  eine  Cyan-,  das 
Cyansilber  für  eine  Isocyan- Verbindung  erklärt, 
ferner  angenommen,  daß  sich  Alkyljodide  an 
das  zweiwertige  C  der  Metallcyanide  zu  zwei 
stereoisomeren  Körpern  (ähnlich  den  wirklich 
existierenden  Syn-  und  Antiformen  der  Oxime) 

Me  Me 

anlagern,  von  denen  der  erste  ohne   weiteres  in 

N  =C'^ 
Nitril,  der  zweite  nach  Umlagerung  zu    ,  -^^^ 

R 

in  Isonitril  übergehen  soll,  usw. 

6.  Cyansäure  (Isocyansäure),  Cyan- 
haloide  und  Cyanamid.  Es  ist  zurzeit 
ebenso  wie  bei  der  freien  Blausäure  unent- 
schieden, ob  die  Cyansäure,  die  Cyanhaloide 
und  das  Cyanamid  den  Cyan-  oder  den  Iso- 
cyanrest  enthalten.  Die  in  Frage  kommenden 
Formeln  sind: 

N:-C.H  NIC.CI  NiC.OH  N-CNH^ 
C:N.H  C:N.C1  0:C:NH  HN:C:NH 
Blausäure   Chlorcyan   Cyansäure   Cyanamid. 

Eine  dritte  Formel  C:N.OH  scheidet 
für  Cyansäure  aus;  sie  kommt  der  Knallsäure 
zu;  die  übereinstimmende  Zusammensetzung 
der  cyan-  und  der  knallsauren  Salze  (Fulmi- 
nate)  ist  einer  der  zuerst  bekannt  gewordenen 
Isomeriefälle  (Liebig  1823).  Damit  fällt 
auch  eine  analoge  Formel  C:N.NH2  für 
Cyanamid,  die  zudem  den  Uebergang  in 
Harnstoff  unerklärt  lassen  würde.  Bei  der 
Cyansäure  wird  die  Verbindung  NiC.OH 
als  Cyansäure  im  eigentlichen  Sinne  von  der 
Isocyansäure  0:C:NH  unterschieden.  Da 
aber  von  allen  Derivaten  kein  einziges  mit 
Bestimmtheit  von  der  eigentlichen  Cyan- 
säure abgeleitet  werden  kann,  so  findet 
man  auch  heute  noch  die  Isocyansäure- 
verbindungen  als  Cyanate  schlechthin  be- 
zeichnet. 

Wenn  das  Diazomethan  bei  semen  Reaktionen 
wirklich  keine  Umlagerungen  verursacht,  so 
beweist  die  ausschließliche  Entstehung  von 
Isocyansäureestern  aus  der  freien  Säure  und 
Diazomethan,  daß  ihr  die  Formel  des  Carbonimids 
0:C:NH  zukommt.  Aus  der  Umsetzung  der 
Salze  mit  Alkylierungsmitteln  zu  Isocyansäure- 
estern (s.  S.  811)  kann  man  nicht  mit  Sicherheit 
die  Isocyanatformel  der  Salze  ableiten,  da  es 
sehr  wohl  möglich  ist,  daß  die  Isocyansäure- 
ester  durch  Umwandlung  von  Cyansäureestern 
entstanden  sind,  wie  sich  Isonitrile  in  Nitrile 
und  Alkylrhodanide  N:C:SR  in  Senföle  S:C:NR 
ja  tatsächlich  bei  erhöhter  Temperatur  umlagern 
Im  folgenden  ist  aber  der  Isocyanatformul  der 
Vorzug  gegeben. 

Cyansäure,  Cyanhaloide  und  Cyanamid 
neigen    zur    Polymerisation,    und    zwar   ist 


die    Bildung    trimerer    Produkte    allen    ge- 
meinsam. 

Die  Cyansäure,  Isocyansäure  oder  das 
Carbonimid  wurde  1818  von  Vauquelin 
zuerst  beobachtet.  1822  wies  Wo  hier  nach, 
daß  sie  ein  chemisches  Individuum  sei. 
An  seinen  eingehenden  Untersuchungen  nahm 
später  Liebig  teil. 

Die  freie  Säure  wird  durch  Zerlegung 
ihrer  Salze  sowie  durch  Destillation  ihres 
Trimeren,  der  Cyanursäure  (s.  u.),  gewonnen, 
wobei  man  die  Dämpfe  in  einer  stark  ge- 
kühlten Vorlage  verdichtet. 

Die  erhaltene  farblose  Flüssigkeit  ist  mit 
weißen  Flocken  des  polymeren  Cyamelids 
erfüllt.  Ihr  spezifisches  Gewicht  ist  bei 
0"  1,140.  Sie  erzeugt  auf  der  Haut  Blasen, 
ist  sehr  leicht  flüchtig,  riecht  stechend  wie 
Essigsäure  und  reizt  die  Augen  zu  Tränen. 
Der  Dampf  ist  nicht  entzündlich. 

Die  Lösung  in  Wasser  ist  bei  0"  und  in 
großer  Verdünnung  beständig,  zerfällt  aber 
oberhalb  0°  unter  Aufschäumen  in  Am- 
moniak und  Kohlensäure.  Chlorwasserstoff 
wird  addiert  zu  0CNH,HC1.  In  Alkoholen 
löst  sich  die  Cyansäure  zu  Estern  der  Allo- 
phansäure,  wobei  zuerst  Carbaminsäureester 
entstehen: 

R0.H+HN:C0=H2N.C00R 
H2NCOOR+HN:CO=H2NCONHCOOR. 

Der  Uebergang  in  das  polymere  Cyamelid 
geht  bei  0"  ruhig,  bei  gewöhnücher  Tem- 
peratur aber  unter  explosionsartigem  Auf- 
wallen vor  sich.  1  g  entwickelt  dabei  410  cal. 
In  der  schließlich  porzellanartigen  Masse  ist 
auch  Cyanursäure  enthalten.  Als  weißes  amor- 
phes Pulver  erhält  man  es  durch  Verreiben  von 
Kahumcyanat  mit  kristaUisierter  Oxalsäure 
und  Auswaschen.  Es  ist  in  allen  Lösungs- 
mitteln sehr  schwer  löslich.  Beim  Erhitzen 
geht  es  in  Cyansäure  zurück.  Das  Molekular- 
gewicht ist  unbekannt,  doch  gibt  eine  Formel 
/C(:NH).0\^.^  die  dem  Polymeri- 
\C(:NH).0/ 
sationsprodukt  des  Formaldehyds  Trioxy- 
methylen  entspricht,  von  den  Eigenschaften 
Rechenschaft. 

Die  Salze,  Cyanate  oder  auch  Isocyanate, 
stellt  man  aus  dem  Kaliumcyanat  her. 
Dieses  entsteht  bei  der  Oxydation  von  ge- 
schmolzenem Kaliumcyanid ,  also  an  der 
Luft  oder  auf  Zugabe  von  Mennige,  Braun- 
stein, Kahumpermanganat  usw.: 

C:N.K+0=0:C:N.K. 
Auch  bildet  es  sich  beim  Einleiten  von 
Dicyan  oder  Chlorcyan  in  Kahlauge  und 
beim  Schmelzen  von  Kahumcarbonat  im 
Dicyanstrom  und  zwar  neben  Kaliumcyanid, 
beim  Erhitzen  von  Rhodanid  mit  Eisenoxyd 
auf  400  bis  500",  beim  schwachen  Glühen 
von  Alkalicarbonat  in  Gegenwart  von  Am- 
moniak (vermutüch  über  dasAlkalicarbaminat) 


Cyanverbindungen 


811 


sowie  bei  der  Elektrolyse  von  Kaliumcyanid. 
Ueber  Eigenschaften  siehe  bei  Kalium  im 
Artikel  ,,Li t h i u m gr u p p e"). 

Ammoniumcyanat  entsteht  durch  Ver- 
einigung von  Cyansäure  und  Ammoniak 
(entweder  der  trockenen  Dämpfe  oder  der 
ätherischen  Lösungen).  In  wässeriger  Lösung 
ist  es  enthalten,  wenn  zu  Kaliumcyanat- 
lösung  AmmoniumsuLfat  gesetzt  wird.  Er- 
hitzt man  das  trockene  Salz  auf  60°  oder 
dampft  man  die  wässerige  Lösung  ein,  so 
erhält  man  Harnstoff. 

0:C:N.NH4  — >  H2N.CO.NH2. 

Diese  Umwandlung  wurde  1828  von  Wöhler 
entdeckt;  damit  war  die  Synthese  einer 
organischen  Verbindung  erreicht,  zu  deren 
Aufbau  man  bis  dahin  eine  besondere  Lebens- 
kraft angenommen  hatte.  Umgekehrt  lagert 
sich  auch  Harnstoff  in  Ammoniumcyanat  um. 
Es  läßt  sich  in  einer  Lösung  reinen  Harn- 
stoffs durch  Silbernitrat  als  weißer  Nieder- 
schlag des  Silbercyanats  nachweisen.  Doch 
macht  der  Harnstoff  in  dem  Gleichgewicht, 
das  sich  nach  dem  Erhitzen  der  Lösung  auf 
100«  eingestellt  hat,  95  bis  96o/o  aus.  Die 
Cyanate  der  primären  und  sekundären  Basen 
gehen  in  gleicher  Weise  in  die  isomeren 
alkyherten  Harnstoffe  über.  Die  Cyanate 
tertiärer  Basen  sind  einer  solchen  Umwand- 
lung nicht  fähig. 

Die  cyansauren  Erden  und  wahrscheinlich 
alle  Cyanate  der  schweren  Metalle  zerfallen 
beim  Erhitzen  in  Kohlendioxyd  und  Cyan- 
amidsalze: 

(0C:N)2Ca=N:C.N:Ca+  CO2. 

Das  Bleicyanat  liefert,  mit  Ammoniumsulfat 
behandelt,  leicht  reinen  Harnstoff. 

Ester  der  eigentlichen  Cyansäure,  sogenannte 
Cyanätholine,  glaubte  man  frülier  durch  Ein- 
wirkrmg  von  Chlor-  oder  Bromcyan  auf  Natrium- 
alkoholate  erhalten  zu  haben.  Tatsächlich  ent- 
steht aus  den  beiden  Substanzen,  die  übrigens 
erst  miteinander  reagieren,  wenn  Alkohol  zu- 
gegen ist,  bei  tiefer  Temperatur  neben  Natrium- 
haloid  der  Ester  der  Iniidokohlensäure  HN :  C(0R)2 , 
bei  höherer  daneben  der  Ester  der  Cyanur- 
.säure.  Ist  Wasser  zugegen,  so  bildet  sich  noch 
Carbammsäureester  H.,N.CO.OR  (Urethan). 
Die  Annahme  eines  Zwischenproduktes  HN:C: 
(Cl)OR  aus  1  Mol.  Chlorcyan  und  1  Mol.  Alkohol 
_  erklärt  den  Reaktionsverlauf. 

Die  Ester  der  Isocyansäure,  Alkyl- 
carbimide  oder  Alkyhsocyanate  wurden  1848 
von  W  ü  r  t  z  zuerst  dargestellt.  Sie  entstehen 
durch  Umsetzung  von  Monoalkylsulfaten  mit 
Kaliumcyanat  oder  von  Alkyljodiden  mit 
Silbercyanat  (neben  Isocyanursäureestern): 
S04(C2H5)K  -f  OCNK  =  OCN .  C^H^  +  SO4K3 

R  J+  OCNAg  =  OCN .  R-f  JAg, 
durch  Oxydation  von  Isonitrilen  mit  Queck- 
silberoxyd: 

C:N.R+0=0:C:NR, 


durch  Erhitzen  der  Quecksilberchlorid- 
Doppelsalze    der    Alkylcarbaminthiolsäuren: 

CANHCO.  S.  HgCl-C^HsNCO-f  HgS-f  HCl 
und   durch  Abspaltung  von   Stickstoff  aus 
Carbonsäureaziden    (Erhitzen    von    Carbon- 
säurechlorid mit  Natriumazid): 

/N 
R.C0.N<  li  -^  N2+R.C0.N<   ->  R.N:CO. 

'  \n 

Die  letzte  Umlagerung  wird  plausibel,  wenn 
man  einen  Zwischenkörper  mit  einwertigem 
N-Atom  annimmt,  das  bestrebt  ist,  wieder 
in  den  dreiwertigen  Zustand  überzugehen 
und  dadurch  die  Umlagerung  veranlaßt. 
Die  Isocyansäureester  sind  Zwischenprodukte 
der  Hofmannschen  Reaktion  auf  dem 
Wege  von  den  Carbonsäureamiden  zu  den 
um  1  C  ärmeren  Aminen  und  können  bei 
dieser  Reaktion,  wenn  sie  nicht  zu  empfindlich 
gegen  Wasser  sind,  isoliert  werden: 

R.CONHaKOTr  j.  co.NHBr-ltBr  j^  CO.N< 
->  R.N:  CO  ^o  R.NHa-fCOa. 

Auch  hier  kann  man  zur  Erklärung  der  Um- 
lagerung eine  Zwischenverbindung  mit  ein- 
wertigem N  annehmen.  Für  die  Isocyanate 
der  aromatischen  Reihe  gibt  es  noch  besondere 
Bildungsweisen. 

Die  Alkyhsocyanate  sind  flüssig,  ver- 
dunsten leicht  und  sieden  unzersetzt,  z.  B. 
Methylisocyanat  bei  44°,  Phenyhsocyanat  bei 
166°,  Die  Dämpfe  riechen  stechend  und 
reizen  die  Augen  zu  Tränen. 

Die  meisten  gehen  bald  in  die  trimeren 
Alkyhsocyanurate  über.  Mit  Kalilauge  oder 
Säuren  erhitzt,  spalten  sie  sich  in  Kohlen- 
säure und  Amine 

0:C:NR-fH20  =  C02+H2N.R, 
—  eine  Reaktion,  durch  welche  die  primären 
Amine  entdeckt  wurden.  Wie  die  Isocyan- 
säure selbst  so  lagern  auch  die  Alkyhso- 
cyanate Ammoniak,  Amine  und  Alkohole  an. 
In  diesem  Falle  entstehen  alkylierte  Harn- 
stoffe bezw.  Alkylcarbaminsäureester  (Alkyl- 
urethane) : 

/NHR 
0:C:NR+NH2R'  =  0:C. 

^NHR 

.NHR 
0:C:NR  +  HOR'  =  0:C(  • 

Da  dieseVerbindungen,  namenthch  die  aus  dem 
leicht  zugänglichenPhenyhsocyanat  entstehen- 
den, meist  gut  kristalhsieren,  so  dienen  sie  in  der 
Laboratoriumspraxis  dazu,  durch  ihre  Form, 
ihren  Schmelzpunkt  und  ihre  analytischen 
Daten  Amine  und  Alkohole  zu  charakteri- 
sieren. Vollzieht  sich  die  vorhin  erwähnte 
Hydrolyse  der  Alkyhsocyanate  in  Amine  und 
Kohlensäure  langsam,  z.  B.  mit  Wasser 
allein,  so  tritt  unverändertes  Isocyanat  mit 


812 


Cyanverbindungen 


entstandenem    Amin    zusammen    und    man 
erhält   symmetrische   alkyherte   Harnstoffe: 

NHR 
Es  existieren  außer  den  Alkylisocyanaten 
noch  Verbindungen,  die  sich  aus  dem  Isocyan- 
säure-  und  dem  Acetyl-  oder  einem  Carbox- 
alliykest  zusammensetzen:  0:C:N.C0.CH3 
und  0:C:N.COOR. 

Chlor-,  Brom-  und  Jodcyan  ge- 
winnt man  durch  Einwirkung  der  Halogene 
auf  Blausäure,  starke  Kahumcyanid-  oder 
zweckmäßig  Zinkcyanidlösung  (Zinksulfat  + 
Kahumcyanid).  Die  übergehenden  Dämpfe 
werden  durch  starke  Kühlung  verdichtet. 

Chlorcyan  (Berthollet  1787,  Serullas, 
Gay-Lussac  1815)  siedet  bei  -f-löjö"  und 
erstarrt  bei  — 5°.  Bromcyan  (Serullas  1827) 
schmilzt  bei  52",  siedet  bei  61,3"  und  subli- 
miert  in  Prismen,  die  sich  bald  in  Würfel 
verwandeln.  Jodcyan  (Davy  1816),  am 
bequemsten  durch  Umsetzung  einer  äthe- 
rischen Jodlösung  mit  festem  Quecksilber- 
cyanid  dargestellt,  bildet  lange  verfilzte 
Nadeln  oder,  wenn  es  aus  Aether  oder  Alkohol 
kristalMsiert,  kleine  Tafeln.  Sein  Siedepunkt 
ist  146,5°.  Es  kommt  im  käufhchen  Jod  vor. 
Die  drei  Verbindungen  sind  sehr  flüchtig, 
giftig,  riechen  stechend  und  greifen  die 
Augen  an.  Sie  polymerisieren  sich  unter  dem 
Einfluß  geringer  Mengen  freier  Halogene, 
lassen  sich  aber  in  reinem  Zustande  unzersetzt 
aufbewahren.  Silbernitrat  erzeugt  in  ihren 
Lösungen  keine  Fällung.  Auf  Lösungen  von 
Jod-  und  Schwefelwasserstoff  sowie  auf 
schwefhge  Säure  wirken  sie  oxydierend. 
Mit  Kahlauge  bilden  sie  Kahumhaloid  und 
Kahumcyanat;  im  Falle  des  Jodcyans  ent- 
stehen auch  Kaliumjodat  und  Kahumcyanid. 
Die  zu  Imidokohlensäureestern  usw.  führende 
Einwirkung  auf  Natriumalkoholate  wurde  bei 
der  Cyansäure  erwähnt. 

Während  diese  Reaktion  im  Verein  mit 
der  Bildungsweise  aus  Cyaniden  für  die  Formel 
CN.Hal.  spricht,  steht  die  Umsetzung  mit 
Merkaptiden  zu  Alkylrhodaniden  (s.  unten)  sowie 
mit  Ammoniak  zu  Cyanamid  im  Einklang  mit 
der  Formel  Ni C.Hai. 

Bromcyan  findet  Anwendung  in  der 
organischen  Chemie,  es  setzt  sich  mit  Basen 
in  verscliiedener  Weise  um,  vermag  z.  B. 
zyklische  tertiäre  Amine  zu  gebromten 
Cyanamiden  aufzuspalten: 

H2  H2  H2  H2 

/C— C\  /C-C.Br  /CN 

H2C<  >N.R+BrCN  =  H2C<  ,N 


R 


Hü  Hj 


Ho  Hj 


Das  Cyanamid,  das  Nitril  der  Carbamin- 
säure  NHj.CiN  oder  aber  Carbodiimid 
HN:C:NH,  wurde  1838  von  Bineau  aus 
Ammoniak  und  Chlorcyan  dargestellt,  aber 


für  Chlorcyanammonium  gehalten.  Cloez 
undCanizzaro  zeigten  1851,  daß  das  Produkt 
ein  Gemisch  von  Cyanamid  und  Salmiak  war: 

N;  C.Cl+2NH3=NiC.NH2+NH4Cl. 

Es  bildet  sich  außerdem  beim  Glühen  von 
Harnstoff  mit  Kalk,  beim  Erwärmen  von 
Harnstoff,  Ammoniumcarbonat  oder  -carba- 
minat  mit  Natrium,  beim  Entschwefeln  von 
Thioharnstoff  mit  Quecksilber-  oder  Blei- 
verbindungen: 

HoN.  CS  .  NH2  +  HgO  =  NC  .  NH2  +  HgS  +  H^O. 

Metallverbindungen  des  Cyanamids  werden  im 
großen  durch  folgende  Reaktionen  gewonnen: 

1.  2Na+  2NH3   3°°  ^400^  2Na.NH.,+  H2 
2Na .  NH2  +  C  ^°°  ^  '^°°"  NC .  NNaa  +  2H2 

Natriumcyanamid 

(vgl.  S.  803  Natriumcyanid). 

2.  PbC03+2NH3=  N:C.N:Pb+3H20. 

Baryum-  und  andere  Carbonate  setzen  sich 
ebenso  bei  Glühhitze  um. 

3.  C2Ca  +  N2=  N;C.N:Ca  +  C. 

Calciumcarbid  Calciumcyanamid. 

Dieser  Prozeß  (Frank  und  Caro)  voll- 
zieht sich  bei  Weißglut,  am  besten  unter 
Zugabe  von  Calciumchlorid  und  auch  -fluorid. 
Er  bedeutet  eine,  namentlich  für  die  Land- 
wirtschaft, sehr  wichtige  Ueberführung  des 
sonst  inaktiven  Stickstoffs  der  Luft  in  eine 
reaktionsfähige  Verbindung  (Aktivierung),  die 
unter  dem  Namen  K  a  1  k  s  t  i  c  k  s  1 0  f  f  als  Dünge- 
mittel verwendet  wird.  Der  Kalkstickst  off  gibt 
das  Material  ab  zur  technischen  Gewinnung 
von  Harnstoff,  von  Ammoniak  (s.  unten  die 
Gleichungen  für  die  Hydrolyse,  S.  813),  von 
Guanidin  und  von  künsthchem  Indigo  (Ein- 
wirkung von  Dialkahumcyanamid  auf  Phenyl- 
glycin  und  Derivate).  Während  Calcium- 
cyanamid beim  Schmelzen  unter  Zusatz  von 
Flußmitteln  in  Cyanid  übergeht,  wird  um- 
gekehrt Cyanid  in  Metallcyanamid  ver- 
wandelt, wenn  man  es  mit  Carbid  glüht. 

Zerlegt  man  die  Metallverbindungen  durch 
geeignete  Säuren  (z.  B.  den  Kalkstickstoff 
durch  Oxalsäure  oder  Schwefelsäure  in 
Form  von  Aluminiumsulfat),  dampft  ein 
und  löst  das  freie  Cyanamid  mit  Aether 
heraus,  so  erhält  man  es  aus  der  ätherischen 
Lösung  in  kleinen  farblosen  Kristallen, 
die  sich  in  Wasser,  Alkohol  und  Aether 
leicht  lösen,  an  der  Luft  zerfheßen,  bei 
41  bis  42"  schmelzen  und  mit  Wasserdämpfen 
flüchtig  sind.  Mit  Halogenwasserstoffen 
verbindet  sich  Cyanamid  direkt,  z.  B.  zu 
NC.NH2,  2HC1.  Auf  Zugabe  von  Salpeter-, 
Schwefel-  und  Phosphorsäure  entstehen  die 
betreffenden  Salze  des  Harnstoffs: 

N;  C.NH2+H20=H2N.CO.NH2. 
Konzentrierte    Ameisensäure   erzeugt   Harn- 
stoff und  Kohlenoxyd.     Wasserdampf  führt 


Cyanverbindimgen 


813 


Bildung  der  Cyanursäure  aus  Harnstoff 
(urea)  erinnern  wollten.  Das  Eadikal  Cyanur 
oder  Tricyan  hat  zuerst  Graham  angenom- 
men. Wie  sich  die  Kohlenstoffatome  dreier 
Acetylenmoleküle  in  der  Glühhitze  zum 
sechsgüedrigen  Benzolring  verknüpfen,  so 
fügt  sich  auch  hier  ein  Sechsring  zusammen, 
in  dem  C-  und  N-Atome  als  Glieder  ab- 
wechseln.  Dabei  sind  Tautomerien  möglich. 


wie  das  Phloro- 
-  eine  Enol-  und 


den  Stickstoff  des  Calciumcyanamids  zu  97% 
in    Ammoniak    über    nach    der     Gleichung 

N:C.N:Ca+3H20  =  CaC03  +  2NH3, 
und  zwar  in  folgenden  Phasen: 

2NC.N:Ca^^°  Ca(0H)2+(NC.NH)2Ca 
einbasisches  Salz 

4^°  Ca(OH)2+2H2N.CO.NH2  ^^^^^^'^ 
Harnstoff 
2CaC03+4NH3. 
MethylalkohoUsche  Salzsäure  gibt  mit  Cyan-  •  glucin  in  der  Benzokeihe 
amid  Methylisoharnstoff  H2N.C(:NH)0CH3,  |  eine  Ketoform: 
Schwefelwasserstoff       (schneller      Schwefel-  j 
ammonium)     Thioharnstoff     HgN.CS.NHa,  j 
Ammoniak     Guanidin     HaN .  C( :  NH) .  NH.,.  I 
Zink  und  Salzsäure  reduzieren  zu  Methylamin  i 
und  Ammoniak.  Im  Cyanamid  können  beide  . 
H  durch  Metallatome,  ebenso  durch  Säure-, 
Alkyl-  und  Carboxalkylreste  ersetzt  werden. 
Die    Spaltung    der    Älkylcyanamide    mittels 
Natronlauge  gibt   ein   bequemes   Mittel  zur 

Gewinnung  von  Alkylaminen.  In  wässeriger  ,  .wischen  diesen  die  beiden  Gemischten 
Lösung  absorbiert  Natriumcyanamid  Kohlen-  il"^_..^.^^^^*^"^  ^'^^®^^  ^'^  ^^^^^^  gemiscnten 
säure    unter    Uebergang    in    das    Salz    einer 


Die   Tricyansäure    hat 


HO.C/     ^C.OH 

I      I      II 


NH 


N, 


%r 


.N 


0:C 

I 
HN. 


II 


C:0 
.NH 


OH 
Eigenthche  Cyanursäure 
Enolform 
Echte  Säure 


.9 
ö 

Isocyanursäure 

Ketoform 

Pseudosäure 


Formen : 


'.N., 


NH 


0:C 

I 
HNx 


IV 

ö 


C.OH 

II 
.N 


Cyanamidokohlensäure : 

2NC .  NHNa+ C02=  NC .  N(Na) .  COONa 

+  NC.NH2. 
Zahlreiche  andere  organische  Verbindungen 
vermag  Cyanamid  anzulagern. 

Ueber  den  Schmelzpunkt  oder  in  wässe-  die  Hydroxyle  der  eigentli^chen  Cyanur- 

riger  Losung  mit  etwas  Ammoniak  erhitzt  ,  >  NH^-Gruppen^rsetzt,  so  hegen 

auch  beim  Stehen  lur  sich  polymerisiert  sich   ^ ,.i_  „.^.      ^^  '  ° 

Cyanamid  zu  Dicyandiamid: 


HO.C^       C.OH 

I    III    II 

HN.        /N 

\c/ 

Ö 


Cyanuramide  vor: 
H,N.C^ 


C.OH      H,N.C 


/ 


N. 


N. 


%r 


/N 


N 


%f 


C.NH2 

II 
.N 


OH 
Ammehd 

H,N.C 


OH 
Ammehn 


/<• 


N, 


%r 


C.NH2 

II 

.N 


,NH2 
HN:C: 

NH.CN. 
Dieses  bildet  Blättchen  oder  Tafeln,  schmilzt 
bei  205",  löst  sich  leicht  in  Wasser  und 
Alkohol,  dagegen  kaum  in  Aether.  Beim 
Erhitzen  entsteht  neben  Ammoniak  und 
Melam  das  Trimere  des  Cyanamids,  Melamin 
oder  Cyanuramid  (s.  nächsten  Abschnitt), 
beim  Erwärmen  mit  verdünnten  Säuren  Di- 
cyandiamidin  oder  Guanylharnstoff 
HN:C(NH2).NH.C0.NH2,  mit  Salmiak- 
lösung bei  150°  salzsaures  Guanidin,  mit 
IBarytlösung  neben  Ammoniak  Amidodi- 
cy ansäure  oder  Carbamincyamid  0C(NH2). 

NH. CN,  mit  einerMischung  von  konzentrierter  der  Keton-Sauerstoffatome  durch  :NH- 
•  Schwefel-  und  Salpetersäure  das  in  der !  Gruppen  ableiten  und  als  Isocyanurimide 
Sprengtechnik  verwendete  Nitrodicyan-  zu  bezeichnen  sind,  existieren  Vertreter  in 
diamidin  NH:C(NH2).NH.C0.NH.N02.  den  Alkylverbindungen  des  Isomelamins. 
7.  Cyanur-  und  Isocyanursäure,  Cyanur-  Für  die  Struktur  der  Cyanurhaloide  kommt 
haloide,     Cyanuramide     und     Isocyanur-   nur  der  Kern  der  eigenthchen  Cyanursäure 


NHj 
Melamin. 

Von  den  Isomeren  dieser  Verbindungen,  die 
sich  von  der  Isocyanursäure  durch  Vertretung 


imide.  Im  vorigen  Kapitel  ist  von  der  Cyan 
säure  und  ihren  Derivaten  gesagt  worden, 
daß  sie  sich  leicht  zu  Verbindungen  von  der 
dreifachen  Molekülgröße  polymerisieren.  Die 
Benennung  dieser  polymeren  Verbindungen 
durch  Einschiebung  der  Silbe  ,,ur"  in  die 
Namen  der  einfachen  Verbindungen  rührt 
von  Liebig    und  Wöhler  her,  die  an  die 


in  Frage,  wenn  man  an  der  Vierwertigkeit 
des  C  in  solchen  Ringen  festhält: 

Hal.C^    ^C.Hal. 
I  I 

Hai. 


814 


Cyanverbmdungen 


Die  entsprechende  Wasserstoffverbindung, 
Cyanurwasserstoff,  selbst  kennt  man  nicht, 
wohl  die  zwischen  ihr  und  dem  Melamin 
stehenden  Aminoderivate. 

Von  den  strukturchemisch  möglichen 
freien  Cyanursäuren  ist  nur  eine  Form  be- 
kannt. Sie  heißt  einfach  Cya nursäure 
(Triuret),  doch  ist  ihre  Formel  wahrseheinMch 
die  der  Isocyanursäure,  des  Tricarbonimids 
(Formel  II).  Ihr  Charakter  als  ,,Pseudosäure" 
(nach  Hantzsch)  äußert  sich  darin,  daß  sie 
sich  zunächst  bei  der  Titration  mit  Natron- 
lauge und  Phenolphtalein  wie  eine  einbasische 
Säure  verhält,  vermutlich  unter  Uebergang 
in  die  Form  IV,  aber  auch  mit  2  Aequivalenten 
Alkah  Salze  zu  bilden  vermag,  die  sich  wohl 
von  der  Formel  III  ableiten,  und  beim  Kochen 
noch  ein  3.  Aequivalent  Base  zu  beständigen 
wohlkristalhsierten  Salzen  (eigenthche  Cyan- 
urate  von  der  Formel  I)  aufnimmt. 

Die  Säure  wurde  zuerst  von  Scheele 
unter  den  Destillationsprodukten  der  Harn- 
säure beobachtet,  dann  1827  von  Serullas 
durch  Umsetzung  des  Cyanurchlorids  mit 
Wasser  in  der  Hitze,  später  von  Wo  hier  aus 
Harnstoff,  von  Li e  13 ig  aus  Melam,  Melamin 
usw.  durch  Säuren  gewonnen. 

Der  Zerfall  des  Harnstoffs  geschieht  bei 
vorsichtigem  Erhitzen  über  seinen  Schmelz- 
punkt (auch  mit  wasserfreiem  Chlorzink) 
nach  der  Gleichung: 

3CO(NH2)2  =  (C0NH)3+3NH3. 

Auch   Chlor    verwandelt   bei    130   bis    140" 
Harnstoff  in  Cyanursäure: 
6CO(NH2)2+3Cl2=  2(C0NH)3+4NH4C1+ 

2HC1+K,. 

Bei  diesen  Prozessen  entsteht  auch  Biuret 
H2N.CO.NH.CO.NH2,  das  seinerseits  in  der 
Hitze  ebenfalls  Cyanursäure  und  Ammoniak 
liefert. 

Die  Umwandlung  des  Cyamehds  in  Cyanur- 
säure und  ihre  Bildung  neben  diesem  wurde 
oben  erwähnt.  Primäres  cyanursaures  Ka- 
hum  C3N3O3H2K  scheidet  sich  langsam  ab, 
wenn  man  eine  Lösung  von  Kaliumcyanat 
mit  Essigsäure  versetzt;  aus  diesem  Salz 
machen     Mineralsäuren     Cyanursäure     frei. 

Sie  kristaUisiert  aus  Wasser  mit  2  Mol. 
Kristallwasser  in  monoklinen  Säulen,  die  an 
der  Luft  verwittern,  aus  konzentrierter 
Salz-  oder  Schwefelsäure  in  wasserfreien 
Quadratoktaedern.  Sie  löst  sich  in  400  Teilen 
kalten  Wassers,  viel  leichter  in  heißem,  auch 
in  heißem  Alkohol.  Beim  Erhitzen  der 
schwefelsauren  Lösung  zerfällt  sie  in  Kohlen- 
dioxyd und  Ammoniak,  beim  trockenen 
Erhitzen  in  Cyansäure. 

Von  ihren  Salzen,  die  meist  1  oder  2, 
aber  auch  3  Aequivalente  Metall  enthalten, 
ist  ein  Natriumsalz  durch  SchwerlösMchkeit 
ausgezeichnet.  Ein  charakteristisches  Kupfer- 
ammoniumsalz   wird    als    amethystfarbener 


Niederschlag  erhalten.  Vom  Quecksilbersalz 
(C3N303)2Hg3  sind  die  beiden  desmotropen 
Formen  bekannt;  der  eigenthchen  Cyanur- 
säure kann  man  dasjenige  Salz  zuerkennen, 
das  aus  dem  Trinatriumcyanurat  (s.  oben) 
mit  Quecksilbersalzen  entsteht  und  durch 
Alkah  wieder  zerlegt  wird;  der  Isocyanur- 
säure das  andere,  welches  sich  aus  der  freien 
Säure  und  Quecksilbersalzen  bildet,  von 
Alkah  nicht  zerlegt  wird  und  darum  wohl 
das  Quecksilber  an  Stickstoff  gebunden 
enthält. 

Die  Ester  der  eigentlichen  Cyanur- 
säur.e  erhält  man,  wenn  Chlorcyan  (S.  811, 
Cyanäthohne),  Cyanurchlorid  oder  -bromid 
auf  Natriumalkoholate  oder  Alkyljodide  auf 
Silbercyanurat  bei  gewöhnhcher  Temperatur 
einwirken.  Der  Methylester  schmilzt  bei 
135",  siedet  bei  263",  der  Aethylester  bei 
29"  bezw.  275".  Diese  Cyanursäureester 
vermögen  6  Atome  Brom  anzulagern.  Sie 
werden  durch  Alkah  schrittweise  über  isoher- 
bare  Alkylcyanursäuren  hinweg  zu  Cyanur- 
säure und  Alkohol  verseift  und  beim  Kochen 
allmähhch  in  Isocyanursäureester  verwandelt. 

Die  Ester  der  Isocyanursäure  oder 
des  Tricarbimids  werden  neben  den  Estern 
der  Isocyansäure  gebildet,  wenn  alkylschwefel- 
saure  Salze  mit  KaUumcyanat  destilliert 
werden,  ferner  aus  Cyanursäure  und  Diazo- 
paraffinen  und  durch  Umlagerung  von 
Estern  der  eigenthchen  Cyanursäure,  also 
auch  bei  Keaktionen,  die  deren  Entstehung 
erwarten  heßen,  wie  beim  Destilheren  von 
Kahumcyanurat  mit  alkylschwefelsauren 
Salzen,  von  Silbercyanurat  oder  alkahschen 
Lösungen  der  Cyanursäure  mit  Alkyljodiden. 
Die  Ester  lösen  sich  in  Wasser,  Alkohol  und 
Aether  und  destilheren  unzersetzt.  Der  Methyl- 
ester C303(N.CH3)3  schmilzt  bei  176",  siedet 
bei  296",  der  Aethylester  bei  95"  bezw.  276". 
In  heißen  alkalischen  Lösungen  werden  sie 
in  Carbonate  und  primäre  Amine  gespalten: 
C303(NCH3)3+6K0H=3C03K2+2NH2CH3. 

Neben  diesen  Estern  der  Cyanur-  und  Iso- 
cyanursäure sind  auch  solche  bekannt,  die 
sich  von  den  gemischten  Formen  III  und  IV 
(S.  813)  herleiten.  Salzsäure  spaltet  nur  die  an 
Sauerstoff  gebundenen  Alkyle  ab,  und  es 
ergeben  sich  alkylierte  Isocyanursäuren,  die 
auch  aus  den  Produkten  partieller  Verseifung 
der  Cyanursäureester  durch  Umlagerung  her- 
vorgehen. 

Cyanurhaloide  oder  Tricyanhaloide 
(CNHal.)3.  Cyanurchlorid  und  Cyanurbromid 
(S  er  Ullas  1827)  entstehen  aus  den  zuge- 
hörigen Cyanhaloiden  durch  Polymerisation, 
die  durch  etwas  freies  Halogen  verursacht 
wird,  und  aus  Cyanursäure  mit  Phosphor- 
pentahaloid.  Cyanurjodid  erhielt  Klason 
durch  Umsetzung  von  Cyanurchlorid  mit 
Jodwasserstoff.  Das  Chlorid  bildet  monokhne 


Cyanverbindungen 


815 


Kristalle,  schmilzt  bei  145°,  siedet  bei  190", 
riecht  heftig,  ähnlich  wie  Mäuseexkremente, 
und  ist  sehr  giftig.  Das  Bromid  ist  ein 
ebenfalls  sehr  giftiges  weißes  amorphes 
Pulver,  dessen  Schmelzpunkt  über  300" 
liegt.  Das  Jodid,  ein  braunes  unlösMches 
Pulver,  zerfällt  oberhalb  200"  in  Paracyan 
(s.  Dicyan)  und  Jod.  Mit  Wasser  oder  Alkaüen 
erhitzt,  gehen  die  Cyanurhaloide  in  Cyanur- 
säure  über.  Die  Halogenatome  lassen  sich 
schrittweise  gegen  Amino-  und  Alkylamino- 
gruppen  austauschen. 

Von  der  Isocyanursäure  leitet  sich  das 
Produkt  der  Einwirkung  von  Chlor  auf 
KaHumcyanurat  ab,  die  Trichlorylisocya- 
nursäure  (Trichloriminocyanursäure)  vom 
Schmelzpunkt  245".  Die  Formel 
NCl 


0:C^ 

I 
Cl.N. 


C:0 
N.Cl 


■c/ 
ö 

mit  dem  an  N  gebundenen  Cl  wird  dadurch 
gestützt,  daß  die  Verbindung  mit  Salzsäure 
Chlor  entwickelt  und  mit  Ammoniak  oder 
Schwefelwasserstoff  (unter  Entwickelung  von 
Stickstoff  bezw.  Abscheidung  von  Schwefel) 
Cyanursäure  zurückbildet. 

Cyanuramide.  Ihre  Kenntnis  dankt 
man  in  erster  Linie  den  Arbeiten  von  J.  v. 
Liebig,  A.  W.  v.  Hofmann  und  P.Klason. 
Cyanurmonamid  oder  Ammelid,  auch  Me- 
lanurensäure,  C3N3(NH2)  (OH) 2  und  Cyanur- 
diamid  oder  Ammeiin  C3N3(NH2)20H  ent- 
stehen aus  dem  Cyanurtriamid  (Tricyan- 
triamid)  oder  Melamin  C3N3(NH2)3  durch 
schrittweisen  Austausch  der  Ammoniakreste 
gegen  Hydroxyl  sowie  durch  Spaltung  von 
Melam  und  Melem  (s.  u.)  beim  Kochen  mit 
Säuren  oder  Laugen.  Melanurensäure  hat 
man  auch  bei  der  langsamen  Destillation 
von  Harnstoff  erhalten.  Auch  Austausch 
des  Chlors  gegen  Hydroxyl  in  den  Verbin- 
dungen, die  durch  teilweise  Umsetzung  des 
Cyanurchlorids  mit  Ammoniak  entstehen, 
hefert  Ammehd  und  Ammehn.  Durch 
Sodalösung  lassen  sie  sich  trennen.  Sie  sind 
schwerlöshche  weiße  Pulver,  bilden  mit 
"  Säuren  sowohl  wie  mit  Basen  Salze  und  geben 
bei  Fortsetzung  der  Hydrolyse  Cyanursäure. 
Auch  Alkylverbindungen  von  ihnen  sind 
dargestellt  worden.  Das  Melamin  geht  als 
Polymerisationsprodukt  aus  Cyanamid  und 
Dicyandiamid  beim  Erhitzen  (neben  Melam) 
hervor,  ferner  aus  Cyanurchlorid  und  Trithio- 
cyanursäuremethylester  beim  Behandeln  mit 
Ammoniak  und  aus  Ammoniumrhodanat 
NH4SCN  beim  raschen  Erhitzen.  Bei  dieser 
von  Liebig  aufgefundenen  Bildungsweise 
ist  in  dem  Zersetzungsprodukt  das  Melamin 
als  Khodanat  neben  Melam  (-rhodanat)  und 


Melem  enthalten.  Das  Melamin  kristalMsiert 
aus  heißem  Wasser  in  farblosen  monokhnen 
Prismen,  ist  in  kaltem  Wasser  schwer,  in 
Alkohol  und  Aether  kaum  löslich,  läßt  sich 
bei  vorsichtigem  Erhitzen  unzersetzt  subü- 
mieren,  zerfällt  dabei  aber  leicht  in  Mellon 
und  Ammoniak,  gibt  mitl  Aequivalent  Säure 
kristallinische  Salze  und  geht,  mit  KaU  ge- 
schmolzen, in  Kaliumcyanat  über. 

Ebenso  wie  im  Falle  der  Cyanursäure 
kennt  man  beim  Melamin  von  der  Substanz 
selbst  nur  eine,  von  ihren  Alkylverbindungen 
beide  Formen: 


Kv 


N 


>N.C 


^^ 


.E 


NH 


^C.N< 


R         I      I      II 
C 


KN:C 


C:NR. 


^R'  I     TI     I 

HN^    ^NH 

0 


R.N.R'  NR 

(R'  kann  auch  H  sein). 

Die  eigentlichen  Alkylmelamine  (I) 
entstehen  aus  den  Trithiocyanursäureestern 
C3N3(S.CH3)3  und  aus  Cyanurchlorid  (CNC1)3. 
durch  Erhitzen  mit  primären  und  sekundären 
Aminen.  So  kann  man  durch  aufeinander- 
folgende Behandlung  von  Cyanurchlorid  mit 
Ammoniak,  Methyl-  und  Aethylamin  — 
einerlei  in  welcher  Reihenfolge  —  das  Methyl- 
äthymelamin  vom  Schmelzpunkt  176"  er- 
halten. Die  Alkylmelamine  werden  durch 
starke  Salzsäure  in  Cyanursäure  und  Alkyl- 
amine  zerlegt. 

Die  Alkylisomelamine  (H)  gehen  aus 
den  Alkylcyanamiden  N  i  C .  NH .  R  durch 
Polymerisation  beim  Eindampfen  oder  län- 
geren Stehen  ihrer  Lösungen  hervor  und 
entstehen  auch  aus  Cyanamid  mit  Diazo- 
paraffinen  und  Dialkylsulfaten.  Das  Tri- 
methyhsomelamin  C3N3(CH3)3(NH)3+3H2(> 
subhmiert  leicht  und  schmilzt  wasserfrei 
bei  179".  Salzsäure  spaltet  diese  Verbin- 
dungen in  Isocyanursäureester  und  Salmiak. 

Von  gemischten  Melaminen,  welche  zu- 
gleich Amid-  und  Imidkörper  sind,  hat  man 
Phenylverbindungen  dargestellt. 

Anzufügen  sind  hier  noch  die  amorphen, 
weißen,  in  Wasser  unlöshchen.  stickstoff- 
reichen Verbindungen  Melam  CgHgNu, 
Melem  CgHeNio  und  Mellon  C6H3N9, 
(CßHgNii— 2NH3),  von  denen  die  ersten 
beiden  bei  300",  das  letzte  bei  gehndem 
Glühen  aus  Ammoniumrhodanat  (neben  Me- 
laminrhodanat  und  den  flüchtigen  Verbin- 
dungen Schwefelkohlenstoff,  Schwefelwasser- 
stoff und  Ammoniak)  entstehen.  Ihre  Brutto- 
formeln können  mit  einiger  Wahrscheinhch- 
keit  auseinandergezogen  werden  in  [(NH2)2- 
C3N3],  [(NH2)C3N3(NH)]2  und  C3N3(NH)3- 
C3N3.  Melam  gibt  beim  Kochen  mit  Kali- 
lauge und  Säuren  Ammoniak  und  Ammehn, 
mit  Vitriolöl  ebenso  wie   Melem  Ammehd. 


816 


Cyanverbindimgen 


Mellon  reagiert  mit  Kalium  unter  Feuer- 
erscheinung, zerfällt  in  Gegenwart  von  Cyan, 
nicht  in  reinem  Zustande,  mit  Kahlauge  in 
Ammoniak  und  Mellonkalium,  ein  Salz 
des  Mellonwasserstoffs: 
SCgHaNg+GKOH^  2K3C9N13+NH3+6H2O. 

Dasselbe  Salz  wird  durch  Verschmelzen 
von  Kahumrhodanat  mit  Antimontrichlorid 
erhalten.  Es  kristalhsiert  mit  öHaO  in 
Nädelchen.  Längeres  Kochen  mit  Kalilauge 
zerlegt  das  Mellonkalium  in  Ammoniak  und 
das  Salz  der  Cyamelursäure  (neben 
Ammehd) : 

2K3C9N13  +  2KOH  +  6H2O    =r   K3CeN,03  +  5NH3, 

das  mit  SHaO  lange  Nadeln  bildet.  End- 
produkte der  Hydrolyse  sind  Ammoniak 
und  Cyanursäure,  Melam,  Mellon  usw.  sind 
heute  nur  noch  von  geringem  Interesse, 
haben  aber  zur  Zeit  ihrer  Entdeckung  durch 
Liebig  1834  großes  Aufsehen  und  scharfe 
Kontroversen  hervorgerufen;  die  Erklärung 
dafür  hegt  in  der  Aehnhchkeit  dieser  Ver- 
bindungen, die  aus  einem  damals  als  an- 
organisch geltenden  Material  hervorgegangen 
waren,  mit  gewissen  tierischen  Stoffen. 

8.  Thiocyansäure  (Rhodanwasserstoff) 
und  Isothiocyansäure  mit  ihren  Derivaten. 
Die  Cyan-  und  Isocyansäure  haben  ihre 
Analoga  in  der  Thiocyan-  und  Isothiocyan- 
säure ; 

N:C.SH  S:C:NH 

Thiocyansäure  oder      Isothiocyansäure  oder 
Khodanwasserstoff  Sulfocarbimid. 

Während  aber  bei  den  sauerstoffhaltigen 
Säuren  die  Isomerie  nur  im  Bereiche  der 
MögUchkeit  liegt,  alle  dahin  gehörenden  Ver- 
bindungen nur  in  einer  Form  bekannt  sind 
und  die  Salze  vielleicht,  die  Ester  bestimmt 
der  Isocyansäure  zugeschrieben  werden  müssen, 
kennt  man  bei  den  geschwefelten  Säuren 
zwar  ebenfaUs  nur  eine  Form  der  freien 
Säure  und  nur  eine  Reihe  von  Salzen, 
doch  gehören  diese  der  eigenthchen  Thio- 
säure  zu,  und  zudem  leiten  sich  Ester  von 
ihr  sowohl  wie  von  der  Isosäure  ab. 

Die  Thiocyansäure  oder  der  Rhodan- 
wasserstoff (Sulfocyansäure,  Schwefel- 
blausäure) wurde  1798  von  Buchholz ! 
zuerst  beobachtet,  von  Porret  1814  aus 
Berhnerblau  und  Kaliumsulfid  darzustellen 
gelehrt  und  1820  von  Berzelius  der  Zu- 
sammensetzung nach  erkannt. 

Sie  kommt  als  Natriumsalz  im  Speichel 
und  im  Harn  des  Menschen  und  verschiedener 
Tiere  (wie  Pferd,  Hund,  Rind)  und  als 
Allyh'hodanat  neben  Allylsenföl  im  Destillat 
der  Senfsamen  vor.  Man  erhält  die  freie 
Säure  in  wässeriger  Lösung  durch  Zerlegung 
ihres  Kahum-  oder  Baryumsalzes  mit 
Schwefelsäure  oder  ihres  Quecksilbersalzes 
mit   Schwefelwasserstoff.      Läßt   man  kon- 


zentrierte Schwefelsäure  auf  eine  Mischung 
von  Rhodankahum  und  Phosphorpentoxyd 
tropfen  (in  Wasserstoff-Atmosphäre  bei  40  bis 
60  mm  Quecksilberdruck)  und  kühlt  die  ent- 
weichenden Dämpfe  in  einer  Kältemischung 
ab,  so  gelangt  man  zur  wasserfreien  Säure. 

Diese  ist  eine  weiße  Kristallmasse,  die 
bei  etwa  +5*'  schmilzt,  leicht  flüchtig  und 
in  Wasser,  Alkohol  und  Aether  äußert  leicht 
löslich  ist.  Ihrem  Leitvermögen  nach  gehört 
sie  zu  den  stärksten  Säuren.  Ihr  stechender 
Geruch  erinnert  an  Essigsäure.  Sie  ätzt 
die  Schleimhäute  stark.  Außerhalb  der  Kälte- 
mischung polymerisiert  sie  sich  in  wenigen 
Minuten  unter  starker  Erhitzung  zu  einer 
gelben  Masse,  die  aus  Xanthanwasserstoff 
und  Dithiocyansäure  (s.  u.)  besteht.  Auch  in 
wässeriger  Lösung  zersetzt  sich  die  Säure 
allmählich.  In  Gegenwart  organischer  Säuren 
entstehen  dann  Kohlenoxydsulfid  COS  und 
die  entsprechenden  Säurenitrile  oder  -amide. 
Bei  gänzhcher  Abwesenheit  von  Wasser 
addiert  sich  Chlorwasserstoff  an  Rhodan- 
wasserstoff zu  Thiocarbaminsäurechlorid 
NH2.CS.CI.  Schwefelwasserstoff  spaltet  den 
Rhodanwasserstoff  in  Ammoniak  und 
Schwefelkohlenstoff : 

H2S+HSCN=NH3+CS2. 
Reduktion  mit  Zink  und  Salzsäure  führt  zu 
Trithioformaldehyd     (CH2S)3,      Ammoniak, 
Methylamin  und  Schwefelwasserstoff. 

Die  Salze  der  Thiocyansäure,  Rho- 
danate,  auch  Rhodanide  genannt,  bilden 
sich  allgemein  aus  den  Cyaniden  durch  Auf- 
nahme von  Schwefel  beim  Schmelzen  und 
auch  in  wässeriger  Lösung  sowie  durch  Um- 
setzung der  Thiosulfate  mit  Metallcyaniden. 
Rhodannatrium  ist  auch  aus  Schwefel- 
kohlenstoff mit  Natriumamid  darzustellen. 
Rhodanammonium,zerfließliche,  unter  starker 
Abkühlung  sich  lösende  Kristalle  wie  die 
Alkalirhodanate,  entsteht  noch  aus  Schwefel- 
kohlenstoff mit  Ammoniak: 
CS,+  2NH3==H2N.CS.S.NH4  bei  120—130« 
H2NCSSNH4+ 2NH3  =  NCSNH4+ (NH4)2S 
bei  105"  und  15  Atm. 

Es  bildet  sich  bei  der  Destillation  schwefel- 
und  stickstoffhaltiger  organischer  Körper. 
Die  Technik  gewinnt  es  aus  der  Gasreinigungs- 
masse und  dem  Gaswasser.  Es  findet  in  der 
Kattundruckerei  Verwendung.  Bei  170  bis 
180«  wandelt  es  sich  in  Sulfoharnstoff 
CS(NH2)2  um,  doch  nicht  so  vollständig 
wie  das  Ammoniumcyanat  in  Harnstoff. 
Von  der  Zersetzung  des  Ammoniumrhodanats 
bei  höherer  Temperatur  war  bei  den  Cyanur- 
amiden  die  Rede.  Von  besonderem  Interesse 
sind  von  anderen  Rhodanaten  die  des 
Eisens,  Quecksilbers  und  Silbers  (s.  die 
betreffenden  Metalle).  Die  dunkelrote  Farbe 
des  Ferrirhodanats  ist  die  Ursache  für  den 
Namen  Rhodan  (qööov  Rose)  gewesen.    Rho- 


Cyanverbindungen 


817 


danide  vermögen  sich  zu  komplexen  Salzen 
zu  vereinigen. 

Dem  Khodankalium  entspricht  ein  Selen - 
cyankalium  NC.SeK,  das  beim  Schmelzen 
von  Kaliumcyanid  mit  Selen  entsteht.    Man  j 
kennt  auch  die  zugehörige  freie  Säure  und  j 
Ester  von  ihr. 

Salzartige  Additionsprodukte  bildet  der 
Rhodanwasserstoff  mit  Alkoholen,  z.  B. 
NCSH,2CH30H.  Eine  Verbindung  mit  Aether 
hat    die   Zusammensetzung  NCSH(C2H5)20. 

Die  Ester  der  Thiocyansäure  oder 
Alkylrhodauate  entstehen  bei  der  Destil- 
lation von  Kaliumrhodanat  mit  Alkyl- 
sulfaten  oder  Alkylhaloiden: 

NC.SK+RJ=NC.S.R+KJ, 

außerdem  durch  Umsetzung  von  Chlorcyan 
mit  Merkaptiden: 

CaHs.SK+NCCl^NC.S.CsHs+KCl 

und  aus  dem  Rhodanwasserstoff  mit  Diazo- 
paraffinen. 

Die  einfachen  Ester  sind  flüssig,  in  Wasser 
unlöslich  und  riechen  lauchartig.  Der 
Methylester  siedet  bei  133 »,  der  AUylester 
bei  161°.  Bei  dieser  Temperatur  lagert 
sich  der  letztere  in  AUylsenföl  (s.  unten) 
um.  Das  gleiche  geschieht  beim  Erhitzen 
der  anderen  Alkylrhodauate.  Für  den  Methyl- 
ester hegt  die  Umwandlungstemperatur  bei 
180  bis  1850.  Reduktion  mit  Zink  und 
Schwefelsäure  spaltet  in  Cyanwasserstoff 
und  Merkaptane: 

C2H5S.CN+2H=C2H5SH+HCN. 

Zum  Unterschied  von  den  isomeren  Senfölen 
geben  sie  mit  alkohohschem  Kah  Rhodan- 
kalium.  Schwefelwasserstoff  wird  bei  100°  zu 
Dithiocarbaminsäureestern  R.  S .  CS .  NHj  auf- 
genommen. Kochende  Salpetersäure  oxydiert 
zu  Alkylsulfo säure  —  ein  Zeichen,  daß  das 
Alkyl  des  Esters  am  Schwefelatom  gesessen 
hat.  Durch  Umlagerung  von  aromatischen 
p-Halogendiazoniumrhodanaten  erhält  man 
p-Rhodandiazoniumhaloide,  stark  explosive 
Verbindungen.  Statt  durch  Alkyle  läßt  sich 
das  Metall  der  Rhodanate  auch  durch  andere 
organische  Reste  ersetzen.  So  hefern  Chlor- 
aceton  und  Chloressigsäure  Rhodanaceton 
NC.S.CH2.CO.CH3  bezw.  Rhodanessigsäure 
NC.S.CH2.COOH,  zwei  Verbindungen,  die 
sich  leicht  in  cykhsche,  in  Derivate  des 
Thiazols 

HC-N 
II       %CH 

HC— S  ' 
umwandeln. 

Die  Ester  der  Isothiocyansäure  oder 
Senf  öle  (Alkylthiocarbimide)  gehen  durch 
Umlagerung  aus  den  Estern  der  Thiocyan- 
säure hervor.  Sie  entstehen  ferner,  wenn  man 
Dialkylthioharnstoffe  mit  Phosphorpentoxyd 
und   Isocyansäureester  mit   Phosphorpenta- 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


suKid  destilhert.  Aus  primären  Aminen  er- 
hält man  sie  mit  Thiocarbonylchlorid  CSCI2 
durch  einfache  Umsetzung,  aber  auch  mit 
Schwefelkohlenstoff  und  zwar  über  folgende 
Etappen: 

.    ,  ,,  /NHR 

2CS2+2NH2R  '"  ''''''';  2S:C/ 

^  S.NH3R 

AgNOj  /NHR        Kochen 

>►  2S:C<  > 

(HgCU.FeClj)  \SAg       mit  Wasser 

2S:C:NR+Ag2S+H2S. 
Diese    Reaktionsfolge    dient   zum   Nachweis 
primärer  Amine  (Senfölprobe  von  A.  W.  Hof- 
mann). 

Die  Senföle  sieden  niedriger  als  ihre 
Isomeren.  Sie  sind  in  Wasser  kaum  löshch. 
Ihre  Dämpfe  riechen  stechend  und  reizen 
zu  Tränen.  Der  Methylester  ist  fest,  schmilzt 
bei  34°  und  siedet  bei  119°.  Die  übrigen 
höher  siedenden  Ester  sind  flüssig.  Unter 
ihnen  nimmt  der  AUylester,  das  eigenthche 
Senf  öl,  S:C:N.CH2.CH:CH2  als  Spalt- 
produkt eines  Naturkörpers,  des  Sinigrins 
oder  myronsaurenKahums  aus  dem  schwarzen 
Senfsamen,  der  Meerrettigwurzel  und  einigen 
Brassica-Arten,  eine  besondere  Stellung  ein. 
Unter  der  Wirkung  des  Myrosins,  des  spalten- 
den Fermentes,  entsteht  neben  dem  Senföl 
bei  niederer  Temperatur  in  geringer  Menge 
das  isomere  Rhodanallyl.  Die  Umlagerung 
des  Rhodanallyls,  das  nach  der  allgemeinen 
Bildungsweise  der  Rhodanalkyle  leicht  zu 
erhalten  ist,  bei  der  Destillation  kann  zur 
künsthcheu  Darstellung  des  Senföls  dienen. 
Es  siedet  bei  150,7°  und  hat  bei  10°  das 
spezifische  Gewicht  1,017.  Auf  der  Haut 
zieht  es  Blasen.  Wiederholte  Destillation 
mit  Wasser  spaltet  in  Schwefel  und  Croton- 
säurenitril  (s.  oben).  Andere  Senföle,  die  durch 
Spaltung  natürhcher  Glukoside  frei  werden, 
sind  optisch  aktives  sekundäres  Butyl- 
senföl  SCN.CH(CH3)(C2H5)  aus  Löffelkraut 
und  Bitterkresse,  Crotonyl-  oder  richtiger  Vi- 
nylpropionylsenf öl  SCN .  CH2 .  CH2 .  GH :  CHg 
aus  Rapssamen,  Benzylsenföl  SCN.CH2.C6H5 
aus  Kapuziner-  und  Gartenkresse,  Phenyl- 
äthylsenföl  SCN.CH2.CH2.C6H5  aus  Reseda- 
wurzel und  Brunnenkresse,  p-Oxybenzyl-  oder 
SinalbinsenfölSCN .  CHj .  CgHi .  OH  aus  weißen 
Senfsamen  und  Cheirolin  SCN.CHo.CHg. 
CH2.SO2.CH3  aus  Goldlack.  Die  letzten 
beiden  Verbindungen  sind  nur  wenig  flüchtig. 

Die  Senföle  werden  von  Salzsäure  bei 
100°,  von  Wasser  bei  200°  in  primäre  Amine, 
Schwefelwasserstoff  und  Kohlensäure  ge- 
spalten: 

S:C:N.R+  2H2O  =  H2N.R+  H,S  +  CO2. 
Beim  Erwärmen  mit  wenig  verdünnter 
Schwefelsäure  erhält  man  neben  dem  Amin 
Kohlenoxysulfid  S:C:0  (das  durch  weiter- 
gehende Hydrolyse  in  Kohlendioxyd  und 
Schwefelwasserstoff  zerfallen  kann).      Nas- 

52 


818 


Cyanverbiiidungen 


zierender  Wasserstoff  (Zink  und  Salzsäure) 
liefert  ebenfalls  primäre  Amine  und  zwar 
neben  Thioformaldehyd,  der  sich  sogleich 
zu  Trithiomethylen  polymerisiert: 

S:C:N.E+4H=H2N.R+S:CH2. 
Durch  Einwirkung  von   Brom  auf   Senföle 
entstehen  sogenannte   Senföloxyde   (I)   und 
Senfölsulfide  (II): 


I 
EN- 


I 
-OS, 


oder 


oc-    ^s 
i   I  I 

RN C:JNR 


(nach  M.  Freund)    (nach  Hantzsch) 

/^\ 
SC/     \s 

I  11  I 

|RN C:NR. 

Alkohole  und  Amine  werden  von  den  Senf- 
ölen in  derselben  Weise  addiert  wie  von  den 
Isocyansäureestern  (s.  oben);  es  bilden  sich 
Thiourethane  bezw.  Thioharnstoffe  (AUyl- 
thioharnstoff  =  Tliiosinamin).  Auch  kann  wie 
dort  die  Hydrolyse,  wenn  sie  mit  gelinden 
Mitteln  erfolgt,  zu  symmetrischen  Harn- 
stoffen führen;  z.  B.  gibt  AUylsenföl  beim 
Erhitzen  mit  Wasser  und  Bleioxyd  unter 
gleichzeitiger  Entschwefelung  Diallylharnstoff 
(C3H5N)2C0  (Sinapohn).  Bewirkt  man  die 
Entschwefelung  in  alkohohscher  Lösung  mit 
Quecksilberoxyd  oder  -chlorid,  so  kann 
man  die  entsprechenden  Isocyansäureester 
fassen,  die  mit  Wasser  dann  Dialkylharnstoffe 
geben. 

Durch  Einwirkung  von  Carbonsäure- 
chloriden auf  Rhodanblei  kann  man  Acyl- 
rhodanate  oder  Acylthiocarbimide  SrCrN.- 
OC.R  gewinnen. 

Neben  den  Ehodan-  und  Senf  öl  Verbin- 
dungen gibt  es  noch  einige  andere  Schwefel- 
cyanverbindungen,  die  aus  Rhodanaten  her- 
hervorgehen. Wie  sich  zu  einer  Säure  ihr 
Anhydrid,  so  verhält  sich  zur  Thiocyansäure 
das  Cyansulfid  (CN)2S  (Lassaigne).  Man 
erhält  es  aus  Quecksilbercyanid  mit  Chlor- 
schwefel SCI2  oder  aus  Rhodansilber  mit 
Jodcyan  in  Form  wasserklarer,  flüchtiger, 
leicht  löshcher  Tafeln  oder  Blättchen,  die 
bei  65°  schmelzen,  sich  in  wässeriger  Lösung 
bald  zersetzen  und  mit  Ammoniak  zu 
(CN)2S,  2NH3  vereinigen.  Polymere  des 
Rhodanwasserstoffs  sind  Di-  und  Trithiocyan- 
säure.  Die  Dithiocyansäure  hat  zwei 
tautomere  Formen: 

g^^C:N.CN  und  ^^^C.NH.CN. 

Die  erste  liegt  nur  vor  in  den  Salzen,  die  sich 
beim  Behandeln  der  Isopersulfocyansäure 
(s.  unten)  mit  stark  verdünnten  Alkahen  bilden. 
Die  zweite  Form  entsteht  neben  Schwefel 
aus  Xanthanwasserstoff  (Isopersulfocyan- 
säure)  mit   kalter   konzentrierter   Kahlauge 


und  neben  dieser  bei  der  Zersetzung  von 
Rhodanammonium  mit  Salzsäure.  Die  gut 
charakterisierte  Salze  und  auch  Ester  (Di- 
methylester  schmilzt  bei  57")  bildende  zwei- 
basische Säure  kristaUisiert  in  freiem  Zu- 
stande aus  heißem  Wasser  in  kugehgen 
Aggregaten  feiner  gelbhcher  Nädelchen.  In 
heißen  Lösungen  dissoziiert  sie  bald  zu 
Rho  danwasserstof  f . 

Die  Trithiocyansäure,  Thio-  oder 
Sulf  ocyanursäure  C3N3(SH)3  (A.  W.  Hof- 
mann) existiert  als  freie  Verbindung  wie 
die  Cy ansäure  nur  in  einer  Form.  Sie 
entsteht  aus  Cyanurchlorid  und  Kalium- 
hydrosulfid  oder  Schwefelnatrium,  bildet 
feine  gelbe  Nadeln,  die  sich  erst  über  200° 
zersetzen,  und  gleicht  chemisch  der  Cyanur- 
säure,  in  die  man  sie  leicht  überführen  kann. 
Der  Methylester  C3N3(S.CH3)3  schmilzt  bei 
188°.  Seine  Umsetzung  mit  Ammoniak 
wurde  beim  Melamin  erwähnt.  Ester  der 
Isothiocyanursäure  C3S3(NR)3  scheinen  durch 
Polymerisation  aus  Senfölen  mitKahumacetat 
zu  entstehen. 

Als  Zersetzungsprodukt  des  Rhodan- 
wasserstoffs wurde  von  Wöhler  eine  ,, ge- 
schwefelte Schwefelblausäure"(Ueberschwefel- 
blausäure)  H2C2N2S3  entdeckt.  Man  hat 
bei  den  hierher  gehörenden  Verbindungen 
zwei  Stammkörper  zu  unterscheiden: 

S— C:S 


S— C^SH 

N 
N=C^SH 


und 


S— C:= 


NH 
NH 


Perthiocyansäure  Xanthanwasserstoff 

(PersuLfocy  ansäure)       (IsopersuKocyansäure, 
ImidothiodisuKazohdin). 

Beide  gehen  leicht  ineinander  über.  Als  freie 
Verbindung  ist  nur  der  Xanthanwasser- 
stoff bekannt.  Man  erhält  ihn  nämlich 
infolge  einer  eigentümhchen  Umlagerung 
auch,  wenn  man  zu  Salzen  der  Perthiocyan- 
säure starke  Säuren  gibt.  Die  Alkalisalze 
der  Perthiocyansäure  entstehen  aus  Di- 
thiocyanaten  beim  Kochen  mit  Schwefel 
und  infolgedessen  bei  der  Einwirkung  von 
Alkahen  auf  Xanthanwasserstoff,  der  in 
erster  Phase  in  Dithiocyanat  und  Schwefel 
gespalten  wird.  Sie  werden  durch  Jod  und 
Kaliumpermanganat  oxydiert,  wobei  2  S  in 
SO4  übergehen.  Aus  dem  Blei-  und  Silbersalz 
erhält  man  mit  Halogenalkylen  Ester,  die 
durch  Salzsäure  in  Merkaptane  (neben  Sal- 
miak und  Kohlendioxyd)  zerlegt  werden, 
so  daß  die  Alkyle  an  S  gebunden  sein  müssen. 
Der  Dimethylester  schmilzt  bei  42°  und 
siedet  bei  279°.  Den  Xanthanwasserstoff 
stellt  man  durch  Zersetzung  von  Rhodan- 
ammoniumlösung  mit  starker  Salzsäure  dar 
und  trennt  ihn  von  der  mitentstandenen 
Dithiocyansäure  durch  Kristalhsation  aus 
Essigsäure.        Die    goldglänzenden    dünnen 


Cyanverbindungen  —  Czapski 


819 


Nadeln  sind  schwer  löslich,  geruchlos  und 
recht  beständig.  Mit  Cyankahum  lösen  sie 
sich  glatt  zu  Rhodankalium.  Xanthan- 
wasserstoff  ist  keine  eigenthche  Säure,  gibt 
aber  mit  Lösungen  von  Silber-  und  Mercuro- 
nitrat  Niederschläge  von  Metallverbindungen. 
Durch  Kahlauge  wird  er  in  der  Kälte  in 
Schwefel  und  das  Dikahumsalz  der  Dilhio- 
cyansäure  gespalten,  die  sich  langsam  zum 
Perthiocyanat  vereinigen,  Reduktion  in 
saurer  Lösung  gibt  Salze  des  Thioharnstoffs 
CS(NH2)2  und  Schwefelkohlenstoff.  Das 
einzige  gut  definierte  Derivat  des  Xanthan- 
wasserstoffs  ist  seine  Acetylverbindung. 

Schwefelcyan  (Perthiocyan)  und 
Pseudoschwefelcyan  (CNS)x  sind  gelbe, 
unlösliche,  amorphe  Oxydationsprodukte  von 
Rhodanaten.  Schwefelcyan  bildet  sich  aus 
trocknen  Rhodanaten  mit  trocknen  Halo- 
genen, Pseudoschwefelcyan  —  vermuthch 
nicht  einheithch  —  aus  wässerigen  Lösungen 
der  Rhodanate  mit  Halogenen,  Salpetersäure, 
"Wasserstoffsuperoxyd  usw.  Vorwiegend  das 
Schwefelcyan  gibt,  mit  Wasser  oder  Natron- 
lauge behandelt,  einen  gelben  Substantiven 
Baumwollfarbstoff,  das  Kanarin,  von  schwach 
saurem  Charakter  und  der  Formel  CgNsS^HgOC?) 
Daneben  entsteht  ein  anderer  gelber  Körper, 
C3N4H4S2O,  der,  mit  Alkahsulfhydraten 
aufgespalten,  Thioammehn  (CN)3(NH)2SH 
und  Dithiomelanurensäure  (CN)3(NH2)(SH)2 
hefert. 

Schwefelhaltige  Cyanverbindungen  sind 
endhch  noch  Flavean-,  Rubeanwasserstoff 
und  Chrysean.  Sie  wurden  beim  Dicyan  bezw. 
Cyankahum  aufgeführt. 

Literatur.  F.  Beilstein,  Havdbuch  der  orga- 
nischen Chemie,  S.  Aufl.,  Bamburg  1893 — 1906. 
—  O.  Dammer,  Handbuch  der  anorganischen 
Chemie,  Stuttgart  1892 — 1903.  —  Meyer- Jacob- 
son, Lehrbuch  der  organischen  Chemie,  S.  Aufl., 
Leipzig  1907.  —  F.  1;.  Jtichter,  Anschütz, 
Schroeter,    Organische  Chemie,   11.  Atifl.,  Bonn 

1909.  —  V.  V.  Richter  -  Kling  er ,  Lehr- 
buch der  anorganischen   Chemie,   12.  Atifl.,  Bonn 

1910.  —  Chemisches  Zentralblatt,  Berlin  (die 
Referate,  welche  Cyanverbindungen  betreffen,  sind 
im  systematischen  Register  jedes  Halbjahres  unter 
,, Derivate  der  Kohlensäure"  genannt).  —  H. 
Grossmann  und  A.  Anfrecht,  Cyan-,  Oxy- 
cyan-,  Isocyan-,  Thiocyan-  und  iSelenocyangruppe, 
Handbuch  „Die  Methoden  der  organischen  Chemie" 
von  Th.  Weyl,  Leipzig  1909.  —  J.  U.  Nef, 
Die  Chemie  des  Cyans  und  des  Lsocyans,  Ln 
Liebig s  Ann.  d.  Chemie,  Bd.  287,  <S'.  265  bis 
359,  Leipzig  1895.  —  K.  A.  Hofmann,    lieber 


Eisenpentacy anVerbindungen,  Ln  Liebig s  Ann. 
Bd.  312,  S.  1  bis  32,  1900.  —  J.  Volhard, 
Justus  von  Liebig,  2.  Bd.  Kapitel  „Cyanver- 
bindungen, Mellon",  Leipzig  1909.  —  H.  Kopp, 
Geschichte  der  Chemie,  4..  Bd.  S.  369  bis  381, 
Braunschweig  I84  7. 

H,    Wienhatis. 


Cyklische  Verbindungen. 

Während  die  „ahphatischen  Verbindun- 
gen" eine  „offene"  Kolüenstoffkette  ent- 
halten (vgl.  den  Artikel  „Aliphatische 
Reihe"  usw.),  ist  in  zahlreichen  anderen 
organischen  Stoffen  eine  ,, geschlossene"  Kette 
anzunehmen,  d.  h.  die  Kohlenstoffatome 
sind  „ringförmig",  ,,cykhsch"  aneinander 
gebunden  („isocyklische  Systeme")  oder  sie 
bilden  unter  Mitwirkung  eines  oder  mehrerer 
anderer  Elemente  einen  Ring  („heterocykhsche 
Systeme").  Näheres  siehe  in  den  Artikeln 
,, Isocyklische  Systeme"  und  ,,Hetero- 
cyklische  Systeme". 


Czapski 

Siegfried. 
Geboren  am  28  Mai  1861  in  Obra  in  der  Provinz 
Posen,  gestorben  am  29.  Juni  1907  in  Jena. 
Er  studierte  in  Göttingen  und  Berlin,  promo- 
vierte dort  1884,  und  trat  darauf  auf  Empfehlung 
seines  Lelirers  Helmholtz  als  Privatassistent 
bei  Professor  Abbe  in  Jena  ein,  eine  Stellung, 
die  er  bis  1889  bekleidete,  trat  dann  in  den  Dienst 
der  Firma  Carl  Z  e  i  ß  ,  mirde  1891  Mitglied  der 
Geschäftsleitung  und  nach  Abbes  Tod  1905 
auch  Vertreter  der  Carl  Zeii3-Stiftung  und  Mit- 
glied der  Geschäftsleitung  des  Glaswerks  Schott 
und  Genossen.  Czapskis  Arbeiten  liegen  auf 
optischem  Gebiet.  In  seinem  1893  erschienenen 
bedeutenden  Werk:  Theorie  optischer  Instru- 
mente nach  Abbe  hat  er  die  Ab  besehen  Ideen 
systematisch  dargestellt.  Auch  Abbes  sozial- 
politischen Ideen  brachte  er  ein  warmes  Ver- 
ständnis entgegen  und  machte  sich  um  ihre 
Verwirklichung  verdient;  so  ist  das  Jenaer  Volks- 
haus mit  seine  Schöpfung. 

Literatur.  F.  F.  Martens,  Siegfried  Czapski, 
Gedächtnisrede,  erschienen  in  den  Verhandlungen 
der  Deutschen  Physikalischen  Gesellschaß,  IX. 
Jahrg.,  No.  24,  S.  741- 

E.  Drude. 


52* 


D. 


Dach 

heißt  in  der  Geologie  die  Oberseite  einer 
Schicht,  die  Unterseite  Sohle  (vgl.  den 
Artikel  „Schichtung"). 


Daguerre 

Louis  Jaques   Mande. 

Geboren  am  18.  November  1789  in  Corneilles 
in  der  Normanclie,  gestorben  am  10.  Juli  1851 
in  Petit  Bry  sur  Marne.  Er  war  ein  geschätzter 
Dekorationsmaler.  Mehrere  Jahre  bemühte  er 
sich  vergebüch  Bilder  m  der  Kamera  zu  fixieren. 
Im  Jahr  1829  verband  sich  Nicephore  Niepce, 
der  in  der  gleichen  Richtung  gearbeitet  hatte, 
mit  ihm;  doch  erst  nach  Niepees  Tod  gelangte 
Daguerre  1838  zum  Ziel  und  stellte  die  unter 
dem  Namen  Daguerreotypie  bekannten  Photo- 
graphien her.  Durch  A  r  a  g  o  wurde  das  Verfahren 
der  französischen  Akademie  bekannt  gegeben, 
die  Daguerre  und  den  Erben  Niepees  eme  jähr- 
liche Rente  aussetzte  und  das  Verfahren  ver- 
öffentlichte. Daguerre  wiirde  zum  Offizier 
der  Ehrenlegion  ernannt. 

Literatur.     Les  inventeurs  du  gaz  et  de  la  j^hoto- 
grajjhie.     Paris  1885. 

E.  Drude. 


Daltou 

John. 


Geboren  am  6.  September  1766  in  Eaglesfield 
(Cumberland),  Sohn  eines  armen  Wollwebers, 
■wußte  sich  ohne  eigene  Hilfsmittel  autodidak- 
tisch in  mathematischen,  physikalischen  und 
chemischen  Fächern  so  auszubilden,  daß  er  zu 
einem  naturwissenschaftlichen  Führer  wurde,  und 
dies  ohne  eine  öffentliche  Stellung  zu  bekleiden. 
Er  starb  als  Privatgelehrter  in  Manchester  am 
27.  Juü  1844.  Seme  größte  Tat  ist  die  Aufstel- 
lung und  erste  Ausbildung  der  chemischen 
Atomtheorie  gewesen,   deren   Erfassung   etwa 


m  das  Jahr  1802  fällt.  Zuvor  hatte  er  auf  physi- 
kalischem Gebiete  wertvolle  Untersuchungen 
begonnen  über  Gase,  besonders  über  ihr  Verhalten 
bei  Temperaturänderungen  und  bei  ihrer  Absorp- 
tion durch  Wasser  und  andere  Flüssigkeiten, 
wobei  er  das  nach  ihm  und  Henry  benannte  Gesetz 
auffand,  nach  welchem  die  absorbierte  Menge 
Gas  dem  darauf  lastenden  Druck  proportional  ist. 
Zu  gleicher  Zeit  hatte  er  an  sich  selbst  Farben- 
blmdheit  entdeckt  und  Versuche  über  diese,  nach 
ihm  Daltonismus  genannte  Erscheinung  an- 
gestellt. 

Die  Aufstellung  der  Atomtheorie  hat  sich, 
wie  man  annehmen  kann,  folgendermaßen  voll- 
zogen: Dalton  war  als  spekiüativ  angelegter 
Geist  geneigt,  aus  dem  Verhalten  der  Gase  auf 
die  gleiche  Gestalt  und  Größe  ihrer  kleinsten 
Teilchen  zu  schließen.  Für  endliche  Teilbarkeit 
der  chemischen  Stoffe  sprachen  sodann  die  durch 
den  Versuch  gefundenen  multiplen  Proportionen. 
Er  ermittelte  nämlich  durch  Analyse  von  Ver- 
bindungen eines  Elementes  mit  einem  zweiten 
das  Bestehen  weniger,  emfacher  Verbindungs- 
verhältnisse; so  fand  er,  daß  die  auf  die  gleiche 
Menge  Kohlenstoff  im  Kohlenoxyd  und  in  der 
Kohlensäure  berechneten  Sauerstoffmengen  sich 
wie  1 :  2  verhielten,  u.  a.  m.  Die  einfachste  Er- 
klärung dafür  war  durch  die  Annahme  gegeben, 
daß  infolge  der  Vereinigung  einer  bestimmten 
Zahl  von  Atomen  des  einen  Elementes  mit  je 
einem  Atom  des  anderen  die  verschiedenen  Ver- 
Ibindungen  entstehen.  Der  Ausbau  dieser  Hypo- 
these war  die  chemische  Atomtheorie,  die  fortan 
den  Grundpfeiler  aller  chemischen  Forschungen 
gebildet  hat. 

Daltons  Versuch,  aus  den  Verbindungsver- 
hältnissen zweier  Elemente  deren  relative  Atom- 
gewichte zu  bestimmen,  fiel  sehr  ungenau  aus. 
Ebenso  hatte  er  wenig  Erfolg  mit  seiner  atomisti- 
schen  Zeichen-  und  Formelsprache;  aber  die  von 
ihm  ausgestreute  Saat  hat  durch  die  Arbeiten 
anderer  Chemiker,  Berzelius  an  der  Spitze, 
reichste  Früchte  getragen. 

Dalton  trat  mit  seiner  Atomtheorie  an  die 
große  Oeffentlichkeit  im  Jahre  1808  mit  dem 
ersten  Band  seines  Werkes  ,,New  system  of 
Chemical  philosophy",  welches  deutsch  von 
Fr.  Wolff  1812  herausgegeben  wurde;  die  wich- 
tigsten  Teile  \\'urden   in   Ostwalds    Klassikern 


Dalton  —  Dämpfe 


821 


Nr.  3  veröffentlicht.  Daltons  Freund,  Thomas 
Thomson,  hatte  schon  1807  hi  semem  „System 
of  chemistry"  die  Gnmdzüge  der  Atomlehre  mit- 
geteilt. Ueber  Daltons  Leben  und  Wirken  geben 
die  Biographien  von  Henry  und  von  Lonsdale 
Aufschluß.  Die  Frage,  ob  Dalton  zuerst  durch 
Versuche  zu  seiner  Atomtheorie  geführt  worden 
sei,  oder  auf  spekulativem  Wege  ohne  experi- 
mentelle Hilfsmittel,  ist  vielfach  erörtert  worden, 
am  gründlichsten  in  mehreren  Abhandlungen 
von  Meldrum  (Manchester  1910/11).  Vgl.  auch 
E.  von  Meyer,  |Geschiclite  der  Chemie  S.  168ff. 

E.  von  Meyer. 


Dames 

Wilhelm  Barnim. 


Am  9.  Juni  1843  zu  Stolp  in  Pommern  geboren, 
studierte  er  seit  1863  in  Breslau  und  Berlin, 
wurde  1870  Assistent  an  der  Berliner  Berg- 
akademie, 1871  Assistent  von  Beyrich  am  Minera- 
logischen Äluseum,  habilitierte  sich  1874  an  der 
Universität  in  Berlin,  waxrde  1878  außerordent- 
licher, 1891  ordentlicher  Professor  der  Geologie 
und  Paläontologie  und  1896  Dnektor  der  palä- 
ontologischen Abteilung  des  Museums.  Er  starb 
am  22.  Dezember  1898. 

Viele  Jahre  arbeitete  Dam  es  an  der  geo- 
logischen Landesaufnahme  besonders  am  Nord- 
ostrande des  Harzgebü-ges.  Er  gehörte  zu  den 
ersten  Forschern,  die  sich  der  Torellschen 
Inlandeistheorie  anschlössen.  Zu  ihrer  Prüfung 
beschäftigte  er  sich  eingehend  mit  den  Glazial- 
ablagerungen der  norddeutschen  Tiefebene  und 
unternahm  Reisen  nach  Esthland  und  Schweden. 
Weiter  studierte  er  die  silurische  Formation 
Gotlands  und  der  russischen  Ostseeprovinzen. 
Von  seinen  paläontologischen  Veröffentlichungen 
ist  besonders  die  berühmte  Beschreibung  des 
Archäopteryx  im  Berliner  Museum  hervorzu- 
heben, die  geradezu  das  Cluster  einer  paläonto- 
logischen Abhandlung  darstellt.  Neben  anderen 
Arbeiten  über  fossile  Wirbeltiere  schrieb  er  noch 
über  Trilobiten,  über  die  Echiniden  des  Jura 
und  des  Tertiärs. 

Gemeinschaftlich  mit  E.  Kayser  gab  er  die 
Paläontologischen  Abhandlungen  heraus  (seit 
1883  Berlin,  neue  Folge  seit  1886  Jena).  Bis 
zu  seinem  Tode  war  er  Mitredakteur  des  Neuen 
Jahrbuchs  für  Mineralogie,  Geologie  usf.  Auch 
die  Zeitschrift  der  deutschen  Geologischen  Ge- 
sellschaft wurde  lange  von  ihm  redigiert. 

Literatur.  Fr,  Frech,  Nekrolog,  Paläontologische 
Abhandlungen,  Bd.  4,  H.  3.  Jena  1900.  — 
E,  Koken,  Wilhelm  Barnim  Dames,  Nestes 
JahrMich  f.  3Iineralogic  u.  s.  f.,  1899,  II. 

O.  Marschall. 


Dämpfe. 


1.  Gesättigte,  ungesättigte  Dämpfe,  Dampf- 
spannung. 2.  Verdunsten,  Verdampfungs- 
geschwindigkeit ,  Nebelbildung ,  Taupunkt. 
3.  Sieden,   Verdampfungswärme,   Siedetempera- 


tur, Siedeverzug,  Kälteerzeugung,  Leidenfrost- 
sche  Erscheinung.  4.  Dampfdruck  von  festen 
Körpern,  von  Lösungen,  Siedepunktserhöhung, 
Henrysches  Gesetz.    5.  Zahlenmaterial. 

I.  Gesättigte,  ungesättigte  Dämpfe, 
Dampfspannung.  Man  hat  früher  ange- 
nommen, daß  zwischen  Gasen  und  Dämpfen 
ein  prinzipieller  Unterschied  bestände,  und 
daß  die  Verschiedenheit  der  an  ihnen  beob- 
achteten Gesetzmäßigkeiten  auf  Unterschiede 
in  ihren  physikahschen  Eigenschaften  zurück- 
zuführen sei.  Diese  Auffassung  stammt  aus 
jener  Zeit,  wo  man  glaubte,  daß  es  bei  ge- 
wissen Gasen  nicht  möghch  sei,  sie  in  den 
flüssigen  Zustand  überzuführen,  und  wo  man 
diese  darum  als  permanente  Gase  bezeich- 
nete. Diese  Benennung  mußte  aufgegeben 
werden,  als  es  sich  herausstellte,  daß  für  die 
Verflüssigung  eines  Gases  nicht  nur  der  an- 
gewandte Druck,  sondern  auch  seine  Tempe- 
ratur maßgebend  ist,  und  daß  es  für  jedes 
Gas  eine  charakteristische  Temperatur  gibt, 
oberhalb  derer  es  auch  bei  Anwendung 
der  stärksten  Drucke  nicht  verflüssigt  werden 
kann.  Erst  bei  Abkühlung  bis  zu  dieser, 
der  sogenannten  ,, kritischen  Temperatur" 
erfolgt  die  Verflüssigung  des  Gases  und  es 
tritt  dieselbe  dann  bei  einem  bestimmten 
Druck,  dem  sogenannten  ,, kritischen  Druck" 
ein  (Vgl.  den  Artikel  „Aggregatzu- 
stände"). 

Schheßt  man  ein  behebiges  Gas  bei  einer 
Temperatur,  die  unterhalb  der  kritischen 
hegt,  in  einen  Zyhnder  mit  beweglichem  Stem- 
pel ein,  so  ist  folgendes  an  ihm  zu  beobachten. 
Vermindert  man  das  Volumen  bei  konstant 
gehaltener  Temperatur,  so  tritt  anfangs  Zu- 
nahme des  Druckes  ein,  und  falls  das  Gas  hin- 
reichend weit  von  seinem  Kondensations- 
punkte entfernt  ist,  befolgt  es  die  Gasgesetze. 
Bei  stetig  fortgesetzter  Verkleinerung  des 
Volumens  hört  diese  Druckzunahme  jedoch 
bei  einem  bestimmten  Punkte  auf.  In  diesem 
Moment  tritt  teilweise  Verflüssigung  des  Gases 
ein,  die  bei  weiterer  Volumenverminderung 
zunimmt,  während  dabei  der  Druck  dauernd 
konstant  bleibt.  Letzterer  steigt  erst  wieder 
an,  wenn  alles  Gas  flüssig  geworden  ist,  und 
nun  durch  weitere  Volumenverminderung 
eine  Zusammendrückung  der  entstandenen 
Flüssigkeit    hervorgerufen    werden    soll. 

Bei  einer  gegebenen,  unter  der  laitischen 
liegenden  Temperatur  ist  es  somit  nicht  mög- 
hch, den  Gasdruck  über  einen  bestimmten  Be- 
trag zu  steigern,  und  zwar  weil  es  nicht  mög- 
hch ist,  die  Dichte  des  Gases,  also  die  in  der 
Volumeneinheit  enthaltene  Masse,  über  einen 
bestimmten  Wert  wachsen  zu  lassen.  Jeder 
Versuch,  eine  solche  Steigerung  zu  erreichen, 
wird  von  dem  Gase  dadurch  beantwortet, 
daß  es  den  diesen  Wert  übersteigenden  Be- 
trag an  Gasmasse  durch  Kondensation  in 
flüssigem  Zustande  ausscheidet.  —  Gemäß  den 


822 


Dämpfe 


Vorstellungen  der  kinetischen  Gastheorie 
wtirde  sich  bei  einer  gegebenen  Temperatur 
nur  eine  bestimmte  Anzahl  von  in  hin-  und 
hergehender  Bewegung  befindlichen  Gas- 
molekülen pro  Volumeneinheit  in  gasförmigem 
Zustande  halten  können.  Sobald  man  bei 
Volumenverminderung  diese  Zahl  über- 
schreitet, kommen  die  zwischen  den  Mole- 
külen tätigen  Kräfte  in  der  Weise  zur  Wirk- 
samkeit, daß  eine  bestimmte  Anzahl  von  Mole- 
külen in  den  tropfbar-flüssigen  Zustand  über- 
geht und  als  Kondensat  ausfällt. 

Ebenso  wie  man  bei  einer  Lösung  bei  einer 
bestimmten  Konzentration  von  „Sättigung'' 
spricht,   so   nennt  man   auch  einen  Dampf  j 
„gesättigt"  oder  „Sattdampf",    wenn  er  m  | 
der  Kaumeinheit  die  Höchstzahl  der  Dampf- 
teilchen enthält,  die  sich  bei  der  herrschenden  } 
Temperatur  als  solche  in  ihm  halten  können  j 
Den   Druck,    den    dieser   gesättigte    Dampf 
auf  seine  Umhüllung  ausübt,  bezeichnet  man 
als,, Sättigungsdruck".  Dieser  von  den  Dampf-  ] 
teilen  ausgeübte  Druck  ist  natürhch  ebeiibo  , 
groß,  wie  der  Druck,  den  man  umgekehrt  von  ' 
außen  auf  den  Dampf  ausüben  muß,  um  seine  1 
Verflüssigung  herbeizuführen.  '  Man  bezeich- 
net   denselben     als    „Kondensationsdruck", 
er   ist    also   dem   Sättigungsdruck   der    be- 
treffenden Temperatur  gleich. 

Ebenso  wie  -  jeder  Temperatur  ein  be- 
stimmter Sättigungsdruck  zugehört,  ent- 
spricht jedem  Druck  eine  bestimmte  Tempe- 
ratur, bei  der  die  in  der  Volumeneinheit  ent- 
haltene Dampfmenge  gerade  genügt,  den  Raum 
mit  Dampf  zu  sättigen.  Für  den  gewählten 
Druck  ist  diese  Temperatur  die  sogenannte 
„Sättigungstemperatur",  so  daß  also  Sätti- 
gungsdruck ps  und  Sättigungstemperatur  U 
in  einer  bestimmten,  durch  die  physikalischen 
Eigenschaften  des  betreffenden  Dampfes  be- 
dingten Abhängigkeit  voneinander  stehen.  — 
Außer  durch  Druck  und  Temperatur  wird 
der  gesättigte  Dampf,  wie  alle  anderen  Kör- 1 
per,  noch  charakterisiert  durch  seine  Dichte,  i 
also  die  Masse  der  Volumeneinheit,  oder  auch 
durch  sein  spezifisches  Volumen,  also  das  Vo- 
lumen der  Masseneinheit. 

Solange  der  Dampf  bei  der  oben  betrach- 
teten Kompression  den  Größtwert  semer 
Dichte,  also  die  Sättigung,  noch  nicht  er- 
reicht hat,  bezeichnet  man  ihn  als  „unge- 
sättigten" oder  auch  aus  unten  angegebene^n 
Gründen  als  „überhitzten"  Dampf,  „Heiß- 
dampf". 

Man  hat  sich  vielfach  bemüht,  die  Bezie- 
hung zwischen  ps  und  ts  durch  eine  allgemein 
gültige  Formel  darzustellen.  Aus  den  m  Vor- 
schlag gebrachten  Gleichungen  seien  nur 
2  hervorgehoben,  die  vielfach  Verwendung 
gefunden  haben.  Die  Formel  von  Biot  ent- 
hält 5  Konstante  und  lautet: 

log  Ps  =  a+bats  +  Cj5's. 


Als    Rankine'sche     Formel     wird    be- 
zeichnet; 

logps  =  k  — mlogTs  — 


Ts  ' 

in  welcher  Gleichung  k,  m  und  n  Konstante 
sind. 

Stellt  man  die  Beziehung  zwischen  ps  und 
ts  graphisch  in  einem  Koordinatensystem  dar, 
in  welchem  die  Temperaturen  als  Abszissen, 
die  Drucke  als  Ordinaten  eingezeichnet  sind, 
so  erhält  man  eine  anfangs  weniger  steil,  dann 
steiler  ansteigende  „Sättigungslinie".     Geht 
man  von  einem  Punkte  derselben  horizontal, 
d.  h.  also  bei  konstant  gehaltenem  Drucke 
nach   rechts,    oder   vertikal,    also    bei  kon-   • 
Istant   gehaltener    Temperatur    nach    unten, 
so  gelangt  man  zu  Punkten,   bei  denen  der 
1  Dampf     bei      einer     höheren     Temperatur 
i  denselben  Druck  ausübt,  wie  im  Sättigungs- 
'  zustand   bei  einer   niedrigeren   Temperatur. 
Der  Druck  ist  also  kleiner  als  der  dieser  Tem- 
Iperatur  entsprechende  Sättigungsdruck  und 
Idaher  auch  die  Dichte  in  diesen  Zuständen 
I  kleiner  als  bei  gleicher  Temperatur  im  Sät- 
1  tigungszustande.    Somit  werden  die  ungesät- 
tigten Dämpfe    durch   das   rechts   von   der 
j  Sättigungshnie    liegende    Gebiet    des    Dia- 
gramms dargestellt,  und  man  bezeichnet,  wie 
!  schon  oben  erwähnt,  die  ungesättigten  Dämpfe 
'  auch  als  überhitzte,  eben  weil  in  ihnen  die 
j  Temperatur  höher  hegt  als  diejenige,  die  dem 
herrschenden  Dampfdruck  als  Sättigungstem- 
peratur entspricht.    Dampf,  der  sich  mit  der 
Flüssigkeit,  aus  der  er  sich  gebildet  hat,  in 
Berührung  und  im  Gleichgewicht  befindet, 
ist  stets  gesättigt;  man  verwandelt  ihn  in 
]  überhitzten    Dampf,    wenn    man    ihn    nach 
!  Trennung  von  der  Flüssigkeit  bei  konstantem 
Druck  erwärmt,  oder  wenn  man  bei  konstanter 
{Temperatur    seinen    Druck   erniedrigt,    also 
!  sein  Volumen  vergrößert. 
j       Die  nebensteüende  Figur  1  zeigt  die  Sätti- 
1  gunsslinie  für  Wasserdampf.    Die  von  ihr  m 
das'Überhitzungsgebiet  abzweigenden  Linien 
sind  die  sogenannten  Isochoren  Qco^  =  gleich; 
;  ;,f5,.o.-  =  Raum),    welche    die    Abhängigkeit 
i  des  Druckes  von  der  Temperatur  für  den  Fall 
1  darstellen,  daß  der  von  der  Masseneinheit  des 
!  Wasserdampfes   eingenommene    Raum   kon- 
jstant  gehalten  wird.     Dieser  Raum  ist  für 
die  eingezeichneten  32  Versuche  verschieden, 
sein  Wert  ist  für  einige  derselben  in  der  Ta- 
belle ünks  eingetragen.  Man  erkennt,  daß  die 
Isochoren  bis  zum  Sättigungspunkte  hin  inner- 
halb   der   Versuchsgenauigkeit    vollkommen 
geradlinig  verlaufen,  und  daß  ihi'e  Neigung 
mit     abnehmenden    spezifischen     Volumen, 
also  zunehmender  Dichte,  wächst.   Es  ist  die 
unterste  Isochore  nach  dem  Punkte  —255,5», 
die  oberste,  der  größten  Dichte  entsprechende 
nach  —168  °  der  horizontalen  Temperaturachse 
gerichtet. 


Dämpfe 


823 


Würde  man  in  das  gleiche  Diagramm  die 
Isochoren  für  ein  ideales  Gas  einzeichnen, 
welches  also  die  Gleichung  pv=RT  befolgt, 
so  würden  dieselben  auch  geradhnig  sein, 
aber  sämthch  gegen  den  Punkt  — 273"  der 
Abszissenachse  konvergieren.  Die  Neigung 
der  Isochoren  wächst  also  beim  Wasserdampf 
mit    zunehmender    Dichte    stärker    als    bei 


Außer  mit  abnehmender  Dichte  nähert 
sich  das  Verhalten  der  Dämpfe  dem  der  Gase 
auch  mit  zunehmender  Überhitzungstempe- 
ratur.  Man  erkennt  dies  am  einfachsten, 
j  wenn  man  nach  Amagat  im  pv-p-Dia- 
'  gramm  die  Linien  gleicher  Temperatur,  also 
die  Isothermen,  einzeichnet,  welche  bei  den 
Gasen  horizontale  Gerade  sind. 


mm  QuecUsilbersäule 
8500 


Zahlentafel 
der  spezifischen  Volumina  v. 


Ver- 

V 

Ver- 

V 

such 

cbm/kg 

such 

cbm/kg 

1 

1,598 

20 

0,4566 

5 

1,122 

25 

0,3258 

10 

0,8328 

30 

0,2188 

15 

0,6143 

32 

o,i8n 

einem  Gase,  d.  h.  der  Druck  sinkt  bei  ihm  mit 
abnehmender  Temperatur  rascher  als  bei 
den  Gasen  und  zwar  desto  schneller,  je  größer 
die  Dichte  ist. 

Die  Abweichung  zwischen  Dampf  und  Gas 
nimmt  somit  bei  Wasser  und  ebenso  bei  den 
Dämpfen  anderer  Flüssigkeiten  mit  abneh- 
mender Dichte  mehr  und  mehr  ab.  Daß  die 
Isochoren  auch  bei  den  Dämpfen  Gerade 
sind  ebenso  wie  bei  den  Gasen,  daß  also  bei 
konstant  gehaltenem  Volumen  die  Zunahme 
des  Druckes  der  Zunahme  der  Temperatur 
proportional  ist,  erklärt  sich  daraus,  daß  das 
in  der  Volumeneinheit  enthaltene  Dampfge- 
wicht, absolut  genommen,  nicht  groß  ist, 
und  im  gewählten  Beispiele  selbst  im 
Höchstfalle  nicht  größer  war  als  etwa  das 
4fache  des  Gewichtes  von  Luft  bei  1  Atmo- 
sphäre und  0"  C. 


170  180  igCC 


Wir  gelangen  somit  zu  der  An- 
schauung, daß  Dämpfe  nichts  anderes 
sind  als  Gase  in  der  Nähe  ihres  Sät- 
tigungspunktes, oder  umgekehrt 
Gase  nichts  anderes  als  hoch  über- 
hitzte Dämpfe. 

Sowohl  aus  physikahsch-wissenschaft- 
Uchen  als  auch  aus  technisch-praktischen 
Gründen  hat  man  sich  bemüht,  ebenso  wie 
für  die  Gase,  so  auch  für  die  Dämpfe  die  Zu- 
standsgleichung  aufzufinden,  also  die 
Gleichung,  durch  welche  die  für  sie  charak- 
teristischen Größen :  p,  v  und  T  miteinander 
verknüpft  sind.  Es  ist  jedoch  noch  nicht 
gelungen,  eine  Gleichung  aufzustellen,  die  in 
gleicher  Weise  das  Verhalten  sämthcher 
Dämpfe  zum  Ausdruck  bringt. 

Diese  Tatsache  läßt  sich  mit  HiUe  der 
Vorstellungen  der  kinetischen  Gastheorie  an- 


824 


Dämpfe 


schaulich  machen.  Die  Einfachheit  und  AU- 
gemeingiiltiglveit  der  Zustandsgieichung  der 
Gase  von  der  Form  pv  =  RT  fußt  auf  den  bei- 
den vereinfachenden  Voraussetzungen,  daß 
die  Gasmoleliüle  selbst  einen  verschwindend 
kleinen  Raum  einnehmen  im  Verhältnis  zu 
dem  vom  Gas  erfüllten  Räume,  und  daß 
ferner  die  Gasmoleküle  keine  gegenseitigen 
Kräfte  aufeinander  ausüben.  Beide  Näherungs- 
annahmen verheren ihre  Giltigkeit  bei  niedrigen 
Temperaturen  und  großen  Werten  der  Dichte ; 
im  besonderen  kommen  ferner  bei  Annähe- 
rung an  die  Sättigung  die  zwischen  den  Mole- 
külen wirksamen  Anziehungskräfte  mehr 
und  mehr  zur  Geltung.  In  welchem  Grade 
sich  zahlenmäßig  die  Abweichungen  vom 
idealen  Gaszustande  geltend  machen,  hängt 
von  der  besonderen  Beschaffenheit  des  Damp- 
fes ab. 

Greifen  wir  den  Wasserdampf  als  den  in 
der  Natur  am  meisten  verbreiteten  und  für 
die  Technik  am  wichtigsten  Dampf  als  Bei- 
spiel heraus,  so  ist  für  denselben  eine  größere 
Anzahl  von  Zustandsgieichungen  von  den 
verschiedenen  Forschern  aufgestellt  worden. 
Wir  wälüen  aus  denselben  die  von  Callendar 
aufgestellte  aus,  in  welcher  R.  Mollier  die 
auftretenden  Konstanten  etwas  geändert  hat, 
und  welche  sich  mit  den  Ergebnissen  der  direk- 
ten Beobachtung  in  guter  Übereinstimmung 
befindet.     Dieselbe  lautet: 


dieser  Kräfte,  ihre  Abhängigkeit  von  den  ein- 
zelnen Zustandsgrößen  die  gesetzmäßige  Ab- 
hängigkeit der  Kräfte  von  den  einzelnen 
Zustandsvariablen. 

Andererseits  besteht  aber  ein  Zusammen- 
hang zwischen  diesen  Molekularlcräften  und 
einer  großen  Zahl  der  physikahschen  Dampf- 
konstanten, so  vor  allem  z.  B.  der  ther- 
mischen. 

Es  ergibt  sich  daher  von  vornherein  die 
MögMchkeit  aus  der  Zustandsgieichung  eines 
Dampfes,  und  im  besonderen  aus  der  Ab- 
weichung derselben  von  der  einfachen  Gas- 
gleichung einen  Rückschluß  auf  die  Ver- 
änderhchkeit  seiner  thermischen  Größen  zu 
ziehen.  Denn  in  gleicher  Weise ,  wie  die 
Wirkung  der  Molekularkräfte  in  der  Form 
der  Zustandsgieichung  zum  Ausdruck  kommt, 
muß  sie  auch  auf  den  Wert  der  thermischen 
Größen  von  Einfluß  sein  (über  die  ex- 
perimentelle Bestimmung  der  thermischen 
Größen  und  deren  Zahlenwerte  vgl.  den 
xAi'tikel  ,,Kalorimetrie"). 

Aus  den  beiden  Hauptsätzen  der  Wärme- 
theorie folgt  z.  B.  die  von  Clapeyron  und 
Clausius  aufgestellte  Gleichung: 


AT. 


dps 
dt. 


V— V' 


RT 
'  P 


-cffr 


worin  R=47;  C=0,075;  n^^o/g,  v  das  Vo- 
lumen von  1  kg  in  cbm,  v' =0,001  das  spe- 
zifische Volumen  des  flüssigen  Wassers  in 
m^/kg,  p  den  Druck  in  at  (kg/qcm)  und  endhch 
T  die  absolute  Temperatur  (t+273)  be- 
deutet. 

Der  Vergleich  der  Formel   mit  der  ein- 
RT 
fachen  Gasgleichung  v= —   läßt    erkennen, 

daß  auf  der  rechten  Seite  ein  von  der  Tempe- 
ratur abhängiges  Korrektionsghed,  hnks  die 
Größe  v'  hinzugefügt  ist,  welche  letztere  bei 
sehr  vielen  praktischen  Rechnungen  übrigens 
gegenüber  dem  wesentlich  größeren  v  ver- 
nachlässigt werden  kann. 

Die  Zustandsgieichung  hat  nun  nicht  nur 
das  praktische  Interesse,  daß  man  mit  ihrer 
Hilfe  aus  zweien  der  drei  Zustandsgrößen: 
p,  V,  T  die  dritte  berechnen  kann;  sie  hat 
außerdem  noch  einen  hohen  theoretischen 
Wert. 

Die  Berichtigungsgröße,  welche  der  Gas- 
gleichung zuzufügen  ist,  um  die  Zustands- 
gieichung des  betreffenden  Dampfes,  also 
z.  B.  des  Wasserdampfes,  zu  erhalten,  ge- 
stattet nämlich  einen  Schluß  auf  die  Wir- 
kungsweise der  zwischen  den  Dampfmole- 
külen tätigen  Kräfte.  Der  Zahlenwert  der 
Korrektionsgröße  charakterisiert  die  Stärke 


in  welcher  r  die  Ver dampf ungswärme,  dps  die 
durch  eine  Steigerung  der  Sättigungstempera- 
tur um  dts  hervorgerufene  Aenderung  des  Sät- 
tigungsdruckes, V  und  v'  die  spezifischen 
Volumina  des  gesättigten  Dampfes  und  des 
flüssigen  Wassers  bei  der  Temperatur  Ts 
und  dem  Drucke  ps,   sowie  endhch  A  den 

Zahlenfaktor  ^^^ bedeuten.  Es  ist  somit  r  aus 

V  bestimmbar  und  ebenso  umgekehrt.  Diese 
thermodynamische  Beziehung  hat  sich  in 
voUem  Umfange  durch  das  Experiment  be- 
stätigt gezeigt. 

Aus  der  Thermodynamik  folgen  ferner 
für  die  spezifische  Wärme  bei  konstantem 
Druck  Cp  und  für  diejenige  bei  konstantem 
Volumen  Cv  unter  anderem  die  Beziehungen : 

dp/T       ^    Ut^V 

Hierin  sind  die  auf  den  rechten  Seiten  der 
Gleichungen  stehenden  Differentialquotienten 
aus  der  Zustandsgieichung  berechenbar,  sie 

haben  die  Bedeutung:  (^|  =   Spannungs- 

dv\  _ 
dT/p~ 
thermischer  Ausdehnungskoeffizient  bei  kon- 

(d^v\ 
-^=A  =  Abhängigkeit    des 

Ausdehnungskoeffizienten    von    der    Tempe- 


dTA 


koeffizient  bei  konstantem  Volumen, 


Dämpfe 


825 


ratur,  während  endlich  (     ^|  den  Quotienten 

darstellt  aus  der  xVenderung  von  Cp  zu  der  sie 
hervorrufenden  Aenderung  des  Druckes  um 
dp,  wenn  gleichzeitig  die  Temperatur  T  dabei 
konstant  gehalten  wird. 

Wenden  wir  letztere  Gleichung  beispiels- 
weise wiederum  auf  Wasserdampf  an,  so 
folgt  unter  Benutzung  der  Gallen  dar  sehen 
Zustandsgieichung  in  vollerUebereinstimmung 
mit  der  Erfahrung,  daß  Cp  in  Sättigungsnähe 
mit  der  Temperatur  (bei  konstantem  Druck) 
abnimmt,  dagegen  mit  dem  Druck  (bei  kon- 
stanter Temperatur)  zunimmt.  —  Die  gleiche 
Gesetzmäßigkeit  ist  sowohl  theoretisch  als 
auch  experimentell  für  Luft  festgestellt 
worden. 

Man  kann  somit  mit  Hilfe  der  Zustands- 
gieichung die  Abhängigkeit  der  spezifischen 
Wärme  von  den  Zustandsvariablen  berechnen, 
kann  aber  auch  umgekehrt  auf  Grund  der 
Werte  von  Cp  und  deren  Abhängigkeit  von  p 
und  T  eine  Zustandsgieichung  der  Dämpfe 
aufstellen.  Es  ergibt  sich  also  eine  Möglichkeit, 
die  Zustandsgieichung  auf  eine  Weise  zu  be- 
stimmen, die  vollkommen  unabhängig  ist 
von  der  direkten  Methode,  bei  der  die  einander 
zugehörigen  Werte  von  p,  v  und  T  festgelegt 
werden.  Eine  zweite  Möglichkeit  bietet  die 
Beobachtung  des  sogenannten  Thomson- 
Joule-Effektes,  d.  h.  der  Abkühlung,  die 
komprimierte  Gase  und  Dämpfe  bei  der  Ex- 
pansion ohne  äußere  Arbeitsleistung  zeigen. 
(Vgl.  ,, kritische  Erscheinungen"  im  Artikel 
„Aggregatzustände".)  Auch  diese  Ab- 
kühlung läßt  sich  thermodynamisch  mit  Hilfe 
der  Zustandsgieichung  berechnen. 

2.  Verdunsten,  Verdampfungsgeschwin- 
digkeit, Nebelbildung,  Taupunkt.  Im  vor- 
hergehenden sind  die  Eigenschaften  der  ge- 
sättigten und  ungesättigten  Dämpfe  mehr 
unter  dem  Gesichtspunkte  besprochen,  daß 
sich  aus  dem  Dampfe  durch  Kondensation 
die  Flüssigkeit  bildet.  Wir  gehen  nunmehr 
auf  den  umgekehrten  Vorgang,  die  Ent- 
wickelung  des  Dampfes  aus  der  Flüssigkeit, 
näher  ein.  Bei  der  Überführung  eines  Kör- 
pers aus  dem  flüssigen  in  den  dampfförmigen 
Zustand  können  wir  zwei  Arten  derselben 
unterscheiden:  1.  das  Verdunsten,  2.  dasSieden. 
Diese  beiden  Arten  der  Verdampfung 
weisen  in  mehrfacher  Hinsicht  Verschieden- 
heiten voneinander  auf. 

Das  Verdunsten  findet  nämlich  bei  jeder 
Temperatur  statt,  ist  unabhängig  von  dem 
herrschenden  Luftdrucke  und  wesenthch 
bedingt  durch  den  Partialdruck  des  Dampfes 
über  der  Oberfläche  der  verdunstenden 
Flüssigkeit  (s.  unten).  Das  Sieden  hingegen  er- 
folgt nur  bei  einer  durch  den  äußeren  Druck 
bestimmten  Temperatur.  Die  Erklärung 
dieses  Unterschiedes  hegt  darin,  daß  das  Ver- 


dunsten sich  nur  an  der  Oberfläche,  die 
Dampfbildung  beim  Sieden  dagegen  im  Inne- 
ren der  Flüssigkeit  abspielt. 

Gemäß  der  Auffassung  der  kinetischen 
Gastheorie  sprechen  wir  auch  den  Molekülen 
einer  Flüssigkeit  eine  gewisse  Energie  hin- 
und  hergehender  Bewegung  zu.  Bei  den 
Molekülen,  die  sich  in  der  Nähe  der  an  die 
Luft  oder  ein  anderes  Gas  grenzenden  freien 
Oberfläche  befinden,  tritt  nun  der  Fall  ein, 
daß  zuweilen  einige  derselben  mit  zufällig 
so  großer  Geschwindigkeit  gegen  die  Flüssig- 
keitsoberfläche stoßen,  daß  sie  von  den  die- 
selbe bildenden  Teilchen  in  ihrer  Bewegung 
nicht  festgehalten  werden  und  daher  die 
Oberfläche  durchstoßend  als  Dampfteilchen 
in  den  darüber  befindlichen  Raum  über- 
treten. Denken  wir  uns  den  Raum  über  der 
Flüssigkeitsoberfläche  durch  eine  Umhüllung, 
etwa  eine  Glasglocke,  abgeschlossen  und  durch 
eine  Pumpe  von  der  ursprüngUch  in  ihm 
enthaltenen  Luft  befreit,  so  wird  sich  infolge 
der  oberflächlichen  Verdunstung  der  Raum 
mehr  und  mehr  mit  Dampfteilchen  füllen. 
Gleichzeitig  steigt  der  Druck,  den  der  ge- 
bildete Dampf  auf  die  Umhüllung  ausübt 
und  erreicht  schheßlich  einen  Höchstwert, 
wenn  der  Raum  mit  Dampf  gesättigt  ist. 

Alsdann  haben  wir  einen  Gleichgewichts- 
zustand, bei  dem  bei  konstant  gehaltener 
Temperatur  keine  Aenderung  in  dem  Mengen- 
verhältnis des  flüssigen  und  des  dampfförmigen 
Teiles  mehr  eintritt.  Diesen  Gleichgewichts- 
zustand haben  wir  nach  der  kinetischen  Theo- 
rie nicht  als  einen  statischen,  sondern  als 
einen  dynamischen  aufzufassen;  es  tritt  näm- 
hch  kein  völliges  Aufhören  der  Verdunstung 
ein,  so  daß  ein  bestimmter  Teil  der  Moleküle 
immer  dampfförmig,  ein  anderer  immer 
flüssig  bhebe.  Vielmehr  dauert  die  Ver- 
dunstung fort,  sie  wird  aber  dadurch  kom- 
pensiert, daß  auch  umgekehrt  die  gebildeten 
Dampfteilchen  bei  ihrer  Bewegung  auf  die 
Flüssigkeitsoberfläche  auf  treffen  und  unter 
Umständen  beim  Aufprall  von  den  Flüssig- 
keitsteilchen festgehalten  und  dadurch  wie- 
der in  den  flüssigen  Zustand  übergeführt 
werden.  Der  obige  Gleichgewichtszustand 
würde  also  dadurch  charakterisiert  sein,  daß 
sich  bei  der  herrschenden  Temperatur  im 
Sättigungszustande  eine  solche  Anzahl  von 
Dampfteilchen  in  der  Volumeneinheit  be- 
findet, daß  durch  die  freie  Oberfläche  in  der 
Zeiteinheit  ebenso  viele  Moleküle  aus  der 
Flüssigkeit  in  den  Dampfraum  übertreten  als 
umgekehrt  aus  dem  Dampfraum  dadurch 
ausscheiden,  daß  sie  bei  der  Berührung  mit 
der  Flüssigkeit  wieder  verflüssigt  werden. 
Dieser  Gleichgewichtszustand  wird  gestöit 
durch  Aenderung  der  Temperatur;  bei  Steige- 
rung derselben  tritt  erneute  Verdunstung 
ein,  bei  Verminderung  findet  vermehrte  Kon- 
densation statt.  —  Man  spricht  auch  von  dem 


S26 


Dämpfe 


„Dampfdruck  der  Flüssigkeit"  und  verstellt 
darunter  ihr  Verdampfungsbestreben;  das- 
selbe ist  demnach  gleich  dem  Dampfdruck 
des  auf  ihr  lastenden  gesättigten  Dampfes 
und  wird  durch  diesen  gemessen. 

Ist  der  abgeschlossene  Kaum  über  der 
Flüssigkeit  nicht  luftleer  gemacht,  so  ist  nach 
demGesetzvouDalton  der  in  ihm  herrschende 
Druck  gleich  der  Summe  der  „Partialdrucke" 
der  Luft  und  des  Dampfes,  d.  h.  der  Drucke, 
die  die  Luft-  und  Dampf teilchen  je  für  sich  aus- 
üben würden,  wenn  ihnen  allein  der  ganze 
Raum  zur  Verfügung  stände.  Für  den  Be- 
ginn der  Verdunstung  und  deren  Aufhören 
ist  jedoch  nicht  der  Gesamtdruck  maßgebend, 
sondern  allein  der  Partialdruck  des  Dampfes. 

Nur  die  Geschwindigkeit  der  Verdampfung 
wird  beeinflußt  durch  die  Anwesenheit  der 
Luft  oder  irgendeines  anderen  Gases.  Die 
Geschwindigkeit  ist  in  erster  Annäherung 
der  Differenz  zwischen  dem  der  Temperatur 
der  verdampfenden  Flüssigkeit  entsprechen- 
den Sättigungsdruck  und  dem  in  unmittel- 
barer Nähe  der  Flüssigkeitsoberfläche  vor- 
handenen Partialdruck  proportional;  letzterer 
hängt  aber  während  der  Verdunstung  davon 
ab,  wie  schnell  die  aus  der  Flüssigkeit  ge- 
bildeten Dampfteilchen  in  den  darüber  be- 
findlichen Raum  hinein  diffundieren  können. 
Die  Diffusionsgeschwindigkeit  und  daher 
auch  die  Verdampfungsgeschwindigkeit  ist 
somit  am  größten,  wenn  die  Verdunstung  in 
den  luftleeren  Raum  erfolgt;  sie  ist  bei  An- 
wesenheit eines  indifferenten  Gases  geringer 
und  sowohl  von  der  Natur  desselben,  als  auch 
von   seinem   Partialdruck   abhängig. 

Hieraus  ergeben  sich  unmittelbar  die  Mit- 
tel, durch  welche  die  Verdunstung  beschleu- 
nigt   werden    kann.      Dieselbe    wird    z.  B. 
unterstützt  durch  Temperatursteigerung  der 
Flüssigkeit,  weil  liierdurch  der  Dampfdruck 
derselben  zunimmt,  oder  auch  dadurch,  daß 
man    den  gebildeten  Dampf  beseitigt,    also 
den  Partialdruck  desselben  in  der  Nähe  der 
Flüssigkeitsoberfläche    nicht    zu      nennens- 
wertem Betrage  anwachsen  läßt.     Das  be- 
kannte   schnelle     Trocknen    angefeuchteter 
Tücher  bei  gleichzeitiger  Wirkung  intensiver  | 
Sonnenstrahlung   und    heftigen    Windes   er-  j 
klärt  sich  daraus,  daß  durch  die  Einstrahlung 
die  Temperatur  der  verdunstenden  Flüssig-  ( 
keit  erhöht,  durch  den  Wind  der  Dampfdruck 
über  ihrer  Oberfläche  dauernd  auf  niedrigem  | 
Wert  gehalten  wird.  [ 

Auf  die  gleiche  Weise  erklärt  sich  die ! 
Wirkung  chemischer  Trocknungsmittel,  wie  i 
etwa  des  Chlorcalciura  oder  der  konzentrierten  | 
Schwefelsäure.  Bringt  man  eines  derselben  i 
gleichzeitig  mit  einer  mit  Wasser  gefüllten  ! 
Schale  unter  eine  luftdicht  schheßende  Glas- 
glocke, so  zieht  der  betreffende  Körper  aus ' 
dem  durch  Verdunstung  entstandenen  Was- 
serdampfe   Wasser    an,   und   es   bildet   sich ' 


eine  Lösung.  Der  Dampfdruck  des  Wassers 
in  dieser  Lösung  ist  nun  kleiner  (s.  unten"» 
als  derjenige  des  reinen  Wassers  bei  der 
gleichen  Temperatur.  Es  besteht  somit  ein 
Dampfdruckgefälle  zwischen  dem  reinen 
Wasser  und  der  Lösung,  infolgedessen  sich 
Wasserdampf  an  der  Oberfläche  der  Lö- 
sung kondensiert  und  dafür  neuer  Dampf 
aus  dem  reinen  Wasser  nachgehefert  wird. 
Somit  kann  Ruhezustand  erst  eintreten, 
nachdem  der  ganze  Wasservorrat  in  die  Lösung 
hinüberdestilliert  ist. 

Wie  bereits  erwähnt  wurde,  ist  die  Dichte 
des  gesättigten  Dampfes  von  der  Tempe- 
ratur in  der  Weise  abhängig,  daß  sie  mit  der 
Temperatur  zunimmt.  Umgekehrt  muß  sich 
also  bei  Temperaturabnahme  ein  Teil  des 
Dampfes,  der  sich  dann  als  solcher  nicht  mehr 
halten  kann,  als  Flüssigkeit  ausscheiden.  Beim 
Wasserdampf  tritt  daher  die  bekannte  Nebel- 
bildung ein;  die  Bezeichnung  , .Nebel"  ist 
dann  auch  auf  Kondensationserscheinungen 
anderer  Dämpfe  als  des  Wassers  übertragen 
worden. 

Es  sei  zunächst  betont,  daß  sich  bei  der 
Abscheiduno;  des  Nebels  Tröpfchen  und  nicht 
Bläschen  bilden.  —  Vielfach  ist  nun  zu  be- 
obachten, daß  die  Nebelbildung,  also  die  Ab- 
scheidung der  Flüssigkeit  aus  dem  Dampfe, 
nicht  sofort  bei  der  Temperaturerniedrigung 
eintritt.  Der  Dampf  enthält  somit  zeitweihg 
in  der  Volumeneinheit  mehr  Dampf  als  er 
gemäß  der  Dichte  des  gesättigten  Dampfes 
bei  der  niedrigeren  Temperatur  enthalten 
könnte.  Er  ist,  wie  man  sagt,  ,, übersättigt". 
Dieser  Zustand  der  Uebersättigung  kann  ver- 
hindert oder  wenigstens  vermindert  werden, 
wenn  man  fein  verteilte,  feste  Teilchen,  z.  B. 
Staub,  in  den  Dampfraum  einführt.  Die 
Staubteilchen  bilden  dann  Kondensations- 
kerne (lateinisch:  nuclei),  an  denen  die 
Bildung  flüssiger  Tropfen  leichter  stattfindet; 
sie  werden  dabei  von  Tropfen  umhüllt  und 
fallen  mit  der  Zeit  durch  ihr  Gewicht  zu  Boden. 

Die  Erklärung  dieses  Vorgangs  ist  fol- 
gende: der  Dampfdruck  eines  Flüssigkeits- 
tropfens hängt  von  der  Tropfengröße  ab  und 
ist  desto  größer  je  kleiner  der  Tropfen,  je 
kleiner  also  der  Radius  seiner  konvexen  Ober- 
fläche ist.  Befinden  sich  somit  in  einem  Räume 
Tropfen  verschiedener  Größe,  so  wachsen  die 
großen  Tropfen  auf  Kosten  der  kleinen  an  und 
die  kleinen  verschwinden  nach  und  nach.  — ■ 
Da  nun  bei  der  Abkühlung  eines  staubfreien 
Dampfes  die  gebildeten  Tröpfchen  von  un- 
sichtbarer Kleinheit  im  Mittel  alle  die  gleiche 
Größe  und  daher  an  ihrer  Oberfläche  auch 
den  gleichen  Dampfdruck  haben,  so  kann  ein 
Ausscheiden  derselben  in  sichtbar  flüssiger 
Form  nur  dadurch  eintreten,  daß  sie  an  die 
innere  Oberfläche  der  den  Dampf  einschließen- 
den Umhüllung  hinüber  destillieren,  wo  sie 


Dämpfe 


827 


Flüssigkeitsschichten  wesentlich  kleinerer 
Krümmung  und  kleineren  Dampfdrucks  bil- 
den können.  Dieser  Vorgang  bedarf  einer  ge- 
wissen Zeit,  während  deren  also  die  Ueber- 
sättigung  anhält.  Bei  Anwesenheit  von  Staub- 
teilchen dagegen  finden  die  unsichtbar  klei- 
nen Tropfen  bereits  in  ihrer  Nähe  feste  Ober- 
flächenelemente von  geringer  Krümmung, 
an  denen  sie  sich  unter  Verminderung  ihres 
Dampfdruckes  zu  größeren  Flüssigkeits- 
tropfen vereinigen  und  so  zu  sichtbarer  Ab- 
scheidung gelangen. 

Die  häufige  Bildung  dichter  Nebel  über 
großen  Städten,  wie  z.  B.  über  London,  er- 
klärt sich  aus  der  Kondensation  des  Wasser- 
dampfes an  den  hier  in  der  Atmosphäre  vor- 
handenen reichhchen  Staub-  und  Kauch- 
massen. 

In  gleicher  Weise  wie  Staubmassen  wirken 
als  Kerne  für  die  Kondensation  übersättigter 
Dämpfe  auch  elektrisch  geladene  Teilchen 
(Gasionen),  die  durch  elektrische  Entladungen, 
Röntgen-  oder  Becquerel-Strahlen  erzeugt 
werden.  Durch  Elektrisierung  von  Tröpfchen 
wird  deren  Dampfdruck  verkleinert  und 
hierdurch  die  Kondensation  im  übersättigten 
Dampfe  erleichtert. 

Unsere  Erdatmosphäre  enthält  infolge 
der  Verdunstung  der  Flüsse  und  Seen  stets 
eine  gewisse  Wasserdampfmenge ;  sie  ist  je- 
doch im  allgemeinen  mit  Wasserdampf  nicht 
vollkommen  gesättigt.  Die  Sättigung  und 
etwaige  Abscheidung  flüssigen  Wassers  in 
Form  von  Wolken  oder  Regen  tritt  jedoch 
ein,  sobald  die  Luft  durch  Aufsteigen  in, 
höhere  Schichten  abgekühlt  wird. 

Ein  verhältnismäßig  hoher  Feuchtigkeits- 
gehalt der  Luft  kann  bei  hoher  Temperatur 
derselben,  also  z.  B.  im  Sommer,  schon  sub- 
jektiv durch  das  menschliche  Gefühl  emp- 
funden und  geschätzt  werden.  Es  wird  näm- 
lich die  im  menschhchen  Körper  erzeugte 
Wärme  zu  nicht  geringem  Betrage  durch 
Wasserverdunstung  an  der  Hautoberfläche 
abgeführt.  Falls  nun  der  Parti aldruck  des 
Wasserdampfes  in  der  Luft  ein  großer  ist, 
so  ist  die  Verdunstungsgeschwindigkeit  des 
Wassers  an  der  Haut  nur  gering,  und  es 
treten  daher  Wärmestauungen  im  mensch- 
lichen Körper  auf,  die  von  ihm  als  Folge 
einer  unerträghchen  Schwüle  empfunden 
werden. 

Den  jeweihgen  Feuchtigkeitsgehalt  der 
Luft  kann  man  objektiv  durch  Bestimmung 
des  sogenannten  ,, Taupunktes"  feststellen. 
Man  kühlt  zu  diesem  Zwecke  die  Luft  so  weit 
ab,  bis  die  in  ihr  vorhandene  Wasserdampf- 
menge gerade  genügt,  um  die  Luft  mit  Wasser- 
dampf zu  sättigen.  Bei  der  geringsten  Uuter- 
schreitung  dieser  Temperatur  scheidet  sich 
der  Dampf  auf  festen,  in  die  Luft  eingebrach- 
ten Körpern  als  Tau  ab.  Die  bei  dieser  Tem- 
peratur   (bestimmt    z.    B.    mit    Hilfe    eines 


Taupunkts-Hygrometers)  in  der  Volumenein- 
heit vorhandene  Sättigungsmenge  in  g/m^ 
kann  aus  Tabellen  entnommen  werden, 
ebenso  wie  diejenige,  welche  bei  der  ursprüng- 
lichen Lufttemperatur  erforderlich  wäre,  um 
die  Luft  zu  sättigen.  Die  in  der  Volumenein- 
heit wirkhch  vorhandene  Dampfmenge  be- 
zeichnet man  als  „absolute  Feuchtigkeit", 
ihr  Verhältnis  zu  der  in  ihr  bei  der  herrschen- 
den Lufttemperatur  im  Höchstfall  möghchen 
Dampfmenge  als  „relative  Feuchtigkeit"  der 
Luft.  Letztere  wird  als  echter  Bruch  oder 
in  Prozenten  angegeben.  Ihr  Wert  ist  in 
der  Meteorologie  von  Wichtigkeit  für  die 
Vorhersage  von  Niederschlägen  (vgl.  den 
Artikel  „Feuchtigkeit"). 

3.  Sieden,  Verdampfungswärme,  Siede- 
temperatur, Siedeverzug,  Kälteerzeugung, 
Leidenfrost'sche  Erscheinung.  Steigert 
man  die  Temperatur  einer  Flüssigkeit, 
so  wächst  deren  Dampfdruck  und  nach 
dem  obigen  daher  auch  die  Verdunstungs- 
geschwindigkeit an  ihrer  Oberfläche.  Sobald 
der  Dampfdruck  ebenso  groß  geworden  ist,  wie 
der  auf  der  Flüssigkeit  lastende  äußere  Druck, 
so  bilden  sich  im  Innern  der  Flüssigkeit 
Dampfblasen,  die  in  die  Höhe  steigen  und  an 
der  Oberfläche  zerplatzen;  die  Flüssigkeit 
beginnt  zu  ,, sieden".  Bei  weiterer  Wärme- 
zufuhr findet  keine  Temperatursteigerung 
mehr  statt,  vielmehr  wird  die  gesamte  Wärme 
zur  Umwandlung  des  flüssigen  Zustandes  in 
den  dampfförmigen  benutzt.  Die  Temperatur, 
bei  der  das  Sieden  stattfindet,  bezeichnet  man 
als  „Siedetemperatur". 

Da  sich  die  Dampfbildung  aus  einer  sie- 
denden Flüssigkeit  nur  vollziehen  kann,  wenn 
der  Dampfdruck  derselben  dem  äußeren 
Drucke  gleich  ist,  so  ist  die  Siede- 
temperatur vom  äußeren  Drucke  ab- 
hängig. Man  bezeichnet  als  normale  Siede- 
temperatur diejenige,  welche  bei  einem 
Barometerstand  von  760  mm  Quecksilber 
von  0°  C  im  Meeresniveau  und  unter  45°  geo- 
graphischer Breite  beobachtet  wird.  Dieselbe 
wird  bei  Wasser  bekannthch  durch  Definition 
gleich  100°  gesetzt. 

Beim  Sieden  der  Flüssigkeiten  in  offenen 
Gefäßen  kann  die  Siedetemperatur  von  der 
normalen  nie  wesenthch  abweichen.  Will 
man  eine  höhere  Erwärmung  der  Flüssigkeit 
aus  irgendwelchen  Gründen  (z.  B.  bei  Her- 
stellung von  Extraktivstoffen)  erzielen,  so 
muß  das  Sieden  in  einem  geschlossenen  Gefäß 
stattfinden,  wo  dann  der  gebildete  Dampf 
eine  künstliche  Atmosphäre  bildet.  Der  zu- 
lässige Höchstwert  ihres  Druckes  ist  allein 
durch  die  Festigkeitsgrenzen  des  Gefäßes 
bedingt  und  die  Siedetemperatur  kann  daher 
durch  passende  Wahl  dieser  Grenzen  behebig 
gesteigert  werden.  Ebenso  muß  die  Er- 
wärmung in  geschlossenen  Kesseln  statt- 
finden, wenn  man  einen  gesättigten  Dampf 


S28 


Dämpfe 


von  höherer  Spannung  als  von  1  Atmosphäre 
erhalten  will.  Denn  beim  Sieden  in  einem 
offenen  Gefäß  würde  der  gewonnene  Dampf 
nur  den  Druck  von  1  Atmosphäre  erreichen. 

Mit  der  Verdampfung  ist  eine  bedeutende 
Volumenzunahme  verbunden,  indem  bei- 
spielsweise Wasser,  wenn  es  bei  100°  siedet, 
als  Dampf  ein  1674  mal  größeres  Volumen 
einnimmt  wie  als  Flüssigkeit.  Diesen  ver- 
größerten Raum  muß  sich  der  Dampf  ent- 
gegen der  Wirkung  des  äußeren  Druckes 
schaffen,  und  es  ist  also  mit  dem  Sieden  eine 
Leistung  äußerer  Arbeit  verbunden.  Man  be- 
zeichnet die  zum  Verdampfen  der  Massen- 
einheit (1  g  oder  1  kg)  erforderhche  Wärme 
(gemessen  in  Gramm-Kalorien  oder  tech- 
nischen Wärmeeinheiten  (W.  E.)  ==  Kilo- 
gramm-Kalorien) als  ,, Verdampfungs- 
wärme" und  unterscheidet  in  derselben  zwei 
Teile,  die  innere  und  die  äußere  Verdamp- 
fungswärme. Letztere  ist  das  Aecpiivalent  dei 
Arbeit,  welche  zum  Zurückdrängen  des  äuße- 
ren Druckes  verbraucht  wird  und  berechnet 
sich  als  Produkt  aus  dem  Druck  und  der 
Volumenzunahme,  welche  mit  der  Verdamp- 
fung verbunden  ist.  Die  erstere  ist  die  Differenz 
der  gesamten  und  der  äußeren  Verdampfungs- 
wärme; sie  ist  ein  Maß  für  die  Energie,  die 
erforderhch  ist,  um  den  Molekularverband 
der  Flüssigkeitsteilchen  soweit  zu  lockern, 
daß  der  Uebergang  in  den  Dampfzustand  ein- 
tritt. Für  Wasser,  welches  bei  100"  siedet,  be- 
trägt z.  B.  die  gesamte  Verdampfungswärme 
538,7  W.E.,  die  äußere  40,7  W.E.,  ^also  die 
innere  498,0  W.  E.  je  für  1  kg.  Letztere 
nimmt  mit  steigender  Temperatur  ab. 

Die    Verdampfungswärme     beträgt    bei 
Atmosphärendruck  ferner   z.  B.  für  Aethyl-  \ 
alkohol  202,  Aethvläther  90,  flüssigen  Sauer-  ^ 
Stoff  50,9,  flüssigen  Stickstoff  47,7  W.  E. 

Der  Vorgang  des  Siedens  wird  durch  ge- 
wisse äußere  Umstände  nicht  unwesentlich  be- 
einflußt. Zunächst  ist  hervorzuheben,  daß 
die  obige  Aussage,  daß  im  Siedepunkt  der 
Dampfdruck  der  Flüssigkeit  dem  äußeren 
Drucke  gleich  ist,  nicht  streng  zutrifft.  Der 
erstere  muß  nämlich  den  letzteren  um  einen 
gewissen  Betrag  übersteigen,  da  sich  ja  die 
Dampfblasen  im  Inneren  der  Flüssigkeit 
bilden,  wo  der  auf  ihnen  lastende  und  von 
ihnen  bei  ihrer  Ausbildung  zu  überwindende 
Druck  gleich  ist  dem  äußeren  Druck,  vermehrt 
um  das  Gewicht  der  über  ihnen  befindhchen 
Flüssigkeitsschicht. 

Schon   aus   diesem    Grunde   ist   also   die 
Temperatur  der  siedenden  Flüssigkeit  stets 
etwas  höher  als  diejenige,  die  dem  herrschen- : 
den  äußeren  Druck  als  Sättigungstemperatur  } 
entspricht.     Außerdem  können  aber  bei  der 
Dampfbildung  ähnliche  Verzugserscheinungen 
eintreten,  wie  sie  für  den  umgekelu*ten  Vor-  [ 
gang,  nämlich  die  Kondensation,  bei  der  Nebel- 
bildung schon  besprochen  worden  sind.    Die- 


selben können  ganz  wesenthche  Temperatur- 
steigerungen zur  Folge  haben,  und  man  hat 
z.  B.  bei  Wasser  beobachtet,  daß  es  unter  Um- 
ständen beim  Druck  von  1  Atmosphäre  statt 
bei  100"  erst  bei  120°  und  darüber  zum  Sieden 
kommt. 

Die  Erfahrung  hat  gelehrt,  daß  die  An- 
wesenheit von  Luft  oder  irgendeinem  Gase 
in  der  Flüssigkeit  die  Dampfbildung  erleich- 
tert. Solche  Gasblasen  stellen  gewissermaßen 
im  Innern  der  Flüssigkeit  vorhandene  freie, 
also  nicht  an  feste  Körper  oder  an  andere 
Flüssigkeiten  grenzende  Oberflächen  dar.  Sie 
sind  konkav  gekrümmt  und  an  ihnen  ist  der 
Dampfdruck  der  Flüssigkeit  desto  größer, 
je  größer  die  Gasblasen  sind.  Jede  derselben 
wirkt  den  sie  einschheßenden  Flüssigkeits- 
teilchen gegenüber  wie  ein  Hohlraum,  den 
diese  mit  Dampf  füllen  und  sättigen  können. 
Die  Gasblasen  erweitern  sich  also  zu  Dampf- 
blasen und  steigen  als  solche  empor.  Tieibt 
man  durch  lang  anhaltendes  Kochen  diese 
Gasblasen  aus,  so  beseitigt  man  aus  dem 
Inneren  der  Flüssigkeit  die  Bildungsstätten 
für  den  Dampf,  der  sich  nunmehr  nur  an  der 
inneren  Gefäßwand  entwickelt.  Da  hierbei 
die  Kräfte  der  Adhäsion  zu  überwinden  sind, 
so  muß  die  Temperatur  unter  Umständen 
beträchtlich  über  die  dem  äußeren  Druck  ent- 
sprechende Siedetemperatur  gesteigert,  also 
die  Flüssigkeit  stark  ,,überlützt"  werden, 
bis  der  molekulare  Verband  der  Flüssigkeits- 
teilchen untereinander  und  ihre  Anziehungs- 
kraft gegen  die  Gefäßwand  soweit  über- 
wunden werden,  daß  eine  Dampfbildung 
eintritt.  Die  erreichbare  Ueberhitzung  ist 
daher  z.  B.  für  Wasser  größer  in  Glas-  als  in 
Metallgefäßen. 

Zur  Erzielung  eines  ruhigen  Siedens  wirft 
man  daher  Glasperlen,  Sand  oder  Platin- 
stückchen in  das  Siedegefäß,  weil  hierdurch 
Gas-  oder  LuItWasen  mit  in  die  Flüssigkeit 
gelangen  und  die  Ueberhitzung  derselben 
verhindern. 

Aus  den  angegebenen  Gründen  kann  man 
eine  unter  konstantem  äußerem  Druck  sie- 
dende Flüssigkeit  nicht,  wie  man  auf  den 
ersten  Blick  meinen  möchte,  als  einen  Raum 
genau  definierter  Temperatur  betrachten, 
welcher  etwa  zur  Eichung  von  Thermometern 
verwandt  werden  könnte.  Diese  Inkonstanz 
der  Temperatur  trifft  jedoch  erfahrungsgemäß 
nur  die  siedende  Flüssigkeit  selbst,  aber  nicht 
den  aus  ihr  entwickelten  Dampf.  Dieser  be- 
sitzt, sofern  er  nicht  aus  der  Flüssigkeit 
mitgerissene  Tropfen  enthält,  wenn  er  also 
nicht  ,, feucht"  ist,  genau  die  Sättigungs- 
temperatur, welche  dem  herrschenden  Druck 
entspricht.  Denn  der  aus  der  Flüssigkeit 
entweichende  Dampf  verläßt  dabei  den  Wir- 
kungsbereich der  Heizung,  kühlt  sich  also 
ab  und  erreicht  infolge  seiner  verhältnis- 
mäßig kleinen  spezifischen  Wärme,  auch  wenn 


Dämpfe 


829 


er  anfangs  überhitzt  wäre,  alsbald  die  Sätti- 
gungstemperatur. Bei  etwaiger  weiterer 
Wärmeentziehung  kondensiert  er  sich  teil- 
weise ohne  Aenderung  seiner  Temperatur. 
Um  also  etwa  ein  Thermometer  zum  Zwecke 
der  Eichung  längere  Zeit  auf  konstanter 
Temperatur  zu  halten,  hat  man  sein  Queck- 
silbergefäß nicht  in  die  siedende  Flüssigkeit, 
sondern  in  den  aus  ihr  aufsteigenden  Dampf 
zu  hängen. 

Aus  der  besprochenen  Abhängigkeit  der 
Siedetemperatur  vom  Druck  folgt,  daß  eine 
Flüssigkeit  bei  jeder  Temperatur  durch  pas- 
sende Wahl  des  Druckes  zum  Sieden  ge- 
bracht werden  kann.  Je  nach  dem  Zweck, 
den  man  mit  dem  Sieden  verfolgt,  wird  man 
entweder  die  Temperatur  oder  den  Druck 
passend  wählen.  Man  kann  dabei  alle  mög- 
lichen Fälle  der  Dampferzeugung  in  2  Grup- 
pen teilen,  je  nachdem  die  Siedetemperatur 
der  Flüssigkeit  über  oder  unter  derUmgebungs- 
temperatur  liegt. 

Da  die  Verwandlung  einer  Flüssigkeit  in 
Dampf  stets  mit  einem  Verbrauch  an  Wärme, 
nämlich  der  oben  erwähnten  Verdampfungs- 
wärme, verbunden  ist,  so  ist  die  Dampf- 
erzeugung in  der  ersten  Gruppe,  wo  die 
siedende  Flüssigkeit  wärmer  ist  als  die  Um- 
gebung, nur  möghch  durch  eine  besondere 
Heizanlage.  Wir  können  in  dieser  Gruppe 
die  beiden  Fälle  unterscheiden,  wo  der  Dampf 
entweder  zur  Heizung  oder  zur  Arbeitsleistung 
benutzt  wird.  In  ersterem  Falle  hat  der  Ab- 
nehmer vor  allem  Interesse  an  der  Tempe- 
ratur des  Dampfes,  während  auf  die  Kennt- 
nis und  Messung  des  gleichzeitig  herrschenden 
Druckes  kein  Wert  gelegt  wird;  im  zweiten 
Falle  dagegen  ist  vor  allem  der  Druck  des 
Dampfes  das  Maßgebende.  —  Diese  Ver- 
wertung des  Dampfes  ist  die  bekannteste 
und  seit  lange  bei  den  Dampfheizungen  und 
den  Dampfmaschinen  benutzte. 

Erst  jüngeren  Alters  ist  die  Dampfent- 
wickelung bei  tieferen  Temperaturen,  welche 
der  Kälteerzeugung  dient.  Sie  ist  in  dieser 
zweiten  Gruppe  prinzipiell  genau  die  gleiche, 
wie  in  der  ersten,  nur  ist  die  beabsichtigte 
Wirkung  eine  andere,  und  da  die  Temperatur 
der  Flüssigkeit  niedriger  ist  als  die  der  Um- 
gebung, so  bedarf  es  keiner  besonderen  Heiz- 
anlage, vielmehr  wird  die  zur  Verdampfung 
erforderliche  Wärme  der  Umgebung  ent- 
zogen. 

Es  wird  also  hier  die  Tatsache  ausgenutzt, 
daß  Wärme  ,,von  selbst"  nur  von  dem  wär- 
meren Körper  zu  dem  kälteren  übergeht, 
und  daß  alle  Wärmeströmungen  in  dem  Sinne 
erfolgen,  daß  vorhandene  Temperaturdiffe- 
renzen sich  auszugleichen  streben. 

Die  Kälteerzeugung  durch  Verdampfung 
wird  durch  folgenden  bekannten  Vorlesungs- 
versuch veranschauhcht.  Sclüießt  man  eine 
kleine  Wassermenge  in  einer  Schale  durch 


eine  darüber  befindliche  Glasglocke  luftdicht 
ab  und  pumpt  den  Raum  in  dieser  mit  einer 
Luftpumpe  andauernd  aus,  so  findet  eine 
schnelle  oberfläclüiche  Verdampfung  statt,  da 
der  Druck  des  unter  der  Glocke  befindhchen 
Wasserdampfes  äußerst  klein  gehalten  wird. 
Die  zur  Verdunstung  nötige  Wärme  wird  in 
der  Hauptsache  dem  Wasser  selbst  entzogen, 
welches  sich  infolgedessen  abkühlt.  Wenn 
nun  liierdurch  auch  eine  Wärmeaufnahme 
des  Wassers  aus  der  Umgebung  eintritt,  so 
kann  die  Verdunstung,  die  unter  Umständen 
auch  in  ein  Sieden  übergehen  kann,  doch  so 
energisch  sein,  daß  sich  das  Wasser  dabei  bis 
zum  Gefrierpunkt  abkühlt  und  zu  Eis 
erstarrt. 

Bei  der  technischen  Anwendung  des  Prin- 
zips der  Kälteerzeugung  durch  Verdampfung 
wird  durch  geeignete  Wald  der  Leistungs- 
fähigkeit der  Pumpe  und  unter  Berücksich- 
tigung der  Wärmeübergangsverhältnisse  aus 
der  Umgebung  dafür  gesorgt,  daß  die  betref- 
fende Flüssigkeit  im  Sieden  erhalten  wird, 
daß  also  der  auf  ihr  lastende  Druck  gerade 
gleich  demjenigen  ist,  der  als  Sättigungs- 
druck der  Flüssigkeitstemperatur  entspricht. 
Ferner  sind  als  Flüssigkeiten  solche  zu  wälilen, 
die  bei  Zimmertemperatur  und  dem  Druck 
von  1  Atmosphäre  gasförmig  sind,  und  deren 
Sättigungsdruck  bei  der  angestrebten  tiefen 
Temperatur  eine  praktisch  brauchbare  Größe 
besitzt.  In  die  Technik  eingeführt  haben 
sich  als  derartige  Kälteträger:  Ammoniak, 
Kohlensäure  und  schwefüge  Säure. 

Aus  wirtschafthchen  Gründen  empfiehlt 
es  sich  die  aus  der  betreffenden  Flüssigkeit 
durch  die  Pumpe  abgesaugten  Dämpfe  zu 
sammeln,  darauf  wieder  zu  verflüssigen  und 
von  neuem  unter  Kälteerzeugung  zum  Ver- 
dampfen zu  bringen.  Es  ergibt  sich  daraus 
also  ein  Kreislauf  der  Dämpfe.  Nehmen  wir 
als  Kälteträger  etwa  Ammoniak  an,  so  ist  der 
Vorgang  in  einer  mit  demselben  arbeitenden 
sogenannten  Kompressionskältemaschine  der 
folgende. 

In  einem  ersten  Behälter,  dem  ,, Ver- 
dampfer" befindet  sich  das  flüssige  Am- 
moniak, das  unter  einem  solchen  Druck 
siedet,  daß  die  gewünschte  tiefe  Temperatur, 
etwa  —10",  erhalten  wird.  Diese  Temperatur 
dient  zum  Abkühlen  einer  Salslözung,  die  den 
Verdampfer  umspült  und  in  abgeküUtem 
Zustande  mittels  einer  Pumpe  den  Kühl- 
räumen zugeführt  wird.  Durch  die  der  Sole 
entzogene  Wärme  wird  eine  bestimmte  Menge 
des  Ammoniaks  verdampft.  Diese  Dämpfe 
werden  durch  einen  ,, Kompressor"  abgesaugt, 
so  daß  ein  konstanter  Druck  und  daher  auch 
die  Temperatur  von  —10"  im  Verdampfer 
erhalten  bleiben. 

Die  abgesaugten  Dämpfe  werden  im  Kom- 
pressor zusammengedrückt,  wobei  die  hierzu 
aufgewandte  Arbeit  zugleich  eine  Erwärmung 


830 


Dämpfe 


der  Dämpfe  hervorruft.  Mit  dem  erreichten 
höheren  Druck  treten  sie  in  einen  „Konden- 
sator", der  von  Kühlwasser  umströmt  ist. 
Der  im  Kondensator  vorhandene  Druck  wird 
so  eingestellt,  daß  die  daselbst  herrschende 
Temperatur  gerade  die  dem  Druck  ent- 
sprechende Kondensationstemperatur  dar- 
stellt, so  daß  also  bei  stetigem  NacMiefern  von 
Dampf  durch  den  Kompressor  in  den  Kon- 
densator, hier  die  Verflüssigung  eintritt.  Das 
verflüssigte  Gas  gelangt  nun  durch  das 
„Eeguherventil"  in  den  Verdampfer,  wobei 
sein  Druck  von  dem  im  Kondensator  herr- 
schenden Wert  auf  den  im  Verdampfer  be- 
findhchen  sinkt.  Es  verdampft  hier  wiederum 
unter  Kälteerzeugung  und  beginnt  seinen 
Kreislauf  von  neuem. 

Von  der  Kompressionskältemaschine 
unterscheiden  sich  die  Absorptionskälte- 
maschinen im  wesenthchen  nur  dadurch, 
daß  die  aus  der  siedenden  Flüssigkeit  ent- 
wickelten Dämpfe  nicht  durch  die  Wirkung 
einer  Pumpe,  sondern  durch  die  Absorption 
durch  eine  Flüssigkeit  beseitigt  werden.  Bei 
der  Ammoniakabsorptionsmaschine  ge- 
schieht dies  in  dem  als  ,, Absorber"  bezeich- 
neten Teile  der  Kälteanlage.  Von  diesem 
wird  die  mit  Ammoniakdampf  gesättigte 
Lösung  in  den  ,, Kocher"  geschafft,  der  meist 
durch  eine  von  heißem  Wasserdampf  durch- 
strömte Spirale  geheizt  wird  und  in  dem  die 
Lösung  teilweise  wieder  von  Ammoniak  be- 
freit wird.  Der  entwickelte  Dampf  wird  in 
dem  vom  Kühlwasser  umgebenen  „Konden- 
sator" verflüssigt  und  geht  durch  ein  Reguher- 
ventil  zum  ».Verdampfer".  Hier  siedet  das 
flüssige  Ammoniak  unter  Kälteerzeugung 
und  die  entwickelten  Dämpfe  werden  wieder 
von  der  ungesättigten  Lösung  im  Absorber 
absorbiert  und  dadurch  beseitigt. 

Die  Tatsache,  daß  die  Siedetemperatur 
vom  Druck  abhängig  ist  und  mit  Abnahme 
desselben  sinkt,  hat  in  neuester  Zeit  eine 
große  wissenschafthche  Bedeutung  erhalten 
bei  der  Verflüssigung  schwer  zu  verflüssigender 
Gase.  Ohne  auf  die  hierzu  erforderhchen  Maß- 
nahmen, welche  an  anderer  Stelle  besprochen 
werden  (vgl.  den  Artikel  ,, Aggregatzu- 
stände"), näher  einzugehen,  sei  nochmals 
daran  erinnert,  daß  hierzu  die  Abküldung  der- 
selben unter  ihre  kritische  Temperatur  erforder- 
hch  ist.  Dieselbe  hegt  nun  z.  B.  für  Wasserstoff 
bei  — 24P,  für  Hehum  bei  —268";  diese  Gase 
mußten  daher  zum  Zwecke  der  Verflüssigung 
erst  hinreichend  abgekühlt  werden.  Dies  war 
möghch  mit  Hilfe  der  Verdampfung  anderer 
verflüssigter  Gase  unter  vermindertem  Druck. 
So  siedet  Stickstoff  bei  1  Atmosphäre  bei 
— 195,5°,  während  man  bei  Druckverminde- 
rung auf  90  mm  Quecksilber  die  Siede- 
temperatur bis  — 210,1"  erniedrigen  kann, 
Wasserstoff  siedet  normal  bei  — 252,5",  unter 
dem  Druck  von  100  mm  Hg;  bei  —258,1". 


Wird  in  der  üblichen  Weise  eine  Flüssig- 
keit durch  äußere  Wärmezufuhr  zum  Ver- 
dampfen gebracht,  so  stellt  sich  zwischen 
der  Gefäßwand  und  der  Flüssigkeit  die  zur 
Wärmeübertragung  unbedingt  erforderliche 
Temperaturdifferenz  ein,  deren  Größe  noch 
davon  abhängt,  in  welcher  Weise  die 
Wärme  an  die  Flüssigkeit  abgegeben  werden 
kann.  Unter  Umständen  nimmt  die  Gefäß- 
wand eine  hohe  Temperatur  an  und  kann 
sogar  zum  Glühen  kommen.  Man  kann  dies 
z.  B.  mit  einer  Platinschale  erzielen,  die  mit 
Wasser  teilweise  gefüllt  ist  und  von  unten 
durch  eine  Gasflamme  erwärmt  wird.  Hier- 
bei stellt  sich  die  überraschende  Erscheinung 
ein,  daß  trotz  des  hellen  Glühens  der  Schale 
das  Wasser  nur  verhältnismäßig  langsam  ver- 
dampft. Es  kommt  in  den  sogenannten 
sphäroidalen  Zustand,  der  zuerst  von  Leiden- 
frost genaueruntersucht  worden  istundauch 
vielfach  nach  ihm  benannt  wird.  Das  Wasser 
nimmt  dabei  bei  geringer  Menge  die  Form  einer 
abgeplatteten   Kugel,  eines   Sphäroides,   an. 

Die  Erscheinung  erklärt  sich  daraus,  daß 
sich  zwischen  der  Flüssigkeit  und  der  heißen 
Unterlage  eine  dünne  Schicht  von  hoch  über- 
liitztem  Dampf  bildet,  welche  durch  ihren 
Dampfdruck  die  Flüssigkeit  trägt  und  die 
Wärme  in  der  Hauptsache  nur  durch  Strah- 
lung zu  der  Flüssigkeit  übertreten  läßt.  Es 
kann  sich  daher  ein  Wassertropfen  längere 
Zeit  auf  glühendem  Platin  halten.  Erst  wenn 
sich  letzteres  hinreichend  abgekühlt  hat, 
tritt  eine  Berührung  des  Wassers  mit  dem 
Blech  und  eine  explosionsartige  Verdamp- 
fung ein. 

Der  sphäroidale  Zustand,  oder  vielmehr 
das  Aufhören  desselben,  mag  bei  Explosionen 
von  Dampfkesseln  vielfach  zur  Wirkung 
kommen.  Aus  demselben  erklärt  sich  auch 
die  Erfahnmg,  daß  man  eine  angefeuchtete 
Hand  auf  kurze  Zeit  in  geschmolzenes  Eisen 
tauchen  kann. 

4.  Dampfdruck  von  festen  Körpern,  von 
Lösungen.  Siedepunktserhöhung.  Henry- 
sches  Gesetz.  Ebenso  wie  an  der  freien 
Oberfläche  von  Flüssigkeiten,  so  findet  auch 
an  derjenigen  von  festen  Körpern  eine  Ver- 
dampfung statt.  Scliheßt  man  einen  solchen 
in  einem  allseitig  begrenzten  Raum  ein,  so 
bildet  sich  in  diesem  ein  der  herrschenden 
Temperatur  entsprechender  Dampfdruck  aus, 
der  für  die  festen  Körper  genau  die  gleiche 
Bedeutung  hat,  wie  für  die  Flüssigkeiten, 
d.  h.  die  Verdampfung  (Sublimation)  hört 
erst  dann  auf,  wenn  die  im  geschlossenen 
Räume  befindlichen  Dampfteilchen  einen 
Dampfdruck  ausüben,  welcher  dem  Verdamp- 
fungsbestreben des  festen  Körpers  das  Gleich- 
gewicht hält. 

Dieser  Dampfdruck  ist  zwar  bei  den 
meisten  festen  Körpern  außerordenthch  klein, 
hat  aber  bei  einigen   (z.   B.  Eis,   Kampfer, 


Dämpfe 


831 


feste  Kohlensäure)  eine  genau  meßbare  Größe. 
Der  Dampfdruck  steigt  wie  bei  den  Flüssig- 
keiten mit  der  Temperatur  rasch  an,  und  man 
erhält  somit  ebenso  wie  bei  diesen  eine  Dampf- 
druckkurve, wenn  man  in  ein  Koordinaten- 
system die  Temperaturen  als  Abszissen,  die 
Drucke  als  Ordinaten  einträgt. 

Der  Dampfdmck  der  festen  Kohlensäure, 
die  sich  bei  — 56"  C  aus  flüssiger  K^ohlensäure 
bildet,  beträgt  noch  5,11  Atmosphären  und  sinkt 
erst  bei  — 78"  auf  1  Atmosphäre.  An  der  freien 
Luft  liegende  feste  Kohlensäure  hat  also  die 
Temperatur  — 78"  und  verdampft  dabei,  ohne 
vorher  flüssig  zu  werden.  Aus  diesen  Werten  des 
Dampfdruckes  und  der  zugehörigen  Temperatur 
erklärt  sich  die  bekannte  Beobachtung,  daß  es 
unmöglich  ist,  aus  einer  Stahlflasche  flüssige 
Kohlensäure  bei  einem  Gegendruck  von  1  Atmo- 
sphäre in  flüssigem  Zustande  aiiszugießen.  Denn 
sobald  bei  Oeffnung  der  Flasche  der  Druck  auf 
5,11  x\tmosphären  gesunken  ist,  wird  die  Kohlen- 
säure bereits  fest. 

Zeichnet  man  in  ein  und  dasselbe  Koor- 
dinatensystem (Fig.  2)  die  Dampfdruckkurven 


Fig.  2. 

eines  Körpers  im  flüssigen  und  festen 
Zustande  ein,  z.  B.  für  Wasser  sowohl  die- 
jenige des  flüssigen  Wassers  als  auch  die  des 
Eises,  so  schneiden  sich  dieselben  in  einem 
Punkte,  entsprechend  einem  bestimmten 
Wertpaare  von  Druck  und  Temperatur  (po,To). 
In  diesem  Zustande  ist  der  Dampfdruck  des 
flüssigen  und  des  gefrorenen  Wassers  gleich 
groß(s.  unten).  In  einem  geschlossenenRaume, 
in  dem  bei  Tq  ein  Druck  des  Wasserdampfes 
gleich  Po  herrscht,  würde  also  Eis,  flüssiges 
Wasser  und  Wasserdampf  im  Gleichgewicht 
nebeneinander  existieren  können,  ohne  daß 
sich  ihr  anfängliches  Gewichtsverhältnis  än- 
dert, ohne  daß  also  einschmelzen.  Verdampfen, 
Gefrieren  oder  Kondensieren  stattfindet. 
Ganz  allgemein  können  Dampf,  Flüssig- 
keit und  fester  Körper  nur  bei  dieser  einen 
bestimmten  Temperatur  Tq  und  diesem 
einen  bestimmten  Druck  po  gleichzeitig  neben- 
einander bestehen.  Es  gibt  nur  einen  solchen 
Zustand  jedes  Körpers  und  nur  einen  ihn  in 
dem  Koordinatensystem  darstellenden  Punkt, 
den  man  deshalb  als  dreifachen  oder  Tripel- 
punkt  bezeichnet. 


Die  Temperatur  To  =  273-fto  entspricht  bei 
Wasser  ungefähr  der  gewöhnlichen  Schmelz- 
temperatur, also  0"  C,  ist  jedoch  dieser  nicht 
vollkommen  gleich,  wie  sich  folgendermaßen 
ergibt.  Im  Gefrierpunkt  einer  Flüssigkeit  be- 
finden sich  der  feste  und  flüssige  Teil  derselben 
im  Gleichgewicht,  d.  h.  bei  Verhinderung  jeg- 
lichen Wärmeaustausches  mit  der  Umgebung 
ändert  sich  das  Mengenverhältnis  der  beiden 
Teile  nicht.  Hieraus  folgt,  daß  der  Dampfdruck 
über  ihnen,  also  z.  B.  über  Eis  und  Wasser,  der 
gleiche  sein  muß.  Denn  wäre  der  erstere  größer 
oder  kleiner  als  der  zweite,  so  würde  im  ersten 
Falle  bei  konstanter  Temperatur  das  Eis  ver- 
dampfen, und  der  gebildete  Dampf  sich  am 
Wasser  wieder  kondensieren,  während  im  zwei- 
ten Falle  die  „isotherme  Destillation"  im  ent- 
gegengesetzten Sinne  erfolgen  würde.  Es  wäre 
aber  dann  kein  Gleichgewicht  vorhanden. 

Nun  entspricht  der  normale  Schmelzpunkt 
0"  C  des  Eises  einem  Drucke  von  760  mm  Queck- 
silber, an  der  freien  Atmosphäre  sind  also  Eis 
und  Wasser  bei  0"  im  Gleichgewicht.  Würde  man 
dagegen  Eis  und  Wasser  unter  einer  luftleer 
gepumpten  Glasglocke  abschließen,  und  sie  in 
eine  Umgebung  bringen,  deren  Temperatur  gleich 
to,  also  gleich  der  des  Tripelpunktes  ist,  so  würde 
siöh  unter  der  Glocke  der  Dampfdruck  p  =  4,6  mm 
Quecksilber  einstellen.  Es  befinden  sich  jetzt 
gleichzeitig  Eis,  Wasser  und  Dampf  im  Gleich- 
gewicht. Da  aber  der  Schmelzpunkt  bei  Eis 
mit  abnehmendem  Druck  steigt,  so  liegt  die 
Temperatur  to  nicht  bei  0",  sondern  tatsächlich 
bei  +0,007»  p. 

Bisher  sind  nur  einheitliche  Körper  be- 
trachtet worden.  Wir  gehen  nunmehr  zu  den 
Lösungen  über,  die  sich  bei  Berührung  von 
zwei  Körpern  bilden.  Der  eine  derselben,  das 
Lösungsmittel,  ist  eine  Flüssigkeit  und  in  ver- 
hältnismäßig großer  Menge  vorhanden;  in 
ihm  ist  ein  anderer  fester,  flüssiger  oder  gas- 
förmiger gelöst.  Wir  wählen  zunächst  die 
Lösung  eines  festen  Körpers,  der  bei  der  zur 
Anwendung  kommenden  Temperatur  keinen 
in  Betracht  kommenden  Dampfdruck  besitzt. 
Alsdann  besteht  der  über  der  Lösung  befind- 
liche Dampf  nur  aus  Molekülen  des  Lösungs- 
mittels, und  es  ist  daher  nur  der  Dampfdruck 
des  Lösungsmittels  zu  untersuchen. 

Die  am  nächsten  liegende  Frage  ist  die 
nach  der  Größe  des  Dampfdruckes  des  Lö- 
sungsmittels in  einer  Lösung  und  zwar 
namentlich  im  Vergleich  zu  dem  Druck,  den 
das  reine  Lösungsmittel  bei  der  gleichen  Tem- 
peratur besitzt.  Es  läßt  sich  nun  von  vorn- 
herein voraussehen,  daß  in  der  Lösung  der 
Dampfdruck  kleiner  ist  als  im  reinen  Zu- 
stande. Denn  da  eine  Auflösung  eines  Körpers 
in  einer  Flüssigkeit,  also  eine  völlige  Durch- 
dringung der  Teile  des  gelösten  Körpers  mit 
denen  des  Lösungsmittels  nur  dann  eintritt, 
wenn  bestimmte  physikaüsche  oder  che- 
mische Kräfte  vorhanden  sind  und  in  Wech- 
selwirkung treten,  die  auf  eine  kräftigere  Zu- 
neigung der  Teile  des  Lösungsmittels  zu  denen 
des  gelösten  Körpers  als  zu  denen  des  Lösungs- 
mittels selbst  hindeuten,  so  muß  auch  das 


832 


Dämpfe 


Verdampfungsbestreben  in  der  Lösung  ein 
geringeres  sein  als  im  reinen  Zustande.  Dieser 
somit  als  wahrscheinlich  zu  betrachtende 
Sachverhalt  wird  durch  folgende  Beobachtung 
als  wirkUch  vorhanden  erwiesen. 

Die  Lösungen  zeigen  die  sogenannten 
„osmotischen  Erscheinungen",  welche  da- 
durch bedingt  sind,  daß  es  gewisse  (poröse) 
Körpei  gibt,  welche  den  Molekülen  des 
Lösungsmittels  den  Durchtritt  gestatten, 
die  gelösten  Teilchen  dagegen  am  Durchtritt 
verhindern.  Schließt  man  nun  ein  Gefäß  G 
(s.  Fig.  3)  durch  einen  solchen  Körper,  eine 


Fig.  3. 

sogenannte  halbdurchlässige  Wand  W  unten 
ab,  füllt  es  mit  einer  etwa  wässerigen  Lösung 
und  taucht  es  unten  in  das  reine  Lösungs- 
mittel, also  Wasser,  soweit  ein,  daß  die  Lö- 
sung innen  ebenso  hoch  steht,  wie  das  Wasser 
außen,  so  beginnt  die  Lösung  alsbald  im  Li- 
neren zu  steigen,  indem  von  unten  Wasser 
durch  W  zur  Lösung  hindurchtritt.  Es  mag 
dahingestellt  bleiben,  ob  man  diesen  Vor- 
gang, wie  zumeist  in  früheren  Zeiten  durch 
eine  wasseranziehende  Wirkung  der  gelösten 
Teile  erklären  will,  oder  ob  man  ihn,  wie  meist 
neuerdings  auf  kinetische  Ursachen  zurück- 
führt. Bei  letzterer  Auffassung  nimmt  man 
an,  daß  die  gelösten  Moleküle  sich  innerhalb 
der  Lösung  ebenso  wie  Gasteilchen  der  kine- 
tischen Gastheorie  entsprechend  verhalten. 
Demgemäß  haben  auch  sie  das  Bestreben, 
sich  in  dem  ihnen  gebotenen  Räume  gleich- 
mäßig zu  verteilen,  und  einen  möglichst 
großen  Raum  einzunehmen.  Sie  stoßen  hierbei 
gegen  die  Wand  W  an,  werden  von  dieser 
zurückgeworfen,  da  diese  für  sie  undurch- 
lässig ist,  und  üben  auf  W  einen  Druck  aus, 
ebenso  wie  die  Gasteilchen  auf  die  sie  um- 
scliließende  Hülle.  Ihr  Ausdehnungsbestreben 
kann  Erfüllung  finden,  wenn  zwar  nicht  sie 
zu  dem  außen  befindhchen  Wasser  gelangen 
können,  dafür  aber  umgekehrt  das  Wasser 
durch  W  nach  innen  hineindringt.  Dies  ist 
nun  auch  wirkhch  der  Fall,  das  Wasser  ver- 
größert dadurch  den  Raum,  in  dem  sich  die 
gelösten    Teilchen    verbreiten    können,    die 


Lösung  nimmt  an  Volumen  zu,  wird  gleich- 
zeitig verdünnt  und  übt,  wenn  sich  in  G  eine 
mehr  und  mehr  wachsende  Flüssigkeitssäule 
ausbildet,  auf  W  durch  ihr  Gewicht  einen 
gewissen  hydrostatischen  Druck  aus.  Der 
Wassereintritt  hört  auf  und  derVorgang  kommt 
zum  Stillstand,  wenn  dieser  hydrostatische 
Druck  ebenso  groß  ist  wie  das  Expansionsbe- 
streben der  gelösten  Teile,  oder  der  sogenannte 
„osmotische  Druck  der  Lösung".  Durch 
ersteren  wird  also  letzterer  unmittelbar  ge- 
messen. 

Schließt  man  dieLösung  von  derUmgebung 
durch  eine  luftdicht  schheßende  und  luftleer 
gepumpte  Glasglocke  ab,  so  steht  demnach  im 
End-  und  Gleichgewichtszustande  die  freie 
Oberfläche  der  Lösung  in  einer  bestimmten 
Höhe  h  über  der  Oberfläche  des  Wassers. 
Der  freie  Raum  unter  der  Glasglocke  ist  dann 
mit  gesättigtemWasserdarapfe  gefüllt,  welcher 
oben  über  der  Oberfläche  der  Lösung  mit  dem 
Dampfdruck  des  Wassers  in  der  Lösung, 
unten  über  der  Oberfläche  des  Wassers  mit 
dem  Dampfdruck  des  reinen  Wassers  im 
Gleichgewicht  steht.  Hieraus  folgt  unmittelbar, 
daß  der  Dampfdruck  der  Lösung  kleiner  sein 
muß  als  der  des  Wassers,  und  zwar  um  das 
Gewicht  der  Wasserdampfsäule  von  der 
Höhe  h.  Denn  falls  diese  Beziehung  nicht  be- 
stände, würde  dauernd  entweder  Dampf  sich 
unten  aus  dem  Wasser  entwickeln,  sich  oben 
an  der  Lösung  kondensieren  und  durch  W  aus 
der  Lösung  in  das  Wasser  wieder  austreten, 
oder  Dampf  oben  sich  aus  der  Lösung  bilden, 
sich  unten  am  Wasser  kondensieren  und 
dann  durch  W  aus  dem  Wasser  umgekehrt 
in  die  Lösung  eintreten.  Beide  Vorgänge 
würden  aber  den  Lehrsätzen  der  Thermo- 
dynamik widersprechen. 

Wenn  somit  der  Dampfdruck  einer  Lösung 
kleiner  ist  als  der  des  reinen  Lösungsmittels 
bei  der  gleichen  Temperatur,  so  folgt  daraus 
unmittelbar,  daß  durch  Auflösung  eines  Kör- 
pers in  einer  Flüssigkeit  deren  Siedepunkt 
erhöht  wird.  Denn  da  die  Siedetemperatur 
diejenige  Temperatur  ist,  bei  der  der  Dampf- 
druck gleich  dem  äußeren  Druck  ist, 
so  muß  wegen  der  Dampfdruckerniedrigung 
infolge  der  Auflösung  des  fremden  Körpers 
die  Temperatur  der  Lösung  höher  gesteigert 
werden  wie  bei  dem  reinen  Lösungsmittel, 
bis  bei  ihr  der  Dampfdruck  dem  äußeren 
Drucke  gleich  geworden  ist. 

Bezeichnet  p  den  Dampfdruck  des  Lö- 
sungsmittels und  p'  den  der  Lösung  bei  der 

gleichen  Temperatur  t,  also  ~ — ^  die  relative 

Dampfdruckerniedrigung,  so  ist  nach  Raoult 
p — p'  _     n 

^^""nTN' 

worin  n  die  Zahl  der  Moleküle  des  gelösten 
Körpers  bedeutet,  die  in  N  Molekülen  des 


Dämpfe 


833 


Lösungsmittels  gelöst  sind.  Die  relative 
Dampfdruckerniedrigung  ist  also  unab- 
hängig von  der  Temperatur,  der  Natur  des 
Lösungsmittels  und  des  gelösten  Körpers  und 
allein  durch  den  Molekulargehalt  der  Lösung 


Theorie  der  elektrolytischen  Dissoziation 
(A  r  r  h  e  n  i  u  s)  geführt  und  findet  durch 
diese  ihre  Erklärung, 

Aus  der  Erniedrigung  des  Dampfdruckes, 
den  die  Auflösung  eines  fremden  Körpers  in 


bedingt.     Die   Gleichung  von  Kaoult  läßt   einer  Flüssigkeit  hervorruft,  folgt  neben  der 
sich  auch  thermodynamisch  begründen.  Erhöhung  ihres  Siedepunktes  auch  eine  Er- 

Eine  wichtige  Anwendung  hat  diese  For- '.  niedrigung  ihres  Gefrierpunktes.  In  Figur  2 
mel  zur  Bestimmung  des  Molekulargewichtes  ist  gestrichelt  die  Dampfdruckkurve  der 
m  gelöster  Stoffe  gefunden.  Bezeichnet  M  Lösung  eingezeichnet.  Da  dieselbe  unterhalb 
das  Molekulargewicht  des  Lösungsmittels  und  derjenigen  des  reinen  Lösungsmittels  ver- 
sind g  Gramm  des  eisteren  in  G  Gramm  des  i  läuft,  so  schneidet  sie  die  Dampfdruckkurve 
letzteren   gelöst,   so   ergibt   sich   aus   obiger  '  des  festen  Körpejs  bei  einer  tieferen  Tempe- 


Gleichung  unmittelbar 

Mg 
G 


m  = 


P' 


P— P 


Da  die  genaue  Bestimmung  von  Dampf- 


ratur  als  diese.  Der  Schnittpunkt  stellt  aber 
den  Gefrierpunkt  der  Lösung  dar,  denn  in 
diesem  ist  ja  der  Dampfdruck  der  Lösung 
ebenso  groß  wie  der  des  festen  Lösungsmittels. 
Der  Gefrierpunkt  wird  also  erniedrigt.    Für 


druckenundbesondersdiederDif  erenz(p-p)^jggg  Erniedrigung  gelten  die  analogen  For 
nicht  germge  experimentelle  Schwierigkeiten  ^^^j^^  ^-^  ^^^^^-^  Siedepunktserhöhung,  und 
bietet,  so  verwendet  man  statt  dieser  Gleichung  g^  -^^  g-^l^  ^^^g  -^^^^  ^-^^^  entsprechende 
meist  eine  andere,  m  welcher  statt  dcT  Dampf-  Methode  der  Molekulargewichtsbestimmung, 
druckermedrigung  die  entsprechende  Siede-  jy^^  Erscheinung  der  Gefrierpunktser- 
punktserhohung  eingeführt  ist  Bezeichnet  ^^5^^^.^^^^  -^^  nicht^auf  diejenigen  Lösungen 
man  dieselbe  mit  ^t,  so  ergibt  sich  imter  beschränkt,  welche  bei  gewöhnlicher  Tempe- 
Berucksichtigung  der  oben  erwähnten  Clm- ,  ^^^^^^  jj^ggj  ^i^^^j  gj^  Gesteht  auch  bei  den 
sius-Clapeyronschen  Gleichung:  I  sogenannten  „festen  Lösungen",  d.  h.  bei  Ge- 

^g  T^  mischen,  die  fest  sind.  Z.  B.  wird  der  Schmelz- 

mGr  '  punkt  des  reinen  Eisens  von  1600"  durch  die 

worin  m,  G,  g  die  oben  angegebene  Bedeutung   Anwesenheit  von  4,3%  Kohlenstoff  im  Stahl 
haben  und  r  die  Verdampfungswärme,  T  die   bis  auf  1130«  herabgedrückt, 
absolute   Siedetemperatur  bezeichnet.  Die  besprochenen  Verhältnisse  gelten  in 

Für    die    sogenannte    molekulare    Siede-   gleicher  Weise  für  die  Lösungen  fester,  flüssiger 
Punktserhöhung  E,  welche  eintreten  würde,   und  gasförmiger  Körper.    Aeußerlich  besteht 


^t  = 


wenn  1  Molekül  Substanz  in  100  Gramm  Lö- 
sungsmittel gelöst  würde,  ergibt  sich  aus 
obiger  Formel,  wenn  man  g=m,  G  =  100  s&tzt, 
der  Wert: 

0,02.  T2 

E  = ) 

r 

vorausgesetzt,  daß  die  Formel  bis  zu  dieser 
Konzentration  ihre   Gültigkeit  behält.     Die 
vorletzte    Gleichung   liefert   somit    zur 
Stimmung  des   Molekulargewichtes    die 
fache  Beziehung: 


Be- 
ein- 


E. 


z?t 


wenn  j  t  jetzt  diejenige  Siedepunktserhöhung 
bezeichnet,  die  g  Gramm  gelöster  Substanz  in 
100  Gramm  Lösungsmittel  hervorrufen. 

Die  für  E  aus  der  Thermodynamik  ge- 
folgerte Beziehung  ist  durch  das  Experiment  sättigt  ist  und  sich  in  Berührung  mit  einem 
vielfach  bestätigt  worden. —  Nur  beiläufig  sei  gaserfüllten  Kaume  befindet,  so  gilt  für  die 
darauf  hingewiesen,  daß  sich  bei  der  Bestim- 1  Löshchkeit  (Absorption)   des    Gases  in   der 


nur  der  im  Prinzip  unwesenthche  Unterschied, 
daß  im  ersten  Falle  der  über  der  Lösung  be- 
findhche  Dampf  allein  aus  Teilchen  des  Lö- 
sungsmittels besteht,  und  daher  der  Dampf- 
druck über  der  Lösung  gleich  dem  des  Lösungs- 
mittels zu  setzen  ist.  Bei  gelösten  Flüssig- 
keiten und  Gasen  kommt  dagegen  der  Druck 
des  gelösten  Körpers  auch  zur  Geltung.  Der 
Druck  über  der  Lösung  ist  gleich  der  Summe 
aus  den  Partialdrucken  der  gelösten  Substanz 
und  des  Lösungsmittels.  Für  die  in  Frage 
stehenden  Erscheinungen  kommt  jedoch  nur 
der  Partialdruck  des  Lösungsmittels  und  nicht 
der  auf  der  Lösung  lastende  Gesamtdruck  in 
Betracht. 

Bestimmt  man  bei  der  Lösung  eines  Gases 
nicht  den  von  ihr  ausgeübten  Druck,  sondern 
ihre   Konzentration,  wenn  sie  mit   Gas  ge- 


mung  des  Molekulargewichtes  aus  der  Siede- 
punktserhöhung bei  einigen  Flüssigkeiten 
und  besonders  bei  Wasser  wesenthche  Ab- 
weichungen von  dem  normalen  Werte  er- 
geben, wenn  man  in  ihnen  Elektrolyte  auf- 
löst. Diese  Tatsache  hat  nebst  einer  Keihe 
anderer  Erscheinungen,  die  teilweise  mit  ihr 


Flüssigkeit  das  Gesetz  von  Henry:  Die  Lös- 
lichkeit der  Gase  ist  dem  Drucke  proportional. 
Da  nun  mit  dem  Drucke  in  gleichem  Maße  die 
Dichte  des  Gases  im  Gasraum  zunimmt,  so 
bleibt  also  das  Teilungsverhältnis  des  Gases 
zwischen  Lösung  und  Gasraum  unverändert. 
Dies  erklärt  sich  aus  der  bereits  oben  beim 


in  Zusammenhang  stehen,  zur  Ausbildung  der  '  gesättigten  Dampfe  erwähnten  dynamischen 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    II.  Band.  *^^ 


834 


Dämpfe 


130" 
ckllSAtm 


Auffassung  des  Gleichgewichtszustandes.  In  i  gänge,  welche  durch  den  Dampfdruck  von  Lü- 
der Zeiteinheit  entweichen  eben  so  viel  Gas- !  sungen  bedingt  sind,  sei  das  Rektifikationsver- 
teilchen  aus  der  Lösung  wie  umgekehrt  aus  !  fahren  kurz  erläutert  welches  ursprünglich  bei 
LCin^iicii  c*io  ].    T  ••  "u    +    +^«    -XÄT^nn    der  Reinigung  des  Alkohols  angewendet  wurde 

dem  Gasraum  m  die  Losung  übertreten  Wenn  ^^^^  neuerdinfs  von  der  Gesellschaft  für  Lindes 
durch  Druclisteigerung  die  Konzentration ;  ^,-^^^^3^^^^^.^^^^^  ^^.  Reindarstelhing  von  gas- 
des  Ga^es  m  dem  einen  Teil  gesteigert  wird,  j  förmigem  Sauerstoff  und  Stickstoff  aus  flüssiger 

Luft  benutzt  wird  (1902).  Das- 
selbe beruht  darauf,  daß  in  einem 
geschlossenen  Apparate  flüssige 
Luft  von  atmosphärischer  Zu- 
sammensetzung von  oben  nach 
unten  herunterrieselt,  während 
gleichzeitig  gasförmiger  Sauer- 
stoff von  unten  nach  oben  an  ihr 
vorbeistreicht. 

In  diesem  Apparate ,  in 
welchem  der  Druck  von  1 
Atmosphäre  herrscht,  stellt  sich 
hierbei  eine  ganz  bestimmte 
Temperaturverteilung  ein.  Die 
flüssige  Luft  atmosphärischer 
Zusammensetzung  kann  (nach 
Fischer  und  Alt)  als  eine 
Lösung  von  Sauerstoff  in 
flüssigem  Stickstoff  aufgefaßt 
werden.  Der  Siedepunkt  des 
letzteren  liegt  bei  1  Atmosphäre 
bei  — 195.5",  derjenige  der 
flüssigen  Luft  also  höher.  Die 
herabrieselnde  Luft  hat  oben 
beim  Eintritt  in  den  Apparat 
die  Temperatur  — 191,7".  Beim 
Herabfließen  findet  ein  stetiger 
Uebertritt  von  dem  gasförmigen, 
aufsteigenden  Sauerstoff  in  die 
Flüssigkeit  statt,  weil  der  Sauer- 
stoff in  dem  Gasraiime  einen 
größeren  Dampfdruck  besitzt 
als  in  der  Flüssigkeit.  Da  der 
Sauerstoff  hierbei  flüssig  wird, 
so  gibt  er  seine  Kondensations- 
wärme ab  und  verursacht  dabei 
einerseits  ein  Verdampfen  von 
Stickstoff  aus  der  Flüssigkeit, 
andererseits  eine  Erwärmung  der- 
selben. Während  des  Herab- 
rieselns  wird  die  flüssige  Luft 
also  immer  reicher  an  Sauer- 
stoff, immer  ärmer  an  Stick- 
stoff, und  während  sie  oben 
als  Lösung  von  Sauerstoff  in 
Stickstoff  bezeichnet  werden 
konnte,  ist  sie  unten  als  Lösung 
von  Stickstoff  in  Sauerstoff  an- 
zusprechen. Ihre  Temperatur 
nähert  sich  immer  mehr  dem 
bei  — 182,9"  gelegenen  Siede- 
punkte <les  reinen  Sauerstoffs. 
Es  ist  somit  die  Temperatur 
der  Flüssigkeit  oben  im  Apparat 
am  tiefsten,  unten  am  höchsten. 
Bei  passend  gewählten  Dimeii  - 
kann  Gleichgewicht  nur  herrschen,  wenn  sionen  desselben  ist  es  möglich,  die  Rektifikation  so 
dieienige  im  anderen  Teile  in  gleichem  Maße  \  z"  leiten,  daß  sowohl  die  Flüssigkeit  als  auch  dcis 
vermehrt  wird  ^^^  ^^^  ^^   Berührung   befindliche    Gasgemisch 

T.-    T  ••  T  1,1    -i   1      r'         ,; 4-   ^;^  o^/^v.    eine  Reihe  von  Zuständen  durchläuft,  bei  denen 

Die  Loshchkeit  der  Gase  mnimt  wie  sich  ,  ^^^^.j^  ^^^^  ^^^^^j^  ^^  Sauerstoff  und  Stickstoff 

auch  thermodynamisch   beweisen  laßt,   mit  \^^^   flüssigen    Bestandteile   mit   demjenigen   im 

zunehmender  Temperatur  ab.  gasförmigen   Teile    und    zugleich   diese    beiden 

Als  ein  sehr  anschauliches  Beispiel  der  Vor- 1  mit    der    Temperatur    in    dem    Zusammenhang 


20    100    80    60    40    20 

Fie.  4. 


20   40    60 


Dämpfe  —  Dana 


835 


stehen,  der  dem  Gleichgewichtszustande  der 
Sättigung  entspricht.  Es  gelingt  auf  diese  Weise, 
aus  der  Flüssigkeit  den  gesamten  Stickstoff 
auszutreiben,  so  daß  unten  reiner  Sauerstoff 
ausfließt,  während  das  oben  abziehende  Gas- 
gemisch in  der  Hauptsache  aus  Stickstoff  be- 
steht und  nur  7°;,  Sauerstoff  enthält. 

Die  Rektifikation  vollzieht  sich  also  infolge 
der  Verteilung  der  Partialdrucke  des  Sauerstoffs 
und  Stickstoffs  an  den  einzelnen  Stellen  des 
Apparates  und  als  AVirkung  der  Tatsache,  daß 
ein  Gas  von  Stellen  hohen  Partialdruckes  hin- 
wandert zu  Stellen  niederen  Druckes.  Denn 
die  Gasentwickelung  aus  der  flüssigen  Luft 
findet  in  einem  Räume  statt,  in  welchem  der 
Partialdruck  des  Sauerstoffs  größer,  dagegen 
der  des  Stickstoffs  kleiner  ist  als  in  der  flüssigen 
Luft.  Hierdurch  wird  erreicht,  daß  einerseits 
der  Stickstoff  aus  der  Flüssigkeit  verdampft, 
dagegen  andererseits  der  Sauerstoff  in  ihr  nicht 
nur  am  Entweichen  verhindert  wird,  sondern 
im  Gegenteil  an  Konzentration  zunimmt,  indem 
sich  gasförmiger  Sauerstoff  aus  der  Umgebung 
in  der  flüssigen  Luft  kondensiert. 

5.  ZahlenmateriaL  Um  das  verschie- 
dene Verdampfungsbestreben  der  einzelnen 


Körper  zu  kennzeichnen,  seien  für  einige 
Flüssigkeiten  und  verflüssigte  Gase  die  nor- 
malen Siedetemperaturen  angegeben,  also 
diejenigen  Temperaturen,  bei  denen  ihr 
Dampfdruck  gleich  1  Atmosphäre  ist. 

Schwefel  445     «C 

Quecksilber  357      ,, 

NaphtaUn  218      „ 

Anilin  184      ., 

Wasser  100      „ 

i     Aethylallvohol  78,4  „ 

:     Aethyläther  35      ,, 

Schwefhge  Säure  —    10      ,, 

1      Ammoniak  —    38,5  ,, 

!      Kohlensäure  (sublimiert)       —    78,3  ,, 

I      Sauerstoff  '       —182,9  „ 

I      Luft  —  183  bis  — 194      „ 

Stickstoff  -  195,5  „ 

Wasserstoff  —  252,5  ., 

Hehum  -  268,7  „ 

;  Die  Abhängigkeit  des  Sättigungsdruckes 
I  von  der  Temperatur  zeigt  folgende  für 
!  Wasserdampf  gültige  Zahlentafel: 


t=  50 

100 

150 

200 

250 

300 

350 

374 

»C 

p  =  0,1258 

1,033 

4,852 

15,84 

40,48 

87,41 

168,1 

224,2 

kg/qcm 

In  Fig.  4  ist  die  Dampfspannung  einiger 
besonders  für  die  Kälteerzeugung  wichtiger 
Flüssigkeiten  (nach  H.  A 1 1)  graphisch  in 
Atmosphären  als  Funktion  der  Temperatur 
dargestellt. 

Literatur.  Zu  i :  f.  Henning ,  Ann.  d.  Phys. 
22,  609,  1907.  —  L.  Holborn  und  F. 
Henning,  Ann.  d.  Ph)j.s.  26,  833,  190S.  —  L. 
Holborn  und  A,  Bauniann,  Ann.  d.  Phys. 
31,  905,  1910.  —  O.  Knoblauch.,  B.  Linde 
und  H.  Klebe,  Zeitschr.  d.  Ver.  deutsch. 
Ing.  49,  1697,  1905.  —  R.  Mollier,  Neue 
Tabellen  und  Diagramme  für  Wasserdampf. 
Berlin  1906.  —  H.  L.  Callendar,  Proc.  Roy. 
Soc.  London  67,  266,  1900.  —  O.  Knoblauch 
und  31.  Jaiiob,  Zeitschr.  d.  Ver.  deutsch. 
Ing.  51,  Sl,  1907.  —  Carl  C.  Thotnas,  P7-oc. 
Amer.  Soc.  3Iech.  Engs.  29,  63S,  1907.  —  O. 
Knoblauch  und  H.  3Iollier,  Zeitschr.  d.  Ver. 
deutsch.  Ing.  53,  665,  1911.  —  R.  PlanU, 
Phys.  Zeitschr.  11,  633,  1910.  —  K.  Scheel 
\ind  W.  Heuse,  Ann.  d.  Phys.  37,  79,  1912.  — 
Zu  2 :  R.  V.  Helmholtz,  Wied.  Ann.  32,  1, 
1887.  —  «/.  Aitlcen,  Proc.  Roy.  Soc.  London 
51,  4O8,  1892.  —  W.  Thomson  (Lord  Kelvin), 
Phil.  3Iag.  (4)  42,  448,  1871.  —  R.  Blondlot, 
Journ.  de  Phys.  (2)  3,  442,  I8S4.  —  Zu  3: 
F.  Henning,  Ann.  d.  Phys.  21,  849.  1906  und 
29,  441,  1909.  —  H.  Alt,  Ann.  d.  Phys.  19, 
739,  1906.  —  W.  Schule,  Zeitschr.  d.  Ver. 
deutsch.  Ing.  55,  1506,  1911.  —  A.  W.  Travers 
und  A.  tfaquerod,  Zeitschr.  f.  phys.  Chem. 
45,  435,  1903.  —  H.  Kanierlingh-Onnes, 
Komm.  Phys.  Lab.  Leiden.  124,  1911;  C.  R. 
147,  421,  1908.  —  K.  T.  Fischer  und  H.  Alt, 
Ann.  d.  Phys.  9,  II49,  1902.  —  H.  Alt,  Die 
Kälte,  Leipzig  1910.  —  Zu  4:  J.  und  A.  Zeleny, 
Phys.  Zeitsch.  7,   716,  1906.  —  F.  M.  Raoult, 


Zeitschr.  f.  phys.  Chem.  2,  353,  1888.  —  -J.  H. 
van't  Hoff',  Zeitschr.  f.  phys.  Chem.  i,  4SI, 
1887.  —  M.  Planck,  Vorlesungen  über  Thermo- 
dynamik: —  Zu  5 :  ,, Hütte",  des  Ingenieurs 
Taschenbuch  Abt.  I.  —  Landolt-Börnstein, 
Phys.  ehem.   Tabellen.     Berlin   1912. 

O,  Knoblauch. 


Dana 

James  Dwight. 
Geboren  am  12.  Februar  1813  zu  Utica  im  Staate 
New  York,  studierte  er  seit  1833  am  Yale  College 
zu  New  Haven  in  Connecticut  Mathematik  und 
Naturwissenschaft.  Während  seiner  Studienzeit 
unternahm  er  eine  Reise  nach  Europa.  Nach 
seiner  Rückkehr  arbeitete  er  seit  1836  als  Assistent 
bei  Silliman,  seinem  späteren  Schwiegervater, 
dem  Begründer  des  American  Journal  of  Science. 
1838  begleitete  er  als  Geologe  und  Mineraloge 
die  Wilkes'sche  Expedition  zur  Erforschung 
des  großen  Ozeans.  Auf  dieser  vier  Jahre  dauern- 
den Reise  machte  er  eine  Fülle  von  wissenschaft- 
lichen Beobachtungen,  die  er  nach  seiner  Rück- 
kehr in  umfangreichen  Werken  veröffentlichte. 
Von  1850  an  bis  1894  lehrte  er  als  Professor  am 
Yale  College  und  starb  am  14.  April  1895. 

Dana  gehört  zu  den  ersten  Geologen  Nord- 
amerikas. Sein  Lehrbuch  der  Geologie  (1.  Aufl. 
1863,  4.  Aufl.  1896)  fand  auch  in  Europa  reiche 
Anerkennung.  Seine  zahlreichen  Abhandlungen, 
die  zumeist  im  American  Journal  of  Science 
erschienen,  behandeln  die  interessantesten  Ka- 
pitel der  allgemeinen  Geologie,  wie  Vulkane, 
Korallenriffe,  Entstehung  und  Geschichte  der 
Ozeane,  Eiszeit  usf.    Von  eminenter  Bedeutung 

53* 


836 


Dana  —  Darm  (Moipliologie  des  Darmes) 


sind  seine  Untersuchungen  über  Gebirgsbildung, 
die  grundlegend  geworden  sind.  Es  mag  nur  an 
die  von  ihm  stammenden  Termini  technici,  wie 
Geosynklinale ,  Geoantiklinale  usf.  erinnert 
werden.  Aber  auch  als  Zoologe  und  Mineraloge 
ist  er  von  Bedeutung.  So  schrieb  er  Report  on 
the  Zoophytes  (mit  Atlas,  Washington  1846)  und 
Report  on  Crustacea  (2  Bde.  mit  Atlas,  ebd. 
1852  bis  1854),  in  denen  er  die  Ergebnisse  seiner 
Weltreise  niederlegte.  Auf  mineralogischem  Ge- 
biete gab  er  ein  System  of  mineralogy  (1837 
Washington,  6.  Aufl.  1892  mit  Brush)  heraus, 
ein  äußerst  vollständiges  Handbuch  mit  leider 
in  Europa  nicht  gebräuchlicher  Kjistallbezeich- 
nung.  Infolge  seiner  großen  wissenschaftlichen 
Verdienste  WTirde  er  mit  der  Wollaston-  und 
Copley-Medaille  der  Roj'al  Society  und  dem 
großen  Walker-Preis  ausgezeichnet. 

Literatur.  />.  C.  Gilman,  The  Life  of  James 
Dwüjht  Dana.  New  York  und  London  1899.  — 
JPogyendovff's  Biograph.-lü.  Handwörterbuch, 
Bd.   I,  516;  Bd.  3,  1,  323  U7id  324. 

O.  Marschall^ 


darstellt.  Die  Protozoen  bieten  besondere 
Verhältnisse  dar,  sie  müssen  deshalb  für 
sich  betrachtet  werden.  Bei  allen  Metazoen 
ist  mehr  oder  w^eniger  deutlich  in  der  Em- 
bryonalentwickelung ein  Gastrulastadium 
(Fig.  1)  ausgeprägt,  das  aus  einer  äußeren 

JSIp 


Daiiiell 

John  Frederic. 
Geboren  am  12.  Älärz  1790  in  London,  gestorben 
am  13.  März  1845  ebenfalls  in  London.  Er  war 
zunächst  in  der  Zuckerindustrie  tätig,  wurde 
1831  Professor  der  Chemie  am  neugegründeten 
Kings  College  in  London.  Bekannt  ist  sein  Name 
durch  das  1836  von  ihm  angegebene  galvanische 
Element  (Daniell-Element),  das  auch  heute 
noch  besonders  in  der  Telegraphie  Verwendung 
findet.  1839  veröffentlichte  er  eine  Arbeit,  in 
der  er  eine  Erklärung  für  die  chemischen  Vorgänge 
bei  der  Elektrolyse  gab.  Ein  Wasser barometer, 
sowie  ein  Pyrometer  und  ein  Hygrometer  \TOrden 
von  ihm  konstruiert. 

E.  Drufle. 


Darmkanal.    Darmsystem. 
Ernährungsapparat. 

Morphologie  des  Darmes. 

1.  Allgemeines.  2.  Ernährungsorganoide  bei 
Protozoen.  3.  Darmkanal  ohne  Afterbildung:  a) 
Ernähnmgsapparat  bei  Poriferen.  Coelenteraten. 
b)  Ernährungsapparat  der  niederen  Würmer. 
4.  Darmkanal  mit  Afterbildung:  a)  Der  Mund 
und  seine  Anhangsgebilde:  cc)  Evertebraten. 
ß)  Vertebraten.  b)  ]\Iagen  und  Darmkanal  der 
Tiere  mit  vollständigem  Darmtraktus.  a)  Everte- 
braten. ß)  Chordaten,  c)  Anhangsdrüsen  des 
Mitteldarms  (Leber,  Pancreas).  d)  Die  Histologie 
des  Darmkanals  der  Wirbeltiere  nebst  Anhangs- 
drüsen. 5)  Abhängigkeit  des  Darmkanals  der 
Tiere  von  der  Nahrung. 

I.  Allgemeines.  Den  Tieren,  mit  Aus- 
nahme der  Protozoen,  kommt  ein  Darm- 
kanal zu.  der  in  ontogenetischer  sowohl  wie 
in  phylogenetischer  Hinsicht,  eine  einheitliche 
Entwicklun2;sreihe  innerhalb  der  Tierklassen 


Fig.   1.        Gastrula.     Blp  Blastoporus,  Ekt  Ecto- 
derm,  Ent  Entoderm,  U  Urdarmhöhle. 

ectodermalen(iiij£t)  und  inneren  entodermalen 
(Ent)  Schicht  besteht.     Die  innere  Schicht 
bildet   die   Gastrulahöhle  und  kann  als  Ur- 
darm  (U)  aufgefaßt  werden.   Der  Eingang  zu 
diesem    Urdarm    wird    als    Urmund    (Blp) 
bezeichnet,  der  aber  keineswegs  immer  dem 
definitiven  Mund  zu    entsprechen  braucht. 
Eine  Afteröffnung  dagegen  ist  zunächst  noch 
nicht   vorhanden.      Ein   derartiges   niederes 
Darrasystem   bleibt    bei    den    Coelenteraten 
zeitlebens  bestehen   und  auch  bei  den  Pori- 
feren   sind    noch    nicht    wesentlich    höhere 
Zustände  herausgebildet.     Bei  allen  höheren 
Tieren  nimmt  diese  Entodermanlage  in  Ge- 
stalt des  Urdarmes  einen  wesentlichen  Anteil 
an  dem  Aufbau  des  Darmkanales,  insofern 
als    sie    ausschließlich     die    Grundlage    für 
'  den  Mitteldarm  abgibt.      Für  Vorder-  und 
i  Enddarm  kommen  indessen  Anlagen  in  Be- 
jtracht,    die    mehr    oder    w^eniger    aus  dem 
'  Ectoderm  herzuleiten  sind   und  als  Stomo- 
I  däum  und  Proctodäum   bezeichnet  werden. 
Diese    ectodermalen    Bildungen   können    in- 
]  dessen    oft  größere   Ausdehnung  annehmen 
I  und    das  Entoderm    auf   einen  immer  klei- 
I  neren  Raum  beschränken.      Es  kann  sogar 
'  zu    einer    vollständigen     Verdrängung    des 
Entoderms    kommen,    wie    das    Heymons 
bei   vielen  Ins  kten   nachgewiesen   hat,   die 
also   einen  mehr  oder  w^eniger  vollständigen 
ectodermalen  Darm  besitzen. 

Die  geschilderten  Verhältnisse  beziehen 
sich  indessen  nur  auf  die  epitheliale  Aus- 
kleiduns;    des    Darmrohres,     die    von    dem 


Darm  (Morphologie  des  Darmes 


837 


Darmmuskelschlauch  ontogenetisch  abzu- 
trennen ist.  Bei  niederen  Metazoen  z.  B. 
Coelenteraten,  ist  dieser  nicht  vorhanden, 
da  das  mittlere  Keimblatt  hier  noch  voll- 
kommen fehlt.  Von  den  Würmern  an 
jedoch  finden  wir,  daß  das  epitheliale  Rohr 
mit  Längs-  und  Ringnmskeln  versehen  und 
mit  Bindegewebe  umkleidet  ist.  Wir  unter- 
scheiden dann  am  Darmrohr  die  innere 
epitheliale  Auskleidung,  die  als  Mucosa  mit 
der  darauf  folgenden  bindegewebigen  Schicht 
der  Tunica  propria  bezeichnet  wird.  Weiter 
folgt  dann  die  Tunica  muscularis.  Dieser 
Darmmuskelschlauch  leitet  sich  aus  dem 
Mesoderm  her  und  zeigt  bei  den  verschiedenen 
Tiergruppen  und  auch  örtlich  mannigfaltige 
Verschiedenheiten.  So  fehlt 
bis  zu  den  Nematoden  die 
Muskulatur  fast  vollständig 
und  auch  bei  den  übrigen 
niedrigen  Würmern ,  sowie 
bei  einigen  höheren  und  den 
Mollusken  ist  sie  nur  sehr 
zart  entwickelt.  Die  stärkste 
Differenzierung  zeigt  der 
Darmmuskelschlauch  allge- 
mein bei  diesen  Tieren  am 
Stomodäum  (Pharynx, 

Schlundkopf).  Bei  Arthro- 
poden und  eleu  Vertebraten 
dagegen  ist  er  an  der  ganzen 
Länge  des  Darmtraktus  auf- 
zufinden. Bevor  auf  die  all- 
gemeinen    Verhältnisse     des 


hüllt  und  sie  sind  daher  ähnlich  wie  die 
Pflanzenzellen  auf  gelöste  Nahrung  ange- 
wiesen. Die  einfachsten  Einrichtungen  zur 
Gewinnung  von  festen  Nahrungsbestand- 
teilen sind  bei  den  niederen  Protozoen,  z.  B. 
den  Amöben  und  Heliozoen  (Fig.  2)  die 
Pseudopodien,  die  zum  Umfließen  der  er- 
beuteten Nahrung  verwandt  werden.  Auch 
bei  den  übrigen  Rhizopoden  können  noch 
geformte  Nahrungskörper  an  ganz  beliebigen 
Stellen  der  Körperoberfläche  aufgenommen 
werden  (Fig.  2).  Bei  den  höherstehenden 
Protisten  dagegen,  den  Flagellaten  und 
Ciliaten,  zum  Teil  auch  den  Suctorien,  sind 
in  der  Regel  streng  lokahsierte  Körper- 
stellen für  die  Aufnahme  der  Nahrung  und 


Fig.  2.  Amoeba  geminata  während  der  Aufnahme  einer  Dia- 
tomee.  A  die  Amöbe  sucht  die  Diatomee  von  der  Schmalseite 
aus  zu  erfassen,  B  die  Diatomee  entreißt  sich  dem  Pseudo- 
podium wieder,  C  das  Pseudopodium  fließt  von  der  Breitseite 
her  über  die  Diatomee,  D  vollständige  Umfheßung.  Nach 
Rhumbler. 


Darmsystems  der  Metazoen, 
besonders  auch  in  ihrem  Ver- 
hältnis zu  den  Respirationsorganen  und  j  auch  für  die  Ausscheidung  unverdaulicher 
ihren  oft  hoch  differenzierten  drüsigen  An- 1  Reste  präformiert.  Eine  ganze  Reihe  dieser 
hangsorganen,  eingegangen  wird,  soll  kurz  genannten  Protozoen  besitzen  einen  nutri- 
der  Ernährungsapparat  der  Protozoen  ge-  tiven  Organellenapparat,  der  im  kleinen 
schildert  werden.  an  den  Organapparat  der  Metazoen  er- 
2.  Ernährungsorganoide  bei  Protozoen,  innert.  Dieser  Ernährungsapparat  bildet 
Von  Ernährungsorganen  kann  natürlich  sich  bei  den  Flagellaten  allmählich  heraus 
hier  nicht  die  Rede  sein,  da  wir  es  mit  ein-  und  erreicht  seine  größte  Mannigfaltigkeit 
zelligen  Tieren  zu  tun  haben.  Ein  Vergleich  :  und  höchste  Differenzierung  bei  den  Cl- 
in morphologischer  Beziehung  mit  den  baten.  iVlle  Wimperinfusorien,  mit  Aus- 
Metazoen  ist  daher  vollständig  unmögHch.  nähme  der  parasitisch  lebenden  Opalinen, 
Derartige  Beziehungen  könnten  höchstens  besitzen  eine  deuthch  ausgeprägte  Mund- 
zu  niederen  einzeUigen  Pflanzen  vorhanden  Öffnung  (Cytostoma,  Fig.  oA,  10),  die  im  ein- 
sein. In  physiologischer  Hinsicht  jedoch  fachsten  Falle  eine  rundliche  oder  gespaltene 
.sind  die  Protozoen  im  Verein  mit  den  übrigen  Stelle  bildet,  an  welcher  die  Pellicula  unter- 
Tieren scharf  von  den  Pflanzen  zu  scheiden,  brochen  ist  und  das  Endoplasma  frei  zutage 
selbst  den  einzelligen,  denn  schon  die  nie-  tritt.  Ursprünglich  am  Vorderende  des 
dersten  Protozoen  vermögen  aktiv  geformte  Körpers  gelegen,  rückt  das  Cytostoma  bei 
Nahrung  aufzunehmen.  Die  einzelligen  den  meisten  Formen  etwas  auf  eine  Seite, 
Pflanzen  dagegen  sind  alle  auf  gelöste  die  dann  als  Bauchseite  bezeichnet  wird. 
Nahrungsstoffe  angewiesen,  da  ihr. Plasma-  In  den  meisten  Fällen  führt  der  Mund  in 


körper  meist  allseitig  von  einer  Membran 
umhüllt  ist.  Aehnliche  Verhältnisse  sind 
bei  den  Protozoen  nur  in  der  Gruppe  der 
entoparasitisch  in  anderen  Tieren  lebenden 
Sporozoen  aufzufinden,  auch  ihr  Zelleib  ist 
von  einer  ectoplasmatischen  Membran  um- 


einen kürzeren  oder  längeren  Schlund,  der 
eine  Einsenkung  des  Ectoplasmas  darstellt, 
und  eine  Strecke  weit  in  das  Endoplasma 
hineinreicht.  Sehr  häufig  ist  die  Umgebung 
des  Mundes  in  größerer  Ausdehnung  ver- 
tieft und  bildet  dann  das  sogenannte  Peri- 


838 


Darm  (Mor})liologie  des  Darmes) 


stomfeld  (Fig-.  3B).  Bei  den  Vorticellinen 
senkt  sich  die  ursprüngliche  Mundöffnung 
unter  Bildung  eines  langen  röhren-  bis 
trichterförmigen  Kanals  tief  bis  in  das 
Körperinnere  ein.  Dieser  Kanal  wird  als 
Vestibulum  bezeichnet  und  in  ihn  mündet 
auch    der   Zellafter   ein.      In    vielen    Fällen 


besteht  aus  dicht  nebeneinander  gelagerten 
stäbchenartigen  Gebilden,  die  in  der  Längs- 
richtung des  Schhmdes  verlaufen.     Nach  hinten 


Fig.  4.  Reusenapparat 
von  Chalmydodon  mne- 
mosyne  Stein  in  seitU- 
cher  Ansicht.  Nach  v. 
Erlanger.   Aus  Lang. 


Fig.  3.  Epistylis  umbellaria.  A  Individuum 
einer  Kolonie  mit  voll  entfaltetem  Peristom, 
B  Ansicht  auf  die  Peristomscheibe,  schematisch, 
um  den  Verlauf  der  Windungen  abcde  der 
adoralen  ]\Iembranellenzone  zu  zeigen.  1  Die  zur 
Retraktion  des  Peristoms  dienenden  Myonemen, 
2  iMakronukleus,  3  pulsierende  Vakuole,  4  Mikro- 
nukleus,5Nahrungsvakuolen,  8  der  hier  sehr  deut- 
liche und  lange  Cytopharynx,  10  Cytostoma, 
11  Vestibulum,  12  undulierencle  I\Iembran,  die 
in  das  Vestibulum  hinuntersteigt.    Nach  Lang. 

kommt  auch  zu  dem  eigentlichen  Schlünde 
noch  eine  akzessorische  Einrichtung,  ein  soge- 
nannter Reusenapparat  hinzu,  der  nach 
Bütschli's  Ansicht  als  Stütze  des  Mundes 
und  Schlundes  fungiert  und  wahrscheinlich 
eine  wichtige  Rolle  bei  der  Nahrungsauf- 
nahme spielt  (Fig.  4). 

Den    kompliziertesten     Reusenapparat    zeigt 
Trachelius    ovum.      Der  eigentliche   Apparat 


zu  werden  die  Stäbchen  immer  zarter  und  endigen 
schließlich  fein  ausgezogen.  Bei  Trachelius 
scheinen  die  Stäbchen  von  einer  mantelartigen 
Hülle  auszugehen.  Die  zarten  dünnen  Stäbchen, 
die  als  parallel  verlaufende  Wabenzüge  des 
Plasmas  gedeutet  werden  können,  konvergieren 
im  Inneren  des  Pharynx. 

Für  die  Herbeischaffung  der  Nahrung 
bestehen  Einrichtungen,  die  das  umgebende 
Wasser  in  Strömungen  versetzen  können. 
Derartige  Gebilde  liegen  in  der  Umgebung 
des  Mundes  und  können  als  motorische 
Organellen  bezeichnet  werden.  Die  hierfür 
in  Betracht  kommenden  Gebilde  sind  außer- 
ordentlich verschieden.  Im  einfachsten 
Falle  umgibt  den  Mund  kreisförmig  ein 
Feld  kleiner  sehr  dicht  gestellter  Cilien 
(Fig.  3B  a  bis  e)  (Holophrya).  Oft  sind 
auch  verhältnismäßig  dicke  Girren  vor- 
handen, die  zum  Munde  hinleiten  und  eine 
Zone  bilden.  Sie  beginnen  vorn  auf  der  Rücken- 
seite, ziehen  dann  nach  links,  um  auf  die 
Bauchseite  umzubiegen  und  schief  von 
innen  und  hinten  zum  Munde  zu  verlaufen. 
Nutritive  Organellen  finden  wir  in  der 
höchsten  Ausbildung  bei  den  Holotrichen  in 
Form  einer  undulierenden  Membran,  die 
durch  Verschmelzung  von  Cirren  zustande 
gekommen  ist.  Als  Beispiel  sei  hier  die 
undulierende  Membran  von  Paramaecium 
erwähnt,  die  im  Inneren  des  Schlundes  ge- 
legen ist  und  von  dessen  dorsaler  Wand 
als  ein  überaus  zartes  protoplasmatisches 
Häutchen  in  den  Hohlraum  hineinragt.  Die 
Bewegung  der  Membran  erleidet  niemals 
eine  Unterbrechung,  solange  das  Tier  lebt. 
Die  Nahrungspartikelchen,  die  durch  die 
Cilien  des  Peristomfeldes  dem  Munde  zu- 
getrieben werden,  kommen  vermittels  der 
Bewegung  dieser  Membran  in  den  Grund 
des  Zellschlundes,  von  wo  sie  in  das  Endo- 
plasma  eintreten.    Das  Nahrnngskörperchen 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


839 


wird  von  einem  Tröpfchen  Flüssigkeit  um- 
geben und  liegt  dann  in  einer  sogenannten 
Kahrungsvakuole  (Fig.  3A,  5),  und  wird  im 
Endoplasma  verdaut. 

Wenn  die  Protozoen  aktiv  auf  die  Nahrungs- 
suche ausgehen,  was  bei  den  Vorhergehenden 
nicht  der  Fall  ist.  so  bedürfen  sie  besonderer 
Organoide,  um  ihre  Beute  zu  ergreifen  und  zu 
verschlmgen.  Ihnen  fehlen  natüi-hch  die  vor- 
genannten Apparate  zur  Erzeugung  eines  Nah- 
rungsstromes, dagegen  ist  ihr-  Mund  außer- 
ordentlich erweiterungsfähig,  um  selbst  größere 
Nahrungskörper  aufnehmen   zu  können  (Fig.  5). 


-,<jisaSSS'^!5s». . 


\ 


Fig.  ö.    Vier  Individuen  von  Coleps  hirtus,  einen 

Nahrungsballen  umschwärmend  und  aufnehmend 

Nach   Yerworn. 

Zudem  sind  sie  meist  noch  imstande,  bewegliche 
Beutetiere  durch  Trichiten  zu  töten.  ^Yie  die 
Erweiterungsfähigkeit  des  Mundes  zustande 
kommt,  ist  bislang  noch  nicht  befriedigend  auf- 
geklärt. Bütschli  glaubt,  daß  die  weite  Oeff- 
nung  des  Mundes  wesentlich  durch  die  Kon- 
traktion des  Ectoplasmas  bewirkt  wird. 

Kurz  erwähnt  seien  noch  die  parasitären  Suc- 
torieu,  die  infolge  ihres  parasitischen  Lebens 
den  bei  ihren  Verwandten,  den  ciliaten  Infu- 
sorien vorkommenden  Mund  eingebüßt  haben. 
,  Dafür  haben  sie  Saugfüßchen  ausgebildet,  die 
am  freien  Ende  offene,  röhrenförmige,  also  ümen 
hohle  Fortsätze  des  Körperectoplasmas  dar- 
stellen. Mit  diesen  Tentakeln  ergreifen  sie  Infu- 
sorien, um  sie  zu  töten  und  auszusaugen.  Der 
Mechanismus  des  Saugens  ist  noch  im  großen 
und  ganzen  ungeklärt. 

3.  Darmkanal  ohne  Afterbildung.  3a) 
Der  Ernährungsapparat  der  Pori- 
feren  und  Coelenteraten.  Eingangs 
wurde  schon  die  Souderung  zwischen  Ento- 
derm  und  Ectoderm  in  der  Gastrula  er- 
wähnt. Immer  ist  es  nun  das  Entoderm, 
aus  dem  sich  zuerst  von  allen  Organen  der 


Darm  heraussondert,  und  das  ist  erklärlich, 
da  er  für  die  Erhaltung  des  Organismus  am 
bedeutendsten  ist.  Die  Poriferen  zeigen 
in  bezug  auf  ihren  Ernährungsapparat  sehr 
einfache  Verhältnisse.  Schon  auf  dem 
Gastrulastadium  setzen  sie  sich  mit  dem 
Urmunde   fest    (Fig.    6),    an    der   dem   Ur- 


Fig.  6.  Entwickelung  von  Halisarca.  Fest- 
sitzende Gastrula.  ec  Ektoderm,  en  Entoderm, 
fh  Furchungshöhle,  gh  Gastrulamund,  gk  Aus- 
buchtung des  Entoderm,  später  Geiselkammer, 
m  Mesodermzelle.  Schematisch  nach  mehreren 
Autoren. 


munde  gegenüberliegenden  Seite  kommt  es 
dann  zu  einer  neuen  Oeffnung,  dem  Osculum, 
während  an  der  Seitenwand  ecto dermale 
Kanäle  mit  dem  Gastralraum  in  Beziehung 
treten.  Dadurch  kommt  das  sogenannte 
Kanalsystem  zustande,  das,  je  nachdem 
wir  es  mit  einem  Ascon-,  Sycon-  oder 
Leueontypus  (Fig.  7  A,  B,  C)  zu  tun  haben, 
verschieden  hoch  ausgeprägt  ist.  Allen  gemein 
ist  aberontogenetisch  die  ento dermale  Gastral- 
höhle,  die  mit  Kragengeißelzellen  ausgekleidet 
ist.  Die  ectodermalen  in  den  Gastralraum 
hineinführenden  Kanäle  erfahren  bei  den 
Leu  Conen  (Fig.  7C),  die  eine  dicke  Körper- 
wand besitzen,  weitere  Differenzierungen, 
die  in  der  Ausbildung  eines  sekundären 
Kanalsystems  in  der  Körperwand  bestehen. 
Im  einfachsten  Falle  sind  die  zuführenden 
Kanäle  weite,  in  den  Gastralraum  mündende 
Röhren,  die  sich  peripherwärts  vielfach  ver- 
ästeln und  in  ihren  feinsten  Endästen  in 
feinen  Pori  nach  außen  münden.  Die  feinsten 
Endäste  können  dann  untereinander  noch 
Anastomosen  eingehen.  Histologisch  tritt 
eine  Aenderung  noch  derart  ein,  daß  das 
Kragengeißelepithel  in  die  weiten  Kanäle 
übergeht,  während  die  Gastralhöhle  von 
einem  Plattenepithel  ausgekleidet  ist.  Die 
feinsten  Endkanälchen  haben  ihrer  Ab- 
kunft entsprechend  natürlich  ectodermales 
Epithel.  Die  weitere  Differenzierung  be- 
steht nun  in  der  Bildung  von  sogenannten 
Geißelkammern,  die  in  der  Körperwand  oft 
in  traubiger  Anordnung  gelegen  sind  und 
mit  der  Außenwelt  durch  die  Pori,  mit  dem 
Gastralraum  aber  durch  sekundäre  Kanäle 
in  Verbindung  stehen.  Das  KragengeißeL 
epithel  beschränkt  sich  jetzt  nur  noch  auf 


840 


Darm  ^^Morpliologie  des  Darmes) 


die  Geißelkammern.  Die  Nahrung  wird  andere  höhere  Tiere,  selbst  Vertebraten  noeh 
mittels  des  in  die  Fori  einströmenden  Wassers  ähnliche  Zustände  aufweisen.  Die  Wasser- 
aufgenommen. Durch  das  Osculum  gelangt  Strömung  selbst  wird  durch  die  Flagellen- 
es  dann  wieder  nach  außen.  Dieser  Wasser-  bewegung  der  KJragengeißelzellen  erzeugt. 
Strom   hat   die   doppelte   Aufgabe   der   Re-  Die  Aufnahme  der  Nahrungsstoffe  liegt  dann 

den  Geißelzellen  ob,  die  sie  an  Amöboidzellen 
des  Mesoderms  abgeben.  Kragengeißel- 
zellen sind  für  die  Poriferen  äußerst  charak- 
teristische   Gebilde    (Fig.    8).       Sie    stellen 


Fig.  7.  Schematischer  Durchschnitt  der  drei 
Typen  der  Kalkschwämnie.  Nach  Haeckel. 
z.  T.  verändert.  Die  äußere  Kontur  bedeutet 
das  Ectoderni,  die  weiße  Schicht  das  Mesoderm, 
die  gestrichelte  Schicht  die  Ivragenzellen  des 
Entoderms.  Das  innere  Hohlraumsystem  ist 
schwarz  gehalten,  die  Pfeile  zeigen  die  Eichtung 
des  Wasserstronis  an.  A  Ascontypus.  Der  innere 
Hohh'aum  (C)  ist  ganz  von  Geißelzellen  aus- 
gekleidet. B  Syncontypus.  Der  Zentralraum 
(C)  ist  von  platten  Entodermzellen  ausgekleidet 
und  die  Geißelzellen  sind  auf  die  Radialtuben  (R) 
beschränkt.  C  Leueontypus.  Die  Geißelzellen 
sind  auf  die  Winiperkanunern  (W)  beschränkt. 
Die  Körperoberfläche  sowie  die  zuführenden 
Kanäle  (a)  sind  von  platten  Ectoderinzellen,  der 
innere  Hohlraum  (C)  sowie  die  abf ülirenden  Kanäle 
(r)  sind  von  platten  Entodermzellen  ausge- 
kleidet. Die  Wimperkammern  scheiden  demnach 
die  Ektodermzellen  von  der  Entodermzone. 

spiration  und  der  Ernährung,  die  untrennbar 
bei  diesen  niederen  Tieren  vereinigt  ist. 
Wir  werden   später   sehen,   daß   auch   viele 


Fig.  8.  Sycon  raphamis.  Verschiedene  Formen 
der  lü-agengeißelzellen.  Ke  Kern,  g  Geißel. 
Kr  Ivragen,  bk  Basalkorn,  gw  Geißelwurzel, 
K  eosinophile  Körner,  v  Vakuole  mit  Exkret- 
körnchen,  x  scheinbares  Ende  der  Geißelwurzel 
am  Kern. 

zylindrische  Zellen  dar,  deren  basale  End- 
fläche leicht  konvex  gekrümmt  oder  eben 
ist.  Distal  sind  die  Zellen  halsartig  ver- 
dünnt und  tragen  am  Rande  einen  Kragen 
(Kr),  aus  dem  eine  kräftige  Geißel  (g)  heraus- 
ragt, die  mehr  als  doppelt  so  lang  als  die 
Zelle  ist.  Die  Geißel  verlängert  sich  in  das 
Protoplasma  in  Form  einer  Geißelwurzel 
und  ist  an  der  Zelloberfläche  zu  einem  Basal- 
korn angeschwollen. 

Bei  den  Schwämmen  kann  man  von  keinem 
einheitlichen  Darm,  viel  weniger  noch  von 
einem  Darmsystem  reden.  Das  Kanalsystem 
stellt  nur  eine  funktionelle  Vertretung  des- 
selben dar. 

Das  Darmsystem  geht  auch  bei  den 
Coelenteraten  wie  bei  den  Spongien  direkt 
aus  der  Gastralhöhle  hervor  und  zeigt  unter 
Umständen  sehr  einfache  Verhältnisse  in 
morphologischer    und    physiologischer    Hin- 


Darm  (Morphologie  des  Dai-mes) 


841 


sieht,  wie  das  z.  B.  bei  den  Hydroidpolypen 
vor   allem    Hydra  (Fig.   9a)    der  Fall  ist. 


&txtcAe. 


OTtat.\^/i  fefatt 


Fig.  9a.    Scheniatischer  Längsschnitt  durch  einen 
Hydroidpolypen. 


Fig.  9  b.  Medianschnitt  durch  eine  Aktinie. 
1  Fangarme,  2  Schlundrohr,  3  Darmscheidewände 
(Septen),  4  Mesenterialfilamente.     Nach   Chun. 

Der  Darm  besteht  aus  der  gesamten  Körper- 
höhle, die  vom  Entoderm  ausgekleidet  ist. 
Ein  Mund  ist  vorhanden,  ein  After  jedoch 
fehlt.  Wir  haben  es  hier  entweder  mit  fest- 
sitzenden oder  schwebenden  Formen  zu  tun, 
deren  Mundöffnung  mit  Fangarmen  um- 
geben ist,  die  bei  den  festsitzenden  Formen 
zur  Ergreifung  der  Beute  dienen.  Bei  frei- 
schwimmenden Medusen  und  Rippenquallen 
sind  indessen  die  Tentakeln  nicht  so  kräftig 
ausgeprägt,  daß  sie  zum  Festhalten  der 
Beute   dienen  können,   sie  dienen  mehr  als 


Spür-  und  Verteidigungsorgane.  Für  die 
Bewältigung  der  Beutetiere  sind  außerdem 
Nesselkapseln,  oder  Klebzellen  bei  Rippen- 
quallen vorhanden.  Der  Darmraum  er- 
streckt sich  bei  den  Coelenteraten  durch 
die  ganze  Ausdehnung  des  Tieres,  wodurch 
eine  gleichmäßige  Ernährung  aller  Teile  er- 
möglicht wird.  Neben  der  Aufgabe  der 
Verdauung  hat  der  Darmraum  noch  die 
Aufgabe  der  Säftezirkulation,  d.  h.  er  muß 
auch  gleichzeitig  die  Nährstoffe  zu  den  Ver- 
brauchsstellen hinführen.  Das  System  wird 
deshalb  als  Gastrovascularsystem  bezeichnet. 
Dieses  bei  den  Hydroidpolypen  sehr  einfache 
System  erfährt  nun  mannigfache  Differenzie- 
rungen bei  den  typisch  radiär  gebauten 
Coelenteraten.  Schon  bei  den  Scyphopolypen 
stülpt  sich  das  äußere  Keimblatt  des  Ecto- 
derms  zu  einem  Schlundblatt  ein,  so  daß 
nunmehr  ein  ectodermaler  Anfangsdarm  vor- 
handen ist.  Der  Magenraum  sondert  dann 
radiäre  ins  Innere  vorspringende  Septen 
ab,  wodurch  einzelne  in  der  i\.chse  zusammen- 
hängende Taschen  zustande  kommen.  Zu 
jeder  Tasche  gehört  im  allgemeinen  ein 
Tentakel.  Die  Medusenform  der  Hydrozoen 
wie  auch  die  Scyphozoen  können  von  ent- 
sprechenden Polypenformen  ihren  Ursprung 
nehmen.  Bei  den  Medusen  kommt  es  dann 
noch  zur  Vervollkommnung  des  Gastro- 
vascularsystems  durch  den  Ringkanal 
(Fig.  10),  der  die  im  Gastrahaum  verdaute 


MKwy, 


Fig.  10.  Aurosa  furcata,  etAvas  mehr  als  ein 
Quadrant.  Nach  Haeckel.  Aus  Hatschek), 
0  IMundöffnung  mit  einem  gegabelten  ^Mundarm, 
g  Geschlechtssäckchen,  go  Zugang  zu  demselben 
von  schwarz  gezeichneter  Gastraltasche  aus, 
am  Rand  zahlreiche  Tentakeln,  dazwischen 
3  Sinneskörperlappen  mit  Sinneskörpern. 

Nahrung  größeren  Gebieten  am  Schirm- 
rande zugänglich  macht.  Bei  den  Scypho- 
medusen  vervollkommnet  sich  dieVerdauungs- 
und  Nahrungsaufnahme  noch  insofern,  als 
das  Epithel  des  Ringkanals  sehr  hoch  wird 
und   sich  mit  Vakuolen  durchsetzt.     Diese 


842 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


Vakuolen  können  Nahrungsenzyme  oder  be- 
reits verdaute  und  flüssige  Nahrungsstoffe 
enthalten.  Zuweilen  ist  dieses  Epithel  auch 
mit  Geißeln  versehen.  Am  Munde  sind  bei 
Scyphomedusen  Lappenbildungen  (Fig.  10) 
vorhanden,  die  in  Form  von  vier  perradial 
auftretenden  Mundarmen  vorhanden  sind 
und  ihren  höchsten  Grad  der  Ausbildung 
bei  den  Rhizostomen  erreichen.  Der  Gastral- 
raum  kann  außerdem  noch  vier  interradiale 
zentrale  Ausbuchtungen  besitzen,  in  die 
die  Radiärkanäle  einmünden,  es  sind  das  die 
vier  Magentaschen. 

Bei  den  Ctenophoren  ist  ebenfalls  ein  ecto- 
dermales  Schlundrohr  vorhanden,  das  in  einen 
Gastralraum  einmündet.  Im  letzteren  be- 
finden sich  zwei  lange  Ausbuchtungen,  die  bis 
zum  Munde  heronterrcichen.  Außerdem  gehen 
von  der  Gastralhöhlc  noch  zwei  paarige  nnd 
ein  unpaariges  Gefäß  aus;  das  letztere  geht  zu 
dem  Scheitelorgan,  die  übrigen  zu  den  Tentakeln 
und  den  l^uderplatten. 

Da  mit  dem  Gastrovascularsystem  neben 
den  Nahrungsbestandteilen  auch  regelmäßig 


Fig.  11.      Darm-  und  Nervensystem  einer   Süß- 

wassertriclade.     va  Vorderer   medianer  Darmast, 

ha  hintere   Darmäste,   ph   Pharynx,   pt  Pharj'n- 

gealtasche.     Nach   Lang. 

Wasser  aufgenommen  wird  und  da  es  ferner 
die  Aufgabe  hat,  die  verdauten  Nahrungs- 
bestandteile den  Geweben  zuzuführen,  so 
vereinigt  es  Verdauung,  Respiration  und 
Zirkulation  in  sich.  Die  Nahrungsverarbei- 
tung,   d.    h.    die    Verdauung,    ist    ebenfalls 


sehr  primitiv,  da  sie  intracellulär  erfolgt. 
Nur  in  untergeordnetem  Maße  kommt  auch 
die  sekretive  Verdauung  in  Betracht.  Die 
Zellen  der  Darmwand  senden  für  diese  Zwecke 
protoplasmatische  Fortsätze  aus,  die  die 
Nahrungspartikelchen  ergreifen  und  um- 
fließen und  sie  so  in  den  Zelleib  einführen, 
wo  sie  dann  verdaut  werden.  Die  Nahrungs- 
teilchen werden  in  den  Zellen  zunächst  von 
Vakuolen  umgeben  und  kommen  hier  mit 
Fermenten  in  Berührung  und  werden  so  ver- 
daut. Die  Zellen  entleeren  die  nicht  ver- 
dauten Teile  in  den  Darmraum  hinein,  von 
wo  sie  mit  den  unverdaulichen  Hartteilen 
der  Beute  durch  den  Mund  nach  außen  ge- 
stoßen werden. 

3b)  Ernährungsapparat  der  nie- 
deren Würmer  (Fig.  11).  Ein  primitives 
Verdaunngssystem  besitzen  auch  noch  die 
niederen  Würmer,  die  Tnrbellarien  und 
Trematoden,  insofern  als  es  auch  hier  noch 
nicht  zur  Ausbildung  eines  Afters  gekommen 
ist  und  der  Darmkanal  noch  die  Zirku- 
lation mit  besorgen  muß;  während  die 
parasitischen  Formen,  dieCestoden,  Akantho- 
cephalen,  die  Männchen  von  Rotatorien 
und  Echiuren  infolge  von  Rückbildungs- 
erscheinungen überhaupt  keinen  Darmkanal 
mehr  besitzen.  Die  Nahrung  wird  bei  Tnr- 
bellarien und  Trematoden  durch  den  Mund 
aufgenommen  und  die  unverdauten  Reste 
wieder  aus  demselben  entleert.  Der  Darm 
verästelt  sich  meistens  sehr  stark  in  dem 
plattgedrückten  Körper  (Fig.  11),  er  bietet 
daher  eine  große  verdauende  Oberfläche 
dar  und  sorgt  gleichzeitig  für  die  Verteilung 
der  Nährstoffe  im  ganzen  Körper.  Alle  diese 
Erscheinungen  erinnern  durchaus  an  die 
Verhältnisse  der  Coelenteraten,  wie  denn 
auch  die  aufgenommene  Nahrung  intra- 
cellulär verdaut  wird. 

4.  Darmkanal  mit  Afterbildung.  Bei 
allen  nunmehr  noch  zu  erwähnenden  Meta- 
zoen  ist  es  zu  einer  Ausbildung  des  Afters 
gekommen,  der  embryonal  durch  eine  ecto- 
dermale  Einstülpung  am  hinteren  Ende 
des  Körpers  entsteht.  Damit  bahnen  sich 
höhere  Zustände  an,  indem  nunmehr  die 
einzelnen  Abschnitte  größere  Differenzie- 
rungen erfahren.  Wir  haben  jetzt  einen 
Vorder-,  Mittel-  und  Enddarm  zu  unter- 
scheiden, der  allgemein  den  Körper  bei 
den  bilateralen  Tieren  von  vorn  bis  hinten 
durchzieht.  Die  einzelnen  Abschnitte  über- 
nehmen nun  verschiedene  Funktionen.  Der 
Vorderdarm  gliedert  sich  in  einen  Abschnitt 
zum  Ergreifen  und  Zerkleinern  der  Nahrung, 
d.  h.  in  die  Mundhöhle  mit  ihren  Anhangs- 
gebilden. Darauf  folgt  ein  weiterer  mus- 
kulöser Abschnitt,  der  Pharynx  und  Oeso- 
phagus, die  die  Nahrung  zu  dem  Mittel- 
darm hinführen.  Der  Anfangsteil  des  Mittel- 
darms gestaltet   sich  gewöhnlich   zu   einem 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


84a 


erweiterten  Sclilaucli  um,  den  wir  als  Magen 
bezeichnen  und  der  in  der  Hauptsache  die 
Aufgabe  hat,  die  aufgenommene  Nahrung 
anzusammeln,  sie  zu  verdauen  und  bei 
manchen  Formen,  wo  Kauapparate  fehlen, 
sie  zu  zerkleinern.  Auf  den  Magen  folgt 
dann  ein  mehr  oder  weniger  geschlängelter 
Dünndarm,  dem  hauptsächlich  die  Resorp- 
tioji  der  Nahrungsstoffe  zukommt.  Der 
Enddarm  schließt  sich  direkt  dem  Dünn- 
darm an.  er  hat  die  Aufgabe,  die  Nahrung 
durch  den  After  nach  außen  zu  befördern. 
Der  Verlauf  des  Darmkanals  ist  also  bei 
allen  Metazoen  von  den  Würmern  auf- 
wärts ein  ziemlich  einförmiger.  Etwas 
eigenartige  Verhältnisse  zeigen  nur  durch 
Parasitismus  rückgebildete  Formen  und  die 
radiär  gebauten  Ecliinodermen,  die  also  je- 
weils, so  w^eit  es  notwendig  ist,  besonders 
betrachtet  w^erden  sollen.  Im  übrigen  sollen 
nun  die  einzelnen  Abschnitte  des  Darm- 
kanals so  weit  wie  möglich  vergleichend  mor- 
phologisch behandelt  werden,  um  Wieder- 
holungen zu  vermeiden,  die  sich  notwendiger- 
weise bei  Betrachtung  des  Darmkanals  der 
einzelnen  Tierklassen  ergeben  müßten. 

Im  Verlauf  des  ganzen  Darmkanals,  so- 
wohl im  ectodermalen  \v\e  im  entodermalen 
Teile,  entstehen  embryonal  drüsige  Gebilde, 
die  teils  die  Aufgabe  haben,  das  Darmrohr 
geschmeidig  zu  erhalten  für  den  Durchgang 
der  Nahrungsteile,  was  namentlich  für  land- 
lebende Tiere  in  Betracht  kommt,  teils 
aber  reine  Verdauungsdrüsen  darstellen,  die 
Sekrete  in  den  Darmkanal  hineinergießen, 
um  die  Nahrungsteilchen  löslich  zu  machen. 
Als  solche  Drüsen  würden  namentlich  die 
weitverbreitete  ,, Leber"  und  bei  den  Wirbel- 
tieren auch  die  Bauchspeicheldrüse,  Pancreas, 
anzuführen  sein. 

4a)  Der  Mund  und  seine  Anhangs- 
gebilde. Im  allgemeinen  stellt  der  Mund 
die  vorderste  Erweiterung  des  Schlundes 
dar  und  ist  in  der  Regel  ventral  gelegen. 
Seine  Auskleidung  besteht  aus  der  direkten 
Fortsetzung  des  Körperepithels.  In  der 
Mundhöhle  bilden  sich  eine  Reihe  von 
Drüsen  heraus,  die  zum  größten  Teile  zum 
Einspeicheln  der  Nahrung  dienen,  nebenbei 
gewöhnlich  aber  schon  ein  Ferment  abson- 
dern, das  imstande  ist,  Stärke  in  Zucker 
überzuführen.  Die  Mundränder  zeigen 
mannigfache  Modifikationen,  die  zum  Er- 
greifen und  Festhalten  der  Beutetiere  dienen. 
Ferner  auch,  wenn  sie  in  Form  von  Zähnen 
ausgebildet  sind,  die  Nahrung  zu  zerkleinern 
oder  auch  die  Beutetiere  vermittels  Gift- 
zähne zu  töten. 

a)  Evertebraten.  Bei  den  Würmern 
finden  wMr  von  den  Nemertinen  an  eine 
gut  ausgebildete  Mundhöhle.  Zur  Unter- 
stützung der  Nahrungsaufjiahme  kommen 
bei    diesen    Tieren    Rüsselbildungen,    ferner 


cuticulare  Verdickungen  der  Mundränder, 
endlich  auch  chitinisierte,  mit  Zähnen  ver- 
sehene Platten  vor,  die  zu  einer  Zerkleine- 
rung der  Nahrung  dienen  können.  Der- 
artige Rüsselgebilde  finden  wir  vor  allem 
bei  den  Nemertinen  und  den  Rhyncho- 
bdelliden.  Bei  letztereu  stellt  der  "Rüssel 
eine  muskulöse  Ringfalte  des  Schlundes 
dar,  der  in  den  vorderen  Abschnitt  des- 
selben wie  in  eine  Scheide  zurückziehbar 
ist.  Mit  Hilfe  dieses  Rüssels  vermögen 
die  Egel  die  Haut  von  Fischen  und  selbst 
von  Schildkröten  zu  durchbohren.  Die 
Gnathobdelhden  dagegen  haben  im  Schlünde 
statt  der  erwähnten  Ringfalte  sogenannte 
chitinöse    Kiefern    (Fig.    12),    die   mit   ihrer 


Fig.  12.  Vorder- 
ende des  ßhit- 
egels  (Hirudo 
medicinalis  L) 
von  der  Bauch- 
seite her  auf- 
geschnitten,um 
die  Kiefer  zu 
zeigen.  Nach 
P  i  u  r  t  - 
s  c  h  e  1 1  e  r. 


Lä)igsrichtung  parallel  der  Körperachse 
stehen  und  halbmondförmige  Falten  dar- 
stellen, die  mit  spitzen  Zähnchen  versehen 
sind.  Die  Zahl  der  Zähnchen  ist  bei 
Hirudo  medicinalis  beispielsweise  90. 
Die  Kiefer  sowohl  wie  auch  die  Rüssel- 
gebilde sind  mit  einer  reichen  Muskulatur 
versehen.  Die  Kieferplatten  bewegen  sich 
rotierend,  etwa  wie  lü'eissägen,  und  sind  so 
imstande,  selbst  ziemlich  dicke  Haut  zu 
durchschneiden.  Beim  Rüssel  sowohl  wie 
auch  zwischen  den  Zähnen  am  Rande  der 
Kiefer  münden  zahlreiche  einzellige  Drüsen 
nach  außen,  deren  Sekret  von  großer  Wichtig- 
keit ist,  da  es  die  Gerinnung  des  aufge- 
saugten Blutes  verhindert.  Bei  den  Würmern 
schließt  sich  an  den  Mund  gewöhnlich  ein 
kräftiger  muskulöser  Pharynx  an,  der  bei 
den  Polychäten  außerordentlich  variabel 
ist,  was  mit  der  Verschiedenheit  der  Er- 
nährungsweise zusammenhängt.  Nament- 
lich die  sogenannten  Raubanneliden  haben 
einen  sehr  kräftigen  Pharynx,  der  durch 
Retractoren  völlig  eingezogen  werden  kann 
und  durch  Blutdruck  oder  Zusammenschnü- 
rung des  Kopfendes,  oder  auch  durch  be- 
sondere Muskeln  wieder  ausgestülpt  wird. 
Der  Pharynx  ist  außerdem  mit  kräftigen 
Kiefern  bewaffnet,  die  zur  Ergreifung-  der 
Beute  dienen. 

Auch  den  Echinodermen  kommt  meistens 
ein  Schlund  zu.  Ausgebildet  ist  dieser 
namenthch  bei  den  räuberisch  lebenden  See- 
igeln, die  ebenfalls  einen  iVpparat  zur  Er- 
greifung   und    Zerkleinerung    der    Nahmng 


844 


Darm  (ilorphologie  des  Darmes) 


besitzen ;  es  ist  dieses  die  sogenannte  Laterne  !  ist  im  Anfangsteile  des  Schlundes  ein  mu.s- 
des  Aristoteles  (Fig.  13 A  bis  F).  Dieser  kulöser  Pharynx  ausgebildet,  der  an  seinem 
Kauapparat  besteht  aus  5  kräftigen  Zähnen,  vordersten  Ende  die  Mundöffnung  trägt. 
die  den  Mund  umstehen  und  weiter  mit  Mund  und  Pharynx  können  bei  Proso- 
15  anderen  Skelettstücken  in  Verbindung  ;  branchiern  zu  einer  verlängerten  Partie  der 
stehen.  Starke  Muskeln  und  Bänder  ge-  Schnauze  ausgezogen  sein,  an  der  sich  dann 
währleisten  eine  kräftige  Funktion  dieses  j  auch  ein  protractiler  Abschnitt  zum  Rüssel 
Gebildes.     Die  Seesterne  besitzen  entweder '  gestalten  kann.     Besonders  wichtig  ist  das 

Vorkommen  cuticularer 
Hartgebilde,  die  bald  in 
dorsoventraler,  bald  in 
lateraler  Richtung  ange- 
ordnet sind  und  als  Kiefer 
(Fig.  15,  Uk,  Ok)  bezeich- 
net werden.  Auf  diese 
Kiefer  folgt  der  muskulöse 
Pharynx  oder  die  Buccal- 
masse,  auf  der  eine  mit  Zähn- 
chen versehene  Reibplatte, 
die  Radula(R),  ihren  Platz 
hat.  Kiefer  sowohl  wie 
Radula  dienen  zum  Zer- 
kleinern der  Nahrung, 
wobei  der  Kiefer  mehr  zum 
Festhalten ,  die  ventrale 
Radula  aber  entgegenge- 
setzt als  Raspel  wirkt. 
Neben  diesen  Kieferorganen 
kommen  dann  noch  drüsige 
Gebilde  als  Aussaclamgen 
des  Pharynx  vor,  die  wir 
als  Speichel-  oder  besser 
als  Buccaldrüsen  bezeich- 
nen. Das  Sekret  dieser 
Drüsen  besteht  zuweilen  aus 
giftigen  Substanzen,  die  zur 
Fig.  13.  Kauapparat  eines  Echinus.  A  im  Profil,  B  von  der  apikal-  Betäubung  von  Beutetieren 
wärts  gerichteten  Basalseite,  C  eine  Einzelpyramide  von  außen,  dienen  Bei  den  Cephalo- 
D  von  der  Seite,  E  von  innen,  F  Zahn.    Nach  A.  Lang.  1  Arcus,  '  -       -^  -  - 

2  Zwischenkieferstück,  3  frei  vorragender  Teil  der  Zähne,  4  mitt- 
lerer Teil   eines  Zahnes,  5  oberer  Teil  eines  Zahnes,   G  die  Aeste 
eines  Gabelstückes,  7  und  8  Einzelpyramide  oder  Kiefer. 


eine  breite  Mundscheibe  und  führen  ihre 
Nahrung  direkt  in  den  Darm  ein.  der  mit 
reich  verästelten  Divertikeln  (Fig.  14),  ver- 
sehen ist,  oder  sie  haben  eine  sehr  enge 
schmale  Mundöffnung  (Asterias  glacialis), 
in  welchem  Falle  sie  ihren  Darm  über  das 
Beutetier  vorzustülpen  imstande  sind,  um 
es  so  außerhalb  des  Körpers  zu  verdauen. 
Bei  den  Mollusken  gewinnt  der  ecto der- 
male Vorderdarm  eine  große  Ausdehnung.  Am 
wenigsten  ausgeprägt  ist  er  bei  den  Muscheln, 
die  ihre  Nahrung  vermittels  eines  Flimmer- 
stromes, der  mit  dem  Atemwasserstrudel  in 
Verbindung  steht,  in  den  noch  wenig  dif- 
ferenzierten Mund-  und  Darmkanal  gelangen 
lassen.  Den  Würmern  funktionell  gleich- 
wertige Zustände  in  bezug  auf  Rüssel  und 
Kieferapparate  finden  wir  bei  den  Schnecken 
und  Tintenfischen.    Als   Anpassungserschei 


poden  haben  wir  ähnliche- 
Zustände,  jedoch  höher 
differenziert.  Auch  hier 
befinden  sich  hinter  der 
Mundöffnung,  die  mit 
starken  Fangarmen  umstellt  ist,  zwei 
kräftige,  von  oben  nach  unten  wirkende 
Kiefer,  die  die  Mundhöhle  gegenüber  dem 
Schlundkopf  verschließen.  Sie  dienen  haupt- 
sächlich zum  Festhalten  der  Beute  und 
zum  Eröffnen  von  Krebspanzern.  Der 
Schlundkopf  enthält  wieder  einen  Zungen- 
apparat mit  Reibplatte,  auch  ein  oder  zwei 
Paar  Buccaldrüsen  sind  vorhanden. 

Während  nun  bei  den  Würmern  und 
Mollusken  die  Kiefer  sich  aus  der  Mund- 
höhle, also  dem  Vorderdarm  selbst,  her 
leiten,  haben  wir  bei  den  Arthropoden  voll- 
ständig andere  Zustände  in  bezug  auf  die 
Mundanhänge.  Diese  Gebilde  sind  hier 
außerordentlich  reichhaltig  entwickelt  und 
als  umgewandelte  Extremitäten  zu  deuten. 
Sie  sind  erst  in  zweiter  Linie  in  den 
Dienst    der  Ernährung  getreten  und  zeigen 


nung  an  die  Aufnahme  von  fester  Nahrung  \  daher  bei  den   Krebsen  beispielsweise  noch 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


845 


die  typische  Stniktur  einer  Extremität  dieser  |  nähme  angepaßt.  So  haben  die  Haupt- 
Tiere,  sie  bestehen  aus  Exopodit  und  Endo-  abteilungen  der  Myriopoden,  die  Chilopoden 
podit.  Bei  den  Nautihislarven  sind  die  !  und  die  Chilognathen,  durchaus  verschiedene 
späteren  Kiefer  sogar  noch  typische  Ruder-   Mundwerkzeuge,     bei    jenen    kommen    drei 

Kieferpaare  wie  bei  den   Krebsen  vor,   das 
dritte  Paar  jedoch  ist  zu  einer  Unterlippe  ver- 


-9 


Fig.  14.  Darmkanal  und  Geschlechtsorgane  eines 
Seesternes ,  schematisch.  1  Armdivertikel  des 
Magens,  2  Gonaden,  3  Gonadenbasis,  welche  der 
Stelle  der  Gonadenmündung  entspricht,  4  Magen- 
sack, 5  After,  6  Rectaldivertikel,  7  apikaler  Ring- 
sinus und  Ringstrang,  8  die  10  von  diesen  zu 
den  Gonaden  verlaufenden  radiären  Sinusse  und 
Stränge,  9  Steinkanal  im  Achsensinus,  10  Madre- 
porit.     Nach   Lang. 

Organe  und  werden  auch  als  solche  verwandt. 
Die  Mundwerkzeuge  der  Arthropoden  sind 
entsprechend  ihrer  Herkunft  paarig  vor- 
handen und  wirken  von  den  Seiten  her 
gegeneinander,  im  Gegensatz  zu  den  Kiefern 
der  Wirbeltiere.  Die  Mundwerkzeuge  der 
Krebse  bilden  die  Grundlage  für  das  Ver- 
ständnis der  übrigen  Arthropoden,  mit  Aus- 
nahme der  Arachnoiden.  Es  sind  stets 
ein  Paar  Mandibel  oder  Oberkiefer,  ein 
Paar  erste  Maxillen  und  ein  Paar  zweite 
Maxillen  oder  Unterkiefer  vorhanden.  Bei 
den  Decapoden  folgen  auf  diese  Mundwerk- 
zeuge noch  drei  Paar  Kieferfüße,  die  den 
Uebergang  zu  den  eigentlichen  Extremitäten 
darstellen.  Die  im  Grundplane  so  überein- 
stimmenden Mundwerkzeuge  zeigen  nun  eine 
außerordentliche  Variabilität  und  sind  den 
jeweiligen    Bedürfnissen    der    Nahrungsauf- 


'-->  Sp 


Fig.  15.  Sepia  officinalis.  Schematischer  Längs 
schnitt  durch  die  Buccalmasse.  Ag  Ausführungs- 
gang der  Giftdrüse,  Sp  Ausführungsgang  der 
Submandibulardrüse,  Sm  Submandibulardrüse,  Oe 
Oesophagus,  ()k  Oberkiefer,  Uk  Unterkiefer, 
R  Radula,  Rk  Radulaknorpel,  C  Conus.  Nach 
Bon  tan. 


schmolzen.  Das  erste  Beinpaar,  das  mit  einer 
stark  entwickelten  Giftdrüse  versehen  ist,  tritt 
als  kräftiger  Kieferfuß  mit  in  den  Dienst 
der  Nahrungsaufnahme.  Bei  den  Chilo- 
gnathen sind  die  zuerst  beim  Embryo  ange- 
legten hinteren  Maxillen  beim  erwachsenen 
Tier  rückgebildet.  Es  kommen  also  nur 
Mandibeln  und  erste  Maxillen  vor.  Alle 
Insekten  haben  drei  Kieferpaare,  die  mannig- 
fach modifiziert  sind.  Die  einfachste  Form 
bilden  die  kauenden  Mundwerkzeuge  der 
Orthopteren  und  Coleopteren  (Fig.  16),  von 
denen  sich  die  stechenden,  saugenden  und 
leckenden  Mundwerkzeuge  der  übrigen 
Insekten  ableiten  lassen  (Genaueres  siehe 
den  Artikel  ., Insekten").  Die  Spinnen 
haben  nur  zwei  Paar  Mundgliedmaßen,  die 
vielleicht  mit  den  Mandibeln  und  den  vor- 
deren Maxillen  der  übrigen  Arthropoden 
vergleichbar  sind.  Sie  w^erden  als  Cheliceren 
und  Pedipalpen  bezeichnet. 

Für  alle  landlebenden  Tiere  ist  nun 
typisch,  daß  in  der  Mundhöhle  oder  in  Ver- 
bindung mit  derselben  drüsige  Gebilde  auf- 
treten, die  ursprünglich  die  Aufgabe  hatten, 
die  aufgenommene  trockene  Nahrung  an- 
zufeuchten und  sie  leichter  schluckbar  zu 
machen  und  gleichzeitig  wasserlösliche  Teile 
des  Futters  schnell  in  Lösung  zu  bringen. 


846 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


Derartige  Drüsen  kommen  bei  den  Tra-  \  Kiemenkorb  vorhanden,  der  eine  Atemhöhle 
cheaten  allgemein  vor.  Diese  Drüsen  haben  oder  Atemsack  darstellt,  der  mit  der  Mund- 
sekundär einen  mannigfachen  Funktions-  Öffnung  beginnt  und  sich  in  das  Darmrohr 
Wechsel  erlitten,  so  sind  sie  bei  Schmetter-   fortsetzt  (Fig.  17).     Der  niederste  Zustand, 


Fig.  16.  Mundteile  von  Blatta  ( Ortho ptera). 
Nach  Savigny.  Ibr  Labrum  (Oberlippe),  md 
Mandibel,  mx^  vorderes  Maxillenpaar,  mxo  Unter- 
lippe (Labium),  st  Stipes  (Stamm),  m  Mentum, 
sm  Submentum,  mi  und  me  innere  und  äußere 
Lade  des  1.  und  2.  Maxillenpaares,  pm  Palpus 
maxillaris,  Taster  der  vorderen  ^laxillen,  pl 
Palpus    labialis,    Taster    der    hinteren    ]\Iaxillen. 

lingsraupen  zu  Spinndrüsen  geworden.  Bei 
manchen  Dipteren  und  Rhynchoten,  die 
Blutsauger  sind,  haben  sie  sich  zu  Gift- 
drüsen umgewandelt.  Ihr  Sekret  erzeugt 
an  der  Stichstelle  eine  Entzündung,  w'odurch 
reichlichere  Blutzufuhr  erfolgt,  das  vom 
Rüssel  aufgesogen  wird.  Bei  den  Arbeits- 
bienen wird  vermittels  dieser  Munddrüsen 
ein  Speisebrei  erzeugt,  der  zur  Auffütterung 
der  Brut  dient. 

Während  bei  den  vorangegangenen  Meta- 
zoen  Mund  und  Schlund  durchweg  die 
Aufgabe  der  Nahrungsaufnahme  und  der 
Nahrungszerkleinerung  haben,  tritt  bei  allen 
Chordaten  der  vordere  Teil  des  Darmes  in 
Beziehung  zur  Respiration.  Vereinzelt  sind 
derartige  Beziehungen  auch  schon  bei  den 
Würmern,  Mollusken  und  Arthropoden  zu 
konstatieren,  wo  zuweilen  die  verschiedensten 
Teile  des  Darmes,  selbst  der  Enddarm,  in 
den  Dienst  der  Atmung  treten.  Bei  den 
Chordaten  indessen  stehen  die  Atmungsorgane 
stets  im  engen  Konnex  mit  dem  Vorderdarm. 
Bei    den    Tunicaten    ist    ein    sogenannter 


Fig.  17.  Organisation  einer  einfachen  Ascidie.  ü 
]\Iund,  ö^  Auswiirfsöffnung,  cl  Kloake,  a  After, 
md  Mitteldarm,  kd  Kiemendarm,  gg  Genital- 
gang, g  Gonade,  s  Flimmerrinne,  r  Endostyl, 
st  Stolonen,  Ih  Höhlungen  in  diesen,  Stolonen- 
gänge,  t  Tunica,  n'  Ctanglion. 

wo  dieser  Atemsack  nur  mit  einem  einzigen 
Faltenpaar  versehen  ist,  ist  bei  den  Appen- 
dicularien    vorhanden.       Der    Eingang    des 
Darmes  ist  hier  zu   einer   Kiemenhöhle  ge- 
worden,   auf    deren    Grunde    zw^ei    wimper- 
umsäumte     Oeffnungen     symmetrisch     zur 
Mundöffnung    gelagert    sind.       Das    Atem- 
wasser wird  mit  dem  Munde  aufgenommen 
und  durch  die   Spalten  der  Spiracula  nach 
I  außen    befördert.      Die    mit    einströmenden 
1  Nahrungsteilchen   gelangen    dann    direkt    in 
j  den   Darmkanal,    so    daß    die    Atmung    die 
Nahrung   mit   vermittelt.      Die   Larven   der 
Ascidien  haben  eine  Zeitlang  ein  ganz  ähn- 
liches   Spaltenpaar,    die    aber    nicht    direkt 
i  nach  außen  münden,  sondern  in  einen  den 
j  Atemsack    umgebenden     Binnenraum,     den 
sogenannten  Peribranchialraum.     Nach  und 
;  nach  entstehen  dann  immer  mehr  Spalten- 
paare, so  daß  die  ganze  Atemhöhle  schließlich 
zu  einem  Gitterwerk  (Fig.  17  kd)  umgewandelt 
;  wird. 

i       Ventral    in    diesem  Kiemkorb    liegt    die 

i  sogenannte  Hypobranchialrinne  (s),  die  eine 

bewimperte  Furche  vom  Munde  bis  zum  be- 


Darm  (Morphologie  des  Daimcs) 


847 


ginnenden  Darme  darstellt.  Diese  Rinne 
dient  hauptsächlich  dazu,  die  Nahrung 
zum  Darme  hinzuleiten,  so  daß  der 
Kiemenkorb    sich    gewissermaßen    in   einen 


UTCzrui 


Fig.  18.  Schädel  und  Visceralskelett  emes  Hai- 
fisches in  Umrissen  gezeichnet.  1  nasaler, 
2  orbitaler,  3  auditiver  Abschnitt  des  Schädels, 
4  Wirbelsäule.  I  bis  YII  erste  bis  siebente, Vis- 
ceralspange,  I  Kieferspange,  (T  PahitocpuMhatum 
mit  aufliegenden  Lippenknorpeln.  1"  Mandibulare) 
II  Zungenbeinspitze,  III  bis  VII  1.  bis  5.  Kiemen- 
spange; zwischen  diesen  sind  die  Kiemenspalten 
angedeutet.  (Aus  Hesse-Doflein,  Tierbau 
und  Tierleben). 


dorsalen  respiratorischen  Abschnitt  und  einen 
ventralen  Darmteil  gliedert.  Die  Ableitung 
der  Hypobranchialrinne  ist  ziemlich  schwie- 
rig, am  leichtesten  lassen  sich  wohl  noch 
Beziehungen  zu   Balanoglossus    finden. 

Die  Verknüpfung  des  Anfangsteils  des 
Darmkanales  mit  dem  respiratorischen  Ap- 
parat wird  nun  bei  den  Wirbeltieren  eine 
allgemeine  Einrichtung. 

Stets  werden  bei  allen  eine  Reihe  von 
Schlund-  oder  Kiemenspalten  angelegt  (Fig. 
18),  von  denen  bei  den  Fischen  die  letzten 
vier  als  Kiemenöffnungen  dienen.  Das 
Atemwasser  wird  also  auch  hier  wie  bei 
den  Tunicaten  vom  Munde  aufgenommen 
und  durch  die  Kiemenspalten  entleert.  Die 
Mundhöhle  indessen  gewinnt  durch  die  Aus- 
bildung des  Schädels  eine  größere  Selb- 
ständigkeit. Bei  den  terrestrischen  Verte- 
braten  werden  jene  Kiemenspalten  eben- 
falls angelegt,  später  aber  teils  rückgebildet, 
teils  zu  anderen  Organsystemen  verwandt. 
Aber  auch  hier  tritt  der  Darmkanal  in 
Beziehung  zur  Respiration,  insofern  als 
auch  die  Lungen  sich  als  Ausstülpungen  aus 
dem  Darme  herleiten. 

ß)  Mundhöhle  der  Vertebraten. 
Viel  mehr  als  bei  allen  anderen  Tieren  stellt 
der  Darmkanal  der  Wirbeltiere  eine  Ein- 
richtung dar,  die  durch  eine  Reihe  von 
Hilfsapparaten  unterstützt,  sowohl  der  Ver- 
dauungstätigkeit zugute  kommt  als  auch 
den  Zweck  hat,  die  Nahrung  aufzunehmen 
und  zu  zerkleinern.  Ein  großer  Teil  dieses 
Apparates  ist  in  der  Mundhöhle  gelegen, 
die    dadurch    ein    ganz    charakteristisches 


Gepräge  erhält.  Wenn  wir  von  den  para- 
sitischen Cyclostomen  absehen,  so  haben 
wir  überall  in  der  Wirbeltierreihe  zunächst 
als  Hilfsapparate  Zähne,  mehr  oder  weniger 
wulstige  Lippen  als  Umsäumung  der  Mund- 
öffnung, einen  muskulösen  Apparat  zum 
Bewegen  der  Nahrung  im  Munde,  die 
Zunge,  die  am  ventralen  Grunde  im  Munde 
ihren  Ursprung  nimmt.  Ferner  eine  Reihe 
von  Drüsen  und  eine  knöcherne  Begrenzung 
des  dorsalen  Teiles  der  Mundhöhle,  den 
Gaumen.  Alle  diese  Gebilde  weisen  eine 
außerordentlich  strenge  kontinuierliche  Reihe 
innerhalb  der  Wirbeltierklassen  auf;  es 
wird  daher  angebracht  sein,  sie  vom  phylo- 
genetischen Standpunkt  aus  zu  behandeln. 
Die  Mundöffnung  wird  bei  allen  Wirbel- 
tieren von  Kiefergebilden  umgrenzt,  die 
erst  innerhalb  der  Wirbeltierreihe  entstanden 
sind.  Es  ist  ein  meist  unbeweglicher  Ober- 
kiefer und  ein  von  hinten  nach  vorn  bezw. 
von  oben  nach  unten  beweglicher  Unter- 
kiefer vorhanden.  Bei  primitiveren  Fischen, 
den  Haien  beispielsweise,  leiten  sie  sich 
aus  den  ersten  Visceralspangen  her  (Fig.  18). 
Der  Dorsalteil  derselben  ist  das  Maxillare 
oder  Palatoquadratum  und  Quadratum,  der 
untere  dagegen  das  Mandibulare  oder  die  Car- 
tilago  Meckelii.  Auf  diesen  ersten  Visceral- 
bogen  folgen  noch  weitere  sechs  Bögen,  die 
zur  Stütze  des  Kiemenapparates  dienen, 
Sie  setzen  sich  durchweg  zusammen  aus 
einem  basalen  Verbindungsstück,  der  Copula 
(Basihyale  bezw.  die  Basibranchialia),  auf 
die  jederseits  weitere  Stücke,  das  Kerato- 
hyale  und  das  Keratobranchiale,  folgen.  Aus 
diesen  knorpeligen  Elementen  geht  später 
durch  Umwandlungs-  und  Rückbildungs- 
prozesse der  Zungenbeinapparat  hervor.  Der 
Kieferapparat  erfährt  nun  mit  der  weiteren 
Ausbildung  des  Schädels  mannigfache  Um- 
bildungen. Schon  bei  manchen  Selachiern 
sehen  wir,  daß  zur  größeren  Festigung  des 
Kieferapparates  der  vordere  Abschnitt  des 
zweiten  Visceralbogens,  das  Hyomandibnlare, 
sich  einerseits  mit  dem  Schädel,  andererseits 
mit  dem  Palatoquadratum  verbindet.  Aus 
dem  Rest  des  zweiten  Visceralbogens,  dem 
Hyoid,  geht  der  größte  Teil  des  Zungen- 
skeletts hervor.  Von  den  Selachiern  an 
erfährt  nun  dieses  Kieferskelett  mannig- 
fache interessante  Umwandlungen.  Im 
Unterkiefer  bleibt  selbst  bei  höheren  Tieren 
noch  ein  Rest  des  Mandibularknorpels  in 
Form  des  Meckelschen  Knorpels  erhalten. 
Die  übrigen  knöchernen  Bestandteile  des 
Unterkiefers  bilden  sich  dann  aus  Beleg- 
knochen. Der  Oberkieferapparat  der  Se- 
lachier,  das  Palatoquadratum,  wird  schon 
bei  den  Teleostiern  durch  Belegknochen,  dem 
Maxillare  und  Intermaxillare,  ersetzt.  Aus 
dem  Palatoquadratum,  dagegen  geht  das 
Quadratum  hervor,  das  bis  zu  den  Vögeln 


848 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


hinauf  die  Artikulation  für  den  Unterkiefer 
darstellt  und  zuweilen  selbst  gelenkig  mit 
dem  Schädel  vermittels  des  Squamosum 
verbunden  ist.  Bei  den  Säugern  dagegen 
artikuliert  der  Unterkiefer  mit  dem  Squa- 
mosum, während  die  ursprüngliche  Ge- 
lenkung mit  dem  Quadratum  in  die  Gehör- 
knöchelchen übergeht.  Durch  die  gelenkige 
Verbindung  des  Unterkiefers  mit  dem  Squa- 
mosum wird  der  Kieferapparat  bedeutend 
stabiler  und  kann  nun  erst  als  eigentlicher 
Kauapparat  in  Betracht  kommen.  Von 
den  Selachiern  an  kommt  es  zur  Ausbildung 
von  wulstigen  Umrandungen  dieses  Kiefer- 
apparates, die  als  Lippen  bezeichnet  werden 
und  zum  Ergreifen  der  Nahrung  dienen 
können.  Bei  manchen  Fischen,  den  Lippen- 
fischen, ist  dieser  Apparat  besonders  gut 
ausgebildet,  er  kann  mit  ziemlicher  Ge- 
schwindigkeit weit  vorgestreckt  werden, 
um  Beute  vom  Boden  aufzunehmen  oder 
um  Pflanzenteile   abzupflücken. 

Von  den  Lippen  an  beginnen  die  Zähne 
sich  in  die  Mundhöhle  hinein  zu  erstrecken. 
Ursprünglich  sind  sie  bei  den  niedersten 
Formen  dorsal  und  ventral  ziemlich  gleich- 
mäßig verteilt  und  kommen  selbst  bis  in 
den  Schhmd  hinein  vor.  Mit  der  größeren 
Ausgestaltung  des  Schädels  beginnen  sie 
dann  sich  nach  und  nach  auf  den  knöchernen 
Stützapparat  der  Mundhöhle  zu  lokalisieren, 
um  hier  eine  festere  Stütze  zu  gewinnen. 
Bei  den  Säugern  sind  dann  nur  noch  Zähne 
auf  dem  Ober-  und  Unterkiefer  vorhanden, 
wo  sie  zur  besseren  Befestigung  in  Alveolen 
stecken. 

Die  Zähne  sind  herzuleiten  aus  den 
Placoidsclmppen,  die  im  Bau  vollständig 
den  Zähnen  gleichen.  Sie  tragen  einen 
haken-  oder  zahnartigen  Fortsatz,  der  an 
der  Oberfläche  aus  ecto dermalem  Schmelz 
(Fig.  19)  besteht,  im  Inneren  dagegen  ent- 
hält er  das  aus  dem  Bindegewebe  hergeleitete 
Dentin  oder  Zahnbein.  In  der  Entwickelung 
der  Selachier  .läßt  sich  direkt  ein  Ueber- 
leiten  (Fig.  19)  dieser  Hautzähne  in  die 
Mundhöhle  konstatieren.  Durch  die  Aus- 
bildung der  Lippen  werden  dann  die  ein- 
zelnen Zähne  von  den  Hautzähnen  ge- 
schieden. Der  Zahnwechsel  erfolgt  hier  an- 
dauernd, indem  immer  nachrückende  Zahn- 
generationen die  auf  dem  Kiefer  stehenden 
ersetzen.  Tiere  mit  zeitlebens  andauerndem 
Zahnwechsel  bezeichnet  man  als  polyphyo- 
dont.  Von  den  Amphibien  und  Reptilien 
an  sind  die  Zähne  auf  die  hauptsächUchsten 
Knochen  der  Mundhöhle  beschränkt.  Bei 
den  meisten  Reptilien  stehen  die  Kiefer- 
zähne noch  auf  den  Kanten  der  Kiefer  und 
sind  nur  mit  einer  kleinen  Basalfläche  fest- 
gewachsen (acrodont).  Bei  anderen  sind 
sie  an  der  inneren  Fläche  der  Kiefer  an  einer 
Seitenfläche   angewachsen,  so   daß  die  Ver- 


bindung eine  innigere  ist  (pleurodont).  Bei 
Ivrokodihern  endhch  und  allen  Säugern  ist 
die  Verbindung  der  Zähne  mit  dem  Kiefer 
noch  eine  festere  dadurch  geworden,  daß 
sie  in  Alveolen  des  Kieferknochens  stecken 
(thecodont).  Genaueres  über  Zähne  siehe 
den  betreffenden  Artikel, 


Fig.  19.  Sagittaler  Längsschnitt  durch  das 
vordere  Unterkieferende  von  Mustelus.  Größten- 
teils nach  C.  Rose,  k  Kieferknorpel,  e  Epithel, 
e'  Epithelkeimfalte,  ps  Placoidschuppen  der 
äußeren  Haut,  z  Zähne,  p  Pulpa. 

Die  dorsale  Begrenzung  des  Mundes  oder 
der  Kopfdarmhöhle  wird  als  Gaumen  be- 
zeichnet. Wir  sehen  an  diesen  Teilen  des 
Mundes  mannigfache  Veränderungen  sich 
vollziehen,  die  teils  ihre  Ursache  in  der  An- 
passung an  die  zu  bewältigende  Nahrung 
haben,  teils  mit  der  Atmung  in  Zusammen- 
hang stehen.  Bei  den  Fischen  und  Amphi- 
bien wird  der  Gaumen  einfach  von  den  Kno- 
chen der  Schädelbasis  gebildet.  Mit  der 
Ausbildung  des  Geruchsorganes  treten 
dann  tiefeingreifende  Umgestaltungen  der 
Mundhöhlendecke  ein.  Die  Nasenhöhle 
tritt  bei  eintretender  Lungenatmung  mit 
der  Mundhöhle  in  Verbindung.  Zunächst 
ist  diese  Verbindung  eine  äußere  Rinnen- 
bildung, die  sich  dann,  wie  es  bei  den  Am- 
phibien der  Fall  ist,  zu  einem  Kanal  schließt, 
der  hinter  der  Oberlippe  in  die  Mundhöhle 
einmündet.  Die  Mündungen  dieser  primi- 
tiven Nasen-Rachengänge  werden  als  Choa- 
nen     bezeichnet,     die     von    den    Reptilien 


an  immer  höhere  Ausgestaltungen  erfahren. 
Sie  stellen  bei  diesen  sehr  verschiedene 
Grade  der  Vervollkommnung  dar. 

Im  Prinzip  münden  die  Choanen  immer 
in  eine  Mulde  des  Craniumbogens  ein.    Eine 
Kommunikation    mit    der    Kehlkopföffnung 
wird    nun    vermittels    der    Zunge    erreicht, 
indem  diese  sich  mit  einer  dorsalen,  mulden- 
förinigen   FLäche   an   die   Mulde   des   Mund- 
höhlendaches   anlegt    und    so    einen    Kanal 
bildet,    der    eine    direkte    Kommunikation 
zwischen    den    Choanen    und    dem    an    der 
Wurzel  der  Zunge  liegenden  Aditus  laryngis 
darstellt.     So  tritt  also  die  Mundhöhle  mit 
in    den    Dienst    der    Luftatmung.       Durch 
Faltenbildungen,    die    durch    das    Os    pala- 
tinum   oder    Gaumenbein   gestützt    werden, 
kommt  es  nun  zur  Verlängerung  der  Nasen- 
Rachengänge,    die    so    immer    mehr    nach 
hinten  zu  verlagert  werden.    Bei  den  Säuge- 
tieren ist  diese  Abgrenzung  der  Nasengänge 
durch  die  Ossa  palatina  und  ausnahmsweise  ' 
die  Pterygoidea  (Cetaceen)  vollständig  durch- 
geführt.    Jedoch  gelangen  zur  völligen  Ab- 
grenzung auch   Weichteile  zur  Verwendung 
am    hinteren    Rande   des   harten    Gaumens, 
Es  ist  dieses  eine  Querfalte  der  Schleimhaut, 
die    den    weichen  Gaumen,    Palatum    molle 
oder  Velum  darstellt.     Durch   dieses  Velum 
wird  dann  der  Kopfdarm  in  einer  vorderen 
Abschnitt,  die  Mundhöhle,  und  einen  hinteren, 
den  Pharynx,  eingeteilt.     In  diesen  münden 
noch  von  den  Gehörorganen  her  die  E  u  s  t  a  - 
chischen  Tuben  ein.  Diese  Grenzfalte  senkt 
sich  bogenförmig  gestaltet  zur  Zunge  herab, 
wodurch  ermöglicht  wird,  dab  die  Epiglottis 
des  Kehlkopfes,  die  sich  an  die  Hinterseite 
des  Velums  anlagert,  beim  Atmen  den  Pharynx 
der  Mundhöhle  gegenüber  abschließt.     Auf! 
diese   Weise   wird   der   Atemgang   mit   dem ' 
Nasengang  verbunden.    Bei  den  katarrhinen  ' 
Affen   verdickt   sich   die   Mitte   des   Velums 
zum  herabhängenden  Zapfen  oder  Uvula. 

Die  Zunge  ist  aus  dem  Bedürfnis  heraus 
entstanden,  die  Nahrung  in  der  Munahöhle 
zu  bewegen  und  sie  in  die  Speiseröhre  über- 
zuführen. Bei  den  Fischen  ist  eine  eigent- 
liche Zunge  noch  nicht  vorhanden.  Für 
die  Bewegung  der  Nahrung  im  Munde  dienen 
hier  Teile  des  Kiemenskeletts,  die  gegen- 
•einander  verschiebbar  sind. 

Auf  der  vordersten  Copula,  dem  Verbin- 
dungsstück zwischen  den  Spangenhälften 
des  zweiten  Schlundbogens,  befindet  sich 
indessen  schon  ein  mehr  oder  weniger  gut 
ausgeprägtes  Polster,  das  den  Ursprung  der 
Zungenbildung  innerhalb  der  Wirbeltierreihe 
darstellt.  Mit  dem  Aufhören  der  Kiemen- 
atmung gewinnt  die  Zunge  immer  mehr  an 
Bedeutung,  ihr  Stützapparat  leitet  sich  her 
aus  dem  Hyoidbogen  und  den  ersten  beiden 
Branchialbogen  (Fig.  20).  Die  Basalstücke 
dieser  Bogen,  von  denen  die  beiden  Bran- 1 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


849 


chja  bogen  (I,  II)  in  bezug  auf  ihre  Basal- 
stucke  meistens  nur  in  Rudimenten  heran- 
gezogen werden,  bilden  den  medianen  Stütz- 
knorpel der  Zunge,  die  Copula,  während  die 


Fig.  20.  Der  Hyo- 
Branchialapparat  der 
Larve  von  Ichthyophis 
glutinosus.  Nach  P. 
und  F.  Sarasin.  1, 
2  Co  erste  und  zweite 
Copula,  H  Hyoid,  I, 
II,  III,  IV  erster  bis 
vierter   Kiemenbogen. 


lateralen  Spangen  die  Zungcnbeinhörner 
bilden.  Die  Funktion  der  Zun^e  ist  bei  den 
terrestrischen  Vertebraten  eine" außerordent- 
lich mannigfache.  Sie  wird  zum  Oroan  des 
Geschmackes,  dadurch,  daß  sich  die  Ge- 
i  schmacksbecher  auf  ihr  konzentrieren.  Bei 
!  den  höheren  Vertebraten  kommt  es  außer- 
dem zu  einer  Herausbildung  von  ver- 
schiedenartigen Papillen  auf  der  Zunc^e,  an 
derem  Grunde  Drüsen  ausmünden  und  wo 
zum  großen  Teile  auch  die  Geschmacks- 
becher gelegen  sind.  Eine  wichtige  Aufgabe 
hat  die  Zunge  dadurch  erlangt,  daß  sie 
zum  Ergreifen  der  Beute  verwandt  wird, 
wie  das  bei  einer  Reihe  verschiedenster 
terrestrischer  Vertebraten  der  Fall  ist. 

So  kann  häufig  die  Zunge   aus  dem  Munde 
herausgeschleudert    werden   und    zum    Erfassen 
kiemer    Beutetiere     dienen.        Derartige    Fang- 
zungen    kommen     bei    Spelerpes     und    den 
Fruschen  vor.     In  der  Ruhelage   ist  die  Zunge 
bei  diesen  Tieren  mit  dem  vorderen  Ende  nach 
hmten  umgeklappt.      Durch  Kontraktionen  des 
Musculus  genioglossus  wird   sie  nach   vorn    aus 
dem    Munde    herausgeschleudert,     und    da    sie 
I  mit  einem  klebrigen  Sekret  bedeckt  ist,   haften 
jdie   betroffenen   Beutetiere  an  ihr    fest.      Auch 
bei   den   Chamäleons   (Fig.    21),    den   Spechten, 
lyohbns,     Echidna,     Manis,     Orycteropus     und 
einigen    anderen    Tieren    kann    die  Zunge   sehr 
weit    aus    dem    ]\Iunde    herausgestreclvt    werden 
und  zur  Ergreifung  der  Beute  dienen.     Hier  ist 
es   mdessen   das    Zungenbeinskelett   mit   seinen 
Muskeln,    welches   die   Zunge   aus   dem    Munde 
herausbewegt.      In  der   Ruhelage  befindet  sich 
die  Copula  mit  den  Zungenbeinhörnern  in  einem 
spitzen   Winkel  nach  hinten  zu.      Soll  nun  die 
Zunge   herausgestreckt   werden,   so    werden   die 
Zungenbeinhörner  um  ihr  freies   Ende  gedreht, 
so  daß  die  Copula  vorgestoßen  und  der  ganze 
Apparat  gestreckt  wird.   So  ist  z.  B.  die  Mechanik 

54 


850 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


bei  den  Chamäleons,  bei  den  Spechten  dagegen 
sind  die  Zungenbeinhörner  außerordentlich  lang 
und  biegen  sich  um  das  Hinterhaiipt  herum  bis 
in  die  obere  Schnabelspitze  hinein.  Beim  Aus- 
stoßen der  Zunge  gleiten  die  Zungenbeinhörner 
zurück  und  schieben  so  die  Zunge  nach  vorn. 
Erwcähnt  seien  jetzt  noch  eine  Reihe  von 
Drüsen,  die  mit  der  Mundhöhle  in  Beziehung- 
stehen.  Es  sind  das  die  allgemein  als  Speichel- 
drüsen bezeichneten  Gebilde,  die  schon  bei 
den  Wirbellosen   Erwähnung  fanden.     Der- 


drüsen  Verwendung  finden,  sei  hier  nur  er- 
wähnt, 

4b)  Magen  und  Darmkanal  der 
Tiere  mit  vollständigem  Darmtrac- 
tus.  Bei  allen  Metazoen,  die  einen  voll- 
ständigen Darmkanal  mit  Mund  und  iVfter 
besitzen,  stellt  der  Tractus  intestinalis  ein 
mehr  oder  weniger  geschlungenes  Rohr  dar, 
das  von  vorn  nach  hinten  den  Körper 
durchzieht.    Im,  einfachsten  Falle  liegt  dieses 


Fig.   21.      Schema  des  Vorschnellens  der  Zunge  beim  Chamaeleon.     Das   Zungenbein   mit   seinem 
Körper  und  den  Hörnern  2  geht  in  die  schraffierte  Lage  1'2'  über;    dabei  wird  der  Kolben  3  nach  3' 
vorgeschleudert  und  reißt  die  in  der  Ruhelage  gefältelte  Scheide  mit,    die  im  Inneren  den  Hohl- 
raum 4  zeigt.     Nach   Hesse. 


artige  Drüsen  gelangen  erst  bei  den  ter- 
restrischen Wirbeltieren  zur  vollen  Aus- 
bildung. Sie  haben  hier  die  x\ufgabe,  die 
Nahrung  schlüpfrig  und  gleitend  zu  machen. 
Bei  den  Säugern  übernehmen  sie  dann  auch 
die  Lieferung  eines  verdauenden  Sekretes. 
Bei  den  Fischen  sind  demgemäß  komplexe 
Speicheldrüsen  nicht  vorhanden.  In  der 
Mundschleimhaut  befinden  sich  nur  Becher- 
zellen. Von  den  Amphibien  an  kommen 
jedoch  eine  Reihe  von  Drüsen  vor,  die  als 
Zungendrüsen,  Unterzungendrüsen,  Lippen- 
drüsen und  Gaumendrüsen  bezeichnet  werden. 
Bei  den  Reptilien  sind  diese  Drüsen  etwas 
weiter  ausgebildet,  zeigen  indessen  noch 
keine  Besonderheiten  gegenüber  den  Am- 
phibien. Bei  den  Vögeln  dagegen  finden 
wir  rückgebildete  Verhältnisse  vor;  während 
bei  den  Säugetieren  neben  mukösen  Drüsen 
noch  seröse  Speicheldrüsen  vorhanden  sind, 
die  ein  diastatisches  Ferment  absondern, 
das  Stärke  in  Zucker  verwandelt.  Daneben 
gibt  es  noch  gemischte  Drüsen,  die  imstande 
sind,  beiderlei  Sekrete  zu  Meiern.  Es  sind 
stets  drei  bis  vier  Paar  größere  Mund- 
drüsen vorhanden,  nämlich  die  in  der  Ohr- 
gegend gelegene  Parotis,  die  Submaxil- 
laris,  die  zwischen  Zungenbein  und  Wirbel- 
säule liegt,  ferner  endlich  die  Subungualis 
oder  Unterzungendrüse,  von  denen  ein  oder 
zwei  Paar  vorhanden  sein  können.  Daß 
bei   den    Schlanoen   diese   Drüsen   als    Gift- 


Rohr  in  der  Achse  des  Körpers,  bei  den 
meisten  Tieren  jedoch  haben  wir  wenigstens 
eine  Sonderung,  die  sich  gewöhnlich  durch 
besondere  Dicke  der  Wandung  und  ver- 
größertes Lumen  auszeichnet,  es  ist  das  der 
Magen,  der  gewöhnlich  im  vordersten  Teil 
des  Darmkanals  gelegen  ist,  wodurch  der 
Oesophagus  mit  dem  Pharynx  und  der 
Mundhöhle  in  Verbindung  steht.  Auf  den 
Magen  folgt  dann  der  Dünndarm,  der  end- 
lich durch  das  Rectum  oder  den  Enddarm 
durch  den  After  nach  außen  mündet.  Im 
allgemeinen  kann  man  sagen,  daß  der  Magen 
die  eigentliche  Aufgabe  der  Verdauung  hat, 
der  Dünndarm  jedoch  mehr  der  Resorption 
der  Nahrungssäfte  dient.  Um  die  Funk- 
tionen sowohl  des  Magens  wie  auch  des 
Dünndarms  zu  erhöhen,  treten  Differenzie- 
rungen ein,  die  teils  in  drüsigen  Anhängen 
bestehen,  die  wir  als  Verdauungsdrüsen 
(Leber,  Pancreas,Pylorus  oder  Chylusanhänge) 
bezeichnen  werden,  teils  aber  eine  Ver- 
größerung der  resorbierenden  Fläche  be- 
zwecken, wie  wir  sie  im  Dünndarm  durch 
Schlingenbildung  und  durch  Falteubildung 
innerhalb  des  Kanales  angebahnt  sehen. 

a)  Evertebraten.  Es  sei  nun  kurz 
auf  Speiseröhre,  Magen,  Darmkanal  ein- 
gegangen. Die  ersten  beiden  Gebilde  zeigen 
oft  eine  Reihe  von  Eigenheiten,  die  als 
eine  Anpassung  an  die  jeweiligen  Lebensver- 
hältnisse zu  deuten  sind.     Bei  den  niederen 


Darm  (Moi-phologie  des  Darmes) 


851 


Würmern  und  selbst  bei  dea  Anneliden  ist 
oft  noch  keine  eigentliche  Sonderling  in 
einen  Magen  vorhanden.  Es  kann  jedoch 
dafür  sowohl  bei  den  afterlosen  Plathelminthen 
wie  auch  bei  den  Anneliden  zu  einer  Reihe  von 
Aussackungen  am  Mitteldarm  kommen,  die 
als  Ramifikationen  bezeichnet  werden  und 
eine  Vergrößerung  der  Oberfläche  zur  Auf- 
gabe haben.  Bei  den  Anneliden  ist  außerdem 
der  Darmkanal  entsprechend  der  Ringelung 
des  Körpers  durch  die  Dissepimente  etwas 
eingeschnürt  und  daher  wie  das  Tier  selbst 
segmental  gegliedert.  Eigentliche  Windungen 
des  Darmkanals  kommen  noch  sehr  selten 
vor.  Bei  den  Oligochaeten  kombinieren 
sich  diese  segmentalen  Sonderungen  zu 
morphologisch  und  histologisch  differenten 
Strecken,  die  in  der  vorderen  Körperregion 
den  Muskelmagen  herausbilden.  Dieser 
Muskelmagen  (Fig.  22)  ist  durch  eine  außer- 


Fig.   22. 


Anatomie    vom    Regenwurm. 
Kükenthal. 


Nach 


ordentlich  starke  Entwickelung  der  Ring- 
muskellage ausgezeichnet.  Bei  den  nahe 
verwandten  Hirudineen  ist  es  zu  einem 
derartigen  Muskelmagen  nicht  gekommen, 
wir  bezeichnen  daher  den  Abschnitt 
vom     Oesophagus     bis     zum     Beginn     des 


Enddarmes    als    Magendarm    oder    Chylus- 
niagen. 

Bei  den  niederen  Würmern  ist  der  Darm- 
kanal direkt  in  das  Mesenchym  eingebettet. 
Im  allgemeinen  lassen  sich  im  Epithel  des 
Darmkanales  Nährzellen  und  Drüsenzellen 
(Fig.  23  b)  unterscheiden,  von  welchen  letz- 
tere als  Eiweißzellen  zu  deuten  sind.     Ge- 


/    ^-  d 


.^    ^AY. 


Fig.  23a.  Lumbricus,  Querschnitt  des  Darmes 
mit  der  Typhlosolis.  a  Rückengefäß,  b  Durch- 
schnitt der  Gefäßschlingen,  welclie  das  Rücken- 
gefäß mit  dem  Bauchgefäß  verbinden,  c  Bauch- 
gefäß, d  Darmwand,  e  Ring-,  f  Längsmuskel- 
schicht,  g  Chloragogenschicht ,  h  Epithel, 
i  Darmhöhle,  k  Gefäß  mit  Chloragogenzellen 
in  der  Typhlosohs,  h  Bauchstrang,  o  Höhle 
der  Typhlosolis.  Nach  Claparede.  Aus  Vogt 
und  Yung. 


au  s. 
ba  k. 
1    k. 


-    dr    z. 


Fig.  23  b.    Eisenia  rosea,  Stück  des  Enteroderms. 

nä.  z  Nährzelle,  dr.  z  Drüsenzelle,  x  Lymphzelle 

(?),  w  Wimpern,  au.  s  Außensaum,  ba.  k,  Basal- 

körner,  i.  k  innere  Körner. 

wohnlich  wird  das  Entoderm  mit  einer 
dünnen  Grenzlamelle  von  dem  Bindegewebe 
abgegrenzt.  Die  Verdauung  ist  eine  intra- 
zelluläre (Metschnikoff)  und  wird  von 
den  Nährzellen  besorgt.  Diese  Nährzellen 
haben  bei  manchen  Plathelminthen  bezeich- 
nenderweise noch  die  Fähigkeit,  vermittels 
Pseudopodienbildung  die  Nahrung  zu  um- 
fließen. Der  verdauliche  Teil  der  Nahrungs- 
stoffe wird  assimiliert,  das  Unverdauliche 
dagegen  wird  wieder  in  das  Darmlumen 
abgegeben.  Diese  Verhältnisse  sind  noch 
ganz  denen  der  Coelenteraten  ähnlich.  Die 
Eiweißzellen  sind  gewöhnlich  bei  den  Plathel- 

54* 


852 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


minthen  von  kolbiger  Gestalt  und  etwas 
weniger  lang  als  die  Nährzellen.  Das 
Epithel  der  Nemathelminthen  ist  ungleich 
unregelmäßiger  gebaut  und  besteht  aus 
hohen  zylindrischen  Nährzellen,  die  einen 
regelmäßigen  distalen  Stäbchensaum  be- 
sitzen. Bei  den  Nemertinen  sind  statt 
dieses  Stäbchensaumes  Wimperzellen  vor- 
handen, die  auch  bei  den  Polychaeten  und 
Oligochaeten  vorkommen.  Bei  fast  allen 
höheren  Würmern  zeigt  der  Darm  eine 
Einstülpung  in  der  dorsalen  Längsachse,  die 
als  Typhlosolis  bezeichnet  wird,  und  auch 
bei  Lamellibranchiaten  vorkommt. 

Bei  den  Mollusken  treffen  wir  schon 
wesentlich  höher  differenzierte  Zustände  an. 
Immer  ist  hier  schon  eine  gut  ausgeprägte 
Erweiterung,  die  wir  als  Magen  bezeichnen, 
vorhanden.  Eine  Besonderheit  zeigt  der 
Magen  der  Lamellibranchiaten  insofern,  als 
in  diesem  ein  gallertartiges  Absonderungs- 
produkt eines  röhrenartigen  Blindsackes, 
der  sogenannte  Kristallstiel,  hineinragt,  des- 
sen Substanz  eiweißartig  ist  und  vielleicht 
ein  Ferment  enthält.  Die  Bedeutung  dieses 
Organes  ist  noch  strittig.  Bei  allen  Mol- 
lusken münden  in  den  Magen  zwei  sack- 
artige Anhänge  ein,  die  als  Leber  be- 
zeichnet   werden    und    wahrscheinlich    das 


Fig.  24.  Darmkanal  von  Nautilus  pompilius. 
Nach  Haller.  Aus  Lang.  Die  einzelnen  Teile 
auseinandergelegt,  der  Enddarm  nach  dem 
äußeren  Lappen  der  rechten  Leberhälfte  ge- 
bracht. 1  Pharynx,  2  Kropf,  3  Drüsenmagen, 
4  Muskelmagen,  5  Magenblindsack,  6  Dünndarm, 
7  Blutgefäße,  8  Enddarm,  9  rechte  Hälfte,  10 
linke  Hälfte  der  Verdauungsdrüse. 

Verdauungssekret  liefern.  Bei  den  Schnecken 
ist  außerdem  noch  ein  erweiterter  Darm- 
teil, ein  Vormagen  oder  Kropf  vorhanden, 
auf  den  erst  der  etwas  weiter  zurück- 
liegende Magen   folgt.     Sehr  weit  differen- 


zierte Zustände  treffen  wir  bei  den  Cephalo- 
poden  an.  Auch  hier  ist  vor  dem  Magen 
ein  Kropf  vorhanden.  Der  Magen  selbst 
ist  in  eine  Reihe  von  Abschnitten  geghedert, 
die  bei  Nautilus  in  der  Vierzahl  (Fig.  24) 
vorhanden  sind.  Der  vorderste  ist  ein 
Drüsenmagen  mit  weicher  Wandung,  der 
allmählich  in  einen  muskulösen  Teil  über- 
geht, aus  diesem  führt  ein  enger  Abschnitt 
in  einen  ovalen  Sack  mit  quergefalteter 
Schleimhaut.  In  diesen  vierten  Magenteil 
münden  die  beiden  großen  Lebern  ein. 
Die  Dibranchier  besitzen  dagegen  nur  zwei 
Magenabschnitte. 

Die  Mollusken  haben  im  allgemeinen 
einen  ziemlich  langen,  oft  geschlängelten 
Dünndarm.  Bei  den  Cephalopoden  mündet 
mit  dem  Enddarm  auch  der  Tintenbeutel 
mit  dem  After  nach  außen,  der  den  End- 
darmdrüsen mancher  Gastropoden  homolog 
ist  und  wohl  ursprünglich  eine  Hautdrüse 
war.  In  bezug  auf  die  histologische  Struktur 
des  Darmkanals  der  Mollusken  hat  man 
zwischen  dem  Epithel  des  Dünndarms,  des 
Magens  und  der  Leber  zu  unterscheiden. 
Im  Magen  und  Dünndarm  finden  sich  Nähr- 
zellen und  vor  allem  im  Magen  auch  Schleim- 
zellen vor.    In  der  Leber  (Fig.  25)  kommen 


Ke 


kk.  z 


st.  s. 


*A^,  ...kk.  z. 


le.z.  ex.  K. 

Fig.  25.  Helix  pomatia,  Querschnitt  eines 
Lebertubulus,  le.  z  Leberzelle,  ex.  K  Exkret- 
körner,  kk.  z  Kalkzelle,  Ke  pol}Tnorpher  Kern 
einer  solchen,  B.  Gw  Bindegewebe,  st.  s  Stäb- 
chensaum. 


nur  zwei  .\rten  von  Zellen  vor,  von  denen 
die  einen  als  Leberzellen  (le.  z),  die  anderen 
als  Kalkzellen  (kk.  z)  zu  bezeichnen  sind. 
Die  Verdauung  ist  auch  bei  den  Mollusken 
noch  eine  intrazelluläre.  Es  kommen  in  der 
Hauptsache  wiedcnim  Nährzellen  und 
Schleimzellen  (Becherzellen)  vor.  Besonders 
stark  ist  bei  den  Nährzellen  der  Wimperappa- 
rat ausgebildet.  Die  Leber  läuft  in  eine 
Menge  Tubuli  aus,  die  von  einem  einschich- 
tigen   papillenartig    vorgewulsteten    Epithel 


Dann  (Morphologie  des  Darmes) 


853 


ausgekleidet  sind.  Es  kommen  die  vor- 1  als  eine  äußerlich  erkennbare  Erweiterung 
erwähnten  Leberzellen  neben  den  Exkret-  nachzuweisen.  Die  Wandung  dieses  Ab- 
zellen  und  Kalkzellen  vor.     Die  Leberzellen  !  Schnittes   zeigt   eine   Anzahl   dicker   Chitin- 


produzieren die  sogenannten  Leberkörnchen 
und  besitzen  nutritorische  Funktion,  da  sie 
Fette  und  andere  durch  den  Mund  ein- 
geführte Nährstoffe  zu  resorbieren  vermögen. 
Die  Exkretzellen  bilden  im  reifen  Zustande 
runde  Blasen,  die  große  Exkretballen  ent- 
halten (Fig.  25  ex.  K).  Durch  Platzen  der 
Vakuolen  werden  Exkretballen  in  das  Lumen 
der  Leber  entleert.  Die  von  Barfurth 
entdeckten  Kalkzellen  produzieren  phosphor- 
sauren Kalk. 

Das  Charakteristische  des  Arthropoden- 
darmkanals  (Fig.  26  a,  b),  der  jetzt  noch 


leisten  und  -zahne,  die  von  der  Muslailatur 


Fig.  26b.  Darm  von  Carabus  auratus.  Nach 
L.  Dufour.  k  Kopf,  oe  Oesophagus,  in  dessen 
zweiter  Abschnitt,  po  Vormagen,  ed  Driisen- 
magen,  vm  Malpighische  Gefäße,  ed  Enddarm, 
r  Rectum,  ad  Aiialdrüsen. 


Fig.  26a.     Darmkanal  von  Gryllotalpa  vulgaris. 
ad  Analdrüsen,  an  Antenne,  kd,  kd^  Kieferdrüsen, 
mm  Mitteldarmerweiterung,  p  Coeca,  mm'  Muskel- 
magen, mg  Malpighische  Gefäße,  er  Cerci. 

kurz  skizziert  werden  soll,  überhaupt  ist, 
daß  die  aus  dem  Ectoderm  sich  ableitenden 
x\bschnitte,  die  oft  ganz  beträchtlich  sein 
können,  mit  einer  chitinigen  Litima  aus- 
gekleidet sind.  Bei  den  iVrthropoden  sind 
häufig  zweierlei  Gebilde  vorhanden,  die 
beide  als  Magen  bezeichnet  werden,  nämlich 
der  Kaumagen  und  Chylusmagen.  Der 
Kaumagen  (Fig.  27)  stellt  eine  Differenzie- 1  des 
ning;    des    Vorderdarms    dar    und    ist    hier 


Fig.  27.     Querschnitt  durch  den  Kaumagen  von 
Locusta  viridissima.    a  Zahn  der  mittleren  Serie 
Interradius,    b    Zahn    einer    der    seitlichen 
Serien,  c  Längsleiste.     Nach   Wilde. 


854 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


der  Darmwand  gegeneinander  bewegt  werden 
nnd  so  die  aufgenommene  Nahrung  zer- 
reiben. Bei  den  verschiedenen  Abteihingen 
der  Arthropoden  sind  diese  Cliitinbesätze 
außerordenthch  verschieden  und  sehr  charak- 
teristisch für  die  einzelnen  Species.  Auf 
diesen  Muskelmagen  folgt  der  Chylusmagen, 
der  eine  Reihe  von  Cökalanhängen  (Fig.  26 
aundb)  trägt,  die  als  Mitteldarmdrüsen  funk- 
tionieren und  in  ihrer  Zahl  sehr  variabel  sind. 
Bei  den  Cnistaceen  können  sich  diese  Drüsen- 
schläuche zu  voluminösen  paarigen  Massen 
ausbilden,  die  als  sogenannte  Leber  be- 
zeichnet werden.  p]ntwickelungsgeschicht- 
lich  sind  diese  Drüsenschläuche  als  Aus- 
sackungen   der   Mitteldarmwand   anzusehen. 

Besonders  deutlich  ist  gerade  bei  den 
Arthropoden  eine  Sonderung  des  Darm- 
kanals im  Vorder-,  Mittel-  und  Enddarm 
ausgeprägt.  Vorder-  und  Enddarm  stellen 
entwickelungsgeschichtlich  Einstülpungen  des 
Ectoderms  dar  und  sind  daher  mit  einer 
chitinigen  Intima  ausgekleidet,  wie  auch 
sonst  das  Epithel  des  Körpers.  Bei  den 
Entomostraken  haben  wir  die  primitivsten 
Zustände.  Der  Oesophagus  geht  hier  direkt 
in  einen  nach  hinten  verlaufenden  Mittel- 
darm über,  an  dem  sich  häufig  schon  ein 
erweiterter  Abschnitt,  der  Magen,  von  einem 
hinteren  dünneren  Abschnitt,  dem  Dünn- 
darm, unterscheiden  läßt.  In  den  ersteren 
münden  die  meist  paarigen  Leberhörnchen 
ein.  Die  Malacostraken  dagegen  weisen 
zum  ersten  Male  einen  Kau-  oder  Vormagen 
auf,  der  als  eine  besonders  differenzierte 
Al)teilung  der  hintersten  Partie  des  Vorder- 
darmes anzusehen  ist. 

Die  Decapoden  haben  in  der  vorderen 
Wand  des  Kaumagens  noch  zwei  eigen- 
artige Gebilde,  die  als  Krebsaugen  oder 
Gastrolithen  bezeichnet  werden.  Diese  aus 
kohlensaurem  und  phosphorsaurem  Kalk  be- 
stehenden Gebilde  werden  während  der 
Häutung  im,  Kaumagen  zermalmt  und  lie- 
fern wahrscheinlich  das  Kalkmaterial,  wel- 
ches nach  der  Häutung  das  Hautskelett 
wieder  festigt.  Der  Mitteldarm  ist  bei  den 
Malacostraken  kaum  entwickelt.  Er  ist 
nach  Lang  gleichsam  in  der  Bildung  seiner 
stark  ausgebildeten  Divertikel  aufgegangen. 
Das  ectodermale  Darmrohr,  der  Enddarm, 
dagegen  ist  außerordentlich  mächtig  aus- 
geprägt. Die  Divertikel  oder  Leberschläuche 
des  Mitteldarras  sind  bei  den  einzelnen 
Formen  der  Malacostraken  in  ihrer  Zahl 
sehr  variabel  und  gewinnen  ihre  höchste 
Ausbildung  bei  den  Decapoden.  Die  Arach- 
noiden  und  die  Lisekten  schließen  sich  in 
bezug  auf  den  Darmkanal  eng  an  die  Cnista- 
ceen an.  Statt  des  Kaumagens  haben  wir 
bei  den  Arachnoiden  eine  Erweiterung  des 
Vorderdarmes  zu  dem  sogenannten  Saug- 
magen,   der   einen   sehr   komplizierten    Bau 


zeigt.  Auf  den  Saugmagen  folgt  dann  der 
Mitteldarm,  der  große  Neigung  zur  Bildung 
von  Blindschläuchen,  namentlich  bei  den 
echten  Spinnen,  zeigt.  Der  Enddarra  mündet 
bei  den  eigentlichen  Spinnen  (Araneen) 
kurz  vor  dem  After  in  eine  über  ihm  liegende 
Mastdarmtasche  oder  Kloake  ein. 

Der  Darm  der  Hexapoden  zeigt  ent- 
sprechend der  Ernährungsweise  ein  mannig- 
faltiges Aussehen.  Er  ist  bei  den  meisten 
Fleischfressern  sehr  kurz,  bei  den  Pflanzen- 
fressern dagegen  bildet  er  oft  ein  in  viele 
Windungen  gelegtes  Rohr,  das  manchmal 
sechs-  bis  siebeninal  länger  als  der  Körper 
ist.  Wie  bei  den  übrigen  Arthropoden 
zeigt  auch  hier  der  Darm  eiue  Gliederung 
in  Vorder-,  Mittel-  und  Enddarm.  Der 
Vorderdarra  ist  ungemein  reich  geghedert. 
Wenn  wir  von  der  Mundhöhle,  die  schon 
besprochen  war,  absehen,  so  zerfällt  er  in 
einen  Oesophagus,  ferner  in  einen  sackartig 
erweiterten  Vormagen  (Fig.  26)  (Kropf  oder 
Ligluvies)  und  endlich  in  den  bei  vielen 
Raubinsekten  vorkommenden  mu.skulösen 
Kaumagen,  Der  Kropf  stellt  nicht  nur  ein 
Futterreservoir  dar,  sondern  in  ihm  können 
sich  auch  wichtige  Verdauungsprozesse  ab- 
spielen. Er  wird  bei  den  Bienen  zum  Honig- 
magen, bei  den  Dipteren  zu  einer  gestielten 
Blase,  die  fälschlich  als  Saugmagen  be- 
zeichnet wird,  wahrscheinHch  aber  auch  hier 
als  Nahrungsreservoir  dient.  An  dem  im 
Abdomen  liegenden  Mitteldarm  treffen  wir 
oft  einen  vorderen  erweiterten  Teil  an,  der 
als  Chylusmagen  bezeichnet  wird.  Der- 
selbe stellt  den  wichtigsten  Abschnitt  des 
Darmlvanals  für  die  Verdauung  und  Resorp- 
tion dar.  Auf  den  Chylusmagen  folgt  der 
sogenannte  Dünndarm,  der  bei  Raubkäfern 
mit  kurzen  Divertikeln  besetzt  ist.  Bei 
der  Maulwurfsgrille  ist  ähnlich  wie  bei  den 
Decapoden  der  Mitteldarm  fast  vollständig 
reduziert,  von  ihm  sind  nur  zwei  paarige 
Säcke  übriggeblieben,  die  als  Chylusanhänge 
bezeichnet  werden.  Am  einfachsten  ist  der 
Mitteldarm  seiner  äußeren  Gestalt  nach 
bei  den  Larven  der  Insekten  mit  vollkomme- 
ner Verwandlung  gestaltet. 

Der  Enddarm  stellt  wieder  hauptsäch- 
lich ein  Organ  dar,  das  im  wesentlichen  die 
Beseitigung  der  Verdauungsrückstände  zu 
besorgen  hat.  In  ihn  münden  die  für  die 
Hexapoden  besonders  charakteristischen 
langen  fädigen  Schläuche  ein,  die  als  M al- 
pig hi  sehe  Gefäße  bezeichnet  werden  und 
als  Exkretionsorgane  funktionieren.  Die 
Mündung  dieser  Exkretionsorgane  stellt  die 
Grenze  zwischen  Mittel-  und  Enddarm  dar. 

Kurz  seien  jetzt  noch  einige  Bemerkungen 
über  den  histologischen  Aufbau  des  Darm- 
kanals der  Ai'thropoden  gemacht.  Vorder- 
und  Enddarm  sind  im  Inneren  ausgekleidet 
von  einer  Chitincuticula,  die  als  Intima  be- 


Darm  (Moi'pliologie  des  Darmes) 


855 


zeichnet  wird.  Auf  letztere  folgt  vom  Lumen 
aus  gerechnet  eine  epitheliale  Matrix,  darauf 
Bindegewebe  (Tunica  propria)  und  endlich 
oft  recht  stark  ausge])rägte  Ring-  und  Längs- 
muskulatur. Der  Mitteldarm  besteht  von 
innen  nach  außen  gerechnet  aus  einer  Epithel- 
lage, deren  f]lemente  aber  niemals  Chitin- 
cuticula  besitzen,  einer  mehr  oder  weniger 
entwickelten  Bindegewebsschicht,  und  end- 
lich einer  Längs-  und  Ringmuscularis.  Das 
Mitteldarmepithel  ist  das  eigentliche  ver- 
dauende Epithel  der  Arthropoden.  Im 
einfachsten  Falle  überzieht  es  in  einfacher 
Lage,  ohne  Wulst-  oder  Zottenbildung,  die 
innere  Fläche  des  Mitteldarmes  (Bienen- 
und  Wespenlarven).  Die  einzelnen  Zellen 
sind  dann  sehr  groß  und  von  annähernd 
kubischer  Gestalt.  Auch  die  erwähnten 
Aussackungen  des  Mitteldarmes  werden  dann 
von  der  gleichen  einfachen  Lage  von  Epithel- 
zellen ausgekleidet.  Sehr  häufig  kommt 
es  aber  bei  völlig  glatter  Oberfläche  des 
Darmes  zu  einer  inneren  Zotten-  oder  Wulst- 
bildung (Schmetterlingen,  Hymenopteren). 
Im  einfachsten  Falle  haben  wir  es  hier  mit 
Vertiefungen  zu  tun,  die  allseitig  von  Epithel 
wallartig  umschlossen  werden.  Das  Epithel 
ist  noch  überall  das  gleiche  (Dytisciden  und 
Carabiden).  Häufig  kommt  es  nun  in  den 
erwähnten  Au.ssackungen  zu  den  sogenannten 
Cryptenbildungen  (Fig.  28  K),    deren  Zellen 


^^Cj&Jh 


K 


Fig.    28.       Periplaneta    orientalis,     Epithel    des 

Mitteldarms    (Bildung    scheinbarer    Zotten,    mit 

,, Krypten"  K).     Nach  J.   Frenze]. 

sich  leicht  von  den  eigentlichen  Epithel- 
zellen unterscheiden.  Sehr  häufig  stellt 
die  Crypte  im  Schnitt  einen  spitzbogigen 
mit  der  Spitze  dem  Darmlumen  zugekehrten 
Zellklumpen  dar,  der  aus  übereinanderge- 
schichtetcn  platten  Zellen  besteht.  Die 
Crypte  wird  vom  Epithel  überwölbt.  Wahr- 
scheinlich haben  wir  es  hier  mit  Regene- 
rationsherden des  Epithels  zu  tun,  denn 
letzteres  wird  in  manchen  Fällen  periodisch 
abgestoßen.       Die    Zellen    des    Mitteldarm- 


epithels sind  noch  dadurch  charakterisiert, 
daß  sie  einen  Bürstenbesatz  besitzen,  der 
namentlich  bei  den  Hymenopterenlarven 
und  den  Raupen  der  Schmetterlinge  ent- 
wickelt ist.  Nach  Deegener  stellt  der 
Stäbchensaum  eine  Vorrichtung  dar,  die 
dazu  bestimmt  ist,  einen  Weg  für  das  Aus- 
treten des  Sekrets  offen  zu  halten,  auch 
dann,  wenn  der  Darminhalt  dem  Epithel 
eng  anliegt.  Das  durch  den  Stäbchenbesatz 
hindurchtretende  Sekret  kann  so  über  die 
ganze  Epitheloberfläche  gleichmäßig  verteilt 
werden,  was  für  die  Resorption  von  Wich- 
tigkeit ist. 

ß)  Der  Darmkanal  der  Chordaten. 
Die  wichtigsten  Vergleichspunkte  des  vor- 
deren Abschnittes  des  Darmkanals  der 
Tunicaten  mit  den  Wirbeltieren  waren  schon 
erwähnt  worden.  Der  hinter  der  Atemhöhle 
gelegene  Darmkanal  zeigt  wenig  Differen- 
zierungen. Bei  den  Salpen  ist  ein  Blind- 
schlauch aufgefunden  worden  und  auch  sonst 
kommen  mannigfache  drüsenartige  Anhangs- 
gebilde vor.  Nur  bei  den  Appendicularien 
tritt  der  Enddarm  zur  Körperoberfläche, 
während  bei  den  Ascidien  der  After  mit  der 
Ausmündung  des  Peribranchiakaumes  zur 
Kloake  vereinigt  ist. 

Wie  auch  sonst  allgemein,  so  erfolgt 
bei  den  Wirbeltieren  die  erste  gesamte 
Anlage  des  Darmes  aus  dem  Entoderm  und 
zeigt  noch  den  Gastrulazustand  an.  Der 
Gastrulamund  geht  aber  nicht  direkt  in 
den  Mund  über,  sondern  wird  zu  einer  ver- 
gänglichen Bildung.  Gegenüber  dieser  ento- 
dermalen  Anlage  ist  nun  der  ectodermale 
Anteil  sehr  schwach  entwickelt.  Selbst 
die  Mundhöhle  ist  teils  ectodermaler,  teils 
entodermaler  Natur,  nur  die  embryojial 
entstehende  Mundbucht,  das  Stomodäum, 
ist  eine  reine  ectodermale  Einsenkung.  Aus 
dem  Entoderm  geht  nun  die  gesamte  epi- 
theliale Auskleidung  des  Darmsystems  mit 
den  sich  daraus  sondernden  Anhangsgebilden 
hervor.  Zu  dieser  epidermoiden  Wandung 
kommt  nun  noch  ein  mesodermaler  Teil 
hinzu,  dessen  Ausbildung  mit  dem  hier 
nicht  genauer  zu  behandelnden  Cölom  im 
Zusammenhang  steht. 

Von  der  Auskleidung  desCöloms  empfängt 
die  äußere  Darmwand  eine  Ueberkleidung, 
die  als  Splanchnopleura  bezeichnet  wird  und 
in  Verbindung  steht  mit  der  äußeren  Wand 
des  Cölonu-aumes,  der  Somatopleura.  Da- 
durch, daß  die  jederseitigen  Abschnitte  der 
Splanchnopleura  sich  dorsal  und  ventral 
vom  Darm  zu  einem  Septum  vereinigen, 
wird  der  Darm  in  der  Leibeshöhle  aufgehängt. 
Aus  diesen  dorsalen  und  ventralen  Septen 
entsteht  das  spätere  Mesenterium,  Nachdem 
sich  dorsal  vom  Entoderm  die  Chorda  ab- 
geschnürt    hat,    stellt     es    zwischen    dieser 


856 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


und  dem  Mesoderm  schon  eine  primitive 
Darmhöhle  dar,  die  zunächst  noch  blind 
geschlossen  ist  und  erst  später  unter  Ver- 
mittelung  der  Mundbucht  nach  außen  durch- 
bricht. Nach  hinten  zu  führt  sie  durch  den 
Blastoporus  unmittelbar  nach  außen.  Sehr 
kompliziert  sind  nun  die  Bildungsvorgänge, 
die  zu  einer  Afteranlage  führen.  Der  Blasto- 
porus hat  nichts  mit  der  Afterbildung  selbst 
zu  tun,  sondern  schließt  sich  teilweise. 
Eine  dorsal  bestehenbleibende  Oeffnung 
wird  beim  Schluß  der  Medullarrinne  ins 
Innere  des  Embryos  einbezogen,  so  kommt 
es,  daß  der  Darmkanal  vermittels  des  Canalis 
neurentericus  (Fig.  29c)  mit  dem  Rücken- 
marksrohr    in    Verbindung    steht.        Nach 


Fig.  29.     Längsschnitt  eines  Embryos'  von  Rana 

esculenta.  Nach  v.  Erlanger.    a  After,  c  Canal. 

neurentericus,     vd,    md,    ad    Vorder-,     Mittel-, 

Afterdarm,  m  Medullarrohr,  ch  Chorda. 


hinten  zu  zeigt  der  Darm  eine  Ausstülpung 
in  den  Schwanz  hinein,  die  als  Schwanzdarm 
bezeichnet  wird.  Der  ursprünglich  ge- 
schlossene ventrale  Abschnitt  des  Blastoporus 
bleibt  als  eine  kleine  Grube  bestehen,  die 
als  Aftergnibe  bezeichnet  wird  und  aus  Ecto- 
derm  besteht.  Aus  dem  Entodermro hr  kommt 
dieser  Grube  eine  Einstülpung  entgegm, 
worauf  es  unter  Durchbruch  der  trennenden 
Zellschichten  zur  Bildung  des  Enddarmes 
kommt  (Fig.  29a).  Schwanzdarm  und  Canalis 
neurentericus  bilden  sich  vollständig  zu- 
rück. Im  mittleren  Abschnitt  erleidet  das 
Entodermrohr  bei  Wirbeltieren  mit  dotter- 
armen Eiern  nur  verhältnismäßig  gering- 
fügige Umbildungen.  Ungleich  komplizierter 
liegen  die  Verhältnisse  dort,  wo  die  Embryonal- 
anlage auf  den  dotterreichen  Eierf lachen 
ausgebreitet  ist.  Entsprechend  den  äußeren 
Faltenbildungen  am  Embryo  kommt  es  auch 
zu  äußeren  embryonalen  Falten  des  Körper- 
entoderms.  Vorn  und  hinten  buchtet  sich 
das  in  Form  einer  länglichen  Rinne 
abgehobene  Körperentoderm  in  Kopf-  und 
Schwanzanlage  bruchsackartig  hinein  und 
bildet  so  Kopf  und  Beckendarmhöhle,  die 
durch  eine  vordere  und  hintere  Darmpforte 
mit  der  mittleren  Darmrinne  in  Verbindung 
stehen.     Aeußeres  und  inneres  embryonales 


Entoderm  verlieren  nun  immer  mehr  die 
Verbindung  miteinander,  bis  schließlich  das 
äußere  Embryonalentoderm  mit  dem  Dotter 
resorbiert  wird. 

Das    innere    embryonale    Entoderm    da- 
gegen wandelt  sich  in  die  definitive  Darm- 


4  fM  l 


Fig.  30.  Schematisches  Uebersichtsbild  über 
den  gesamten  Tractus  intestinalis  des  Menschen. 
A  Anus,  Ca  Colon  ascendens,  Cd  Colon  descen- 
dens,  et  Colon  transversum,  Dd  Dünndarm 
(Mitteldarm),  Gls  Glandulae  salivales,  Gl.th 
Glandula  thyreoidea,  Gl.thy  Glandula  thymus, 
Lb  Leber,  Lg  Lunge,  Mg  Magen,  Ue  Oesophagus, 
Pa  Pankreas,  Ph  Pharynx,  Pv  Processus  vermi- 
formis, R  Rectum,  Vic  Vahnila  ileocolica,  Z 
Zwerchfell. 

Schleimhaut  um.  Die  weitere  Differenzierung 
erfolgt  dann  in  der  Weise,  daß  Vorder-, 
Mittel-  und  Enddarm  sich  zu  scheiden  be- 
ginnen. Aus  dem  Vorderdarm  (Fig.  30) 
gehen  die  Atmungsorgane,  Kiemen  sowohl 
wie  Lungen,  ferner  Schilddrüse  (Thyreoidea) 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


857 


und  Thymus,  der  Oesophagus,  sowie  ein 
erweiterter  spindelförmiger  Sack,  der  Magen, 
hervor,  der  zunächst  in  der  Längsrichtung 
des  Körpers  verläuft,  später  aber  namentlich 
bei  höheren  Vertebraten  (Fig.  30)  mannig-, 
fache  Umlagerungen  erleiden  kann.  Gegen- 
über dem  Mitteldarm  grenzt  sich  der  Vorder- 
darm durch  Anlage  der  großen  Darmdrüsen 
(Leber  und  Pancreas)  ab.  Mittel-  und  End- 
darm dagegen  sind  vorläufig  wenig  von- 
einander geschieden.  Die  weitere  Diffe- 
renzierung des  Darmkanals  besteht  in  der 
Hauptsache  in  einer  bedeutenderen  Längen- 1 
zunähme  im  Vergleich  zur  Körperlänge,  die 
zu  den  mannigfachsten  Schlingenbildungen 
führen  kann.  Dadurch  wird  eine  größere 
Ausdehnung  desselben  und  infolgedessen 
auch  eine  Vergrößerung  der  resorbierenden 
und  verdauenden  Fläche  angebahnt.  Auch 
die  in  der  Mucosa  häufig  vorkommenden 
Erhebungen,  wie  Falten,  Zotten  und  Pa- 
pillen können  zu  einer  weiteren  Ausdehnung 
dieser  resorbierenden  Flächen  beitragen. 

Es  seien  jetzt  kurz  die  Abschnitte  (Fig.  30) 
des  Darmkanals  der  Wirbeltiere  zunächst 
in  morphologischer  Hinsicht  besprochen.  Beim 
Vorderdarm  hat  man  den  Mund-  oder  Kopf- 
darm (Cavum  oris),  den  Schlundkopf  (Pha- 
rynx), den  Schlund  (Oesophagus)  und  endlich 
den  Magen  (Ventriculus),  falls  ein  solcher ! 
vorhanden  ist,  zu  unterscheiden.  Die  beiden  ', 
ersten  Abschnitte  wurden  schon  eingangs 
geschildert.  Der  Mitteldarm  stellt  in  der 
Regel  den  größten  Abschnitt  dar,  in  seinem 
Anfangsteil  steht  er  in  wichtiger  Beziehung 
zur  Leber  (Hepar,  Jecur)  und  zur  Bauch- 
speicheldrüse (Pancreas).  Li  der  mensch- 
lichen Anatomie  wird  der  Mitteldarm  als 
Dünndarm  (Litestinum,  tenue)  oder  auch 
als  Jejunum  und  Ileum  bezeichnet.  Der 
Hinterdarm  wird  als  Dickdarm,  in  der 
menschlichen  Anatomie  als  Colon  bezeichnet. 
Letzterem  kann  sich  noch  ein  besonderer 
Abschnitt  als  End-  oder  Afterdarm  (Rectum) 
anschließen.  Der  Enddarm  mündet  entweder 
selbständig  durch  den  After  oder  zusammen 
mit  den  Urogenitalkanälen  in  eine  Kloake 
aus.  Zwischen  Vorder-  und  Mitteldarm, 
sowie  zwischen  diesem  und  dem  Enddarme 
findet  sich  in  der  Regel  eine  stärkere  An- 
•häufung  der  Muskulatur,  die  als  temporäres 
Verschlußmittel  wirkt.  Es  ist  dieses  die 
Valvula  pylorica  und  Valvula  ileo-colica. 
Am  Uebergang  vom  Mitteldarm  zum  End- 
darm ist  gewöhnlich  noch  ein  Blinddarm 
entwickelt,  der   als   Cöcum  bezeichnet  wird. 

Diese  Regioneneinteilung  ist  bei  den 
Cyclo stomen  noch  sehr  wenig  entwickelt. 
Man  kann  eigentlich  nur  die  vordere  und 
hintere  Region  durch  die  Mündung  des 
Leberganges  unterscheiden.  Auch  bei  den 
Holocephalen,  einigen  Teleostiern  und  nie- 
deren   Urodelen    ist    kaum    eine    vermehrte 


Differenzierung  eingetreten.  Bei  allen  übrigen 
Wirbeltieren  ist  die  prähepatische  Region 
in  Oesophagus  und  Mageu  differenziert.  Von 
ersterem  ist  wenig  zu  sagen.  Seine  Länge 
steht  in  direkter  Beziehung  zur  Länge  des 
Halses.  Abgesehen  von  einer  inneren  Längs- 
faltung zeigt  er  nur  bei  einigen  Vögeln  eine 
stärkere  Differenzierung.  Er  erweitert  sich 
hier  in  seiner  Mitte  zu  einem  drüsigen 
Sack,  der  an  der  ventralen  Seite  gelegen 
ist  und  verschiedene  Formen  aufweist.  Es 
ist  dies  der  Kropf  oder  Ligluvies,  der  als 
Nahrungsreservoir  dient  und  bei  den  Tauben 
beispielsweise  auch  ein  Sekret  absondern 
kann,  das  zur  Ernährung  der  Jungen  dient. 

Der  Magen  dagegen  ist  ungleich  höher 
differenziert,  in  seiner  einfachsten  Gestalt 
stellt  er  eine  spindelförmige  Erweiterung 
dar,  die  in  der  Achse  des  Körpers  gelegen 
ist.  Man  kann  an  ihm  eine  vordere  und 
hintere  Partie  unterscheiden,  letztere  wird 
als  Pylorus  bezeichnet  und  ist  von  dem 
Dünndarm  durch  die  Valvula  pylorica  ab- 
gegrenzt. Die  erstere  dagegen  wird  als 
Cardia  bezeichnet  und  grenzt  an  den  Oeso- 
phagus an.  Die  Bezeichnung  Cardia  rührt 
aus  der  menschlichen  Anatomie  her,  wo 
dieser  Teil  des  Magens  nahe  am  Herzen  ge- 
legen ist.  Schon  bei  vielen  Fischen  wird 
der  Magen  allmählich  so  verlagert,  daß  er 
einen  mehr  oder  weniger  großen  Winkel 
zur  Körperhauptachse  liDildet.  Die  Cardia 
rückt  dann  auf  die  linke  Seite,  während 
vom  Pylorusteil  sich  der  Dünndarm  rechts 
caudalwärts  umbiegt.  Gewöhnlich  ist  der 
Cardiateil  schon  von  vornherein  voluminöser 
als  der  Pylorus.  Bei  den  höheren  Verte- 
braten kommt  es  dann  noch  zu  einer  Aus- 
sackung am  Cardiateil,  die  als  Fundus  be- 
zeichnet wird.  Die  stärkere  caudale  Run- 
dung wird  als  große,  die  konvexe  orale 
als  kleine  Kurvatur  bezeichnet.  Die  Gestalt 
des  Magens  ist  im  allgemeinen  abhängig 
von  der  Körpergestalt  des  Tieres  und  von  der 
aufgenommenen  Nahrung.  Lang  gebaute 
drehrunde  Tiere  (Schlangen,  Cyclostomen) 
haben  gewöhnlich  einen  spindelförmigen  Ma- 
gen. Regional  höher  differenzierte  Tiere 
dagegen  haben  einen  quergelagerten  und 
modifizierten  Magen.  Einen  eigenartig  ge- 
bauten Magen  haben  infolge  ihres  Körper- 
baues und  der  damit  bedingten  Nahrungs- 
aufnahme die  Vögel  (Fig.  31)  und  die  Wieder- 
käuer (Fig.  32).  Bei  jenen  sind  die  Zähne 
vollständig  rückgebildet,  sie  müssen  daher 
ihre  Nahrung  heil  herunterschlucken.  Wie 
bei  den  fliegenden  Lisekten,  so  kommt  es 
auch  hier  nun  zur  Einrichtung  eines  Kau- 
magens, in  dem  die  Nahrung  zerkleinert 
wird. 

Die  innere  Wand  desselben  ist  von  einem 
hornartigen  Gebilde  ausgekleidet,  das  als 
Reiborgan  funktioniert.     Es  wird  von  dem 


858 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


Sekret  der  Magendrüsen  gebildet,  das  er- 
starrt und  zn  einer  lederartigen  hornigen 
Masse  wird.  In  dem  Maße,  wie  das  Reib- 
orean    sich    bei    dem    Gebrauche    abnützt, 


Fig.  31.  Magen  des  Schwanes  von  der  Seite. 
1  Drüsenmagen,  2  Muskehnagen,  3  Sehnen- 
pktte,    4  Dünndarm.      Nach    Hesse-Doflein. 

wird  es  durch  die  fortdauernde  Tätigkeit  der 
Drüsen  immer  wieder  ersetzt.  Der  Kau- 
magen stellt  den  zweiten  Abschnitt  des 
Magens  dar,  vor  ihm  liegt  noch  der  als 
Drüsenraagen  bezeichnete  Abschnitt.  Bei 
Raubvögeln,  die  weiche  Nahrung  zu  sich 
nehmen,  sind  die  Wände  des  Kaumagens 
dünn  und  wenig  vom  eigentlichen  Drüsen- 
magen abgesetzt.  Die  auskleidende  Sekret- 
masse ist  verhältnismäßig  weich.  Bei  Pflan- 
zenfressern und  noch  mehr  bei  Körner- 
fressern stellt  der  Muskelmagen  dagegen 
einen  wohldifferenzierten  Abschnitt  mit 
starken  muskulösen  Wänden  dar.  Er  ist 
hier  linsenartig  platt  gedrückt.  Auf  den 
beiden  platten  Flächen  befinden  sich  Sehnen- 
platten (Fig.  31,  3),  die  in  Muskelfasern 
übergehen,  die  unter  zum  Teil  spitzwinkeüger 
Kreuzung  zur  anderen  Seite  hinüberziehen. 
So  werden  zwei  Muskelhalbringe  gebildet, 
deren  Zusammenhang  an  der  rostralen  und 
kaudalen  Kante  des  Magens  durch  je  einen 
dünneren  Zwischenmuskel  in  anderer  Faser- 
richtnng  unterbrochen  wird.  Die  Funktion 
des  Magens  geht  in  der  Weise  vor  sich,  daß 
die  Zwischenmuskeln  sich  zuerst  kontra- 
hieren, wodurch  die  in  ihrem  Bereich  ge- 
legenen Speisemassen  in  die  eigentliche 
Magenhöhle  geschoben  werden.  Darauf 
werden  durch  gleichzeitige  Kontraktion  der 
beiden  Hanptmuskeln  die  Magenwände  mit 
gewaltigem  Druck  gegeneinander  gepreßt  und 


zugleich  verschoben.  Durch  diesen  Druck 
entweichen  die  Speisemassen  wieder  in  den 
Bereich  der  Zwischenmuskeln.  Diese  Muskel- 
kontraktionen erfolgen  in  rhythmischer  Weise 
von  20  zu  30  Sekunden.  Wie  groß  die  Kraft 
der  Magenmnskeln  ist,  zeigt  ein  Versuch 
von  Rpaumur,  der  beim  Truthuhn  fest- 
stellen konnte,  daß  Eisenröhren,  die  einer 
Belastung  von  734  Pfund  standhielten,  im 
Magen  platt  gedrückt  wurden.  Die  Wir- 
kung des  Magens  wird  noch  durch  auf- 
genommene Steinchen  erhöht,  die  namentlich 
von  Körnerfressern  reichlich  verschluckt 
werden.  Auch  bei  Krokodilen  ist  ein  ähn- 
licher Kaumagen  vorhanden  und  auch  bei 
krokodilähnlichen  Teleosauriern  glaubt  man 
einen  solchen  festgestellt  zu  haben.  Die 
Krokodile  nehmen  ebenfalls  Steine  in  ihren 
Kaumagen  auf. 

Auch  bei  den  Säugern  steht  der  Magen 
in  direkter  Beziehung  zur  aufgenommenen 
Nahrung.  Er  ist  klein  bei  den  Tieren  mit 
leicht  verdaulicher  Nahrung,  bei  den  Fleisch- 
fressern und  Allesfressern,  während  die 
Pflanzen-  und  besonders  die  Grasfresser 
einen  größeren  und  komplizierteren  Magen 
besitzen.  Es  werden  hier  Nahrungsreservoire 
aus  den  dem  Magen  angrenzenden  Schlund- 
teilen gewonnen.  Demgemäß  besteht  dann 
auch  der  Magen  bei  diesen  Tieren  aus  einem 
drüsenlosen  Abschnitt,  der  mit  Schlund- 
epithel ausgekleidet  ist  und  aus  einem 
drüsigen  Teil,  in  dem  sich  Fundus-  und 
Pylorusdrüsen  befinden.  Ein  Schlundab- 
schnitt tritt  regelmäßig  auf  bei  den  Nagern, 
den  Huftieren  und  auch  bei  allen  pflanzen- 
fressenden Känguruhs  und  Faultieren.  Bei 
Pferd  und  Esel  nimmt  der  Sclilundteil  bei- 
nahe ein  Drittel,  beim  Nashorn  schon  etwa 
die  Hälfte  ein,  während  er  bei  den  Wieder- 
käuern den  Drüsenmagen  bei  weitem  an 
Ausdehnung  übertrifft.  Der  Schlundab- 
schnitt ist  hier  in  verschiedene  Abschnitte 
differenziert,  die  besondere  Funktionen  haben. 
Vom  Oesophagus  aus  ist  der  erste  an  Um- 
fang bedeutende  Abschnitt,  das  Rumen 
(Fig.  32)  (Ingluvies  oder  Pansen).  Er  dient 
zur  Ansammlung  des  Futters.  Auf  ihn 
folgt  ein  zweiter  Abschnitt,  der  aus  ihm 
hervorgegangen  ist  und  als  Haube  oder 
Netzmagen  (g)  (Reticulum)  bezeichnet  wird. 
Beide  stellen  eine  zusammengehörige  Räum- 
lichkeit dar,  die  als  Vordermagen  nach 
Boas  bezeichnet  wird.  Die  aus  Gras  und 
Blättern  aufgenommene  unzerkaute  Nah- 
rung gelangt  bei  Wiederkäuern  zunächst 
in  diese  beiden  Abschnitte  und  wird  hier 
durch  einen  Gänings Vorgang  verdaulicher 
gemacht,  indem  die  Zellulose  in  Kohlensäure 
und  Methan  gespalten  wird.  Dadurch 
werden  die  in  den  Pflanzenzellen  enthaltenen 
Eiweißstoffe  und  Stärke  für  die  Verdauung 
frei.    Der  dritte  Abschnitt  oder  Mittelmaßen 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


859 


schließt  sich  eng  an  den  vorhergehenden 
an  und  wird  als  Psalter  (i),  Oniasns  oder 
Blättermagen  bezeichnet.  Den  Hintermasen 
bildet  die  Pars  ])ylorica,  der  Abomasus  (Im) 


Fig.  32.  Magen  vom  Schaf.  a  Speiseröhre, 
bcd  Pansen,  zwei  Falten  e  und  f  teilen  iliii  in  die 
drei  Abteilungen  bcd;  g  Netzmagen,  h  Schhmd- 
rinne,  i  Ümasus,  k  die  Oeffnung,  welche  aus 
dem  dritten  Magen  in  den  vierten  führt.  Im 
Labmagen,  n  die  Pförtnerklappe,  o  der  Darm. 
Nach  Carus  und   Utto. 

oder  Labmagen,  dessen  Drüsenapparat  die 
bedeutendste  Funktion  hat.  Eine  weitere 
Differenzierung  des  Wiederkäuermagens  ist 
die  Schlundrinne  (h),  die  durch  zwei  Schleim- 
hautfalten vom  Oesophagus  und  einem  Teil 
des  Magens  gebildet  wird.  Sie  zieht  zum 
Mittelmagen  hin  und  hat  die  Aufgabe, 
diesen  zum  Oesophagus  und  zum  Vorder- 
magen in  ein  wechselndes  Verhältnis  zu 
bringen,  das  eine  mechanische  Vorbedingung 
für  das  Zustandekommen  des  Wiederkauens 
darstellt.  Die  im  Pansen  durch  Gärung 
zersetzte  Nahrung  wird  nämlich  von  Zeit 
zu  Zeit  in  hühnereigroßen  Brocken  in  den 
Mund  zurückbefördert,  wird  hier  ,, wieder- 
gekäut" und  gelangt  dann  vermittels  der 
Schlundrinne  in  den  Blättermagen. 

Die  eigentliche  resorbierende  Tätigkeit 
übernimmt  nun  der  Dünndarm,  der  sich 
von  der  Valvula  pylorica  bis  zur  Valvula 
coeliaca  erstreckt.  Im  Dünndarm  treten 
nun  eine  Reihe  von  Modifikationen  auf,  die 
eine  Vergrößerung  der  resorbierenden  Ober- 
fläche bezwecken.  Sie  können  im  einfachsten 
Falle  aus  parallel  verlaufenden  Falten  be- 
stehen, die  bei  höheren  Wirbeltieren  noch 
weiter  modifiziert  werden  können.  Dadurch 
kommt  dann  schließlich  ein  System  von 
feinen    zylinderförmigen    Kegeln    zustande. 


die  als  Zotten  bezeichnet  werden,  und  die 
namentlich  bei  den  Reptilien,  Vögeln  und 
Säugern  in  ausgiebigem  Maße  entwickelt 
sind.  Bei  den  Cyclostomen  haben  wir  eine 
einzige  große  dorsale  Schleimhautfalte,  die 
an  die  Typhlosolis  der  Anneliden  erinnert. 
Bei  vielen  Fischen,  namenthch  den  Selachiern, 
wird  vermittels  dieser  Typhlosolis  die  resor- 
bierende Fläche  dadurch  bedeutend  ver- 
größert, daß  sie  sich  spiralig  aufwindet. 
Eine  weitere  Vermehrung  der  Kapazität  des 
Darmes  wird  durch  Blinclschläuche  erreicht, 
die  namentlich  bei  den  Teleostiern  hinter 
dem  Magen  in  wechselnder  Anzahl  ent- 
wickelt sind  und  als  Appendices  pyloricae 
l)ezeichnet  werden.  Ihre  Zahl  schwankt 
zwischen  1  bis  200.  Ihre  Funktion  ist  wenig 
bekannt,  doch  scheinen  sie  die  gleiche  des 
Darmes  zu  haben,  mit  dem  sie  auch  den- 
selben Epithelbelas,'  besitzen.  Bei  den  höheren 
Tieren,  von  den  Reptilien  an,  befinden  sich 
am  Uebergang  vom  Dünndarm  zum  Dick- 
darm sogenannte  Coeca  oder  Blinddärme, 
die  bei  den  Vögeln  paarig,  bei  den  Reptilien 
und  Säugern  dagegen  unpaar  sind.  Die  Coeca 
sind  besonders  groß  bei  pflanzenfressenden 
Vögeln  ausgebildet,  ebenso  bei  den  herbi- 
voren  Nage-  und  Huftieren.  Bei  den  Pferden 
kann  der  Blinddarm  60  cm  lang  werden. 
Bei  den  fleischfressenden  Vögeln  und  Säugern 
ist  der  Blinddarm  verhältnismäßig  kurz, 
ebenso  bei  den  Primaten,  wo  außerdem  sein 
Ende  zu  einem  dünnen  Abschnitt  des  eigent- 
lichen Blinddarms,  dem  Processus  vermi- 
formis (Fig.  30),  rückgebildet  ist,  der  ein 
rudimentäres  Organ  darstellt. 

4c)  Anhangsdrüsen  des  Mittel- 
darms (Leber  und  Pancreas).  Kurz  seien 
jetzt  auch  die  morphologischen  Verhältnisse 
der  Anhangsdrüsen  des  Mitteldarms  be- 
handelt, nämlich  Leber  und  Pancreas.  Beide 
stehen  entwiekelungsgeschichtlich  (Fig.  34) 
im  engen  Zusammenhang  miteinander.  Die 
Leberanlage  entsteht  stets  an  der  ventralen 
Darmwandung  (Fig.  33  L),  wo  sie  in  ihrem 


Fig.  33.  Medianer  Sagittalschnitt  des  vorderen 
Rumpfteils  einer  Acipenserlarve.  Nach  Balfour. 
0  Oesophagus,  m  Magen  mit  Dotterzellen,  L 
Leber,  e  Darm,  m^  Nervensystem,  c  Chorda,  h 
Herzschlauch. 


860 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


vorderen  Abschnitt  eine  längs  verlanfende 
tiefe  Ausbuchtung  darstellt.  Die  Anlage 
zerfällt  schon  früh  in  einen  vorderen  und 
einen  hinteren  Abschnitt  (Fig.  34  a,  la,  Ip). 
Aus  dem  ersteren  wachsen  die  zuerst  tubu- 
lösen  Drüsenschläuche  der  Leber  hervor. 
Durch  komplizierte  Sprossungserscheinungen 
verschmelzen  diese  Drüsenschläuehe  mit- 
einander und  bilden  schließlich  ein  lobulöses 
Netzwerk,  das  mit  den  angelagerten  Blut- 
gefäßen des  Leberpfortaderkreislaufs  später 
ein  enorm  an  Umfang  zunehmendes  Leber- 
parenchym  darstellt. 

Die  immer  wieder  tubulär  auftretende 
Grundform  hat  sich  noch  am  reinsten  bei 
den  Myxinoiden  erhalten.  Die  höheren  Tiere 
dagegen  weichen  immer  mehr  davon  ab, 
was  seine  Ursache  in  der  Ausgestaltung  des 
Pfortaderkreislaufes  hat.  Die  Verschieden- 
heiten in  bezug  auf  die  Morphologie  der 
Leber  bei  den  einzelnen  Tiergruppen  ist  in 
erster  Linie  durch  die  Gestalt  der  Bauch- 
höhle und  der  darin  liegenden  übrigen 
Organe  bestimmt.  Komplizierter  wird  der 
Bau  noch  durch  Lappenbildung.  Mit  dem 
Darmlumen  steht  die  Leber  durch  ein  oder 
mehrere  Ausführungsgänge  in  Verbindung 
(Ductus  choledochus,  Fig.  34dch,  s.  Ductus 
hepato-entericus).  Mit  der  Leber  ist  stets 
die  Gallenblase  (g)  (Vesica  fellea)  vereint, 
die  in  morphologischer  Hinsicht  als  ein 
stark  modifizierter  Gallengang  aufzufassen 
ist.  Mit  der  Leber  ist  die  Gallenblase  durch 
die  Ductus  hepatici  verbunden  und  mündet 
mit  dem  Ductus  cysticus  in  das  Gallen- 
ausführungssystem und  damit  in  den  Darm- 
kanal ein.  Die  Leber  hat  neben  den  wichtigen 
Aufgaben,  die  den  Stoffwechsel  betreffen 
(Glykogenbereitung,  Harnstoffe  usw.),  noch 
die  der  Gallenbereitung.  Die  Gallenblase, 
die  als  Reservoir  für  die  abfließende  Galle 
dient,  fehlt  bei  vielen  Vögeln  und  Säuge- 
tieren, so  z.  B.  bei  den  meisten  Tauben  und 
Papageien,  den  Kolibris  und  den  Ratiten, 
unter  den  Säugern  bei  den  Unpaarhufern, 
vielen  Nagetieren  und  den  Hirschen. 

Die  Bauchspeicheldrüse  (Pancreas)  zeigt 
im  allgemeinen  den  Bau  der  Speicheldrüsen 
der  Mundhöhle  und  ist  nach  A.  Oppel  als 
älteste  Speicheldrüse  der  Vertebraten  auf- 
zufassen. Die  Anlagen  des  Pancreas  (Fig. 
34,  pd,  pv)  entstehen  als  Ausstülpungen 
des  Darmkanals  in  unmittelbarer  Nähe  der 
Mündung  des  Ductus  choledochus.  Es  ist 
entweder  bei  den  Selachiern  eine  einzige 
dorsale  Anlage,  oder  wie  bei  den  meisten 
Vertebraten  eine  dorsale  und  eine  ventrale 
vorhanden.  Die  ventrale  Ausstülpung  tritt 
dann  in  enge  Beziehung  zu  der  Leber  und 
ihren  Ausführungsgängen,  indem,  gewohn- 
lich durch  den  rechten  Anlagenkomplex,  die 
Verbindung  des  Ductus  pancreaticus  zu  dem 
Ductus   choledochus    hersrestellt  wird.      Die 


beiden  anderen  Anlagen  dagegen  verlieren 
ihre  Verbindung  mit  dem  Darme,  sie  ver- 
schmelzen mit  dem  rechten  ventralen  zu 
einem  einheitlichen  Drüsenkörper,  dessen 
Gestalt  und  Lage  außerordentlich  variabel 
ist.    In  der  Regel  liegt  das  Pancreas  in  der 


Fig.  34.  Frühe  Entwickelungszustände  der 
Leber  und  Pancreasanlage  vom  Vogel  und  Säuge- 
tier. Nach  Hammer.  a)  Hühnchen  vom 
3.  Tag.  D  Vorderdarm,  la  craniales,  Ip  caudales 
Leberdivertikel,  r  Darmrinne;  b)  Plattenmodell 
eines  Müvenenibryos,  7  mm  lang,  D  Darm,  L 
Lebertrabekel,  la  cranialer,  Ip  caiidaler  Leber- 
gang, pd  dorsales  Pancreas,  v  Dottergang;  c) 
dasselbe  von  einem  Kaninchenenibryo  von 
8  mm  Länge  (11  Tage),  m  Magen,  du  Duodenum, 
L  Lebertrabekel,  g  Gallenblase,  dch  Ductus 
choledochus,  pd,  pv  dorsales  und  ventrales 
Pancreas,  dS  Ductus  Santorini,  dW  Ductus 
Wirsingianus. 


Darm  (Morphologie  de,s  Darmes) 


861 


Magen-Duo denalschlinge,  es  kann  sich  aber, 
wie  es  bei  vielen  P'ischen  und  Nagern  der 
Fall  ist,  durch  das  ganze  Mesenterium  des 
Darmes  diffus  verstreuen.  (Für  die  Ver- 
hältnisse der  Ausführgänge  der  Leber  und 
Pancreas  siehe  Fig.  35.) 

4(1)  Die  Histologie  des  Darmkanals 
der  Wirbeltiere  nebst  Anhangsdrüsen. 
Der  Darmkanal  besteht  durchweg  aus  emer 
Reihe  von  Schichten,  die  regelmäßig  wieder- 
kehren.    Wenn  wir  von  dem  Lumen  des  Rohres 


ähnliche  Substanz,  die  vielleicht  dem  Mucin 
nahesteht.  In  der  Mucosa  oder  der  Tunica 
propria,  die  aus  fibrillärem  und  reticulärem 
Bindegewebe  und  elastischen  Fasern  besteht, 
befinden  sich  außerordentlich  zahlreiche  Drüsen 
(Fig.  36  a,  b),  die  man  in  Fundus-  (Fig.  36  a) 
und  Pylorusclrüsen  (Fig.  36  b)  gliedern  kann. 
Es  handelt  sich  hier  um  geteilte  oder  mehrfache 
Einzeldrüsen,  die  einzeln  oder  zu  mehreren  in 
grubigen  Vertiefungen  der  Schleimhautober- 
fläche in  die  Älagengrübchen  (b)  (Foveolae 
gastricae)  einmünden.      Der  Mündungsteil  wird 


Fig.  35.    A.  B.  C.     Verschiedene  Modifikationen  des  Gallenaus- 
führungssystems,    c  und  s  Ductus   cysticus,    ch  Ductus   chole- 
dochus,  D  Duodenum,  h  Ductus  hepaticus,  hc  Ductus  hepato- 
cysticus,  he  Ductus  hepatoentericus,  Vf  Vesica  fellea. 


ausgehen,  so  treffen  wir  zunächst  auf  die  Schleim-  Hals,  der  darauffolgende  Körper,  das  blinde 
haut  oder  Mucosa,  es  ist  dieses  eine  weiche  feuchte  Ende  Grund  genannt.  Die  Drüsen  setzen  sich 
Haut,  die  aus  einem  Epithel  und  aus  Binde-  |  aus  der  Membrana  propria  und  den  eigentlichen 
gewebe  besteht.   Die  Mucosa  teilt  sich  gewöhnlich  .  Drüsenzellen  zusanunen. 

in  die  eigentliche  Mucosa  und  die  Submucosa,  '  Die  Fundusdrüsen  (Fig.  36a)  stellen  einfache 
zwischen  denen  häufig  noch  eine  Muscularis  oder  verästelte  tubulöse  Einzeldrüsen  dar,  sie 
mucosae  und  seltener  ein  über 
der  Muscularis  mucosae  gelegenes 
Stratum  compactum  liegt. 
Darauf  folgt  eine  muskulöse 
Schicht  (Tunica  Muscularis), 
die  gewöhnlich  aus  emer  inneren 
Ring-  und  einer  äußeren  Längs- 
schicht glatter  Muskelzellen  be- 
steht. Die  Muskelschicht  wird 
dann  von  einer  Adventitia  um- 
hüllt, die  oft  nur  gering  ausge- 
bildet ist  und  gegen  das  Cölom 
mit  einem  Plattenepithel  über- 
kleidet ist  (Serosa).  Diese 
einzelnen  Schichten  zeigen 
einen  außerordentlich  ver- 
schiedenen Bau  in  den  verschie- 
denen Teilen  des  Darmkanals.  So  ist  namentlich  bestehen  aus  zweierlei  Zellen,  den  Haupt-  (c) 
die  Muscularis  variabel  mächtig  in  den  funk-  und  Belegzellen  (d).  Die  Hauptzellen  sind  sehr 
tionell  verschiedenartigen  Teilen  des  Darmrohres,  i  zart  und  vergänglich  und  haben  eine  kubische 
Die  wichtigste  Rolle  spielt  natürlich  das  Epithel,  '  kurz  zylindrische  Gestalt.  Die  Belegzellen  er- 
da  diesem  die  eigentlich  verdauende  und  resor-  j  reichen  meist  eine  bedeutendere  Größe  als 
bierende  Tätigkeit  zukommt.  Aus  ihm  leiten 
sich  auch  die  mannigfachen  Drüsen  des  Darm- 
kanals her.  Im  Kopfdarm  und  im  Oesophagus 
kommt  ein  mehrschichtiges  Plattenepithel  vor, 
das  entsprechend  seiner  ectodermalen  Herkunft 
einem  Verhornungsprozesse  unterliegen  kann  und 
so  namentlich  zur  Bildung  der  Zungenpapillen 
beiträgt.  Sowohl  in  der  Zunge  wie  auch  im 
Oesophagus  kommen  bei  höheren  Vertebraten 
regelmäßig  kleine  Schleimdrüsen  vor,  die  in 
der  Submucosa  gelegen  sind.  Ungleich  kom- 
plizierter ist  die  Struktur  des  Magens  und  des 
Dünndarms.  Für  den  klagen  läßt  sich  fest- 
stellen, daß  die  verschiedenen  Teile  eine  ganz 
verschiedene  Struktur  aufweisen,  namentlich  in 
bezug  auf  die  Drüsen  der  Mucosa.  So  gibt  es 
ganz  bestimmte  Drüsenarten,  sowohl  in  der 
Fundus-  wie  auch  in  der  Pyloruszone.  Da 
ferner  bei  vielen  Säugetieren  auch  in  der  Cardia- ; 
zone  besondere  Drüsen  vorkommen,  so  hat  man 
den  Magen  auch  entsprechend  seiner  histo-  j 
logischen  Struktur  in  eine  Cardia-,  Fundus-  und  i 
Pylorusregion  genauer  abgrenzen  können.     Das 

Epithel  des  Magens  ist  im  allgemeinen  ein  flaches  '  Fig.  36a.  Querschnitt  durch  die  Schleimhaut  der 
Zylinderepithel,  das  oft  den  Becherzellen  sehr  Labdrüsengegend  des  Pferdemagens,  rechts  ohne, 
ähnlich  ist  und  Schleim  zu  produzieren  vermag,  links  mit  Gefäßen.  a  Schleimbelag,  b  Ober- 
Der  Zelleib  besteht  aus  zwei  Teilen,  einem  flächenepithel,  c  Hauptzellen,  d  Belegzellen, 
basalen  und  einem  der  Zelloberfläche  zu  gelegenen  e  Interglandulargewebe  mit  Muskelkernen  und 
Teil.  Basal  enthält  die  Zelle  den  im  Protoplasma  elastischen  Fasern,  f  Muscularis  mucosae,  g  Sub- 
liegenden Kern,  der  der  freien  Oberfläche  zu  ^  mucosa,  i  Basalmembrankerne.  Nach  Ell  an- 
gelegene   Teil    der    Zelle    enthält   eine   schleim-  berger  und   Hofmeister. 


862 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


jene  und  sind  gewöhnlich  von  rundlich  eckiger  i  nahe  gerückten   Kern.      Zur  Ableitung  des   Se- 
Gestalt.     Sie  färben  sich  besonders  mit  Anilin-  .  kretes  sind  hier  ebenfalls  kurze  zwischenzellige 
färben  sehr  intensiv  und  sind  so  sehr  leicht  nach-    Sekretkanälchen  vorhanden, 
zuweisen.      Physiologisch  sollen  beide   Zellarten  |        Die  Schleimhaut  des  Mitteldarms  (Duodenum 

und   Jejunum)    (Fig.  37)    ist   bei    den   höheren 


mTf\ 


l^h 


j ' 


Fig.  36  b.     Pylorus- 
driise    vom     Hund. 

Vergrößerung 
100  mal.  Nach  vier- 
tägigem Hunger. 
Färbung  mit  wässe- 
riger Anilinblau- 
lösung: die  dunklere 
Färbung  ist  durch 
dunklere  Zeichnung 
der  Zellen  ausge- 
drückt. Nach  Eb- 
stein, a  Epithel  der 
Mageninnenfläche, 
b  Magengrübchen, 
c  unterster  Teil  der 
Grübchen  (Drüsen- 
ausgang) ,  d  Py- 
lorusdrüsen,  e  der 
obere  Teil  derselben 
(Drüsenhals),  f  der 
untere  Teil  derselben 
(Drüsenkörper),  g 
Lumen  der  Drüsen. 


sich  durchaus  verschieden  verhalten,  indem  die 
Hauptzellen  das  Pepsin,  die  Belegzellen  dagegen 
die  Salzsäure  liefern.  In  demselben  Drüsen- 
schlauch gemischt  kommen  Haupt-  und  Beleg- 
zellen erst  von  den  Reptilien  an  vor.  Ihre  Ver- 
teilung ist  eine  durchaus  unregelmäßige.  Bei 
den  niederen  Wirbeltieren  und  auch  den  Am- 
phibien ist  eine  Differenzierung  in  Haupt-  und 
ßelegzellen  noch  nicht  eingetreten. 

Eine  Reihe  von  Autoren  (Heidenhain, 
Nußbaum)  glauben  allerdings,  daß  die  Fundus- 
drüsenregion des  Frosches  nur  Belegzellen  ent- 
hielte und  nur  Säure  produziere,  im  Endteil 
des  Oesophagus  dagegen  wären  die  pepsinbilden- 
den Zellen,  also  die  Hauptzellen  gelegen.  Oppel, 
der  diese  Frage  kritisch  beleuchtet,  gibt  aller- 
dings zu,  daß  im  Oesophagus  Pepsin  gebildet 
werde,  jedoch  werde  im  Magen  sowohl  Pepsin 
als  auch  Salzsäure  gebildet  und  die  dort  vor- 
kommenden Zellen  entsprächen  nicht  den  Be- 
legzellen der  höheren  Vertebraten,  sondern 
Haupt-  und  Belegzellen  zugleich.  Dafür  würde 
auch  die  Ansicht  sprechen,  daß  Haupt-  und 
Belegzellen  ineinander  übergehen  könnten,  wie 
viele  Autoren  behaupten.  Wie  jedoch  neuer- 
dings nachgewiesen  werden  konnte  (Harms), 
haben  Haupt-  und  Belegzellen  eigene  spezifische 
Regenerationsherde  und  sind  daher  auch  wohl 
als  durchaus  spezifische  Elemente  anzusehen. 

Die  Sekretion  bei  den  Belegzellon  erfolgt 
durch  ein  korbartiges  Netzwerk  binnenzelliger 
Sekretkanälchen,  das  in  jeder  Belegzelle  sich 
ausbreitet.  Den  Hauptzellen  fehlen  derartige 
binnenzellige  Kanälchen,  dagegen  sind  hier 
kurze  zwischenzellige  Sekretröhrchen  vorhanden. 

Die  Pylorusdrüsen  münden  in  oft  sehr  tiefe 
Magengrübchen  ein  und  sind  verästelte  alveolo- 
tubulöse  Einzeldrüsen.  Die  Zellen  sind  zylin- 
drisch und  haben  einen  rundlichen,  der  Zellbasis 


mf 


Kry. 
M.  Muc. 

Subm. 


Rg.  M 


"■ij 


^-T'^^-     La.  M 


N. 


End. 


Fig.  37.  Felis  domestica,  Stück  des  Dünn- 
darmquerschnitts eines  jungen  Tieres.  Nach 
Schneider,  schl.  z  und  stn.  z  Schleim-  und 
Stäbchenzellen  des  Enteroderms,  mf  Muskelfasern 
der  Zotten,  Kry  Lieberkühnsche  Krypte, 
M.  Muc  Muscularis  Mucosae,  Subm  Submucosa, 
Ge  Gefäß  derselben,  Rg.  ;\I  und  La.  ^I  Ring- 
und  Längsfaserlage  der  Muskelhaut,  End  perito- 
neales Endothel,  Nj  Meißnerscher  Plexus  sub- 
mucosus,  N  Auerbachscb.er  Nervenplexus. 

Vertebraten  in  zirlailäre  Falten  (Kerkring) 
gelegt,  die  eine  Oberflächenvergrüßerung  be- 
zwecken. Außerdem  sind  eine  Reihe  von  Er- 
hebungen und  Vertiefungen  vorhanden,  von 
denen  die  ersteren  als  Zotten  bezeichnet  werden. 
Letztere  sind  die  Krypten  oder  Lieberkühn- 
schen  Drüsen  (Kry),  die  als  Regenerationsherde 
des  I\Iitteldarmepithels  aufzufassen  sind.  Die 
Zotten-  uml  Kryptenbildung  bahnt  sich,  wie 
erwähnt,  bei  den  Fischen  allmählich  an.  In 
der  Submucosa  sind  dann  noch  die  sogenannten 
Duodenal-  und  Brunnerschen  Drüsen  vor- 
handen, die  gewöhnlich  in  den  Grund  von  Darm- 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


863 


Stuck  eines 
Aubfuhrungsganges 


krypten  einmünden.  Die  gesamte  Schleimhaut- 
oberfläche der  Zotten  besteht  aus  wechseln- 
den Mengen  von 
Becherzellen,  die 
eine  rundlich-ova- 
le, nicht  selten 
kelchglasähnliche 
Form  haben.  Das 
zwischen  den 

Becherzellen  gele- 
gene Epithel  ist 
dagegen  zylin- 
drisch und  trägt 
an  seiner  Ober- 
fläche einen  für 
die  Darmepithel- 
zellen charakteris- 
tischen bald  homo- 
genen, bald  fein- 
gestreiften Cuti- 
cularsaum,  der  für 
die  Resorption  eine 
Rolle  spielt.  Dieser 
gestrichelte  Cuti- 
cularsaum  ist  wahr- 
scheinlich   als    ein 

rückgebildeter 
Flimmersaum  auf- 
zufassen; so  per- 
sistiert bei  Am- 
phio XUS,  wie  auch 
bei  Protopterus, 
ein  Flimmerepithel 
zeitlebens         und 

auch  bei  vielen  anderen  Fischen  und  Am- 
phibien ist  es  noch  an  manchen  Stellen 
des  Darmkanals  konstant  vorhanden.     Im  End- 


sich die  kleineren  Schaltstücke  und  endlich  die 
Endstücke  an,  diese  letzteren  bilden  die  Drüsen- 


Aus  8  serösen  Zellen 
bestehender  Halbmond 


Tangentialschnitt 


Querschnitt        mit 

Schleimzellen, 
oben     links     dicke 
Membrana    propria 


Bindegewebe 


Blutgefäß  mit  Erythrocjten 


Pinkreaszcllen 


Feiner  Durdischnitt  der   Gl.   subungualis    major   des   Menschen. 
Nach  Stöhr.     252  mal  vergrößert.    Der  obere  Strich  von  ,, Lumina"  deutet 
auf    einen    Querschnitt    durch  einen  großen   Halbmond  und   täuscht  so  das 
Bild  eines  serösen  Endstückes  vor. 

acini,  die  aus  kleinen  kegelförmigen  Zellen  zu- 
sammengesetzt sind.  In  dem  den;  Lumen  zu- 
gekehrten Abschnitte  dieser  Zellen  (Fig.  39b) 
darm  fehlen  die  Zotten  vollständig.  Die  Krypten  ;  finden  sich  stark  lichtbrechende  Körnchen,  die 
sind  dagegen  bedeutend  länger  entwickelt  als  als  Cpnogenkörnchen  bezeichnet  werden.  Es 
im  Dünndarm.  Besonders  auffällig  ist  die  starke  sind  das  die  Vorstufen  des  Pancreassekrets, 
Ausbiklung  der  Becherzellen,  die  vermöge  ihrer 
enormen  Schleimproduktion  die  Defäkation  be- 
fördern. 

Die  drüsigen  Anhangsorgane  des  gesamten 
Darmes  zerfallen  in  Mundhöhlendrüsen  und 
Mitteldarmdrüsen.  Jene  treten  eigentlich  erst 
von  den  Amiihibien  an,  also  erst  bei  den  ter- 
restrischen Tieren,  auf.  Sie  stellen  tubulöse, 
acinöse  oder  gemischte  Drüsen  dar,  entsprechend 
ihrer  sich  allmählich  innerhalb  der  Wirbel- 
tierreihe steigernden  physiologischen  Aufgabe. 
Sie  sondern  erst  nur  schleimige  Massen  ab, 
später  aber  auch  ein  Seki-et,  clas  zur  Chemie 
der  Verdauung  in  Beziehung  steht.  Demgemäß 
wechselt  auch  ihr  histologischer  Charakter,  so 
daß  man  bei  höheren  Wirbeltieren  typische 
Schleimdrüsen,  seröse  Drüsen  oder  auch  ge- 
mischte Drüsen  (Fig.  38)  unterscheiden  kann. 

Von  den  Mitteldarmdrüsen  hat  das  Pancreas 
den  einfachsten  Bau.  Es  besteht  aus  zweierlei 
Elementen,  der  offenen  Drüse,  die  zum  kleinsten 
Teile  tubulös,  zum  größten  Teile  aber  alveolär 
ist  (Fig.  39a)  und  mit  einem  Ausführungsgang  in 
den  Dünndarm  einmündet;  ferner  aus  eigen- 
artigen Epithelkörperchen,  die  als  Langer- 
hans sehe  Insel  bezeichnet  werden.  Die  Aus- 
führungsgänge (Ductus  pancreaticus  [Wirsungi] 
und  Ductus  pancreaticus  accessorius  [San- 
torini])  sind  mit  einem  einfachen  Zylinderepithel 
ausgekleidet  und  von  Bindegewebe  umhüllt. 
An    die    größeren    Ausführungsgänge    schließen 


^(f>(i)  #? 


Zellen  eines 

intertubu- 

laren 

Zellenhaufens 


'i>.v 


^^   cS) 


t^ii 


Ti. 


Fig.  39a.   Aus  einem  Schnitt  durch  das  Pankreas 
eines  Hingerichteten.    Nach  Stöhr.    400 mal  ver- 
größert. 


864 


Dann  (Morphologie  des  Darmes) 


des  Trypsins.  In  dem  helleren  peripheren  Ab-  Leberzellen  enthalten  ein  lockeres  Gerüst,  dessen 
schnitt  der  Zelle  befindet  sich  der  Kern,  außer-  feine  Fäden  in  der  Hauptsache  Längs  angeordnet 
dem  liegt  hier  zwischen  den  Sekretfibrillen  der  sind.  Der  große  rundliche  Kern  liegt  an  der  Seiten- 
Bildungsherd    der    Sekretkörnchen    (Fig.    39b).  fläche  an.     Die  Einlagerungen  der  Leberzellen, 


Eine    Eigentümlichkeit    des    Pancreas    repräsen- 


schs. 


die  sich  zwischen  oder  an  den  Protoplasma- 
fädchen  befinden  (Glycogenkörnchen,  Leber- 
körnchen, Fettkürnchen),  deuten  auf  die  außer- 
ordentlich verschiedene  Funktion  der  Leber  hin. 


sec.  kj 


sec.  k. 


Ke 

Fig.  39  b.  Salamandra  maculosa,  Larve,  Pancreas- 
zelle.  Nach  Schneider,  se  ßildungsherd  der 
Sekretkörner  (sec.  k),  sec.  kj  reife  Sekretkörner, 
fi  Sekretfibrillen,  Ke  Kern,  schs.  1.  Schlußstück. 

tieren  auch  die  sogenannten  zentroacinären 
Zellen.  Es  sind  das  platte  Elemente,  die  sich 
an  der  Einmündung  der  Acini  in  die  Schalt- 
stücke in  der  Begrenzung  des  Lumens  ersterer 
finden.  Die  zentroacinären  Zellen  gehören  zum 
Schaltzellepithel,  das  sich  eine  Strecke  weit  in 
die  Acini  vorschiebt. 

Die  Langerhansschen  Inseln  (Fig.  39a) 
stellen  dichte  Zellhaufen  dar,  die  zwischen  den 
Acini  liegen.  Die  Zellen  dieser  Gebilde  enthalten 
schwach  acidophile  Körnchen,  einen  ellipsoiden 
Kern  und  zeigen  polygonale  Umrisse.  Bedeutungs- 
voll ist,  daß  sie  eine  innige  Beziehung  zu  kapil- 
lären Blutgefäßen  haben.  Die  Deutung  der 
Langerhansschen  Inseln  ist  kontrovers.  Nach 
neuesten  Untersuchungen,  nach  Mankowski 
und  namentlich  Hocke  und  Fischer  sind  sie 
Degenerationsherde  von  erschöpftem  Pancreas- 
gewebe.  Nach  A.  Oppel  dagegen  stellen  sie 
eine  phyletisch  ältere  einfach  geformte  Pancreas- 
drüse  dar,  also  ein  Urpancreas,  das  sich  bei 
sämtlichen  Vertebraten,  wenn  auch  nur  rudi- 
mentär, forterhalten  hat  und  das  dem  Pancreas- 
ähnlichen  Organe  der  Cj'clostomen  entsprechen 
würde. 

Die  Leber  stellt  eine  ursprünglich  tubulöse 
Drüse  des  Dünndarms  dar,  in  welchem  ihr 
Ausführungsgang,  der  Ductus  hepaticus,  ein- 
mündet. Dieser  tubulöse  Bau  ist  nun  allmählich 
sehr  undeutlich  geworden,  und  zwar  dadurch, 
daß  das  Lumen  der  sezernierenden  Tubuli  ein 
kapillares  geworden  ist,  und  daß  sich  die  langen 
Tubuli  vielfach  verästeln  und  miteinander  ana- 
stomosieren,  woraus  sich  eine  netzförmige  Ver- 
bindung der  Kapillaren  ergeben  hat.  Wegen  dieses 
schwer  nachzuweisenden  Lumens  sind  die  Tubuli 
als  Leberbalken  (Fig.  4Üa)  bezeichnet  worden. 
Im  Querschnitt  werden  sie  durch  2  bis  4  große 
Zellen,  die  Leberzellen,  gebildet,  die  mit  breiten 
Seitenflächen  (Fig.  40b)  fest  aneinander  schließen. 
Auch  zwischen  den  Seitenflächen  erstrecken 
sich    feine    Fortsätze    des    Balkenlumens.       Die 


/<  (Vi 


mm 


Fig.  40  a.  Lepus  cuniculus,  Querschnitt  eines 
Läppchens  einer  vom  Gallengang  aus  mit  Ber- 
linerblau injizierten  Leber.  a  Interlobuläre 
Gallengänge  in  Zusammenhang  mit  dem  Gallen- 
kapillarnetz  des  Läppchens,  b  Zentralvene. 
Nach  V.   Ebner. 


Ca 

Fig.  40b.  Lepus  cuniculus,  Teil  eines  Querschnitts 

eines     Leberläppchens.        leb.z     Leberzelle,     Ca 

Gallenkapillaren,      b     Blutkapillaren.  Nach 

V.   Ebner. 


Darm  (Morphologie  des  Darmes) 


865 


Die  Leber  setzt  sich  zusammen  aus  den  Leber- 
läppchen (Fig.  40  b),  die  schon  mit  bloßem 
Auge  zu  erkennen  und  durch  interlobuläres 
Bindegewebe  voneinander  geschieden  sind.  In 
jedes  Läppchen  führt  ein  Endast  des  Pfort- 
adersystems, eine  Vena  centralis  hinein,  um  die 
sich  die  Leberbalken  radiär  herumlegen.  Aus 
diesem  Grunde  erscheinen  die  Leberläppchen 
im  Querschnitt  als  mehr  oder  weniger  strahlige 
Gebilde. 

Der  Ductus  choledochus,  cysticus  und  hepa- 
ticus  ist  mit  einem  einschichtigen,  zuweilen 
Becherzellen  enthaltenden  Zylinderepithel  aus- 
gekleidet. Besonders  interessant  ist  das  Vor- 
kommen entweder  einer  einzelnen  Wimper  oder 
zahlreicher  Wimpern,  deren  jede  einem  an  der 
Oberfläche  gelegenen  aufrechtstehenden  Diplo- 
chonder  entspricht,  von  dem  aus  sich  basalwärts 
die  Wimperwurzel  bis  zum  Kern  verfolgen  läßt. 
Z\vischen  den  Zellen  treten  deutliche  Schluß- 
leisten sehr  scharf  hervor.  In  der  Gallenblase 
selbst  ist  das  Zylinderepithel  noch  höher,  es 
kann  ebenfalls  Flimmern  oder  einen  dem 
Darmepithel  gleichen  Cuticularsaum  tragen.  Auf 
das  Epithel  folgt  eine  Tunica  propria  mit  elasti- 
schen Fasern,  eine  Muscularis  mit  wenigen 
schräg  oder  glatt  verlaufenden  Muskelfasern. 
Das  Epithel  hat  hauptsächlich  die  Aufgabe  der 
Schleimabsonderung,  die  noch  durch  alveotubu- 
löse  Schleimdrüsen  im  Gallenblasenhals  unter- 
stützt werden  kann. 

5.  Abhängigkeit  des  Darmkanals  der 
Tiere  von  der  Nahrung.  Funktionelle 
Anpassung.  Es  wurde  schon  mehrfach 
betont,  daß  Pflanzenfresser  gewöhnlich  einen 
ungleich  längeren  Darmkanal  besitzen  als 
fleischfressende  Tiere.  Auf  jeden  Fall  ist 
die  verdauende  und  resorbierende  Ober- 
fläche des  Darmkanals  bei  pflanzenfressenden 
Tieren  ungleich  größer.  Diese  häufig  be- 
obachtete Tatsache  ist  nun  auch  experi- 
m,entell  nachgewiesen  worden,  so  von  Babuk 
und  Ynng  he\  Kaulquappen  und  Schepel- 
mann  bei  Gänsen.  Die  ersteren  beiden  Au- 
toren experimentierten  unabhängig  von- 
einander mit  Kaulquappen  gleicher  Her- 
kunft, die  teils  mit  rein  pflanzlicher,  teils 
mit  rein  tierischer  Nahrung  gefüttert  wurden. 
Einige  Wochen  vor  der  Metamorphose  fand 
Babäk  die  relative  Darmlänge  bei  den 
Pflanzenfressern  7,  bei  den  Fleischfressern  4,4 
(Fig.  41  a,  b).  Der  kürzeste  Darm  eines 
Pflanzenfressers  maß  5,7,  der  längste  eines 


Fig.    41.      Darmknäuel   von  zwei   Froschlarven, 
von  denen  die  eine  (a)  mit  Pflanzenkost,    die 
andere  (b)  mit  Fleisch  ernährt  wurde.  3  mal  ver- 
größert.   Nach  Babäk. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  n 


Fleischfressers  4,9  Körperlängen.  Babäk 
versuchte  auch  die  Ursache  der  Darmver- 
längerung bei  den  Pflanzenfressern  zu  er- 
forschen. Er  fana,  daß  naechanische  Reize 
sich  als  unwirksam  erwiesen.  Wenn  er 
nämlich  der  Fleischnahrung  Zellulosefasern 
oder  Glaspulver  beimischte,  so  erfolgte  keine 
Verlängerung  des  Darmkanals.  Wandte  er 
dagegen  chemisch  wirkende  Mittel  an,  indem 
er  die  Fleischkost  mit  Pflanzeneiweiß  oder 
salzigen  pflanzlichen  Stoffen  mischte,  so 
trat  eine  Verlängerung  des  Darmes  ein. 
Es  müssen  daher  wohl  chemische  Reize  sein, 
die  den  Darmkanal  in  seinen  Längenverhält- 
nissen beeinflussen. 

Durch  diese  Befunde  wird  erneut  nach- 
gewiesen, daß  alle  Organe  in  bezug  auf 
ihre  Ausgestaltung  von  der  Funktion  ab- 
hängig sind.  Wie  groß  überhaupt  die  Ein- 
flüsse der  funktionellen  Anpassung  auf  die 
Organismen  sind,  das  werden  künftige  ex- 
perimentelle Untersuchungen  erst  vollständig 
darzutun  vermögen. 

Literatur.  E.  Babak,  Ueber  den  Einfluß  der 
Nahrung  auf  die  Länge  des  Darmkanals. 
Biol.  Zentralbl.  2,5,  1903  u.  Zentralbl.  f.  Phys. 
18,  N.  21,  1905.  —  A.  Berlese,  GH  Insetti. 
Vol.  primo.  Milano  1909.  —  «7.  Bizzozero, 
Ueber  die  schlauchförmigen  Drüsen  des  Magen- 
darmkanals und  die  Beziehungen  ihres  Epithels 
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Ar  eh.  /.  mikr.  Anat.  Bd.  44,  1893.  —  F.  Bof- 
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Jena  1909.  —  H.  Fischer,  Ueber  die  Langer- 
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Arch.  f.  mikr.  Anat.  Bd.  79,  1912.  —  Joh. 
Fremd,  Ueber  den  Darmkanal  der  Crustaceen, 
Arch.  f.  mikr.  Anat.  Bd.  25,  1885.  —  C.  Gegen- 
baur,  Vergleichende  Anatomie  der  Wirbeltiere 
mit  Berücksichtigung  der  Wirbellosen,  Bd.  2. 
Leipzig  1901.  —  F.  Gutheil,  Ueber  Darmkanal 
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Schrot.    Zeitschr.  f.  wiss.  Zoologie  Bd.  49,  1912. 

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den  Ersatz  der  Haupt-  tind  Belegzellen  im 
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1910.  —  O.  Hertwig,  Handbuch  der  Entwicke- 
lung  der  Wirbeltiere  Bd.  2.  Jena  1906.  — 
Hesse-Üoflein,  Tierbau  und  Tierleben  Bd.  1. 
Leipzig  u.  Berlin  1910.  —  H.  Jordan,  Die 
Verdauung  und  der  Verdauungsapparat  des 
Flußkrebses.     Arch.   f.    d.   ges.  Phys.  101,   I904. 

—  E.  Korscheit  und  K.  Heider,  Lehrbuch 
der  vergleichenden  Entivickelungsgeschichte  der 
wirbellosen    Tiere.       Jena    1890    bis    1893,    1902. 

—  A.  Lang,  Lehrbuch  der  vergleichenden  Ana- 
tomie der  wirbellosen  Tiere.  Protozoen.  2.  Aufl. 
Jena  1901.     Desgl.  1.  Aufl.,  Jena  1888  bis  1894. 

—  Derselbe,  Lehrbuch  der  vergleichenden 
Anatomie  der  wirbellosen  Tiere  (Molbisca)  2.  Aufl., 
Jena  1910.  — A.  Leiber,  Vergleichende  Anatomie 
der  Spechtzunge.  Zoologica  22,  3.  Heft,  Stuttgart 
1907.  —  Merkel  -  Bonnet,  Ergebnisse  der 
Anatomie  und  Entivickelungsgeschichte.  Bd.  1. 
1891  u.  f.  (nur  Wirbeltiere).  —  F.  Mesnil, 
Recherches     sur     la     digestion     intracellulaire 

55 


866 


Darm  (Morphologie  des  Darmes  —  Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


et  les  diastases  chez  les  Actinies.  Ann.  de 
l'Instüut  Pasteur  15,  1901.  —  E.  Metschni- 
kofff  Untersuchungen  über  die  intracelluläre 
Verdauung    bei  wirbellosen  Tieren.     Wien  18SS. 

—  M.  Xusshaum,  lieber  den  Bau  und  die 
Tätigkeit  der  Drüsen.  Arch.  f.  mikr.  Anat. 
Bd.  IS,  15,  16,  21,  1877,  1878,  1879  u.  1882.  — 
A.  Oppel,  Lehrbuch  der  vergleichenden  mikro- 
skopischen Anatomie  der  Wirbeltiere.  1.  3Iagen 
1896.  2.  Schlund,  Darm  1897.  3.  Mundhöhle, 
Bauchspeicheldrüse,  Leber  1900.  Jena.  —  C. 
Rose,  Das  Zahnsystem  der  Wirbeltiere.  Ergeb- 
nisse der  Anatomie  und  Entwicklungsgeschichte  4> 
1896.  —  E.  Schepelmann,  Ueber  die  ge- 
staltende Wirkung  verschiedener  Ernährung 
auf  die  Organe  der  Gans.  Arch.  f.  Ent- 
wicklungsmechanik Bd.  21,  1906.  —  Caniillo 
Schneider f  Lehrbuch  der  vergleichenden  Histo- 
logie. Jena  1903.  —  C.  Spiess ,  Recherches 
sur   l'appareil   digestif  de   la   sangsue  (Hirudo) 

—  et  de  l'aulastome.  Revue  Suisse  Zoologiqtie 
11,  1903  u.  12,  1904.  —  P7i.  Stöhr,  Lehrbuch 
der  Histologie.  Jena  1910.  —  Vosniaer  und 
Pekelharing,  Nahrungsaufnahme  bei  Schwäm- 
men. Arch.  f.  Anat.  u.  Physiol,,  Fhysiol.  Abt. 
1908.  —  H.  Wallengren,  Zur  Biologie  der 
ßfuschein.  IL.  Die  Nahrungsaufnahme.  Lunds 
üniversitets  Arsskrift  N.  F.  Afd.  2,  Bd.  1, 
Nr.  2.  —  R.  Wiedersheim,  Vergleichende 
Anatomie  der  Wirbeltiere.  Jena  1909.  —  H. 
Winterstein,  Handbuch  der  vergleichenden 
Physiologie  Bd.  II,  1.  Hälfte :  W.  Biedermann. 
Die  Aufnahme,  Verarbeitimg  und  Assimilation 
der  Nahrung.  Jena  1910.  Enthält  ausführliche 
Literatur  auch  über  die  Morphologie  und 
Histologie  des  Darmsystems  der  gesamten   Tiere. 

W.    Harms. 


Darm. 

Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes. 

1.  Anatomie  und  Histologie:  a)  Anatomie 
des  Mitteldarms;  b)  Histologie  des  Mitteldarms: 
a)  Das  Epithel,  ß)  Falten  und  Zotten,  y)  Die 
Drüsen  der  Dünndarmschleimhaut,  ö)  Die  Nerven 
der    Darmwand;    cj    Anatomie    des    Enddarms: 

a)  Der  Blinddarm,  ß)  Das  Colon;  d)  Histologie 
des  Enddarms.    2.  Der  Darmsaft:  a)  Gewinnung; 

b)  Zusammensetzung  der  Darmseki-ete:  a)  Ge- 
mischter Darmsaft  des  Mitteldarms,  ß)  Das 
Sekret  der  Duodenaldrüsen,  7)  Das  Seki-et  des 
Oberflächenepithels,  d)  Die  Sekrete  des  Enddarms; 

c)  Fermente  und  Hormone  der  Darmschleimhaut. 
3.  Die  Wirkungen  des  Darmsaftes:  a)  Erepsin; 
b)  Kohlenhydratspaltende  Fermente;  c)  Fett- 
spaltende Fermente;  d)  Enterokinase.  4.  Die 
Absonderung  des  Darmsaftes:  a)  Bildungsorte 
und  histologische  Unterschiede  in  verschiedenen 
Sekretionsstadien;  b)  Sekretionsreize  und  Inner- 
vation. 5.  Die  Mechanik  des  Darmes:  a)  Die 
Bewegungen  des  Dünndarmes:  u)  Mischbewe- 
gungen und  Peristaltik,  ß)  Antiperistaltik,  y)  Be- 
deutung der  Muscularis  mucosae,  6)  Innervation ; 

b)  Der  Uebertritt  des  Dünndarminhaltes  in  den 
Enddarm;   c)   Die   Bewegungen   des  Enddarms: 

c)  Der  Transport  des  Enddarminhaltes,  ß)  Die 
Defäkation,  y)  Die  Innervation  des  Enddarmes. 
6.  Die  Bedeutung  des  Darmes  füi-  die  Verdauung 
(vgl.  auch  den  Artikel  ,, Verdauung"). 


I.  Anatomie  und  Histologie.  Der  sich 
an  den  Magen  anschließende  Teil  des  Ver- 
dauungsschlauches wird  bis  zu  seinem  Ende, 
dem  After,  Darm  genannt. 

Form  und  Länge  des  Darmes  sind 
in  der  Tierreihe  außerordentlich  verschieden. 
Am  einfachsten,  ein  wenig  gegliedertes  Kehr 
mit  wenigen  Windungen,  ist  der  Darm  der 
poikilothermen  Tiere  (Fische,  Reptilien, 
Amphibien).  Der  Darm  der  Säugetiere  und 
Vögel  ist  hingegen  deutlich  gegliedert,  viel- 
fach  sein:   lang    und   kompliziert   gestaltet. 

Die  Ausbildung  des  Darmes  dürfte  von 
verschiedenen,  noch  nicht  völlig  bekannten 
Faktoren  abhängig  sein,  unter  denen  aber 
sicher  Art  und  Menge  der  naturgemäßen 
Nahrung  eine  sehr  große  Rolle  spielen.  Als 
der  für  die  Ausgestaltung  des  Darmes  maß- 
gebendste Bestandteil  der  Nahrung  ist  die 
Zellulose  anzusehen.  Im  allgemeinen  be- 
steht die  Gesetzmäßigkeit,  daß  die  Tier- 
arten, die  von  leicht  verdaulicher,  zellulose- 
freier oder  -ariner,  wenig  voluminöser  Nah- 
rung leben,  einen  kurzen  einfach  ge- 
bauten, die  von  schwerverdaulicher,  zellu- 
losereicher voluminöser  Nahrung  lebenden 
Tiere  aber  einen  langen,  weiten,  kom- 
pliziert gestalteten  Darm  besitzen.  Daher 
haben  die  Carnivoreu  die  kürzesten  und  ein- 
fachsten, die  Herbivoren  die  längsten  und 
am  kompMziertesten  gebauten  Därme.  Diese 
Beziehungen  sind  auch  experimentell  klar- 
gelegt worden.  Ernährt  man  Kaulquappen 
mit  pflanzlicher  oder  animaler  oder  ge- 
mischter Kost,  so  entwickelt  sich  bei  ihnen 
der  Darm,  was  Länge  und  auch  Weite  an- 
langt, ganz  verschieden  (Yung,  Babak, 
Biol.  Zentrlb.  23,  1903).  Kurz  vor  der 
Metamorphose  war  der  Darm  der  Tiere  nach 
Pflanzennahrung  5,7  bis  8,4 mal,  nach  ani- 
maler 3,5  bis  4,5  mal  und  nach  gemischter 
Nahrung  5,4  bis  7,6  mal  so  lang  als  der 
'  Körper. 

Die  Längenverhältnisse  des  Darmes  ei- 
niger Säugetiere  und  des  Menschen  sind  im 
folgenden  tabellarisch  geordnet  (Ellen- 
berger  und  Baum,  Anatomie). 


Pferd.  .  .  . 
Rind  .... 
Schaf,  Ziege. 
Schwein  .  . 
Hund.  .  .  . 
Katze  .  .  . 
Mensch  .    .    . 


Minimum 
m 


Maximum 
m 


Mittel 
m 


22 

51 

19 

19 
2,3 
1,6 
6,8 


40 
63 
42 
26 

7,3 
2,3 
9 


30 

57 

32 

24 
4,8 
2,1 

7,5 


Setzt  man  die  Länge  des  Darmkanals  in 
Beziehung  zur  Körperlänge,  so  ergibt  sich, 
daß  der  Darmkanal  bei  den  Fleischfressern 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


867 


ca.  5  mal,  beim  Menschen  etwa  7  bis  8  mal, 
beim  Pferd  ca.  10  mal,  beim  Schwein  etwa 
15  mal,  beim  Rind  ca.  20  mal,  bei  Schaf  und 
Ziege  sogar  ca.  25  mal  so  lang  wie  die  Körper- 
länge ist.  Die  Fleischfresser  besitzen  demnach 
einen  kürzeren  Darm  wie  die  Pflanzenfresser. 
Diese  Beziehungen  findet  man  auch  bei  den 
Vögeln,  die  im  allgemeinen  kurze  Därme 
besitzen.  Der  Darm  des  Käuzchens  ist 
ca.  2  mal,  der  der  Krähe  ca.  3  mal,  der  der 
Hühner  ca.  5  mal  so  lang  wie  der  Körper.  Die 
Verschiedenheiten  bezüglich  der  Länge  des 
Darmkanals  unter  Tierarten,  die  fast  die 
gleiche  z.  B.  eine  zellulosereiche,  schwer 
verdauliche  Nahrung  genießen  (man  vgl. 
die  relativen  Darmlängen  von  Einhufern 
und  Wiederkäuern),  erklären  sich  aus  den 
Verschiedenheiten  in  den  Weitenverhält- 
nissen und  in  der  sonstigen  Gestaltung  (Ein- 
lagerung enger  Zwischenstücke  zwischen 
weite  Stellen  behufs  Erzielung  einer  längeren 
Aufenthaltsdauer)  u.  dgl.  So  haben  z.  B. 
die  Einhufer  einen  ungemein  weiten  und 
komplizierten  Enddarm,  während  die  mit 
Vormagen  ausgestatteten  Wiederkäuer  einen 
engen  gleichartigen  Enddarm  besitzen. 

Wesentlich  andere  Längenverhältnisse  als 
die  Säugetiere  weisen  z.  B.  die  Därme  der 
meisten  Fische  auf,  die  häufig  sehr  kurz 
sind.  Z.  B.  verhält  sich  die  Darmlänge  zur 
Körperlänge  bei  Hecht  und  Schleie  wie  1:1, 
beim  Barsch  und  Aal  wie  1:1,5,  beim  Wels 
wie  1:1,4.  Dem  Zwecke,  ein  zu  rasches 
Durcheilen  eines  so  kurzen  Darmkanals  zu 
verhindern,  scheinen  besondere  Vorrich- 
tungen, Spiralklappen,  in  den  Därmen  ge- 
wisser Fische   (z.   B.   Selachier)  zu   dienen. 

Entsprechend  der  Einteilung  des  ge- 
samten Verdauungsschlauches  in  Kopfdarm, 
Vorderdarm,  Mitteldarm  und  Enddarm  zerfällt 
der  schlechthin  als  Darm  bezeichnete  Ab- 
schnitt in  den  Mitteldarm  und  den  End- 
darm. Wegen  der  verschiedenen  Weiten- 
verhältnisse dieser  beiden  Teile  beim  Men- 
schen hat  man  sie  dort  als  Dünndarm  und 
Dickdarm  bezeichnet  und  wendet  diese 
Bezeichnungen  auch  bei  den  Tieren  an. 
Das  ist  streng  genommen  nicht  richtig,  da 
vielfach  die  Weitenverhältnisse  sich  nicht 
.entsprechend  verhalten,  so  weist  z.  B.  das 
Colon  der  Wiederkäuer  ein  geringeres  Lumen 
als  der  größte  Teil  des  Dünndarms  auf. 

la)  Anatomie  des  Mitteldarms. 
Der  Mitteldarm  (Dünndarm,  Intesti- 
num tenue)  der  Säugetiere  reicht  vom 
Magenpförtner  bis  zum  Eingang  in  den  End- 
darm, dessen  erster  Abschnitt  sich  stets 
als  eine  blinde  Ausbuchtung,  ein  Bhnd- 
sack  von  weiterem  Lumen  darstellt.  Da- 
durch hebt  sich  der  Dickdarm  gegenüber  dem 
auch  oft  mit  stärkerer  Muskulatur  versehenen 
Endabschnitte  des  Mitteldarmes  deutlich 
ab.  Der  Blindsack,   der  bei  den  Vögeln  oft 


doppelt   ist,  wird  Blinddarm  genannt  und 
zum  Enddarm  gerechnet. 

Der  Mitteldarm  ist  ein  sehr  verschieden 
langer,  ziemlich  gleichmäßig  weiter,  bei  den 
Säugern  und  Vögeln  der  Regel  nach,  aber  auch 
bei  anderen  Wirbeltieren  nicht  selten  vielfach 
gewundener  Schlauch,  der  wiederum  in  3  Ab- 
schnitte zerfällt.  Diese  sind:  Das  Duodenum 
(Zwölffingerdarm  wegen  seiner  12  Finger- 
breiten entsprechenden  Länge  beim  Men- 
schen genannt),  das  Jejunum  (Leerdarm, 
weil  nach  dem  Tode  meist  ohne  Inhalt)  und 
das  Ileum  (Hüftdarm,  wegen  seiner  Lage 
am  Hüftbein  des  Menschen).  Die  Abgren- 
zung bestimmter  Abschnitte  des  Mittel- 
darmes der  Tiere  und  ihre  Bezeichnung  mit 
diesen  der  Anatomie  des  Menschen  ent- 
lehnten Namen  ist  mehr  oder  weniger  will- 
kürlich, da  bei  jeder  Tierart  die  Art  der 
Lage  des  Darmkanals  in  der  Bauchhöhle, 
[  die  Länge  und  Kennzeichnung  der  Darm- 
j  abschnitte  u.  a.  verschieden  sind  (vgl.  u.  a. 
bei  Ellenberger  und  Baum,  Vergleichende 
j  Anatomie,  Scheunert  und  Grimmer,  Int. 
[Monatsschrift  f.  Anat.  u.  Physiol.  Bd.  23, 
i  1906).  Bei  den  Vögeln  (Gadow)  kann  man 
j  z.  B.  ein  Jejunum  nicht  unterscheiden.  Be- 
sonders interessant  ist  die  als  Spiraldarm 
oder  Spiralklappe  bezeichnete  Vorricli- 
\  tungim  Mitteldarm  gewisser  Fische  (Selachier, 
Ganoiden,  Dipnoer).  Es  ist  eine,  wahr- 
scheinlich zur  Vergrößerung  der  resorbieren- 
den Oberfläche  und  Verhinderung  zu  schnellen 
Durchtrittes  des  Chymus  dienende  schrauben- 
förmig gewundene  Schleimhautfalte  im  Darm- 
lumen. Ferner  kommen  bei  zahlreichen 
Fischarten  schlauchförmige  Blindsackbil- 
dungen am  Uebergange  des  Magens  in  den 
Darm,  die  sogenannten  Pylorusanhänge, 
Appendices  pyloricae,  vor,  die  man  zum 
Darm  gehörig  oder  auch  als  Nachmagen 
auffassen  kann  (vgl.  den  Artikel  „Magen"; 
über  den  Fischdarm  vgl.  Oppel,  Gegen- 
baur,   Biedermann  u.  a.). 

ib)  Histologie  des  Mitteldarms, 
Die  Dünndarmwand  zerfällt  ebenso  wie  die 
Magenwand  in  3  Schichten:  1.  die  seröse 
Haut,  2.  die  Muskelhaut,  3.  die  Schleimhaut 
(Fig.  1). 

Die  seröse  Haut  (Fig.  Im)  ist  eine 
Fortsetzung  des  Peritoneums,  welches  durch 
Faltenbildungen  das  den  Darm  an  die 
Leibeswand  befestigende  Gekröse  bildet  und 
den  Darm  umhüllt. 

Die  Muskelhaut  (Fig.  Ih  bis  1)  besteht 
aus  2  Schichten,  einer  äußeren  dünnen  Längs- 
und einer  inneren  dickeren  Kreisfaserschicht, 
Die  Dicke  der  Muskulatur  ist  bei  den  ver- 
schiedenen Tierarten  und  nach  der  Darm- 
region verschieden.  Die  Fleischfresser  haben 
die  relativ  stärksten,  die  Pflanzenfresser 
die  relativ  am  schwächsten  ausgebildete 
Darmmuskulatur. 

55* 


868 


Darm  (Physiologie  des  AVirbeltier-Darmes) 


Die  Schleimhaut  (Fig.  1  a  bis  g)  ist  in 
verschiedene  Unterschichten  gegliedert.  Cha- 
rakterisiert ist  die  Mitteldarmschleimhaut 
durch  eigenartige  Ausstülpungen,  die  in  das 
Darminnere   hineinragen   und  bei  verschie- 


Durchschnitt 
durch  die  Dünndarmwand 
der  Katze.  Nach  Ellen- 
b  e  r  g  8  r.        a    Zotten ; 

b  Darmeigendrüsen; 
c  Strat.  subglandulare 
granulosum;  d  Strat.  sub- 
glandulare compactum ; 
e  Muscularis  mucosae; 
f  Submucosa;  g  Lymph- 

follikel;  h  Schräg-, 

i   Kreis-,    k    Längsfaser- 

schicht   der  Muskelhaut; 

1  Intermuskularis; 

m  Serosa. 


denen  Wirbeltierarten  als  Falten  oder 
Zotten  auftreten.  Die  Anwesenheit  dieser 
Falten  oder  Zotten  bedingt  eine  gewaltige 
Oberflächen  Vermehrung,  die  zur  Er- 
füllung der  großen  Aufgabe  des  Darmes,  als 
Aufsaugungsorgan  der  Nährstoffe  zu 
dienen,  notwendig  ist. 

a)  Das  Epithel.  Die  Darmschleimhaut 
ist  von  Zyhnderepithel  bedeckt,  nur  bei 
einigen  niedrigstehenden  Tieren  (Amphioxus), 
den  Embryonen  mancher  Säugetiere  und 
einigen  Fischarten  (Cyklostomen,  Teleostier) 
findet  sich  auch  Flimmerepithel.  Das  Zylin- 
derepithel besteht  aus  zwei  Zellarten,  den 
eigentlichen  Zylinderzellen  (Hauptzellen, 
Saumzellen)  und  den  zwischen  sie  eingestreuten 
Becherzellen  (Schleimzellen  Fig.  2  a") 
Außerdem  findet  man  in  diesem  Oberflächen- 
epithel häufig  Wanderzellen  (Leukocyten). 
Die  Zylinderzellen  besitzen  einen  eigen- 
artigen, vielleicht  aus  Stäbchen  bestehenden 
Kutikularsaum,  der  auch  als  Stäbchenorgan 
bezeichnet  worden  ist. 

ß)  Falten  und  Zotten,  Die  Darm- 
zotten (Villi  intestinales)  (Fig.  2)  sind 
meist  fingerförmige  Schleimhautvorsprünge, 
die  in  das  Darmlumen  hineinragen.  Sie 
finden  sich  bei  den  Säugetieren  und  Vögeln, 
während  sie  bei  den  Kaltblütern,  abgesehen 
von  wenigen  Ausnahmen,  fehlen  und  durch 
Falten  ersetzt  sind.  Dieses  sind  längs  und 
quer     verlaufende     Schleimhautfalten,     die 


ebenfalls  eine,  wenn  auch  nicht  so  bedeutende 
Oberflächenvermehrung  bedingen.  Die 
Zotten  und  Falten  sind  selbstverständlicli 
mit  dem  Oberflächenepithel  des  Darmes 
bedeckt,  nur  sind  hier  die  Zylinderzellen  meist 
schmäler  und  höher. 


Fig.  2.  Längsschnitt  durch 
eine  Zotte  einer  Katze.  Nach 
E 1 1  e  n  b  e  r  g  e  r.  a  a'  a"  Epi- 
thel; b  Zottengewebe;  c  Zen- 
tralkanal, d  Muskelbündel. 


Die  Zotten  bestehen  aus  maschigem  reti- 
kulärem Gewebe,  dem  Zottengewebe  und 
enthalten  einen  axial  gelegenen,  schlauch- 
förmigen, von  Endothelzellen  begrenzten 
engen  Lymphraum,  den  Zentr  alkanal. 
Im  Zottengewebe  befinden  sich  zahlreiche 
Leukozyten,  ein  ausgedehntes  Kapillarnetz, 
Nervenfasern  und  Längsbündel  glatter  Mus- 
kulatur (Fig.  2d).  Außen  wird  das  sich  zu 
einer  Grenzschicht  verdichtende  Zottenge- 
webe durch  eine  Schicht  platter  Zellen,  auf  der 
durch  ein  feines  Häutchen  getrennt,  das 
Epithel  aufsitzt,  begrenzt.  Die  Anwesen- 
heit von  Muskulatur  in  der  Zottenwand 
(Brücke,  Heidenhain)  ist  von  großer 
Wichtigkeit  für  ihre  Funktion  als  Auf- 
saugapparat, da  durch  ihre  Kontraktion 
und  Erschlaffung  ein  Zusammenpressen  und 
Erweitern  der  im  Innern  der  Zottenwand 
befindlichen  Hohlräume  (Zentralkanal  usw.) 
veranlaßt  wird.  Der  Zentralkanal  aber  steht 
mit  den  Chylusbahnen  der  Darmwand  in 
Verbindung,  Sehr  wichtig  für  die  Tätigkeit 
der  Zotten  ist  ihr  großer  Reichtum  an  Blut- 
kapillaren. Je  eine  kleine  Arterie  steigt  von 
der  Zottenbasis  in  die  Zotte  und  verläuft 
bei  vielen  Tierarten  bis  zum  Scheitel  der- 
selben empor,  wälu-end  sie  bei  anderen  sich 
bald  teilt.  Stets  löst  sie  sich  in  ein  sehr  aus- 
gedehntes bis  dicht  unter  das  Epithel  reichen- 
des Kapillarnetz  auf,  aus  welchem  Venen 
hervorgehen,  die  sich  nach  dem  Verlassen 
der  Zotten  mit  anderen  zu  größeren 
Venen  vereinigen.  Das  Kapillarnetz  be- 
findet sich  also  in  unmittelbarer  Nähe  der 
Epithelien,  die  die  Aufsaugung  besorgen,  so 
daß  die  durch  die  Blutbahn  weiter  zu  trans- 
portierenden Stoffe  sofort  in  diese  gelangen 
können.    Auf  die  ebenfalls  für  diese  Verhält- 


Darm  (Pliysiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


869 


nisse  sehr  wichtige  und  ausgedehnte  Ver- 
sorgung der  Zotten  mit  Nerven  (und  auch 
mit  Ganglienzellen),  die  mit  den  Darm- 
ganglien (vgl.  S.  870)  zusammenhängen,  sei 
hier  besonders  hingewiesen. 

Fragen,  die  die  Aufsaugung  im  Darm- 
kanal betreffen,  sind  im  Artikel  „Resorp- 
tion", auf  den  hier  hingewiesen  sei,  bear- 
beitet. 

y)  Die  Drüsen  der  Darmschleim- 
haut. Echte  Drüsen  finden  sich  nur  in  der 
Darmschleimhaut  der  Säugetiere  und  Vögel, 
während  sie  bei  den  poikilothermen  Tieren 
fehlen. 

Darmeigendrüsen  (Lieberkühnsche 
Drüsen).  In  der  ganzen  Länge  des  Darmes 
(also  auch  im  Enddarm)  finden  sich  dicht 
nebeneinander  tubulöse  Drüsen,  die  soge- 
nannten Darmeigendrüsen  (Fig.  3,    a),  die 


Fig.  3.  Darmeigen- 
drüsen des  Hundes. 

Nach  Ellen - 
berger.  aDrüsen; 
b  Zylinderzellen ; 
c  Becherzellen;  d 
Interglandulärge- 
webe;    e    Stratum 

granulosum; 
f  Strat.  compac- 
tum;  g  Muscularis 
mucosae ;  h  Sub- 
mucosa;  i  Muskel- 
zug von  g  in  die 
Drüsenschicht  ein- 
tretend. 


teils  gerade  handschuhfingerförmig  (z.  B, 
Carnivoren)  sind,  teils  mehr  oder  weniger 
geschlängelt  verlaufen.  Die  Drüsen  sind  von 
einem  Kapillarnetz  umsponnen  und  von 
Lymphräumen  umgeben.  Sie  münden 
zwischen  den  Zotten  in  das  Darmlumen  und 
sind  mit  einem  Epithel  ausgekleidet,  welches 
dem  Oberflächenepithel  des  Darmes  in 
vieler  Hinsicht  ähnelt.  Nur  sind  die  Zellen 
niedriger  und  verlieren  gegen  das  Drüsen- 
ende hin  den  Kutikularsaum,  Außerdem 
ist  das  Drüsenepithel  reicher  an  Becherzellen 
als  das  Oberflächenepithel,  wenn  auch  nicht 
so  reich,  wie  das  Drüsenepithel  der  Dick- 
darmdrüsen (s.  S.  873).  Im  blinden  Drüsen- 
ende finden  sich  neben  den  Zylinderzellen 
Zellen,  die  zahlreiche  große  Granula  ent- 
halten und  Panethsche  Kör  nerzeilen  (Fig. 
4)  genannt  werden  (Trautmann,  Arch. 
f.  mikr.  Anat.  Bd.  76,  1910).    Offenbar  sind 


diese  bei  der  Produktion  der  spezifischen 
Bestandteile  des  Darmsaftes  beteihgt  (vgl. 
S.  876). 

Duo  den  al-(Sub  muk  o  sa-)drüse  n 
(Brunnersche  Drüsen).  Neben  den  Darm- 


Fig.  4.     Blindes  Ende  einer  Darmeigendrüse  des 

Pferdes.  Nach  Trau  tmann,  fixiert  und  gefärbt 

nach    Altmann.    a    Lumen;    b   Hauptzellen; 

c  Sekretgefüllte,  d  Seki-etleere  Körnerzellen. 

eigendrüsen  finden  sich  im  Anfangsteil 
des  Dünndarmes  (Duodenaldrüsenzone, 
Ellenberger)  verästelte,  tubulo-alveoläre, 
seromuköse  Drüsen,  die  ganz  (ausnahms- 
weise nur  mit  dem  größten  Teile  ihres 
Drüsenkörpers)  in  der  Submukosa  liegen  und 
meist  mit  ihrem  Ausfülirungsgange  die  unter 
der  (die  Darmeigendrüsen  beherbergenden) 
Propria  mucosae  liegende  dünne  Muskel- 
schicht (Muscularis  mucosae)  durch- 
brechen (vgl.  Fig.  5).    Im  Vogeldarm  fehlen 


Fig. 
des 


5.     Schnitt   aus    der   Duudenaldrüsenzone 
Rindes.    Nach   Ellenberger.    a  Zotten; 
b     Darmeigendrüse;     c     Muscularis     mucosae; 
d  Submucosa;   e  Duodenaldrüse;   f  deren  Aus- 
führungsgang; g  Kreis-;  h  Längsfaserschicht  der 
Muskelhaut. 


870 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


diese  submukösen  Drüsen  (Zietzschmann). 
Diese  Drüsen  erstrecken  sich  vom  Pylorus 
aus  gerechnet  bei  den  verschiedenen  Säuge- 
tierarten verschieden  weit  in  den  Dünn- 
darm hinein  (Ellenberger:  Mensch  12  bis 
15  cm,  Fleischfresser  1,5  bis  2  cm,  Ziege 
20  bis  25  cm,  Schaf  60  bis  70  cm,  Schwein 
3  bis  5  m,  Rind  4  bis  5  m,  Pferd  5  bis  6  m). 

Die  Duodenaldrüsenzone  weist  also  eine 
sehr  verschiedene  Länge  auf  und  fällt  keines- 
wegs mit  dem  Duodenum  zusammen.  Auch 
die  Größe  der  Drüsen  und  die  Dichte  ihrer 
Lagerung  ist  selu:  verschieden. 

Der  zwischen  den  Darmeigendrüsen 
liegende  Ausführungsgang  dieser  Drüsen, 
der  meist  auf  die  Oberfläche  der  Darm- 
schleimhaut, manchmal  auch  in  Darm- 
eigendrüsen mündet,  ist  mit  Oberflächen- 
epithel ausgekleidet.  Seine  Fortsetzung  in 
der  Submukosa  und  der  stark  verästelte 
Drüsenkörper  tragen  ein  vom  Oberflächen- 
epithel verschiedenes  Drüsenepithel.  In 
diesem  sind  keine  Becherzellen  vorhanden, 
die  Zellen  sind  mehr  kubisch,  mit  meist 
hellen,  schwach  lichtbrechenden  (Schleim-), 
aber  auch  dunklen,  stark  lichtbrechenden 
Granulis  erfüllt,  ihr  platter  Kern  liegt  dicht 
an  der  Basis.  Wichtig  für  die  Entleerung 
ihres  Sekrets  ist,  daß  die  Drüsenläppchen 
und  Drüsenendstücke  stets  von  der  Muscu- 
laris  mucosae  entstammenden  Muskelfasern 
und  Bündeln  solcher  umgeben  sind. 

Zwischen  den  Duodenaldrüsen  und 
den  Pylorusdrüsen  (vgl.  den  Artikel 
,, Magen")  bestehen  in  morphologischer  Hin- 
sicht auffallende  Aehnlichkeiten,  so  daß 
man  vielfach  eine  Identität  beider  Drüsen- 
arten angenommen  hat.  Es  würde  dann  die 
Duodenaldrüsenzone  .As  eine  Fortsetzung 
der  Pylorusdrüsenschleimhaut  des  Magens 
und  die  Duodenaldrüsen  als  in  die  Sub- 
mukosa gerückte  Pylorusdrüsen  anzusprechen 
sein.  Ich  stehe  auf  Grund  der  von  der 
Ellenberger  sehen  Schule  in  unserem  In- 
stitut durchgeführten  Untersuchungen  (vgl. 
S.  874)  nicht  auf  diesem  Standpunkte,  sondern 
halte  die  Duodenaldrüsen  für  den  Pylorus- 
drüsen morphologisch  sehr  ähnliche,  aber 
doch  nicht  mit  ihnen  identische  Drüsen. 

Lymphknötchen,  Lymphfollikel, 
zytoblastisches  Gewebe.  In  der  ganzen 
Länge  des  Darmes  finden  sich  zerstreut  ein- 
zelne oder  durch  dichtes  Nebeneinanderliegen 
zu  größeren  Haufen  vereinigte  Lymphknöt- 
chen vor.  Sie  bilden  dann  plattenartige  Er- 
höhungen oder  Vertiefungen  in  der  Darm- 
schleimhaut (Pey  er  sc  he  Platten)  und  sind 
bei  verschiedenen  Tierarten,  aber  auch  in- 
dividuoll an  Größe  und  Häufigkeit  ver- 
schieden. Sie  sind  sicher  auch  an  der  Pro- 
duktion der  im  Darmlumen  und  in  den 
verschiedenen    Teilen   der   Darmschleimhaut 


i  auffindbarenLeukozyten, Wanderzellen, 
'  beteiligt. 

Die  Breite  der  Platten  schwankt  nach 
1  Ellenberger  bei  den  Haustieren  zwischen 
I  2  bis  35  mm,  doch  ist  ihre  Länge  wesentlich 
I  größer,  so  daß  sie  meist  bandförmig  erschei- 
1  nen.  Die  größten  Platten  besitzt  von  den 
i  Haustieren  das  Schwein  (dessen  längste 
Platte  2  bis  3  m  messen  kann),  die  kleinsten 
die  Einhufer.  Von  Interesse  ist,  daß  mit  Aus- 
nahme des  Schweines  die  Platten  (aber  auch 
die  Einzelknötchen)  beim  jungen  wachsenden 
Tier  viel  größer  und  zahlreicher  als  beim 
ausgewachsenen  Tier  sind.  Einen  Ueber- 
blick  über  die  gewaltige  Ausdehnung  des 
zytoblastischen  Gewebes  in  der  Dünndarm- 
schleimhaut, die  zweifellos  auf  ihre  große 
funktionelle  Bedeutung,  die  keineswegs  er- 
kannt ist,  hinweist,  geben  die  folgenden 
von  Ellenbergers  Schülern  ermittelten 
Zahlen.  Danach  betrug  die  Länge  aller 
Darmplatten  zusammen  im  Mittel  beim 
Pferde  232,5  cm,  beim  Esel  261,5  cm,  beim 
Rind  427,43  cm,  beim  Schaf  203,5  cm,  bei 
der  Ziege  112,6  cm,  beim  Schweine  363,4  cm, 
beim  Hunde  39,8  cm,  bei  der  Katze  13,8  cm. 
Das  Verhältnis  der  gesamten  Länge  der 
Dünndarmplatten  zur  Länge  des  Dünndarmes 
war  demnach  beim  Pferde  1:9,  beim  Fohlen 
1:5,  beim  Rind  1:9,8,  beim  Kalb  1:4,9, 
beim  Schafe  1:13,7,  beim  Lamm  1:0,6,  bei 
der  Ziege  1:18,  beim  Zickel  1:5,  beim  Schwein 
und  Ferkel  1:5,  beim  Hunde  1:10,  beim 
Hündchen  1:6,2,  bei  der  Katze  1:10,8,  beim 
Kätzchen  1:10,2. 

Anschließend  sei  erwähnt,  daß  auch  bei 
den  Kaltblütern  und  Vögeln  lymphadenoides 
Gewebe  und  Wanderzellen   zu  finden  sind. 

ö)  Die  Nerven  der  Darmwand.  In 
der  Darmwand  finden  sich  zwei  ausgedehnte 
Nervennetze  mit  Ganglienzellhaufen,  die 
für  die  Bewegungen  des  Darmes  von  größter 
Bedeutung  sind  (vgl.  5Ö).  Das  eine  gröbere 
Geflecht,  Plexus  myentericus  (Auer- 
b achscher  Plexus)  liegt  zwischen  den  beiden 
Muskelschichten.  Es  steht  durch  zahlreiche 
Fasern  mit  einem  zweiten  feineren  in  der 
Submukosa  hegenden  Geflecht,  dem  Plexus 
submucosus  (Meißnerscher  Plexus),  in 
Verbindung.  Erst  von  diesem  gehen  die  die 
Schleimhaut  versorgenden  Fasern,  an  denen 
sich   auch  noch  Ganghenzellen  finden,   aus. 

ic)  Anatomie  des  Enddarmes.  Der 
Enddarm  (Intestinum  crassum,  Dick- 
darm) beginnt  mit  dem  nur  wenigen  Säuge- 
tieren fehlenden  Cae_cujn  (Blinddarm)  k 
und  wird  in  mehrere  Unterabteilungen  ge- 
teilt. Abgesehen  vom  Caecum  sind  diese 
das  Colon  und  das  Rektum,  welches  mit 
dem  Anus  (After)  endet.  In  noch  viel 
weiterem  Maße  als  beim  Mitteldarm  ist  die 
naturgemäße  Nahrung  für  die  Ausbildung 
des  Enddarmes,  was  seine  Länge,  Weite  und 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


871 


Form  anlangt,  maßgebend.  Auch  hier  ist 
der  Zellulosegehalt  der  maßgebende  Faktor 
und  tritt  in  seiner  entscheidenden  Bedeutung 
nirgends  so  unverkennbar  wie  hier  zutage. 


rassen  (Fig.  10))  kompliziert  gebaute,  dem 
Herbivorenenddarm  ähnhche  Enddärme,  an- 
dere (z.  B.  der  Mensch  (Fig.  6)  einfach  ge- 
baute, dem  reinen  Carnivorenenddarm  ähn- 


Dorsaie  Querlage 


Rechte 
dorsale 
Längslage 


Rechte 
ventrale 
Längslage 


Fig.  7.     Hund 


In  pflanzlichen  Nahrungs- 
mitteln ist  ein  großer  Teil 
der  Nährstoffe  von  Zellu- 
losehüllen umgeben.  Diese 
werden  von  den  Verdauungs- 
säften nicht  gelöst,  schützen 
also  ihren  Inhalt  vor  der 
Verdauung,insoweit  sie  nicht 
durch  Aufquellen  in  Magen 
und  Dünndarm  und  durch 
Kauen  und  Einspeichelung 
gesprengt  werden.  Eine 
Zerstörung  der  Zellulose- 
hüllen findet  durch  Wir- 
kung von  Bakterien  statt 
und  dauert  lange  Zeit, 
ein  Vorgang,  der  erst 
im  Enddarm  stattfinden 
kann  (vgl.  den  Artikel 
„Verdauung").  Deshalb  be- 
sitzen reine  Pflanzenfresser 
(Fig.  8,  9)  mächtige  mit 
vielen  Aussackungen,  Poschen,  Verenge- 
■rungen,  Erweiterungen  und  Windungen  aus- 
gestattete Enddärme  und  vor  allem,  soweit 
sie  nicht  Vormägen  besitzen,  einen  ganz 
gewaltigen  Blinddarm.  In  ihnen  kann  die 
Nalirung  lange  lagern  und  bakteriellen  Wir- 
kungen und  einer  Nachverdauung  unter- 
worfen werden.  Der  Enddarm  der  Fleisch- 
fresser (Fig.  7)  hingegen  ist  kurz,  oft  nur  ein 
ziemlich  gleichmäßig  weites  und  wenig  oder  gar 
nicht  gewundenes  Kohr,  dem  Aussackungen 
u.  dgl.  sowie  ein  großer  Blinddarm  fehlen. 
Der  Enddarm  der  Omnivoren  steht  in  der 
Mitte,  indem  gewisse  Arten  (z.  B.  Schweine- 


Fig.  8.     Pferd. 


Fig.  9.     Rind.  Fig.  10.     Schwein. 

Fig.  6—10.     Vergleichende  Darstellung  des  Enddarms. 
Nach  EUenberger  und  Baum. 


liehe  Enddärme  besitzen.  Auch  bei  ein 
und  derselben  Gattung  finden  sich  oft  er- 
staunhche  Unterschiede  bezüglich  der  Aus- 
bildung der  Enddärme,  die  sich  aus  der  im 
Laufe  der  Zeit  eingetretenen  Anpassung  an 
eine  veränderte  Kost  erklären  lassen.  Nach 
Tullberg  tritt  dies  besonders  deutlich  in 
der  Gruppe  der  Nager  hervor. 

Nach  Form  und  Lage  in  der  Bauchhöhle 
teilt  man  den  Enddarm  des  Menschen 
in  folgende  Unterabschnitte  ein:  Caecum, 
Colon  ascendens,  transversum,  descendens, 
sigmoideum  und  Rektum.  Diese  Einteilung 
kann  auf  die  meisten   Tiere  schon  deshalb 


872 


Darm  (Physiologie  des  Wii-beltier-Dannes) 


nicht  ohne  weiteres  übertragen  werden,  weil 
die  Lage  des  Enddarmes  in  der  Bauchhöhle 
eine  ganz  andere,  sowie  seine  Gliederung  viel 
komplizierter  ist  und  auch  häufig  ein  Bhnd- 
darm  fehlt.  Einen  Ueberblick  über  die  Größe 
des  Enddarmes  einiger  Säugetiere  gibt  fol- 
gende Zusammenstellung: 


Fassungsv. 
in  1 


Pferd 


Rind 
Schaf 


Caecum 

großes  Colon 

kleines  Colon 

Caecum 

Colon 

Caecnm 

Colon 


0,80 — 1,23 

2,9—4 
2,35— 3>44 

0,5 — 0,6 

6—9 

0,25—0,36 

3,5—5,5 


16—68 
55— 12J 
10 — 19 
ca.  9 
ca.  28 
ca.  I 
4—6 


a)  Der  Blinddarm,  Intestinum  cae- 
cum. Von  den  einzelnen  Abschnitten  des 
Enddarmes  beansprucht  der  Blinddarm  ein 
besonderes  Interesse,  welches  eine  genauere 
Besprechung  seines  Vorkommens  und  Baues 
an  dieser  Stelle  rechtfertigt.  Ausführliche 
Untersuchungen  besonders  Elle  nb  ergers 
liegen  hierüber  vor. 

Bei  den  meisten  Kaltblütern  sind  Blind- 
därme nicht  vorhanden.  Unter  den  Fischen 
finden  sich  bei  Teleostiern  und  Plagiostomen 
höchstens  Andeutungen.  Ebensolche  sind 
am  Darm  einiger  Amphibien  (Pipa,  Sala- 
mandra)  festzustellen.  Bei  den  Reptilien 
dagegen  kommen  z.  B.  bei  den  Sauriern  und 
Cheloniern,  besonders  bei  den  Landschild- 
kröten, seltener  bei  den  Ophidiern,  Blinddärme 
vor.  Bei  Säugetieren  und  Vögeln  finden  sich 
Blinddärme  häufig  und  gerade  hier  ist  die 
Abhängigkeit  ihrer  Größe  und  Ausbildung 
von  der  naturgemäßen  Nahrung  auffallend 
deutlich.  Tiere,  die  zellulosereiche,  schwer 
verdauliche,  voluminöse,  pflanzliche  Nah- 
rung zu  sich  nehmen,  besitzen  große  Blind- 
därme, während  die  von  animaler,  leicht 
verdaulicher,  wenig  voluminöser  Nahrung 
lebenden  Tiere  keine  oder  nur  sehr  gering- 
gradig ausgebildete  Caeca  haben.  Finden 
sich,  wie  dies  manchmal  der  Fall  ist,  bei 
Tieren  der  ersteren  Art  nur  kleine  Caeca, 
so  ist  ihr  Verdauungsschlauch  mit  anderen 
Einrichtungen  versehen,  die  die  Funktionen 
der  Blinddärme  ersetzen  und  ihre  Rolle 
übernehmen.  Solche  Einrichtungen  sind 
Kröpfe,  Vormägen,  Ausbuchtungen  an  Magen 
und  Darm  usw. 

Unter  den  Vögeln  haben  die  reinen  Fisch- 
und  Aasfresser,  die  Insekten-  und  Frucht- 
fresser meist  keine  Blinddärme.  1  Blinddarm 
besitzen  Krähen,  Dohlen  und  Tauchenten. 
Die  Vögel  aber,  die  reine  Granivoren  sind, 
neben  Insekten  auch  Cerealien  zu  sich  nehmen, 
oder  cellulosereiche  grüne  Pflanzenkost  ge- 
nießen, haben  2  Blinddärme.  Ausnahmen 
finden    sich    natürlich     häufig,     so     haben 


die  fleischfressenden  Vögel  (eigentliche  Raub- 
vögel) teils  einen  langen  Darm  ohne  Caecum, 
teils  einen  kurzen  Darm  mit  2  Caeca, 
Auch  scheint  die  Größe  des  Blinddarmes 
zum  Flugvermögen  in  Beziehung  zu  stehen, 
indem  gute  Flieger  kleinere,  die  Laufvögel 
große  Caeca  besitzen  (Pagenstecher).  3 
Blinddärme  findet  man  bei  gewissen  Stelz- 
vögeln. 

Bei  den  Säugetieren  finden  sich  dieselben 
durch  die  Art  der  Nahrung  und  sonstigen 
Bau  des  Verdauungstraktus  bedingten  Ver- 
schiedenheiten. Keinen  Blinddarm  besitzen 
che  Chiroptera,  Mustelidae,  viele  fleisch- 
fressenden Ursiden,  fast  alle  Insektivoren, 
ferner  die  fleischfressenden  Wale,  einige 
Edentaten  (z.  B.  Faultier,  Schuppentier), 
Marsupialier  (Beutelmarder)  und  Hippopo- 
tamus.  Von  den  übrigen  Säugetieren  be- 
sitzen fast  alle  einen  Blinddarm.  Dieser  ist 
am  kleinsten  (Vio  Körperlänge)  beim  Men- 
schen, den  antlnopomorphen  Affen,  den  Raub- 
tieren und  Robben,  mittelgroß  bei  den 
Caniden,  Suiden,  Ruminantiern  und  einigen 
Nagern;  sehr  groß  (Vs  bis  1  der  Körperlänge) 
bei  den  meisten  Perissodaktylen  (Pferd, 
Esel,  Rhinozeros),  vielen  Nagern  und  Beutel- 
tieren. Bei  diesen  Tierarten  ist  der  Bhnd- 
darm  ein  gewaltiges  Organ,  dessen  Größe 
und  Fassungsvermögen  den  Magen  bei  weitem 
übertrifft.  2  Caeca  finden  sich  bei  Säuge- 
tieren nur  selten,  z.  B.  bei  Hyrax,  Manatus, 
Myrmecophaga  didaktyla  und  einigen  Dasyu- 
riden. 

Beim  Menschen  findet  sich  bekanntUch 
am  Blinddarm  ein  eigenartiger  Anhang, 
Appendix  caeci  (Fig.  6),  der  seiner  Form 
wegen  "Wurmfortsatz,  Processus  ver- 
miformis, genannt  wird  und  dessen  Ent- 
zündung jene  schwere  fälschhch  als  Bhnd- 
darmentzündung  bezeichnete  Erkrankung 
zur  Folge  hat. 

Ein  echter  Processus  vermiformis  findet 
sich  außer  beim  Menschen  nur  noch  bei  den 
Menschenaffen,  wohl  aber  können  wir  als 
Analoga  desselben  alle  zytoblastischen  Ge- 
webe des  Blinddarmes,  besonders  natürlich 
die  in  seiner  Spitze  befindhchen,  auffassen 
(Ellenberger).  Die  Schleimhaut  des  Pro- 
cessus vermiformis  des  Menschen  besitzt 
nämlich  lymphadenoiden  Charakter  und  be- 
steht gewissermaßen  aus  einer  großen  FoUikel- 
platte  (Peyersche  Platte).  Eine  solche  An- 
häufung von  Lymphfollikeln  an  der  Caecum- 
spitze  findet  sich  nach  Ellenberger  bei 
zahlreichen  Säugetieren,  besonders  bei  einer 
großen  Anzahl  von  Nagern  (Kaninchen, 
Ratte,  Maus,  Meerschweinchen  u.  a.),  ferner 
bei  den  Fehden  (Löwe,  Katze),  bei  Marsu- 
pialiern  (Wombat),  den  Monotremen  und 
vor  allem  auch  den  Einhufern.  Den  meisten 
Säugetieren  hingegen  fehlt  nicht  nur  jede 
Andeutung    eines    Wurmfortsatzes,    sondern 


Dann  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


873 


auch  die  Anhäufung  zytoblastischen  Ge- 
webes an  der  Blinddarmspitze.  Als  Er- 
satzorgane dürften  dann  die  im  Anfangsteile 
des  Enddarmes  (Caecum,  Colon),  ja  sogar 
die  im  Endteile  des  Dünndarmes  vorkom- 
menden Follikelplatten  anzusprechen  sein 
(Ellenberger). 

ß)  Das  Colon.  In  auffallend  mächtiger 
Weise  ist  bei  vielen  pflanzenfressenden  Tieren 
auch  das  Colon  entwickelt,  indem  es  eine  er- 
hebliche Längenausdehnung  und  zum  Teil 
auch  große  Weite  besitzt.  So  bildet  bei  den 
Einhufern  das  Colon  eine  gewaltige,  ver- 
schieden weite,  mit  Poschen  versehene  Dop- 
pelschlinge (vgl.  Fig.  8),  ebenso  findet  man 
bei  gewissen  Nagern  mehrere  parallele 
Schlingen.  Bei  den  Ruminantiern  ist  das 
sehr  lange  Colon  eigenartig  aufgewunden, 
indem  es  in  einer  in  einer  Ebene  liegenden 
Spirallinie  verläuft.  Im  Mittelpunkt  an- 
gelangt dreht  es  um  und  verfolgt  seine 
spiralige  Bahn  wieder  in  entgegengesetzter 
Richtung,  um  dann  nach  Bildung  einer 
großen  Schlinge  in  das  Rektum  überzugehen 
(vgl.  Fig.  9).  Auch  beim  Schwein  findet 
sich  ein  ähnliches  ,, Darmlabyrinth",  dessen 
Schleifen  aber  über-  und  ineinander  liegen 
(vgl.  Fig.  10). 

id)  Histologie  des  Enddarmes 
(Ellenberger).  Die  Wand  des  Enddarmes 
besteht  aus  denselben  drei  Schichten,  wie 
die  des  Dünndarmes.  Der  Hauptunterschied 
besteht  zwischen  den  Schleimhäuten  beider 
Darmabschnitte  bei  den  Säugetieren  darin, 
daß  der  Enddarmschleimhaut  die  Zotten 
fehlen.  (Bei  den  Vögeln  hingegen  finden  sich 
Falten  oder  Zotten  auch  im  Enddarm.) 
Außerdem  ist  das  Oberflächenepithel,  be- 
sonders aber  das  Drüsenepithel  viel  reicher 
an  Becherzellen,  als  dies  im  Dünndarm  der 
Fall  ist  (Fig.  11).  Die  Becherzellen  sind  oft 
in  gleicher  Zahl  mit  den  Zylinderzellen  vor- 


I  II 

Fig.   11.    Darmeigendrüsen.    I.   im   Dünndarm, 

IL     im     Dickdarm.        Nach      Ellenberger. 

a  Zylinderzellen;  b  Becherzellen;   c  Schleimiges 

Sekret  im  Drüsenlumen. 


handen  und  alternieren  mit  ihnen,  selten 
überwiegen  sie  sogar.  Lymphfollikel  sind 
auch  im  Enddarm  häufig  anzutreffen,  aller- 
dings finden  sich  Follikelplatten  selten, 
während  EinzelfoUikel  häufiger  sind.  Be- 
züglich des  Vorkommens  von  Follikelplatten 
im  Caecum  und  Processus  vermiformis  vgl. 
daselbst.  Bei  Mensch,  Pferd,  Schwein, 
Meerschweinschen  und  anderen  Tieren,  nicht 
!  aber  bei  den  Carnivoren  und  Wiederkäuern 
'  tritt  die  Längsmuskulatur  bestimmter  Ab- 
schnitte des  Enddarmes,  besonders  des 
Caecums  und  Colons,  in  Form  starker 
I  Längsstreifen  auf  (Bandstreifen ,  Tänien), 
zwischen  denen  nur  eine  ganz  geringe 
Längsfaserlage  übrig  bleibt.  Die  Band- 
'  streifen  sind  kürzer  als  der  Darm.  Dadurch 
wird  die  Darmwand  gefaltet  und  wölbt 
sich  zwischen  ihnen  hervor,  wobei  sie  neben- 
einander liegende  Aussackungen,  die  Po- 
schen, Haustra,  bildet  (Fig.  6,  8,  10). 
!  Der  Endabschnitt,  das  Rektum,  besitzt 
eine  stärkere  Muskulatur  und  reichlich  elasti- 
sches Gewebe.  In  der  Rektalschleimhaut 
häufen  sich  Lymphfollikel  an  und  die  Zahl  der 
Schleim  produzierenden  Becherzellen  nimmt 
zu.  An  die  Rektalschleimhaut  schließt  sich 
wenige  Zentimeter  vor  der  Afteröffnung  die 
meist  drüsenfreie,  mit  mehrschichtigem  Plat- 
tenepithel bedeckte  Analschleimhaut  an. 
Der  Uebergang  erfolgt  plötzlich  ohne  Ueber- 
gangszone.  Bei  Fleischfressern  und  dem 
Schwein  kommen  eigenartige  Analdrüsen 
und  bei  ersteren  auch  Zirkumanaldrüsen 
(an  der  Afteröffnung)  und  neben  dem  After 
die  Analbeutel  mit  den  Analbeutel- 
drüsen  vor. 

2.  Der  Darmsaft.  Als  Darmsaft  be- 
zeichnet man  das  gemischte  Sekret  des 
Oberflächenepithels  und  der  Darmwand- 
drüsen. Genauere  Kenntnisse  bestehen  nur 
vom  Darmsaft  einiger  Säugetiere. 

2a)  Gewinnung.  Die  Gewinnung  wirklich 
reinen  Darmsaftes  ist  mir  mit  Hilfe  von  nach  der 
Methode  von  Thiry-Vella  angelegten  Darm- 
fisteln möglich.  Nach  der  Yellaschen  Methode 
wird  ein  Stück  Darm  ausgeschnitten  und  die 
beiderseitigen  Oeffnungen  in  die  Bauchwand  ein- 
geheilt (Fig.  12),  während  die  beiden  Enden  des 
Darmes  miteinander  vereinigt  werden.  Nach 
Thiry  wird  ebenso  verfahren,  nur  daß  nur  eine 
Oeffming  des  ausgeschnittenen  Darmstückes  in  die 
Bauchwand  verlegt  wird,  während  die  andere 
geschlossen  in  der  Bauchhöhle  versenkt  wird. 
Die  Methoden  beruhen  also  darauf,  daß  ein 
Stück  Darm  isoliert  und  sein  Lumen  von  außen 
zugängig  gemacht  wird.  Das  von  der  Schleimhaut 
des  Darmstückes  abgesonderte  Sekret  wird  auf 
diese  Weise  rein  ohne  alle  fremde  Beimengungen 
gewonnen.  .Je  nach  der  Lage  der  Fistel  am  Darm 
wird  der  Saft  der  Darmeigendrüsen  gemischt 
mit  den  Sekreten  des  Oberflächenepithels  von 
Mittel-  oder  Enddarm,  oder  dieses  Gemisch 
noch  vermischt  mit  dem  Duodenaldrüsensekret 
gewonnen.     Fisteln  der  beschriebenen  Art  sind 


874 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


öfter  an  Hunden  und  pflanzenfressenden  Tieren 
(Ziege,  Kalb,  Ochse)  angelegt  worden.  Infolge 
von  Komplikationen  bei  Hernien  hat  man  auch 
solche  Fisteln  beim  Menschen  beobachtet  (De- 
mant, Hamburger  u.   Hekma,  Nagano). 


1  !•  M 


t-G 


Fig.     12.      Thiry- 
Vella-Fistel.  Sche- 
matisch.    Nach 
Gmelin.      G    Ge- 
kröse;   D   isoliertes 
Darmstück ; 
B  Bauchwand. 


2b)  Zusammensetzung  der  Darm- 
sekrete, a)  Gemischter  Darmsaft  des 
Mitteldarms.  Der  Darmsaft  (Succus 
entericus)  ist  eine  schwach  gelbliche,  durch 
Zelltrümmer,  Bakterien  und  Leukozyten, 
leicht  getrübte,  schleimige  Flüssigkeit  von 
alkalischer  Keaktion.  Das  spezifische  Ge- 
wicht schwankt  in  engen  Grenzen  zwischen 
1,007  (Mensch)  bis  1,0143  (Lamm,  Pregl) 
bis  1,0187  (Ziege,  Lehmann). 

Von  anorganischen  Substanzen  sind  die 
die  alkalische  Reaktion  bedingenden  Karbo- 
nate der  Alkahen  (beim  Zusatz  von  Säure 
schäumt  der  Darmsaft  auf)  und  Chloride  in 
erster  Linie  zu  nennen. 

Unter  den  organischen  Bestandteilen  sind 
physiologisch  wichtig  der  mechanisch  be- 
deutsame, die  schleimige  Beschaffenheit  be- 
dingende, als  Nukleoalbumin  (kein  Mucin, 
Kutscher)  anzusprechende  Eiweißkörper 
und  die  zahlreichen  Fermente.  Von  solchen 
enthält  der  Darmsaft  ein  p  e  p  t  o  ly  t  i  s  ch  es,  das 
Erepsin,  ein  lipolytisches  (f'ettspaltendes) 
und  mehrere  kohlenhydratspaltende 
(Diastase  schwach  wirksam,  Maltase, 
Invertase  und  ev.  Laktase).  Ferner  ist 
die  ihrer  Natur  nach  noch  unbekannte 
Enterokinase  zu  nennen. 

Es  muß  hier  darauf  hingewiesen  werden, 
daß  die  Frage  keineswegs  entschieden  ist,  ob 
die  genannten  physiologisch  wirksamen  Fer- 
mente lediglich  als  Bestandteile  des  Darm- 
saftes oder  auch  intrazellulär  als  Endoenzyrae 
zur  Wirkung  gelangen.  Ich  halte  das  für 
möglich,  erblicke  aber  ihre  außerordentliche 
Bedeutung  für  die  Verdauung  darin,  daß  sie 
in  erster  Linie  extrazellulär  im  Darmlumen 
wirken.  Nach  den  Arbeiten  Abderhaldens 
über  die  Verwertung  der  Bausteine  der  Nähr- 
stoffe im  Organismus  dürften  hierüber  kaum 
noch  Zweifel  bestehen. 

Sehr    interessante    Ergebnisse   haben    Unter- 


suchungen vonExtrakten  aus  derDarmschleimhaut 
gehabt,  die,  soweit  sie  sich  auf  die  kohlenhj'drat- 
spaltenden  Fermente  be  iehen,  auch  ziemlich  ein- 
deutig sind.  Fischer  und  Niebel  (Pr.  Akad. 
d.  Wiss.  1896)  fanden  im  Duodenum  von  Rindern 
und  Schafen  keine  Invertase,  wohl  aber  bei  Pferd 
und  Huhn.  Am  wichtigsten  sind  die  Beziehungen, 
die  zwischen  dem  Vorkommen  von  Laktase 
und  dem  Gehalt  der  Nahrung  an  Milchzucker 
bestehen  (Weinland,  Röhmann  und  Lappe, 
Ber.  d.  deutsch.  Chem.  Ges.  Bd.  28,  1895). 
Weinland  (Z.  f.  Biol.  Bd.  38, 1898;  Bd.  40, 1900) 
zeigte,  daß  in  der  Darmschleimhaut  junger,  säu- 
gender Tiere  stets  Laktase  zugegen  war,  während 
sich  bei  alten  ohne  Milch  ernährten  Tieren  dieses 
Ferment  nicht  nachweisen  ließ.  Nach  längere 
Zeit  fortgesetzter  Beigabe  von  Milch  zur  Nahrung 
solcher  Tiere  ließ  sich  auch  bei  ihnen  das  milch- 
zuckerspaltende Ferment  in  der  Darmschleimhaut 
wieder  nachweisen. 

Quantitative    Zusammensetzung 
des  Darmsaftes: 


Hund 


Ziege 


Pferd 


Mensch 
( Salzberg- 

Faifel)  (Thiry)  (Lehmann)(Colin) 

Wasser:  98,2%  97  2— 97i9    95,3—95,4      98,1 

Asche:    1,02%  0,76 — 0,97    0,76 — 0,83      1,45 

Mensch  Hund  Lamm 

(Hamburger  und 

Hekma,   Nagano) 
Na,  CO3  0,22  0,44—0,54    0,37—0,64 

Na  CI         0,58—0,67  0,48—0,5 

ß)  Sekret  der  Duodenaldrüsen. 
Das  Sekret  der  Duodenaldrüsen  ist  nicht 
rein,  sondern  nur  vermischt  mit  dem  des  Ober- 
flächenepithels und  der  Darmeigendrüsen 
zu  gewinnen.  Colin  beschreibt  ein  solches 
Gemisch  vom  Pferde  als  eine  schwach  al- 
kahsche,  schleimige  Flüssigkeit  von  salzigem 
Geschmack.  Pawlow  und  Parastschuk 
(Z.  f.  phys.  Chem.  Bd.  42,  1904)  gewannen 
es  beim  "Hunde  und  fanden  darin  sowohl 
proteolytische  wie  Labwirkung.  Das  proteo- 
lytische Ferment  in  diesem  Saft  erwies  sich 
als  Pepsin  (Abderhalden  und  Bona,  Z.  f. 
phys.  Chem.  Bd.  47, 1906),  so  daß  nach  diesen 
Befunden  eine  funktionelle  Identität  der 
Duodenaldrüsen  mit  den  Pylorusdrüsen  an- 
genommen werden  muß,  für  die  früher  schon 
andere  Autoren,  besonders  Grützner,  ein- 
getreten sind.  Demgegenüber  fanden  wir 
bei  Kind,  Pferd  und"  Schwein  in  den  Ex- 
trakten der  abpräparierten  Submukosa,  die 
die  Duodenaldrüsen  enthielt,  weder  Pepsin 
noch  Labferment,  sondern  nur  ein  schwach- 
wirkendes diastatisches  Ferment.  Ich  halte 
demnach  Pylorus-  und  Duodenaldrüsen  auch 
funktionell  nicht  für  identisch,  umso  mehr, 
als  die  Möglichkeit,  daß  dem  von  Pawlow 
und  Parastschuk  gewonnenem  Safte 
Sekret  echter  Pylorusdrüsen  beigemischt 
war,  mir  nicht  ausgeschlossen  erscheint. 

7)  Die  Sekrete  des  Oberflächenepithels 
sind  nicht  unvermischt  mit  denen  der  Darm- 
eigendrüsen zu   erhalten,  ihre   Bestandteile  also 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


875 


nicht  getrennt  zu  ermitteln.  Dies  könnte  nur 
bei  den  Fischen  und  anderen  Poikilothermen, 
denen  die  Darmeigendrüsen  fehlen,  gelingen. 
Allerdings  darf  man  bei  ihnen  keineswegs  das 
Oberflächenepithel  mit  dem  der  Säuger  und 
Vögel  identifizieren.  Einblicke  in  die  Zusammen- 
setzung gewähren  einige  ältere  Untersuchungen, 
die  an  Extrakten  der  Darmschleimhaut  angestellt 
worden  sind  und  sich  auf  die  Feststellung  der 
Anwesenheit  von  Verdauungsfermenten  be- 
schränkten. Man  fand  darin  bei  einigen  Arten 
ein  bei  alkalischer  Reaktion  wirksames,  also  dem 
Trypsin  ähnliches,  proteolytisches  Ferment  und 
Diastase  (Kruken berg).  Bei  manchen  Arten 
(Oblata,  Chrysophys,  Spams  u.  a.)  war  überhaupt 
kein  Ferment  aufzufinden. 

d)  Sekrete  des  Enddarms.  Das 
Sekret  der  Enddarmschleimhaut,  das  eben- 
falls ein  Gemisch  ans  dem  des  Oberflächen- 
epithels und  der  Darmeigendrüsen  ist,  ist 
nach  Untersuchungen  am  Menschen  wasser- 
hell, dick,  klebrig,  geruchlos  und  neutral. 
Da  der  Enddarm  die  Aufgabe  hat,  als  Ex- 
kretionsorgan  der  überschüssigen  Mineral- 
substanzen des  Körpers  zu  dienen,  ist  es  sehr 
reich  an  Salzen.  Fermente  sind  darin  kaum 
enthalten,  höchstens  findet  sich  Erepsin 
(Berlatzki  und  Strazesko,  Bergman), 
vielleicht  auch  schwach  wirksame  Lipase 
und  Diastase  (Wakabayashi  und  Wohl- 
gemut h),  von  einigen  Autoren  wird  das 
bestritten.  In  Extrakten  der  Blinddarm- 
schleimhaut von  Pflanzenfressern  fand  sich 
ein  schwach  wirksames  diastatisches  Fer- 
ment und  Invertin  (Ellenberger,  Scheu- 
nert,  Bergman,  Sawamura),  diese  Be- 
funde entsprechen  ganz  der  geringen  Be- 
deutung des  Enddarms  als  Verdauungsorgan. 

Nochmals  sei  darauf  hingewiesen,  daß 
der  Darm,  ganz  besonders  aber  der  Enddarm, 
eine  sehr  wesentliche  Bedeutung  als  Ex- 
kretionsorgan  besitzt,  daß  er  an  der  Kot- 
bildung  bei  allen  Tieren  erheblich 
beteiligt  ist,  und  daß  beim  Menschen  und 
den  Carnivoren  häufig  zum  weitaus  größten 
Teile  der  Kot  aus  seinen  Exkreten  besteht. 
Zelltrümmer  und  Schleim  u.  a.  bilden  somit 
einen  wichtigen  Bestandteil  der  Enddarm- 
absonderungen. 

2c)  Fermente  und  Hormone  der 
Darmschleimhaut.  In  Extrakten  der 
.Dünndaümschleimhaut  finden  sich  außer 
den  erwähnten  Fermenten  des  Darmsaftes 
und  der  Enterokinase  noch  einige  biologisch 
wichtige  und  interessante  Substanzen.  Die- 
selben dürften  lediglich  im  Innern  der 
Zellen  befindlich  sein  und  dort,  soweit  es 
Fermente  sind,  auch  zur  Wirkung  kommen, 
also  zu  den  intrazellulären  Fermenten  (Endo- 
fermenten)  gehören.  Von  diesen  sind  zwei 
Fermente  Arginase  (Kossei  und  Dakin, 
Z.  f.  phys.  Chem.  Bd.  41, 1904) und  Nuklease 
(Abderhalden  und  Schittenhelm,  Z.  f. 
phys,  Chem.  Bd.  47,  1906)  zu  nennen. 


Die  Arginase  vermag  die  unter  den  Ei- 
weißbausteinen eine  wichtige  Rolle  spielende 
Diaminosäure  Arginin  in  Harnstoff  und 
Ornithin  zu  zerlegen  (vgl.  den  Artikel  „Ei- 
weißkörper"). 

Die  Nuklease  spaltet  die  Nukleinsäuren, 
nachdem  sie  sie  aus  ihrer  gelatinisierenden 
a-Form  in  die  leicht  lösliche  b-Form  über- 
geführt hat,  in  ihre  Bestandteile  (vgl.  den 
Artikel  ,, Eiweißkörper"). 

Auch  Antifermente  (Antitrypsin,  Anti- 
pepsin)  sind  in  der  Darmschleimhaut  ge- 
funden worden  (Weinland). 

Ferner  findet  sich  in  der  Darmschleim- 
haut ein  Hormon,  das  Sekretin,  (Bayliss 
und  Starling,  J.  of  Phys.  29),  welches 
für  die  Erregung  der  Absonderung  des 
Pankreassaftes  und  der  Galle  sowie  des 
Darmsaftes  selbst  (Delezenne  und  Frouin) 
von  großer  Bedeutung  ist.  Das  Sekretin 
läßt  sich  mit  verdünnter  Salzsäure  aus  der 
Dünndarmschleimhaut  extrahieren  und  ruft 
in  die  Blutbahn  gebracht  sofort  lebhafte 
Absondening  der  genannten  Säfte  hervor. 
Es  ist  in  der  Darmschleimhaut  in  einer  Vor- 
stufe als  Prosekretin  vorhanden,  das  erst 
durch  Salzsäure  in  die  wirksame  Substanz 
Sekretin  übergeführt  wird.  Das  Sekretin 
ist  siedebeständig,  also  kein  Ferment  (vgl. 
den  Artikel  ,, Innere  Sekretion").  Es 
sei  betont,  daß  über  Natur,  Vorkommen, 
Einheitlichkeit,  Verbreitung  und  Wirkungs- 
weise des  Sekretins  noch  vielfach  Unklar- 
heiten bestehen  (Popielski,  Zentralbl.  f. 
Physiol.  Bd  19;  v.  Fürth  und  Schwarz, 
Pflügers  Arch.  Bd.  124;  Zunz,  Arch.  int. 
de  phys.  Bd.  VIII). 

3.  Die  Wirkungen  des  Darmsaftes. 
Die  Wirkungen  des  Darmsaftes  sind,  soweit 
sie  die  Fortbewegung  des  Inhaltes  begün- 
stigen, in  erster  Linie  an  das  Vorhandensein 
der  Schleimsubstanz  gebunden.  Chemische 
Wirkungen  können  seitens  des  Darmsaftes 
sowohl  durch  seinen  Alkaligehalt  (Beteili- 
gung an  der  Neutralisation  des  sauren  Magen- 
inhalts) als  auch  durch  die  in  ihm  enthaltenen 
Fermente  ausgeübt  werden. 

3a)  Erepsin.  Das  von  Cohnheim  (Zeit- 
schr.  f.  phys.  Chem.  Bd.  33,  1901)  entdeckte 
Erepsin  ist  ein  peptolytisches  Ferment, 
welches  native  Eiweißkörper  mit  Ausnahme 
von  Casein,  Protaminen  und  Histonen  gar 
nicht,  die  bei  der  Pepsin-  oder  Trypsinver- 
dauung  entstehenden  Peptone  aher  sehr 
rasch  und  vollständig  zu  Aminosäuren  auf- 
spaltet. Es  vermag  auch  das  abiurete  der 
Trypsinverdauung  widerstehende  Polypep- 
tidgemisch  (vgl.  den  Artikel  ,, Pankreas") 
zu  spalten.  Durch  seine  Anwesenheit  im 
Darm  ist  die  immer  mehr  in  ihrer  Bedeu- 
tung (Abderhalden)  erkannte  vollständige 
Aufspaltung  des  Nahrungseiweiß  zu  seinen 


876 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


einfachsten  Bausteinen,  den  Aminosäuren,  er- 
möglicht. 

Wie  andere  Fermente  wird  das  Erepsin 
durch  Hitze  unwirksam  (59**),  am  besten 
wirkt  es  in  einer  mit  Kohlensäure  über- 
sättigten schwachen  Alkalilösung  (Cohn- 
heim), 

3b)  Diekohlenhydratspaltenden  Fer- 
mente sind,  von  der  schwach  wirksamen 
stärkespaltenden  Diastase  (Amylase)  ab- 
gesehen, zur  Spaltung  von  Disaccha- 
riden  befähigt.  Von  diesen  wird  Rohr- 
zucker durch  Invertase  in  Traubenzucker 
und  Fruchtzucker,  die  durch  Speichel-  und 
Pankreasdiastase  aus  Stärke  entstehende 
Maltose  durch  die  Maltase  in  2  Mol.  Trau- 
benzucker und  der  Milchzucker  durch  die 
Laktase  in  Traubenzucker  und  Galaktose 
gespalten.  Die  Anwesenheit  der  genannten 
Fermente  in  Darmsaft  und  Schleimhaut 
gestattet  also  auch  hier  die  völlige  Auf- 
spaltung der  Kohlehydrate  der  Nahrung 
zu  den  assimilierbaren  einfachsten  Spalt- 
produkten, den  Monosacchariden. 

3c)  Die  Lipase,  das  fettspaltende  Fer- 
ment des  Darmsaftes  (Boldyreff,  Umber 
und  Brugsch)  spaltet  Fette  in  Glyzerin  und 
Fettsäuren,  läßt  sich  durch  Galle  nicht  in  ihrer 
Wirksamkeit  steigern  und  besitzt  wohl 
gegenüber  der  mächtigen  Whkung  der  Pan- 
kreaslipase   nur   untergeordnete   Bedeutung. 

3d)  Enterokinase  (Pawlow,  Schepro- 
walnikow)  ist  die  Substanz,  welche  das 
vom  Pankreas  in  Zymogenform  sezernierte 
Trypsinogen  in  Trypsin  überführt  (vgl.  den 
Artikel  ,, Pankreas").  Pawlow  hält  die 
Enterokinase  für  ein  Ferment,  da  sie  durch 
Siedehitze  zerstört  wird,  doch  sind  gegen  ihre 
Fermentnatur  von  anderer  Seite  Einwände 
erhoben  worden.  Die  Frage,  in  welcher  Weise 
die  Enterokinase  die  Alitivierung  des  Trypsi- 
nogens  bewirkt,  ist  noch  nicht  gelöst.  Es 
könnte  sich  dabei  um  eine  Fermentwirkung 
handeln.  Hiergegen  spricht  aber,  wie  be- 
sonders Hamburger  und  Hekma  (J.  phys. 
path.  IV)  hervorheben,  der  Befund,  daß  eine 
bestimmte  Menge  Enterokinase  auch  nur  eine 
bestimmte  Menge  Trypsinogen  zu  aktivieren 
vermag,  beide  also  gewissermaßen  in  stöchio- 
metrischen  Verhältnissen  luiteinander  rea- 
gieren. Diese  Autoren  nehmen  nach  der  von 
Metschnikoff,  Delezenne  u.  a.  aufge- 
stellten Theorie  an,  daß  sich  das  Trypsinogen 
erst  durch  Vermittelung  der  Enterokinase 
an  das  zu  spaltende  Eiweißniolekül  binden 
und  dessen  Spaltung  bewirken  könne,  daß 
also  wie  nach  Ehrlichs  Seitenkettentheorie 
die  Enterokinase  als  ,,Ambozeptor",  das 
Trypsinogen  als  ,, Komplement"  fungiere. 
Doch  sprechen  auch  verschiedene  Gründe 
gegen  diese  Anschauung. 

4.  Die  Absonderung  des  Darmsaftes. 
4a)    Bildungsorte    und     histologische 


Unterschiede  in  verschiedenen  Se- 
kretionsstadien, An  der  Bildung  und 
Absonderung  des  Darmsaftes  und  seiner 
spezifischen  Bestandteile  dürfte  neben  den 
Darmwanddrüsen  auch  das  Oberflächen- 
epithel und  das  zytoblastische  Gewebe  betei- 
ligt sein. 

Die  Becherzellen  des  Oberflächenepithels 
liefern  Schleim,  aber  auch  die  Zylinderzellen 
weisen  so  verschiedene  Füllungsstadien  mit 
Sekretgranuhs  auf  (As her,  Stichel),  daß 
man  ihre  Beteiligung  an  der  Bildung  für  die 
Verdauung  wichtiger  Stoffe  nicht  leugnen 
kann.  Allerdings  dürften  sie  ihr  Sekret  nicht 
nach  außen  in  das  Darmlumen  ergießen, 
sondern  eher  an  einer  inneren  Sekretion  be- 
teiligt sein(Asher).  Die  Zylinderzellen  sind 
bei  hungernden  Tieren  mit  Körnchen  gefüllt, 
deren  Anzahl  bei  verdauenden  Tieren  eine 
viel  geringere  ist.  Auch  durch  sekretions- 
f ordernde  Mittel,  z.  B.  Pilocarpin,  kann  man 
eine  wesentliche  Abnahme  der  Anzahl  der 
Körnchen  herbeiführen. 

Die  Becherzellen  des  Oberflächen- 
epithels und  der  Drüsen  sind  vor  der  Se- 
kretion mit  großen  blassen  Körnchen  prall 
gefüllt.  Diese  verschwinden  während  der 
Sekretion,  fließen  dabei  teilweise  zusammen 
und  werden  entleert.  Gleichzeitig  werden 
offenbar  auch  schon  wieder  neue  Granula 
gebildet.  Infolge  der  Entleerung  werden  die 
Zellen  kleiner  und  schmäler  und  die  Proto- 
plasmaschicht, die  in  der  sekretgefüllten 
Zelle  nur  einen  kleinen  Raum  an  der  Basis 
einnimmt,  wird  größer  und  kann  fast  die 
ganze  Zelle  ausfüllen.  Besonders  an  den 
Dickdarmdrüsen,  die,  wie  erwähnt,  außer- 
ordentlich reich  an  Becherzellen  sind,  können 
diese  Unterschiede  gut  beobachtet  und 
experimentell  (Pilocarpin)  deutlich  gemacht 
werden. 

Wichtige  Fermentproduzenten  des  Darm- 
saftes sind  wohl  in  den  Panethschen 
Körnchenzellen  des  Grundes  der  Darm- 
eigendrüsen zu  erblicken  (Fig.  4).  Sie  zeigen 
während  der  Verdauung  und  der  Verdauungs- 
pausen Verschiedenheiten  im  Granulagehalt, 
der  während  der  Verdauungspausen,  also  im 
Ruhestadium,  groß,  während  der  Verdauung, 
also  im  Sekretionsstadium,  geringer  ist.  Bei 
Kohlenhydratdiät  fanden  sich  bei  Mäusen 
reichliche  Körnchen,  wälirend  Eiweißdiät 
keine  Besonderheiten  erkennen  ließ.  Bei 
Fettnahrung  waren  die  Granula  sehr  klein 
und  wurden  in  reichhcher  Menge  ins  Lumen 
ausgeschieden  (Miram,  Arch.  mikr.  Anat. 
Bd.  79,  1911). 

Auch  an  den  Duodenaldrüsen  sind 
verschiedene  Funktionszustände  zu  erkennen. 
Während  ihre  Epithelzellen  vor  der  Sekretion 
groß  und  reich  an  großen  Körnchen  sind, 
sind  sie  nach  der  Selcretion  klein,  fein- 
granuliert und  arm  an  großen  Granulis. 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


877 


Endlich  scheinen  auch  nach  älteren, 
übrigens  nicht  allgemein  anerkannten  Unter- 
suchungen eigenartige  Unterschiede  in  Größe 
und  Aussehen  der  Lymphfollikel  der 
Darmschleimhaut  bei  hungernden  und  ge- 
fütterten Tieren  zu  bestehen  (Hofmeister). 
Es  ist  nicht  von  der  Hand  zu  weisen,  daß 
die  Lymphknötchen  bei  der  Verdauung 
irgendwie,  vielleicht  bei  der  Produktion 
von  Fermenten  oder  auch  bei  der  Resorption 
mit  intrazellulären  Vorgängen  beteiligt  sind, 
Sichere  Anschauungen  bestehen  darüber 
noch  nicht,  nur  dürfte,  nach  zahlreichen 
Erfahrungen  verschiedener  Autoren  zu  ur- 
teilen, die  von  Delezenne  u.  a.  geäußerte 
Anschauung,  daß  in  ihnen  der  Bildungsort 
der  Enterokinase  zu  suchen  sei,  nicht  be- 
rechtigt sein.  Nach  Triboulet  (C.  r.  biol. 
Bd.  LXIX,  1910)  sollen  die  Lymphfollikel 
am  Ende  des  Ileums  für  die  Umwandlung 
von  Gallenfarbstoff  in  Sterkobihn  wichtig 
sein. 

Ueber  die  örtliche  Verteihmg  der  Fer- 
mente und  ihrer  Bildungsorte  im  Darm  liegen 
einander  sehr  widersprechende  Anschauungen 
vor,  nach  denen  bei  verschiedenen  Tierarten 
Verschiedenheiten  bestehen.  Mit  größter  Wahr- 
scheinlichkeit dürften  die  obersten  Teile  des 
Mitteldarms  als  die  fermentreichsten  ange- 
sprochen werden,  während  afterwärts  der  Fer- 
mentreichtum abnehmen  soll  (Falloise).  Dia- 
stase  imd  Invertase  (Boldyreff),  sowie  Entero- 
kinase (Hekma)  diü-ften  überall  im  Darm 
vorkommen. 

4b)  Sekretionsreize  und  Innerva- 
tion. Die  wichtigsten  Sekretionsreize  werden 
auf  die  Darmschleimhaut  durch  die  Be- 
rührung mit  dem  aus  dem  Magen  ent- 
leerten Inhalt  bewirkt,  sie  sind  verschiedener 
Art. 

Schon  allein  der  mechanische  Reiz  ist 
wirksam  und  veranlaßt  Saftproduktion,  wie 
auch  daraus  hervorgeht,  daß  Einführung 
von  Sonden  u.  dgl.  in  eine  Thiry-Vella- 
Fistel  reichliche  Sekretion  zur  Folge  hat 
(vgl.  u.  a.  Boldyreff,  Centralbl.  f.  Phys. 
Bd.  24,  1910).  Ein  Hervorrufen  von  Magen- 
saftsekretion durch  mechanische  Reize  wird  j 
bekanntlich  geleugnet.  I 

Ferner  kommt  die  hämatogene  Erregung 
der  Sekretion  durch  Hormone  in  Frage. 
In  erster  Linie  ist  dabei  das  Sekretin  zu 
nennen,  welches  in  der  Darmwand  durch 
Berührung  mit  den  sauren  Magenentleerungen 
entstehen  dürfte.  Dieses  ruft  nicht  nur 
die  Sekretion  von  Pankreassaft  und  Galle, 
sondern  auch  von  Darmsaft  hervor  (Dele- 
zenne und  Frouin,  Soc.  Biol.  Bd.  56, 
1906).  Auch  salzsaure  Extrakte  verschie- 
dener Organe  (z.  B.  von  Oesophagus,  Magen, 
Dickdarm,  Speicheldrüsen,  Nebennieren, 
Leber)  wirken  sekretionsfördernd  (Miro- 
nescu),  andere  aus  Muskeln,  Herz,  Gehirn 
und  Pankreas  sind  dagegen  inaktiv.    Weiter 


wirkt  nach  Pawlow  Pankreassaft  selbst 
seinerseits  sekretionsfördernd  und  auch  der 
in  distalen  Darmabschnitten  wieder  auf- 
gesaugte Darmsaft  befördert  die  Absonderung 
(Frouin).  Endlich  dürften  auch  in  dem 
in  den  Darm  eintretenden  Mageninhalt 
sekretionsfördernde  Substanzen  enthalten 
sein,  z.B.  Seifen  (Frouin).  Auf  die  Duodenal- 
sekretion  wirken  u.  a.  steigernd  Wasser, 
Bouillon,  Alkohol,  Traubenzucker,  also  häu- 
fige Bestandteile  der  Magenentleerungen 
(Einhorn).  Vom  Jejunum  und  Ileum 
aus  rufen  Nahrungs-  bezw.  Inhaltsbestand- 
teile die  Absonderung  spezifisch  verschie- 
dener Mengen  von  Duodenalsäften  hervor. 
Besonders  kräftig  sind  die  tiefen  Spalt- 
produkte der  Nährstoffe  wirksam  (London, 
Krym  und  Dobrowolskaja,  Z.  f.  phys. 
Chem.  Bd.  68,  1910).  Neuerdings  ist  die 
Bedeutung  der  hämatogenen  Erregung  der 
Darmsaftsekretion  durch  die  Schüler  Bickels 
noch  eingehender  erforscht  worden.  Da- 
nach veranlassen  Injektionen  von  Molke, 
Dekokten  pflanzhcher  Röstprodukte,  Ipro- 
zentige  Kochsalzlösung  usw.  Darmsaftabson- 
derung. 

Die  nervöse  Beeinflussung  der 
Darmsekretion  ist  wenig  bekannt,  daß  aber 
eine  solche  vorhanden  ist,  geht  daraus 
hervor,  daß  nach  Durchschneidung  der  die 
Arterien  einer  Darmschlinge  begleitenden 
Nerven  eine  sehr  reichliche  Absonderung 
von  Darmsaft  in  der  betreffenden  Darm- 
strecke einsetzt  (Claude  Bernard).  Die- 
ser ,, paralytische"  Darmsaft  enthält  die 
spezifischen  Fermente  des  Darmsaftes  (Fal- 
loise) und  scheint  ziemlich  dieselbe  Be- 
schaffenheit wie  der  normale  Saft  zu  be- 
sitzen (Laf.  Mendel).  Die  betreffenden 
Nerven  scheinen  also  in  erster  Linie 
Hemmungsfasern  zu  führen.  Ueber  den 
Einfluß  des  Großhirns,  der  Psyche,  auf 
die  Darmsekretion,  der  für  die  Magen- 
absonderung (vgl.  den  Artikel  „Magen") 
von  so  außerordentheher  Bedeutung  ist, 
ist  nichts  sicheres  bekannt.  Im  Hin- 
blick auf  den  Einfluß  psychischer  Vor- 
gänge auf  die  mechanische  Funktion  des 
Darmes  der  experimentell  an  Tieren  nach- 
gewiesen ist,  und  auch  in  allgemein  be- 
kannten Erscheinungen,  z.  B.  den  Angst- 
diarrhöen zutage  tritt,  kann  eine  Beein- 
flussung der  Sekretion  kaum  bezweifelt  wer- 
den. 

Ueber  den  Verlauf  der  Sekretion 
herrscht  noch  ziemliche  Unldarheit.  Während 
des  Hungerns  ruht  der  Darm  und  nur 
periodisch,  ca.  aller  2  Stunden,  setzt  mit 
großer  Regelmäßigkeit  eine  geringe,  etwa 
15  Minuten  währende,  Sekretionstätigkeit 
ein  (Boldyreff).  Während  der  Darm- 
verdauung dürfte  dann  eine  Steigerung 
infolge  der  in  Tätigkeit  tretenden  Sekretions- 


878 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


reize  erfolgen  (Pregl,  Pflüg.  Arch.  61,  1895, 
Frouin,  Soc.  Biol.  58,  1905),  die  während 
der  ganzen  Darmverdauung  anhalten  dürfte 
und  auch  in  Darmteilen  stattfinden  soll, 
die  noch  nicht  mit  dem  Inhalt  in  Berührung 
gekommen  sind.  Allerdings  sind  auch  dem 
widersprechende  Versuchsergebnisse,  beson- 
ders Boldyreffs  bekannt  geworden  (Zentral- 
blatt f.  Phys.  Bd.  18,  1904). 

Auch  bezüglich  der  Menge  des  Darm- 
saftes sind  vorläufig  keine  sicher  gültigen 
Angaben  aufzustellen.  Beim  Menschen  und 
Hunde  scheinen  die  abgesonderten  Mengen 
nicht  sehr  bedeutend  zu  sein  (täglich  mehrere 
Hundert  ccm).  Bei  Pflanzenfressern  hin- 
gegen deuten  außer  den  Befunden  an  Fisteln 
auch  die  großen  im  Dünndarm  anzutreffenden 
Inhaltsmengen  (bis  zu  99%  Wasser)  auf 
einen  großen  Umfang  der  Sekretion  hin 
(täglich  mehrere  Liter).  Selbst  ganz  grobe 
Schätzungen  der  Tagesmenge  sind  schon 
deshalb  sehr  unsicher,  weil  mit  einer  Re- 
sorption der  Darmsekrete  in  den  distalen 
Darmabschnitten  gerechnet  werden  muß. 

London  und  seine  Mitarbeiter  haben 
auch  für  die  Absonderung  der  Darmsekrete 
in  mathematischen  Formeln  ausdrückbare 
Gesetze  an  ihren  Fistelhunden  ermitteln 
können,  die  vielleicht  eine  genauere  Schät- 
zung der  Mengen  und  Zusammensetzung 
unter  verschiedenen  Bedingungen  zulassen 
(Z.  f.  phys.  Chem.  Bd.  65,  1910  u.  ff.). 

5,  Mechanik  des  Darmes.  Der  leere 
Darm  ruht  und  führt  nur  periodisch  ca. 
aller  2  Stunden  lebhafte  Bewegungen  aus 
(Boldyreff).  Die  Bewegungen  des  Darms 
während  der  Verdauung  sind  am  in  physio- 
logischer Salzlösung  befindlichen,  über- 
lebenden oder  in  situ  befindhchen  Darm 
(Cohnheim,  Magnus,  Bayliss  und 
Starling,  Elliot  und  Barclay-Smith 
u.  a.)  und  auch  mit  Hilfe  der  Röntgen- 
methode (Cannon,  Holzknecht,  Hertz 
u.  a.)  studiert  worden.  In  letzterem  Falle 
wird  das  Verhalten  einer  mit  einem  Kon- 
trastmittel vermischten  Nahrung  im  Darm 
mit  Hilfe  des  Fluoreszenzschirmes  beob- 
achtet. 

Sämthche  Bewegungen  des  Darmes  lassen 
sich  entsprechend  den  von  ihnen  bewirkten 
Leistungen  in  zwei  Gruppen  einreihen. 

1.  Bewegungen,  die  dazu  dienen,  den 
Inhalt  zu  durchmischen  und  ihn  dadurch 
einerseits  mit  den  Verdauungssäften,  an- 
dererseits mit  der  resorbierenden  Darm- 
wand in  innigste  Berührung  zu  bringen 
(Mischbewegungen)  und 

2.  Bewegungen,  die  den  Inhalt  after- 
wärts  befördern  (peristaltische  Bewe- 
gungen). 

Die  Bewegungen,  die  dem  einen  oder 
anderen  Zwecke  dienen,  sind  nicht  durch- 
gängig dieselben,  sondern  sind  in  Form  und 


Ausdelmung  mein-  oder  weniger  verschieden. 
Besonders  kompliziert  sind  sie  im  Enddarm, 
in  dessen  proximalen  Abschnitten  z.  B. 
iVntiperistaltik  abläuft.  Entsprechend  ihrem 
Zwecke  ist  diese  als  eine  die  Mischbewegungen 
unterstützende  Bewegung  aufzufassen. 

5a)  Die  Bewegungen  des  Dünn- 
darms, a)  Mischbewegungen  und 
Peristaltik.  Die  Mischbewegungen 
des  Dünndarms  treten  in  etwas  verschiedenen 
Formen  auf.  Die  Pendelbewegungen 
bestehen  in  einem  unregelmäßigen  Hin-  und 
Herschwingen  einzelner  Darmabschnitte 
(Darmschlmgen).  Diese  werden  dabei  kürzer 
und  enger  und  wieder  weiter  und  länger. 
Die  Bewegungen  werden  in  erster  Linie 
durch  die  Tätigkeit  der  Längsmuskulatur 
hervorgerufen  und  sind  es,  die  das  eigen- 
tümUche  Hin-  und  Herkriechen  und  Winden 
des  Darmes,  das  man  besonders  am  in  situ 
befindhchen  Darm  frisch  getöteter  Tiere 
beobachtet,  hervorrufen.  Sie  bewirken  ein 
Hin-  und  Herfluten  des  Inhaltes  des  be- 
treffenden Darmabschnittes.  Dabei  findet 
keine  Vorwärtsbewegung  des  Inhaltes  statt, 
sondern  nur  eine  Durchmischung  und  innige 
Berührung  mit  der  Darmschleimhaut. 

Neben  ihnen  finden  durch  die  Tätigkeit 
der  Ivi'eismuskulatur  bewirkte  rhythmische 
Kontraktionen  statt,  die  mit  großer  Regel- 
mäßigkeit auftreten  und  zu  den  von  Cannon 
mit  der  Röntgenmethode  genau  studierten 
„rhythmischen  Segmentierungen"  des 
Inhalts  führen.  Sie  bestehen  darin,  daß 
der  zunächst  zusammenhängende  Lihalt  einer 
Darmstrecke  durch plötzhche,  in  regelmäßigen 
Zwischenräumen  auftretende  Einschnürungen 
der  Darmwand  in  kleinere  Abschnitte  zer- 
legt wird.  Dieser  Zustand  bleibt  kurze 
Zeit  bestehen,  worauf  eine  erneute  Teilung 
eintritt,  indem  durch  neue  Einschnürungen 
die  vorhandenen  Inhaltsabschnitte  geteilt 
werden,  wobei  unter  Erschlaffung  der 
bisher  im  Kontraktionszustand  befindlichen 
DarmwandsteUen  ein  Zusammenfheßen  der 
bei  der  ersten  Teilung  benachbart  gewesenen 
Inhaltsteile  stattfindet.  Der  Vorgang  be- 
steht also  in  einem  gleichmäßig  über  das 
betreffende  Darmstück  verteilten,  abwech- 
selnden Auftreten  von  ringförmigen  Kon- 
traktionen und  Erschlaffung  der  Darm- 
muskulatur. Er  findet  mit  großer  Regel- 
mäßigkeit statt  und  dauert  stets  längere 
Zeit,  etwa  y^  bis  1  Stunde  an.  In  dieser 
Zeit  bewegt  sich  der  Inhalt  der  Darmschlinge 
kaum  vorwärts,  er  wird  lediglich  durch- 
knetet und  vermischt,  ohne  seinen  Platz  im 
Darm  zu  verlassen.  Der  Rhythnms  dieser 
Kontraktionen  ist  bei  verschiedenen  Tier- 
arten etwas  verschieden.  Cannon  beob- 
achtete bei  der  Katze  28  bis  30,  bei  der  Ratte 
44  bis  48,  beim  Hund  12  bis  22,  Hertz 
beim  Menschen  ca.  7  in  der  Minute.     Der- 


Darm  (Physiologie  des  WLrbeliier-Darmes) 


879 


selbe  Inhaltsabschnitt  kann  so  durch  die 
rhythmische  Segmentierung  mehr  als  lOOOmal 
durchknetet  werden,  ohne  seinen  Platz  im 
Darm  zu  wechseln. 

Die  Mischbewegungen  sind  von  größter 
Bedeutung  für  die  Spaltung  der  Nah- 1 
rungsstoffe  durch  die  Fermente  und  die 
Aufsaugung.  Sie  finden  dauernd  statt, 
solange  die  Verdauung  stattfindet  und  wieder- 
holen sich  immer  wieder  für  dieselben  In- 
haltsanteile in  den  folgenden  Darmstrecken. 

Der  Forttransport  der  Nalu-ung  von 
Abschnitt  zu  Abschnitt  wird  durch  die 
zweite  Bewegungsart,  die  peristaltischen 
oder  wurmförmigen  Bewegungen  be- 
wirkt, die  von  Zeit  zu  Zeit  einsetzen  und 
die  im  Dünndarm  stets  in  distaler  Richtung 
verlaufen.  An  ihrem  Zustandekommen  ist 
wesentlich  die  Kreismuskulatur  beteiligt. 

Auch  die  peristaltische  Bewegung  findet 
in  verscliiedenen  Formen  statt  und  kann 
auch  mit  Mischbewegungen  kombiniert  ver- 
laufen. Es  lassen  sich  zwei  Hauptarten  der 
Peristaltik  unterscheiden.  Einmal  besteht 
die  Bewegung  in  einer  langsamen,  nur  eine 
kurze  Strecke  fortschreitenden  Kontraktion, 
welche  dazu  dient,  die  Inhaltsteile  einer 
Darmstrecke  von  Abschnitt  zu  Abschnitt 
des  Darmes  afterwärts  zu  treiben.  Anderer- 
seits können  auch  über  größere  Darm- 
strecken, sogar  über  die  gesamte  Länge 
des  Darmes  sehr  schnelle  und  kräftige 
peristaltische  Wellen  verlaufen,  die  eine 
Entleerung  seines  Inhaltes  bewirken.  Darauf, 
daß  der  Dünndarminhalt  vielleicht  auch 
noch  durch  etwas  anders  geartete  Bewegungen 
sehr  rasch  vorwärts  bewegt  werden  kann, 
deuten  die  Befunde  von  Baumstark  und 
Cohnheim  (Z.  f.  phys.  Chem.  Bd.  65, 
1910),  hin,  die  aus  der  Jejunalfistel  eines 
Hundes  alle  14  bis  16  bezw.  30  bis  50  Se- 
kunden bei  fester  Nahrung  schußweise  Ent- 
leerung erfolgen  sahen. 

Die  Kontraktionen  der  Kreisfaserschicht,  die 
als  Mischbewegungen  rhythmisch  auftreten,  unter- 
scheiden sich  wesentlich  von  den  bei  der  Peristal- 
tik mitwirkenden  Kontraktionen.  Die  ersteren 
sind  ringförmigen  Einschniüungen  vergleichbar, 
während  die  fortschreitende  Kontraktion  einer 
peristaltischen  Welle  sich  über  eine  4  bis  5  cm 
lange  Strecke  ausbreitet.  Es  ist  also  bei  der 
•Vorwärtsbewegung  des  Inhaltes  eine  viel  größere 
Anzahl  von  Muskelfasern  beteiligt  als  bei  der  Zer- 
teilung  und  Durchmischung  des  Inhalts  (Can- 
non). 

Die  peristaltische  Bewegung  ist  ein 
Reflexvorgang  (Bayliss  und  Starling, 
J.  of  Phys.  Bd.  24,  "1899 ;  Bd.  26,  1901), 
der  durch  Reizung  der  Darmschleimhaut, 
vor  allem  durch  mechanische  Reize  aus- 
gelöst wird.  Dabei  erfolgt  magenseitig 
von  der  Reizstelle  eine  Kontraktion  und 
afterseitig  eine  Erschlaffung  (Erweiterung) 
der  Darmwand.     Auf  diese  Weise  wird  der 


den  Reiz  ausübende  Inhaltsteil  vorwärts- 
geschoben und  löst  von  dem  neuen  Orte 
aus  denselben  Vorgang  aus  usf. 

In  ganz  gleicher  Weise  wirkt  jeder  Reiz, 
der  eine  Dehnung  der  Darmwand  bewirkt, 
aber  auch  chemische,  thermische  und  elek- 
trische Reize  sind  wirksam.  Anregend  auf 
die  Peristaltik  können  auch  Hormone 
wirken,  so  fanden  Zuelzer,  Dohrn  und 
Marxer  gesteigerte  Peristaltik  durch  intra- 
venöse Injektion  von  Magenschleimhaut- 
extrakt. Galle  wirkt  hemmend  auf  die 
Peristaltik  ein  (Schüpbach).  Die  Be- 
wegungen des  Darmes  dürften  reflektorisch 
von  distal  gelegenen  Darmabschnitten  be- 
einflußt werden,  denn  durch  Einspritzen 
von  Darminhalt  in  den  distalen  Darm- 
schenkel wurden  die  Entleerungen  aus  einer 
Jejunalfistel  verzögert  (Baumstark  und 
Cohnheim). 

Unter  Zusammenwirken  der  geschilderten 
Bewegungsformen  gestaltet  sich  der  Trans- 
port des  Chymus  durch  den  Darm 
derart,  daß  zunächst  die  schußweise  aus  dem 
Magen  entleerten  Anteile  längere  Zeit  Misch- 
bewegungen unterliegen  und  dann  durch 
die  im  Anschluß  hieran  einsetzende  Peristaltik 
durch  längere  oder  kürzere  Darmstrecken 
rasch  oder  langsamer  vorwärtsbewegt  werden. 
Sie  bleiben  dann  erneut  liegen.  Misch-  und 
Pendelbewegungen  kneten  sie  durcheinander 
und  bringen  sie  mit  der  resorbierenden 
Schleimhaut  in  innige  Berührung.  Dann 
rücken  sie  gelegentlich  erneuter  Peristaltik 
in  einen  tieferen  Darmabschnitt  zur  wei- 
teren Durchmischung  und  Resorption,  bis  sie 
endlich  zum  Ausgange  des  Dünndarmes  in 
den  Enddarm  gelangen.  Dadurch,  daß 
die  Vorwärtsbewegung  nur  von  Zeit  zu 
Zeit  erfolgt,  und  der  Inhalt  immer  wieder 
von  neuem  Mischbewegungen  unterliegt, 
wird  das  so  ungemein  für  die  genügende 
Verdauung  und  Resorption  wichtige,  lang- 
same Vorrücken  des  Inhaltes  erklärüch. 

Die  Hervorrufung  der  Peristaltik  durch 
mechanische  Reize  läßt  ihre  Hauptaufgabe 
in  dem  Transport  fester  Nahrungsbestand- 
teile erscheinen.  Dies  dürfte  in  der  Tat  der 
Fall  sein,  denn  je  reicher  die  Nahrung  an 
festen,  unverdaulichen  Bestandteilen  ist, 
um  so  schneller  findet  ihr  Transport  durch 
den  Mitteldarm  statt.  Fehlen  feste  Partikel 
in  der  Nahrung,  oder  wenigstens  in  den  in 
den  Dünndarm  gelangenden  Magenentleerun- 
gen, so  ist  kein  Anreiz  für  die  Peristaltik 
vorhanden  und  diese  läuft  auch  nicht  ab, 
oder  braucht  nicht  abzulaufen.  Dies  zeigten 
Kreidl  und  Müller  (Pflügers  Arch. 
Bd.  116,  1907)  dadurch,  daß  sie  Hunde, 
bei  denen  die  Muskulatur  eines  1  m  langen 
Darmstückes  entfernt  war,  ohne  Gesund- 
heitsstörung lange  am  Leben  erhalten  konn- 
ten.    Sobald  den  Tieren  aber  Nahrung  mit. 


880 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


festen,  unverdaulichen  Bestandteilen  ver- 
abreicht wurde,  traten  schwere  Störungen 
ein,  da  diese  durch  die  der  Muscularis  be- 
raubten Darmabschnitte  nicht  transportiert 
werden  konnten.  Auch  hieraus  ergibt  sich 
die  entscheidende  Bedeutung  des  Zellulose- 
gehalts der  Nahrung  für  ihren  Transport 
durch  den  Darm.  Beim  Pflanzenfresser 
findet  infolge  des  stets  vorhandenen,  die 
Peristaltik  hervorrufenden  Keizes  ein  rascher 
Transport  der  Nahrung  durch  den  Darm 
statt.  Beim  Fleischfresser  ist  es  umgekehrt. 
Hieraus  ergeben  sich  höchst  interessante 
Einblicke  in  die  Ursachen,  die  bei  der  Aus- 
gestaltung des  Darmes  mitsprechen,  und  in 
die  wichtige  Bedeutung  der  Wahl  einer 
richtig  zusammengesetzten  Kost  für  das 
Wohlbefinden  von  Mensch  und  Tier. 

Wenn  eingangs  erwähnt  wiirde,  daß  zellulose- 
reiehe  Nahrung  die  Ausbildung  eines  langen  und 
weiten  Darmes  zur  Folge  hat,  so  erkennen  wir 
jetzt  einen  Grund  hierfür  in  dem  Einfluß  des 
Zellulosegehaltes  auf  die  Peristaltik.  Die  rasche 
Fortbewegung  der  schwerverdaulichen,  zellulose- 
reichen Nahrung  würde  leicht  eine  ungenügende 
Ausnutzung  der  darin  enthaltenen  Nährstoffe 
zur  Folge  haben.  Dem  wird  dadurch  vorgebeugt, 
daß  der  Darm  wesentlich  an  Längenausdehming 
zunimmt,  und  daß  durch  Aussackungen,  Poschen 
usw.  anatomische  Hindernisse  eingeschaltet  wer- 
den. Dadurch  wird  aber  wiederum  genügender 
Zellulosegehalt  der  Nahrung  eine  Bedingung 
des  geregelten,  zweckentsprechenden  Transportes 
der  Nahrung  durch  den  Darm.  Wird  eineni  Pflan- 
zenfresser zellulosefreie  Nahrung  gereicht,  so  findet 
Stagnation  der  Inhaltsmassen  statt  und  die  Tiere 
gehen  zugrunde  (v.  Knier i cm).  Bei  Beigabe  fes- 
ter unverdaulicher  Bestandteile,  z.  B.  Horn- 
spänen,  findet  hingegen  der  Nahrimgstransport 
in  normaler  Weise  statt.  Es  ist  also  der  mecha- 
nische Anreiz,  den  die  Zellulose  bewirkt,  der  sie 
für  den  Pflanzenfresser  als  unerläßlichen  Nah- 
rungsbestandteil erscheinen  läßt.  Beim  Fleisch- 
fresser ist  ein  solcher  Gehalt  der  Nahrung  an 
festen,  schwer  oder  unverdaulichen  Bestandteilen 
nicht  notwendig.  Man  kann  einen  Hund  mit 
reinem  Fleisch  ernähren,  nur  beobachtet  man 
dann  sehr  geringen  und  seltenen  in  mehrtägigen 
Zwischenräumen  erfolgenden  Kotabsatz,  während 
unter  Beigabe  pflanzlicher  Nahrung  der  Transport 
durch  den  Darm  nur  kurze  Zeit  beansprucht. 
In  dem  Bestreben  der  Hunde,  Knochen  und  der- 
gleichen feste  Bestandteile  aufzunehmen,  ist 
sicher  auch  das  Bedürfnis  nach  einem  Anreiz 
der  Darmperistaltik  zu  erblicken.  Auch  für  den 
Menschen  ist  die  Bedeutung  einer  genügend  zellu- 
losehaltigen  Kost  von  wesentlicher  Bedeutung,  da 
infolge  zu  geringen  Zellulosegehaltes  leicht  Stag- 
nation und  damit  Obstipation  mit  ihren  Folge- 
zuständen auftreten.  Deshalb  ist  die  Beigabe 
von  Obst,  Früchten,  zellulosehaltigem  Kraut 
und  dergleichen  zu  der  häufig  allzu  zellulosearmen 
Kost  der  Stadtbevölkerung  eine  wichtige  Forde- 
rung der  Gesundheit  (Näheres  vgl.  bei  C  o  h  n  - 
heim). 

ß)  Antiperistaltik.  Die  Fortbewegung 
des  Dünndarminhalts  findet  normaliter  stets 
mir  in  einer    Richtung  vom   Magen   zum 


Enddarm  statt.  Der  Dünndarm  vermag 
danach  unter  normalen  Verhältnissen  anti' 
peristaltische  Bewegungen  nicht  auszuführen. 
Den  Beweis  hierfür  erbriiigen  die  Versuche 
mit  Gegenschaltung  einer  Darmstrecke  beim 
Hunde  (Mall,  Ellinger  und  Prutz, 
Arch.  f.  klin.  Chir.  Bd.  67,  1902;  Bd.  72, 
1904),  bei  denen  also  ein  herausgeschnittenes 
Darmstück  in  umgekehrter  Richtung  in 
den  Darm  eingeheilt  worden  war.  Ein 
solches  Darmstück  zeigt  auf  entsprechende 
Reize  normale  Peristaltik,  treibt  also  seinen 
Inhalt  magenwärts.  Die  bis  zu  einem  solchen 
gegengeschalteten  Darmstück  laufenden 
peristaltischen  Wellen  können  also  nicht  über 
dasselbe  hinweggehen,  da  es  unfähig  ist, 
Antiperistaltik  auszuüben.  Die  Inhalts- 
anteile stauen  sich  deshalb  davor  an  und 
verursachen  tödlich  verlaufende  Störungen. 
Ernährt  man  die  Hunde  mit  flüssiger  Nah- 
rung, die  keinen  Anreiz  zur  Peristaltik 
ausübt  (vgl.  oben),  so  können  sie  ohne 
größere  Gesundheitsstörung  am  Leben  blei- 
ben. Störungen  treten  aber  sofort  ein, 
wenn  unlösliche,  feste  Bestandteile  der 
Nahrung  beigemischt  werden.  Gewisse 
ganz  leichte,  der  Darmschleimhaut  an- 
liegende Stoffe  (Lykopodiumsamen)  können, 
wie  Grützner  (D.  med.  Wochenschr. 
1894;  Pflügers  Arch.  Bd.  71,  1898)  gezeigt 
hat,  auch  in  umgekehrter  Richtung  trans- 
portiert werden,  doch  handelt  es  sich  hierbei 
nicht  um  Antiperistaltik;  als  treibende 
Kräfte  können  vielmehr  nur  die  Pendel- 
bewegungen in  Frage  kommen. 

Von  großer  praktischer  Bedeutung  ist 
der  von  Boldyreff  (Zentralbl.  f.  Phys. 
Bd.  18,  1904;  Pflügers  Arch.  Bd.  140,  1911) 
entdeckte  Uebertritt  von  Darminhalt  in 
den  Magen  nach  fettreicher  Mahlzeit,  da 
hierdurch  die  Gewinnung  des  Duodenal- 
inhalts  für  diagnostische  Zwecke  möglich  ist. 

y)  Die  Bedeutung  der  Muscularis 
mucosae.  Die  Muscularis  mucosae  ist 
am  Zustandekommen  der  eigentlichen  Darm- 
bewegungen höchstens  in  untergeordneter 
Weise  beteihgt.  Sie  wirkt  bei  der  Sekretion 
des  Darmsaftes  durch  Zusammendrücken 
der  Drüsen  und  bei  der  Aufsaugung  durch 
die  Tätigkeit  der  aus  ihr  hervorgehenden 
Zottenmuskulatur  mit.  Außerdem  kommt 
ihr  nach  A.  Exner  (Pflügers  Arch.  Bd.  89, 
1902)  eine  Abwehrtätigkeit  gegen  spitze 
Gegenstände,  die  im  Chymus  befindlich, 
die  Darmschleimhaut  verletzen  könnten,  zu. 
Der  sich  dabei  abspielende  Vorgang  ist  so 
zu  denken,  daß  durch  den  infolge  der  Be- 
rührung mit  dem  spitzen  Gegenstand  aus- 
geübten Reiz  an  der  Berührungsstelle  eine 
Erschlaffung  der  Muscularis  mucosae  und 
dadurch  ein  Zurückweichen  der  Schleimhaut 
(Dellenbildung),  an  den  benachbarten  Stellen 
aber  eine  Kontraktion  und  dadurch  ein  Fest- 


Dann  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


881 


halten  des  Gegenstandes  hinter  der  Spitze 
stattfindet.  Durch  die  peristaltischen  Be- 
wegungen des  Darmes  wird  dann  z.  B. 
eine  auf  diese  Weise  festgehaltene  Nadel  mit 
dem  stumpfen  Ende  nach  vorwärts  fort- 
getrieben. Der  Schutzniechanismus  ist  in 
ausgezeichneter  Weise  tätig,  so  daß  den 
Versuchstieren  (Katzen  und  Hunden)  eine 
große  Anzahl  von  spitzen  Gegenständen, 
Nadeln  usw.  ohne  Schaden  verabreicht 
werden  konnte.  Da  er  auch  nach  operativer 
Entfernung  der  Muskelschicht  des  Darmes 
ausgeübt  wird,  ist  er  auf  die  alleinige  Tätig- 
keit der  Muscularis  mucosae  zurückzuführen. 
Das  Reflexzentrum  diü-fte  danach  im  Plexus 
submucosus  zu  suchen  sein. 

d)  Innervation.  Für  die  Ausübung 
der  motorischen  Funktionen  sind  die  auto- 
nomen Nervenfasern  und  -Zentren  der 
Darmwand  von  weittragender  Bedeutung 
(Magnus).  Vor  allem  ist  der  zwischen 
Längs-  und  Kreismuskulatur  liegende  Plexus 
myentericus  direkt  als  motorisches  Zentrum 
zu  betrachten.  Solange  er  intakt  ist,  be- 
wegt sich  auch  der  von  allen  äußeren  Nerven 
abgetrennte  Darm  ungestört  fort  und  zeigt 
sowohl  peristaltische  als  auch  Mischbe- 
wegungen. Auch  Reize,  die  auf  ihn  ein- 
wirken, haben  die  regulären  Erfolgserschei- 
nungen. So  bedingen  lokale  Reizungen 
magenseitig  von  der  Reizstelle  Kontrak- 
tion, afterseitig  Erschlaffung,  lösen  also 
den  der  Peristaltik  zugrunde  liegenden 
Reflexvorgang  aus  (Bayliss  und  Star- 
ling).  Die  Darmwandzentren  stehen  im 
lebenden  Tierkörper  unter  der  Herrschaft 
cerebrospinaler  und  sympathischer  zentri- 
fugaler Nerven,  und  zwar  des  Nervus  vagub 
und  Nervus  splanchnicus.  Der  Vagus  führt 
in  erster  Linie  motorische,  aber  auch  hem- 
mende Fasern  (Bayliss  und  Starling). 
Reizung  des  Vagus  veranlaßt  deshalb 
nach  einer  kurzen  Periode  der  Hemmung 
Steigerung  der  Darmbewegung.  Der  Nervus 
splanchnicus  fülnt  nur  hemmende  Fasern 
(Pflüger),  wird  er  gereizt,  so  tritt  Hem- 
mung vorhandener  Bewegungen  ein.  Beide 
Nerven  befinden  sich  im  Tonus,  d.  h.  dauernd 
gehen  durch  sie  Impulse  zum  Darm  und 
reguHeren  so  seine  Bewegungen.  Durch- 
schneidet man  die  Vagi,  so  tritt  infolge  des 
noch  bestehenden  Splanchnicustonus  Hem- 
mung der  Bewegung  ein  (Cannon),  während 
umgekehrt  Splanchnicusdurchschneidung  in- 
folge des  Ausfalls  hemmender  Impulse  eine 
Steigerung  der  Darmbewegungen  zur  Folge 
hat.  Ueber  die  Zentren  der  Darmmuskel- 
nerven ist  wenig  bekannt.  Nach  v.  Pfungen 
dürften  sie  in  der  Gegend  des  Gyrus  supra- 
sylvius  anterior  und  des  Gyrus  supraspleniahs 
anterior  zu  suchen  sein.  Im  allgemeinen 
dürfte  der  Dünndarm  viel  weniger  von 
der    äußeren     Innervation     abhängig 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


sein  als  die  anderen  Abschnitte  des  Ver- 
dauungstraktus.  Immerhin  sind  auch  Ein- 
flüsse des  Großhirns  auf  die  Darm- 
bewegungen zu  konstatieren  gewesen.  Diese 
scheinen  nach  Cannons  Beobachtungen 
auf  den  Darm  in  derselben  Weise  wie  auf 
den  Magen  zu  wirken.  So  hemmen  Angst-, 
Schmerz-  und  Unlustgefühle  nach  Cannons 
Befunden  die  Darmbewegungen.  Anderer- 
seits können  offenbar  psychische  Zustände 
auch  anregende  Einflüsse  ausüben  (Essel- 
mont,  Fubini).  Es  dürfte  nicht  zu  be- 
zweifeln sein,  daß  die  Beziehungen,  die 
zwischen  mechanischer  und  sekretorischer 
Funktion  des  Magens  und  dem  allgemeinen 
Zustande  des  Nervensystems  bestehen,  bis 
zu  einem  gewissen  Grade  auch  für  den  Darm 
Gültigkeit  haben. 

Sb)  Der  Uebertritt  des  Dünndarm- 
inhalts in  den  Dickdarm  dürfte  schub- 
weise erfolgen,  indem  der  sich  am  Ileum- 
ende  ansammelnde  Inhalt  mit  großer  Kraft 
unter  Kontraktion  der  Muskulatur  dieses 
Darmteils  und  unter  Oeffnung  des  ihn  ge- 
schlossen haltenden  Sphincters  in  den  Dick- 
darm entleert  wird.  Dieser  Sphincter  ilei 
oder  ileocaecocolicus,  der  sich  für  ge- 
wöhnlich in  tonischer  Kontraktion  befindet, 
verhindert  auch  den  Rücktritt  von  Enddarm- 
inhalt in  den  Mitteldarm.  Unterstützend 
wirkt  hierbei  die  Art  und  Weise  der  Ein- 
mündung des  Ileums  in  den  Dickdarm. 
Diese  ist  bei  verschiedenen  Tieren  verschieden, 
zum  Teil,  z.  B,  bei  den  Einhufern,  mündet 
das  Ileum  in  das  Caecum  (vgl.  Fig.  6 — 10), 
zum  Teil  (Mensch.  Carnivoren,  Wieder- 
käuer) an  der  Grenze  von  Caecum  und 
Colon  in  den  Enddarm  ein.  Bei  Einhufern, 
Carnivoren  und  dem  Schwein  ragt  es  zapfen- 
förmig  oder  als  Papille  in  die  Höhlung  des 
Enddarms  hinein.  Beim  Menschen  findet 
sich  eine  Klappe,  die  Valvula  ileocaecalis 
(colica),  besser  ileocaecocolica,  beim  Wieder- 
käuer ist  die  Valvula  ileocaecocolica  eine 
Ringklappe  usw.  Durch  diese  Klappen- 
vorrichtungen wird  ebenso  wie  durch  eine 
zapfenförmige  Einmündung  der  Rücktritt 
von  Dickdarminhalt  erschwert  oder  ver- 
hindert. Ein  solcher  kann  unter  besonderen 
Verhältnissen  (Grützner,  Cannon)  bei 
Hindernissen  im  Colon  (Ellinger  und 
Prutz)  und  infolge  von  großen  Klystieren 
(Mensch  600  ccm)  eintreten. 

Der  Sphincter  ileocaecocolicus  steht 
unter  der  Herrschaft  des  Nervensystems, 
und  zwar  wird  er  vom  Nervus  splanchnicus 
versorgt,  während  der  Nervus  vagus  ohne 
Einfluß  auf  ihn  ist  (Elliot).  Reizung  des 
Splanchnicus  bewirkt  Schluß  des  Sphincters. 
Splanchnicusresektion  hat  allmähliches  Nach- 
lassen des  Tonus,  dauernde  Insuffizienz  und 
Degeneration  des  Sphincters  zur  Folge. 
Reizungen    der    Großhirnrinde    am    Gyrus 

56 


882 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


suprasylvius  nasalis  veranlassen  Schluß  des 
Sphincters. 

Die  zeitlichen  Verliältnisse  des  Ueber- 
tritts  von  Düimdarminhalt  in  den  Enddarm 
und  damit  die  Zeitdauer  des  Trausports  der 
Nahrung  durch  den  Dünndarm,  sind  sehr  ver- 
schieden. Sie  hängen  in  erster  Linie  von  der 
Peristaltik  und  damit  von  der  Beschaffenheit 
der  Nahrung,  aber  auch  von  der  Resorbierbar keit 
der  Nahrung  und  der  Geschwindigkeit  der  Magen- 
entleerung, sowie  von  der  Länge  des  Darmes 
ab.  Endlich  wirkt  auch  die  Füllung  des  Caecums 
hindernd  auf  die  Entleerung  des  Düimdarms  ein 
(Cannon).  Die  Schwankungen  in  den  Zahlen- 
angaben verschiedener  Autoren  sind  aus  allen  die- 
sen Gründen  sehr  beträchtlich.  Nach  Cannon 
dürften  die  Kohlenhydrate  am  schnellsten  (nach 
ca.  4  Stunden),  das  Eiweiß  am  langsamsten  (nach 
ca.  7  Stunden)  den  Dünndarm  verlassen  und 
Fette  zwischen  beiden  in  der  Mitte  stehen  (ca. 
6  Stunden).  Beim  Pferde  trifft  man  nach  4  bis 
6  Stunden  schon  Bestandteile  der  letzten  Mahlzeit 
im  Caecum  und  beim  Schwein  finden  sich  nach  2 
bis  6  Stunden  die  ersten  Anteile  daselbst.  Beim 
Hund  soll  die  Entleerung  des  Dünndarms  schon 
nach  einer  Stunde  beginnen  und  am  Ende  der 
fünften  Stunde  beendet  sein.     (Heile.) 

5c)  Die  Bewegungen  des  Enddarms. 
Zu  den  Pendel-  und  peristaltischen  Bewegun- 
gen treten  im  Enddarm  noch  zwei  andere 
Bewegungsformen,  nämlich  antiperist al- 
tische Bewegungen  und  tonische  Kon- 
traktionen "des  Darmes  hinzu  (Cannon, 
Am.  Journ.  of  Phys.  Bd.  6,  1902;  Bayliss 
und  Starling,  Journ.  of  Phys.  Bd.  26, 
1900;  Langley  und  Magnus,  Journ.  of 
Phys.  Bd.  33,  1905). 

Die  Bewegungen,  die  in  den  einzelnen 
Teilen  des  Enddarmes,  die  eine  sehr  mannig- 
faltige Gestaltung  aufweisen  können  (vgl. 
S.  871),  bei  verschiedenen  Tieren  ablaufen, 
sind  in  ihren  Einzelheiten  sicherlich  ver- 
schieden, wie  auch  aus  diesbezüglichen  ver- 
gleichenden Studien  (an  Ratten,  Kaninchen, 
Meerschweinchen,  Igel  und  Frettchen)  von 
Elliot  und  Barklay-Smith  (Journ.  of 
Phys.  Bd.  31,  1904)  hervorgeht.  Keinesfalls 
dürfen  also  spezielle  Befunde  verallgemeinert 
werden.  Immerhin  kann  man  auf  Gnmd 
der  vorhandenen  Ergebnisse  ganz  allgemein 
behaupten,  daß,  sowohl  was  mechanische  als 
auch  chemische  Funktionen  des  Enddarmes 
anlangt,  eine  Zweiteilung  desselben  be- 
steht, die  äußerlich  durch  die  Beschaffenheit 
seines  Inhaltes  gekennzeichnet  ist.  Der 
Inhalt  des  Anfangsteiles  des  Enddarmes 
ist  dünnbreiig  und  wasserreich,  der  des 
Endabschnittes  dick,  wasserärmer  und  schon 
völlig  kotartig. 

Im  Anfangsteile  findet  besonders  bei  den 
llerbivoren  noch  eine  Nachverdauung  statt, 
indem  daselbst  die  aus  dem  Dünndarm  entleerten 
Verdauungsfermente  zur  Wirkung  gelangen. 
Ferner  laufen  daselbst  umfangreiche  bakte- 
rielle Vorgänge  ab,  durch  die  vor  allem  die 
durch    die    Verdauungssäfte    nicht    angreifbare 


I  Zellulose  zerlegt  whd.  Diese  bakteriellen 
!  Vorgänge  erfordern  längere  Zeit  und  deshalb 
j  müssen  die  Nahrungsmassen  durch  geeignete 
Vorrichtungen  festgehalten  werden.  Diese  sind 
einmal  in  der  anatomischen  Ausgestaltung,  dann 
aber  auch  in  der  mechanischen  Tätigkeit  (Anti- 
peristaltik)  der  Darmwand  geschaffen. 

In  den  proximalen  Enddarmabschnitten 
ist  der  Sitz  der  Antiperistaltik,  die  dort 
überhaupt  die  regelmäßige  Beweguugsart 
darstellt.  Sie  hat  die  Aufgabe,  den  Inhalt 
in  diesen  Darmabschnitten  festzuhalten  und 
zu  durchmischen.  Sie  unterstützt  die  darin 
ablaufenden  chemischen  Vorgänge  und  die 
Aufsaugung.  Die  antiperistaltischen  Be- 
wegungen ergänzen  also  die  reinen  Misch- 
bewegungen, Die  dista  en  Colonabschnitte 
befinden  sich  dagegen  gewöhnhch  im  Zu- 
stande tonischer  Kontraktion.  Zahlreiche 
tiefe  ringförmige  und  dauernd  bestehende 
Einschnürungen  der  Colonwand  teilen  den 
Inhalt  in  mehr  oder  weniger  große  Ab- 
schnitte. 

a)  Der  Transport  des  Enddarm- 
inhalts. Am  ausführlichsten  sind  die  Be- 
wegungen des  Diclvdarms  bei  der  Katze  mit 
Hilfe  der  Röntgenmethode  von  Cannon 
studiert  worden. 

Die  aus  dem  Dünndarm  schubweise  in 
den  Enddarm  eintretenden  Inhaltsmassen 
werden  sofort  durch  antiperistaltische  Wellen 
gegen  das  Caecum  hingetrieben.  Die  Wellen 
folgen  einander  in  Serien  und  laufen  nicht 
fortwährend,  sondern  in  Perioden  von  etwa 
4  bis  5  Minuten  Dauer  ab,  die  sich  in  ver- 
j  schieden  langen  Zwischenräumen  von  etwa 
20  bis  40  Minuten  folgen.  Die  antiperistal- 
tischen Wellen  nehmen  ihren  Ursprung  an 
der  ersten  ringförmigen  tonischen  Ein- 
schnürung des  Darmes,  die  den  proximalen 
Darmabschnitt  distal  abschließt.  Man  kann 
ihren  Eintritt  direkt  durch  künstliche  Her- 
vorrufung  einer  solchen  tonischen  Ein- 
schnürung veranlassen,  auch  hängt  ihr 
periodenweises  Auftreten  mit  periodischen 
Pulsationen  der  tonischen  ringförmigen  Ein- 
schnürung zusammen  (Cannon).  Während 
dieser  stundenlang  andauernden  Antiperi- 
staltik sammelt  sich  immer  mehr  Inhalt 
aus  dem  Dünndarm  an  und  füllt  das  Colon 
'.  immer  mehr  in  distaler  Richtung,  ohne  in 
,  die  distale  Hälfte,  die  eben  durch  jene 
I  tonische  ringförmige  Kontraktion  der  Darm- 
wand abgeschlossen  ist,  eintreten  zu  können. 
In  dieser  Zeit  der  Antiperistaltik  wird  der 
Inhalt  durch  die  Resorption  seitens  der 
Darmwand  eingedickt.  Durch  neu  aus  dem 
Ileum  eintretende  Massen  wird  das  Colon 
immer  mehr  gefüllt  und  der  Inhalt  distal 
verschoben.  SchHeßlich  wird  bei  immer 
weiterem  Vorrücken  am  Ende  des  pro- 
ximalen Colons  durch  kräftige  tonische 
ringförmige    Kontraktion    ein    Teil    des    In- 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


883 


halts  nach  dem  anderen  abgeschnürt  und 
nun  durch  einsetzende  peristaltische  Be- 
wegung zum  Rectum  hin  befördert.. 

Beim  Menschen  dürften  die  Bewegungen 
des  Dickdarms  in  ganz  ähnhcher  Weise 
ablaufen,  indem  bei  ihm  Caecum,  Colon  as- 
cendens  und  ein  Teil  des  Colon  transversum 
Sitz  antiperistaltischer  Bewegungen  sind 
(Roith,  Mitt.  a.  d.  Grenzgeb.  d.  Chir.  u. 
Med.  Bd.  20,  1903;  Holzknecht,  Münch. 
med.  Wochenschr.  1909;  Bloch,  Med. 
Klin.  1911  u.  a.).  Nach  Beobachtungen 
von  Hertz  braucht  der  Inhalt  um  jeden 
der  drei  Teile  des  Colons  (ascend.,  transvers. 
descend.)  zu  passieren,  je  2  Stunden.  Im 
ganzen  erfordert  also  die  Passage  durch  den 
kurzen  Dickdarm  nahezu  dieselbe  Zeit  wie 
der  Durchgang  durch  den  11  mal  längeren 
Dünndarm. 

Bei  Tieren  mit  sehr  großen  Blind- 
därmen, besonders  wenn  diese  noch  durch 
Sphincteren  oder  Klappen  gegen  das  Colon 
hin  abgeschlossen  sind,  können  die  Ver- 
hältnisse nicht  so  einfach  hegen.  Bei  Ratten, 
die  ein  ziemlich  großes  Caecum  haben, 
findet  nach  Elliot  und  Barclay- Smith 
ein  direktes  Hin-  und  Herfluten  von  Inhalt 
zwischen  Caecum  und  Colon  statt,  indem 
letzteres  durch  Antiperistaltik  den  Inhalt 
ins  Caecum  treibt  und  dieses  ihn  durch 
Peristaltik  wieder  zurückbefördert.  Beim 
Meerschweinchen  liegen  die  Verhältnisse  noch 
komphzierter,  indem  hier  das  Caecum  sehr 
groß  ist  und  zunächst  die  Entleerungen 
des  Dünndarmes  aufnimmt,  außerdem  ist 
die  Kommunikation  zwischen  Caecum  und 
Colon  durch  einen  Sphincter  resp.  eine 
Klappe  verschlossen.  Ein  Eintritt  von 
Inhalt  aus  dem  Caecum  in  das  Colon  kann 
also  nur  durch  energische  Tätigkeit  der 
Muskulatur  des  Caecums  erfolgen.  Doch 
sollen  auch  hier  über  das  Colon  antiperi- 
staltische  Wellen  laufen,  die  vielleicht  den 
Inhalt  ins  Caecum  zurücktreiben.  Ferner 
laufen  bei  diesen  Tieren,  deren  Enddarm 
Poschenbildung  aufweist,  auch  noch  eigen- 
artige Mischbewegungen  ab,  die  besonders 
im  Colon  deutlich  sind  und  es  als  Misch- 
apparat erscheinen  lassen.  Ein  ähnhches 
Hin-  und  Herbefördern  von  Inhalt  zwischen 
Caecum  und  Colon  soll  auch  beim  Kaninchen, 
dessen  Caecum  sehr  groß  ist,  stattfinden. 
Die  Entleerung  der  proximalen  Colonab- 
schnitte  erfolgt  stets  erst,  nachdem  die 
Antiperistaltik  längere  Zeit  ein  afterseitiges 
Vorrücken  verhindert  hat.  Ist  hierbei  der 
Inhalt  genügend  eingedickt  und  fest  ge- 
worden, so  sistiert  die  Antiperistaltik,  Peri- 
staltik setzt  ein  und  treibt  den  Inhalt  -n 
die  distalen  Colonabschnitte. 

Wie  sich  die  Mechanik  der  entsprechen- 
den Darmabschnitte  bei  den  Wiederkäuern 
und  dem  Schwein  und  vor  allem  dem  mit 


gewaltigem  Caecum  und  Colon  ausgerüsteten 
Pferd  gestaltet,  ist  fraglich.  Daß  ein  Rück-i 
tritt  von  Coloninhalt  ins  Caecum  beim  Pferd 
überhaupt  erfolgen  kann,  ist,  nach  den  ana- 
tomischen Verhältnissen  zu  urteilen,  höchst 
unwahrscheinhch. 

Nach  dem  Vorhergehenden  erscheint  die 
antiperistaltische  Bewegung  der  proximalen 
Enddarmabschnitte  als  wichtiges  Hilfsmittel 
den  Durchtritt  des  Inhaltes  durch  den 
Enddarm  zu  verzögern,  also  den  Ablauf 
der  Nach  Verdauung  und  die  Resorption 
und  damit  auch  die  Formung  des  Kotes  zu 
befördern. 

Unter  Umständen  kann  auch  ein  Rück- 
tritt von  Caecal-  oder  Coloninhalt 
in  das  Ileum  stattfinden.  Doch  ist  das 
unserer  Meinung  nach  keinesfalls  ein  regel- 
mäßiger Vorgang.  Klysmen  und  in  diesen 
suspendierte  Teilchen  können  so  bis  in  den 
Dünndarm,  ja,  sogar  durch  diesen  bis  in 
den  Magen  gelangen  (Grützner).  Cannon 
hat  an  Katzen  mit  der  Röntgenmethode 
dieses  Verhalten  nach  Verabreichung  großer 
wismuthaltiger  Nährklystiere  studiert.  Es 
ist  danach  die  Antiperistaltik  des  Colons,  die 
den  Inhalt  unter  Druck  setzt  und  ihn  durch 
den  sich  öffnenden  Sphincter  ilei  in  den 
Dünndarm  hineintreibt.  Für  die  Rectal- 
ernährung  mit  Hilfe  von  Nährkly stieren 
sind  diese  Befunde  von  großer  Bedeutung. 

Bei  der  Betrachtung  aller  dieser  Unter- 
suchungen ist  auffällig,  daß  gerade  über 
die  Tätigkeit  des  Caecums  recht  wenig 
bekannt  ist.  Es  ist  anzunehmen,  daß  es 
bei  allen  den  Tieren,  bei  denen  es  nicht 
als  einfaches  bhndes  Ende  des  Colons  oder 
eine  große  Aussackung  desselben  angesehen 
werden  muß,  auch  besondere  Bewegungen 
auszuführen  vermag.  Dies  muß  besonders 
bei  den  großen,  mächtigen  Caeca  der  Fall 
sein,  wie  wir  sie  bei  gewissen  Nagern  und 
Perissodaktylen  finden.  Hier,  wo  vielfach 
das  Caecum  nicht  nur  gegen  den  Mitteldarm, 
sondern  auch  gegen  den  übrigen  Enddarm 
durch  Sphincteren  abgeschlossen  ist,  also 
ein  ganz  selbständiges,  mächtiges,  einem 
Magen  ähnliches  Hohlorgan  darstellt,  müssen 
zu  seiner  Entleerung  noch  andere  Kontrak- 
tionen und  Bewegungen  nötig  sein,  als 
einfache  Peristaltik,  Die  muskulösen  Band- 
streifen solcher  Caeca  deuten  schon  darauf 
hin.  Auch  eine  gewisse  Füllung  und  reich- 
hcher  Wassergehalt  des  Inhalts  dürften 
dazu  unbedingt  erforderlich  sein. 

Interessante  Einblicke  in  die  Tätigkeit 
der  Caeca  verschiedener  Tiere  gewähren 
die  Versuche  Baslers  (Pflügers  Arch.  Bd. 
128,  1909).  Er  zeigte,  daß  sich  im  Ratten- 
caecum  verschiedenfarbige  hintereinander  ge- 
reichte Nahrung  ähnhch  wie  im  Magen 
schichtet.  Dabei  wurde  der  aus  dem  Ileum 
eintretende  Inhalt  der  nach  der  Dünndarm- 

56* 


884 


Dann  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


mündung  zu  gelegenen  Seite  in  den  Inhalt 
hineingedrückt.  Bei  anderen  Versuchs- 
tieren aber,  die  nicht  wie  die  Ratte  einen 
nur  mittelgroßen,  sondern  einen  sehr  großen 
als  selbständiges  Organ  anzusprechenden 
Blinddarm  besaßen  (Kaninchen,  Meerschwein- 
chen), war  eine  solche  Schichtung  nicht 
mehr  zu  beobachten.  Hifer  war  völlige 
Durchmischung  eingetreten. 

Die  Frage  nach  der  Art  der  die  Dick- 
darmbewegungen auslösenden  Reize  ist 
nicht  sicher  zu  beantworten.  Es  steht  aber 
fest,  daß  Füllung  mit  dünnbreiigem  Inhalt 
der  proximalen  Enddarmabschnitte  Anti- 
peristaltik  hervorruft.  Als  ausschlaggebendes 
Moment  dürfte  hierbei  der  von  dem  Inhalt 
auf  die  Colonwände  ausgeübte  Druck  in 
Frage  kommen  (Cannon).  Dieser  veranlaßt 
das  Auftreten  und  die  Pulsationen  jener 
ringförmigen  tonischen  Kontraktionen  am 
Colon,  von  denen  die  antiperistaltischen 
WeÜen  ausgehen  sollen.  Auch  chemische 
Reize  dürften  in  Frage  kommen,  so  steigert 
die  Galle  die  Dickdarmbewegungen  (Schüp- 
bach,   Asher). 

In  den  distalen  Enddarmabschnit- 
ten besteht  keine  Antiperistaltik  mehr,  viel- 
mehr wird  hier  der  eingedickte  Inhalt 
durch  tonische  Kontraktionen  in  einzelne 
Abschnitte  zerlegt  und  von  Zeit  zu  Zeit 
durch  ungemein  regelmäßige  und  kräftige 
peristaltische  Wellen  afterwärts  befördert. 
Die  Entleerung  wird  durch  den  Akt  der  De- 
fäkation  bewirkt. 

ß)  Die  Defäkation.  Während  die 
Ansammlung  von  Kot  dauernd  stattfindet, 
erfolgt  die  " Entleerung  periodisch.  Auch 
hierbei  bestehen  zwischen  den  verschiedenen 
Tierarten  Unterschiede.  Beim  Menschen 
und  wohl  auch  Carnivoren  (Katze)  findet 
die  Ansammlung  von  Kot  in  dem  End- 
abschnitt des  Colons  (beim  Menschen  im 
Colon  sigmoideum)  statt.  Zur  Entleerung 
treten  dann  kräftige  Kontraktionen  des 
betreffenden  Colonteils  unter  Verkürzung 
desselben  durch  Kontraktion  der  Längs- 
muskulatur ein,  wobei  der  Inhalt  in  das 
Rectum  geschoben  wird.  Im  Anschluß 
hieran  erfolgt  die  Entleerung  durch  den 
After,  die  Defäkation.  Diese  ist  ein  Reflexvor- 
gang, der  durch  den  Reiz,  den  die  ins  Rectum 
geschobenen  Kotmassen  auf  zentripetale 
Rectalnerven  ausüben,  ausgelöst  wird.  Hier- 
bei erfolgen  gesteigerte  Kontraktionen  der 
Rectalwand  und  es  tritt  Erschlaffung  der 
Sphincteres  ani  ein,  wodurch  der  sonst  durch 
tonische  Kontraktion  festgeschlossene  After 
für  die  durch  die  Rectaltätigkeit  dagegen 
gepreßten  Kotmassen  gangbar  wird.  Gleich- 
zeitig wirkt  die  Bauchpresse  mit  und  ge- 
wisse Tiere  (Katze,  Hund)  nehmen  reflek- 
torisch die  Defäkationsstellung  ein.  Nach 
dem  Durchtritt  kontrahieren  sich  die  Sphinc- 


teren  wieder.  Die  Mitwirkung  des  M. 
levator  ani  ist  noch  nicht  völlig  erkannt. 
Bei  gewissen  Tierarten  unterstützt  er  die 
Oeffnung  des  Afters  und  verhindert  das 
Zustandekommen  eines  Vorfalls  des  Darmes. 
Das  Erheben  des  Schwanzes,  welches  bei 
den  Tieren  gleichfalls  reflektorisch  erfolgt, 
unterstützt  die  Wirkung  des  Levator. 

Die  äußeren  Erscheinungen  der  De- 
fäkation deuten  auch  wieder"  auf  die  Ver- 
schiedenartigkeit des  Vorganges  bei  ver« 
schiedenen  Tieren  hin,  über  die  die  vor- 
handenen Kenntnisse  nur  geringfügig  sind. 
So  ist  die  Einnahme  einer  bestimmten  De- 
fäkationsstellung nur  auf  gewisse  Tierarten 
beschränkt,  während  z.  B.  Einhufer,  Wieder- 
käuer und  Schwein  während  des  Gehens, 
Stehens  und  sogar  Liegens  (Rinder)  zu 
defäzieren  vermögen. 

y)  Die  Innervation  des  Enddar- 
mes (Bayliss  und  Starling,  Cannon). 
Auch  im  Enddarm  sind  es  die  autonomen 
Zentren,  die  seine  Bewegungen,  vor  allem 
Peristaltik  und  Antiperistaltik  regeln.  Die 
Peristaltik  beruht  auf  demselben  Reflex  wie 
im  Dünndarm  (Bayliss  und  Starling). 
Erregende  und  hemmende  Impulse  werden 
ihm  durch  Sakral-  (2  bis  4)  und  Lumbal- 
nerven (2  bis  4)  zugeführt.  Die  hemmenden 
Fasern  durchlaufen  das  Ganglion  mesen- 
tericum  caudale.  Durchschneidung  der- 
selben hat  keine  dauernden  Störungen  der 
Darmbewegungen  zur  Folge.  Erregende 
Fasern  verlaufen  in  den  Nervi  erigentes, 
Reizung  derselben  hat  nach  kurzer  momen- 
taner Hemmung  Kontraktion  der  Längs- 
und Kreismuskulatur  zur  Folge  (Bayliss 
und  Starling).  Ihre  Wirkung  soll  sich 
aber  nur  auf  die  distalen,  bei  der  Defäkation 
mitwirkenden  Teile  erstrecken  (Elliot  und 
Barclay-Smith),  sie  beeinflussen  die  Anti- 
peristaltik also  nicht.  Vagusfasern  ver- 
sorgen höchstens  noch  die  proximalen  Ab- 
schnitte des  Enddarms  mit  motorischen 
Fasern  (Meltzer   und   Auer). 

Auch   die    Defäkation    wird   von   den 
Rückenmarksnerven  beherrscht,  wenn  auch 
die     beiden     Sphincteren     autonome    ihren 
Tonus   regelnde   Zentren   besitzen.      Ueber- 
geordnete  Defäkationszentren  liegen  im 
I  Lumbal-  und  Sakralmarke.    Von  ihnen  ver- 
'  laufen  hemmende  Fasern  im  Nervus   hypo- 
j  gastricus  und  motorische  im  Nervus  erigens, 
I  Reizung  des  letzteren  kann  den  geordneten 
j  Ablauf  der  Defäkationsbewegungen  zur  Folge 
haben.     Beide  Nerven  führen  auch  sensible 
Fasern,    nach    deren    Durchschneidung    in- 
folge Ausbleibens   des   die  Defäktaion   aus- 
lösenden Reizes  von  der  Rectalschleimhaut 
die  Kotentleerung  stockt. 

Von  großer  Bedeutung  ist  der  Einfluß 
des  Großhirns.  Im  Großhirn  befindet 
sich   ein   übergeordnetes   Zentrum,    welches 


Darm  (Physiologie  des  Wirbeltier-Darmes) 


885 


die  Koteiitleeruiig  beherrscht,  das  Centrum 
anale.  Es  bestehen  also  hier  sensible  und 
motorische  Verbindungen  der  Endabschnitte 
des  Verdauungstraktus  mit  Rückenmark 
und  Großhirn,  die  vor  allem  für  die  will- 
kürliche Beherrschung  der  Defäkation,  die 
durch  Uebung  erlangt  werden  kann,  von 
Bedeutung  sind.  Diese  ist  nicht  nur  für 
das  gemeinsame  Leben  der  Menschen,  son- 
dern auch  für  die  Tiere  ein  unbedingtes  Er- 
fordernis, da  sie  gestattet,  die  Defäkation 
in  weiten  Grenzen  auf  den  für  das  Indi- 
viduum geeignetsten  Zeitpunkt  zu  ver- 
schieben. Auch  die  große  Bedeutung  der 
sensiblen  Nervenfasern  des  Rectums  wird 
hierdurch  hervorgehoben.  Durch  diese  wird 
es  vermittelt,  daß  dem  Individuum  das 
Bedürfnis  einer  Kotentleerung  zum  Bewußt- 
sein gelangt,  so  daß  durch  den  Willen  die 
Kotentleerung  zeithch  reguliert  werden  kann. 
Die  Herrschaft  des  Großhirns  zeigt  sich 
auch  in  den  unwillkürUchen  Defäkationen 
bei  großen  seelischen  Erregungen  an. 

6.  Die  Bedeutung  des  Darmes  für  die 
Verdauung.  Die  Umwandlung,  die  die 
Nahrungsstoffe  im  Darm  erleiden,  wird  aus- 
führhch  im  iVrdkel  „Verdauung"  be- 
handelt werden.  Hier  sei  nur  zusammen- 
fassend auf  die  Bedeutung  des  Darmes  für 
die  Verdauung  eingegangen.  Der  Dünndarm 
ist  das  für  die  Verdauung  wichtigste  Organ; 
der  Magen  hat  nur  vorbereitende  Funktionen 
zu  erfüllen,  der  Enddarm  gewissermaßen 
die  Aufräumungsarbeiten  zu  verrichten.  Im 
Dünndarm  findet  sich  in  den  Fer- 
menten und  sonstigen  physiologisch  wich- 
tigen Bestandteilen  des  Pankreassaftes.  der 
Galle  und  des  Darmsaftes  das  ausgezeich- 
netste und  vollständigste  Handwerkszeug, 
mit  dem  allein  der  Endzweck  der  Ver- 
dauung, den  uns  besonders  Abderhaldens 
neue  Forschungen  immer  genauer  erkennen 
lassen,  die  Aufspaltung  der  Nährstoffe 
in  ihre  einfachsten  Bausteine  erreicht 
werden  kann.  Gleichzeitig  ist  der  Dünndarm 
das  Resorptionsorgan  par  excellence, 
welches  sofort  die  aufsaugbaren  Verdauungs- 
produkte dem  Säftestrom  des  Körpers  zum 
weiteren  Transport  zuführt.  Der  Dünndarm 
besorgt  dies  in  so  ausgezeichneter  Weise,  daß 
am  Ende  des  Ileums  beim  Menschen  und 
Carnivoren  die  Ausnutzung  der  Nahrung 
nahezu  vollständig  vollendet  ist.  Der 
Dünndarm  ist  unentbehrlich,  wenn  man 
auch  größere  Darmstrecken  (bis  zu  Vs  bei 
erhaltenem  Magen  und  Enddarm),  ohne 
unbedingt  den  Tod  herbeizuführen,  ex- 
stirpieren  kann,  so  muß  doch  immerhin 
eine  gewisse  Länge  des  Dünndarmes  er- 
halten bleiben.  Magen  und  Enddarm  sind 
dagegen,  wie  zahlreiche  Erfahrungen  be- 
weisen, nicht  lebenswichtig.  Der  Enddarm 
besorgt    die   letzte    Nachverdauung    der 


Nahrungsstoffe  und  die  Vollendung  der 
Resorption  sowie  die  Eindickung  des 
Darminhaltes  und  Formung  des  Kotes. 
Hand  in  Hand  geht  hiermit  seine  S'unktion 
als  Exkretionsorgan,  welche  zur  Ab- 
scheidung überflüssiger  Körperbestandteile 
und  Stoffwechselschlacken  und  damit  zur 
Bildung  des  Kotes  führt.  Die  De- 
fäkation. die  wir  ebenfalls  als  eine  Funk- 
tion des  Enddarmes  kennen  gelernt  haben, 
beschließt  die  Tätigkeit  des  Darmes. 

Bei  den  Wirbellosen  ist  die  Aufgabe 
des  Darmes,  soweit  ein  solcher  überhaupt 
vorhanden  ist,  vielfach  noch  eine  weitere, 
indem  er  nicht  allein  die  Spaltung  und  Auf- 
saugung der  Nährstoffe  vermittelt,  sondern 
noch  als  Reserve-  und  Aufspeicherungsorgan 
für  diese  di^nt.  Ja,  bei  gewissen  Arten  ver- 
mittelt er  sogar  den  Transport  der  Ver- 
dauungsprodukte zu  den  Stellen  des  Körpers, 
an  denen  sie  verbraucht  werden  sollen, 
übernimmt  also  die  Funktionen,  die  Blut-  und 
Lymphgefäßsystem  in  dieser  Hinsicht  bei 
den  Vertebraten  erfüllen.  Die  zahllosen, 
hier  offenbar  bestehenden  Variationen,  die 
meist  nur  durch  flüchtige  Streiflichter  von 
der  Forschung  erhellt  sind,  fordern  ein  ge- 
naueres Studium  aller  dieser  Fragen  in 
Spezialwerken  (Weinland,  Biedermann) 
und  schließen  eine  genauere  Erörterung  an 
dieser  Stelle  aus. 

Literatur.  W.  Biedermann,  Venjlcichende 
Physiologie  der  Verdauung  in  Wintersteins  Ilund- 
biich  der  vergl.  Physiologie  Bd.  II,  Teil  1. 
Jena  1911.  —  Th.  Briigsch,  Dünndarii)  und 
seine  Sekrete.  Oppenlieimers  Handbuch  der 
Biochemie  Bd.  III,  Teil  1,  S.  10:2.  Jena  lOW.  — 
W.  B.  Cannon,  The  3Iechanical  Factors  oj 
Digestion.  London  1911.  —  O.  Cohnheim, 
Physiologie  der  Verdauung  und  Ernährung. 
Berlin,  Wien  1908.  —  Derselbe,  Verdauung 
in  Nagels  Handbuch  der  Physiologie  Bd.  II. 
1906.  —  W.  Ellenherger,  Handbuch  der  ver- 
gleichenden mikroskopischen  Anatomie  Bd.  III. 
Berlin  1911.  —  Derselbe,  Beiträge  sur  Frage 
des  Vorkommens,  der  anatomischen  Verhältnisse 
■und.  der  physiologischen  Bedeutung  des  Caecums, 
des  Proc.  vermiformis  ^isw.  Ärch.  f.  (Anat.  u.) 
Phys.  1906.  S.  139.  —  W.  Ellenberger  und 
A.  Scheiiner%  Lehrbuch  der  vergleichenden 
Physiologie  der  Haussäug etiere.  Berlin  1910.  — 
W.  Ellenberger  \ind  H.  Baum,  Handbuch 
der  vergleichenden  Anatomie  der  Haustiere. 
Berlin  1909.  —  O.  JK.  Elliot  und  E.  Burc- 
lay-Smith,  Antiperistalsis  and  other  vvuscular 
activities  of  the  colon.  J.  of  phys.  Bd.  31,  I904. 
S.  272.  —  Gadow,  Vögel.  Bronns  Klassen 
und  Ordnungen  des  Tierreiches  Bd.  VI,  4>  -'• 
Leipzig  1891.  —  Gegenbaur,  Vergleichende 
Anatomie  der  Wirbeltiere.  Leipzig  1901.  — 
P.  Grütsner,  Zur  Physiologie  der  Darm- 
bewegungen. D.med.  Wochcnschr.  1894-  S.897. — • 
Derselbe,  Ucber  die  Bewegung  des  Dann- 
inhaltes. Pf  lüg  er  s  Arch.  Bd.  yi,  1898.  S.  4^'^- 
—  O.  Hainmarsten,  Lehrbuch  der  physiologi- 
schen Chemie.    Wiesbaden  1910.  —  R.  Heiden- 


<S86 


Darm  (Physiologie  des  "Wirbeltier-Darmes)  ^  Darwin 


haln,  Physiologie  der  Absonde^-irngsvorgänge 
in  Hermanns  Handbuch  der  Physiologie 
Bd.  5.  Leijysig  1880.  —  M.  Magnus,  Die 
Bewegungen  des  Verdauungsschlauches.  Ergeb- 
nisse d.  Physiologie  Bd.  VII,  1908.  —  B.. 
Maly ,  Chemie  der  Verdamingssäfte  nnd  der 
Verdauung  in  Hermanns  Handbuch  der 
Physiologie  Bd.  5.  Leipzig  1883.  —  .1.  Oppel, 
Vergleichende  7mkroskopische  Anatomie  der 
Wirbeltiere  Bd.  IL  Jena  1807.  —  A.  Scheunert, 
Vorgänge  im  Enddarm  in  Opj^enheimers  Hand- 
buch der  Biochemie  Bd.  III,  Teil  2.  Jena  1909. 
—  E.  Starling,  Ergebnisse  der  Physiologie  I. 
Biophysik  1903.  S.  455.  —  E.  Weinland,  Ver- 
dauung und  Resorption  bei  Wirbellosen.  Oppen- 
heimers Handbuch  der  Biochemie  Bd.  III,  Teil  2. 
Jena  1909.  —  O,  Zietsschmann,  Der  Ver- 
dauungsapiHirat  der  Vögel  in  Ellenbergers  Hand- 
buch der  vergleichenden  mikroskopischen  Anatomie 
Bd.  IIL    Berlin  1911. 

A.  Scheunert. 


Darwin 

Charles  Robert. 

Enkel'des  folgenden,  geboren  am  12.  Februar  1809 
zu  Shrewsbury,  gestorben  am  19.  April  1882  auf 
seinem  Landgute  Down.  Er  studierte  von  1825 
ab  in  Edinburg  Medizin  und  bezog  1828  das  Christ 
College  in  Cambridge,  wo  er,  da  ihn  Anatomie 
und  Chirurgie  nicht  fesseln  konnten,  zur  Theologie 
übersattelte.  Allerdings  kam  er  auch  hier  mit  der 
Naturwissenschaft  durch  den  Botaniker  Henslow 
in  Berührung.  Er  ^\alrde  ein  eifriger  Käfersammler 
und  war  im  Begriff  geologische  Studien  zu  er- 
greifen. Eine  Wendung  in  seinem  Leben  trat 
ein,  als  Kapitän  Fitzroy  ihm  die  Gelegenheit 
gab,  an  seiner  Expedition  als  Naturforscher  teil- 
zunehmen. Am  27.  Dezember  1832  trat  er  seine 
Fahrt  auf  dem  ,,Beagle"  an.  Sie  ging  zunächst 
nach  Brasilien,  dann  durch  die  Magelhaenstraße 
bis  Peru  hinauf,  über  die  Galapagosinseln  und 
die  Südsee  nach  Neuseeland  und  Australien 
und  von  dort  über  Südamerika  nach  England 
zurück.  In  dieser  fünfjährigen  Reisezeit  hat  Dar- 
win sich  vollständig  selbständig  zum  Natur- 
forscher entwickelt  und  zwar  sowohl  als  Zoologe 
wie  als  Geologe.  Er  brachte  einen  gewaltigen 
Schatz  von  Kenntnissen  und  Ideen  mit  zurück, 
denn  er  hatte  sich  nicht  auf  das  Sammeln  be- 
schränkt, sondern  war  immer  bestrebt  gewesen, 
in  den  geschauten  Einzeltatsachen  die  größeren 
Zusammenhänge  zu  sehen.  Es  eröffneten  sich 
ihm  hier  die  Probleme  der  Erd-  und  Tiergeschichte, 
die  später  Gegenstände  besonderer  Werke  \mrden. 
Nach  längerem  Aufenthalt  in  London  zur  Aus- 
arbeitung seiner  Reiseergebnisse  (Korallenriffe 
1842)  und  im  Verkehr  mit  bedeutenden  Älännern 
(Lyell),  siedelte  er  auf  ein  Landhaus  in  Down 
über.  1846  gab  er  seine  Bearbeitung  der  Cirri- 
pedien  heraus,  die  eine  in  achtjähriger  Arbeit 
entstandene  vollständige  Monographie  dieser 
Tiergruppe  darstellt.  Hierdurch  wurde  Darwins 
Ruf  als  einer  der  gediegensten  Zoologen  begründet. 
Nach  der  Lektüre  von  Malthus'  Essay  on 
population  bilden  sich  bei  ihm  die  ersten  Ansätze 
seines  späteren  Lehrgebäudes  aus.  die  er  in  zwei 
Niederschriften  1842  und  1844  festlegte.  Schon 
aus    seinen  ersten  von  ihm  in  Südamerika  an- 


[  gestellten  Beobachtungen  hatte  er  die  Unsicher- 
heiten der  bisher  gültigen  Klassifikation  der 
I  verschiedenen  Tierarten  erkannt.  Nach  weiteren 
j  sehr  eingehenden  Beobachtungen  und  Ueber- 
legungen  über  diesen  Gegenstand  entschloß 
er  sich  schließlich,  auf  den  Rat  Lyells,  sein 
später  so  berühmt  gewordenes  Werk  On  the 
'  origin  of  species  by  means  of  natural  selection 
j  (Lond.  1859,  deutsch  von  Bronn,  2.  Aufl., 
Stuttgart  1863.  Nach  der  6.  Auflage  deutsch 
von  V.  Carus,  6.  Aufl.  Stuttgart  1876)  heraus- 
zugeben. Einen  Hauptanstoß  zur  Veröffentlichung 
gab  eine  Zuschrift  von  Wallace  1858,  der  eine 
gleichlautende  Theorie  gefunden  hatte.  Der 
buchhändlerische  Erfolg  dieses  Werkes  war  glän- 
zend. Es  war  schon  am  ersten  Tage  der  Heraus- 
gabe vergriffen  und  auch  die  zweite  mehr  als 
doppelt  so  große  Auflage  war  ebenfalls  sehr 
schnell  erschöpft.  Der  Erfolg  des  Werkes  da- 
gegen trat  erst  sehr  langsam  hervor,  namentlich 
in  seiner  Heimat,  wo  Darwin  zuerst  außer- 
ordentlich scharfen  Widerspruch  und  sehr  wenig 
Zustimmung  fand.  In  Deutschland  allerdings 
fand  er  einen  einzigen  Jünger,  der  ihm  im  Sturme 
gefolgt  ist  und  das  ist  Ernst  Haeckel,  dessen 
hohe  Begeisterung  für  die  neue  Lehre  die  Kraft 
hatte,  sich  über  alle  Vorurteile  hinwegzusetzen. 
Er  ward  so  geradezu  zum  Apostel,  ja  zum 
Propheten  Darwins. 

In  den  nächsten  Jahren  wandte  Darwin 
sich  nun  vorwiegend  botanischen  Untersuchungen 
zu.  Als  bedeutendste  Arbeit  dieser  Art  ist 
die  Befruchtung  der  Orchideen  1862  zu  betrachten. 
1868  gab  er  (las  1860  schon  begonnene  Werk 
über  The  Variation  of  animals  and  plants  under 
domestication  (Lond.  1868,  deutsch  von  C.  Carus, 
2  Bde.  Stuttgart  1868,  3.  Aufl.  Stuttgart  1875) 
heraus.  Die  Konsequenzen  seiner  Lehre  auch  in 
Anwendung  auf  den  Menschen  zog  er  in  seinem 
Werk  über:  The  descent  of  Man  and  selection 
in  relation  to  Sex  (2  Bde.  London  1872,  deutsch 
von  V.  Carus,  Stuttgart  1871,  4.  Aufl.  Stuttgart 
1882),  dem  sich  in  dem  folgenden  Jahre  The 
expression  of  the  emotions  in  man  and  animals 
(London  1872,  Deutsch  von  V.  Carus,  Stuttgart 
1872,  2.  Aufl.  Stuttgart  1874)  anschloß.  Als 
weitere  Arbeiten  sind  noch  zu  nennen: 

Zoologv  of  the  voyage  of  H.  M.  Ship  Beagle 
(5  Bde.  London  1840  bis  1843),  Journal  of  re- 
searches  into  the  natural  history  and  geology  of 
the  countries  (2.  Aufl.  London  1854),  Voyage  of 
a  naturalist  round  the  world  (London  1845,  deutsch 
von  Carus,  Stuttgart  1875),  Monograph  of 
pedunculated  and  sessile  Cirripedia  (2  Bde. 
London  1851  bis  1853),  On  fossil  Cirripedia, 
On  the  various  contrivances  by  which  British 
and  foreign  orchids  are  fertilised,  etc.  (London 
1862,  deutsch  von  Carus,  2.  Aufl.  Stuttgart 
1877),  The  movements  and  habits  of  plants  (2Aufl. 
London  1875,  deutsch  von  Carus,  Stuttgart  1876), 
The  power  of  movements  in  plants  (London  1880, 
deutsch  von  V.  Carus,  Stuttgart  1881),  The 
formation  of  vegetable  mould  through  the  action 
of  Worms  (London  1881,  deutsch  von  V.  Carus, 
Stuttgart  1882). 

Darwin  kann  mit  Recht  als  der  Vater  der  mo- 
dernen Zoologie,  ja  der  modernen  Naturwissen- 
schaft betrachtet  werden.  Wohl  selten  hat  eine 
Lehre  einen  so  durchgreifenden  Gedankenein- 
fluß auf  unsere  wissenschaftlichen  Betrachtungen 
gewonnen,  wie  die  Lehre  von  der  Entstehung 


Darwin  —  Davy 


887 


der  Alten,  der  Deszendenz-  und  Selektionstheorie. 
Auch  ist  wohl  niemals  die  Arbeit  eines  einzelnen 
Menschen  von  so  tiefer  nachhaltiger  Einwirkung 
auf  die  davon  berührten  Wissenschaften  gewesen, 
als  es  Darwins  Aufstellung,  Begründung  und 
Anwendung  des  genetischen  Grundgedankens 
war.  In  allen  Lehren  vom  Leben  hat  er  sich 
unwiderstehlich  durchgesetzt.  Mit  Recht  kann 
man  ihn  als  den  Copernicus  der  modernen 
biologischen  Wissenschaften  bezeichnen. 

Literatur.     V.   Carus,    Charles   Robert,   Darwin. 
Jn   „Unsere   Zeit"    1882.    —    J,    W.   Spengel, 

Charles  Darwin,  Rede  gehalten  am  11.  Februar 
1909.  —  W.  May,  Die  Darivin-Jubiläumslüeralur 
1908 — 1910.  Zusaminertfassende  üebersicht,  Zool. 
Centralbi.  Bd.  XVII,  1910. 

W.  Hurmti. 


Darwill 

Erasmus. 


Geboren  am  12.  Dezember  1731  zu  Elton  in  der 
Grafschaft  Nottingham,  gestorben  zu  Derby 
am  10.  April  1802.  Studierte  in  Chambridge 
und  Edinburg  Älediziii  und  begann  dann  eine 
Praxis  in  Nottingham,  die  er  später  nach  Lich- 
field  und  noch  später  nach  Derby  verlegte. 
Er  trat  sowohl  als  Dichter  wie  als  Naturforscher 
hervor.  In  seinem  Botanic  Garden  1781,  dem 
er  1789  einen  zweiten  Teil  unter  dem  Titel  Loves 
of  the  plants  zufügte,  suchte  er  die  Wissenschaft 
mit  der  Poesie  zu  vereinigen.  Diese  botanisch- 
ökonomischen Lehrgedichte  entsprangen  seiner 
Liebhaberei  für  Gartenbau  und  seinen  pantheis- 
tischen  Neigungen.  Sein  Hauptwerk  ist  die 
vierbändige  Zoonomia,  die  1794  bis  1796  ent- 
stand. In  diesem  Werke  sind  tiefsinnige  Speku- 
lationen über  Ai't Veränderungen,  Anpassung,  ver- 
nachlässigte rudimentäre  Organe  usw.  enthalten. 
Für  seine  Theorie  der  Entwickelung  der  Lebe- 
welt nimmt  er  innere  Ursachen  als  die  treiben- 
den an ,  denen  allerdings  der  Kampf  ums 
Dasein  und  das  Ueberleben  des  Passenden 
zu  Hilfe  kommen.  Dieses  Werk  ist  zunächst 
wenig  beachtet  worden.  Cuvier  hat  allerdings 
seinen  hohen  Wert  schon  erkannt.  Er  reiht 
Darwin  unter  die  Vitalisten  ein.  Die  eigentlichen 
bedeutenden  Ideen  des  Werkes  sind  erst  nach 
Verdienst  gewürdigt  worden,  als  sein  Enkel 
Charles  Darwin  selber  auf  den  Ahnherrn  hin- 
wies. Die  Hauptideen  finden  wir  auch  bei  letz- 
terem, allerdings  fest  auf  Tatsachen  begründet, 
wieder.  Es  ist  indessen  wohl  sicher,  daß  Charles 
Darwin  die  Zoonomie  seines  Großvaters  nicht 
vor  seiner  Weltreise  gekannt,  jedenfalls  nicht 
bewußt  gewürdigt  hat.  Von  seinen  übrigen  Werken 
sind  noch  zu  erwähnen:  Phytologia,  or  the 
philosophy  of  agriculture  and  gardening  (London 
1800),  The  Temple  of  nature,  or  the  origin  of 
Society  (London  1803). 

Literatur.    Lebensbeschreibung  von  Miss  Seward, 

London    1804-  —  BurcUhnrcl ,    Geschichte   der 
Zoologie.     Leipzig  1907. 

W.   Hai'^ins, 


Daubree 

Gabriel  Auguste. 
Geboren  am  25.  Juni  1814  zu  Metz,  gestorben 
am  29.  Mai  1896  zu  Paris.  Seit  1832  studierte 
er  an  der  Ecole  polytechnique  und  der  Ecole 
des  mines,  wurde  1838  Bergingenieur  und  1839 
Professor  der  Mineralogie  und  Geologie  in  Straß- 
burg. Im  Auftrage  der  Regierung  bereiste  er 
England,  Schweden  und  Norwegen.  1861  erhielt 
er  die  Professur  für  Geologie  am  Museum  d'histoire 
naturelle  und  1862  die  für  Mineralogie  an  der 
Ecole  des  mines,  deren  Leitung  er  von  1872  bis 
1884  inne  hatte. 

Die  Geologie  verdankt  Daubree  außer  einer 
geologischen  Karte  (1849)  und  Beschreibung 
(1852)  des  Niederelsaß  die  Erschließung  eines  ganz 
neuen  Gebietes  durch  die  Anwendung  des  Experi- 
mentes, wie  z.  B.  in  der  Untersuchung  über  die 
Bedeutung  von  überhitzten  Wasserdämpfen  für 
die  Metamorphose.  Für  die  Mineralogie  sind  seine 
Arbeiten  über  die  künstliche  Darstellung  zahl- 
reicher Mineralien  und  über  die  chemische  Zu- 
sammensetzung und  Synthese  der  Meteoriten 
von  Wichtigkeit.  Seine  Untersuchungen  sind 
zumeist  in  den  Annales  des  mines,  Comptes 
rendus  und  Bulletins  de  la  societe  geologique 
veröffentlicht.  Besonders  hervorzuheben  sind: 
1859  Etudes  et  experiences  synthetiques  sur  le 
metamorphisme  et  la  formation  des  roches  cris- 
tallines;  1868  Rapport  des  progres  de  la  geo- 
logie  experimentale ;  1879  Etudes  sjTithetiques 
de  geologie  experimentale  (deutsch  von  Gurlt, 
Braunschweig  1880);  1886  Les  Meteorites  et  la 
Constitution  du  globe  terrestre. 
Literatur.  Narhrrif  im  Bulletin  de  la  societe 
franq.  de  mineralogie  1896,  XXIV,  153  und  im 
Bulletin  de  la  societe  geologique  de  France  1896, 
XXIV,  345. 

K,  Spangenberg, 


Davy 

Sir  Humphry. 
Geboren  am  17.  Dezember  1778  in  Penzance  in 
Cornwallis,  gestorben  am  29.  Mai  1829  in  Genf. 
Er  war  der  Sohn  eines  armen  Holzschnitzers, 
kam  1795  zu  einem  Chirurgen  und  Apotheker 
in  die  Lehre,  wairde  1798  Chemiker  an  der  Pneu- 
matic  Institution  des  Dr.  Beddoes  in  Clifton  bei 
Bristol,  1801  Lehrer  der  Chemie  an  der  Royal 
Institution  in  London,  1812  gab  er  diese  Stellung 
auf  und  lebte  forthin  als  Privatmann;  um  diese 
Zeit  schloß  Faraday  sich  ihm  als  Schüler  an. 
Davys  Arbeiten  haben  auf  die  Entwickelung 
der  Lehre  von  der  Elektrolyse  einen  entscheiden- 
den Einfluß  gehabt  und  ließen  im  besonderen  die 
Beziehungen  zwischen  elektrischen  und  chemischen 
Kräften  klarer  hervortreten.  1806  begann  er 
seine  Untersuchungen  über  die  Einwirkung  des 
elektrischen  Stroms  auf  chemische  Verbindungen. 
1815  konstmierte  er  die  Sicherheitslampe,  die 
seinen  Namen  trägt.  1821  veröffentlichte  er  seine 
kinetische  Theorie  der  Wärme,  1813  eine  Unter- 
suchung über  den  Lichtbogen,  den  er  wahrschein- 
lich 1808  als  Erster  beobachtete,  und  1821  über 
die  Ablenkung  des  Lichtbogens  im  Magnetfeld, 
im  gleichen  Jahre  bestimmte  er  die  Leitfähigkeit 
von  Metallen.  Die  Chemie  verdankt  ihm  die  Ent- 
deckung des  Kaliums,  Natriums,  Bors,  der  Erd- 


Da\'5'  —  Deltabüdimgen 


.alkalimetalle.    Von  1820  bis  1827  war  er  Präsi- 
dent der  Royal  Society. 

Literatur.  Paris,  The  life  of  Sir  H.  D. 
London  1831.  —  J".  Davy,  Memoirs  of  the 
life  of  Sir  H.  D.  Deutsch  von  Neubert. 
Leipzig  I84O.  —  Fragmentary  remains,  lilerary 
and  scientific  of  Sir  H.  D.  London  1858.  — 
T»  F.  E.  Thorpe,  IL.  D.,  Poet  and  Philosophor, 
1896. 

E,  Drude. 


Decken. 

Man  unterscheidet  eruptive  Decken,  bei 
denen  andere  Gesteine  durch  Lavamassen 
überdeckt  werden  (vgl.  den  Art.  „Lager- 
rungsform  der  Gesteine")  und  üeber- 
faltungs-  oder  üeberschiebungsdecken,  bei 
denen  dieUeberdeckung  durch  gebirgsbildende 
Prozesse  bewirkt  wird  (vgl.  den  Artikel 
„Gebirge  der  Erde"). 


Deflation 

ist  die  Abtragung  von  Landmassen  durch 
die  Tätigkeit  des  Windes  (vgl.  den  Artikel 
„Atmosphäre"). 


De  Geer 

Charles. 


Geboren  am  10.  Februar  1720  in  Schweden,  ge- 
storben am  8.  März  1778  in  Stockholm.  Verlebte 
einen  Teil  seiner  Jugend  in  Holland,  wo  er  auch 
zuerst  Naturwissenschaft  studierte  (in  Utrecht). 
Von  dort  güig  er  nach  Upsala,  wo  er  bald  durch 
Beerbung  seines  Onkels  zu  einem  reichen  Manne 
wurde  und  sich  industriellen  Unternehmungen, 
besonders  dem  Bergbau  zuwandte.  Er  vernach- 
lässigte indessen  keineswegs  seine  naturwissen- 
schaftlichen Studien.  Die  Akademie  in  Stockholm 
machte  ihn  zu  ihrem  Mitgliede,  zu  deren  Berichten 
er  eine  Reihe  interessanter  Mitteilungen  beitrug. 
Besonders  hat  er  sich  sehr  eingehend  mit  den 
Insekten  beschäftigt,  wovon  sein  Werk:  Memoires 
pour  servir  ä  l'histoire  des  insectes,  Stockholm 
1752  bis  1778,  7  vol.  in  4»,  Zeugnis  ablegt.  Dieses 
Werk  enthielt  die  Beschreibung  von  mehr  als 
1500  Species.  Einen  großen  Einfluß  auf  seine 
entomologischen  Arbeiten  hat  Reaumur  gehabt, 
wie  er  denn  auch  fast  immer  unter  dem  Namen 
,, Reaumur  suedois"  veröffentlichte.  Beide  Au- 
toren haben  denn  auch  wohl  die  klarsten,  viel- 
haltigsten  und  inhaltsreichsten  entomologischen 
Arbeiten  der  damaligen  Zeit  geliefert. 

Seine  reichhaltige  entomologische  Sammlung, 
die  seine  Witwe  der  Akademie  der  Wissenschaft 
von  Stockholm  vermachte,  war  eine  Zierde 
derselben. 

Literatur.  Biographie  universelle.  Bd.  17,  1816. 
Bergmann,  Torbern  Olof:  Amimielse  —  tal 
ofver  Kgl.  3Jjts.  Tro  —  Man  Hr.  C.  de  Geer 
Stockholm  1779. 

TF,  Harms, 


Delpino 

Federico. 

Er  wurde  am  17.  Dezember  1833  in  Chiavari 
(Italien)  geboren  und  erhielt  am  dortigen  Seminar 
seine  Vorbildung.  Im  Jahre  1849  bezog  er  die 
Universität  Genua,  um  Mathematik  und  Natur- 
wissenschaften zu  studieren,  mußte  jedoch  sehr 
bald  aus  Mangel  an  [Mitteln  seine  Stiulien  auf- 
geben. Er  trat  als  Zollbeamter  in  den  Dienst 
des  Finanzministeriums  und  blieb  dortselbst, 
seine  Mußestunden  botanischen  Exkursionen  und 
Beobachtungen  widmend,  bis  1867.  Er  wurde 
darauf  Assistent  am  Botanischen  Institut  in 
Florenz  und  1871  Lehrer  der  Naturwissen- 
schaften an  der  höheren  Forstschule  in  Val- 
lombroso  (Toscana).  Im  Jahre  1873  begab  er  sich 
zur  Teilnahme  an  einer  Weltumsegelung  auf  die 
Fregatte  ,, Garibaldi",  mußte  die  Reise  jedoch 
schon  in  Rio  de  Janeiro  wegen  Krankheit  unter- 
brechen und  nach  Italien  zurückkehren.  1875 
wurde  er  Professor  und  Direktor  des  Botanischen 
Gartens  in  Genua.  1884  siedelte  er  nach  Bologna 
und  1894  nach  Neapel  über,  wo  er  am  14.  Mai 
1905  starb. 

Delpino  ist  vor  allem  als  einer  der  Be- 
gründer der  Pflanzenbiologie,  speziell  der 
Blütenbiologie  anzusehen,  die  er  in  überaus 
zahlreichen,  hier  nicht  näher  anzuführenden 
Arbeiten  während  eines  -^äerzigjährigen  Zeitraumes 
(von  1865  an)  behandelte.  Neben  den  Schriften 
über  die  Bestäubungsbiologie  der  Blüten  sind 
namentlich  auch  solche  über  ,,extranuptiale 
Nektarien",  über  ,,Ameiseupflanzen"  (Myrme- 
cophilie),  über  carnivore  Schlauchpflanzen.  Hete- 
rokarpie,  Viviparie,  Verbreitung  der  Samen  und 
Früchte  usw.  bedeutungsvoll  geworden.  Auch 
auf  morphologischem  Gebiet  hat  sich  Delpino 
hervorragend  betätigt.  Genannt  sei  seine 
„Teoria  generale  sulla  Fillotassi"  (Genua  1883). 
Andere  morphologische  Arbeiten  behandeln  die 
Entstehung  gefüllter  Blüten,  die  Ursache  der 
Zygomorphie  usw.  Seine  ,,Applicazioni  di 
nuo\'i  criterii  sulla  classificazione  delle  plante" 
(Bologna  1888  bis  1896,  in  6  Abhandhingen) 
erstreben  die  Anwendung  der  biologischen  Be- 
trachtungsweise auf  die  S.ystematik.  Pflanzen- 
geographischer Natur  sind  u.  a.  seine  .,Studi 
di  geografia  botanica  secondo  un  nuovo  in- 
dirizzo"  (1898)  u.  a.,  in  der  besonders  die  Be- 
deutung biologischer  Faktoren  für  die  jetzige 
Verbreitung  der  Pflanzen  behandelt  wird. 

Literatur.  O.  Penzlg,  Berichte  der  Deutschen 
Botan.  Gesellsch.,  Bd.  23  (1905)  S.  SO  bis  43. 
Dort  ein  Schriftenverzeichnis. 

W.  Unhland. 


Deltabildungen 

Die  in  Seen  und  Meeren  von  den  Bächen 
und  Flüssen  an  ihrer  Mündung  abgesetzten 
Sinkstoffe.  Die  neugebildeten  Landmassen 
haben  eine  dem  griechischen  Buchstaben 
Delta  J  ähnhche  Ausbreitung  (vgl.  den  Ar- 
tikel „Flüsse"). 


Dendriten  —  Denken 


S89 


Dendriten 

nennt  man  moosartig  verästelte  meist  aus 
Mangan-  oder  Eisenerzen,  manchmal  auch  aus 
anderen  Mineralien  bestehende  Kristallske- 
lette,  welche  man  früher  für  Versteinerungen 
hielt  (vgl.  den  Artikel  „Kristallisation"). 


Denken. 


1.  Die  Denkvorgänge  im  Anschluß  an  die 
Wahrnehmungen  (Abstrahieren,  Vergleichen,  Zu- 
sammenfassen). 2.  Vorstellungen  und  Denken. 
3.  Denken  und  Sprechen. 

I.  Die  Denkvorgänge  im  Anschluß  an 
die  Wahrnehmungen  (Abstrahieren,  Ver- 
gleichen, Zusammenfassen).  Wir  folgen 
einem  bewährten  Forschungsprinzip,  wenn 
wir  die  Prozesse  des  Denkens  zunächst  in 
unseren  Wahrnehmungen  aufsuchen.  Das 
uns  durch  die  Sinne  zufließende  Empfin- 
dungsmaterial erfährt  eine  psychische  Ver- 
arbeitung durch  die  Vorgänge  der  Abstrak- 
tion und  der  Ergänzung,  durch  Vergleich 
und  Kombination,  Synthese  und  Analyse. 
Die  bekannte  Erscheinung  der  Ergänzung 
wird  zweckmäßig  bei  den  Gedächtnistat- 
sachen  behandelt,  die  übrigen  Prozesse 
rechnen  wir  zum  Denken. 

Was  die  experimentelle  Forschung  bis 
heute  über  sie  zutage  gefördert  hat,  kann 
unter  3  Gesichtspunkte  gebracht  werden. 

la)  Abstrahieren.  Abstraktionsexperi- 
mente hat  Külpe  zuerst  angestellt.  Er  expo- 
nierte Vs"  lang  optische  Komplexe  und  stellte 
verschiedene  Beobachtungsaufgaben.  Bald 
wurde  verlangt,  daß  die  Einzelelemente,  bald, 
daß  ihre  Zahl  bestimmt  werde ;  es  waren  nur 
12  Buchstaben,  die  zu  sinnlosen  Silben  zu- 
sammengeordnet werden  konnten.  Bald  mußte 
die  Farbe  der  Teilkomplexe,  bald  ihre  Anord- 
nung im  Gesichtsfeld,  d.  i.  die  Figur,  be- 
achtet werden,  die  sie  zusammen  bildeten. 
Es  kam  zu  lebhaften  Abstraktionsvorgängen. 
Die  Figur  z.  B.  konnte  erfaßt  und  beschrieben 
werden,  wählend  die  Formen  dei  Buch- 
staben und  ihre  Farbe  völlig  unbeachtet 
blieben  und  darum  auch  nicht  angegeben  wer- 
den konnten.  Was  dagegen  so  eng  zusammen- 
gehört, wie  die  Form  und  die  einheitliche 
Farbe  eines  Buchstabens,  das  ist  auch  durch 
isolierte  Beachtung  nur  unvollständig  von- 
einander zu  trennen.  Von  spezielleren  Ge- 
setzmäßigkeiten, die  hier  gelten,  ist  noch 
wenig  bekannt. 

Schlagend  tritt  in  den  Zahlenergebnissen 
der  Versuche  der  überragende  Einfluß  her- 
vor, den  die  Vorbereitung  des  Beobachters 
ausübt,  die  Aufgabe,  die  er  vor  der  Expo- 
sition übernimmt.  Die  Auswahl  der  be- 
achteten Momente  oder  Teile  des  Kom- 
plexes erfolgt  ganz  konform  dem  bewußten 


Ziel  der  Beobachtung.  Die  Abstraktion  ist 
in  diesen  Versuchen  zunächst  als  eine  durch 
ein  bewußtes  Ziel  determinierte  Beachtung 
zu  bezeichnen.  Es  dürfte  aber  noch  anderes 
hinzukommen.  In  dem  Artikel ,,  Aufmerk- 
samkeit" ist  zusammengestellt,  was  über 
die  hier  geltenden  Zusammenhänge  aus  der 
experimentellen  Erfahrung  sich  bis  heute 
ergeben  hat.  Auch  die  Wiederholung  eines 
Elements  in  sukzessiv  gebotenen  Kom- 
plexen ist  ein  Faktor,  der  wahrscheinlich 
die  Heraushebung  begünstigt.  Und  wir 
haben  Gründe,  anzunehmen,  daß  die  pri- 
mitiven Abstraktionsvorgänge  beim  Kind 
und  den  Tieren  in  erster  Linie  auf  dem  Wieder- 
holungseinfluß benihen.  Das  häufig  Wieder- 
kehrende an  den  Dingen  tritt  heraus  und 
bildet  in  den  zurückbleibenden  Vorstellungen 
einen  festen  Kern,  das  Wechselnde  tritt 
zurück  und  wird  verwischt.  Versuche,  den 
Wiederholungsfaktor  quantitativ  zu  bestim- 
men, haben  noch  zu  keinem  greifbaren 
Resultat  geführt. 

Genauer  studiert  sind  die  Prozesse,  durch 
die  es  gelingt,  aus  einem  einzigen  Kom- 
plexe zwei  gleiche  Elemente  herauszufinden. 
Man  hat  dazu  einfache,  sinnlose  Figuren 
zu  Gruppen  zusammengestellt,  die  kurze 
Zeit  exponiert  werden.  Der  unerfahrene 
Beobachter  meint  da  zunächst,  er  müsse 
jedes  einzelne  Element  nacheinander  mit 
den  übrigen  vergleichen.  Die  Erfahrung  aber 
lehrt,  daß  eine  weitgehende  Abkürzung  dieses 
umständlichen  Verfahrens  möglich  ist.  Auch 
summarische  Vergleiche  beträchtlicher  Teil- 
gruppen, die  bis  zu  6  Elementen  enthielten, 
führen  zum  Ziel.  Ja,  wenn  die  Gruppe  nur 
nicht  zu  groß  ist,  genügt  oft  eine  Gesamt- 
beachtung des  ganzen  Komplexes.  Wer 
mir  gespannt  auf  das  Ganze  schaut  und 
abwartet,  kann  sicher  sein,  daß  sich  ihm 
häufig  nach  kurzer  Zeit  die  Gleichen  von 
selbst  herausheben,  manchmal  förmlich  ent- 
gegenspringen. Da  haben  unbewußte  Pro- 
zesse die  Rolle  des  bewußten  Vergleichens 
übernommen.  Es  ist  gelungen,  die  Haupt- 
phasen dieses  Vorgangs  an  besonderen  Wir- 
kungen zu  erkennen.  Sie  zu  schildern,  würde 
hier  zu  weit  führen.  Wichtig  sind  diese 
Erfahrungen,  weil  sie  zeigen,  wie  noch  un- 
auf gefaßte  Elemente  eines  Komplexes  sich 
gegenseitig  fördern  können  bei  geeigneter 
Vorbereitung  des  Beobachters.  Dagegen 
zeigte  sich  unter  ähnlichen  Versuchs- 
bedingungen, aber  ohne  diese  Vorbereitung 
auf  die  Erfassung  des  Gleichen  keine 
Förderung,  sondern  ausgesprochene  Hem- 
mung zwischen  gleichen  oder  ähnlichen 
Elementen. 

Die  skizzierten  Versuche  haben  dem 
Experiment  die  ersten  Wege  geebnet  in  ein 
großes  und  wichtiges  Gebiet  des  Seelen- 
lebens.   Die  Psychologie  ist  überzeugt,  daß 


890 


Denken 


die  Vorgänge  der  Abstraktion  von  grund- 
legender Bedeutung  sind  für  die  Bildung  der 
Begriffe.  Was  wir  betrachtet  haben,  die 
Heraushebung,  nennt  man  positive  Ab- 
straktion. Die  Experimentatoren  haben  es 
wahrscheinlich  machen  können,  daß  wir  es 
bei  der  negativen  Abstraktion,  der  Unter- 
drückung von  Komplexelementen,  nicht  ein- 
fach nur  mit  einem  Fehlen  der  Hervor- 
hebung, sondern  mit  eigenen,  der  Hervor- 
hebung entgegengesetzten  Prozessen  — 
physiologisch  ausgedrückt:  mit  Hemmungen 

—  zu  tun  haben. 

ib)  Ve  r  g  1  e  i  c  h  e  n.  Ueber  die  Vorgänge  des 
Vergleichens  haben  die  psychophysischen  Ex- 
perimente, die  zunächst  nur  darauf  angelegt 
waren,  die  Schwellen  auf  den  verscliiedenen 
Sinnesgebieten  zu  ermitteln  und  die  Geltung 
des  Web  ersehen  Gesetzes  zu  prüfen,  nebenbei 
wertvolle  Aufschlüsse  gebracht.  Man  mußte 
sich  fragen:  worauf  stützen  sich  letzten 
Endes  die  Urteile  größer  —  kleiner,  heller 

—  dunkler,  lauter  —  leiser  usw.,  die  da  ab- 
gegeben werden?  Und  da  wurde  man  zu- 
nächst auf  gewisse  Nebeneindrücke  auf- 
merksam, die  sich  beim  vergleichenden  Auf- 
fassen zweier  Reize  einstellen.  Wer  zwei 
Kreisflächen  auf  ihre  Größe  vergleicht, 
kann  es  erleben,  daß  ihm  der  Vergleichskreis 
zu  schrumpfen  oder  sieh  auszudehnen  scheint. 
Beim  Vergleich  von  Zeitintervallen,  die 
durch  kurze  Schlaggeräusche  markiert  wer- 
den, kommt  es  vor,  daß  der  Endschlag  des 
Zeitintervalls  den  Beobachter  überrascht, 
d.  h.  hereinplatzt,  bevor  er  zu  seiner  Auf- 
fassung vorbereitet  ist  oder  daß  er  im  Gegen- 
teil auf  sich  warten  läßt;  die  Spannung  vor 
seinem  Eintritt  wird  dann  ungewöhnlich 
groß.  Beruhen  etwa  alle  unsere  Vergleichs- 
urteile auf  solchen  oder  ähnlichen  Eindrücken? 
Entsteht  immer  bei  geeigneter  Vorbereitung 
neben  den  zu  vergleichenden  Eindrücken 
ein  empfindungsartiger  Nebeneffekt,  an  den 
wir  uns  bei  der  Abgabe  unserer  Urteile 
halten  ? 

Wäre  dem  so,  dann  wäre  die  Theorie 
der  Relationswahrnehmung  sehr  einfach. 
Es  käme  überall  nur  auf  das  Beachten 
dieser  Nebeneffekte  an.  Und  alle  unsere 
Relationsbegriffe  (Verschiedenheit,  Gleich- 
heit, Aehnlichkeit,  groß  —  klein,  Steigerung 
usw.)  wären  letzten  Endes  nur  Wortzeichen, 
die  uns  die  Orientierung  erleichtern  in  dem 
komplizierten  System '  von  Nebeneffekten, 
die  bei  gleichzeitiger  oder  sukzessiver  Rei- 
zung unserer  Sinnesorgane  eintreten.  Die 
Nebenempfindungen  böten  uns  die  primäre 
sinnliche  Grundlage  für  die  Erkenntnis  der 
Relationen,  in  denen  unsere  "Wahrnehmungs- 
dinge  zueinander  stehen. 

Allein  so  bestechend  diese  Theorie  manchen 
erscheinen  mag,  sie  läßt  sich  bei  unbefan- 
gener   Prüfung    der    bis    heute    bekannten 


Tatsachen  kaum  durchführen.  Jene  Neben- 
empfindungen lassen  sich  nicht  überall  nach- 
weisen. Und  zwar  treten  sie  nicht  etwa  nur 
dort  zurück,  wo  die  Urteile  unsicher  werden, 
sondern  sie  fehlen  vor  allem  überall  da, 
wo  es  sich  um  grobe  und  ganz  unverkennbare 
Unterschiede  der  Reize  handelt.  Die  Theorie 
der  Nebeneindrücke  wird  dieser  Tatsache 
gegenüber  einen  Ausweg  suchen.  Es  ist  eine 
anerkannte  Erfahrung,  daß  lange  Uebung 
immer  wiederkehrende  Erlebnisketten  ab- 
zukürzen imstande  ist.  Vielleicht  verschwin- 
den so  die  Nebeneindrücke  aus  dem  Bewußt- 
sein und  die  Urteilsäußerungen  werden 
trotzdem  noch  richtig  und  zwangsmäßig  aus- 
gelöst kraft  starker  Assoziationen,  die  sich 
zwischen  bestimmten  Empfindungskonstel- 
lationen und  den  Urteilsäußerungen,  die 
ihnen  immer  wieder  folgten,  ausgebildet 
haben.  Es  ist  hier  nicht  möglich,  der  Dis- 
kussion dieser  wichtigen  Frage  gründlicher 
nachzugehen. 

Gegen  die  letzte  Anschauung  ist  vor 
allem  zu  betonen,  daß  von  einem  solchen 
Assoziationszwang  nichts  zu  bemerken  ist. 
Die  Urteile  erfolgen  nicht  blind,  sondern 
können  völlig  einsichtig  sein;  und  gar  oft 
sind  wir  uns  der  Sache  sicher,  bevor  wir 
das  passende  Urteilswort  gefunden  haben. 
Die  Urteils  an  ßerung  ist  im  Grunde  eine 
nebensächhche  Erscheinung,  nicht  das  Pri- 
märe, das  uns  ein  blinder  Assoziations zwang 
aufdrängte. 

Was  uns  auch  in  den  Fällen  klar  bewußt 
gegeben  sein  kann,  in  denen  unser  Ver- 
gleichsurteil überhaupt  keine  sprachliche 
Formulierung  erfährt,  oder  das,  wofür  wir 
in  anderen  erst  die  passende  Bezeichnung 
suchen  müssen,  das  nennt  heute  eine  große 
Gruppe  von  Psychologen  ein  Beziehungs- 
erlebnis. Es  ist  dasselbe,  was  Lot ze  „be- 
ziehendes Wissen"  nannte  und  scharf  von 
den  Empfindungen  unterschied.  Und  in 
der  Tat  hat  es  einen  anderen  Charakter  als 
die  Empfindungen.  Es  wird  hier  aber  zweck- 
mäßiger sein,  mehr  auf  seine  Wirkungen  im 
Seelenleben  als  auf  diesen  Unterschied  hin- 
zuweisen. Beziehungen  sind  die  wichtigsten 
Bestandteile  unserer  Denkerlebnisse.  Gar 
manche  Denkaufgabe  läuft  darauf  hinaus, 
daß  eine  neue  Beziehung  zwischen  längst 
bekannten  Dingen  erfaßt  wird.  Bewußte 
Beziehungen  schaffen  Ordnung  in  unserem 
Gedächtnisbesitz  und  erleichtern  uns  den  Neu- 
erwerb. Was  der  gesunde  Instinkt  der  Po- 
pularpsychologie  schon  lange  als  logisches 
Einprägen  bezeichnet  hat,  unterscheidet  sich 
von  dem  mechanischen,  bei  dem  es  in  erster 
Linie  auf  viele  Wiederholungen  ankommt, 
durch  die  Mitwirkung  bewußter  Bezie- 
hungen. Fast  jede  Mnemotechnik,  die 
zweckmäßige  und  die  unzweckmäßige,  ver- 
wertet die  einprägende  Kraft  bewußter  Be- 


Denken 


891: 


Ziehungen;  nur  hält  sich  die  schlechte  oft 
an  wertlose  Aeußerlichkeiten  und  macht  ein 
Gerüst  erforderlich,  das  teurer  ist  als  das 
Gebäude,  das  mit  ihm  aufgeführt  werden 
kann. 

Die  Eigenart  der  Beziehungserlebnisse 
wird  heute  noch  von  manchen  Psychologen 
bestritten.  Das  liegt  zum  Teil  an  der 
Schwierigkeit  der  Beobachtung  und  Bestim- 
mung dieser  Erlebnisse,  zum  Teil  an  dem 
Gewicht,  das  die  schon  alte  Theorie  be- 
sitzt, was  im  Bewußtsein  angetroffen  werde, 
müsse  sich  restlos  in  Empfindungen  auflösen 
lassen,  zum  Teil  auch  an  einer  falschen  Ein- 
stellung bei  der  Untersuchung  dieser  Dinge. 
Es  scheint,  daß  selbst  gute  Beobachter,  wenn 
sie  sich  jahrzehntelang  mit  Empfindungen  be- 
schäftigten, die  größte  Schwierigkeit  haben, 
nachher  das  noch  zu  sehen,  wovon  sie  seit- 
her mit  voller  Berechtigung  abstrahiert 
haben.  Manche  von  ihnen  halten  dann 
immer  noch  mit  C  o  n  d  i  1 1  a  c  daran  fest, 
eine  Beziehung  erfassen,  sei  nichts  anderes 
als  die  zwei  Vergleichsgegenstände  gleich- 
zeitig oder  in  unmittelbarer  Folge  beachten. 
Und  doch:  wie  soll  uns  ein  und  dasselbe 
Erlebnis  der  kollektiven  Auffassung  zweier 
Gegenstände  die  verschiedenen  Beziehungen 
repräsentieren,  die  zwischen  ihnen  erfaßt 
werden  können?  Möglich,  daß  man  erklärt, 
zwischen  zwei  wahrhaft  einfachen  Momenten 
an  zwei  Gegenständen  könne  immer  nur 
eine  einzige  Beziehung  bestehen.  Der  Streit 
dürfte  definitiv  entschieden  sein,  wenn 
sich  allgemeiner  bestätigen  läßt,  was  un- 
längst bei  Abstraktionsexperimenten  ge- 
funden wurde.  Da  kam  es  vor,  daß  Beob- 
achter, die  in  dem  Figurenkomplex  die 
zwei  gleichen  suchten,  zwei  von  den  ge- 
sehenen Figuren  so  gut  erfaßt  und  behalten 
hatten,  daß  sie  sie  nachher  an  die  richtige 
Stelle  richtig  einzeichnen  konnten.  Und  wäh- 
rend der  ganzen  Zeit  hatten  sie  nicht  be- 
merkt, daß  die  beiden  Figuren  tatsäch- 
lich die  gleichen  waren. 

In  untergeordneten  Fragen  bestehen  auch  | 
noch  Meinungsdifferenzen  unter  denen,  welche 
die  Eigenart  der  Beziehungserlebnisse  an- 
erkennen. Ob  sie  immer  entstehen,  wenn  zwei 
Empfindungen  im  Bewußtsein  zusammen- 
kommen, oder  ob  sie  nur  entstehen,  wenn 
noch  andere  Bedingungen  erfüllt  sind,  ist 
z.  B.  noch  eine  offene  Frage.  Im  Sinn  der 
zweiten  Alternative  wird  angenommen,  unser 
vergleichendes  Verhalten  stifte  erst  die  Be- 
ziehungserlebnisse, im  Sinne  der  ersteren, 
sie  entstehen  zwar  immer,  werden  aber 
nicht  immer  beachtet. 

Die  Klassifikation  der  zwischen  unseren 
Anschauungsgegenständen  bestehenden  Re- 
lationen ist  eigentlich  eine  Angelegenheit  der 
Logik  (oder  der  Gegenstandstheorie).  Aber 
die  Denkpsychologie  hat  das  größte  Interesse 


{  an  ihrer  Lösung.  Es  gibt  zwei  Gruppen  vo^ 
Relationen,  die  hier  auseinandergehalten 
werden  müssen:  Gleichungsrelationen  und 
Zusammenhänge.  Auf  Grund  der  Glei- 
ch u  n  g  s  r  e  1  a  t  i  o  n  e  n  werden  die  In- 
tensitätsreihen unserer  Empfindungen,  die 
Aehnlichkeitsreihen  der  Farben  und  Töne 
und  die  Größenordnungen  auf  dem  Gebiet 
der  Raum-  und  der  Zeitanschauung  aufge- 
stellt. Für  Gegenstände,  die  an  dieselbe 
Stelle  einer  solchen  Reihe  gehören,  ge- 
brauchen wir  den  gemeinsamen  Begriff  der 
Gleichheit,  für  solche,  die  nicht  an  dieselbe 
Stelle  gehören,  den  gemeinsamen  Begriff  der 
Verschiedenheit.  Es  gibt  von  jeder  Stelle 
aus  (wenn  wir  von  den  extremen  absehen) 
zwei  Richtungen  der  Verschiedenheit,  die 
für  die  einzelnen  Reihen  ihre  besonderen 
Namen  haben,  z.  B.  größer  —  kleiner, 
stärker  —  schwächer,  und  es  gibt  überall 
Abstufungen  der  Verschiedenheit,  z.  B.  mehr 
oder  weniger  ähnlich,  mehr  oder  weniger  größer 
usf.  Die  einzelnen  Reihen  haben  ihre  eigenen 
Strukturgesetze.  So  läßt  sich  z.  B.  nicht  alles, 
was  von  (echten)  Größenreihen  gilt,  auch 
auf  die  Intensitätsreihen  übertragen.  Wie 
es  mit  der  Gleichzeitigkeit  und  mit  dem 
Nacheinander,  wie  es  mit  den  räumlichen 
Richtungen  steht,  mag  hier  dahingestellt 
bleiben. 

Zusammenhänge,  Abhängigkeiten, 
erfassen  wir  in  der  Wahrnehmung  z.  B. 
zwischen  den  verschiedenen  Größen  einer 
Figur.  Daß  mit  der  Vergrößerung  eines 
Viereckswinkels  eine  Verkleinerung  min- 
destens an  einem  anderen  einhergehen  muß. 
daß  mit  der  Verschiebung  des  Teilungs- 
punktes einer  Strecke  sich  beide  Teile  in 
entgegengesetztem  Sinne  verändern  müssen, 
erfassen  wir  ebenso  ,, anschaulich"  wie  die 
Gleichungsrelationen.  Wahrscheinlich  haben 
wir  hier  die  Wahrnehmungswnrzel  des 
mathematischen  Funktionsbegriffs  vor  uns. 
Eine  andere  Abhängigkeit  meinen  wir  bei  der 
Wahrnehmung  von  Vorgängen  zu  erfassen, 
von  denen  wir  den  einen  als  die  Wirkung  des 
anderen  bezeichnen.  Und  vielleicht  wieder 
etwas  anders  ist  es  bei  den  Urteilszusammen- 
hängen, für  die  wir  die  Ausdrücke  Gnmd 
und  Folge  gebrauchen.  Doch  sind  alle 
diese  Dinge  psychologisch  noch  nicht  ge- 
nügend geklärt. 

Die  Vorgänge  des  Vergleichens,  die  der 
Erfassung  der  Relationen  vorausgehen,  legte 
man  sich  früher  nach  Analogie  des  Messens 
mit  einem  Maßstab  zurecht.  Wie  der  Maß- 
stab auf  den  Gegenstand  gelegt  wird,  so 
sollten  die  Eindrücke  in  unserem  Bewußt- 
sein aufeinandergelegt  werden.  Heute  wissen 
wir,  daß  von  einem  Deckungs-,  einem  Ver- 
schmelzungsprozeß der  Eindrücke  keine  Rede 
sein  kann.  Wir  erhalten  fast  überall  dort  die 
besseren    Vergleichungsresultate,    wo    durch 


892 


Denken 


die  Versuchsumstände  eine  Verschmelzung 
vermieden  wird.  Der  Sukzessivvergleich 
ist  darum  meistens  das  naturgemäßere  Ver- 
fahren und  liefert  bessere  Ergebnisse  als 
der  Simultanvergleich;  es  wird  jetzt  allge- 
mein anerkannt,  daß  beim  Eintritt  des 
zweiten  Eindrucks  kein  Gedächtnisbild  vom 
ersten  mehr  im  Bewußtsein  vorhanden  zu 
sein  braucht. 

In  langen  Versuchsreihen  mit  dem- 
selben No-malreiz  bildet  sich  regelmäßig 
ein  unbewußter  Maßstab  aus.  Und  ein 
neuer  Vergleichsreiz  braucht  dann  gat  nicht 
explizite  mit  dem  NormaLreiz  verglichen  zu 
werden.  Er  imponiert  uns  isoliert  schon 
als  zu  groß  oder  zu  klein,  zu  hell  oder  zu 
dunkel  usf.,  gerade  wie  uns  ein  Mensch  auf 
der  Straße  als  auffallend  groß  oder  klein,  eine 
einzelne  Taschenuhr  als  auffallend  klein,  ein 
aufgehobenes  Buch  auffallend  schwer  oder 
leicht  imponieren  kann,  ohne  expliziten  Ver- 
gleichsvorgang. Das  geschieht  auf  Grund 
der  unbewußten  Durchschnittsmaßstäbe,  die 
sich  in  uns  für  geläufige  Dinge  ausgebildet 
haben.  Ueber  die  Bildung  dieser  Maßstäbe 
und  die  Natur  der  „absoluten"  Eindrücke, 
die  auf  ihnen  beruhen,  hat  das  Experiment 
schon  mancherlei  ermitteln  können. 

ic)  Zusammenfassen.  Eine  Melodie 
hören  ist  mehr  als  eine  Reihe  von  Tonempfin- 
dungen haben,  eine  Raumgestalt  sehen  mehr 
als  eine  Summe  von  Gesichtsein  drücken  haben. 
Bei  der  Melodie  kommt  uns  eine  bestimmte 
Ordnung  von  Tonschritten  zum  Bewußtsein. 
Gelingt  es,  die  Töne  im  Bewußtsein  zu  iso- 
lieren, dann  ist  der  Eindruck  der  Melodie 
zerstört,  ohne  daß  an  den  Empfindungen 
etwas  geändert  worden  wäre;  durch  Trans- 
position dagegen  kann  es  erreicht  werden, 
daß  kein  Ton  der  ursprünglichen  Reihe  in 
der  transponierten  wiederkehrt  und  doch  ist 
die  Melodie  ohne  weiteres  als  dieselbe  wieder- 
zuerkennen. Analoges  gilt  bei  den  Raum- 
gestalten und  bei  den  rh5'thinischen  Ein- 
heiten. Für  das,  was  hier  verglichen  und 
wiedererkannt  wird,  hat  von  Ehrenfels 
den  Ausdruck  Gestalt  qualität  einge- 
führt. Es  läßt  sich  unschwer  zeigen,  daß 
da  keine  neuen  Empfindungen  im  Spiele  sind, 
keine  neuen  Sinnes„qualitäten".  Manche 
gebrauchen  den  Namen  Komplexcharak- 
ter, der  nichts  Aehnliches  präjudiziert.  Es 
wird  damit  nur  die  Tatsache  ausgedrückt, 
daß  an  einem  Komplex  von  Empfindungen 
Eigenschaften  zu  entdecken  sind,  die  nicht 
schon  jeder  Komponente  des  Komplexes 
für  sich  zukommen.  Diese  Komplexcharak- 
tere entstehen  nur  bei  einem  psychischen 
Verhalten,  das  man  a  fortiori  als  das  Zu- 
smmenfassen  oder  mit  G.  E.  Müller 
als  kollektive  Auffassung  bezeichnen  kann. 
Das  Eigenartige  daran  ist,  daß  die  zusammen- 
gefaßten   Komponenten    nichts    von    ihrer 


Selbständigkeit  einbüßen ;  die  Töne  ver- 
schmelzen ja  nicht  zur  Melodie,  sowie  sie 
bei  der  Entstehung  der  Klangfarbe  ver- 
schmelzen. 

An  einem  physischen  Bündel  sehen  wir 
das  Band  genau  so  wie  die  Elemente.  Wird 
das  Band  durch  eine  Kraft  (etwa  magne- 
tische Anziehung)  ersetzt,  dann  sehen  wir 
das  Zusammenhaltende  nicht  mehr,  können 
es  aber  noch  beim  Versuch  des  Auseinander- 
nehmens durch  den  Muskelsinn  empfinden. 
Eine  Melodie  vermeinen  wir  zu  hören,  Raum- 
gestalten zu  sehen,  obwohl  nachweisbar 
das  Band  hier  nicht  ,, empfunden"  wird.  Die 
Zusammengehörigkeit  der  Elemente  und 
ihre  Ordnung  ist  da  in  anderer  Weise  bewußt. 
Mögen  immerhin  auch  Assoziationen  gestiftet 
werden,  durch  die  Kontiguität  der  Elemente. 
Diese  Assoziationen  sind  aber  nicht  die  Kom- 
plexcharaktere selbst,  denn  Assoziationen 
sind  nur  unbewußte  Zusammenhänge.  Es  gibt 
Psychologen,  die  meinen,  wir  werden  uns 
da  der  zusammenfassenden  Tätigkeit  selbst 
bewußt.  Das  mag  sein,  genügt  aber  dem 
Tatbestand  nicht  völlig.  Denn  die  Gestalten 
haften  für  unser  naives  Erleben  den  Dingen 
ebenso  unmittelbar  an  wie  ihre  Empfin- 
dungseigenschaften. Die  Rundheit  der 
Kugel  meinen  wir  ebenso  an  ihr  zu  sehen, 
wie  ihre  Farbe.  Die  Verwandtschaft  der 
Gestalten  mit  den  Beziehungen  liegt  auf 
der  Hand.  Und  wer  die  Zusammenhänge 
als  eine  besondere  Ivlasse  von  Beziehungen 
betrachtet,  mag  einfach  erklären:  Gestalten 
sind  Komplexe  von  Zusammenhangsrela- 
tionen. 

Im  einzelnen  sind  wir  noch  weit  davon 
entfernt,  die  Entstehungsbedingungen,  die 
Arten  und  Eigenschaften  dieser  ungemein 
wichtigen  psychischen  Gebilde  genau  an- 
geben zu  können.  Niemand,  der  mit  den 
Dingen  einigermaßen  vertraut  ist,  wird  be- 
haupten, mit  der  Feststellung,  daß  nun 
bald  dies,  bald  jenes  zusammengefaßt  wer- 
den könne,  sei  alles  erledigt.  Gewiß  beginnen 
wir  bei  der  Gestaltauffassung  manchmal 
mit  den  Elementen  und  erst  wenn  wir  sie 
sukzessiv  durchlaufen  haben,  ist  der  Ge- 
samteindruck  fertig.  Aber  ebenso  häufig 
ist  das  erste,  was  auftritt,  der  Gesamteindruck, 
meist  noch  unbestimmt  und  vag;  durch  ein 
analysierendes  Verfahren  erst  erhält  er 
die  innere  Gliederung.  Bei  einer  Unter- 
suchung, in  der  es  galt,  exponierte  Poly- 
gone rasch  aufzufassen,  konnten  die  Ver- 
suchspersonen nach  ihrer  Vorliebe  für  das 
synthetische  oder  analytische  Verfaliren  in 
zwei  Gnippen  geteilt  werden.  Dasselbe 
zeigte  sich  bei  anderen  Versuchen,  wo  An- 
zahlen optischer  Eindrücke  rasch  erfaßt 
werden  mußten.  Anzahlen,  Gruppen,  die 
wir  (ohne  zu  zählen)  anschaulich  erfassen, 
sind  auch  bewußte  Einheiten,  psychologisch 


Denken 


893 


von  etwas  anderem  Charakter  als  die  Ge- 
stalten. Wieviel  die  Vorbereitung  tut  und 
das,  was  man  den  Reizen  entgegenbringt, 
erkennt  man  deutlich  in  jenen  Fällen,  wo 
die  Gestalten  schwierig  zu  erfassen  sind; 
man  denke  an  verwitterte  Inschriften  und 
an  Vexierbilder. 

Eine  quantitative  Untersuchung  hat  un- 
längst auch  an  einem  Punkt  des  Gestalt- 
gebietes eingesetzt.  Sie  galt  der  Auffassung 
einfacher  Längenproportionen  auf^^dem  Ge- 
biet der  Raum-  und  der  Zeitwahrnehmung. 
An  den  Bildern  derljWand,  an  Türfüllungen 
und  anderen  architektonischen  Rechtecken 
vermag  sich  jedermann  leicht  davon  zu  über- 
zeugen, daß  wir  den  Grad  der  Schlankheit  von 
Rechtecken  sehr  sicher  zu  vergleichen  ver- 
mögen, ungestört  durch  die  Verschieden- 
heit ihrer  absoluten  Größe,  Exakte  Schwel- 
lenbestimmungen haben  gezeigt,  daß  die 
Unterschiedsschwelle  auf  eine  der  Recht- 
ecksseiten bezogen  kleiner  ist  als  beim  Strek- 
kenvergleich.  Wir  vermögen  also  die  Pro- 
portionsgerechtigkeit von  Raumstrecken 
unter  Umständen  schärfer  zu  erfassen  als 
ihre  isolierte  Länge  beim  Vergleich  mit 
ungefähr  gleich  langen  anderen  Strecken. 
Und  dasselbe  gilt  auch  für  Proportionen  von 
Zeitintervallen.  Nachdem  das  bewiesen 
ist,  erscheint  es  einem  biologisch  fast  selbst- 
verständlich. Denn  Gestalten,  Proportionen 
sind  bei  unserer  täglichen  Raumanschauung 
viel  wichtiger  als  Streckenlängen. 

Gestalten  spielen  in  allen  unseren  Wahr- 
nehmungen eine  große  Rolle.  Rhythmische 
und  melodische  Gliederungen  finden  sich 
z.  B.  auch  in  unseren  (akustischen)  Sprach- 
wahrnehmungen. Selbst  für  die  Wahr- 
nehmung eines  einzelnen  Wortes  sind  sie 
mindestens  von  derselben  Bedeutung  wie 
der  Empfindungskomplex  aus  Tönen  und 
Geräuschen,  der  die  Grundlage  bildet.  Sie 
bleiben  bei  Intensitätsherabsetzung  länger 
noch  zu  erfassen  als  die  Elemente  selbst. 
Wählt  man,  um  reinere  Versuchsbedingungen 
zu  erhalten,  sinnlose  Worte  und  entfernt 
im  Freien  die  Sprachquelle  vom  Hörer 
immer  weiter,  dann  findet  man,  daß  die 
Gestalten  noch  mit  großer  Sicherheit  er- 
faßt werden  können,  wenn  längst  schon 
Konsonanten  nicht  mehr  richtig  h)ezeichnet 
werden  können  und  auch  schon  die  Vokal- 
Angaben  viele  Fehler  aufweisen.  Auch  der 
Wechsel  von  hell  und  dunkel  im  Vokal- 
charakter und  die  Anzahl  der  Abschnitte  ver- 
mag noch  erfaßt  zu  werden.  Neben  Rhyth- 
mus und  Melodie  dürften  wohl  auch  sie 
schon  für  die  ungestörte  Wahrnehmung  von 
Wichtigkeit  sein. 

2.  Vorstellungen  und  Denken.  Die 
Denktätigkeiten,  die  wir  an  den  Wahrneh- 
mungen aufweisen  konnten,  finden  sich  alle 
aji  den  Vorstellungen  wieder.     Wer  über 


hinreichend  lebhafte  visuelle  Vorstellungen 
verfügt,  mag  sich  etwa  ein  bekanntes  Ge- 
bäude möglichst  vollständig  vorstellen.  Wen- 
det er  sich  Einzelheiten  zu,  so  treten  diese 
abstraktiv  hervor;  er  kann  Vergleiche  vor- 
nehmen. Gestalten  erfassen  usf.  Viele 
Denkaufgaben  werden  in  der  Weise  gelöst, 
daß  wir  uns  erst  (anschauliche)  Vorstel- 
lungen bilden  und  dann  an  ihnen  den  Tat- 
bestand so  ablesen,  wie  es  auch  in  der  Walu*- 
nehmung  geschieht.  Störring  hat  das  an 
einfachen  Schlußprozessen  gezeigt,  in  denen 
es  sich  um  räumliche  Lagebeziehungen,  um 
Größen  und  um  Umfangsverhältnisse  von 
Begriffen  handelte.  Um  das  Größenverhält- 
nis zweier  Gegenstände  zu  bestimmen,  deren 
Verhältnisse  zu  einer  dritten  Größe  be- 
kannt sind,  stellen  wir  eine  Reihe  her  und 
lesen  aus  der  Stellung  der  Glieder  in  der 
Reihe  das  Gesuchte  ab.  Solche  Reihen 
werden  anschaulich  gebildet,  vielfach  auch 
dann  noch,  wenn  die  Gegenstände  und  Ver- 
hältnisse, um  die  es  sich  handelt,  an  sich 
gar  nicht  in  der  Anschauung  erfaßt  werden 
können.  Die  Anschauung  gewinnt  da  einen 
symbolischen  Charakter.  So  kann  besonders 
die  räumliche  Anordnung  die  verschiedensten 
Verhältnisse  symbolisieren;  nicht  bloß  die 
reine  Ordnung,  die  im  Gebiet  unserer 
Farben-  oder  Tonempfindungen  besteht,  son- 
dern auch  die  sublimsten  Verhältnisse  ab- 
strakter Begriffe.  Und  es  gibt  Menschen,  die 
sich  fast  regelmäßig  bei  ihrem  Denken  an 
räumliche  Schemata  halten. 

Schemata  sind  abstrakte  Vorstellungen, 
die  eine  anschauliche  Anordnung  oder  Zu- 
ordnung von  Gegenständen  gestatten.  Meist 
gehören  sie  der  Raumwahrnehmung  an;  sie 
sind  linear  oder  flächenhaft, seltener  körperlich. 
Vielfach  verbinden  sie  sich  mit  motorischen 
Elementen,  Wendungen  des  Blicks  oder  des 
Körpers,  Für  die  Leistungen  des  Kopf- 
rechnens haben  viele  Menschen  sehr  kon- 
stante Schemata,  in  denen  die  Zahlen  ihren 
bestimmten  Platz  haben;  die  Operationen 
werden  vollzogen  durch  ein  bestimmtes 
Wandern  der  Beachtung  und  die  Resultate 
werden  dann  fixiert  durch  eine  Benennung 
der  erreichten  Stelle.  Auch  für  Wochentage, 
für  Monate  und  andere  geläufige  Reihen 
hat  man  die  verschiedensten  Schemata  nach- 
weisen können.  Und  fragmentarisch  finden 
sie  sich  fast  in  jedem  Denken,  auch  wo  es 
sich  um  ganz  unanschauliche  Gegenstände 
handelt.  Sie  ersetzen  da  die  Anschauung. 
Und  es  muß  anerkannt  werden,  daß  auch 
an  ihnen  noch  manches  wie  aus  den  Wahr- 
nehmungen und  den  vollständigeren  Vorstel- 
lungen abgelesen  werden  kann.  Sie  sind  im 
Grunde  ja  wohl  nichts  anderes  als  die  letz- 
ten Produkte  kumuherter  und  weit  fort- 
geschrittener Abstraktionsprozesse.  Es  gilt, 
soweit  wir  heute  sehen  können,  wenigstens 


094 


Denken 


für  weite  Gebiete  des  Denkens  eine  gewisse 
Oekonomie  des  Vorstellens.  Nur  soweit  es 
im  gegebenen  Fa^l  gerade  nötig  und  nützlich 
ist,  werden  die  Vorstellungen  der  Gegen- 
stände entwickelt.  Wer  in  verschiedenen  Zu- 
sammenhängen an  denselben  individuellen 
Gegenstand  denkt,  kann  es  erleben,  daß 
ihm  jedesmal  eine  andere  Vorstellung  auf- 
taucht. Es  sind  in  dem  skizzenhaften  Bild 
eben  immer  nur  jene  Züge  ausgefülu't,  auf 
die  es  gerade  ankommt.  Und  das  dürfte 
vorteilhaft  sein.  Denn  gerade  die  geübtesten, 
sichersten  und  schnellsten  Denker  haben 
vielfach  in  den  Denkexperimenten  die  ab- 
straktesten Vorstellungen  gehabt. 

Beim  Denken,  das  sich  fern  von  den 
Wahrnehmungen  vollzieht,  ist  es  nun  aber 
nicht  immer  so,  daß  die  Vorstellungen 
vorausgehen  und  an  ihnen  erst  die  Beziehun- 
gen gewonnen,  Synthesen  hergestellt  und 
andere  Denko^jerationen  vorgenommen  wer- 
den müßten.  Es  ist  vielmehr  gar  häufig 
genau  umgekehrt.  Etwas,  das  wir  suchen, 
ist  schon  bestimmt,  durch  seine  Beziehungen 
zu  anderen  Gegenständen.  Wir  erfassen  es 
als  dasjenige,  welches  bestimmte  Bedin- 
gungen erfüllt,  in  bestimmten  Relationen  zu 
schon  Gegebenem  steht.  Wer  z.  B.  mitten 
in  einem  Denkverlauf  ein  Analogen  sucht 
zu  dem,  was  er  schon  hat,  erlebt  es,  daß 
er  die  Bestimnmngen  des  Gesuchten  längst 
klar  im  Bewußtsein  beisammen  hat,  bevor 
ihm  eine  Vorstellung  dafür  auftaucht.  Er- 
fahrungen dieser  Art  hat  man  sammeln 
können  in  den  Denkexperimenten,  bei  denen 
es  galt,  schwierige  Sätze  zu  verstehen  und 
zu  beurteilen,  z.  B.  Aphorismen,  oder  zu 
einer  gegebenen  Behauptung  Stellung  zu 
nehmen  (Bühler).  Auch  die  Versuche,  bei 
denen  nach  dem  Muster  der  alten  Asso- 
ziationsversuche im  Anschluß  an  ein  ein- 
zelnes Wort  ein  übergeordneter  Begriff  zu 
suchen  oder  eine  ähnliche  einfache  Denk- 
aufgabe zu  lösen  war  (Watt,  Messer), 
und  die  Reaktionsversuche  von  Ach  wiesen 
in  dieselbe  Richtung. 

Wir  sehen  heute  das  eine  mit  Sicherheit, 
daß  die  Denkverläufe  sich  wesentlich  unter- 
scheiden von  Ketten  assoziierter  (anschau- 
licher) Vorstellungen.  Die  Psychologie  hat 
da  in  den  letzten  10  Jahren  umlernen 
müssen.  Die  Bedeutung  der  Vorstellungen 
für  unser  Denken  war  früher  sehr  über- 
schätzt worden.  Auf  weite  Strecken  hin 
verschwinden  gerade  beim  intensivsten 
Nachdenken  die  Vorstellungen  oft  gänz- 
lich. Manche  Psychologen  sind  geneigt, 
die  Konsequenz  zu  ziehen,  da  spiele  das 
Wesentliche  sich  im  Unbewußten  ab.  Ge- 
nauer besehen  erweist  sich  aber  das  Be- 
wußtsein keineswegs  als  leer.  Wir  finden 
da  immer  noch  eine  bestimmte  Richtung 
auf    die     Gegenstände,     Intentionen,    und 


einfache  öder  kompliziertere  Beziehungs- 
erlebnisse. Beziehungen  zwischen  den 
Gegenständen,  um  die  es  sich  handelt, 
und  Beziehungen  zwischen  den  einzelnen 
Denkschritten,  die  er  ausfühi't,  sind  dem 
Nachdenkenden  bewußt.  Die  einen  ent- 
halten die  Bestimmungen  dessen,  worauf 
sich  seine  Bemühungen  richten,  die  anderen 
machen  die  bewußte  Orientierung  in  den 
einzelnen  Phasen  der  Prozesse  selbst  aus, 
die  der  Denkende  nicht  verliert  oder  wenig- 
stens nicht  zu  verlieren  braucht.  Wie  bei 
anderen  komplexen  Willenshandlungen,  so 
lassen  sich  auch  bei  der  inneren  Betätigung 
des  Nachdenkens  solche  Prozeßstrecken,  in 
denen  die  bewußte  Orientierung  verloren 
ging,  sehr  wohl  von  jenen  unterscheiden, 
in  denen  jeder  Schritt  zu  dem  Ziel  in  be- 
wußter Beziehung  steht.  '- 

Man  hat  die  einzelnen  Erlebnissclu-itte 
des  Nachdenkens  als  Gedanken  bezeichnet 
und  die  Psychologie  steht  vor  den  zwei  Auf- 
gaben, 1.  die  verschiedenen  Arten  dieser 
Erlebnisse  zu  besclureiben  und  sie  in  ihre 
Elemente  zu  zerlegen  und  2.  die  (psy- 
chologischen) Gesetze  der  Gedankenfolgen 
aufzufinden. 

P'ür  wenige,  typisch  voneinander  ver- 
schiedene Denkveriäufe  haben  sich  die  Ent- 
stehungsbedingungen schon  ermitteln  lassen. 
Und  es  ist  die  Hoffnung  begründet,  daß 
mit  dem  Fortschritt  der  Methodik  das  be- 
währte Forschungsmittel  der  Naturwissen- 
schaften, das  Experiment,  auch  dieses  schwie- 
rige Gebiet  der  verwickeltsten  seelischen 
Vorgänge  der  Erkenntnis  erschließen  wird. 
Daß  sich  die  Denkverläufe  unterscheiden 
von  einfachen  Vorstellungsassoziationen  hat 
in  neuerer  Zeit  auch  die  Psychiatrie  ein- 
gesehen. Liepmann  hat  in  seinem 
schönen  Buch  über  die  Ideenflucht  eine 
neue  Lösung  versucht.  Sein  Begriff  der 
Obervorstellung  dürfte  aber,  wie  K  ü  1  p  e 
zeigen  konnte,  noch  nicht  vollständig  aus- 
reichen, um  allen  bekannten  Tatsachen  ge- 
recht zu  werden.  An  den  Vorgängen  des 
Traumes  läßt  sich  eine  stufenweise  Auf- 
lösung des  geordneten  Denkens  verfolgen. 
Die  Traumuntersuchungen  von  Hacker 
und  Köhler  haben  eine  an  vielen  Punkten 
überraschende  Bestätigung  der  neuen  An- 
schauu  ng  gebracht . 

3.  Denken  und  Sprechen.  Ein  allum- 
fassendes System  von  Zeichen  für  die  Gegen- 
stände, ein  universelles  Darstellungsmittel 
für  Tatbestände  besitzt  der  Mensch  in  der 
Sprache.  Mag  man  sie  phylogenetisch  ab- 
leiten aus  Ausdrucksbewegungen  für  Ge- 
fühle und  Affekte  und  hinzufügen,  nur 
sekundär  sei  auch  die  Nachahmung  gehörter 
Naturlaute,  also  die  Darstellungsfunktion, 
mit  im  Spiele  gewesen  und  außerdem  habe 
sie  frühzeitig  noch  der  Beeinflussung  gedient, 


Denken 


895- 


die  die  Individuen  aufeinander  ausüben.  Es 
wäre  ein  müßiges  Unterfangen,  entscheiden 
zu  wollen,  welche  von  ihren  drei  Grund- 
funktionen heute  die  wichtigere  sei.  Wir 
haben  es  hier  nur  mit  der  Darstellungsfunk- 
tion der  Sprache  zu  tun,  d.  h.  sie  im  Dienste 
des  Denkens  zu  betrachten.  In  weitem 
Umfang  ist  unser  Denken  an  die  Sprache 
gebunden.  Auch  beim  sogenannten  stillen 
Denken  finden  wir  in  weitem  Ausmaß  ein 
inneres  Sprechen.  Falsch  wäre  es,  zu  be- 
haupten, bei  jedem.  Da  vergäße  man  vor 
allem  jene  Gruppe  von  Denkprozessen,  die 
sich  im  unmittelbaren  Anschluß  an  die  Wahr- 
nehmungen vollziehen  und  des  Sprechens 
sein-  wohl  entbehren  können. 

Die  Psychologie  betrachtet  zwei  Haupt- 
fälle des  Zusammenhangs  von  Denken  und 
Sprechen:  1.  das  Verstehen  gehörter  oder 
gelesener  Sprachzeichen,  2.  die  Formulierung 
des  Gedachten  beim  Selbstsprechen,  Werden 
einem  erwachsenen  Menschen  im  Rahmen 
von  Reaktionsversuchen  isolierte  Worte  sei- 
ner Muttersprache  geboten  mit  der  Instruk- 
tion, sie  zu  verstehen,  so  erlebt  er  im  allge- 
meinen sehr  wenig.  Es  trägt  das  Vernommene 
den  Charakter  des  Bekannten,  das  ist  viel- 
fach alles;  und  es  macht  dabei  keinen  großen 
Unterschied,  ob  das  Wort  einen  konkreten 
Gegenstand,  einen  leicht  vorstellbaren  Vor- 
gang oder  Abstraktes  bezeichnet.  Gehen  die 
Prozesse  weiter,  dann  finden  sich  zunächst 
gewisse  Richtungen  im  Bewußtsein  auf  die 
Gruppe,  die  Sphäre  von  Gegeuständen,  denen 
der  genannte  angehört.  Vieles  deutet  darauf 
hin,  daß  da  gleich  ein  ganzer  Komplex  von 
Reproduktionen  angeregt,  aber  nicht  ver- 
wirklicht wird.  Erst  wenn  die  Instruktion 
ausdrücklich  eine  Vorstellung  verlangt  oder 
wenn  eine  Denkaufgabe,  die  gelöst  werden 
soll,  sie  nötig  macht,  pflegt  das  anders  zu 
werden.  Das  ist  wohl  verständlich,  denn 
in  der  natürlichen  Rede  stehen  die  Worte 
im  Zusammenhang  und  erst  dieser  bestimmt 
die  Reproduktionsrichtung  eindeutig  genug. 
Auch  beim  Verstehen  einfacher  Sätze  tritt 
im  allgemeinen  erstaunlich  wenig  ins  Be- 
wußtsein. Erst  wenn  die  Satzbedeutung  kom- 
plizierter wird  oder  wenn  sich  andere  Schwie- 
rigkeiten einstellen,  werden  die  bewußten 
Prozesse  deutlicher  und  faßbar. 

Da  läßt  sich  denn  erkennen,  daß  die 
Dinge  sicher  nicht  so  liegen,  wie  man  es 
nach  dem  Schema  der  englischen  Asso- 
ziationspsychologie vielfach  angenommen  hat: 
nicht  so  wie  die  Worte  ablaufen,  tritt  eine 
Kette  von  Vorstellungen  auf,  die  sich  dann 
irgendwie  zusammenschließen  und  den  Satz- 
sinn repräsentieren  müßten.  Was  entsteht, 
sind  einheitliche,  mehr  oder  weniger  ge- 
gliederte Gedanken.  Die  Entwickelung 
des  Gedankens  ist  nicht  strikte  an  die  Wort- 
sukzession gebunden.     Das  Verstehen  kann 


ebensogut  vom  Schluß  oder  der  Mitte  der 
Wortreihe  seinen  Anfang  nehmen.  Irgend- 
ein ausgezeichneter  Teil  wird  zuerst  er- 
faßt und  das  übrige  gliedert  sich  dann  an. 
Anschauliche  Vorstellungen  pflegen  nicht 
das  erste  zu  sein,  vielfach  entwickeln  sie 
sich  erst  nach  dem  Gedanken. 

Für  den  Aufbau  des  Gedankens  sind 
außer  den  Worten  auch  jene  Ausdrucksmittel 
von  Wichtigkeit,  die  erst  dem  Satz  als 
einem  Komplexe  von  Worten  zukommen, 
z.  B.  die  Reihenfolge  der  Wörter,  die  Satz- 
betonung und  die  Satzmelodie.  Auch  die 
flexivischen  Abwandlungen  der  Wörter  und 
die  Verbindungswörter  (Präpositionen  und 
Konjunktionen)  gehören  hierher.  Sie  haben 
die  gemeinsame  Funktion,  gewisse  An- 
weisungen für  den  Gedankenaufbau  zu 
bieten.  Der  Hörer  fügt  die  Teile  so  zu- 
sammen, der  Hörer  stellt  so  die  Beziehungen 
zwischen  ihnen  her,  wie  es  jene  Ausdrucks- 
mittel verlangen.  Es  ist  lehrreich,  daß  es 
eine  Stufe  der  sensorischen  Aphasie 
gibt,  bei  der  im  wesentlichen  nur  die  Fähig- 
keit gelitten  hat,  gerade  diese  Anweisungen 
zu  verstehen  und  richtig  zu  verwerten.  Es 
handelt  sich  da  um  mehr  als  um  einfache 
Assoziationsprozesse.  Der  Aufbau  des  Satz- 
sinns enthält  wenigstens  bei  nicht  ganz  ge- 
läufigen Sätzen,  deren  Auffassung  mecha- 
nisiert sein  kann,  ein  Konstruieren 
des  Hörers. 

Es  muß  immer  manches  hinzugedacht 
werden,  was  im  strengen  Sinne  des  Wortes 
keinen  sprachlichen  Ausdruck  gefunden  hat. 
Das  sieht  man  am  deutlichsten  an  den  Be- 
ziehungen der  Sätze  einer  fortlaufenden 
Rede  untereinander,  die  nur  sehr  mangelhaft 
sprachlich  dargestellt  zu  werden  pflegen  und 
doch  ganz  prompt  hinzugedacht  werden. 
Und  es  läßt  sich  das  bis  in  die  elementaren 
Synthesen  der  Satzteile  hinein  verfolgen. 
Ein  wichtiger  Faktor  beim  Aufbau  ist  das 
Vorwegnehmen  des  Kommenden,  die  Vor- 
konstruktion. Unerwartete  Unterbrechungen 
machen  uns  das  deutlich  und  zeigen,  daß 
die  Vorkonstruktion  sich  sowohl  auf  den 
Inhalt  als  auf  die  Form  des  Folgenden 
richtet.  Die  Sprachen  rechnen  nachweislich 
überall  mit  dieser  Vorwegnahme  des  Hörers. 

Wir  sind  noch  weit  davon  entfernt,  all 
diese  Dinge  psychologisch  genauer  zu  ver- 
stehen. Aber  es  ist  doch  da  und  dort  dem 
Experiment  der  Weg  schon  gebahnt. 

Ein  Pendant  zu  dem  Aufbau  des  Satz- 
gedankens beim  Hören  (oder  Lesen)  bildet 
wahrscheinlich  die  Gliederung  des  Gedankens, 
die  im  Sprecher  vor  sich  geht.  Wundt 
hat  zuerst  betont,  wie  der  Gedanke  vielfach 
zunächst  noch  als  ein  unbestimmtes  Ganzes 
im  Bewußtsein  des  Redners  steht  und  erst 
vor  und  während  des  Sprechens  seine  Zer- 
legung und   Gliederung  erfährt.     Ueber  die 


896 


Denken  —  Des  Cloizeaux 


Gesetze  dieser  Prozesse  weiß  man  aus  syste- 
matischer Beobachtung  noch  nichts;  was 
darüber  aufgestellt  wurde,  glaubt  man  aus 
sprachwissenschaftlichen  Tatsachen  erschlies- 
sen  zu  können. 

Literatur.  Zn  i .-  O.  Külpe,  Versuche  über 
Abstraktion.  Ber.  über  d.  1.  Kongr.  für  e.rp. 
Psych.  Leipzig  1904.  —  -1-  ^'  Grünbaum, 
Ueber  die  Abstraktion  der  Gleichheit.  Arch.  f. 
d.  ges.  Psych.  I2.  190S.  —  Th.  V.  Moore,  The 
proccss  of  abstraction.  University  of  California 
publications  in  Psych.  Vol.  i,  No.  2.  1910.  — 
B.  Erdrnann,  Psychologie  der  Abstraktion. 
Logik  1^,  1907,  1.  Abschn.  —  A.  Meinong, 
Hume  -  Studien  II.  Wien.  Sitsungsb.  d.  phil.- 
hist.  Kl.  101.  1882  (über  Relationen).  —  A. 
Brunswig,  Das  Vergleichen  und  die  Relations- 
erkenntnis. Leipzig  1910.  —  Chr.  v.  Ehrenfels, 
Ueber  Gestaltqualitäten.  Viertelj.  f.  wiss.  Philos. 
14.  1890. — Dazu:  Meinong,  Schumann,  Cornelius, 
Lipps  in:  Zeitschr.f.  Psych,  n.  Physiol.  d.  Sinnes- 
org.  2  bis  30.  —  A.  Gelb,  Theoret.  über  Gestalt- 
qualitäten, ibid.  58.  1911.  —  A.  Höfler,  Gestalt 
und  BezieMmg.     ibid.    60.    1912. 

Zu  2  rmd  3 ;  K.  Marbe,  Exp.-psych.  Unters, 
über  das  Urteil.  Leipzig  1901.  —  H.J.  Walt,  E.rp. 
Beitr.  zu  einer  Theorie  des  Denkens.  Arch.  ges. 
Psych.  ^.  1904.  —  N.  Ach,  Ueber  die  Willenstätigkeit 
und  das  Denken.  Göttingen  1905.  —  A.  Messer, 
E.vp.-psych.  Unters,  über  d.  Denken.  Arch.g.Ps.  8. 
2906.  —  K.  Bühler,  Tatsachen  n,.  Probleme  zu 
einer  Psych,  der  Denkvorgänge  I,  II,  III.  Ebenda, 
g.  und  12.  1907  und  1908. — Derselbe,  Ueber  das 
Sprachverständnis  vom  Standpunkt  der  Normal- 
psychologie aus.  Ber.  d.  III.  Kongr.  f.  e.rp. 
Psych.  1909  (dort  Lit.-Verz.).  —  G.  Störring,  Exp. 
Unters,  über  einfache  Schlußprozesse.  Arch.  ges. 
Psych.  II.  1908. —  Gr.  3Ioskiewicz,  Zur  Psych,  d. 
Denkens,  ibid.  18.  1910.  —  B.  JErdmann,  Um- 
risse z.  Psych,  d.  Denkens.  2.  Aufl.  Tübingen  1908. 
—  E.  Hnsserl,  Logische  Unterstichungen.  2.  Bd. 
Halle  1901.  —  Liepniann,  Ueber  Ideenflucht. 
2904.  —  F.  Hacker,  Systemat.  Traumbeobach- 
tungen. Arch.  ges.  Psych.  21.  —  P.  Köhler, 
Beitr.  z.  syst.  Traumbeobachtung.  Ebenda.  23.  — 
O.  Külpe,  Psychologie  und  3Iedizin.  Leipzig  1912. 
— Derselbe,  Ueber  die  moderne  Psych,  d.  Denkens. 
Kongreßvortrag.  Internat.  3Ionatsschrift.  Juni 
2912.  —  K.  Koffka,  Zur  Analyse  der  Vor- 
stelbmgen  und  ihrer  Gesetze.  Leipzig  1912.  — 
Vgl.  auch  die  Darstellung  in :  Ebbinghaus- 
Dürr,    Grundzüge  der  Psychologie.     2.  Bd. 

K.   Bühler, 


Denudation 

nennt  man  die  aus  Verwitterung  und  Ero- 
sion sich  ergebende  Abtragung  von  Gebirgen 
(vgl.  den  Artikel  „Flüsse"). 


Sohn  eines  Parlamentsrats.  Nachdem  er  das 
Jesuitenkolleg  in  La  Fleche  absolviert  hatte, 
nahm  er  Kriegsdienste,  machte  die  Schlacht  am 
weißen  Berge  mit,  fand  aber  trotz  der  Uiuruhe 
des  Ki'iegslebens  Muße  zu  wissenschaftlicher 
Beschcäftigung ;  seine  erste  Veröffentlichung  De 
musica  hat  er  vor  Breda  verfaßt.  1619  quittierte 
er  den  Dienst  und  brachte  die  nächsten  Jahre 
teils  auf  Reisen,  teils  in  Paris  zu;  von  1629  an 
lebte  er  fast  20  Jahre  lang  m  klemen  holländischen 
Orten,  ausschließlich  seinen  Ideen  sich  widmend, 
fast  ohne  Umgang,  aber  in  lebhaftem  Gedanken- 
austausch mit  der  Prinzessin  Elisabeth  von  der 
Pfalz.  1649  ging  er  auf  Veranlassung  der  Königin 
Christina  nach  Schweden,  erlag  aber  schon  im 
folgenden  Jahr  dem  nordischen  Klüna.  Seine 
Leiche  wurde  in  Paris  beigesetzt.  Der  Schwerpunkt 
von  Descartes  Bedeutung  liegt  auf  philoso- 
phischem Gebiet,  er  ist  der  Begründer  der  neueren 
dogmatisch-rationalistischen  Richtung.  Die  Ma- 
thematik verdankt  ihm  und  Fermat  die  analy- 
tische Geometrie  sowie  die  Grundzüge  der  Koor- 
dinatengeometrie, die  er  m  seiner  Geometrie 
1637  veröffentlichte.  Seine  Dioptric^ue,  1639 
erschienen,  legte  das  von  Snellius  entdeckte 
Brechungsgesetz  dar  und  enthält  den  ersten  Ge- 
danken einer  Wellentheorie.  Die  Bewegung  der 
Himmelskörper  erklärte  er  durch  Wirbel  des 
Aethers,  im  Gegensatz  zu  Newton  und  vor- 
züglich dessen  Schülern,  die  die  Theorie  der 
Fernwirkung  vertreten. 

Literatur,  MUlel,  D.  sa  vie,  ses  travaux,  ses 
decouvertes  avant  1637.  Paris  1867.  —  Derselbe, 
Histoire  de  la  2^hiloso2)hie  cartesienne.  Paris 
1868.  —  Hock,  Cartesius  und  seine  Gegner, 
Wien  1835.  —  Liard,    Descartes.     Paris   1882. 

—  Baillet,   La  vie  de  M.  D.     Paris  1691,  1693. 

—  Thomas,  Eloge  de  R.  D.  Paris  1765.  — 
Gaillard,  Eloge.  Paris  1765.  —  Mecier, 
Eloge.  Genua  et  Paris  1765.  —  P.  Janet, 
Descartes.  Revue  des  Deux  Mondes,  Bd.  73. 
S.  345.  —  Jeannel,  D.  et  la  princesse  Palatine. 
Paris  1869.  —  Foucher  de  Careil,  D.  la 
princesse  Elisabeth  et  la  reine  Christine.  Paris 
2879.  —  .1.  Hoffmann,  R.  D.     1905. 

E,  Dm  de. 


Descartes 

Rene. 
(Renatus  Cartesius),   geboren   am   30.    März 
1596  in  La  Haye  in  der  Tourame,  gestorben  am 
11.  Februar  1650   in   Stockholm.      Er   war   der 


Des  Cloizeaux 

Alfred  Louis  Olivier  Legrand. 
Geboren  am  17.  Oktober  1817  zu  Beauvais 
(Dep.  Oise);  gestorben  am  7.  Mai  1897  zu  Paris. 
Er  vollendete  seine  Studien  in  Paris  und  besuchte 
dann  die  Ecole  des  mmes.  Als  Lehrer  der  Minera- 
logie war  er  seit  1843  als  Repetent  an  der  Ecole 
centrale,  seit  1857  als  Professor  an  der  Ecole 
normale,  seit  1873  an  der  Sorbonne  und  von 
1876  bis  1892  am  Museum  d'histoire  naturelle 
tätig.  1845  und  1846  reiste  er  zur  Untersuchung 
der  Lagerstätten  des  Doppelspates  nach  Island 
und  machte  gememsam  mit  Bunsen  interessante 
Beobachtungen  über  die  Geysire.  Späterhin 
bereiste  er  fast  ganz  Europa.  Seit  1889  war  er 
Präsident  der  Akademie  der  Wissenschaften. 

Die  Bedeutung  von  Des  Cloizeaux  beruht 
zum  Teil  in  der  exakten  kristallographischen 
Erforschung  einer  sehr  großen  Anzahl  von  Mine- 
raUen,  als  Beispiel  sei  nur  seine  Monographie 
des  Quarzes  genannt.    Wichtiger  noch  sind  seine 


Des  Cloizeaux  —  Deszendenztheorie 


897 


s;rundlegenclen  Untersuchungen  über  optische 
Verhältnisse  der  Mineralien,  z.  B.  über  die  Fest- 
stellung des  Ivristallsystems  auf  optischem  Wege, 
über  die  Dispersion  der  optischen  Achsen,  über 
den  Charakter  der  Doppelbrechung,  über  Zü-kular- 
polarisation.  Der  Petrographie  leistete  er  unschätz- 
l3are  Dienste  durch  die  Untersuchung  der  Feld- 
spate (er  entdeckte  bei  dieser  Gelegenheit  den 
Mikroklin).  Als  zusammenfassendes  Hauptwerk 
ist  sein  Manuel  de  i\Iineralogie  (1862  bis  1893) 
zu  nennen.  —  Ein  Verzeichnis  der  übrigen  Einzel- 
veröffentlichungen  findet  sich  in  der  unten  an- 
gegebenen Literatur. 
Literatur.     A,  Lacroix,    A.  Des    Cloizaux.     In 

Bulletin  de  la  societe  franraisc   de   Mineralogie 

1897,  XX,  S59. 

K.  Spangenberg, 


Desonues 

Charles  Bernard. 


Geboren  in  Dijon  am  3.  Juni  1777,  gestorben 
in  Verberie  am  30.  August  1862.  Er  war  erst 
Schüler  der  Ecole  polytechniqne,  später  Repe- 
tent an  derselben,  dann  Fabrikant  chemischer 
Produkte.  Sein  Arbeitsgebiet  ist  dieWärmetheorie. 
yiit  Clement  zusammen  unternahm  er  Unter- 
suchungen über  den  absoluten  Nullpunkt,  1819 
bestimmte  er  mit  ihm  das  Verhältnis  der 
spezifischen  Wärmen  durch  adiabatische  Aus- 
dehnung. In  späteren  Jahren  widmete  er  sich 
vornehmlich  der  Politik,  mxrde  1848  Abgeordneter 
für  das  Departement  Oise  und  bekämpfte  Louis 
Napoleon. 

E.  Drude. 


fangen  der  einzelnen  „Fraktionen"  und 
mehrfache  Wiederholung  des  Verfahrens 
kann  man  zur  Isolierung  eines  oder  beider 
flüchtigen  Bestandteile  gelangen.  Man 
nennt  diesen  Prozeß  ,, fraktionierte  (ge- 
brochene) Destillation"  (vgl.  die  Ar- 
tikel ,, Lösungen"  und  ,, Flüssigkeiten"). 
—  Aus  gewissen  festen  Stoffen  kann  durch 
Erhitzen  ein  dampfförmiges  Zersetzungs- 
produkt abgeschieden  und  durch  Kon- 
densation verflüssigt  werden;  dieser  Vorgang 
wird  als  ,, trockene  Destillation"  be- 
zeichnet (vgL  z.  B.  die  Artikel  „Leucht- 
gas", „Teer"). 


Destillation 


Die  gewöhnliche  Destillation  be- 
steht in  der  Verdampfung  eines  flüssigen 
Stoffes  bei  höherer  Temperatur  und  Ver- 
dichtung des  Dampfes  zur  Flüssigkeit  bei 
niederer  Temperatur  (nach  dem  Wattschen 
Prinzip)  (vgl.  dazu  die  Artikel  „Flüssig- 
keiten" und  ,,  Sublimation").  Das 
Kondensationsprodukt  heißt  ,, Destillat",  der 
zurückbleibende,  nicht  verdampfende  Rest 
„Destillationsrückstand".  Ein  gelöster,  nicht 
flüchtiger  Stoff  kann  durch  Destillation 
(als  ,, Rückstand")  von  dem  Lösungsmittel 
(das  als  Destillat  auftritt)  getrennt  werden. 
Wird  ein  Gemisch  zweier  flüchtiger  Stoffe 
destilliert,  so  ändert  sich  während  des  Pro- 
zesses die  Zusammensetzung  von  Destillat 
und  Rückstand,  indem  zunächst  der  Stoff 
bezw.  das  Gemisch  vom  niedrigsten  Siede- 
punkt (höchsten  Dampfdruck),  der  „Vor- 
lauf", übergeht,  dann  steigt  der  Siede- 
punkt an  und  es  gehen  Gemische  von  ab- 
nehmendem Dampfdruck  über;  als  Rück- 
stand hinterbleibt  der  Stoff  bezw.  das  Ge- 
misch vom  höchsten  Siedepunkt  (niedrig- 
sten Dampfdruck).  Durch  getrenntes  Auf- 
Handwörterbuch der  Naturwissenschaften.    Band  11. 


Deszendenztheorie. 

1.  Allgemeine  Bedeutung  der  Des- 
zendenztheorie. 2.  Beweise  aus  der 
Systematik:  A.Allgemeines.  B.  Artbegriff. 
C.  Sch\vierigkeiten  der  morphologischen  Artbe- 
grenzung:    I.     Variabilität.      IL    Altersstadien. 

III.  Dimorphismus.  Polymorphismus.  Poikilo- 
gonie.  IV.  Generationswechsel.  D.  Schwierig- 
keiten der  physiologischen  Artbegrenzung.  3.  B  e  - 
weise  aus  der  Paläontologie:  I.  Allge- 
meines. IL  Verschiedene  Fossilien  in  den  ein- 
zelnen Erdperioden.  III.  Ansteigen  der  Organi- 
sation. IV.  Aehnlichkeit  der  Lebewelt  in  auf- 
einanderfolgenden Perioden.  V.  Zwischenformen 
und  Kollektivtypen.  VI.  Allmähliche  Kompli- 
kation desselben  Organs.  VII.  Formenreihen  und 
Stammbäume.  VIII.  Allgemeine  Ent\\äcklungs- 
regeln:  Größenzunahme,  Irreversibilität.  4.  Be- 
weise aus  der  vergleichenden  Ana- 
tomie: I.  Analogie  und  Homologie.  IL  Dif- 
ferenzierung. III.  Funktionserweiterung.  IV. 
Funktionswechse).  V.  Progressive  Veränderungen. 
VI.  Rudimentäre  Organe.  5.  Beweise  aus 
der  Embryologie:  I.  Allgemeines.  IL  Palin- 
genetische  Embryonalstadien:  a)  Gleiche  Larven 
oder  Jugendformen,  Neotenie.  b)  Wiederholte  Bil- 
dung desselben  Organs,  c)  Beispiele  für  die  bio- 
genetische  Regel.     III.   Cenogenetische    Stadien. 

IV.  Epistase.  V.  Hemmungsbildungen,  Atavismen. 
6.  Beweise  aus  dem  Verhalten  leben- 
de r  T  i  e  r  e :  I.  Tiergeographie,  a)  Geographische 
Subspezies,  b)  Diskontinuierliche  Arten,  c)  Re- 
liktenfaunen, d)  Schöpfungszentren,  e)  Isolations- 
gebiete und  endemische  Arten.  IL  Kulturrassen. 
III.  Experimentalformen.  IV.  Veränderte  Lebens- 
weise. 7.  Theorien  über  Artbildung  und 
organische  Zweckmäßigkeit:  L  Allge- 
meines. IL  Kategorien  der  organischen  Zweck- 
mäßigkeit. III.  Indifferente  und  unzweckmäßige 
Bildungen.  IV.  Uebersicht  der  wichtigsten 
Theorien:  a)  Lamarck.  b)  Neolamarckismus. 
c)  Eimers  Orthogenese.  d)  Darwins  Selektions- 
theorie, e)  Neodarwinisten  (Weismann,  De 
Vries).      f)  Nägeli.    g)  Vitalismus. 

I.  Allgemeine  Bedeutung  der  Deszen- 
denztheorie. Die  Deszendenztheorie  oder 
Abstammungslehre  ist  ein  Teil  der  allge- 
meinen Entwicklungslehre  (Evolutionslehre), 
welche  behauptet,   daß  alles  auf  der  Erde 

57 


898 


Deszendenztlieorie 


in  beständiger  Veränderung  begriffen  ist. 
Die  allgemeine  Entwicklungslehre  zerfällt 
naturgemäß  in  2  Abschnitte,  von  denen  der 
eine  die  Veränderungen  des  Anorganischen 
im  Laufe  der  Zeit  umfaßt.  Hierher  gehören 
die  Kosmogenie  oder  die  Lehre  von  der 
Entstehung  und  Veränderung  der  Welt- 
körper, die  Geogenie  (Geologie)  oder  die  Lehre 
von  der  Entstehung  und  von  der  Veränderung 
der  Erde,  und  derjenige  Teil  der  Chemie, 
welcher  den  Zerfall  eines  Grundstoffes  in 
andere  Elemente  (z.  B.  Radium  in  Helium) 
behandelt.  Im  folgenden  wird  nur  die  orga- 
nische Entwicklungslehre  geschildert  werden, 
welche  auch  Abstammungslehre,  Transfor- 
mismus, Transmutationslehre  genannt  wird, 
weil  sie  die  Veränderungen  schildert,  welche 
die  Tiere  und  Pflanzen  im  Laufe  der  Zeit 
erfahren  haben,  wobei  jede  folgende  Genera- 
tion von  der  vorherigen  abstammte.  Sie 
umfaßt  drei  Haui3tprobleme:  1.  das  Problem 
der  Vermehrung,  die  Entstehung  eines  Lebe- 
wesens aus  einem  anderen  auf  geschlecht- 
liche oder  ungeschlechtliche  Weise.  Dieses 
Kapitel  wird  hier  nicht  behandelt  werden. 
Wir  verweisen  den  Leser  auf  die  Abschnitte 
über  Befruchtung,  Vererbung  und  Bastar- 
dierung; 2.  das  Problem  der  Artbildung,  die 
Frage,  wie  neue,  konstant  vererbende  For- 
men aus  den  schon  vorhandenen  entstehen 
können  und  wie  die  ungeheuere  Fülle  der 
verschiedenen  Lebewesen,  welche  in  früheren 
Erdperioden  und  gegenwärtig  unseren  Plane- 
ten bevölkern,  zu  erklären  ist,  und  3.  das 
Problem  der  organischen  Zweckmäßigkeit  und 
der  allmählich  zunehmenden  Kompliziertheit 
in  Bau  und  Leistung  im  Laufe  der  Zeiten. 
Die  einfache  Beobachtung  lehrt,  daß  jedes 
Lebewesen  in  hohem  Maße  für  seine  Existenz- 
bedingungen zweckmäßig  eingerichtet  ist. 
Es  fragt  sich,  durch  welche  Ursachen  und 
Mittel  erreicht  die  Natur  diese  Harmonie 
zwischen  Organisation  und  Umwelt.  Die 
Abstammungslehre  behauptet  weiter,  daß 
die  höheren  Lebewesen  aus  den  niederen  her- 
vorgegangen sind,  daß  also  die  Lebewelt  im 
Laufe  der  Erdentwicklung  immer  mannig- 
faltiger und  leistungsfähiger  geworden  ist, 
und  daß  auch  der  Mensch  aus  tierartigen  Vor- 
fahren sich  entwickelt  hat.  Man  kann  ohne 
Ueberhebung  behaupten,  daß  die  Deszen- 
denzlenre  die  wichtigste  Theorie  der  Wissen 
Schaft  vom  Leben  (Biologie)  ist,  denn  im 
Grunde  genommen  sind  alle  Einzelunter- 
suchungen, welche  man  an  den  Organis- 
men vornehmen  kann,  nur  Hilfsmittel  zur 
Beantwortung  jener  Kardinalfragen,  warum 
haben  sich  die  Lebewesen  zu  immer  höherer 
Organisation  emporgearbeitet,  und  wie  ist 
die  Entstehung  der  organischen  Zweck- 
mäßigkeit zu  erklären  ?  Dabei  nimmt  die 
Deszendenzlehre  das  Leben  als  eine  gegebene 
Tatsache  hin,  so  daß  wir  also  die  Entstehung 


des  Lebens  aus  toter  Substanz  (Urzeugung) 
hier  nicht  weiter  behandehi  wollen,  sondern 
den  Leser  auf  das  Stichwort  verweisen.  Im 
folgenden  sollen  zunächst  die  Tatsachen  ge- 
schildert werden,  welche  als  Beweise  für  die 
Richtigkeit  der  Deszendenzlehre  angesehen 
werden,  welche  also  so  gedeutet  werden  können, 
daß  die  höheren  Organismen  von  den  nie- 
deren abstammen,  und  dann  sollen  in  einem 
letzten  Abschnitt  die  verschiedenen  Theorien 
über  die  Ursachen  der  Artbildung  und  der 
organischen  Zweckmäßigkeit  geschildert 
werden.  Wenn  ich  hier  von  Beweisen  der 
Abstammungslehre  spreche,  so  muß  voraus- 
geschickt werden,  daß  es  sich  nicht  um  Be- 
weise aus  der  direkten  Beobachtung  handelt, 
sondern  um  sogenannte  Indizienbeweise. 
Die  Umbildung  der  Lebewesen  ist  ein  histo- 
rischer Prozeß,  welcher  sehr  langsam  ver- 
läuft. Viele  Jahrhunderte  oder  auch  Jahr- 
tausende sind  nötig,  um  alle  Individuen  einer 
Art  in  ihren  Nachkommen  in  eine  andere 
Art  überzuführen.  Daher  ist  es  bei  der  Kürze 
des  Menschenlebens  ausgeschlossen,  daß  sich 
dieser  Prozeß  vollständig  vor  einem  Beob- 
achter abspielen  kann.  Der  Beobachtung 
zugängig  sind  nur  einzelne  Etappen  dieses 
Vorganges.  Man  spricht  von  Indizienbewei- 
sen, wenn  alle  beobachteten  Tatsachen  nur 
eine  Deutung  zulassen.  Eine  solche  Beweis- 
führung kann  ebenso  zwingend  sein,  wie  die- 
jenige, die  sich  auf  direkte  Beobachtungen 
stützt,  wie  schon  daraus  hervorgeht,  daß 
Richter  sich  nicht  scheuen  werden,  sogar  ein 
Todesurteil  nur  auf  Grund  von  Indizienbe- 
weisen zu  fällen.  Da  die  Abstammungslehre 
auch  den  Urspning  der  Organismen  ein- 
schließlich des  Menschen  behandelt,  gerät 
sie  vielfach  in  einen  Gegensatz  zu  den  ver- 
schiedenen Religionen  und  Konfessionen  und 
wird  deshalb  von  vielen  theologisch  orien- 
tierten Naturforschern  und  Philosophen  im 
ganzen  oder  einzelnen  bekämpft.  Ganz 
besonders  gilt  dies  von  katholischen  Schrift- 
stellern, unter  denen  der  Jesuit  E.  Was  mann 
neuerdings  am  meisten  hervorgetreten  ist. 
Da  dieser  Priester  aber  nur  das  publizieren 
darf,  was  ihm  seine  theologischen  Vorge- 
setzten erlauben,  ist  sein  Urteil  nicht  unab- 
hängig und  daher  nicht  maßgebend.  Die 
Orthodoxie  bekämpft  die  Abstammungslehre 
von  ihrem  Standpunkt  aus  völlig  mit  Recht, 
denn  sie  steht  im  schärfsten  Gegensatz  zur 
Schöpfungslehre,  welche  die  christliche  Kirche 
von  jeher  vertreten  hat.  Die  Schöpfungs- 
lehre sucht  den  Ursprung  der  Lebewesen 
einschließlich  des  Menschen  metaphj^sisch 
durch  ein  Wunder  Gottes  zu  erklären,  wäh- 
rend jede  naturwissenschaftliche  Erklärung 
die  Zurückfühning  einer  neuen  Beobachtung 
auf  bekannte  sinnliche  Erfahrungen  bedeutet. 
Durch  Wunder  und  metaphysische  übersinn- 
liche Begriffe  kann  man  in  der  Naturwissen- 


Deszendenztheorie 


899 


Schaft  überhaupt  nichts  erklären,  da  diese 
ausschließlich  auf  der  sinnlichen  Erfahnmg 
und  ihrer  logischen  Verarbeitung  beruht. 
Was  mann  sucht  nun  beide  Gegensätze  da- 
durch zu  versöhnen,  daß  er  beide  annimmt: 
Gott  soll  eine  Menge  Urformen,  sogenannte 
,, natürliche  Arten"  geschaffen  haben,  z.  B. 
ein  Urpferd,  eine  Urameise  (also  schon  ver- 
hältnismäßig hochstehende  Geschöpfe)  und 
diese  sollen  sich  dann  weiter  durch  natür- 
liche Entwicklung  umgewandelt  haben  in 
die  zurzeit  existierenden  ,, systematischen 
Arten".  Daß  mit  dieser  Jesuitenlogik  keiner 
Partei  gedient  ist,  liegt  auf  der  Hand.  Von 
naturwissenschaftlich  gebildeten  Gegnern  der 
Abstammungslehre  ist  nur  A.  Fleisch  mann, 
Professor  der  Zoologie  in  Erlangen,  zu  nennen, 
welcher  einen  ultraskeptischen  Standpunkt 
vertritt,  indem  er  nur  das  als  wahr  ansehen 
will,  was  durch  einen  ,, Augenzeugen"  be- 
glaubigt ist.  Es  bedarf  keines  Beweises,  daß 
dann  alle  Theorien  der  Phj'sik  und  Chemie, 
welche  mit  Aether,  mit  Atomen  und  Mole- 
külen rechnen,  ebenso  viele  Kapitel  der 
Paläontologie  und  Geologie  und  vergleichen- 
den Sprachwissenschaften  gestrichen  werden 
müßten.  Alle  derartigen  Einwände  haben 
den  Siegeslauf  der  Deszendenztheorie  nicht 
aufzuhalten  vermocht.  Nachdem  schon 
manche  ionische  Naturphilosophen  Aeuße- 
rungen  im  Sinne  der  Entwicklungslehre  ge- 
tan hatten  und  im  18.  Jahrhundert  von  ver- 
/  schiedcnen  Vorläufern  (Erasmus  Darwin, 
Großvater  von  Charles  Darwin,  Goethe, 
dem  Schweizer  Naturforscher  A.  Moritzi 
und  anderen)  ihr  Grundgedanke,  die  Abstam- 
mung der  höheren  Geschöpfe  von  den  niede- 
ren, ausgesprochen  worden  war,  ist  sie  zu- 
erst durch  Lamarck  (1744  bis  1829,  Haupt- 
werk ,, Philosophie  zoologique"  1809) 
auf  breiter  wissenschaftlicher  Basis  aufge- 
führt worden,  ohne  daß  es  ihm  jedoch  ge- 
lungen wäre,  die  Mehrzahl  der  zeitgenössi- 
schen Naturforscher  für  sich  zu  gewinnen. 
Diesen  Umschwung  der  Meinungen  hat  erst 
Darwin  durch  sein  Werk  ,, Ursprung  der 
Arten"  1859  heibeigeführt,  hauptsächlich 
weil  er  durch  seine  Theorie  der  natürlichen 
Auslese  im  Kampf  ums  Dasein  eine  einleuch- 
tende mechanische  Erklärung  der  organi- 
'schen  Zweckmäßigkeit  gab.  Nach  Darwin 
haben  besonders  Haeckel,  Huxley,  Eimer, 
Weismann,  De  Vries  den  weiteren  Ausbau 
der  Abstammungslehre  in  hervorragender  und 
großzügiger  Weise  gefördert.  Bei  gegen- 
wärtig lebenden  zoologischen  und  botanischen 
Fachleuten  gelten  die  Hauptsätze  der  Ab- 
stammungslehre als  vollständig  gesichert, 
im  emzelnen  hingegen  gehen  die'  Meinungen 
noch  weit  auseinander,  welche  Rolle  hierbei 
die  Reize  der  Außenwelt  auf  die  Erbsub- 
stanz (Keimplasma)  der  Keimzellen  bezw. 
auf  die  Organe  des  Körpers  spielen  und  wie 


groß  der  Einfluß  des  Kampfes  ums  Dasein 
ist.  Alle  Naturforscher  geben  heutzutage  zu, 
daß  die  Entstehung  neuer  Arten  eine  kom- 
plizierte Erscheinung  ist,  welche  nicht  mit 
einem  Schlagwort  charakterisiert  werden 
kann. 

2.  Beweise  für  die  Richtigkeit  der  Ab- 
stammungslehre aus  der  Systematik.  A) 
Allgemeines.  Da  die  Abstammungslehre 
behauptet,  daß  eine  Art  in  eine  andere  sich 
umwandeln  kann,  und  daß  die  komplizierter 
gebauten  Arten  aus  den  niederen  entstanden 
sind,  so  geht  sie  aus  von  dem  Begriff  einer 
Art.  Es  fragt  sich  also,  ob  man  eine  Art 
scharf  definieren  kann  oder  nicht.  Wenn 
die  Schöpf ungslehre  zu  Recht  besteht  und 
die  Art  etwas  Konstantes,  im  Laufe  der 
Zeiten  Unveränderliches  ist,  so  muß  die  Auf- 
gabe der  Systematik,  Uebersicht  und  Ord- 
nung in  die  große  Fülle  der  Arten  zu  bringen, 
eine  verhältnismäßig  einfache  sein,  denn  es 
handelt  sich  ja  dann  um  diskontinuierliche 
Größen.  Wenn  aber  Arten  ineinander  über- 
zugehen vermögen,  wenn  jede  Art  nur  von 
begrenzter  Zeitdauer  ist,  so  muß  es  schwer 
oder  auch  unmöglich  sein,  eine  einzelne  Art 
scharf  zu  umgrenzen.  Der  Systematiker  kann 
also  bei  der  Prüfung  der  Abstammungslehre 
ein  gewichtiges  Wort  mitreden,  denn  er  wird 
immer  wieder  bei  seinen  Studien  auf  die  Frage 
stoßen,  ob  die  ihm  vorliegenden  Individuen 
zu  einer  schon  bekannten  Art  zu  rechneu  oder 
als  Vertreter  einer  neuen  Art  anzusehen 
sind.  Abgesehen  von  diesem  Problem  der 
Ai'tabgrenzung  (siehe  unter  B,  C)  kommt 
die  Systematik  noch  in  einer  anderen  Weise 
mit  der  Deszendenzlehre  in  innigste  Berührung. 
Die  Systematik  sucht  alle  bekannten  Tiere 
und  Pflanzen  nach  ihren  Merkmalen  über- 
sichtlich zusammenzustellen,  so  daß  jede 
einzelne  Art  rasch  bestimmt  werden  kann. 
Sie  verfolgt  ein  ähnliches  Ziel,  wie  etwa 
ein  Bibliothekar  an  einer  großen  Bücher- 
sammlung. Es  sind  bis  jetzt  zirka  500000 
Tiere,  200000  Pflanzen  und  100000  Fossilien 
beschrieben  worden.  Genau  lassen  sich  die 
Zahlen  nicht  angeben,  weil  viele  Geschöpfe 
zwei-,  drei-  oder  auch  mehrmal  unter  ver- 
schiedenen Namen  in  die  Wissenschaft  ein- 
geführt worden  sind.  Man  spricht  dann  von 
Synonymie.  Wie  der  Bibliothekar  seine 
Bücher  nach  Kriterien  des  Inhalts  und  dann 
wieder  nach  weiteren  Unterkriterien  (Größe, 
Autorname  usw.)  anordnet,  so  gruppiert 
der  Biologe  die  verschiedenen  Arten  nach 
der  größeren  oder  geringeren  Aehnlichkeit 
in  engere  oder  in  weitere  Gnippen,  welche 
zusammen  das  System  ausmachen.  Die 
wichtigsten    Systerngnippen    sind: 

Phylum  (Typus,  Unterreich)  z.  B.  Vertebrata 
Classis,  Klasse  „  „   Mammalia 

Ordo,  Ordnung  ,,  „   Carnivora 

Farailia,  Familie  „  „   Canidae 

67* 


90U 


Deszendenztheorie 


Gemis,  Gattung,        z.  B.  Ca  ins 

öpecies,  Art,  ,,  ,,        ,,      vulpes,  Fuchs 

Man  unterscheidet  künstliche  und  natür- 
liche Systeme,  je  nachdem  ein  oder  einige 
wenige  willkürlich  herausgegriffene  Unter- 
Bcheidungsmerkmale  zur  Klassifizierung  be- 
nutzt oder  die  Aehnlichkeiten  der  Gesamt- 
organisation gegenemander  abgewogen  wer- 
den. Bekannte  Beispiele  einer  künstlichen 
Systematik  sind  die  Pliniussche  Eintei- 
lung aller  Tiere  nach  ihrer  Lebensweise  in 
Aquatilia,  Volatilia  und  Terrestria  und 
Linnes  Einteilung  der  Phanerogamen  in 
24  Klassen  (Monandria,  Diandria  usw.)  nach 
der  Zahl  und  der  Verwachsungsweise  der 
Sexualorgane.  Aber  gerade  dieses  letzte 
Beispiel  zeigt,  daß  die  Grenze  zwischen  einem 
künstlichen  und  einem  natürlichen  System 
oft  schwer  zu  ziehen  ist,  denn  das  Linnesche 
System  enthielt  zahkeiche  natürliche  Grup- 
pen, welche  noch  jetzt  anerkaunt  werden 
(Orchideeu,  Palmen  usw.).  Ein  willkürlich 
herausgegriffenes  Merkmal  kann  sehr  wohl 
zu  natürlichen  Gegensätzen  führen,  wie  fol- 
gende bekannte  Abteilungen  des  Systems 
sofort  erkennen  lassen:  Protozoa  (ein- 
zellig), Metazoa  (vielzellig),  Aplazentalia 
(Säugetiere  olme  Mutterkuchen,  Kloakentiere 
und  Beuteltiere)  Plazentalia  mit  Mutter- 
kuchen. Indem  die  künstlichen  Systeme 
nur  sehr  wenige  Unterscheidungsmerkmale 
benutzen,  sind  sie  praktisch  sehr  brauchbar 
und  werden  daher  bei  Bestimmungstabellen 
noch   jetzt    allgemein    benutzt. 

Das  natüi-liche  System  verzichtet  auf 
diese  Vorteile  l)ei  der  raschen  Orientierung 
über  vorhandene  Geschöpfe,  verfolgt  aber 
neben  der  Uebersichtlichkeit  und  Ordnung 
ein  anderes  Ziel:  die  natürliche  Verwandt- 
schaft zum  Ausdruck  zu  bringen.  Es  ordnet 
diejenigen  Formen  zusammen,  welche  von 
derselben  Urform  abgeleitet  werden.  Der- 
jenige Teil  der  Abstammungslehre,  welcher 
lehrt,  wie  die  einzelnen  systematischen 
Gruppen  mutmaßlich  auseinander  entstanden 
sind,  heißt  die  Stammesgeschichte,  Phylo- 
genie.  Das  natürliche  System  wird  so  ein 
Bild  der  Stammesgeschichte,  das  natürliche 
System  ist  das  phyletische.  Der  Grad  der 
Aehnlichl^eit  gilt  als  ein  Maßstab  der  Bluts- 
verwandtschaft; je  größer  sie  ist  und  je  mehr 
sie  sich  in  anatomischen,  entwicklungsge- 
schichtlichen und  in  biologischen  Merkmalen 
äußert,  desto  enger  ist  das  genealogische 
Band,  und  je  mehr  die  Unähnlichkeit  wächst, 
desto  weiter  zurück  liegt  der  gemeinsame 
Urahn.  Ein  solches  phyletisches  oder  natür- 
liches System  wird  am  besten  in  der  Form 
eines  Stammbaumes  dargestellt:  an  der  Basis 
des  Stammes  steht  diejenige  Gruppe,  welche 
sich  von  der  mutmaßlichen  Urform  am  wenig- 
sten _  entfernt  hat  —  man  nennt  sie  die 
„primitivste"  —  und  je  mehr  die  Seiten- 


äste sich  vom  Hauptstamm  entfernen  und 
in  immer  kleinere  Zweige  sich  auflösen,  um 
so  später  sind  die  betreffenden  Abteilungen 
entstanden.  Die  Blätter  würden  dann  die 
letzte  systematische  Gruppe,  die  Arten,  dar- 
stellen. Schon  Lamarck  hat  im  8.  Kapitel 
seiner  Philosophie  zoologique  einen  ver- 
zweigten Stammbaum  des  Tierreiches  ent- 
worfen. Ganz  besonders  aber  hat  Ernst 
Haeckel  die  Bedeutung  des  Stammbaumes 
in  seiner  Generellen  Morphologie  1866  her- 
vorgehoben und  versucht,  in  seinen  ver- 
schiedenen Monographien  zu  einer  natürlichen 
Systematik  zu  gelangen.  Gegenwärtig  spotten 
viele  Zoologen  über  jeden  Stammbaum,  weil 
er  selbstverständlich  immer  sehr  viel  Hypo- 
thetisches enthält  und  vergessen  dabei  völlig, 
daß  eine  Deszendenzlehre  ohne  Stammbäume 
völlig  unmöglich  ist.  Sobald  wir  davon 
überzeugt  sind,  daß  gewisse  Gruppen  auf 
Grund  morphologischer  oder  sonstiger  Aehn- 
lichkeiten in  genealogischem  Zusammenhang 
miteinander  stehen,  ist  auch  der  Versuch 
berechtigt,  sich  ein  Bild  dieses  Zusammen- 
hanges zu  entwerfen.  Die  Konstruktion 
von  Stammbäumen  ist  nicht  das  letzte 
Ziel  der  Abstammungslehre,  aber  sie  gehören 
zu  ihrem  unentbehrlichen  Rüstzeug.  Fehler- 
haft ist  nur,  wenn  man  sie  als  den  Ausdruck 
endgültiger  Wahrheiten  ansieht. 

B.  Art  begriff.  In  der  Natur  kommen 
nur  Individuen  vor,  von  denen  der  Mensch 
den  Artbegriff  abstrahiert.  Wie  alle  Be- 
griffe, ist  auch  der  Artbegriff  ein  Produkt 
des  menschlichen  Denkens  und  daher  nichts 
Reales.  Ihm  entspricht  aber  in  der  Natur 
ein  reales  Band,  nämlich  die  Fähigkeit  der 
Artgenossen,  sich  fruchtbar  untereinander 
zu  vermehren,  soweit  sie  die  Natur  hierzu 
überhaupt  befähigt  hat.  Außerdem  stimmen 
alle  Artgenossen  in  außerordentlich  vielen 
Merkmalen  miteinander  überein,  so  daß  man 
sie  hieran  in  der  Regel  schon  äußerlich  er- 
kennen kann.  Sehen  wir  ab  von  metaphysi- 
schen Artdefinitionen,  wie  sie  aus  dem 
Geiste  der  Schöpfuugslehre  heraus  ent- 
standen sind,  z.  B.  der  bekannten  Linne- 
schen  Formel:  ,,Species  tot  numeramus  quot 
diversae  formae  in  principio  sunt  creatae" 
(wir  zählen  so  viel  Ai'ten,  als  im  Uranfang  ge- 
schaffen wurden),  so  sind  zwei  Gesichtspunkte 
immer  wieder  zur  Unterscheidung  der  Arten 
herangezogen  worden. 

1.  Ein  morphologischer:  zu  einer  Art 
werden  alle  Geschöpfe  eines  Zeugungs- 
kreises gerechnet,  welche  auf  gleicher  Alters- 
stufe im  wesentlichen  den  gleichen  Bau 
haben  (=  morphologische  Artdefinition). 

2.  Ein  physiologischer:  zu  einer  Art 
werden  alle  Geschöpfe  gerechnet,  welche  unter 
normalen  Verhältnissen  sich  paaren  und 
fruchtbare  Junge  erzeugen  (=  physiologi- 
sche Artdefinition), 


Deszendenztheorie 


0(1 


Beide  Definitionen  kann  man  zusammen- 
fassen und  dieser  kombinierten  Definition 
die  folgende  Formel  geben,  welche  ich  in 
meiner  Cerionarbeit  (Plate  1907)  Zuerst  in 
Anlehnung  an  eine  sehr  lesenswerte  Abhand- 
lung von  Döderlein  (1902)  publiziert  habe: 
,,Zu  einer  Art  gehören  sämtliche  Exemplare, 
welche  die  in  der  Diagnose  festgestellten  Merk- 
male besitzen  —  wobei  vorausgesetzt  wird, 
daß  sich  die  äußeren  Verhältnisse  nicht 
ändern — ,  ferner  sämtliche  davon  abweichende 
Exemplare,  die  mit  ihnen  durch  häufig  auf- 
tretende Zwischenformen  innig  verbunden 
sind,  ferner  alle,  die  mit  den  vorgenannten 
nachweislich  in  genetischem  Zusammenhang 
stehen,  oder  sich  durch  Generationen  frucht- 
bar mit  ihnen  paaren." 

Die  morphologische  Fassung  des  Art- 
begriffs ist  diejenige,  welche  in  praxi  am  mei- 
sten benutzt  wird,  da  sich  die  Ueberein- 
stimmung  in  der  Organisation  auch  an  toten 
Tieren  und  Pflanzen  feststellen  läßt.  Die 
physiologische  läßt  sich  nur  auf  lebende 
Organismen  anwenden  und  ist  selbst  dann 
häufig  unsicher,  da  viele  Tiere  sich  nur  unter 
ganz  bestimmten  äußeren  Verhältnissen 
paaren  und  vermehren.  Der  kombinierte 
Artbegriff  hat  den  Vorzug,  die  großen  Schwie- 
rigkeiten der  Artabgrenzung  deutlich  er- 
kennen zu  lassen.  Diese  Schwierigkeiten 
sind  häufig  so  groß,  daß  es  Sache  der  persön- 
lichen Erfahnmgund  des  persönlichen  ,, syste- 
matischen Gefühls"  ist,  ob  man  eine  Form 
noch  zu  einer  bekannten  Art  stellen  oder  ob 
man  eine  neue  aus  ihr  machen  will.  Spezia- 
listen desselben  Gebietes  weichen  hierin 
oft    sehr    erheblich  in  ihren  Ansichten  von 


einander  ab.  Der  eine  macht  Dutzende  von 
neuen  Arten,  wo  der  andere  nur  „Varietäten" 
derselben  Art  sieht.  Je  mehr  eine  Gruppe 
des  Tier-  oder  Pflanzenreichs  durchgearbeitet 
ist,  desto  mehr  neigen  die  Spezialisten  zur 
Formentrennung.  Diese  alltägliche  Er- 
fahrung ist  der  beste  Beweis,  daß  eine  wirk- 
lich scharfe  Artumgrenzung  nicht  möglich 
ist,  wie  dies  vom  Standpunkt  der  Deszendenz- 
lehre aus  zu   ei warten  ist. 

C.  Schwierigkeiten  der  morpholo- 
gischen Altbegrenzung.  Sie  entstehen 
durch  die  Verschiedenartigkeit  des  Ai't- 
bildes,  welche  immer  beobachtet  wird,  wenn 
zahh'eiche  (viele  Hunderte  oder  noch  mehr) 
Individuen  einer  Art  miteinander  ver- 
glichen werden.  Untersucht  mau  von  einer 
Gartenschnecke  20  oder  30  Schalen,  womög- 
lich von  demselben  Fundort,  so  können  sie 
„zum  Verwechseln"  gleich  erscheinen  in 
allen  Merkmalen.  Betrachtet  man  aber  eine 
Sammlung  von  1000  Exemplaren,  welche 
von  verschiedenen  Ländern  herstammen, 
so  wird  man  in  Größe,  Farbe,  Schalenstmktur 
und  anderem  mancherlei  Unterschiede  ent- 
decken, welche  als  Variationen  bezeichnet 
werden.  Dazu  kommen  bei  anderen  Tieren 
sehr  erhebliche  Unterschiede  zwischen  den 
verschiedenen  Altersstadien  und  endlich  die 
Erscheinung,  daß  in  einem  Zeugungskreis 
regelmäßig  verschiedene  Formen  auftreten. 
Zur  leichteren  Uebersicht  geben  wir  folgende 
Tabelle  der  Verschiedenartigkeiten  des  Art- 
bildes, welche  sich  aber  nur  auf  Tiere  bezieht. 
Im  Pflanzenreich  sind  die  Gegensätze  inner- 
halb einer  Art  meist  nicht  so  groß. 


Tabelle  der  Verschiedenartigkeiten  des  zoologischen  Artbildes. 

I.  Variabilität:  unregelmäßig  auftretende,  nicht  überall  vorhandene  Abweichungen  vom 
Typus  der  Art; 

II.  regelmäßig  vorhandene  Verschiedenartigkeit 

A.  der  Alterstadien  desselben  Individuums  =-■  Altersunterschiede,  Ontogenetische 
Stadien,  Ontostadien; 

B.  der  ausgewachsenen  oder  gleichalterigen  Individuen  =  Polymorphismus; 

a)  in  derselben  Generation:    a)  erwachsener  Tiere:   sexueller,  sozialer  Di-,  Tii-, 

Polymorphismus: 
ß)  von  Jugendformen:  Poikilogouie; 

b)  in  verschiedenen  Generationen:  Generationswechsel. 


I.  Variabilität.  Unter  Variabilität 
verstehen  wir  unregelmäßig  auftretende,  nicht 
stets  und  überall  vorhandene  Abweichungen 
vom  Typus  der  Art.  Die  Art  selbst  ist  durch 
die  erste  Beschreibung  (Diagnose  mit  binärer 
Benennung)  gekennzeichnet.  Hat  man  zahl- 
reiche Exemplare  einer  Art  vor  sich,  so  findet 
man  die  typischen  Merkmale  leicht  heraus: 
es  sind  diejenigen,  welche  bei  der  großen 
Mehrzahl  der  gleichalterigen  Individuen  beob- 
achtet werden.  Sind  die  Altersstadien  oder 
die     Geschlechter    sehi     verschieden,    oder 


herrscht  Polymorphismus,  so  sind  fiir  jede 
Form  die  typischen  Merkmale  festzustellen. 
Alle  übrigen  nichttypischen  Merkmale  gelten 
als  Variationen.  Das  Gebiet  der  Variabili- 
tät ist  außerordentlich  umfassend  und  zu- 
gleich von  größter  Bedeutung  für  die  Ab- 
stammungslehre, deren  Fundament  sie  bildet. 
Wären  die  Arten  nicht  variabel,  so  müßten 
sie  konstant  sein  und  eine  Entwicklung 
wäre  ausgeschlossen.  Ich  lasse  hier  zunächst 
eine  Uebersicht  der  verschiedenen  Varia- 
tionen und  ihrer  Nomenklatur  folgen.  Leider 


902  Deszendenztheorie 


werden  die  verschiedenen  Bezeichnungen  nicht  Verbreitung  der  Variationen  wieder,  anderer- 
immer  in  demselben  Sinne  gebraucht,  was  seits  ihre  verschiedene  theoretische  Beur- 
das  Verständnis  der  Schriften  oft  sehr  er-  teihmg.  Die  ganze  Divergenz  der  Meinungen 
Schwert.  In  der  Verschiedenheit  der  hier  über  den  „Ursprung  der  Arten"  kommt  in 
mitgeteilten  Kategorien  spiegelt  sich  einer- 1  diesen  verschiedenen  Termini  gleichsam  zum 
seits  die  außerordentliche  Vielseitigkeit  und  I  Ausdruck, 

Uebersicht  der  Variationen. 
Die  Variationen  werden  eingeteilt  nach  2  Hauptgesichtspunkten  (Erblichkeit  und 
Charakter):  innerhalb  jeder  Kategorie  sind  9  Untergruppen  zu  unterscheiden. 

A.  Erblichkeit  bezw.  Nichterblichkeit. 

1.  Erbliehe  Variation  =  Mutation,  Blastovariation. 

a)  Neomutation  =  neu  auftretende  Keimplasmaänderung. 

b)  Amphimutation  (Kombinations-.  Hybridmutation)  =  Neukombirierung  von  schon 
vorhandenen  Erbeinheiten. 

2.  Nichterbliche  Variation  =   Somation  oder  Modifikation. 

B.  Charakter  der  Variation:       (morphologisch:   Form,   Größe,   Struktur.   Verteilung, 

Symmetrie,  Zahl  u.  a.; 
erblich  oder  nicht  erblich  uihysio  logisch:  in  den  Leistungen  eines  Organs; 

psychisch  (Instinkt,  Intelligenz); 
lökologisch:  in  den  Lebensgewohnheiten. 
Die   sub  A  oder  sub  B  zu    verzeichnenden  Variationen   können   weiter  klassifiziert 
werden 

I.  nach  den  Differenzen  zwischen  ihnen: 

kontinuierliche  Variationen  =   Fluktuationen  bei  Uebergängen  und   Reihen; 
diskontinuierliche   Variationen   =    Schritt-   oder    Spningvariationen ; 
II.  nach  der  Zahl  der  von  einer  Variation  in  einem  Gebiet  beobachteten  Individuen: 
Singularvariation  (Aberration,  ,,sport")  bei  vereinzeltem  Auftreten; 
Pluralvariation,  Varietät,  Rasse  bei  häufigem  Auftreten; 

III.  nach  dem  Verhältnis  zur  Gesundheit: 

normal:  indifferent  oder  nützlich  /,,..     ,.     .   ,    i    i, 
pathologisch:  schädlich  l^"^"  '^'''  Arterhaltung; 

IV.  nach  dem  Verhältnis  zum  Menschen: 

natürliche  Variationen : 

Kulturvariationen  oder  -rassen,  p]xperimentalformen: 
V.  nach  Vorkommen  und  Verbreitung: 

1.  Geographische  Formen  —  Subspezies,  welche  für  ein  größeres  Gebiet  (Provinz, 
Gebhge,  Meer  usw.)  charakteristisch  sind. 

2.  Lokalformen  von  beschränkter  Verlneitung. 

3.  Fazielle  Formen  unter  verschiedenen  Lebensbedingungen  desselben  Standorts. 

4.  Straf igraphische  Formen  in  verschiedenen  Erdschichten; 

VI.  nach  ihren  LTrsachen  als  blastogen  bezw.  somatogen,  wenn  sie  durch  Ver- 
änderung des  Keimplasmas  bezw.  der  Körperzellen  entstanden  sind;  ferner  als 
endogen  bezw.  ektogen,  wenn  innere  resp.  äußere  Reize  sie  veranlaßt  haben. 
DieVitalisten  sprechen  von  autogen  e  n  Veränderungen,  um  damit  anzudeuten,  daß  sie 
aus  eigener,  nicht  chemisch-physikalischer  Gesetzmäßigkeit  hervorgegangen  sind. 
Endlich  nennt  man  eine  Variation  spontan,  zufällig,  wenn  über  ihre  Ursache  nichts 
bekannt  ist; 
VII.  nach  den  Richtungen,  in  denen  sich  die  Variationen,  von  der  Stammform  aus 
gemessen,  bewegen,  als  vielseitig,  universell  gerichtet,  wenn  sie  in  der 
denkbar  verschiedensten  Weise  auftreten;  Darwin  brauchte  hierfür  die  Bezeich- 
nungen ,, individuelle"  oder  ,, unbestimmte"  Variationen.  Im  Gegensatz  hier- 
zu stehen  die  ,,bestimmten"  (Darwin),  wenn  alle  abändernden  Individuen 
nach  einer  oder  nach  einigen  wenigen  Richtungen  differieren  (=  bestimmt  ge- 
richtete oder  orthogenetische  Variabilität  von  Eimer). 
VIII.  nach  ihrem  Verhältnis  zur  Stammform  als  progressiv,  wenn  ein  Merkmal 
hinzukommt,  als  retrogressiv,  wenn  ein  solches  verloren  geht,  als  degressiv 
(atavistisch),  wenn  ein  früher  vorhandenes  wieder  auftritt. 
IX.  nach  dem  zeitlichen  Verhältnis.  Plötz  bezeichnet  alle  gleichzeitig  vorhandenen 
Variationen  als  Konvarianten,  alle  nacheinander  auftretenden  als  Devarianten. 


Deszendenztheorie 


903 


Erläuterungen    zu    vorstehender    Ueber- 
sicht  der  Variationen. 
A.    Mutation,    Somation.      Weitaus 
am  wichtigsten  ist  der  Gegensatz,  welcher 
sich   in    diesen   beiden    Termini   ausspricht. 
Die  erblichen  Variationen  habe  ich  früher 
als  Blastovariationen  bezeichnet.    Es  hat  sich 
aber  dafür  die  kürzere  Benennung  Mutation 
so   eingebürgert  in  den  letzten  10  Jahren, 
daß   es    praktisch   ist,    an   ihr   festzuhalten. 
Nur  darf  man  damit  nicht  verschiedene,  zum 
Teil  irrige  theoretische  Gedanken  verknüpfen, 
welche  De  Vries  in  seiner  „Mutationstheorie" 
ausgesprochen  hat.      Jeder  bestimmte  Zu- 
stand der  Erbsubstanz  (des   Keimplasmas), 
welcher    ein    bestimmtes    äußeres    Merkmal 
hervorruft,  ist  eine  Mutation;  jedes  Merk- 
mal hingegen,  welches  nicht  in  der  Zusam- 
mensetzung    des     Keimplasmas     begründet 
ist,  sondern  nur  beruht  auf  Einflüssen  der 
Außenwelt   auf   die    Körperzellen,   ist   nicht 
erblich   und    heißt    eine  Somation.      Diese 
letztere  Bezeichnung  ist  klarer  als  das  Wort 
,,Modifikation",  welches  von  den  Botanikern 
viel  für  nichterbliche  Eigenschaften  gebraucht 
wird.    Das  Wort  Somation  habe  ich  gebildet 
in  Anlehnung  an  den  von  Weismann  klar 
und  scharf  erkannten  Gegensatz,  der  zwischen 
den  Geschlechtszellen  und  den  Körperzellen 
(Soma)  besteht.     Nach  den  von  demselben 
Forscher  entwickelten  theoretischen  Anschau- 
ungen   enthalten    die    Geschleq^tszellen    in 
ihren     Kernen     das     Keimplasma,    welches 
sich  aus  zahlreichen  Körperchen  zusammen- 
setzt, welche  Determinanten,  Faktoren,  Erb- 
einheiten oder  Gene  genannt  werden.     Ein 
erbliches  Merkmal  wird  durch  einen  Faktor 
oder  durch  das  Zusammenwirken  mehrerer 
hervorgerufen.     Näheres  hierüber  findet  der 
Leser  unter  dem  Stichwort:  Vererbung  und 
Bastardierung.      Tritt   nun   ein  neues   erb- 
liches Merkmal  auf,  so  kann  dasselbe  in  doppel- 
ter Weise  entstanden  sein.  Entweder  hat  sich 
ein    Faktor   infolge    eines    Reizes    in    seiner 
chemisch-physikalischen     Zusammensetzung 
verändert    (Neomutation)    oder    durch    den 
Befruchtungsprozeß   (Amphimixis)   sind   die 
bei  den  Eltern  schon  vorhandenen  Erbein- 
heiten neu  kombiniert  worden  (,,Amphimuta- 
tion"    oder    Hybridmutation).       Nach    der 
Mend eischen  Regel  (siehe  Vererbung)  ver- 
teilen sich  die  Faktoren  in  ganz  gesetzmäßiger 
Weise  auf  die  Keimzellen  des  Organismus, 
so  daß  also  die  von  einem  männlichen  Tier 
erzeugten  Samenfäden  sehr  verschiedene  An- 
lagen enthalten,  ebenso  die  Eier  der  zuge- 
hörigen Weibchen.     Daher  entstehen  durch 
die  Befruchtung  unter  Umständen  sehr  zahl- 
reiche  verschiedene    Kombinationen,    denen 
dann    verschiedene    äußere    Merkmale    ent- 
sprechen.   Die  Haarfarbe  der  Wildmaus  ent- 
hält z.  B.  etwa  7  verschiedene  Faktoren,  die 
durch  ihre  wechselnde  Kombination  die  ver- 


schiedenen Farbenrassen  (schwarze,  blaue, 
gelbe,  orangefarbige,  silbergiaue,  weiße  usw.) 
hervorrufen.  Sie  alle  sind  also  Amphimuta- 
tionen  der  Hausmaus,  welche  vielfach  kon- 
stant weiterzüchten,  also  alle  Eigenschaften 
einer  echten  Art  haben.  Wird  in  der  Natur 
eine  neue  Form  einer  bekannten  erblichen  Art 
gefunden,  so  kann  man  ihr  nicht  ansehen,  ob 
sie  durch  Bastardierung  entstanden  ist  oder 
eine  Neomutation  darstellt.  In  der  letzten 
Zeit  sind  zahlreiche  Experimente  angestellt 
worden,  um  durch  intensive  Reize  der  ver- 
schiedensten Art,  namentlich  durch  Anwen- 
dung extremer  Kälte  oder  Hitze  verbunden 
mit  großer  Trockenheit  oder  Feuchtigkeit 
der  Luft,  neue  Mutationen  zu  erzielen;  in 
einigen  Fällen  mit  Erfolg.  So  behandelte 
Fischer  (Zürich)  den  Bärenspinner 
(Arctia  caja)  auf  dem  Puppenstadium  mit 
Kälte,  und  erhielt  dadurch  Individuen,  bei 
denen  die  schwarzen  Flecken  der  Hinter- 
flügel besonders  groß  waren  (Fig.  1,  1  und  2). 


Fig.  1.    Bärenspuuier,  Arctia  caia.        normal, 

2  Puppe   auf  —8«  C  abgekühlt,  3  Nachkomme 

von  2,   als  Puppe  nicht  abgekühlt.     Aus  Boas 

(1911,  S.  80). 

Diese  Dunkelfärbung  ging  auch  auf  einige 
Nachkommen  über,  obwohl  sie  als  Puppen 
in  normaler  Temperatur  gehalten  wurden  (3). 
Tower  studierte  die  Arten  und  Varietäten 
der  Gattung  Leptinotarsa,  zu  denen  der 
amerikanische  Kartoffelkäfer  gehört.  Er 
fand  von  L.  decemlinea,ta  in  freier  Natur 


2 


904 


Deszendenztheorie 


2 


eine  var.  angnstovittata,  bei  der  die  Muskeln  nicht  auf  die  Kinder  übergehen, 
schwarzen  Längsbinden  nur  noch  als  feinste  wenigstens  nicht  in  nachweisbarem  Grade, 
Pünktchen  vorhanden  sind;  ebenso  von  Es  sei  noch  besonders  betont,  daß  man 
L.  decemlineata  die  var.  tortuosa  und  einer  Variation  äußerlich  nicht  ansehen  kann, 
defecto punctata  (Fig.  2).    Es  gelang  ihm  ob  sie  erblich  oder  nicht  erblich  ist,  darüber 

kann  nur  das  Züchtungsex- 
periment sichere  Aufschlüsse 
geben.  An  der  Hand  der 
Erfalnung  aber  bekommt  der 
Züchter  einen  gewissen  Blick 
und  irrt  sich  "dann  selten. 
Allgemein  kann  man  sagen, 
daß  die  kleinen  Plus-,  Minus- 
veränderungen, welche  durch 
die  gewöhnlichen  Schwan- 
kungen der  Außenwelt  (Licht. 
Temperatur,  Feuchtigkeit,  Er- 
nährung usw.)  hervorgei-ufen 
werden,  ebenso  wie  die  Folgen 
der  Uebung  oder  des  Nicht- 
gebrauchs nicht  erblich  sind, 
wenigstens  nicht  in  nach- 
weisbarem Grade.  Ebenso  ist 
geistiger  Erwerb  nicht  erblich. 
Treten  plötzliche  spmngartige 
Veränderungen  hervor,  so 
sind  sie  in  der  Regel  erblich, 
namentlich  wenn  sie  symme- 
trisch ausgebildet  sind.  Be- 
sonders wichtig  ist,  daß  erb- 
liche Variationen  nicht  an 
ihrer  Größe  erkannt  werden 
können.  Ganz  unbedeutende 
Veränderungen  können  erblich 
sein  und  sehr  große  unter 
Umständen  nicht  erblich. 

B.  Charakter  der  Va- 
riationen. Die  oben  ange- 
gebenen Gegensätze  sind  leicht 
Besonders  umfansireich  ist 
das  Gebiet  der  morphologischen  Variationen, 
welche  natürlich  entweder  erblich  oder  nicht 
erblich  sind.  Hierhin  gehören  Variationen 
der  Größe  (Fig.  3),  der  Färbung  (Fig.  4), 
der  Struktur  —  z.  B.  ob  Knochen  aus  dichter 
oder  lockerer  Substanz  sich  aufbauen  — , 
der  Skulptur  —  z.  B.  ob  die  Oberfläche 
einer  Schneckenschale  oder  eines  Käfer- 
flügels glatt  oder  punktiert  oder  mit  Rippen 
Keimplasma  der  Gesclilechtszellen  vordringen  '  versehen  ist  — ,  der  Verteilung  und  Anord- 
und  diese  verändern.  Merkwürdigerweise  ent-  nung  (Fig.  5),  der  Symmetrie  —  z.  B.  ob 
standen  aber  bei  den  Towerschen  Versuchen  beim  Menschen  die  Muskeln  der  rechten  oder 
manchmal  gleichzeitig  mehrere  verschiedene  der  linken  Hand  stärker  ausgebildet  sind  — , 
Mutationen.  und  der  Zahlenverhältnisse  jjei  mehrfachen 

Obwohl  die  Mutationen  für  die  Ab-  Organen.  Solche  quantitative  Variationen 
Stammungslehre  von  größter  Bedeutung  sind,  sind  außerordentlich  häufig  und  oft  beruhen 
darf  man  die  Somationen  nicht  für  gleich-  qualitative  Unterschiede  nur  auf  ihnen,  z.  B. 
gültig  halten,  denn  viele  von  ihnen  sind  ob  ein  Blatt  glatt  erscheint,  weil  fast  alle 
nützlich  und  stellen  wertvolle  Anpassungen  Haare  fehlen,  oder  ob  es  filzig  aussieht 
dar.  Die  Fähigkeit  der  Muskeln,  durch  wegen  eines  dichten  Haarüberzugs.  Gewisse 
Uebung  stärker  zu  werden ,  ist  sicher  ein  Organe  (Zähne,  Rippen,  Wirbel,  Finger, 
ausgezeichnetes  Hilfsmittel  im  Kampf  ums  Zehen  usw.)  kommen  oft  bei  einer  Art  in 
Dasein,  obwohl  die  so  envorbenen  dickeren  einer  bestimmten  Zahl  vor.      Man  spricht 


Fig.  2.  Mutationen  vom  Kartoffelkäfer.  Obere  Reihe:  links 
Leptinotarsa  undecimlineata  normal,  rechts  die  Mutante 
angusto^^ttata.  Untere  Reihe:  L.  decemlineata  links  und 
die  Mutanten  tortuosa  (Mitte)  und  defecto  punctata 
(rechts).  "^Nach  Tower  (aus  Abstammungslehre,   1911,   S.  41). 


aber  auch,  dieselben  Varietäten  künstlich  zu 
erzeugen,  indem  er  die  Männchen  und 
Weibchen  in  der  Zeit  der  Bildung  der  Ge- 
schlechtszellen hoher  Temperatur  und  starker 
Feuchtigkeit  aussetzte.  Aus  diesen  Ver- 
suchen läßt  sich  der  Schluß  ziehen,  daß 
Neomutationen  unter  Umständen  entstehen, 
wenn  die  Eltern  zu  bestimmten  Zeiten, 
während  der  „sensiblen  Periode",  intensiven 
Reizen  ausgesetzt  werden,  welche  bis  zum 


zu    verstehen. 


Deszendenzthoonc 


905 


Fig.  3. 


Exemplare  des   Hirschkäfers  in  gleicher  Verkleinerung.     Es  ist  unbekannt,  ob  diese 
Variationen  erblich  oder  nicht  erblich  sind.    Aus  Boas  (1911,  S.  74j. 


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Fig.  4.     Farbenvariationen  der  Gartenschnecke,  Helix   hortensis.      Von  der   bänderlosen    bis 

zur'öbänderigen  und  weiter  bis  zu  der  durch   Verwachsung  der  Bänder  fast  schwarzen   Form 

führt   eine   kontinuierliche  Reihe.     Nach  Lang  (aus  Abstammungslehre,  1911,  S.  43). 


906 


Deszendenztheorie 


dann  von  meristischen  (ßigog  Teil) 
Variationen,  wenn  diese  Zahl  schwankt,  z.  B. 
wenn  ein  13.  Rippenpaar  oder  ein  6.  Lenden- 
wirbel beim  Menschen  vorhanden  ist.  Zahl- 
reiche Beobachtungen  dieser  Art  hat  Bate- 
son  1894  gesammelt.  Solche  multiple  Organe 
desselben  Individuums  sind  zuweilen  in  der 
Größe  oder  in  anderen  Verhältnissen  sehr 
verschieden,  je  nachdem  sie  den  Reizen  der 
Außenwelt  mehr  oder  weniger  ausgesetzt 
sind.  Man  nennt  diese  Erscheinung  mit 
DeVries  partielle  Variabilität;  sie 
läßt  sich  leicht  an  den  Blättern  eines  Baumes 
(Fig.  6)  veranschaulichen. 

Da    die    Farben    eines    Tieres  besonders 
leicht  ins  Auge  fallen  und  sehr  veränderlich 


tinuierlichen  bezw.  der  diskon- 
tinuierlichen Variabilität  für 
die  Abstammungslehre  ist  sehr  viel  ge- 
stritten worden.  Die  erstere  äußert  sich 
darin,  daß  die  gleichzeitig  in  einem  Verbrei- 
tungsgebiet beobachteten  Variationen  sich 
zu  einer  Reihe  anordnen  lassen,  indem  zwi- 
schen dem  Typus  der  Art  und  der  extremen 
Variation  alle  Uebergänge  vorhanden  sind 
(Beispiel  Fig.5i  bisTi).  Sehr  häufig  läßt  sich 
eine  Reihe  von  Variationen  vom  Typus  aus 
nach  der  Minus-  und  nach  der  Plusseite  kon- 
struieren. Man  spricht  dann  von  Fluktua- 
tionen. Solche  werden  sehr  häufig  beob- 
achtet bei  Somationen,  da  die  äußeren  Ver- 
hältnisse vielfach  nach  Plus  und  nach  Minus 


Fig.   5.      Variationsreihe   der  Flecken  auf  dem  Halsschilde  des   Kartoffelkäfers. 

("aus  Abstammungslehre,  1911,  S.  26). 


Nach  Tower 


Fig.  6.     Variationsreihe    der   Blätter  des  Kirschlorbeers.      Nach  De  Vries  (aus  Abstammungs- 
lehre, 1911,  S.  25). 


sind,  eignen  sie  sich  ganz  besonders  gut  zu 
Variabilitätsstudien.  Fehlt  das  Pigment  der 
Haare,  der  Federn,  der  Blüten  usw.,  so 
spricht  man  von  Albinos,  welche  total  oder 
partiell  sein  können  und  in  ersterem  Falle 
bei  Säugern  und  Vögeln  häufig  auch  rote 
pigmentlose   Augen   besitzen. 

Im  Gegensatz  hierzu  steht  der  Melanismus, 
die  Dunkelfärbung  durch  Bildung  von  viel 
Pigment  (Fig.  7).  Wie  diese  Abbildung  er- 
kennen läßt,  können  auch  hier  alle  Abstu- 
fungen vorkommen.  Ueberwiegen  die  gelben 
und  roten  Farben  bei  einer  Varietät  (Gold- 
fisch), so  spricht  man  von  Flavismus.  Auf 
einem  besonderen  Erbfaktor  beruht  die 
Weißscheckung,  welche  bei  manchen  Rindern 
und  Hunden  und  bei  den  japanischen  Tanz- 
mäusen sehr  auffallend  ist. 

J.    Ueber    die    Bedeutung    der     kon- 


um  einen  Durchschnittswert  hin-  und  her- 
pendeln und  dadurch  die  Organismen  ent- 
sprechend beeinflussen.  Es  ist  möglich,  daß 
die  in  Figur3^  abgebildeten  Hirschkäfer  eine 
solche  nichterbliche  Reihe  darstellen,  indem 
die  Größe  von  der  Nahningsmenge  abhing. 
Darwin  rechnete  bei  seiner  Selektions- 
theorie mit  erblichen  Fluktuationen,  welche 
ebenfalls  sehr  häufig  sind.  Von  der  in  Figur  7 
abgebildeten  Reihe  von  Nonnenschmetter- 
lingen kann  man  mit  Sicherheit  annehmen, 
daß  die  einzelnen  Stufen  der  Pigmentierung 
erblich  sind.  De  Vries  brachte  in  die  Ab- 
stammungslehre große  Verwirrung  hinein, 
indem  er  unter  Fluktuationen  nur  nichterb- 
liche kontinuierliche  Reihen  verstand.  Und 
da  Selektion  bei  nichterblichen  Verände- 
rungen selbstverständlich  ohne  Erfolg  ist, 
konnte  er  den  Satz  vertreten,  welcher  wie 


Deszendenztheorie 


907 


eine  Widerlegung  des  Darwinismus  erschien 
und  von  allen  Gegnern  der  Abstammungs- 
lehre auch  so  verstanden  wurde,  daß  näm- 
lich Selektion  von  Fluktuationen  keinen  Er- 
folg hat.  |Bei  der  diskontinuierlichen  Variabi- 
sität  sind  die  einzelnen  Variationen  unter 
sich  oder  vom  Arttypus  durch  deutliche 
Lücken  getrennt.  Diese  können  unbedeutend 


und  nur  bei  sehr  genauer  Beobachtung  über- 
haupt auffallen.  Es  hat  sich  herausgestellt, 
daß  für  die  Abstammungslehre  der  Gegen- 
satz zwischen  kontinuierlicher  und  diskonti- 
nuierlicher Variabilität  bedeutungslos  ist. 
Alle  erbliche  Variationen  sind  strenggenommen 
diskontinuierlich,  denn  sie  bezeichnen  immer 
deutlich   erkennbare    Stufen  und   entstehen 


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Fig.  7,     Melanistische  Variationsreilie   der  Nonne  (Lymantria  nionacha),  links   oben   normal, 
rechts  unten  fast  schwarz.    Aus  Abstammungslehre,  1911,  S.  36. 

^  (  =  Schrittvariationen)odergrößer(=  Sprung-  nach  unseren  jetzigen  Anschauungen  durch 


v   Variationen)   sein.      De   Vries    bezeichnete 

Vseine  Oenothera-Mutationen  als   Sprünge, 

obwohl  sie  zum  Teil  so  unbedeutend  sind, 

daß    sie   diese   Benennung   nicht    verdienen 


die  Wirkungen  von  selbständigen  Erbein- 
heiten, welche  nach  der  Art  der  Atome  im 
Keimplasma  vereinigt  sind.  Man  kann  also 
sehr  wohl  den  Satz  vertreten,  daß  jede  Varia- 


908 


Deszendenztheorie 


bilität  diskontinuierlicher  Natur  ist.  Das 
schließt  aber  nicht  ans,  daß  die  an  den  Arten 
beobachteten  Variationen  tatsächlich  viel- 
fach kontinuierliche  Reihen  bilden.  In  der 
freien  Natur  sind  diese  sogar  außerordent- 
lich häufig,  so  daß  der  phyletische  Fort- 
schritt in  erster  Linie  durch  kleine  Varia- 
tionen, viel  seltener  durch  Sprungvaria- 
tionen zustande  kommt. 

IL  Die  in  der  freien  Natur  beobachteten 
Variationen  sind  zuweilen  sehr  selten,  so 
daß  unter  vielen  Hunderten  von  Exemplaren 
oft  nur  eine  Abweichung  vorkommt,  z.  B.  die 
sprichwörtlichen  ,, weißen  Raben".  Man 
spricht  dann  von  Singularvariationen. 
Darwin  nannte  sie  ,,single  Variations" 
oder  ,, Sports".  Sehr  häufig  haben  sie  den 
Charakter  einer  Sprungvariation,  weichen 
also  von  dem  Typus  der  Art  sehr  erheblich 
ab,  und  fast  immer  sind  sie  erblich,  beruhen 
also  auf  zufälligen  Veränderungen  des  Keim- 
plasmas. Wegen  ihrer  Seltenheit  können  sie 
für  den  gewöhnlichen  phyletischen  Fort- 
schritt, wie  er  in  der  Natur  bei  der  Veiglei- 
chung  der  Arten  und  der  Organe  überall 
zutage  tritt,  nicht  von  großer  Bedeutung 
sein.  Hingegen  spielen  sie  eine  hervor- 
ragende Rolle  bei  der  künstlichen  Züchtung. 
Namentlich  unsere  Kulturpflanzen  werden 
zu  vielen  Tausenden  von  den  Züchtern  auf- 
gezogen. Zeigt  sich  dann  unter  ihnen  eine 
markante  Abweichung,  so  wird  sie  durch 
Selbstbefruchtung  vermehrt  und  auf  ihre 
Eigenschaften  geprüft.  Sind  diese  wert- 
voll, so  wird  die  neue  Varietät  oder  Rasse 
in  den  Handel  gebracht.  Diese  beiden  Termini 
bezeichnen  Variationen,  welche  in  zahl- 
reichen Individuen  (als  ,,  Pluralvariationen") 
beobachtet  werden. 

Die  Kategorien  III  und  IV  bedürfen 
kaum  einer  Erläuterung. 

V.  Werden  die  Variationen  nach  ihrem 
Vorkommen  und  ihrer  Verbreitung  beurteilt, 
so  zeigt  sich  sehr  häufig,  daß  in  einem  natür- 
lichen Verbreitungsgebiet,  etwa  in  einer  von 
Gebirgen  umgebenen  Ebene,  in  einem  Ge- 
birgsstock,  in  einem  größeren  Binnensee, 
einem  abgeschlossenen  Meeresteil  (Mittel- 
meer), emer  Hochebene  und  dergleichen 
eine  Art  einen  besonderen  Anstrich  hat, 
indem  sie  in  Größe,  Lebensweise,  Färbung 
usw.  besondere  Kennzeichen  aufweist.  Es 
gilt  dies  namentlich  für  Tiere  und  Pflanzen 
mit  weiter  Verbreitung.  Man  nennt  dann 
solche  geographische  Formen  ,, Subspezies". 
So  zerfallen  die  Raubtiere  mit  weiter  Ver- 
breitung (Löwe,  Panther,  Puma,  brauner  Bär 
usw.)  in  zahh'eiche  Subspezies.  Im  Gegensatz 
zu  den  ternär  bezeichneten  Subspezies  (z.  B. 
Capra  ibex  caucasica,  Steinbock  des 
Kaukasus)  stehen  die  Lokalformen  mit 
engster  Verbreitung.  Wir  finden  sie  nament- 
lich bei  festsitzenden  oder  lanssam  bewee- 


lichen  Geschöpfen.  So  lebt  z.  B.  eine  Land- 
schnecke, Cerion  glans,  an  verschiedenen 
Stellen  der  Bahamainsel  New  Providence, 
welche  oft  nur  wenige  Kilometer  vonein- 
ander entfernt  sind,  in  deutlich  verschiedenen 
Varietäten.  Fazielle  Varietäten  leben  auf 
demselben  Gebiet,  aber  unter  verschiedenen 
biologischen  Bedingungen.  Jede  biologische 
Zone  wird  als  Fazies  bezeichnet.  So  folgen 
an  der  Küste  einer  tropischen  ozeanischen 
Insel  aufeinander  die  Regionen  des  Strandes, 
der  Brandung,  des  Flaclnvassers.  des  Strand- 
kanals, des  Korallenriffs,  der  Hochsee  und 
der  Tiefsee.  Zuweilen  lebt  dieselbe  Ait  in 
zwei  oder  mehreren  solcher  Fazies  und  zer- 
fällt dadurch  in  entsprechende  Variationen. 
Steinmarder  und  Baummarder  sind  Bei- 
spiele aus  der  Heimat.  Der  Paläontologe 
unterscheidet  stratigraphische  Varia- 
tionen, welche  den  aufeinanderfolgenden 
Schichten  angehören  (siehe  weiter  unten 
Planorbis  multiformis  im  Abschnitt 
Paläontologie). 

VI.  Bezüglich  der  oben  für  die  ver- 
schiedenen Ursachen  der  Variationen  ge- 
gebenen Bezeichnungen  sei  folgendes  hinzu- 
gefügt. Die  blastogenen  Variationen 
sind  identisch  mit  den  erblichen  Mutationen, 
die  somatogenen  mit  den  nichterblichen 
Veränderungen  des  Körpers.  Meist  ist  es 
sehr  unsicher,  ob  einer  Veränderung  eine 
äußere  oder  eine  innere  I'rsache  zugrunde 
liegt.  Letzten  Endes  gehen  alle  Reize  von 
der  Außenwelt  aus;  abev  ehe  sie  zu  einem 
inneren  Organ,  z.  B.  den  Geschlechtsdrüsen 
mit  den  Keimzellen  vordringen,  können  sich 
zahh'eiche  innere  Zwischenglieder  der  Reiz- 
wirkung einschieben  (endogeneVariationen). 

VII.  Der  Gegensatz  zwischen  individuel- 
len und  bestimmten  Variationen  wurde  schon 
von  Darwin  erkannt,  aber  später  besonders 
von  Eimer  betont.  Darwin  hebt  hervor, 
daß  wenn  irgendein  äußerer  Faktor,  z.  B. 
Klima  oder  Nahrung,  sich  ändert,  dann  alle 
Individuen  einer  Art  auf  demselben  Wohn- 
gebiet annähernd  die  gleichen  Verände- 
rungen erfahren  werden.  Er  sprach  dann 
von  ,, bestimmten  Variationen".  Solche 
Individuen  werden  aber  noch  daneben  in 
zahlreichen  Einzelheiten  differieren,  welche 
er  ,, individuelle  Variationen"  nannte. 
Letztere  werden  teils  Somationen  sein  und 
auf  Schwankungen  der  Umwelt  beruhen,  teils 
Amphi-Mutationen,  welche  aus  der  Ver- 
mischung der  Erljeinheitcn  bei  der  geschlecht- 
lichen Vermehrung  hervorgegangen  sind.  Be- 
stimmte und  individuelle  Variationen  können 
nebeneinander  Existieren  und  ihre  Rolle 
bei  der  phyletischen  Entwickelung  spielen. 
Eimer  schoß  über  das  Ziel  hinaus,  indem  er 
alle  Evolution  auf  Orthogenese,  auf  be- 
stimmt gerichtete  Variabilität  zurückführen 
wollte. 


Deszendenztheorie 


909 


VIII  lind  IX  bedürfen  keiner  weiteren 
Erklärnng. 

Die  vorstehende  Uebersicht  wird  dem 
Leser  gezeigt  haben,  wie  anßerordentlich 
umfangreich  und  verschiedenartig  das  Ge- 
biet der  Variationen  ist,  und  wie  eine  präzise 
Artumgrenzung  dadurch  zur  Unmöglichkeit 
wird.  Variabilität  ist  nie  vermißt  worden, 
wenn  von  einer  tierischen  oder  pflanzlichen 
Art  viele  Exemplare  untersucht  worden 
sind.  Sie  gehört  zu  jedem  Organismus,  wie 
seine  Zusammensetzung  aus  Protoplasma. 
Sie  ist  eine  der  wichtigsten  Eigenschaften 
der  Lebewelt,  welche  dadurch  befähigt  wird, 
sich  den  beständigen  Schwankungen  der 
toten  Umgebung  anzupassen.  Sie  ist  zugleich 
das  Fundament  der  At)stammungslehre,  denn 
weil  die  Organismen  variabel  sind,  konnte 
eine  Steigerung  der  Leistungsfähigkeit  und 
des  Baues  im  Laufe  der  Zeit  eintreten. 
Rosa  hat  behauptet,  daß  die  Variabilität 
progressiv  abnimmt,  in  demselben  Maße, 
wie  die  Ai'ten  sich  in  Bau  und  Leistung 
mehr  und  mehr  spezialisieren.  Diese  An- 
schauung vermag  ich  nicht  für  richtig  zu 
halten,  "denn  selbst  die  spezialisiertesten 
Tiere  (Elefant,  Maulwurf,  Giraffe  usw.) 
lassen  von  einer  solchen  Abnahme  der 
Variabilität  nichts  erkennen. 

IL     Auf     die     Verschiedenartigkeit 
der  Altersstadien  (Ontostadien)  einer 
Art  will  ich  hier  nicht  ausführlich  eingehen, 
sondern  verweise  auf  das  Stichwort  Onto- 
genie.     Strenggenommen    beginnt   die   Art 
schon  als  Ei  bezw.  als  Samenzelle,  und  bei 
vielen  Tieren  lassen  sich  die  Arten  auf  diesem 
Stadium    ebenso    sicher    unterscheiden    wie 
als  erwachsene  Tiere.  Die  Diagnose  einer  Art 
müßte  also  eigentlich  alle  verschiedenen  Alters- 
stadien mit  umfassen,  was  aus  praktischen 
Gründen  unmöglich  ist.     Die  Schwierigkeit 
der  Artumgrenzung  wird  bei  vielen  Tieren 
dadurch  so"  groß,   daß  sie  eine  Metamor- 
phose   (Verwandlung)    durchlaufen,    indem 
sie  beim  Ausschlüpfeji  aus  dem  Ei  oder  bei 
der  Geburt  noch  völlig  anders  gebaut  sind 
als    im    erwachsenen    Zustand.       Bekannte 
Beispiele  einer  solchen  ,, indirekten  Ent- 
wickelung"   sind   die    Schmetterlinge  und 
die  Frösche.     Aus    dem  Ei  des   Schmetter- 
lings   schlüpft    die    wurmartig    gegliederte 
Raupe  mit  kauenden  Mundwerkzeugen  und 
meist  8  Paar  Beinen  (Fig.  8),  welche  sich 
mehrmals    häutet    und    durch    die    letzte 
Häutung    zur    fast   bewegungslosen   Puppe 
(Fig.  9)  wird,  aus  der  nach  einer  Ruhepause 
der  geflügelte  Falter  kriecht.    Aus  den  Eiern 
des  Frosches  entsteht  zunächst  die  im  Wasser 
lebende  und  durch  Kiemen  atmende  Kaul- 
quappe, welche  durch  den  breiten   Ruder- 
schwanz, die   Kiemenspalten,   den   Bau   des 
Herzens  und  der  Blutgefäße  und  durch  das 
Fehlen  der  Beine  noch  an  die  Fische  erinnert 


(Fig.  10)  und  erst  allmählich  durch  Resorp- 
tion des  Schwanzes,  Hervorsprossen  der 
Beine,  Erwerb  der  Lungenatmung  und  ande- 
res in  den  fertigen  Frosch  übergeht.  Unter 
den  niederen  wirbellosen  Tieren,  namentlich 
den  marinen,  ist  eine  Metarmorphose  außer- 


Fig.  8.  Raupe  des  Li- 
gusterschwärmers, p 
Brustfüße,  ps  Abdomi- 
nalfüße, n  letztes  Bein- 
paar, st  Atemlöcher. 
Aus  Hertwig,  Zoolo- 
gie, 1910,  Fig.  428, 
S.  440. 


Fig.  9.  Puppe  des 
Ligusterschwärmers. 
Aus  Hertwig,  Zoo- 
logie, 1910,  Fig.  427, 
S.  440i 


/!*^^^ 


III 
II 


Fig.  10.  Kaulquappe  des  braunen  Frosches 
(Rana  temporaria),  links  von  unten,  rechts 
von  der  Seite,  au  Auge,  g  Gehörbläschen,  s  Saug- 
näpfe, d  Kiemendecke],  r  Riechgrube,  II,  III 
Kiemenbüschel.    Aus  Hertwig,  Zoologie,  Fig.  4. 


910 


Deszendenztheorie 


ordentlich  weit  verbreitet  und  viel  häufiger  I  in  1,  Darwins  Theorie  der  sexuellen 
als  eine  „direkte  Entwicklung"  ohne  Ver-  Zuchtwahl.  Ich  betone  hier  nur  die  Haupt- 
wandlung.    Wir  sehen  also,   daß  schon  das   punkte. 


einzelne  Individuum  nichts  Konstantes  ist, 
sondern  sich  im  Strome  der  Zeit  verändert, 
Hierdurch  müssen  die  Schwierigkeiten  der 
Artumgrenzung  sich  außerordentlich  steigern, 


Die  sekundären  Geschlechtszeichen  kön- 
nen sich  äußern  1.  in  Hilfsmitteln  zum 
Aufsuchen  des  anderen  Geschlechts, 
a)  Besondere  Ausbildung  der  Sinnesorgane, 


da  alle  diese  Altersstadien  ebenfalls  der  |  meist  der  Männchen,  weil  diese  die  Weib- 
chen aufzusuchen  pflegen.  So 
haben  bei  der  Biene  die  Drohnen 
(Fig.  17  c)  viel  größere  Augen 
als  die  weiblichen  Tiere,  weil 
sie  die  Königin  auf  dem  Hoch- 
zeitsfluge verfolgen,  b)  Be- 
sondere Ausbildung  der  Be- 
wegungsorgane  bei  den  Männ- 
chen. Beispiele:  Orgyia, 
Frostspanner  (Hibernia)  und 
Sackträger  (Psyche)  unter 
den  Schmetterlingen  halien 
geflügelte  Männchen,  während 
die  Weibchen  nidimentäre 
Flügel  aufweisen  oder  derselben 
ganz  entbehren  (Fig.  11,  12). 
2.  Einrichtungen  zum  Festhalten 
anderen      Geschlechts.         Saug- 


Fig.    11.     Psyche    helix.      Die   Raupen    sitzen    in    einem 
schneckenartigen  Erdgehäuse  (1),  die  Männchen  (2)  sind  ge- 
flügelt, die  Weibchen  (3)  ungeflügelt.     Aus  Boas,  Zoologie 
1911,  S.  352. 


Weitere 


Variabilität  unterworfen  ^sind 
Schlüsse  im  Sinne  der  Abstamnmngslehre  des 
werden  wir  weiter  unten  bei  Besprechung 
der  biogenetischen  Regel  ziehen.  Eine  ver- 
wandte Erscheinung  ist  der  Wechsel  im 
Habitus  je  nach  der  Jahreszeit  (Sommer- 
und  Winterkleid  bei  Vögeln  und  Säugern) 
oder  nach  der  Brunstzeit  (Hochzeitskleid  bei 
Vögeln,  Eeptilien,  Fischen  usw.). 

III.  D  i  m  0  r  p  h  i  s  m  u  s  ,  Po  1 V  mo  r  p h i s -  ^^f ;.  12.  .  Weibchen  von  3  Frostspannerarten 
mus.  Eine  weitere  Schwierigkeit  erwächst  ^  Hibernia  progemmaria,  2  H  aiirantiana,  3  H. 
der  Artumgrenzung  aus   der  Tatsache,   daß   ^^^^^l^'*^"^.  ^  <lie.  fortsclireit^nde   Rückbildung 

.,  P        .     ^       ^  1-1         der  Flügel  zu  zeigen.    Aus  Boas,  Fig.  312. 

zuweilen     in     einem     Zeugungskreis     regel-  &  b  »     t 

mäßig  verschiedene  Formen  auftreten.  Am 
häufigsten  ist  der  sexuelle  Dimorphis- 
mus, die  Verschiedenheit  der  Geschlechter. 
Bei  vielen  Tieren  kann  man  die  Männchen 
von  den  Weibchen  äußerlich  nicht  unterschei- 
den, z.  B.  bei  Seeigeln,  Seesternen,  Muscheln 
vielen  Fischen  und  Reptilien.  Erst  eine 
Untersuchung  der  inneren  Zeugungsorgane 
zeigt  dann,  welches  Geschlecht  man  vor 
sich  hat.  Diese  Merkmale  der  Hoden  und 
Eierstöcke  und  ihrer  Ausführwege  und  An- 
hangsdrüsen werden  als  die  primären 
Sexualcharaktere  bezeichnet.  Sehr  viele 
Tiere  (und  ebenso  viele  Pflanzen)  besitzen 
außerdem  noch  sekundäre  Sexual  Charak- 
tere, indem  viele  Organe,  welche  mit  der 
eigentlichen  geschlechtlichen  Funktion  nichts 
zu  tun  haben,  wie  Teile  der  Haut,  der  Sinnes- 
organe, des  Skeletts  und  der  Bewegungs- 
organe bei  den  beiden  Geschlechtern  erheb- 
lich verschieden  sind  und  so  das  Artbild 
komplizieren.  Bezüglich  der  Einzelheiten 
sei  auf  das  Stichwort  Dimorphismus  ver- 
wiesen. —  Eine  Uebersicht  der  hierher  ge- 
hörigen Mannigfaltigkeiten  findet  der  Leser 
bei    Plate,    Selektionsprinzip,    Kapitel 


Fig.  13.  Rädertier,  Brachionus  urceolaris. 
A  Weibchen  mit  4  Eiern,  B  Männchen,  das  im 
V^erhältnis  zum  Weibchen  ungefähr  dreimal  zu 
groß  gezeichnet  ist.  C  Cilie  am  Ende  der 
Nierenäste.  Aus  Hertwig,  Zoologie,  1910, 
Fiff.  231.  S.  273. 


Deszendenztheorie 


911 


Scheiben  an  den  Vorderfüßen  vonDytiscus- 
(Wasserkäfer-)Männchen.  3.  Größenunter- 
schiede: wie  das  Beispiel  der  Psyche  zeigt, 
sind  bei  Schmetterlingen  und 
vielen  anderen  Tieren  die  Weib- 
chen größer  als  die  Männchen, 
weil  sie  zahlreiche  große  Eier  mit 
sich  führen.  Bei  den  Rädertierchen 
(Fig.  13,  Brachionus),  dem 
Wurm  Bonellia  und  unter  den 
Krebsen  bei  den  Cirripedien 
(Eankenfüßlern)  werden  die 
Unterschiede  so  beträchtlich,  daß 
man  von  ,, Zwergmännchen" 
spricht.  Bei  der  Bonellia  sitzen 
die  mikroskopisch  kleinen 
Männchen  wie  Parasiten  im  Vor- 
derdarm oder  in  der  Scheide 
der  halbmeterlangen  Weibchen. 
Aehnlich  bei  den  Rankenfüßlern. 
4.  Einrichtungen  zur  Brut- 
pflege: Milchdrüsen  der  weib- 
lichen Säuger,  Beutel  der  Beutel- 
tiere, Bruttasche  beim  See- 
pferdchen-Männchen. 5.  Schutz- 
mittel: Schutzfärbung  vieler 
weiblicher  Vögel.  Mähne  des 
männlichen  Löwen.  6.  Angriffs- 
mittel: Hirschgeweihe,  Sporn 
der  Hähne,  Eckzähne  des  Ebers, 
Stachel  der  Bienenkönigin.  7. 
Färbungsunterschiede  bei 
vielen  Insekten  (Schmetterlingen) 
und  Vögeln,  welche  wahrschein- 
lich zum  gegenseitigen  Erken- 
nen dienen.  Weitaus  das  größte 
Kapitel  stellen  8.  die  E  r  r  egu  ng  s  - 
organe  der  Männchen  dar,  Ein- 
richtungen, welche  auf  die 
Sinnesorgane  der  Weibchen  ein- 
wirken und  diese  dadurch  sexuell 
erregen.  So  die  Hochzeitsfarben 
vieler  Vögel  (Fig.  14),  Fische  und 
Schmetterlinge ,  welche  bei 
ersteren  zur  Brunstzeit  auf- 
treten. Sie  wirken  auf  die  Augen 
der  Weibchen  und  zwar  häufig 
um  so  mehr,  als  sie  an  beweg- 
lichen Anhängen  (Flatterfedern 
der  Paradiesvögel,  Schwanz  des 
Pfaus,  Kopflappen  des  Trut- 
hahns) sitzen  und  die  Männchen 
selbst  auffallende  Bewegungen 
ausführen  (Balzen  der  Vögel, 
Kampf  spiele  des  Kampfläufers 
Machetes  pugnax,  Tänze  von 
Spinnen- (^).  Auf  das  Gehörver- 
mögen der  Weibchen  wirken 
viele  Männchen  durch  eine  auf- 
fallende Stimme  ein  (Gesang  der 
Vögel,  Orgeln  der  Hirsche, 
Quaken  der  Frösche),  während 
die     Duftschuppen     männlicher 


Schmetterlinge  und  Hautdrüsen  vieler  Säuger 
(Ziegenbock)  die  Riechorgane  der  Weibchen 
reizen. 


Fig.    14.      Paradiesvogel,    Faradisea    apoda.     a  das    mit 
prächtigen  Farben  und   Schmuckfedern    geschmückte  Männ- 
chen, b  das  unscheinbare  Weibchen.     Aus  Hartwig,  Zoolo- 
gie, 1910,  Fig.  15a,  b,  S.  4L 


912 


Deszendenztheorie 


Noch  komphzierter  wird  das  Artbild,  j  Formen  erzeugt.  Als  Beispiel  der  ersteren 
wenn  von  einem  Geschlecht  2  verschiedene  [  Art  sei  hier  an  die  Kolonie  eines  kleinen 
Formen   vorhanden   sind.     So   kommen  bei  |  Hydroidpolypen  (Po docoryne  carnea)  er- 


Fig.  15.    Papilio  memnon,   o  und   3  Sorten   $  (laomedon,   agenor,  achates).     Original. 
Nach  Exemplaren  des  phyletischen  Museums  in  Jena. 


Scherenasseln  (Tanais)  zw"i  verschiedene 
Männchen  (Kiecher  mit  langen  Riechfäden 
und  Packer  mit  großen  Scheren)  vor,  während 
unter  den  Insekten,  namentlich  unter  Schmet- 
terhngen,  zahlreiche  Arten  bekannt  sind  mit 
2,  3  oder  noch  mehr  verschiedenen  Weib- 
chen. So  hat  z.  B.  Papilio  memnon 
(Fig.  15)  aus  verschiedenen  Teilen  des  indo- 
malayischen  Gebietes  eine  Sorte  von  schwarz- 
grünen Männchen  und  dazu  die  3  Weibchen: 
laomedon,  welches  den  Männchen  am  mei- 
sten ähnelt,  agenor  mit  viel  weiß  auf  den 
Hinterflügeln  und  achates  mit  viel  weiß 
und  mit  Schwanzanhängen.  In  gewissen 
Gegenden  kommen  noch  2  weitere  Weibchen 
bei  dieser  Art  vor.  Die  Erscheinung  erklärt 
sich  wahrscheinlich  so,  daß  die  Männchen 
in  der  Regel  in  der  phyletischen  Entwickelung 
voraneilen  und  daß  die  Weibchen  hinterher- 
kommen. Bei  polymorphen  $  sind  einige 
den  (J  rascher,  andere  langsamer  nachgefolgt. 
Der  Polymorphismus  ist  besonders  häufig 
bei  kolonie-  und  staatenbildenden  Tieren, 
weil  hier  das  Bedüi'fnis  nach  Arbeitsteilung 
besonders  groß  ist  und  daher  verschiedene 


innert,  welche  die  von  einem  Einsiedler- 
krebs bewohnten  Schalen  der  Wellhorn- 
schnecke  (Buccinum  undatum)  als  brau- 
ne Ueberzüge  bedecken  (Fig.  16).  Die  punk- 
tierte Grundsubstanz  ist  das  gemeinsame 
Wurzelgeflecht,  aus  dem  hervorragen  zahl- 
reiche Nährpolypen  mit  Tentakeln  (np), 
kleine  ,,Blastostyr'polypen  (bl)  mit  Medusen- 
knospen (mk),  Stachelpersonen  (st)  zum  Schutz 
und  am  Rande  der  Schneckenschale  eine 
Reihe  von  Wehrpolypen  (wp)  mit  vielen 
Nesselkapseln. 

Der  soziale  Polymorphismus  zeigt  sich 
bei  staatenbildenden  Insekten  (Bienen,  Hum- 
meln, Wespen,  Ameisen.  Termiten).  Bei 
Bienen  (nur  die  Honigbiene,  Gattung  Apis), 
Hummeln  und  Wespen  finden  wir  eine 
Sorte  von  Männchen  und  zwei  Sorten  von 
weiblichen  Tieren:  die  Königin  mit  funk- 
tionierenden Geschlechtsorganen,  welche  die 
Eier  absetzt,  und  die  sogenannten  Arbeiter 
mit  verkümmert enGeschlechtsorganen,  welche 
nur  in  seltenen  Fällen  Eier  produzieren. 
Der  Gegensatz  zwischen  den  Arbeitern  und 
der  Königin  ist  bei  der  Biene  äußerlich  nicht 


Deszendenztheorie 


913 


groß,  weil  beide  Sorten  geflügelt  sind.  Bei 
der  Königin  ist  der  Hinterleib  länger  und  mehr 
walzenförmig  wegen  der  stark  entwickelten 


während  des  Schwärmens  befruchtet,  dann 
werfen  sie  die  Flügel  ab,  und  nun  ent- 
wickelt sich   der  Hinterleib  durch  Wachsen 


Eischläuche,  der  Rüssel  ist  kleiner  und  den  j  der  Eischläuche  zu  monströser  Größe  (Fig.  19). 
Hinterbeinen  fehlt  das 
,,Bürstchen"  zum  Sammeln 
der  Pollenkörner.  Die  Ar- 
beiter haben  einen  kürzeren 
dickeren  Hinterleib,  einen 
längeren  Rüssel  zum  Auf- 
saugen des  Nektars  der 
Blüten,  und  das  erste  Tar- 
salglied  der  Hinterbeine  ist 
<auf  der  Innenseite  mit 
Härchen  (dem  Bürstchen) 
besetzt,  mit  dem  die  an 
den  Körperhaaren  hängen 
gebliebenen  Pollenkörner 
zusammengefegt  und  in 
einer  Vertiefung  auf  der 
Außenseite  des  Unterschen- 
kels (,, Körbchen")  nach  dem 
Stock  gebracht  wird  (Fig. 
17,  18).  Da  die  Königin  ein 
Körbchen  hat,  welches  sie 
nie  benutzt,  muß  sie  früher 
auch  Pollen  gesammelt 
haben;  sie  ist  also  in  dieser 

Beziehung  rückgebildet,  während  die  Die  Poikilogonie  (noixdog  verschie- 
Arbeiterinnen  sich  hinsichtlich  des  Rüssels  denartig,  yovo;,  Geschlecht)  oder  der  Poly- 
progressiv, hinsichtlich  der  Ovarien  re-  morphismus  jugendlicher  Stadien  ist  eine 
gressiv  entwickelt  haben.  Bei  den  Ameisen  verhältnismäßig  seltene  Erscheinung,  welche 
ist  der  Gegensatz  der  Formen  größer,  namentlich  bei  Insekten  beobachtet  worden 
da  die  Arbeiter  stets  flügellos  sind.  Sie  zer-  ist.  So  sind  die  jugendlichen  Raupen  des 
fallen  außerdem  bei  vielen  Arten  in  mehrere 
Formen  (,,  Soldaten"  mit  riesigem  Kopf 
und  großen  Oberkiefern,  ,, Gouvernanten", 
welche  nur  zur  Brutpflege  dienen),  welche 
durch  Zwischenformen  miteinander  ver- 
bunden    sein      können. 


Fig.  16.     Podocoryne  carnea  auf  einer  Buccinumschale  mit 

Einsiedlerkrebs  (E).  np  Nährpolypen,  bl  Vermehrungspoiypen  mit 

Medusenknospen  (mk),  stp  Stachelpolypen,  wp  Welu-polypen.    Aus 

Weis  mann,  Vorträge,  1904,  S.  136,  Fig.  34. 


Bei     den     Atta- 


Fig.  17.  Köpfe  von  der  Honigbiene,  a  Königin, 
Rüssel  klein;  b  Arbeiterin,  Rüssel  lang;  c  Drohne, 
Rüssel  klein,  Augen  so  groß,  daß  sie  zusammen- 
stoßen.      Aus    Hertwig,    Zoologie,    Fig.    443. 

arten,  welche  Pilze  in  ihren  Stöcken  zwischen 
Blattstücken  züchten,  sind  die  Soldaten 
15  mm  lang,  die  Blattschneider  mittelgroß 
und  die  Pilzzüchter  nur  2  mm  lang.  Am 
stärksten  ist  der  Polymorphismus  bei  Ter- 
miten ausgebildet,  weil  hier  auch  die  Männ- 
chen in  mehreren  Formen  auftreten.  Die 
Weibchen  sind  zuerst  geflügelt  und  werden 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  n 


Fig.  18,  Hinterbein  der  Ar- 
beitsbiene. A  von  außen  mit 
Körbchen  K,  B  von  innen  mit 
Bürstchen  auf  dem  ersten 
verbreiterten  Tarsalglied  ta^, 
ti  Tibia.  Aus  Hertwig, 
Zoologie,  Fig.  445. 


Windenschwärmers  (Sphinx  convolvuli) 
grün.  Im  letzten  Stadium  bleiben  sie  ent- 
weder grün  oder  sie  werden  meistens  braun, 
so  daß  dann  äußerlich  bei  derselben  Art 
zwei  verschiedene  Larven  vorkommen.  Die 
braunen  Raupen  scheinen  besser  geschützt 
zu  sein  und  sind  daher  häufiger.  Dasselbe 
findet  sich  bei  verwandten  Schwärmerarten. 
Aehnliche  Erscheinungen  kennt  man  von 
den  Larven  der  Schlangensterne,  Würmer 
und  Krebse. 

IV.  Generationswechsel  liegt  vor, 
wenn  die  gesetzmäßige  Verschiedenheit  der 
Formen  sich  auf  mehrere  Generationen  ver- 

58 


914 


Deszendenztheorie 


teilt.     Bei  den  meisten  Arten  sind  die  auf-  eine    Meduse    sind    so    verschieden    gebaut^ 

einander     folgenden     Generationen     gleich:  daß   man   sie   zu   ganz   verschiedenen    Ord- 

a,    a,...     Bei    Generationswechsel    können  nungen  rechnen  würde,  wenn  sie  nicht  sich 

entweder    2    verschiedene    Formen    mitein-  gegenseitig  hervorbrächten.     Die  Natur  de- 


Fig.  19.     Verschiedene  Formen  einer  Termite  (Termes  lucifugus).     Arbeiter  ungeflügelt,  mit 

kleinem  Kopf,  Soldaten   mit  langem  Kopf  und    starken  Kiefern;  $  und  (J  mit  Flügeln;  $  nach 

dem  Abwurf  der  Flügel;  $  mit  angeschwollenem  Hinterleib.     Aus  Boas  (1911,  S.  331). 


ander  alternieren:  a,  b,  a,  b, ...  oder  die 
Verhältnisse  sind  noch  komplizierter,  z.  B. 
a,  a,  a,  a, . . .  b,  c,  a,  a,  a, . . .  b,  c, . . .  usw.  Es 
ist  üblich,  2  Hauptformen  dieser  Erscheinung 
zu  unterscheiden,  die  Metagenese,  bei 
welcher  geschlechtliche  und  ungeschh  chtliche 
Generationen  miteinander  abwechseln,  und 
die  Heterogonie,  bei  welcher  die  Genera- 
tionen stets  nur  auf  geschlechtliche  Weise 
entstehen,  wobei  diese  freilich  auch  in  der 
Form  der  Parthenogenese  sich  äußern  kann. 
Vom  Standpunkt  der  Abstammungslehre 
aus  ist  es  gleichgültig,  ob  die  Generationen 
mit  verschiedener  Organisation  und  Lebens- 
weise durch  Befruchtung  oder  auf  unge-  ] 
schlechtlichem  Wege  durch  Knospung  oder 
Teilung  gebildet  werden.  Das  Hauptinteresse 
knüpft  sich  an  die  Frage,  welche  biologischen 
Verhältnisse  mögen  den  Generationswechsel 
hervorgerufen  haben,  und  welche  Vorteile, 
welche  Anpassungen  sind  damit  für  die  be- 
treffende Art  verbunden.  Daß  der  Gene- 
rationswechsel allmählich  entstanden  ist,  läßt 
sich  daraus  entnehmen,  daß  die  zu  einer  Art 
gehörenden  Formen  zuweilen  sehr  wenig  von- 
einander differieren,  während  sie  in  anderen 
Fällen  so  außerordentlich  verschieden  ge- 
baut sind,  daß  man  ihregenetische Zusammen- 
gehörigkeit zunächst  für  unmöglich  halten 
sollte.  Beispiele  der  letzteren  Art  sind  für 
die  Entwickeln ngslehre  besonders  interessant, 
weil  daraus  hervorgeht,  wie  außerordentlich 
weit  die  Grenzen  einer  Art  von  der  Natur 
zuweilen  gezogen  werden.     Ein  Polyp  und 


monstriert  hier  gleichsam  ad  oculos  die  Kich- 
tigkeit  der  Abstammungslehre,  daß  ganz  ver- 
schiedene Geschöpfe  durch  die  Bande  der 
Blutsverwandtschaft  verbunden  sein  können. 
Unter  den  biologischen  Ursachen  des  Gene- 
rationswechsels verdient  zunächst  der  Ein- 
fluß der  Jahreszeiten  erwähnt  zu  werden. 
Bei  vielen  Insekten,  namentlich  bei  Schmetter- 
lingen, finden  wir  2  oder  3  Generationen  in 
einem  Jahr,  welche  unter  verschiedenen 
äiiliexen  Vernäitnissen  autwachsen  und  daher 
verschieden  aussehen.  Das  bekannteste 
Beispiel  aus  unserer  Heimat  ist  die  Landkarte, 
bei  welcher  die  Frühjahrsform  (Vanessa 
levana)  braun  und  schwarz  gefleckt  ist, 
während  die  Sommerform  (Vanessa  pror- 
sa)  schwarz  und  weiß  aussieht  (Fig.  20). 
Daß  die  T(  mperaturverhältnisse  die  Ursachen 
dieser  „Saisonformen"  sind,  geht  daraus 
hervor,  daß  die  Nachkommen  von  levana 
wieder  zu  levana  werden,  wenn  sie  als 
Puppen  künstlicii  der  Kälte  ausgesetzt 
werden,  und  umgekehrt  die  prorsa  wieder 
prorsa  erzeugt,  wenn  die  Puppen  unter 
hoher  Temperatur  gehalten  werden.  Durch 
abgestufte  Temperatureinwirkungen  lassen 
sich  alle  Uebergänge  zwischen  beiden  Formen 
erzielen,  wie  sie  zuweilen  auch  in  der 
freien  Natur  (V.  porima)  beobachtet 
werden.  Unter  den  heimischen  Schmetter- 
lingen gibt  es  eine  ganze  Anzahl  von  Arten 
mit  Generationswechsel,  namentlich  unter 
den  Tagfaltern,  aber  bei  keiner  Art  sind  die 
alternierenden  Formen  so  verschieden    wie 


Deszendenztheorie 


915 


(Algen)  beobachtet  worden.  Als  zweites 
biologisches  Moment,  welches  einen  Gene- 
rationswechsel hervorrufen  kann,  kommt 
Sessilität   in  Betracht.  Festgewachsene  und 


bei  der  Landkarte.  Bei  den  tropischen  Tag- 
schmetterlingen zeigt  sich  dieselbe  Erschei- 
nung als  Regenzeit-  und  Trockenzeitformen, 
je  nachdem  die  Raupen  die  saftigen  Pflanzen 
der  feuchten  oder  die  weniger 
bekömmlichen  der  trockenen 
Jahreszeit  gefressen  haben. 
Die  Formen  der  Regenzeit 
pflegen  daher  größer  zu  sein 
und  intensivere  Farben  aufzu- 
weisen. Bei  den  Wasserflöhen 
(Cladoceren)  tritt  uns  die 
Erscheinung  in  viel  ausge- 
prägterer Form  entgegen, 
indem  gewisse  plankto- 
nische Arten,  nämlich  Daph- 
nia  longispina,  Hyalo- 
daphnia  cucullata  und 
Bosmina  coregoni  im  Laufe  des  Jahres  langsam  bewegliche  Arten  sind  naturgemäß 
in  gesetzmäßiger  Weise  ihre  Gestalt  ändern,  besonderen  Gefahren  ausgesetzt,  und  es 
wobei  jede  Form  nur  wenige  Wochen  das  muß  für  sie  ein  großer  Vorteil  sein,  wenn  sie 
Feld  beherrscht.  Während  der  kalten  Jahres-  alternieren  mit  einer  frei  beweglichen  Form. 

So  erklärt  sich  der  bei  den  Polypomedusen 
vorhandene     Generationswechsel    (Fig.   22). 


Fig.  20.      Saisonformen  der  Landkarte.     Links  Frühjahrsform 

(Vanessa  levana),   rechts  Sommerform   (V.  prorsa).     Aus 

Boas  (1911,  S.  53). 


Fig.  21.  Saisonformen  A  (von  Hyalodaphnia 
cucullata  aus  dem  Skanderborgsee,  nach 
Wesenberg-Lund,  1908).  a  vom  8.  August,  b 
vom  18.  September,  c  vom  23.  März,  d  und  e 
vom  7.  Juni.  Aus  Schneider  (1911,  S.  344, 
Fig.  182).  B  von  Ceratium  hirundinella, 
a  und  g  vom  April,  b  und  f  vom  Juli,  c  etwas 
■  später,  d  und  e  Spätsommer.  Aus  Schneider 
(Fig.  179). 

zeit  werden  sie  kleiner  und  kompakter, 
während  sie  mit  zunehmender  Wassertem- 
peratur ihre  Oberfläche  immer  mehr  ver- 
größern, indem  Kopf  und  Schwanzstachel 
sich  bei  ersteren  zwei  Alten  lang  ausziehen 
(Fig.  21),  während  bei  Bosmina  der  Rücken 
sich  stärker  wölbt  und  der  Kopfrüssel  sich 
verlängert.  Solche  ,,Cyclomorphosen" 
sind  auch  bei  anderen  Planktontieren, 
namentlich  bei  Rädertieren  und  bei  Peridineen 


Fig.  22.    Bougainvillea  ramosa,  ein  Hydro- 
polyp,  an  dem  die  Medusen  als  Ivnospen  (mk) 
entstehen  und   sich   später   ablösen   (m).      Aus 
Hertwig  (S,  129). 

Die  Polypen  der  hier  abgebildeten  Bougain- 
villea bilden  reich  verzweigte  Bäumchen, 
welche  mit  den  Freßtieren  (h)  abschließen. 
An  ihnen  entstehen  durch  Knospen,  also 
auf  ungeschlechtlichem  Wege,  die  Medusen 
(mk),  welche  anfangs  festsitzen,  sich  später 
aber  loslösen  und  als  glockenartige  Tierchen 

58* 


916 


Deszendenztheorie 


(m)  frei  umherscliwimmen.  Sie  sind  geschlecht- 
lich differenziert.  Aus  dem  befruchteten  Ei 
entsteht  wieder  ein  Polyp,  welcher  zu  einem 
Bäumchen  heranwächst.  Das  Bedürfnis 
nach  erhöhter  Fruchtbarkeit  schemt  die 
Ursache  des  Generationswechsels  der  Salpen 
zu  sein,  welcher  von  historischem  Interesse 
ist,  insofern  ihn  der  Dichter  A.  vo  n  C  h  amisso 
im  Jahre  1819  in  der  Südsee  zuerst  entdeckte. 
Die  Salpen  sind  tonnenförmige  durchsichtige 
Planktontiere  mit  Ringmuskeln,  welche  einen 
großen  Hohh-aum  umgreifen,  in  den  das 
Wasser  durch  Kontraktion  der  Muskeln 
vorn  herein  und  hinten  heraustritt.  So 
schwimmen  sie  stoßweise  einzeln  als  ,,Soli- 
tärform"  umher.  Sie  vermehren  sich  unge- 
schlechtlich, indem  am  Hinterende  ein  langer 
Zapfen  (Fig.  23st.)  hervorsproßt  und  eine 
2.  Form  von  geschlechtlichen  Tieren,  die 
,,Kettensalpen",  hervorbringt  (Fig.  24).  Diese 


Fig.  24.    Ein  Stück  der 

Kette  mit  4  S.  mucro- 

nata.      Aus   Hartwig 

(S.  313,  Fgi.  272). 


Fig.  23.     Salpe  (Salpa  deiuocratica)  hinten 

mit  gebogenem  Knospenzapfen  (st),  an  dem  die 

Ketten tiere  (S.   mucronata)  durch   Knospung 

entstehen.     Aus  Hertwig  (S.  312). 

sitzen  zu  vielen  Hunderten  an  dem  Zapfen, 
welcher  von  Zeit  zu  Zeit  sich  abschnürt  und 
frei  umhertreibt.  Da  die  Solitärform  und  die 
Kettenform  in  Größe  und  anderen  Verhält- 
nissen sehr  beträchtlich  differieren  können, 
so  wurden  sie  früher  vielfach  als  verschiedene 
Arten  angesehen  und  erhielten  besondere 
Namen.  So  gehört  zu  der  Einzelform  Salpa 
democratica  das  Kettentier  Salpa  mucro- 
nata. Als  letztes  biologisches  Moment, 
welches  in  vielen  Fällen  zum  Generations- 
wechsel geführt  hat,  muß  der  Parasitismus  ge- 
nannt werden.  Hierbei  spielen  offenbar 
zwei  Bedürfnisse  des  Parasiten  einegroßeRolle, 
der  Wirtswechsel  und  die  Notwendigkeit 
einer  intensiven  Vermehruno-.    Jeder  Parasit 


hat  die  Fähigkeit,  in  irgendeiner  Form  den 
Wirt  verlassen  zu  können,  damit  er  nicht 
beim  Tode  desselben  zugrunde  geht,  sondern 
in  einen  neuen  Wirt  eindringen  kann.  Das 
Bedürfnisnachzahlreicher  Kachkommenschaft 
erklärt  sich  aus  den  geringen  Chancen,  gerade 
wieder  in  ein  pas- 
sendes Wirtstier 
hinein  zu  kommen. 
Sehr  einfach  liegen 
die  Verhältnisse  bei 
einem  kleinen  Ne- 
matoden (Ehab- 
doneraa  nigrove- 
nosum),  dessen 
eine  Generation 

parasitisch  in  der 
Lunge  des  Frosches 
sich  aufhält  und 
zwitterig  gebaut  ist. 
Die  Eier  gelangen  in 
den  Darm  und  die 
jungen  Würmchen 
wandern  durch  den 
After  ins  Freie  und 
entwickeln  sich  hier 
zu  einer  kleinen  ge- 
trenntgeschlechtlichen zweiten  Genera- 
tion, der  sogenannten  Rhabditis.  Diese 
lebt  im  Schlamm,  pflanzt  sieh  hier  fort  und 
die  jungen  Würmchen  kommen  wieder  mit 
der  Nahrung  in  den  Frosch.  Man  sieht  hier 
sehr  deutlich,  wie  die  Rhabditisgeneration 
nur  den  Zweck  hat,  eine  Neuinfektion  zu  ver- 
mitteln. Viel  komplizierter  sind  die  Ver- 
hältnisse bei  dem  bekannten  Leberegel 
Distomum  hepaticum,  welcher  die  Leber- 
fäule der  Schafe  hervorruft  (Fig.  25),  wie  aus 
folgender  Uebersicht  der  Generationsfolge 
zu  ersehen  ist :  A.  Flimmerlarve  (1)  im  Wasser, 
Einwanderung  in  die  Wasserschnecke,  Um- 
wandelung  in  die  Sporocyste  (II).  In  der- 
selben entstehen  B.  die  Redien  (HI),  welche 
in  ihrem  Innern  parthenogenetisch  erzeugen 
die  C.  gescliwänzten  Cercarien  (IV),  welche 
aus  der  Schnecke  auswandern,  sieh  an  Gras- 
halmen encystieren  (V)  und  so  mit  der  Nah- 
rung in  deji  Darm  der  Schafe  gelangen. 
Hier  begegnen  wir  also  der  bei  Parasiten 
häufigen  Erscheinung,  daß  zwei  Wirte  aufge- 
sucht werden,  zuerst  der  ,, Zwischenwirt", 
später  der  ,, definitive  Wirt".  Dabei  wird 
immer  von  Fall  zu  Fall  zu  entscheiden  sein, 
welcher  Wirt  als  der  ursprüngliche  anzu- 
sehen ist.  Bei  der  geschilderten  Art  ist  es 
wahrscheinlich  die  Wasserschnecke,  Lim- 
naea  minuta,  eine  etwa  5  mm  große 
Spezies.  Dadurch,  daß  diese  häufig  mit  der 
Grasnahrung  in  den  Darm  der  Schafe  ge- 
langte, gewöhnte  sich  der  Parasit  auch  an 
dieses  Tier.  Wäre  das  Schaf  von  vornherein 
der  Wirt  gewesen,  so  wäre  die  Anpassungen 
an  das  Wasserleben  (Flimmerkleid  der  Larve, 


Deszendenztheorie 


917 


Kuderschwanz  der  Cercarie)  schwer  zu  ver- 
stehen. Dieser  komplizierteGenerationswechsel 
ist  also  einmal  verständlich  unter  der  Annahme 
des  phyletischen  Entwickelungsganges,  ferner 
aber  zeigt  sich  in  ihm  eine  Anpassung  zur 
Erzielung  einer  sehr  zahlreichen  Nachkommen 


Fig.  25.  Entwickelung  des  Leberegels.  I  Flimmer- 
larve, II  junge  Sporocyste,  III  Redie  mit  Cer- 
carien,  IV  Cercarie,  V  eingekapseltes  junges 
Distomum.  D  Darm,  Dr  Drüsen,  A  Auge,  Ex 
Exkretionsorgan,  G  Geburtsöffnung,  Kz  Keim- 
zellen, Ez  Embryonen.  Aus  Hartwig,  Zoologie, 
S.  256. 

Schaft.  Wenn  nur  50  Redien  in  einer  Sporo- 
cyste und  wieder  50  Cercarien  in  einer  Redie 
entstehen  —  meist  handelt  es  sich  um  viel 
höhere  Zahlen  —  so  sind  nachher  2500  Cysten 
vorhanden.    Die  Wahrscheinlichkeit  ist  also 


2500 mal  größer,  als  wenn  die  Flimmerlarvc 
direkt,  etwa  mit  dem  Trinkwasser  in  das 
Schaf  gelangen  müßte.  Ganz  ähnlich  liegen 
die  Verhältnisse  beim  Malariaerrcger.  Da- 
durch, daß  die  Plasmodien  die  roten  Bhit- 
körper  zerstören,  töten  sie  vielfach  ihren  Wirt 
und  graben  sich  damit  selbst  das  Grab. 
Aber  dieser  Nachteil  wird  reichlich  aufge- 
wogen durch  die  Möglichkeit,  in  viele  Mücken 
und  dadnrch  in  viele  neue  Wirte  zu  kommen. 

D.  Schwierigkeiten  der  physiologischen 
Artbegrenzung.  Wir  lernten  oben  die 
physiologische  Artbegrenzung  kennen,  nach 
der  alle  Geschöpfe,  welche  sich  miteinander 
paaren  und  dabei  fruchtbare  Nachkommen  er- 
zeugen, zu  einer  Art  gerechnet  werden.  Die 
Konsequenz  ist  dann,  daß  alle  Individuen  zu 
verschiedenen  Arten  gezählt  werden,  welche 
entweder  sich  überhaupt  nicht  paaren  oder 
dabei  Nachkommen  haben,  welche  nicht  fort- 
pflanzungsfähig sind.  Die  physiologische 
Artumgrenzung  ist  zweifellos  von  größter 
Bedeutung.  Ja  in  der  freien  Natur  selbst 
entscheidet  die  ,, sexuelle  Affinität"  darüber, 
ob  2  Formen  mit  gemeinsamem  Wohngebiet 
dauernd  getrennt  bleiben  oder  Zwischen- 
formen eizeugen.  Wir  treffen  vielfach  neben 
einander  2  oder  mehrere  Arten,  welche  oft 
nur  schwer  für  das  Auge  zu  unterscheiden 
sind  und  die  trotzdem  immer  scharf  getrennt 
bleiben,  weil  sie  sich  selbst  als  etwas  Verschie- 
denes fühlen  und  sich  nicht  mit  einander 
kreuzen.  Oder  wenn  es  ab  und  zu  zu  einer 
Paarung  kommt,  so  sind  die  Nachkommen 
nicht  fruchtbar,  wie  etwa  beim  Rackel- 
hahn  Tetrao  niedius,  welcher  aus  Auerhahn 
X  Bhkhenne  hervorgeht.  Der  physiologische 
Artbegriff  ist  aus  diesem  Grunde  dem  mor- 
phologischen überzuordnen,  denn  der  letztere 
existiert  nur  in  den  Köpfen  der  Menschen, 
während  das  Prinzip  des  ersteren  das  reale 
Band  der  Blutsverwandtschaft  zwischen  den 
verschiedenen  Individuen  schlingt  und  die 
Artgenossen  dadurch  zu  einer  natürlichen 
Einheit  verbindet.  Diese  Einheit,  das 
heißt  diese  Summe  der  untereinander  zeu- 
gungsfähigen Individuen,  nennen  wir  eine 
Art,  und  daraus  folgt,  daß  jede  Art  etwas 
Reales  ist,  während  der  Artbegriff  selbstver- 
ständlich wie  jeder  Begriff  etwas  Abstraktes 
ist.  Es  ist  daher  nicht  richtig,  wenn  die  Art 
vielfach  schlechthin  als  abstrakt  bezeichnet 
und  nur  den  Individuen  reale  Existenz  zu- 
gesprochen wird.  Die  alte  Methode,  alle 
äußerlich  verschiedenen,  aber  doch  unter 
einander  oder  mit  der  Hauptform  fruchtbaren 
Variationen  als  Varietäten  einer  Art  anzu- 
sehen, alle  unfruchtbaren  aber  als  verschiedene 
Arten  anzusprechen,  besteht  also  zurecht. 

Kommen  wir  nun  aber  in  jedem  Falle 
mit  dieser  physiologischen  Ai'tdefinition  aus  ? 
Leider  nicht,  sie  versagt  ebenso  wie  die 
morphologische,    und    zwar    aus    doppeltem 


918 


Deszendenztheorie 


Grunde.  Einmal  sind  häufig  die  allernächsten 
Verwandten,  also  die  Geschwister  unterein- 
ander oder  auch  Kinder  mit  ihren  Eltern  un- 
fruchtbar, namentlich  wenn  in  dem  betreffen- 
den Stamm  schon  seit  mehreren  Generationen 
Inzucht  getrieben  wurde.  Dies  gilt  speziell 
für  höhere  Tiere  (Säuger  und  Vögel),  während 
viele  niedere  und  auch  Pflanzen  gegen  In- 
zucht im  höchsten  Grade  unerapfindHch  sind. 
Es  geht  aber  natürlich  nicht  an,  solche  nächste 
Verwandte,  bloß  weil  sie  unfruchtbar  sind, 
zu  verschiedenen  Arten  zu  rechneii.  Zweitens 
läßt  die  sexuelle  Affinität  durchaus  nicht  in 
demselben  Maße  nach  wie  die  morphologische 
Uebereinstimmung  abnimmt.  Beide  Er- 
scheinungen laufen  nur  in  der  Hauptsache 
parallel,  während  im  einzelnen  zahlreiche 
Ausnahmen  und  Besonderheiten  existieren. 
■  >.  Es  gibt  echte  Varietäten  (z.  B.  bei  Mais 
V  ^'^  und  Cucurbita),  welche  dauernd  unfnichtbar 
sind,  während  andererseits  unzweifelhafte 
Artbastarde  fruchtbar  sein  können.  Dies 
letztere  gilt  namentlich  für  Kreuzungen  von 
Haustieren  mit  nahe  verwandten  Alten,  wie 
z.  B.  Hund  X  Wolf,  Hauskatze  x  Wild- 
katze, Steinbock  X  Ziege.  Ja  es  gilt  zu- 
weilen für  Bastarde  verschiedener  Gattungen: 
Ziege  X  Gemse,  Sporengans  (Plectopho- 
rus  gambensis)  X  türkische  Ente 
(Cairine  moschata).  Es  kommt  sogar  vor, 
daß  die  reziproken  Kreuzungen  derselben 
Art  sich  verschieden  verhalten.  So  gibt  ^ 
SmerinthuR  ocellata  (Abendpfauenauge) 
X  $  Populi  (Pappelschwärmer)  viele  gut 
entwickelungsfähige  Raupen,  während  die 
umgekehrte  Paarung  selten  gelingt.  Nach 
den  Erfahrungen  mehrerer  Pflanzenzüchter 
ist  Mirabilis  jalapa  $  x  Mirabilis 
longiflora  ^  möglich,  aber  nicht  um- 
gekehrt. Hat  sich  zwischen  2  Varietäten  die 
Barriere  der  Unfruchtbarkeit  oder  der  gegen- 
seitigen Abneigung  aus  irgendeinem  Grund 
herausgebildet,  so  sind  sie  ,, sexuell  isoliert". 
Sie  können  dann  auf  demselben  Wohngebiet 
unabhängig  voneinander  sich  weiter  ent- 
wickeln. Näheres  über  die  sexuelle  Isola- 
tion und  ihre  theoretische  Bedeutung  bei 
Plate,  Selektionsprinzip,  Kapitel  IV,  III. 
3.  Beweise  aus  der  Paläontologie. 
T.  Allgemeines  (Uebersicht  der  geologischen 
Schichten,  vgl.  den  Artikel  Geologie).  Wenn 
die  Abstammungslehre  zu  recht  besteht, 
müssen  sich  für  sie  aus  der  Erdgeschichte 
Beweise  entlehnen  lassen,  denn  da  die  Erd- 
schichten nacheinander  entstanden  sind 
und  aus  verschiedenen  Zeiten  stammen,  so 
müssen  sie  verschiedene  Versteinerungen  ent- 
halten. Es  ist  zu  erwarten,  daß  diejenigen 
der  älteren  Schichten  einfacher  gebaut 
sind  als  diejenigen  der  jüngeren  Zeit.  Tat- 
sächlich sprechen  sehr  viele  Tatsachen  der 
Paläontolcgie  für  die  Richtigkeit  der  Deszen- 
denztheorie, und,  soviel  ich  weiß,  keine  gegen 


I  sie,  obwohl  zuzugeben  ist,  daß  an  der  Hand 
der  Fossilien  auf  viele  Fragen,  welche  man 
stellen  kann,  keine  Antwort,  weder  im  be- 
jahenden noch  im  verneinendenSinne,  gegeben 
werden  kann.  Obwohl  gegen  100 000  ver- 
steinerte Organismen  bekannt  sind,  ist  doch 
dies  Material  sehr  lückenhaft,  wenn  man  be- 
denkt, über  wie  lange  Zeiträume  es  sich  ver- 
teilt und  welche  ungeheure  Mengen  von 
Individuen  während  derselben  gelebt  haben 
müssen.  Diese  Lückenhaftigkeit   erklärt  sich 

I  daraus,  daß  ein  Organismus  nur  in  seltenen 
Fällen  zu  versteinern  vermag,  nämlich  nur 

1  dann,  wenn  er  gleich  nach  dem  Tode  dicht 
von  feinem  Schlamm  oder  Sand  eingehüllt 
wird,'  was  also  eine  rasche  Sedimentbildung 
voraussetzt.  Dann  werden  die  Weichteile 
verwesen,  höchstens  Abdrücke  zurücklassen, 
die  porösen  Hartteile  (Schalen,  Skelette, 
Zähne)  aber  können  von  wässerigen  Mineral- 
lösungen durchtränkt  werden,  welche  durch 
Ausscheidung  der  Mineralien  später  die  Ver- 
steinerungen   hervorrufen,    und    auf    diese 

'  Weise  ein  genaues  Abbild  der  Formen  und 
Strukturen  der  Tiere  oder  Pflanzen  liefern, 
in  denen  sie  ausgefallen  sind.  Am  häufigsten 
scheidet  sich  kohlensaurer  Kalk  in  dieser 
Weise  aus.  Daneben  kommt  noch  Kiesel- 
säure (Quarz,  Hornstein)  oder  Schwefeleisen 
in  Betracht.  Landtiere  können  demnach 
nur  versteinern,  wenn  sie  zufällig  in  einen 
Fluß  oder  Bach  hineinfallen  und  dann 
von  Sand  oder  Schlamm  zugedeckt 
werden.  Die  Skelette  aller  Landtiere, 
welche  auf  der  Erdoberfläche  liegen  bleiben, 

\  zerfallen  in  wenigen  Jahren  vollständig 
unter  dem  Einfluß  der  Atmosphärilien.  So 
erklärt  sich  die  ungeheuere  Seltenheit  der 
Zwischenformen  zwischen  Mensch  und  Affen. 
Diese  waren  höchstwahrscheinlich  Urwald- 
bewohner und  starben  im   Gestrüpp,   ohne 

,  die   Möglichkeit    einer   Fossilisierung.      Am 

j  günstigsten  sind  die  Bedingungen  zur  Ver- 
steinerung für  die  Bewohner  seichter  Meere, 
der  Meeresküsten  und  des  Süßwassers.  Aber 
selbst  bei  diesen  werden  weitaus  die  meisten 
Individuen  nach  ihrem  Tode  vollständig  zer- 
fallen, und  ihre  Hartteile  werden  durch 
Wasserbewegungen  zerrieben  werden.  Sind 
aber  die  betreffenden  Organismen  versteinert, 
so  gehört  immer  noch  ein  glücklicher  Zufall 
dazu,  daß  sie  im  Innern  der  Erde  von  sach- 
verständigen Menschen  gefunden  weiden. 
So  erklärt  es  sich  auch,  daß  sehr  oft  von 
einer  fossilen  Art  nur  wenige  Exemplare 
bekannt  sind,  z.  B.  von  dem  berühmten  Ur- 
vogel (Archaeopteryx  lithographica) 
nui  2  Exemplare,  oder  daß  nur  wenige  Bruch- 
stücke (einzelne  Knochen,  Zähne  oder  Scha- 
lenteile) einer  ^Vrt  gefunden  worden  sind. 
Immerhin  darf  die  Lückenhaftigkeit  des 
paläontologischen  Materials  nicht  über- 
schätzt werden.      Von  manchen  Tierabtei- 


Deszendenztheorie 


919 


lungen  haben  wir  ein  reichhaltigeres  Bild 
bezüglich  der  fossilen  als  der  rezenten  Arten. 
So  sind  von  Brachiopoden  allein  aus  dem 
Silur  zirka  2000  Arten  bekannt,  denen  nur 
zirka  140  Formen  der  Jetztzeit  gegenüber- 
stehen. Von  Säugern  kennen  wir  ungefähr 
V3  mehr  fossile  als  lebende  Arten.  "Von  den 
Reptilien  sind  gegenwärtig  nur  verhältnis- 
mäßig spärliche  Reste  vorhanden,  während 
sich  der  ganze  Reichtum  an  Ordnungen  und 
Familien  allein  dem  Paläontologen  enthüllt. 

IL  Verschiedene  Faunen  und  Flo- 
ren zu  verschiedenen  Erdperioden. 
Der  wichtigste  Eindruck  im  Sinne  der  Ab- 
stammungslehre, welcher  sich  den  Versteine- 
rungen entlehnen  läßt,  ist  die  Verschieden- 
artigkeit der  Tiere  und  Pflanzen  in  den  auf- 
einanderfolgenden Erdperioden.  Darauf  be- 
ruht die  große  Bedeutung,  welche  die  Ver- 
steinerungen als  ,, Leitfossilien"  zum  Er- 
kennen des  Alters  der  Schichten  besitzen. 
Dieses  läßt  sich  nicht  an  ihrer  mineralogi- 
schen Zusammensetzung  erkennen,  ob  sie 
etwa  aus  Sandstein  oder  aus  Thon  oder 
Basalt  bestehen,  sondern  die  Zugehörigkeit 
zu  einer  bestimmten  Zeitperiode  wird  nur 
erschlossen  aus  den  Versteinerungen.  Gehen 
wir  von  der  Jetztzeit  aus,  so  werden  die  Lebe- 
wesen um  so  verschiedenartiger,  je  weiter  wir 
in  die  Tiefe  der  Erde  zu  den  älteren  Schichten 
vordringen.  In  der  Eiszeit  (Diluvium) 
unmittelbar  vor  der  Gegenwart  kommen  noch 
zum  Teil  dieselben  Aiten  vor,  welche  jetzt 
leben.  In  der  letzten  Periode  des  Tertiärs, 
dem  Pliozän,  fehlen  alle  rezenten  Arten, 
aber  sie  gehören  noch  vielfach  zu  Gattungen, 
welche  auch  noch  jetzt  vorhanden  sind.  Noch 
weiter  zurück  stoßen  wir  auch  auf  völlig 
neue  Gattungen.  Dabei  konstatieren  wir 
im  allgemeinen  ein: 

111.  Ansteigen  der  Organisations- 
höhe von  den  Bewohnern  der  älteren  Schich- 
ten zu  denen  der  jüngeren.  Diese  wichtige 
Erkenntnis  läßt  sich  besonders  gut  für  die 
Wirbeltiere  durchführen.  Die  Fische  treten 
zuerst  im  Silur  auf,  die  Amphibien  (Stego- 
cephalen)  im  Carbon,  echte  ReptiUen  im 
Perm,  die  Vögel  in  der  Jura-,  Säuger  in  der 
Triaszeit.  Unter  den  Pflanzen  finden  sich 
Landformen  (Moose)  zuerst  im  Silur,  während 
im  Cambrium  nur  Algen  bekannt  sind.  Im 
Carbon  treten  Farne  und  Gymnospermen 
(Coniferen,  Cycadeen)  auf  und  erst  am  Ende 
des  Mittelalters  der  Erde,  in  der  Kreide, 
erscheinen  die  Blütenpflanzen.  Für  die 
wirbellosen  Tiere  läßt  sich  der  obige  Satz 
weniger  gut  durchführen,  weil  fast  alle 
Hauptgruppen  schon  in  den  ältesten 
fossilführenden  Schichten  vorkommen. 
Offenbar  sind  die  ältesten  Reste  teils 
durch  den  ungeheueren  Druck  der  aiif lasten- 
den Erdschichten,  teils  durch  die  Wirkung 
des  heißen  Erdinnern  bis  zur  Unkenntlich- 


keit zerstört  worden.  In  einer  der  ältesten 
belebten  Schichten,  im  amerikanischen  Unter- 
cambrium,  sind  Tiere  der  vers'^hiedensten 
Klassen    gefunden    worden    (Fig.    26):    Ich 


.€^\m77?K 


Fig.  26.  Die  ältesten  deutbaren  (untercambri- 
schen)  Organismen.  NachWalcott,  Nathorst, 
und  Bornemann,  a  Phyllopodenkrebs  Yn 
b  Magenausguß  einer  Meduse  2/„,  c  Schwamm  oder 
Koralle  (Coscinocyathus)  '^1^,  d  Brachiopod 
(Lingulella).  e  Muschel  (Fordilla),  f  Trilo- 
bitenkrebs  (Microdiscus)  Vd  g  Ostracoden- 
krebs  (A  r  i  s  1 0  z  0  e),  h  Schnecke  (S  t  e  n  0 1  h  e  c  a), 
i  Brachiopod  (Orthisina)  Vi-  Aus  Abstam- 
mungslehre, 1911,  S.  172. 


nenne  Hydrozoen,  Scyphozoen,  Brachio- 
poden, Lamelhbranchier,  Gastropoden,  Pte- 
ropoden,  Crustaceeh  und  Bodenspuren  von 
Würmern.  Innerhalb  der  einzelnen  Phylen 
und  Klassen  aber  läßt  sich  das  allmähliche  An- 
steigen der  Organisationshöhe  auch  bei 
den  wirbellosen  Tieren  vielfach  konstatieren. 


920 


Deszendenztheorie 


So  treten  Seesterne  nnd  Schlangensterne 
zuerst  im  Cambrium,  die  höher  organisier- 
ten regulären  Seeigel  im  Silur  auf  und  erst 
sehr  viel  später,  im  Lias,  folgen  die  irregu- 
lären Seeigel.  Die  ältesten  Schnecken  im 
Untercambrium  haben  eine  einfache  napf- 
förmige  Schale,  aber  schon  im  Obercam- 
brium  folgen  Vertreter  mit  eingerollten 
Schalen.  Die  Cephalopoden  im  Untercam- 
brium beginnen  mit  Arten,  welche  eine  ge- 
streckte Schale  (Volborthella)  besitzen,  im 
Silur  folgen  Nautiloiden  und  Goniatiten  mit 
eingerollter  Schale,  welche  in  der  Permzeit 
ihre  höchste  Ausbildung  mit  komplizierten 
Lobenlinien  erlangen.  Die  Rückbildung  der 
Schalen,  wie  sie  für  die  lebenden  Sepien 
mit  innerer  Schulpe  charakteristisch  ist, 
beginnt  noch  später  im  unteren  Jura.  Bei 
den  Insekten  treten  die  Urformen  (Paläo- 
dictyoptera)  im  Carbon  auf  und  leiten  in 
der  Triaszeit  zu  den  Käfern  über.  Die  höher 
stehenden  Abteilungen  mit  nichtbeißenden 
Mundwerkzeugen  folgen  später:  so  die 
Fhegen  im  unteren  Jura,  die  Schmetter- 
linge und  Hymenopteren  im  oberen 
Jura.  Es  ließen  sich  noch  viele  derartige 
Beispiele  anführen,  welche  die  Richtigkeit 
des  Satzes  beweisen,  daß  die  Kompliziertheit 
und  damit  die  Höhe  der  Organisation  im 
Laufe  der  Zeit  zugenommen  hat.  Dieses 
Zeugnis  der  Erdgeschichte  läßt  sich  nur  vom 
Standpunkt  der  Entwickelungslehre  aus  ver- 
stehen, während  es  vom  Standpunkt  der 
Schöpfungsielire  aus  unerklärUch  bleibt, 
warum  überhaupt  die  verschiedenen  Erd- 
perioden ein  so  verschiedenartiges  Bild  der 
Lebewelt  zeigen  und  warum  nicht  der  all- 
mächtige Schöpfer  einfache  und  hochstehende 
Arten  gleichzeitig  erschaffen  hat.  Dabei  soll 
nicht  verschwiegen  werden,  daß  zuweilen 
Ausnahmen  von  jenem  Satz  beobachtet 
werden.  So  treten  z.  B.  die  Crinoiden  im 
unteren  Silur  auf,  also  später  als  die  See- 
sterne, obwohl  wir  aus  der  vergleichenden 
Anatomie  schließen  müssen,  daß  sie  die 
ältesten  Echinodermen  unter  den  jetzt  noch 
lebenden  Klassen  sind.  Ebenso  treten 
unter  den  Amphibien  die  Frösche  in  der 
Jurazeit,  die  einfacher  organisierten  Molche 
erst  in  der  nächsten  Periode,  der  Kreide, 
auf.  Diese  Widersprüche  haben  wahrschein- 
lich in  der  Lückenhaftigkeit  der  paläontolo- 
gischen Ueberheferung  ihren  Grund,  indem 
anzunehmen  ist,  daß  die  ältesten  Vertreter 
der  primitiveren  Gruppen  noch  nicht  ge- 
funden worden  sind. 

IV.  Aehnlichkeit  der  Lebewelt  in 
aufeinander  folgenden  Perioden. 
Cuvier,  welcher  noch  auf  dem  Boden  der 
Schöpfungslehre  stand,  suchte  die  Verschie- 
denartigkeiten der  Lebewelt  in  den  ver- 
schiedenen Perioden  der  Erdgeschichte  durch 
wiederholte    selbständige     Schöpfungen    zu 


erklären.  Am  Ende  jeder  Periode  sollte 
ein  „Kataklysmos",  eine  Sündflut,  alle 
Lebewesen  zerstört  haben.  Es  hat  sich  aber 
herausgestellt,  daß  die  Faunen  und  Floren 
nicht  unvermittelt  auftreten,  sondern  sie 
schheßen  sich  an  verwandte  Formen  an  in 
den  jüngst  vorhergehenden  Schichten.  Das 
läßt  sich  besonders  deuthch  in  solchen  Ge- 
bieten der  Erde  erkennen,  welche  noch  jetzt 
eine  charakteristische  Lebewelt  beherbergen. 
Für  Austrahen  sind  die  Monotremen  und 
Beuteltiere  charakteristisch,  denn  abge- 
sehen von  den  eingeschleppten  Kagern,  dem 
mit  dem  Menschen  eingeschleppten  Dingo- 
hund und  den  flugfähigen  Fledermäusen  ge- 
hören alle  australischen  Säuger  nur  diesen 
beiden  Klassen  an.  Da  ist  es  nun  von  hohem 
Interesse,  daß  alle  fossilen  Säuger  aus  dem 
Diluvium  und  Pliozän  ebenfalls  Beuteltiere 
oder  Kloakentiere  sind.  Es  erklärt  sich  dies 
daraus,  daß  Australien  seit  mesozoischenZeiten 
von  Asien  isoliert  war  und  daher  keine  anderen 
Säugetiergruppen  aufnelimen  konnte.  Die 
für  Neuseeland  so  charakteristische  Vogel- 
gattung Apteryx  (Kiwi)  hat  ihre  Vorläufer 


Fig.  27.  Archaeopteryx  lithographica , 
Urvogel  der  Jurazeit.  cl  Schlüsselbein,  sc  Schul- 
terblatt, h  Oberarm,  r  Speiche,  u  Elle,  c  Hand- 
\nirzel,  I  bis  IV  Zehen.   Aus  Hertwig,  Zoologie, 

S.  28. 


Deszendenztheorie 


921 


in  den  ebenfalls  flugunfähigen  Dinorniden. 
Für  Südamerika  sind  Edentaten  (Faultier, 
Gürteltier,  Ameisenbär),  die  Lamas  und 
unter  den  Affen  die  Cebiden  (Kapuzineraffen) 


mögen  die  Vögel  die  Aeste  und  Zweige  der 
Bäume  zum  Nahrungserwerb  aufzusuchen. 
Hand  in  Hand  hiermit  entstand  der  Schnabel, 
denn   dcis    zähe    Pflanzenmaterial  läßt   sich 


charakteristisch,  und  diese  selben  3  Gruppen  [leichter  mit  dem  wie  eine  Schere  wirkenden 
sind  auch  fossil  bekannt  aus  den  postplio-    Schnabel  abschneiden,    als  durch  Kaubewe- 


zänen  Höhlen  von  Brasilien  und    den  plio- 
zänen  Pampasschichten. 

V.  Zwischenformen  und  Kollektiv- 
typen. Wenn  die  Ai'ten  sich  im  Laufe  der 
Zeiten  stammbaumartig  in  andere  Formen 
aufgelöst  haben,  von  denen  ein  Teil  der  Jetzt- 
zeit angehört,  so  wird  man  unter  den  fossilen 
Arten  Zwischenformen  erwarten  dürfen,  und 
auch  solche  Arten,  welche  die  Merkmale 
von  2  oder  mehr  jetzt  scharf  geschiedenen 
Gruppen  in  sich  vereinigen. 
Die  letzteren  hat  man  Kollek- 
tivtypen genannt.  Unter  den 
Zwischenformen  verdient  be- 
sonders der  Urvogel  Archäo- 
pteryx lit  ho  gr  ap  h  i  ca 
(Fig.  27)  aus  dem  der  Jura- 
zeit angehörigen  Solenhofener 
Schiefer  genannt  zu  w^erden. 
Aus  vielen  Tatsachen  der  ver- 
gleichenden Anatomie  nnd  der 
Entwickelungsgeschichte  geht 
hervor,  daß  die  Vögel  aus 
Eidechsen  entstanden  sind. 
Der  Urvogel  stand  den  leben- 
den Vögeln  schon  viel  näher 
als  den  Eidechsen,  wie  die 
am  Unterarm,  Scliwanz  und 
Körper  vorhandenen  Federn 
beweisen.  Aber  er  besaß 
andererseits  noch  typische 
Eigenschaften  der  Eidechsen, 
einen  langen  Schwanz,  Zähne 
in  den  Kiefern  nnd  3  deut- 
lich getrennte,  mit  Krallen 
versehene  Finger  sowie  Bauch- 
rippen. Das  flache  Brust- 
bein ohne  Kiel,  das  Fehlen 
der  sogenannten  Processus 
uncinati  (Fig.  49u),  welche  die 
Rippen  untereinander  ver- 
binden und  dem  Brustkorb 
mehr  Festigkeit  verleihen, 
deuten  an,  daß  der  Urvogel 
•  ein  noch  nicht  so  hohes 
Flugvermögen  besaß,  wie  es 
den  jetzigen  Vögeln  zukommt. 
Aus  der  lüeide  sind  andere 
Gattungen  von  Vögeln 
(Hesperornis,  Ichthyor- 
nis)  bekannt,  welche  ebenfalls  zahlreiche 
Zähne  in  einer  Rinne  der  Kiefer  besaßen. 
Es  waren  Fischfresser,  welche  mit  ihren 
Zähnen  die  Beute  besser  festhalten  konnten 
als  mit  einem  Hornschnabel,  welcher  bei 
Vögeln  in  Anpassung  an  die  vegetabiUsche 
Nahrung  entstand.     Durch  ihre  Flügel  ver- 


gnügen der  Zähne  abtrennen.  Aus  dem- 
selben Grunde  sind  wohl  die  Schildkröten 
ihrer  Zähne  verlustig  gegangen.  Daß  sie  die- 
selben aber  ursprünglich  besessen  haben, 
beweist  einer  der  ältesten  Vertreter  (Placo- 
chelys  placodonta)  aus  der  oberen 
Trias,  welcher  noch  mit  Zähnen  versehen 
ist.  Die  Kollektivtypen  pflegen  noch 
wenig  ausgeprägte  Merkmale  zu  besitzen, 
welche      eine      Weiterbildung     nach     ver- 


-cl 


Fig.  28.  Stegocephale,  Kuraterpeton  crassum,  restau- 
riert, Skelett  in  den  mutmaßlichen  Umriß  eingezeichnet,  un- 
gefähr natürliche  Größe.  Rechts  die  Unterseite  des  Rumpfes 
mit  den  knöchernen  Schuppen,  cl  Schlüsselbein,  e  Epister- 
num,  b  Becken.    Aus  Boas,  Zoologie,  1911,  S.  514,  Fig.  490. 


schiedenen  Richtungen  hin  gestatten.  Die 
ältesten  Insekten  des  Obercarbons  können 
hier  genannt  werden:  die  Vorder-  und 
Hinterflügel  sind  gleich  gebaut,  die  Seg- 
mentierung ist  sehr  gleichartig,  es  sind 
Schreitbeine  mit  wenigen  Fußgliedern  vor- 
handen,  die   Mundwerkzeuge   sind  kauend. 


1322 


Deszendenztheorie 


Alle  diese  Eigenschaften  gestatten  eine  i  die  zwei  Gelenkhöcker  des  Schädels  und  die 
Differenzierung  nach  den  verschiedensten  Knochen  seiner  Unterseite,  die  Kiemen- 
Kichtungen.    Da  ihre  Larven  wahrscheinlich   atmung    in  der  Jugend    und   die  Metamor- 


durch  Kiemenanhänge  an  den  Beinen  atmeten,   phose. 
so  müssen  sie  im  Wasser  gelebt  haben,  wie 
es  jetzt  noch  bei  Libellen  und  anderen  ur- 
sprüughchen   Insekten   der   Fall  ist.      Sehr 
auffallend   sind   die   kleinen   Flügelstummel 


Auf  der  anderen  Seite  erinnert  das 


"**aeiS^i^'' 

Fig.  29.     Letzter  oberer  Molar  von  Mastodon 

americanus     aus     dem     Pleistozän.       Länge 

180  mm.    Aus  Abstammungslehre,  1911,  S.  234, 

Fig.  25  b. 

am  Prothorax,  welche  ein  drittes  Paar  von 
Flugorganen  andeuten.  Die  ältesten  land- 
bewohnenden Wirbeltiere  des  Obercarbons, 
die  Stegocephalen,  sind  ein  ausgesprochener 
Kollektivtypus,  da  sie  die  Merkmale  von 
Amphibien  und  Reptilien  in  sich  vereinigen. 
An  die  Amphibien  erinnert  die  molchartige 
Gestalt  (Fig.  28),  der  häufig  sehr  breite  Kopf, 


w 


b 


Fig.  31.  Seitenansicht  eines  oberen  Molaren  von  Elephas 
columbi  aus  dem  Pleistozän.  Stark  verkleinert.  A — B 
Kaufläche.     Aus  Abstammungslehre,  1911,  S.  235,  Fig.  27. 


Fig.  30.     Oberer  Molar  von  Stegodon    clifti 
aus  dem  unteren   Pliozän  der  Siwalik  Hills  in 
Ostindien.     Yo  natürlicher  Größe.    Aus  Abstam- 
mungslehre, 1911,  S.  234,  Fig.  26. 

Schädeldach  unzweifelhaft  an  die  niedersten 
Reptilien    (Cotylosaurier)  durch  den  Be- 
sitz   verschiedener    Knochen,     welche    den 
Amphibien  fehlen  (Supraoccipitale,  Epioticum, 
Supratemporale,  Postorbitale).  Reptilienartig 
sind    auch  die  langen  Rippen,    das  Epister- 
num  und  die  Schlüsselbeine  des 
Brustgürtels,   das   Verschmelzen 
r'  der    Beckenknochen     und     das 

4,         Vorkommen    knöcherner   Haut- 
schuppen.   Die  eozänen  Säuger 
:?"       sind    die    Wurzel    der    Insekti- 
voren,  Huftiere,   Raubtiere  und 
mancher     anderer     Ordnungen. 
-:''        Daher  zeigen  sie  ausgesprochen 
•*"  primitive  Merkmale.     Es  waren 

kleine    fünfzehige    Sohlengänger 
mit  kleinen   Krallen,    mit    nie- 
drigem Schädel,  langgestreckter 
*<-  Schnauze  und   einem  sehr  voll- 

ständigen Gebiß  von  44  Zähnen. 
Die  rezenten  Insektivoren  und 
die  Huftiere  sind  so  scharf 
trennte  Ordnungen,  daß  niemand 
sie  verwechseln  kann.  Die 
eozänen  Ursäuger  zeigen  aber 
so  wenig  markanteEigenschaften, 
daß  eine  Gruppe  unter  ihnen, 
die  Pleuraspidotheriiden  von 
einem  Forscher  als  Insekten- 
fresser, von  einem  anderen  als 
Huftiere  gedeutet  werden 
konnten. 

VI.  Die  allmähliche  Kom- 
plikation desselben  Or- 
2:  an  es    bei    verwandten    Arten 


Deszendenztheorie 


923 


einer  Gruppe  im  Laufe  der  Zeit  läßt  sich  an 
dem  paläontologischen  Material  immer  wieder 
verfolgen.       Ein    bekanntes    Beispiel    dieser 
Art  sind  die  Backzähne  der  Elefanten.    Bei 
der  ältesten  Gattung  Dinotherium  sind  auf 
jedem  Backzahn  2  bis  3  Querjoche  vorhanden, 
wie  wir  es  in  ähnlicher  Weise  bei  den  rezenten 
Tapiren    finden.       Daran    schloß    sich    die 
Gattung  Mastodon,  bei  welcher  die  Quer- 
joche zahlreicher  werden  und  bis  zu  6  auf  dem- 
selben Zahn  stehen  (Fig.  29).  Bei  der  Gattung 
Stegodon     fin- 
den sich  6  bis  12 
<3uerjoche      und 
um  sie  fester  zu 
machen,    schiebt 
sich  zwischen  sie 
Zement  ein  (Fig. 

30).  EndUch  bei  Elephas  wird  die  Zahl  der 
Querjoche  noch  bedeutend  größer  und  kann  bis 
zu  30  ansteigen;  dabei  werden  sie  hoch  und 
schmal  und  sind  fest  durch  Zement  verkittet. 
Mit  der  zunehmenden  Zahl  der  Querfalten 
werden  die  Backzähne  selbst  größer,  so  daß 
sie  bei  Elephas  so  groß  sind,  daß  in  jedem 
Kiefer  nur  einer  in  Funktion  treten  kann. 
Bei  dem  in  Figur  31  abgebildeten  Zahn  von 
Elephas  columbi  sind  etwa  20  Quer- 
falten vorhanden.  Die  neuen  Untersuchungen 
von  Andrews  im  ägyptischen  Fayum  haben 
uns  über  den  Ursprung  der  Elefanten  sehr 
wertvolle  Aufschlüsse  gebracht.  Dabei  hat  sich 
a,uch  ergeben,  wie  die  riesigen  Stoßzäline 
im  Oberkiefer  der  Elefanten  entstanden  sind 
(Fig.  32).  Die  Ausgangsform  (a)  ist  das 
kleine  Moeritherium  aus  dem  ägyptischen 
Eozän  mit  einem  Schädel,  welcher  durch 
das  kleine,  nach  oben  gerückte  Nasenbein 
nnd  die  querjochigen  Backzähne  an  Tapire 

erinnert.  Die  Zahnformel  ist  ^ — '-öV.     Im 

Oligozän  Aegyptens  treffen  wir  Paläo ma- 
stodon Beadnelli  (b),  bei  dem  der 
Unterkiefer  stark  verlängert  ist.  Von 
Schneidezähnen  ist  jederseits  nur  einer  von 
bedeutender  Größe  vorhanden,  die  Eck- 
zähne sind  verschwunden,  so  daß  sich  die 
Formel  ergibt 

1,  -   3,  3 


1, 


2,  3. 


Aus  dem  Miozän  Nordafrikas  stammt 
Tetrabelodon  angustidens  (c)  mit  noch 
bedeutenderer  Verlängerung  der  Stoßzähne. 
Vier  derartige  gewaltige  Gebilde  scheinen 
aber  den  Kopf  zu  sehr  beschwert  zu  haben. 
So  sehen  wir,  daß  bei  anderen  Arten  derselben 
Gattung  die  unteren  Schneidezähne  sich 
rückbilden,  während  die  oberen  dafür  um 
so  größer  werden  (d  =  T.  longirostre,  aus 
dem  unteren  Phozän,  e  =  T.  arvernense 
aus  dem  Oberphozän). 

Bekannte  Beispiele  für  eine  solche  zu- 
nehmende Komplikation  des  elben  Organs 
bei   verwandten   Formen   sind   die    Schalen 

f]pr      ATnmnnitpn       wplp.hfi     /iiprst     p-pstreckt 


Fig.  32.  Entwickelung  des  Schädels  fossiler 
Elephanten.  a  Moeritherium  Lyons!  An- 
drews, Obereozän  Aegyptens,  Vio  natürlicher 
Größe,  b  Palaeomastodon  Beadnelli  An- 
drews, Oligozän  Aegyptens,  Vis  natürlicher 
Größe,  c  Tetrabelodon  angustidens  Cuv. 
Miozän  Nordafrikas,  V33  natürlicher  Größe,  d 
T.  longirostre  Kaup,  Unterpliozän  Europas, 
V35  natürlicher  Größe,  e  T.  arvernense  Croiz. 
et  Job.     Oberpliozän  Europas,  V^o  natürlicher 

HriiKp         All«     AhyfnininiiTiP'slphro     1911      S     /?31 . 


924 


Deszendenztheorie 


waren,   und   das  Hirschgeweih;    doch    fehlt 
hier   der   Platz   zu   ihrer   Erläuterung. 

VII.  Paläontologische  Formenrei- 
hen und  Stammbäume.  Das  Ziel  der 
deszendenztheoretischen  Forschung  muß  die 


Aufstellung  des  natürlichen  Stammbaumes 
sein.  Hierzu  kann  die  Möghchkeit  in  doppelter 
Weise  vorhauden  sein,  entweder,  indem  an 
derselben  Stelle  der  Erde  die  von  unten  nach 
oben  folgenden  Schichten  zahlreiche  Verstei- 


Fig.  33.  Formenreihe  des  Plannrbis  miiltiformis  Bronn  aus  dem  obermiozänen  Süßwasser- 
see von  Steinheim,  Original  nach  einem  Präparat  des  ph yletischen  Museums  in  Jena,  a  turbiniformis 
(links)  bis  trochiformis  (rechts),  b  elegans  (links)  bis  rotundatus  (rechts),  c  sulcatus  (links)  bis 
diseoideus  (rechts),  d  costatus,    e  Zietenii,   f  tenuis,  g  oxystoraus,    h  Kraussi,    i  steinheimensis, 

k  laevis,  Stammform. 


Deszendenztheorie 


92i 


nerungen  einer  phyletischen  Reihe  auf- 
weisen, so  daß  daran  der  natürhche  Entwicke- 
hmgsgang  festgestellt  werden  kann,  oder 
indem  die  einzelnen  Etappen  auf  verschie- 
dene Gebiete  der  Erde  verteilt  sind,  so  daß 
ihre    Zusammengehörigkeit    nur    daraus   ge- 


Genetische  Reihen  der  zweiten  Art  sind  natür- 
lich viel  häufiger  konstruiert  worden,  denn 
in  den  meisten  Fällen  wandern  die  Tiere 
umher  oder  werden  passiv  verschlagen,  so 
daß  sich  ihre  phyletische  Entwickelung  nicht 
an  einem  Gebiete  der  Erde  abspielt,  sondern 


folgert  werden  kann,  daß  sie  zeitlich  und  die  eine  Stufe  in  Europa,  die  nächste  viel- 
morphologisch  sich  zu  einer  Reihe  anein-  j  leicht  in  Nordafrika,  die  dritte  etwa  in  Asien 
ander  schließen  lassen.      Die  letztere  Mög- !  gefunden  wird.    Ein  derartiges  Beispiel  lern- 


ten wir  schon  oben  bei  Elefanten  kennen. 
Dann  ist  natürlich  die  Sicherheit  nicht  so 
groß,  daß  wirkhch  nur  Glieder  einer  Ent- 
wickelungslinie  zusammengestellt  werden, 
sondern  vielfach  werden  die  zu  parallelen 
Aesten  gehörigen  Arten  irrtümlich  zu  einer 
Reihe  angeordnet.    Durch  fortgesetzte  kriti- 


lichkeit  ist  natürlich  viel  häufiger  gegeben, 
während    die  erstere   nur   von   einigen  Süß- 
wasserschneeken bekannt  ist.    In  Steinheim 
(Württemberg)    befinden    sich    Sandgruben, 
welche  durch  Versandung  eines   Süßwasser- 
sees   der    Obermiozänzeit    entstanden    sind. 
Sie  sind  dicht  gefüllt  mit  kleinen  Schneck- 
chen,      welche       man 
wegen  ihrer  Vielgestal- 
tigkeit   als    Piano  bis 
multiformis     zusam- 
mengefaßt hat.     Wenn 
man   von   unten    nach 
oben     diese    Schichten 
verfolgt,   so    läßt    sich 
der  Entwickelungsgang 
in  seltener  Vollständig- 
keit   feststellen.     Frei- 
lich ist  es  noch  nicht  ge- 
lungen, über  alle  Einzel- 
heiten   Einstimmigkeit 
zu     erzielen,     weil    in 
jedem  Horizont  mehrere 
Sorten  vorkommen.   In 
der    Hauptsache    aber 
kann  kein  Zweifel  dar- 
über sein,  daß  die  Aus- 
gangsform    eine     sehr 
kleine     flache     Schale 
war,  welche  allmählich 
größer  und  mehr  kegel- 
förmig   wurde    (Fk.    33)     und     sich      da-   sehe    Berücksichtigung    aller    der    Untersu- 
bei  in  3  oder  4  Aeste  spaltete.    Die  Ursache   chung  zugänglichen  Organe  werden  aber  in 
dieser  Veränderung  ist  wahrscheinhch  in  dem  |  der  Regel  solche   Irrtümer  über  kurz  oder 
Zufluß  von  heißen   Quellen  zu  sehen,  durch  i  lang    aufgedeckt.      Gehen   z.   B. 
welche  die  Wassertemperatur  allmählich  höher    Stammform  3  Reihen  aus 
wurde.     Eine  ganz  ähnliche  Entwickelungs- 
reihe  ist  durch"  Neumayr  für  unterpliozäne 
Paladinen  in  Westslavonien  festgestellt  wor- 
den.    Von  einer  kleinen  kegelförmigen  Aus- 


Fig.    34.      Entwickelungsreihe    der    westslavonischen    unterpliozänen 

Paludina  neumayri   (oben  links)  zu  P.    hoernesi    (unten  rechts). 

Aus  Schneider  (1911,  S.  25). 


von    einer 


afd- 


gangsform  (Paludina  neumayri)  mit  glat- '  so  haben  sie  vielleicht  alle  3  dieselbe  Tendenz, 
ten,  stark  gewölbten  Windungen  haben  sich  ein  Organ,  z.  B.  die  Füße,  in  derselben  Rich- 
3  Hauptstämme  entwickelt,  wobei  in  jeder  j  tung  umzugestalten;  bei  c  erfolgt  diese  Ver- 
die  Größe  zunimmt  und  sich  eigenartige  änderung  am  langsamsten,  bei  e  rascher 
Skulpturen  an  der  Oberfläche  ausbilden,  und  bei  g  am  schnellsten.  Aus  der  Betrach- 
Auch  hier  liegen  die  einzelnen  Formen  kon- !  tung  der  Füße  würde  man  dann  zunächst 
tinuierlich    übereinander,     die    ältesten    zu  ;  (reneigtsein,dieReihea — c — e — gzu  entwerfen. 


Unterst,  die  hochentwickelten  zu  oberst, 
und  mit  dem  Auftreten  einer  neuen  Art  in 
einer  jüngeren  Schicht  hört  die  vorhergehende 
Form  auf.  Als  Ursache  dieser  Umwand- 
lung wird  allmähliche  Aussüßung  des  zuerst 
brackischen  Wasserbeckens  angenommen.  Die 
eine  dieser  Reihen  ist  in  Figur  34  abgebildet. 


Vergleicht  man  jedoch  andere  Organe,  so 
würde  man  vielleicht  finden,  daß  c  in  der 
Ausbildung  der  Zähne  spezialisierter  ist  als  g 
und  daß  dasselbe  für  e  bezüglich  eines  anderen 
Organes  gilt.  Aus  solchen  ,,Spezialisations- 
kreuzungen"  läßt  sich  dann  erschließen,  daß 
c,  e  und  g  zu.  verschiedenen  parallelen  Aesten 


926 


Deszendenztheorie 


gehören,  welche  von  einer  Stammform  ent- 
springen. 

Einer  der  am  besten  bekannten  Stamm- 
bäume ist  derjenige  des  Pferdes,  da  Füße, 
Beinknochen,  Schädel  und  Zähne  sich  unge- 
zwungen zur  Konstruktion  derselben  Reihe 
verwerten  lassen.  Die  einzige  Schwierigkeit 
besteht  darin,  daß  in  der  alten  und  in  der 
neuen  Welt  parallele  Formen  gefunden  wer- 
den, welche  verschiedene  Gattungsnamen 
erhalten  haben.  Trotzdem  ist  kein  diphyleti- 
scher  Ursprung  anzunehmen,  sondern  dieEnt- 
wickelung  hat  sich  in  Amerika  vollzogen  und 
von  dort  sind  die  Tiere  nach  Asien  und  Europa 
eingewandert.  Der  Stammbaum  ist  dann 
etwa  so  aufzufassen: 


Diluvium 
Pliozän 

Miozän 

Oligozän 
Eozän 


Alte  Welt 
Equus 

Hipparion 

Anchitherium 

Paläotherium 
Pach}Tiolophus 


Neue  Welt 

Equus 

I 

Pliohippus 

Protohippus 

Merychippus 

Anchitherium 

I 
Mesohippus 

Epihippus 

I 
-  Orohippus 


Hyracotherium    <-    Eohippus 

EineUebersicht  derEntwickelung  desFußes 
vom  fuchsgroßen  Eohippus  (=  Hyraco- 
therium) mit  vorn  4,  hinten  3  Zehen  an  bis 
zum  einzelligen  Pferd  der  Jetztzeit  gibt  Figur 
35.  Eohippus  wird  von  einer  fünfzehigen 
Stammform  (Phenacodus)  aus  der  Ord- 
nung  der   Condylarthra   abgeleitet.      In 


j  demselben  Maße  wie  die  Arten  größer  wurden, 
[  bekamen  sie  kräftigere  Zähne,  indem  die 
Krone  außerordentlich  in  die  Länge  wuchs. 
Figur  36a  zeigt  den  kleinen  Backzahn  des 
etwa  schaf gro  ßen  A  n  c  h  i  t  h  e  r  i  u  m  s ;  in  b  ist 
derselbe  Zahn  eines  Hippotheriums,  wel- 
cher etwa  dem  eselgroßen  Protohippus 
entsprach,  wiedergegeben  und  in  c  der  sehr 
lange  prismatische  Zahn  des  rezenten 
Pferdes. 

VIII.  Es  hat  nicht  an  Versuchen  gefehlt, 
einige  allgemeine  Gesetze  über  die 
Entwickelung  der  Lebewesen  aus  dem 
fossilen  Material  abzuleiten.  Ich  erwähne 
hier  2  derselben.  Gau  dr y  und  nach  ihm  D  e- 
peret  glauben  ein  Gesetz  der  phyletischen 
Größenzunahme  aufstellen  zu  können;  in 
der  Tat  sind  die  primitiven  Stammformen 
in  der  Regel  klein,  während  die  Endformen 
einer  Reihe  (Mammut,  Dinornis,  Diplodocus) 
häufig  Riesen  sind.  Dieselbe  Erscheinung 
läßt  sich  auch  für  viele  rezente  Gruppen 
nachweisen,  und  es  ist  leicht  zu  verstehen, 
daß  im  Kampf  ums  Dasein  die  stärkeren 
überleben  und  diese  in  vielen  Fällen  auch 
die  größten  sein  werden.  Es  gibt  jedoch 
auch  manche  Ausnahmen,  so  daß  man  nicht 
von  einem  Gesetz,  sondern  höchstens  von 
einer  Regel  sprechen  darf.  Z.  B.  sind  die  End 
formen  der  Ammoniten  zum  Teil  recht  klein. 
Ein  zweites  Gesetz  hat  Dollo  aufgestellt 
und  als  Irreversibilitätsgesetz  bezeichnet. 
Die  phyletische  Entwickelung  soll  nie  zu 
demselben  Organ  zurückkehren,  welches 
früher  schon  einmal  vorhanden  war.  Ein 
Organ,  welches  einmal  verschwunden  ist, 
kehrt  nie  wieder.  Es  kommt  zwar  häufig 
vor,  daß  ein  Geschöpf  wieder  dieselben 
Lebensbedingungen  annimmt,  unter  denen 
seine  Vorfahren  gelebt  haben  (z.  B.  Küsten- 


'  1 1 


Fig.  35.    Vorderfuß  von  Hvracotherium  (A),  Mesohippus  (B),  Anchitherium  (C),  Hippa- 
rion (D),  Equus  (E).    Aus  Boas,  Zoologie,  1911,  S.  91. 


Deszendenztheorie 


927 


bewohner  wandern  aufs  hohe  Meer  hinaus, 
kehren  aber  in  ihren  späteren  Nachkommen 
wieder  zur  Küste  zurück),  aber  die  Anpas- 
sungen, welche  es  dann  erwirbt,  sind  morpho- 
logisch anders  als  die  früher  vorhandenen, 
wenn  sie  auch  physiologisch  dasselbe  leisten. 
Dies  Gesetz  ist  an  sich  so  selbstverständüch, 
daß  es  kaum  einer  längeren  Begründung  be- 
darf, denn  mit  der  phyletischen  Entwicke- 
lung  ändert  sich  die  Gesamtkonstitution. 
Diese  kann  daher  nicht  genau  so  reagieren, 
wie  diejenige  der  Vorfahren.  Ich  möchte 
auch  hier  lieber  von  einer  Regel  als  von 
einem  Gesetz  sprechen,  denn  es  ist  nicht 
einzusehen,  warum  nicht  einfache  Bildungen 
eventuell  zum  zweitenmal  in  gleicher  mor- 
phologischer Ausbildung  auftreten  können. 
Hat  z.  B.  ein  Säugetier  seine  Haare  im 
Hörkanaleingang  verloren,  so  wüßte  ich  nicht, 
warum  sie  nicht  später  unter  Umständen, 
z.  B,  bei  stärkerer  Insektenplage,  wieder  als 

Neuanpassung 
in  derselben 
Anordnung  er- 
scheinen kön- 
nen. Nur  von 
komphzierten 
Organen  wird 
man  eine  solche 

Wiederkehr 
nicht  erwarten, 
und  bis  jetzt 
hat  man  bei 
derartigen  Be- 
trachtungen nur 
auf  solche  ge- 
achtet. 

4.  Beweise 
aus  der  ver- 
gleichenden 
Anatomie.  I. 
Die  Ana- 
tomie zerlegt  die  Tiere  und  Pflanzen  in  ihre 
einzelnen  Organe,  um  ihre  Beschaffen- 
heit und  ihren  Zusammenhang  zu  erkennen. 
Sie  wird  zur  vergleichenden  Anatomie,  wenn 
die  Organe  verschiedener  Arten  unterein- 
ander verglichen  werden,  um  ihre  Aehnlich- 
keiten  bezw.  ihre  Unterschiede  festzustellen. 
Bei  diesen  Vergleichungen  kann  sich  die 
Beobachtung  entweder  an  die  morphologi- 
schen Verhältnisse  halten,  wie  sie  in  der 
Gestalt  der  Organe,  ihrer  Lagerung  im 
Körper  und  in  der  Anordnung  der  Bestand- 
teile des  Organs  zum  Ausdruck  kommen, 
oder  an  die  physiologischen  Verhältnisse, 
d.  h.  an  die  Leistungen  (Funktionen  der  Or- 
gane). Dabei  zeigt  sich  immer  wieder  die 
Erscheinung,  daß  Tiere  von  ganz  verschiede- 
ner Bauart  dieselben  Leistungen  vollbringen 
können.  Die  Fähigkeit,  sich  in  die  Luft  zu 
erheben  und  zu  flattern  oder  zu  f hegen,  ist 
z.  B.  im  Tierreich  weit  verbreitet.    Es  gibt 


Fig.  36.  Zülme  von  Anchi- 
tlierium  (a),  Hippothe- 
rium  (b)  und  Pferd  (c).  Aus 
Weber,  Säugetiere,  Fig.  136. 


Analogie   und   Homologie 


Insekten,  Fische,  Frösche,  Eidechsen,  Vögel 
und  Säuger,  welche  sich  kürzere  oder  längere 
Zeit  in  der  Luft  zu  halten  vermögen.  Dabei 
sind  die  als  Flügel  oder  als  Fallschirme 
dienenden  Organe  von  ganz  verschiedener 
Beschaffenheit.  Eine  solche  Aehnlichkeit 
in  den  Leistungen,  welche  verbunden  ist 
mit  fundamentaler  Verschiedenheit  im  Bau, 
wird  als  Analogie  bezeichnet  und  beruht 
stets  auf  Anpassung  an  dasselbe  Bedürfnis. 
Die  Flügel  eines  Insekts,  der  breite,  zwischen 
den  Rippen  sich  ausspannende  Fallschirm 
eines  Dracovolans  (Eidechse)  und  die 
Flügel  eines  Vogels  und  einer  Fledermaus 
sind  analoge  Organe.  Es  ist  klar,  daß  die  Ana- 
logien sich  nicht  für  die  Deszendenzlelu:e 
verwenden  lassen,  da  man  bei  den  entspre- 
chenden Organen  blutsverwandter  Arten  eine 
vollständige  Ueber- 
einstimmung  im  Bau 
erwarten  muß.  Ana- 
loge Organe  werden 
wohl  auch  als  kon- 
vergent bezeichnet, 
weil  sie  gleichsam  in 
ihren  Leistungen  auf 
das  gleiche  Ziel  ge- 
richtet sind.  Man 
verbindet  in  der  Regel 
mit  dem  Wort  Kon- 
vergenz die  Vor- 
stellung, daß  es  sieh 
um  eine  Analogie 
passiver  Anpassungen 
handelt,  d.  h,  solcher, 
welche  nur  durch  ihre 
Gegenwart ,  nicht 
durch  ihre  Alvtivität, 
der  Art  ntttzhch  sind. 
Die  weiße  Farbe  vieler 
Alpen-  und  Polartiere, 
die  gelbe  Farbe  der 
Wüstenbewohner  aus 
den  verschiedensten 
Klassen  und  Ord- 
nungen sind  Beispiele 
für  Konvergenz.  Doch 
werden  die  Ausdrücke 
Analogie  und  Kon- 
vergenz in  der  bio- 
logischen Literatur 
nicht     immer    scharf 

gesondert,    sondern    häufig    synonym   ver- 
wandt. 

Im  Gegensatz  zur  Analogie  steht  die 
Homologie,  d.  h.  die  morphologische 
Aehnhchkeit,  wie  sie  in  der  im  Prinzip  gleichen 
Zusammensetzung  und  Anordnung  der  Organ- 
teile zum  Ausdruck  kommt.  Die  Beine  und 
Arme  aller  Landwirbeltiere  sind  einander 
homolog,  weil  sie  stets  nach  demselben  Plan 
gebaut  sind  (Fig  37).  Der  Oberarm  bezw. 
Oberschenkel  besteht   aus   einem   Knochen, 


Fig.  37.  Schema  dcr 
Extremität  eines  Land- 
wirbeltiers. Aus  Boas, 
Zoologie,  S.  411,  Fig. 
391. 


928 


Deszendenztheorie 


darauf  folgt  der  Unterarm  bezw.  Unter- 
schenkel mit  2  Knochen,  dann  die  Hand- 
oder Fuß  Wurzel  mit  2  Reihen  kleiner 
Knochen,  welche  um  ein  zentrales  Stück 
sich  anordnen  und  endlich  die  5  Finger 
oder  Zehen.  Da  nun  aber  die  Gliedmaßen 
der  Landwirbeltiere  in  der  verschiedensten 
Weise  gebraucht  werden,  zum  Laufen,  Klet- 


tern, Graben,  Schwimmen  oder  Fliegen,  so 
können  sie  von  Familie  zu  Familie  im  ein- 
zelnen sehr  große  Unterschiede  aufweisen. 
Einzelne  Knochen  können  sehr  lang  werden, 
während  andere  sich  bedeutend  verkürzen 
oder  schließhch  ganz  in  Wegfall  kommen. 
Sie  können  miteinander  verwachsen  oder 
sekundär  in  mehrere  Stücke  zerfallen.    Trotz 


CL  -. 


O  - 


Fig.  38  bis  45.    Vordergliedmaßen  von:  38  Landsalamander,  39  Meeresschildicröte,  40  Krokodil, 

41  Vogel,   42  Fledermaus,    43  Wal,   44  Maulwurf,   45  Mensch,     ö    Oberarm,   a  Elle,   s  Speiche, 

h  Handwurzel,  m  Mittelhand,  f  Finger.     Aus  Leche  (S.  128). 


Deszendenztheorie 


929 


aller  dieser  Verschiedenheiten  in  Bau  und 
Funktion  läßt  sich  aber  doch  der  gemeinsame 
Grundplan  stets  unschwer  erkennen  (Fig.  38 
bis  45).  Für  solche  Homologien  gibt  es  nur 
eine  natürliche  Erklärung,  die  Abstammungs- 
lehre: wenn  Organe,  welche  so  verschiedenen 
Zwecken  dienen,  wie  z.  B.  der  Flügel  der 
Fledermaus  (Fig.  42),  der  Grabarra  des  Maul- 


wurfs (Fig.  44)  und  der  Arm  des  Menschen 
(Fig.  45),  trotzdem  eine  solche  Ueberein- 
stimmung  in  der  Anordnung  der  Teile  er- 
kennen lassen,  so  müssen  alle  diese  Arten 
miteinander  blutsverwandt  sein  und  ihre 
Aehnlichkeit  beruht  auf  der  Abstammung 
von  einem  gemeinsamen  Urahn.  An  den  ho- 
mologen Organen  lassen  sich  eine  Keihe  all- 


Fig.  46.  Phyletische  Entwickelung  des  Auges  bei  Schnecken.  1  Pigmentfleck,  2  und  3  offenes 
Becherauge,  4  dasselbe  fast  geschlossen.  5  geschlossene  Augenblase  ohne,  6  mit  Linse  (1).  c  Cuticula, 
e    Epidermis,   s    Sinneszellen,  p  Pigment,   g    Gallerte   des  Glaskörpers,  n  Nerv,  st  Sehstäbchenj 

Aus  Boas,  Zoologie  S.  30. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenscliaften.    Band  ü.  69 


930 


Deszendenztheorie 


gemeiner  Prinzipien   feststellen,   welche   im 
folgenden   kurz    besprochen   werden  sollen. 
IL  Differenzierung.    Ein  Organ  kann 
nur  dann  zum  Ausgangspunkt  mannigfacher 
Veränderungen   werden,    wenn    es    primitiv 
gebaut    ist    d.    h.    wenn    alle    seine    Teile 
noch    einen   indifferenten    Charakter    haben 
und  noch  nicht  für  spezielle  Leistungen  zuge- 
schnitten sind,  sondern  nach  den  verschie- 
densten Eichtungen  veränderungsfähig  sind. 
Die  primitive,  indifferente  Bauart  ist  äußer- 
lich an  der  Gleichartigkeit  der  Organelemente 
zu  erkennen.  Es  fehlen  noch  große  Gegensätze 
zwischen    ihnen.       Wir    dürfen    annehmen, 
daß    die    Stammform    der    Landwirbeltiere 
Gliedmaßen  besaß,  welche  ungefähr  der  Figur 
37  entsprachen.  Eine  solche  Extremität  kann 
in  sehr  verschiedenartiger  Weise  gebraucht 
werden,  zu  meinfachen  Laufen,  aber  auch  zum 
Festhalten  der  Nahrungsmittel   mittels    der 
Hand,   oder  zum   Schwimmen  und  Graben. 
Jede     diese     Verrichtungen     wird      freilich 
etwas   unbeholfen   vollzogen   werden,    denn 
die     Vielseitigkeit      der     Verwendung      ist 
erkauft      durch      geringe      Leistungsfähig- 
keit   in     jedem     einzelnen     Gebrauchsfall. 
Die     phyletische    Entwickelung    führt    nun 
ganz  allgemein  zur  Differenzierung,  zur  Ver- 
schiedenartigkeit    der    einzelnen    Teile    des 
Organs:  indem  gewisse  Knochen  der  Extre- 
mität besonders  groß  werden  und  sich  mit 
starken  Muskeln  verbinden,  können  bestimmte 
Leistungen    viel    besser    ausgeübt    werden ; 
Hand  in  Hand  damit  geht  aber  ein  Zurück- 
treten der  übrigen  Leistungen.     Das  Organ 
wird    spezialisierter,    einseitiger,    indem   ge- 
wisse Teile   stärker   ausgebildet  und  andere 
dafür   kleiner   werden.       An   dem  Grabarm 
des    Maulwurfs    (Fig.    44)    sind    die    Ober- 
und     Unterarmknochen      kurz     und     dick 
und  mit  riesigen  Leisten  für  die  Anheftung 
der   Muskeln   versehen.      Die   Hand   ist   zu 
einer  breiten  Schaufel  umgestaltet.     Es  ist 
klar,  daß  das  Tier  mit  dieser  Vorderextremi- 
tät  nicht  schnell  laufen  oder  klettern  kann. 
Beim  Ai'ni  der  Fledermaus  (Fig.  42)  ist  nur 
der  Daumen  kurz  geblieben  und  dient  mit 
seiner  Kralle  zum  Aufhängen  des   Körpers, 
Die  übrigen  4  Finger  sind  enorm  verlängert, 
um   die  Flughaut   zwischen  sich  zu   fassen. 
Die  Differenzierung  führt  also  zur  Speziali- 
sation, zu  einseitig  erhöhter  Leistungsfähig- 
keit,   indem    gewisse    Teile    komplizierter, 
andere  häufig  reduziert  werden.   Die  in  Figur 
35  abgebildeten  Pferdefüße  zeigen  sehr  deut- 
lich das  allmähliche  Verschwinden  der  Zehen 
II  und   IV,   während  gleichzeitig   Zehe   III 
an  Größe  und  Stärke  zunimmt.    Die  Reihe 
der  Paludina  neumayri  (Fig.  34)  ist  ein 
Beispiel  dafür,  daß  eine  Zunahme  der  Kom- 
plikation, in  diesem  Falle  der  Schalenober- 
fläche,   eintreten    kann,    ohne    irgendwelche 
Reduktionserscheinunoen.      Die   Zähne    der 


Wirbeltiere  sind  ursprünglich  kleine  kegel- 
förmige Gebilde,  welche  überall  in  der  Mund- 
höhle gleichartig  aussehen;  so  bei  vielen 
Fischen,  Amphibien,  Eidechsen  und  den 
Delphinen.  Auf  höherer  Stufe  nimmt  die 
Zahl  der  Zähne  ab  und  die  vorhandenen 
werden  größer  und  unter  sich  ungleich,  wo- 
durch sie  verschiedenen  Aufgaben  besser 
gerecht  werden  können.  Die  Figuren  29  bis  31 
zeigen,  wie  die  Backzähne  der  Elefanten  sich 
durch  Ausbildung  hoher  Leisten  an  das  Zer- 
mahlen  von  Pflanzenteilen  immer  besser 
anpaßten,  während  aus  Figur  32  die  zuneh- 
mende Vergrößerung  der  Schneidezähne  und 
ihre  Umwandlung  in  Stoßzähne  zum  Angriff 
und  zum  Entwurzeln  von  Bäumen  ersicht- 
lich ist.  Das  Ansteigen  der  Organisation 
von  unten  nach  oben,  wie  wir  es  an  der  Hand 
der  Paläontologie  kennen  gelernt  haben,  be- 
ruht also  entweder  nur  auf  Komplikation 
der  Organteile  oder  gleichzeitig  auf  Speziali- 
sation, wobei  in  der  Regel  gewisse  Elemente 
sich  auf  Kosten  der  anderen  vervollkommnen, 
so  daß  Rücksehritt  und  Fortschritt  neben- 
einander herlaufen.  Als  ein  Beispiel  der 
Komplikationsreihe  lasse  ich  hier  die  Augen 
der  Schnecken  folgen  (Fig.  46),  welche  uns 
bei  verschiedenen  Arten  auf  sehr  verschie- 
dener Ausbildungshöhe  entgegentreten.  An 
dem  einfachen  Pigmentfleck  (1)  reiht  sich  der 
offene  Augenbecher  (2),  welcher  sich  allmäh- 
lich schheßt  (3,  4,  5)  und  dadurch  zur  Augen- 
blase wird,  in  der  endhch  noch  eine  Linse 
auftreten  kann  (6).  Da  alle  diese  Stadien 
bei  verwandten  Formen  beobachtet  werden, 
darf  man  annehmen,  daß  die  höheren  Stufen 
aus  den  niederen  hervorgegangen  sind. 
III.  Funktionserweiterung.  Wenn  ein 
Organ  während  seiner  phyletischen  Diffe- 
renzierung sich  zu  hoher  Leistungsfähigkeit 
und  Komplikation  entwickelt,  so  übernimmt 
es  nicht  selten  dabei  neue  Aufgaben.  Dieses 
Prinzip  der  Funktionserweiterung  ist  sehr 
wichtig,  da  es  die  Basis  ist,  auf  der  sich  ver- 
stehen läßt,  daß  Organe  häufig  ihre  Funk- 
tionen im  Laufe  der  Zeit  vollständig  wechseln, 
indem  die  ursprüngliche  Nebenfunktion  später 
zur  Hauptfunktion  wird.  iVls  Beispiel  von 
Funktionserweiterung  sei  hier  auf  folgende 
Tatsache  hingewiesen.  Wenn  man  eine  ge- 
wöhnliche Teichmuschel  untersucht  (Fig.  47), 
so  fallen  in  der  Mantelhöhle  neben  dem  Fuß 
(fu)  jedersoits  zwei  große  rotbraune  Lappen 
auf,  welche  von  vielen  Spalten  durchsetzt 
und  von  Flimmerepithel  überzogen  werden. 
Es  sind  die  Kiemen,  welche  ursprünglich 
zur  Atmung  dienen  (K).  Sie  erfüllen  aber 
auch  gleichzeitig  wichtige  Nebenfunktionen, 
indem  sie  mit  dem  Atemwasser  die  Nahrung 
herbeischwemmen  und  zur  Mundöffnung  hin- 
leiten und  außerdem  bei  weibhchen  Tieren 
die  Eier  in  sich  aufspeichern  und  so  als 
Brutraum  dienen.    Für  letztere  Zwecke  sind 


Deszendenztheorie 


931 


sie  besonders  geeignet,  da  sie  beständig  von 
frischem  "Wasser  durchspült  werden.  Sehr 
häufig  übernehmen  die  Extremitäten  der 
Tiere  irgendwelche  Nebenaufgaben;  bei  den 


dienenden  Schnauze  eine  lange  Säge  ge- 
worden, die  jetzt  zum  Aufwühlen  des  Sandes 
Verwendung  findet,  aber  vielleicht  bei  den 
direkten  Vorfahren  eine  Angriffswaffe  dar- 


Fig.    47.      Teichmuschel   nach   Entfernung   von   Mantel  und   Kiemen  der  rechten    Seite.      1,   2 
Schließmuskehi,   I,  II,  III  Ganglien,  d  Darm,  h  Herz,  b  Niere,  m  Lebermündung,  g  Geschlechts- 
drüse, fu  Fuß,  K  Kieme,  ml  Mantel.    Aus  Hertwig,  Zoologie,  S.  346,  Fig.  315. 


Wasserflöhen  (Daphnia)  und  Cyclopskrebsen 
sind  die  großen  Fühler  nicht  nur  Sinnes- 
organe, sondern  dienen  hauptsächlich  der 
Bewegung.  Beim  Flußkrebs  werden  die 
ersten  Abdominalfüße  und  beim  Hai  ge- 
wisse Fortsätze  der  Bauchflossen  als  Kopu- 
lationsapparate benutzt.  Beim  fliegenden 
Fisch  entwickelt  sich  die  Brustflosse  zum  Fall- 
schirm. "Beim  Vogel  wird  der  Schnabel 
nicht  bloß  zum  Fressen  gebraucht,  sondern 
dient  als  Hand  zu  den  verschiedenartigsten 
Verrichtungen  (Nestbau,  Einölen  des  Ge- 
fieders, Angriff  und  Verteidigung).  Die 
Ohrmuscheln  der  Säuger  dienen  ursprüng- 
lich bloß  zur  Schalleitung,  bei  Kindern, 
Antilopen  und  anderen  Arten  aber  sind  sie 
zu  einem  wirksamen  Fliegenwedel  geworden, 
welcher  die  lästigen  Insekten  von  den  Augen 
verscheucht.  Die  Balanceorgane  (Stato- 
cysten)  der  Wasserwirbeltiere  übernehmen 
beim  TJebergang  zum  Landleben  die  Ge- 
"hörfunktion.  Daß  die  Funktionserweiterung 
leicht  zu  einem 

IV.  Funktionswechsel  führen  kann, 
liegt  auf  der  Hand.  Beim  Pinguin 
(Fig.  48).  sind  aus  den  Flügeln  kleine 
mit  schuppenartigen  Federn  bedeckte,  im 
Schultergelenk  bewegliche  Flossen  geworden, 
welche  nur  unter  Wasser  gebraucht  werden. 
Bei  einem  merkwürdigen  Fisch  (dem  Schiffs- 
halter, Echeneis)  hat  sich  die  erste  Rücken- 
flosse in  ein  Saugorgan  umgewandelt  und 
beim  Sägerochen  (Pristis)  ist  aus  der 
ursprünglich  zum  Zerschneiden  des  Wassers 


stellte.  Die  erste  Kiemenspalte  der  Fische 
verwandelt  sich  bei  den  Landwirbeltieren 
in  den  Gehörgang  und  aus  den  hintersten 


'  ""^^^^^iv^'^^^Si^i 


Fig.  48.    Pinguin,  Aptenodytes  patagonica. 
Aus  Hertwig,  Zoologie,  S.  592,  Fig.  556. 

Schlundtaschen,  welche  bei  Knochenfischen 
die  Schwimmblase  aus  sich  hervorgehen 
lassen,  werden  beim  Uebergang  zum  Land- 
leben  die  Lungen. 

V.  Progressive  Veränderungen  bei 
intensivem  Gebrauch  lassen  sich  vielfach 

59* 


932 


Deszendenztheorie 


während  des  individuellen  Lebens  konsta- 
tieren. Es  ist  eine  alte  Erfahrung,  daß  Ge- 
brauch ein  Organ  vergrößert  und  dadurch 
stärkt  in  seinen  Leistungen,  während  umge- 
kehrt ein  Organ  durch  Nichtgebrauch  ver- 
kümmert. Diese  Erfahrung  bezieht  sich 
namenthch  auf  Muskeln  und  auf  Drüsen. 
Der  Lamarekismus  verallgemeinert  diesen 
Satz  und  sieht  viele  Veränderungen,  welche 
im  Laufe  der  Phylogenie  einer  Tiergruppe 
sich  vollzogen  haben,  als  Gebrauchswirkungen 
an.  An  den  Stellen,  wo  die  Muskeln  sich 
mit  den  Knochen  verbinden,  entstehen  viel- 
fach Höcker  oder  Leisten,  und  es  liegt  nahe, 
sie  zurückzuführen  auf  den  Zug,  welchen  die 
Muskeln  bei  ihrer  Kontraktion  auf  den 
Knochen  ausübten:  so  der  hohe  Kamm 
auf  dem  Brustbein  der  Vögel,  an  den  sich  die 
großen  Flugmuskeln  ansetzen  (Fig.  49crs) 
und  die  ähnhche  Bildung  in  der  Mitte  des 


Fig.  49.  Brustkorb  und  Becken  eines  Vogels, 
st  Brustbein,  crs  Kamm  desselben,  s  Schulter- 
blatt, f  Gabelbein,  c  Coraeoid,  u  Processus 
uncinatus  der  Rippe,  11  Darmbein,  is  Sitzbein, 
p  Schambein.  Aus  Hertwig,  Zoologie,  S.  581, 
Fig.  547, 

Schädels  beim  Gorilla,  welche  den  Schläfen- 
muskeln zum  Ansatz  dient.  Der  Rüssel- 
knochen an  der  Schnauze  der  Schweine  und 
des  Maulwurfs  kann  als  eine  Reizwirkung 
des  Wühlens  in  der  Erde  angesehen  werden. 
Die  Backentaschen  der  Hamster  kann  man 
sich  entstanden  denken  durch  die  Gewöh- 
nung, die  Nahrung  zunächst  rasch  in  der 
Mundhöhle  aufzuspeichern,  um  sie  dann  erst 
später  im  sicheren  Schlupfwinkel  zu  ver- 
zehren. Die  Schwielen  der  Kamele,  die 
Krallen,  Nägel  und  Hufe  der  Säuger  erklären 
sich  in  ähnlicher  Weise  durch  Druckwirkung 


auf  die  Haut,  welche  eine  Verdickung  der 
Hornschicht  zur  Folge  hat.  Welche  Gründe 
für  und  welche  gegen  diese  Auffassung 
sprechen,  soll  im  letzten  theoretischen  Ab- 
schnitt auseinandergesetzt  werden;  es  leuchtet 
aber  sofort  ein,  daß  der  Lamarekismus  eine 
Erblichkeit  der  Gebrauchswirkungeii  an- 
nehmen muß,  um  die  allmähliche  Steigerung 
im  Laufe  der  Generationen  verständlich  zu 
machen.  Es  darf  nicht  verschwiegen  werden, 
daß  eine  solche  progressive  phyletische  Eut- 
wickelung  auch  bei  passiven  Eigenschaften 
häufig  beobachtet  wird,  bei  denen  also  von 
einer  Reizung  durch  Gebrauch  oder  Uebung 
nicht  die  Rede  sein  kann.  Wir  lernten  oben 
(Fig.  7)  die  Nonne  kennen,  bei  denen  häufig 
melanistische  Exemplare  mit  starker  Pig- 
mentzunahme vorkommen,  ohne  daß  eine 
Gebrauchswirkung  angenommen  werden  kann. 
VL  Rudimentäre  Organe.  Wenn  be- 
stimmte Teile  des  Körpers  sich  vergrößern, 
so  beanspruchen  sie  mehr  Nahrung,  und  wir 
werden  erwarten  dürfen,  daß  dann  andere 
Organe  in  ihrer  nächsten  Nähe  weniger 
Nahrung  erhalten  und  infolgedessen  ver- 
kümmern und  schließlich  ganz  verschwinden. 
Für  diese  rein  theoretische  Erwägung  spricht 
die  Tatsache,  daß  sehr  oft  progressive  und 
regressive  Elemente  nebeneinander,  gleich- 
sam im  Bereiche  desselben  Blutstroms  ange- 
troffen werden.  Man  denke  z.  B.  an  die  Ent- 
wickelung  des  Pferdefußes,  bei  der  die  Mittel- 
zehe sich  in  dem  Maße  vergrößert,  als  die 
beiden  seitlichen  Zehen  verkümmern  (Fig.  35). 
Solche  in  Rückbildung  begriffene  Organe 
finden  sich  bei  Tieren  sehr  häufig;  namenthch 
unter  den  höher  organisierten  Metazoen 
gibt  es  wohl  keine  Art,  bei  welcher  nicht 
einige  derselben  nachzuweisen  sind.  Bei  den 
einfacher  gebauten  Pflanzen,  bei  Protozoen 
und  Coelenteraten  sind  sie  seltener.  Hat  die 
Rückbildung  einen  solchen  Grad  erreicht,  daß 
man  dem  Organ  keinen  Nutzen  mehr  für 
die  Erhaltung  des  individuellen  Lebens  oder 
der  Art  zuschreiben  kann,  so  spricht  man  von 
rudimentären  Organen.  Ob  ein  Gebilde 
schon  als  rudimentär  bezeichnet  w^erden 
muß,  oder  nur  als  hochgradig  rückgebildet, 
läßt  sich  allein  durch  das  Experiment  fest- 
stellen, indem  man  prüft,  ob  das  betreffende 
Organ  noch  irgendwie  funktioniert  und  ob 
seine  Entfernung  irgendwelche  schädliche 
Folgen  hat.  Auf  Neuseeland  lebt  eine  merk- 
würdige, sehr  primitiv  gebaute  Eidechse,  die 
H att er ia  punctata,  welche  auf  dem  Schei- 
tel einen  etwas  helleren  Fleck  und  darunter 
ein  rudimentäres  Scheitelauge  aufweist.  Bei 
einigen  anderen  Eidechsen  (Fig.  50)  und  bei 
Rundmäulern  wird  dasselbe  ebenfalls  beob- 
achtet und  ist  sicher  ursprünglich  bei  allen 
niederen  Wirbeltieren  vorhanden  gewesen, 
wie  aus  der  w^eiten  Verl^reitung  eines  kleinen 
Lochs  in  der  Schädeldecke  hervorgeht.    Ein 


Deszendenztheorie 


933 


Schnitt  durch  ein  solches  Auge  (Fig.  51) 
zeigt,  daß  es  noch  von  einem  aus  dem  Zwi- 
schenhirn entspringenden  Nerven  versorgt 
wird.  Trotzdem  scheint  es  schon  vöUig  funk- 
tionslos zu  sein,    wenigstens  werden  Gegen- 


Fig.  50.  Kopf  einer  Varan-Eidechse  von  oben. 
Unter  dem  hellen  Fleck  liegt  das  rudimentäre 
Scheitelaiige.      Aus   Leche   (S.  205,   Fig.  248). 

stände  bei  Annäherung  nicht  beachtet.  Der 
etwa  fingerlange  ,, Wurmfortsatz"  (Appen- 
dix vermiformis)  am  Blinddarm  des  Men- 
schen, welcher  so  häufig  die  Bhnddarment- 
zündung  hervorruft  und  dann  durch  Opera- 
tion entfernt  werden  muß,  ist  ein  gutes 
Beispiel  dafür,  daß  der  Verlust  eines  rudi- 
mentären Organs  keine  nachteiligen  Folgen 
hat.  Trotzdem  ist  es  in  vielen  Fällen  un- 
möghch,  mit  Sicherheit  anzugeben,  ob  ein 
rückgebildetes  Organ  schon  funktionslos 
gew^orden  ist  oder  noch  einen,  wenn  auch  nur 


Fig.  51.  Lcängsschnitt  diirch  Gehirn  und  Scheitel- 
ange (h)  einer  Eidechse,  sth  Großhirn,  sh  Zwischen- 
hirn, fh  Mittelhirn.   Ans  Leche  (S.  206,  Fig.  249). 


geringen  Nutzen  gewährt.  Man  kann  dem 
Menschen  auch  die  Gallenblase,  die  Älilz, 
ein  Stück  des  Darmes  oder  eine  Hand  weg- 
schneiden, ohne  daß  das  Leben  direkt  ge- 
fährdet wird,  und  trotzdem  wird  niemand 
diese  Teile  als  rudimentär  bezeichnen.  Auch 
kennen  wir  manche  Organe,  welche  durch 
ihre  geringe  Größe  den  Eindruck  von  Rudi- 
menten machen,  und  welche  trotzdem  äußerst 
wichtig  sind,  indem  sie  Stoffe  an  das  Blut 
abgeben,  welche  für  das  Wachstum  und  die 
Erhaltung  der  Gesundheit  von  größter  Be- 
deutung sind;  so  z.  B.  die  Schilddrüse,  die 
Thymus  und  die  Nebenniere  des  Menschen. 
Für  die  Abstammungslehre  aber  ist  diese 
Frage,  ob  noch  eine  Funktion  nachweisbar 
ist  oder  nicht,  gleichgültig.  Für  sie  kommt 
es  nur  darauf  an,  daß  sich  durch  verglei- 
chende anatomische  Untersuchungen  die  all- 
mähliche Rückbildung  und  das  schließliche 
Verschwinden  eines  Organs  innerhalb  einer 
Gruppe  nachweisen  läßt,  und  dieser  Nachw^eis 
ist  sehr  oft  zu  erbringen.  Dann  muß  vor  dem 
Verschwinden  schheßHch  auch  das  Stadium 
der  Nutzlosigkeit  eintreten.  Bekannte  Bei- 
spiele von  hochgradig  rückgebildeten  Or- 
ganen sind  folgende:  Bei  den  Bartenwalen 
(Fig.  52)  liegen  2  oder  3  kleine  Knochen  in 
{ der  dicken  Speckschicht  unter  der  Haut 
in  derjenigen  Region,  wo  man  die  Hinter- 
beine erwarten  sollte.  Daß  von  ihnen  irgend- 
ein Nutzen  ausgeht,  ist  höchst  unwahrschein- 
lich, denn  eine  ,, innere  Sekretion"  ist  ausge- 
schlossen. Bei  denselben  Tieren  ist  die 
Haut  nackt,  haarlos,  nur  längs  der  Oberhppe 
kommen  noch  Haarrudimente  vor.  Aehn- 
liche  Rückbildungen  von  Extremitäten  finden 
sich  im  Tierreich  sehr  oft.  Bei  dem  oben  er- 
wähnten Kiwi  sind  die  Flügel  so  klein,  daß 
sie  äußerlich  gar  nicht  ins  Auge  fallen  und 
bei  den  verwandten  neuseeländischen  Riesen- 
vögcln  (Dinornis)  fehlten  sie  vollständig. 
Bei  den  Riesenschlangen  sind  die  Hinterbeine 
noch  als  kleine  ,, Afterklauen"  zu  erkennen, 
deren  Extremitätennatur  durch  die  in  sie 
eintretenden  Knochen  bewiesen  wird.  Bei 
den  übrigen  Schlangen  fehlen  die  Hinter- 
beine vollständig  und  ebenso  der  zugehörige 
Beckengürtel.  Unter  den  Eidechsen  gibt  es 
verschiedene  Gattungen  mit  Arten,  welche 
die  allmähhche  Rückbildung  der  Beine  bis 
zum  vollständigen  Schwund  sehr  schön  er- 
kennen lassen,  so  bei  Ch  aleid  es,  Chirotes 
und  anderen.  Sinnesorgane  bilden  sich  sehr  's 
häufig  zurück,  wenn  sie  mit  Aenderung  der 
Lebensweise  außer  Funktion  gesetzt  werden. 
So  besitzen  der  Maulwurf,  der  01m(Prot  eu  s), 
die  Blinclwühler  (Coecilier),  die  Cyclo_- 1 
jtomen  rudimentäre  Augen  unter  der  Haut.r^ 
Zuweilen  erfolgt  die  Rückbildung  nur  in 
einem  Geschlecht  infolge  differenter  Lebens-  ^ 
weise.  Wir  lernten  schon  früher  (Fig.  12)  die 
Weibchen    der    Frostspanner    kennen,     mit 


934 


Deszendenztheorie 


Stummelflügeln  oder  ganz  ohne  solche,  deren 
Männchen  immer  mit  normalen  Flügeln  ver- 
sehen sind;  ferner  auch  die  2wergmännchen 
der  Rädertiere  (Fig.  13),  welche  keinen  Darm 
und  daher  auch  keine  Mundöffnung  und 
keinen  After  besitzen.  Sie  sind  nicht  im- 
stande Nahrung  aufzunehmen,  sondern  leben 
nur  1  bis  2  Tasre  von  dem  Rest  des  Eidotters. 


Kehlkopfmuskeln,  Gehirn  usw.)  vorhanden 
sind.  Die  bekanntesten  sind  das  Steißbein 
(die  letzten  Schwanzwirbel),  die  Ohrmuskeln, 
die  halbmondsförmige  Falte  im  inneren  Augen- 
winkel, die  Gaumenleisten,  der  Weisheitszahn 
(hinterster  Backzahn,  welcher  häufig  gar 
nicht  nach  außen  durchbricht)  und  der 
Wurmfortsatz  des  Bhnddarms. 


Fig.  52.      Skelett  eines  Grönlandwals  mit  Körperumriß.      Ok,  Uk   Ober-  und   Unterkiefer,    Seh 

Schulterblatt,   OA  Oberarm,   UA  Unterarm,  H  Hand,    Br  Beckenrudiment,  Fr  Oberschenkel-,  Tr 

Unterschenkelrudiraent.      Aus  Weismann,  Deszendenztheorie  II,  S.  263,  Fig.  130. 


Der  Penis  ist  bei  weibüchen  Krebsen  als  ein 
winziger  funktionsloser  Anhang  vorhanden, 
ähnhch  der  rudimentären  ]\ülchdrüse  bei 
Säugern.  Einseitige  Rudimentation  eines 
paarigen  Organes  tritt  zuweilen  ein,  wenn 
der  Raum  in  der  Leibeshöhle  beschränkt  ist. 
So  ist  bei  Schlangen  die  Unke  Lunge  winzig 
oder  fehlt  ganz  infolge  des  schmalen  langge- 
streckten Körpers.  Bei  Vögeln  ist  das  rechte 
Ovar  verkümmert,  weil  die  Lungensäcke  allen 
verfügbaren  Raum  beanspruchen.  Eine 
Rückbildung  von  geistigen  Eigenschaften, 
von  Instinkten  ist  keine  seltene  Erscheinung: 
manche  Hühnerrassen  haben  den  Trieb  zu 
brüten  fast  völlig  eingebüßt;  bei  Schweinen, 
Katzen  und  Mäusen  kommen  Individuen 
vor,  welche  ihre  Jungen  fressen  statt  sie  zu 
säugen,  und  bei  den  Arbeiterinnen  der  Ameise 
Polyergus  rufescens  ist  sogar  der  Trieb 
zur  Nahrungssuche  verloren  gegangen,  weil 
sie  sich  durch  Sklaven  (Formica  fusca) 
füttern  lassen.  Die  rudimentären  Organe 
sind  von  großer  theoretischer  Bedeutung, 
weil  sie  beweisen,  daß  ein  Organismus  nicht 
in  jeder  Hinsicht  zweckmäßig  gebaut  ist, 
sondern  überflüssige  Bestandteile  besitzt. 
Sie  entsprechen  den  Ruinen  der  Menschen, 
aus  denen  der  Historiker  Schlüsse  über  ver- 
gangene Zeiten  ziehen  kann.  Der  Mensch 
selbst  nimmt  auch  hinsichtlich  dieser  Organe 
keine  Ausnahmestellung  ein.  Wiedersheim 
kommt  in  seinem  interessanten  Buch:  „Der 
Bau  des  Menschen  als  Zeugnis  für  seine  Ver- 
gangenheit" zu  dem  Ergebnis,  daß  bei  ihm 
über  90  in  Rückbildung  begriffene  und  nur 
etwa  15  progressive  Organe  (Handrauskeln, 


S.  Beweise  aus  der  Embryologie. 
I.  Allgemeines.  Während  der  individuellen 
Entwickelung  vom  Ei  bis  zum  fertigen  ge- 
schlechtsreifen  Zustand  macht  jedes  Geschöpf 
eine  Reihe  von  Veränderungen  durch,  welche 
für  jede  Art  durchaus  gesetzmäßig  sind.  So- 
lange sich  diese  Prozesse  in  der  Ei-  oder 
Schalenhülle  oder  auch  bei  lebendig  gebären- 
den Tieren  im  mütterlichen  Körper  abspielen, 
werden  sie  als  Ontogenie  oder  Keimes  ge- 
schieht e  zusammengefaßt.  Demgegenüber 
bezeichnet  man  als  Phylogenie  oder  Stam- 
mesgeschichte alle  jene  Veränderungen, 
durch  welche  sich  im  Laufe  der  Zeit  eine 
Art  in  eine  Kette  von  anderen  umgewan- 
delt hat.  Die  Ontogenie  des  Frosches  z.  B. 
behandelt  die  Furchung  des  einzelnen  Eies, 
seine  Umbildung  zur  Kaulquappe  und  später 
zum  fertigen  Tier;  die  Phylogenie  schildert 
die  Entstehung  der  Frösche  aus  salamander- 
artigen Vorfahren,  und  diejenige  dieser  aus 
Fischen.  Die  Phylogenie  ist  eine  theore- 
tische spekulative  Wissenschaft,  da  ja  die 
Stammesgeschichte  der  direkten  Beobach- 
tung nicht  zugängig  ist;  die  Ontogenie 
(Embryologie)  ist  eine  exakt  beschrei- 
bende Wissenschaft,  da  ihre  Objekte  einer 
genauen  Untersuchung  und  auch  der  Einwir- 
kung des  Experimentes  unterworfen  werden 
können.  Das  Wort,, Entwickelung"  ist  an  sich 
nicht  eindeutig,  da  man  danniter  ebensogut 
die  Keimes-,  wie  die  Stammesgeschichte  ver- 
stehen kann.  Schon  im  Jahre  1821  hat  der 
Anatom  und  Embryolog  Meckel  beide 
Entwickelungsreihen  in  Beziehung  zuein- 
ander gesetzt,  indem  er  den  Grundsatz  auf- 


Deszendenztheorie 


935 


'  stellte,  daß  das  höhere  Tier  in  seiner  Ent- 
wickelung  die  unter  ihm  stehenden  ein- 
facher gebauten  Formen  der  Tierreihe  durch- 
laufe. Er  sprach  von  einer  „Gleichung  zwi- 
schen der  Entwickelung  des  Embryos  und  der 
Tierreihe".  Carl  Ernst  von  Bär  (1828) 
und  nach  ihm  L.  Agassiz  suchten  diesen 
Satz  dahin  einzuschränken,  daß  eine  solche 
Aehnlichkeit  mit  niederen  Formen  nur  inner- 
halb desselben  Typus  zu  verzeichnen  sei, 
z.  B.  innerhalb  der  Wirbeltiere  oder  innerhalb 
der  Arthropoden.  Mit  dem  Aufblühen  des 
Darwinismus  griff  Fritz  Müller  in  seiner 
berühmten  Schrift  ,,Für  Darwin"  den 
Meckelschen  Gedanken  wieder  auf  und  wies 
zu  seiner  Begründung  auf  die  Larven  der 
Krebse  hin.  Ganz  besonders  aber  hat  Ernst 
Haeckel  die  fundamentale  Wichtigkeit  der 
Ontogenie  für  das  Verständnis  und  die  Er- 
forschung der  Phylogenie  erkannt  und  ihr 
Ausdruck  gegeben  in  dem  sogenannten 
„biogenetischen  Grundgesetz":  „Die  Onto- 
genie ist  eine  Rekapitulation  der  Phylo- 
genie" oder  auch  in  ausführlicherer  Form: 
„Die  Formenreihe,  welche  der  individuelle 
Organismus    während    seiner    Entwickelung 


Drittens  braucht  die  Reihenfolge,  in  welcher 
die  embryonalen  Anlagen  auftreten,  sich 
mit  der  phylogenetischen  Reihenfolge  nicht 
immer  zu  decken,  da  besonders  wichtige  und 
komplizierte  Organe  häufig  besonders  früh 
erscheinen.  Untersucht  man  daher  ein  be- 
stimmtes ontogenetisches  Stadium,  so  darf 
man  nicht  erwarten,  daß  es  irgend  einem 
Vorfahren  genau  gleicht,  sondern  nur,  daß 
es  wesentliche  Organisationszüge  von  ihm 
aufweist.  Eine  Kaulquappe  (Fig.  10)  sieht 
z.  B.  nicht  genau  aus  wie  ein  Fisch,  aber  hat 
doch  große  Aehnhchkeit  mit  einem  solchen: 
der  Körper  ist  von  links  nach  rechts  zu- 
sammengedrückt und  läuft  hinten  in  einen 
großen  Ruderschwanz  aus;  es  fehlen  paarige 
Extremitäten,  das  Atemwasser  wird  in  die 
Mundhöhle  aufgenommen  und  fheßt  dann 
durch  Kiemenspalten,  welche  von  einem 
Kiemendeckel  überwölbt  sind,  nach  außen, 
um  dabei  die  Kiemen  zu  umspülen;  das  Herz 
besteht  aus  Kammer  und  Vorkammer  und  die 
Anordnung  der  Blutgefäße  ist  denen  der 
Fische  sehr  ähnlich;  die  Wirbel  sind  bikon- 
kav und  so  fort.  Noch  größer  wird  die  Aehn- 
lichkeit, wenn  man  die  Kaulquappe  mit  einem 


Fig.  53.    Axolotl,  Siredon  pisciformis.    Aus  Hertwig,  Zoologie  Fig.  5,  S.  29. 


von  der  Eizelle  bis  zu  seinem  ausgebildeten 
Zustand  durchläuft,  ist  eine  kurze  bedingte 
Wiederholung  der  langen  Formenreihe,  welche 
die  tierischen  Vorfahren  desselben  Organis- 
mus oder  die  Stammformen  seiner  Art  von 
den  ältesten  Zeiten  der  sogenannten  orga- 
nischen Schöpfung  an  bis  auf  die  Gegenwart 
durchlaufen  haben."  Er  unterschied  dabei 
zwei  verschiedene  Prozesse:  1.  die  palinge- 
netischen,  welche  die  Stammesgeschichte 
getreu  wiederspiegeln,  und  2.  die  ceno gene- 
tischen, bei  denen  dies  nicht  der  Fall  ist, 
sondern  der  Embryo  oder  die  Larve  Besonder- 
heiten erworben  hat,  welche  in  der  Stammes- 
geschichte keine  Parallele  aufweisen.  Es 
ist  klar,  daß  wenn  jeder  Embryo  alle  Stadien 
seiner  zahllosen  Vorfahren  durchlaufen  müßte, 
die  Ontogenie  enorm  in  die  Länge  gezogen 
würde.  Die  Cenogenese  offenbart  sich  also 
einmal  in  dem  Ausfall  pahngenetischer 
Stadien.  Zweitens  paßt  sich  der  Embryo 
oder  die  Larve  auch  den  besonderen  Lebens- 
bedingungen an,  durch  Bildung  neuer  Zu- 
stände oder  eigener  Organe  (Larvenorgane). 


perennibranchiaten  Salamander,  etwa  dem 
Axolotl  (Fig.  53)  vergleicht.  Als  Ursache 
der  Palingenese  wird  man  mit  Haeckel 
die  Vererbung  anzusehen  haben,  als  Ursache 
der  Cenogenese  die  wechselnden  Reize  der 
Umwelt,  denen  sich  die  Jugendstadien  ebenso 
anpassen  müssen  als  die  ausgewachsenen 
Individuen,  wenn  sie  nicht  durch  den  Kampf 
ums  Dasein  ausgerottet  werden  sollen.  Trotz 
vieler  Angriffe  ist  der  Grundgedanke  des 
biogenetischen  Gesetzes  richtig  und  hat 
daher  auch  mit  Recht  der  Embryologie  der 
letzten  Hälfte  des  vorigen  Jahrhunderts 
als  Leitstern  vorgeschwebt,  ihre  Ergebnisse 
über  das  Niveau  einer  einfachen  Be- 
schreibung emporgehoben  und  ihnen  den 
Stempel  historisch-kausaler  Verknüpfung  auf- 
gedrückt. Der  Ausdruck  biogenetisches 
,.  Gesetz"  läßt  sich  freihch  anfechten.  Ein 
Naturgesetz  ist  stets  eindeutig  bestimmt: 
wenn  die  Ursache  a  in  Kraft  tritt,  so  erfolgt 
die  Wirkung  b.  Jener  Satz  aber  sagt  aus, 
daß  ein  ontogenetisches  Stadium  entweder 
einen  palingenetischen  oder  einen  cenogene- 


936 


Deszendenztheorie 


tischen  Anstrich  haben  kann,  und  in  Wirk- 
lichkeit besteht  wohl  jedes  Stadium  aus  einer 
Mischung  beider.  Man  spricht  daher  korrekter 
von  einer  biogenetischen  ,,Rpgel"-  Es  liegt 
auch  auf  der  Hand,  daß  mit  dieser  histori- 
schen Betrachtungsweise  das  Programm  der 
Embryologie  nicht  erschöpft  ist,  sondern 
daß  sie  die  in  jedem  Stadium  aktuellen  Ur- 
sachen aufzudecken  hat,  welche  Aufgabe  die 
experimentelle  Embryologie  mit  Erfolg  in  An- 
griff genommen  hat  (vgl.  deu  Artikel  Experi- 
mentelle Morphologie).  Augriffe  gegen 
die  biogenetische  Regel  sind  namentlich  von 
0.  Hertwig  ausgegangen,  kleben  aber  an 
Aeußerlichkeiten,  ohne  den  Kern  der  Sache 
zu  berühren.  Er  behauptet,  die  Eizellen  der 
verschiedenen  systematischen  Gruppen  ent- 
hielten schon  alle  Anlagen  für  das  fertige 
Geschöpf,  und  das  Ei  eines  Säugers  sei  daher 
von  dem  einer  Muschel  ebenso  verschieden, 
wie  die  ausgewachsenen  Tiere.  Das  ist  selbst- 
verständlich, hebt  aber  nicht  die  Tatsache 
auf,  daß  alle  Eier  in  der  Eiuzelligkeit  eine 
fundamentale  Uebereinstimmung  bekunden 
mit  den  Protozoen,  so  daß  wir  mit  Recht 
sagen  können,  das  Ei  rekapituHere  das 
Protozoenstadium.  Die  verschiedenen  Pro- 
tozoen besitzen  ebenfalls  ganz  verschiedene 
Anlagen,  je  nach  ihrer  systematischen  Stel- 
lung. Trotzdem  aber  bleiben  sie  wegen  ihrer 
dauernden  Einzelligkeit  Protozoen.  Dieses 
charakteristische  Merkmal  tritt  bei  den 
Metazoen  vorübergehend  als  Wirkung  einer 
erblichen  Anlage  auf.  Wenn  nun  Hertwig 
behauptet,  daß  ,,sich  aus  der  äußerlichen 
Aehnlichkeit  embryonaler  Formen  mit  niede- 
ren Tierarten  kein  Schluß  auf  eine  gemein- 
same Abstammung  beider  ziehen  läßt,  wie 
es  so  vielfach  geschieht",  so  bestreitet  er 
damit  die  Wirkung  der  Vererbung,  welche 
doch  ein  anerkanntes  Naturgesetz  ist,  und 
entzieht  damit  der  Embryologie  ein  kausales 
Moment  von  größter  Tragweite. 

II.  Palingenetische  Embryonal- 
stadien. 1,  Gleiche  Larven  oder 
Jugendformen  als  Ausdruck  gemeinsamer 
Abstammung  werden  verschiedentlich  beob- 
bachtet.  So  herrscht  unter  den  ausgewachse- 
nen niederen  Krebsen  eine  erstaunliche  Viel- 
seitigkeit von  Formen,  aber  trotzdem  be- 
sitzen sie  fast  alle  dieselbe  charakteristische 
Naupliuslarve  (Fig.  54)  von  platter  schild- 
förmiger Gestalt,  mit  einem  Stirnauge  und 
3  Paar  Gliedmaßen,  von  denen  das  erste 
ungespalten  ist.  Man  darf  daraus  schließen, 
daß  alle  niederen  Ivrebse  eine  gemeinsame 
Stammform  hatten,  welche  durch  ein  sol- 
ches Naupliusstadium  hindurchging.  Dagegen 
ist  es  ausgeschlossen,  daß  diese  Stammform 
selbst  ein  Nauplius  war,  denn  wir  müssen 
die  Krebse  wegen  ihrer  Segmentierung  und 
anderer  Eigenschaften  von  annelidenartigen 
Vorfahren  ableiten.  Durch  Parasitismus  kann 


der  Organismus  der  Krebse  so  hochgradig 
rückgebildet  werden,  daß  die  systematische 
Stellung  an  dem  erwachsenen  Zustand  nicht 
erkannt  werden  kann.  Niemand  würde  in 
dem  ungegliederten  sackförmigen  Klumpen, 
welcher  häufig  an  der  Wurzel  des  Hinter- 


Fig.  54.  Nauplius-  (A)  und  Cyprisstadium  (B) 
von  Sacculina  carcini.  1  erste  Antenne, 
2  zweite  Antenne,  3  Mandibel,  oc  Auge,  ov 
(Jvarialanlagc,  ni  Muskeln,  f  Füße.  Aus  Hert- 
wig, Zoologie,  Fig.  382. 


Fig.  55.  Sacculina  carcini  an  dem  zurück- 
geschlagenen Hinterleib  von  Carcinus  niae- 
nas.  m  Schalenöffnung,  s  Stiel,  r  Saugwurzeln 
des  Parasiten,  welche  nur  die  Kiemen  freilassen, 
a  Antenne,  o  Auge,  d  After  der  Krabbe.  Aus 
Hertwig,    Zoologie,    S.    404,    Fig.    383. 

leibes  der  Taschenkrebse  (Fig.  55) 'sitzt  und 
mit  zahlreichen  Saugfäden  dessen  ganzen  Kör- 
per durchzieht,  einen  Krebs  vermuten. 
Und  doch  macht  eine  derartige  Sacculina 
eine  Entwickelung  durch,  welche  mit  einem 
typischen  Nauplius  beginnt,  um  dann  auf 
dem  sogenannten  Cyprisstadium  an  Ostra- 
codenkrebse  zu  erinnern.  Bei  Ringelwürmern, 
Schnurwürmern,  Strudelwürmern  und  Mol- 
lusken ist  eine  sehr  charakteristische  Larve 
mit  2  die  Mundöffnuns:  zwischen  sich  fassenden 


Deszendenztheorie 


937 


Wimperschnüren  weit  verbreitet.  Sie  wird 
als  Trochophoralarve  (Fig.  56)  bezeichnet 
und  ist  besonders  interessant,  weil  die  Käder- 
tiere  (Fig.  13)  als  Formen  angesehen  werden 
können,    welche    auf    diesem    Stadium    ge- 


Fig.  56.    Trochophora- Larve  eines  Ringelwiirmes 

(Polygordius).      0   Mundöffnung,    Wki-,   wkv 

Wimperkränze,    WS    Wimperschopf,    J    Magen, 

A  After.    Aus  Hartwig  (S.  248,  Fig.  207). 

schlecht sreif  geworden  sind.  Auch  hier  wird 
man  die  Larve  nicht  als  Stammform  anzu- 
sehen haben,  sondern  aus  ihr  nur  schließen, 
daß  alle  diese  verschiedenen  Klassen  von  der- 
selben Gruppe  (wahrscheinUch  den  Strudel- 
würmern) sich  ableiten  und  daher  auch 
eine  gemeinsame  Larvenform  rekapitulieren. 
Wenn  die  Geschlechtsreife  verfrüht  auftritt, 
wie  bei  Rädertieren,  so  spricht  man  von 
Neotenie.  Der  oben  erwähnte  Axolotl 
(Fig.  53)  kann  wegen  seiner  dauernden  Kiemen 
als  eine  neotenische  Form  angesehen  werden, 
2.  Eine  wiederholte  Bildung  des- 
selben   Organs    während    der    Ontogenie 


deutet  an,  in  welcher  Weise  sich  dasselbe 
im  Laufe  der  Phylogenie  vervollkommnet 
hat.  So  legt  sich  die  Wirbelsäule  bei  allen 
höheren  Wirbeltieren  einschließhch  des  Men- 
schen zunächst  als  ein  häutiger  Zellstrang 
an  und  wiederholt  damit  dasjenige  Stadium, 
das  beim  Amphioxus  und  den  Neunaugen 
während  des  ganzen  Lebens  erhalten  bleibt. 
Es  entsteht  darauf  um  diese  Chorda  dorsalis 
herum  eine  knorpelige,  in  Wirbel  geghederte 
Hülle,  entsprechend  dem  Knorpelskelett  der 
Haie  und  Rochen.  Endhch  gehen  die  knorpe- 
ligen Wirbel  durch  Einlagerung  von  Kalk- 
salzen in  den  knöchernen  Dauerzustand  über. 
In  ähnlicher  Weise  treten  die  Zähne  der 
Säuger  zunächst  als  IVIilchgebiß,  dann  als 
bleibendes,  höher  entwickeltes  Gebiß  auf. 
Auch  die  Niere  macht  als  Vorniere,  Urniere 
und  bleibende  Niere  3  verschiedene  Stadien 
durch,  von  denen  jedes  bei  niederen  Wirbel- 
tieren  dauernd  angetroffen  wird. 

3.  Von  typischen  Beispielen  für  die 
biogenetische  Regel  seien  folgende  ge- 
nannt: Bei  den  Plattfischen  (Scholle,  Flunder, 
Glattbutt)  zeigen  die  erwachsenen  Tiere 
eine  auffallende  Asymmetrie,  indem  die  eine 
Körperseite  2  Augen  trägt  und  gefärbt  ist, 
während  die  andere  ,, blinde"  der  Augen  ent- 
behrt und  weiß  aussieht.  Mit  letzterer  legt 
sich  das  Tier  in  der  Ruhestellung  dem  Boden 
an.  Die  Ontogenie  beweist,  daß  die  Vor- 
fahren der  Plattfische  den  gewöhnlichen 
symmetrischen  Bau  besaßen,  denn  die  jugend- 
lichen Exemplare  verhalten  sich  völlig  nor- 
mal: beide  Seiten  sind  pigmentiert  und  auf 
jeder  sitzt  ein  Auge,  und  die  Tiere  schwim- 
men in  der  gewöhnlichen  Weise.  Hand  in 
Hand  mit  der  Rückbildung  der  Schwimmblase 
sinken  sie  zu  Boden  und  legen  sich  auf  eine 
Seite,  was  ein  Hinüberwandern  des  verdeckten 
Auges  auf  die  andere  Seite  und  die  Rück- 
bildung des  Farbstoffes  zur  Folge  hat  (Fig.  57). 


Fig.  57*    Drei  Stadien  des  Glattbutts,  oben  von  links,  unten  von  rechts  gesehen.    1  symmetrisch, 
mit  beginnender,  3  mit  fertiger  Asymmetrie  der  Augenstellung.    Aus  Boas  (S.  493,  Fig.  470). 


938 


Deszendenztheorie 


Die  Einsiedlerkrebse  (Pagurus)  stecken 
ihren  weichen  Hinterleib  in  eine  leere 
Schneckenschale,  wodurch  er  spiralig  ge- 
krümmt wird.  Diese  Krümmung  tritt  auch 
ein,  wenn  den  Tieren  die  Gelegenheit  zur 
Besitzergreifung  von  Schneckenhäusern  fehlt, 
ist  also  ein  erbüches  Merkmal.  In  der  ersten 
Jugend  ist  aber  der  Hinterleib  gerade,  wie 
bei  anderen  Krebsen.  Die  Bartenwale 
sind  im  ausgewachsenen  Zustand  durch  das 
Fehlen  der  Hinterbeine,  der  Haare  und  der 
Zähne  ausgezeichnet.  Beim  Embryo  aber 
«ind  alle  3  Organe  nachzuweisen.  Manche 
andere  Wirbeltiere,  welche  im  fertigen  Zu- 
•stand  zahnlos  sind,  legen  die  Zähne  trotz- 
dem in  der  Jugend  als  völlig  nutzlose  Ge- 
bilde an,  so  das  Schuppentier  (Manis), 
Schildkröten  und  Vögel.  Auch  der  Mensch 
weist  während  seines  Embryonallebens  manche 
Organe  und  Verhältnisse"^  auf,  die  sich  nur 
verstehen  lassen  als  Erbteile  tierischer  Vor- 
fahren. So  erinnert  an  den  Affenpelz  die 
dichte  Behaarung  des  ganzen  Körpers  (mit 
Ausnahme  der  Lippen,  Hand-  und  Fußinnen- 
fläche), welche  bei  jedem  Embryo  1)!S  kurz 


^„^yff^^h  '^^«"v^ 


findet  sich  noch  ein  Os  centrale  und  am 
Schulterblatt  wird  der  Rabenschnabel- 
fortsatz  getrennt  angelegt.  Eine  Milchleiste 
mit  jederseits  5  oder  mehr  Anlagen  von 
Milchdrüsen  zeigt  an,  daß  dieses  Organ  wie 
bei  niederen  Säugern  ursprünglich  nicht  nur 
in  einem  Paar  vorhanden  war. 


Fig.  58.    Laniigo,  embryonales  Haarkleid  eines 
ömonatlichen  Embryo.     Aus  Leche  (Fi^.  257). 


vor  der  Geburt  vorhanden  ist  (Fig.  58). 
Auf  frühen  Stadien  sind  die  Kiemenspalten 
vorhanden,  das  Herz  besteht  nur  aus  Vor- 
kammer und  Kammer  und  die  Anordnung 
der  Blutgefäße  zwischen  ihnen  entspricht 
ganz  dem  Verhalten  der  Fische  (Fig.  59). 
Hinten  läuft  der  Körper  in  einen  deuthchcn 
Schwanz  aus,  welcher  in  äußerst  seltenen 
Fällen  (Fig.  60)  sogar  beim  Neugeborenen 
noch   vorhanden   ist.      In    der    Handwurzel 


Fig.  59.  Menschlicher  Embryo  von  4,2  mm  Länge, 
r  Riechgrube,  o  Ober-,  u  Unterkiefer,  1 — 5  die 
Arterienbogen  und  zwischen  ihnen  die  4  Kiemen- 
spalten, h  Hörbläschen,  us  Muskelsegmente, 
V  Vorkammer,  K  Kammer^  S  Schwanzhöcker. 
Aus  Hertwig  (Fig.  3,  S.  29). 

Die  biogenetische  Regel  kommt  auch 
häufig  in  den  Instinkten  und  Lebensgewohn- 
heiten zum  Ausdruck.  Die  Salmoniden  sind 
ursprünghch  Süßwasserfische,  und  deshalb 
wandert  der  Lachs  zur  Laichzeit  die  Flüsse 
hinauf,  während  umgekehrt  der  aus  dem  Meere 
stammende  Aal  in  dieses  zurückwandert. 
Die  Seehunde  und  Pinguine  setzen  ihre 
Jungen  bezw.  ihre  Eier  am  Lande  ab,  weil 
sie   von   Landtieren   abstammen. 

III,  Cenogenetische  Stadien.  Als 
Ausfall  wichtiger  Stadien,  welche  den  Vor- 
fahren sicherlich  zukamen,  darf  das  Fehlen 
jeder  Spur  einer  Darmanlage  bei  den  Band- 
würmern, das  Fehlen  einer  Schultergürtel- 
anlage bei  Schlangen,  des  Kaulquappen- 
stadiums bei  manchen  Fröschen  (Hylodes 
martinicensis)  angesehen  werden.  Umge- 
kehrt sind  häufig  sekundäre  Organe  bei 
Larven  und  Embryonen  aufgetreten.  So 
die    Finnenblase,    welche    den    Bandwurm- 


Deszendenztheorie 


939 


köpf  umhüllt  und  gegen  den  Druck  der 
Muskeln  des  Wirts  schützt,  die  Eizähne, 
welche  bei  manchen  Insekten,  Reptilien  und 
Vögeln  das  Durchbrechen  der  Eihülle  er- 
leichtern, die  Amnion  hüllen  bei  den  Embryo- 
nen der  Reptilien,  Vögel  und  Säuger;  Wimper- 
kränze in  verschiedenster  Anordnung  bei 
pelagischen  Larven  von  Ringelwürmern,  das 


Fig.  60.     Zehnjähriges  geschwcänztes  Kind. 
Leche  (S.  211,  Fig.  256). 


Aus 


Puppennihestadium  der  Schmetterlinge  und 
Anderes. 

IV.  Als  Epistase,  Stehenbleiben 
auf  niederer  Stufe,  hat  Eimer  die 
Erscheinung  bezeichnet,  daß  von  2  nahe  ver- 
wandten Formen  die  eine  dauernd  in  einem 
oder  in  mehreren  Merkmalen  primitiver  ge- 
baut ist,  während  die  andere  dieses  Stadium 
durchläuft  und  dann  einen  höheren  Aus- 
bildungsgrad erreicht.  Unter  den  Ibissen  hat 
die  Gattung  Plegadis  dauernd  Federn 
am  Hals  und  am  Kopf,  während  die  echten 
Ibisse  in  der  Jugend  total  befiedert  sind, 
später  aber  einen  nackten  Hals  und  Kopf 
erhalten.  Die  Hornhechte  (Belone)  sehen 
in  der  Jugend  merkwürdig  aus,  indem  die 
Unterkiefer  über  die  Oberkiefer  weit  vor- 
ragen. Bei  der  nahe  verwandten  Gattung 
Hemiramphus  erhält  sich  dieses  Stadium 
dauernd. 


V.  Man  spricht  von  Hemmungs- 
bildung, wenn  die  Ontogenie  infolge  irgend- 
eines Umstandes  auf  einer  Stufe  dauernd 
stehen  bleibt,  welche  normalerweise  vorüber- 
gehend auftreten  müßte.  Solche  Hemmungs- 
bildungen haben  häufig  einen  pathologischen 
oder  abnormen  Anstrich.  Das  nebenan  (Fig.  60) 
abgebildete  geschwänzte  Kind  würde  hier- 
her gehören.  Ebenso  persistiert  zuweilen  das 
embryonale  Haarkleid  (so  bei  den  ,, Hund- 
oder Löwenmenschen"  Fig.  61),  Ueberzählige 
Brustwarzen,  dauernde  Kiemenspalten  in  der 
Form  von  Halsfisteln,  ein  geteilter  Uterus, 
Kloakenbildung  und  anderes  wird  bei  Menschen 
zuweilen  beobachtet.  Man  pflegt  diese  Rück- 
schläge auf  weit  zurückliegende  Vorfahren 
auch  Atavismen  zu  nennen.  Dreizehige 
Pferde  und  beiderseits  gefärbte  erwachsene 
Schollen  gehören  aus  dem  Tierreich  hierher. 
Daneben  gibt  es  eine  zweite  Reihe  von  Rück- 
schlägen, die  sogenannten  Hybridatavismen, 
welche  auf  der  Vereinigung  der  Erbfaktoren 
der  Wildform  beruhen.  Kreuzt  man  z.  B, 
eine  rotäugige  graugelbe  Maus  mit  einer 
schwarzäugigen  braunen,  so  entstehen  regel- 
mäßig wildfarbige  Mäuse  (vgl.  den  Artikel 
„Bastardierung"). 

6.  Beweise  aus  dem  Verhalten  lebender 
Tiere.  Wenn  die  höheren  Lebewesen  im 
Laufe  der  Zeiten  sich  aus  niederen  entwickelt 
haben,  so  müssen  sie  veränderhch  sein,  und 
diese  Plastizität  muß  sich  an  jedem  einzelnen 
Individuum  feststellen  lassen.  Das  Studium 
der  lebenden  Formen  wird  daher  für  die  Ab- 
stammungslehre von  Bedeutung  sein,  wenn 
die  Tatsachen  der  geographischen  Verbrei- 
tung, das  Verhalten  der  Organismen  im  Zu- 
stande der  Domestikation  und  die  so  ent- 
standenen Kulturrassen,  die  Reaktion  der 
Geschöpfe  bei  experimentell  veränderter 
Umgebung  und  die  Lebensweise  unter  eigen- 
artigen äußeren  Bedingungen  untersucht 
werden.  Da  manche  hierher  gehörige  Kapitel 
unter  einem  besonderen  Stichwort  behandelt 
werden,  so  erwähne  ich  hier  nur  solche  Tat- 
sachen, welche  direkt  für  die  Abstammungs- 
lehre verwertet  werden  können. 

I.  Die  Tiergeographie  Hefert  eine 
Reihe  von  Beobachtungen,  welche  für  die 
Richtigkeit  der  Abstammungslehre  sprechen, 
und  nur  von  ihrem  Boden  aus  verstanden 
werden  können.  1.  Es  sei  zuerst  erinnert  an 
die  geographischen  Rassen  (=  Sub- 
species,  vgl.  oben  Variabilität  V),  welche  von 
fast  allen  weit  verbreiteten  Tier-  und  Pflan- 
zenarten bekannt  sind.  Denn  alle  solche 
Geschöpfe  sind  den  verschiedensten  äußeren 
Bedingungen  ausgesetzt  und  nehmen  deshalb 
in  jedem  Gebiet  ein  charakteristisches  Gepräge 
an.  Dabei  sind  sehr  häufig  zwischen  den  Be- 
wohnern zweier  benachbarter  Gebiete  Ueber- 
gänge  zu  konstatieren.  Als  Beispiel  erwähne 
ich  die  Graumeise    Parus  communis  mit 


940 


Deszendenztheorie 


folgenden   Snbspecies:   Dresseri,   England;   lieh  nach  Deutscliland  hinüber.    In  einzelnen 
italicus,  Toskana;   snbpalustris,  Oester-   Fällen   lassen   sich  „geographische  Formen- 


reich  -  Ungarn,  Deutschland;  communis, 
Schweiz;  meridionalis,  Ostseeprovinzen; 
stagnatilis,  GaUzien,  Armenien;  brevi- 
rostris,  Baikalsee;  crassirostris,  Sibirien, 
Korea;  seebohmi,  Nordjapan;  heusoni, 
südlicher  Teil  von  Nordjapan.     Vom  Stein- 


Fig.  Gl.     Hinidemensch    mit  dauerndem  embryonalen  Haarkleid. 
Aus  Lache  (S.  212,  Fig.  258). 


bock  Capra  ibex  werden  6  geographische   (Lycaena 


Kassen  unterschieden,  von  denen  jede  in 
einem  besonderen  Gebirgsterrain  lebt;  so  in 
den  Alpen,  den  Pyrenäen,  im  Kaukasus,  in 
Armenien,  Abessinien  und  im  Himalaya.  Alle 
diese  Formen    stehen    sich    sehr    nahe   und 


ketten"  aufstellen,  d.  li.  eine  Art  verändert 
sich  in  gesetzmäßiger  Weise,  wenn  man  in 
bestimmter  geographischer  Richtung  sie  ver- 
folgt. So  sind  die  auf  der  Bahaminsel  New 
Providence  lebenden  Exemplare  der  Schnecke 
Cerion  gl  ans  im  Westen  w^eiß,  dickschalig 
und  mit  starken  Rippen 
versehen.  Nach  Osten  zu 
wird  die  Zahl  der  Rippen 
von  Station  zu  Station 
größer  und  gleichzeitig 
nehmen  sie  an  Höhe  ab, 
bis  schließhch  am  Ostende 
der  Insel  glatte  und  bunt 
gefärbte  Exemplare  auf- 
treten. Die  Ursache  sind 
wahrscheinlich  größere 
Niederschläge  in  den  öst- 
Mchen  Gebieten. 

2 .  D  i  s  k  0  n  t  i  n  u  i  e  r  1  i  c  h  e 
Arten  sind  solche,  welche 
durch  geologische  oder  kU- 
matische  Veränderungen 
räumlich  auseinander  ge- 
rissen wurden  und  nun  an 
verschiedenen  getrennten 
Wohngebieten  vorkom- 
men. So  sind  eine  ganze 
Anzahl  von  Tier-  und 
Pflanzenformen  durch  die 
Eiszeit  teils  nach  Norden 
in  die  arktischen  Gebiete, 
teils  nach  Süden  in  die 
höheren  Gebirge  getrieben 
worden,  weil  sie  kälte- 
liebende Formen  waren. 
Hierhin  gehören  von 
Säugern  Lepus  timidus 
(variabilis)  und  ver- 
schiedene Schmetterlinge 
donzelii      und       pheretes. 


Argynnis  pales,  Erebia  manto),  Heu- 
schrecken und  Pflanzen.  Auch  die  eben  er- 
wähnten Steinböcke  können  hierher  gerechnet 
werden. 

3.    In  anderen  Fällen  sind  die  Eigenarten 


unterscheiden  sich  nur  im  Gehörn  und  im  der  Verbreitung  nur  dvn"ch  die  geologischen 

Kinnbart.  WahrscheinMch  bestand  zur  Eiszeit  Umwandlungen    zu    erklären.        Hierhin 

nur  eine  weit  verbreitete  Art,  die  sich  dann  gehören  die  ,, Reliktenfaunen"  verschiedener 

beim  Anbruch  einer  wärmeren  Periode  auf  großer   Süßwasserseen,  welche  einen  ausge- 

die  hohen  Gebirgszüge  zurückzog  und  hier  sprechen    marinen    Charakter    haben.       So 

durch   Inzucht   und    lokale  Verhältnisse    in  Phoca  baicalensis,Cottus  quadricornis 

verschiedene   Rassen   zerfiel.      Vom  Eichel-  im   Baikalsee,   welcher   daneben    al^er   auch 

häher    Nucifraga     caryocatactes    wird  echte  Süßwasserformen  beherbergt,  und  Pho- 

eine  var.    pachyrhyncha   mit    dickem  ca    caspica,     Cardium     edule,     Venus 

Schnabel  und  schmaler  weißer  Schwanzbinde  gallina,    Idotea   entomon   im    Kaspisee. 

und     eine     var.     leptorhyncha    mit  Diese  beiden  innerasiatischen   Seen   müssen 

schlankem     Schnabel    und    breiter    weißer  also  früher  mit  dem  Meer  in  Verbindung  ge- 

Schwanzbinde  unterschieden.    Erstere  ist  in  standen   haben.     Der   Gardasee  scheint   ein 

Deutschland  und  den  Alpenländern,  letztere  alter  Fjord  des  adriatischen  Meeres  zu  sein, 
in  Sibirien  heimisch,  wandert  aber  gelegent- '  denn  er  enthält  von  Meeresbewohnern  eine 


Deszendenztheorie 


941 


Garnele(Palaemonetes  vari an s)und einige 
Fische  (Alosa  finta,  Blennius  vulgaris). 

4.  Schöpfungs Zentren.  Wenn  be- 
stimmte Familien  ausschließlich  oder  ganz 
überwiegend  in  einem  bestimmten  Gebiet 
vorkommeu,  so  kann  man  annehmen,  daß 
sie  hier  entstanden  sind.  So  sind  die  zirka 
400  Arten  Kohbris  nur  in  Amerika  heimisch, 
die  Lemuren  und  Chamäleonen  sind  für  Mada- 
gaskar charakteristisch;  die  Janneliden,  eine 
Gruppe  der  Lungenschnecken  mit  höchst 
eigentümlicher  Atmung,  sind  ausschließlich 
Bewohner    des   australischen    Gebietes,    usf. 

5.  Alle  Isolationsgebiete  weisen  ende- 
mische Arten  auf,  d.  h.  Arten,  welche 
nur  an  einem  Punkte  der  Erde  angetroffen 
werden,  offenbar  weil  sie  den  hier  herrschen- 
den eigentümhchen  Lebensbedingungen  ihren 
Ursprung  verdanken.  Dabei  ist  es  gleich- 
gültig, ob  die  natürlichen  Greuzscheideu  durch 
Bergketteu,  Flüsse  oder  durch  Meeresarme, 
Ozeane  oder  Seen  gebildet  werden;  Voraus- 
setzung ist  nur,  daß  das  natürhche  Ausbrei- 
tungsvermögen eine  Ueberschreitung  dieser 
Grenzen  nicht  gestattet.  Ein  Süßwasserfisch 
kann  in  einem  See  ebenso  scharf  isoliert  sein, 
wie  eine  Landschnecke  auf  einer  ozeanischen 
Insel.  Bekannte  Beispiele  sind  die  Achati- 
nellen  auf  der  hawaischen  Insel  Oahu  mit 
zirka  200 Arten  und  SOOVarietäten,  welche  über 
die  vielen  Täler  der  Insel  verteilt  sind;  die 
unter  ähnHchen  Bedingungen  lebenden  Par- 
tula- Arten  auf  Tahiti  die  Cerion- Arten 
auf  den  Bahamas,  die  Geospizafinken 
und  Riesenschildkröten  auf  den  Galapagos, 
welche  fast  auf  jeder  Insel  zu  einer  besonderen 
Art  sich  entwickelt  haben;  ferner  die  durch 
die  Flußgebiete  in  verschiedene  Formen  zer- 
fallenen Orangs  auf  Borneo  und  Sumatra. 
Weiteres  vgl.  bei  dem  Artikel  ,,Z  o  o  - 
g  e  0  g  r  a  p  h  i  e". 

II.  Auf  die  Kulturrassen  der  Haus- 
tiere und  Nutzpflanzen  als  überzeugende 
Beweise  für  die  Veränderlichkeit  und 
Plastizität  der  Organismen  hat  schon  La- 
marck  nachdrücldichst  in  seiner  Philo- 
sophie zoologique  hingewiesen  und  Darwin 
ist  ihm  hierin  gefolgt."  In  der  Tat  sprechen 
die  zahlreichen  von  dem  Gallus  bankiva 
abstammenden  Hühnerrassen,  der  Formen- 
reichtum der  Tauben,  welcher  sich  von 
der  Columba  livia  als  Stammform  ableitet, 
und  die  ungefähr  15  Kanarienrassen,  welche 
sich  nachweislich  seit  1550  in  Europa  unter 
dem  Einfluß  des  Menschen  entwickelt  haben, 
eine  so  beredte  Sprache,  daß  dieses  Zeugnis 
allein  genügen  würde,  um  die  Konstanz  der 
Arten  zu  widerlegen.  Dabei  sind  die  Unter- 
schiede ja  häufig  so  außerordentlich  groß, 
daß  man  die  aus  einer  Wildform  hervorge- 
gangenen Rassen  vielfach  zu  verscliiedenen 
Familien  rechnen  würde,  wenn  sie  in  freier 
Natur  beobachtet  würden. 


III,  Ueber  die  Veränderungen,  welche 
an  Tieren  und  Pflanzen  durch  künstliche 
Versuchsbedingungen  erzeugt  sind,  siehe 
die  Abschnitte  experimentelle  Morphologie 
und  Vererbung,  vgl.  auch  Figur  1,  2. 

IV.  Zahlreiche  Beispiele  "veränderter 
Lebensweise  von  Wildarten  sind  bekannt 
geworden  und  häufig  indirekt  durch  den 
Menschen  veranlaßt  worden.  Der  Keapapa- 
gei,  Nestor  not  abilis,  von  Neuseeland,  fraß 
ursprünglich  Insekten,  Regenwürmer,  Beeren 
und  Pflanzensamen.  Seit  Einführung  der 
Schafe  1861  ist  er  teilweise  ein  Raubvogel 
geworden,  welcher  zuerst  die  Felle  von 
Fleischresten  säuberte,  dann  aber  dazu 
übergegangen  ist,  die  Schafe  direkt  anzu- 
fallen und  ihnen  Löcher  in  den  Rücken  zu 
schlagen.  Viele  Vögel  haben  ihre  ursprüng- 
hche  Nistweise  verändert  (Hausschwalbe, 
Rauchschwalbe)  oder  benutzen  Baumwolle, 
Lappen,  Papier,  Zeug  zum  iVusfüttern  der 
Nester.  Der  Turmfalke,  welcher  ursprüng- 
lich ein  Waldvogel  war,  hält  sich  jetzt  mit 
Vorliebe  an  den  Kirchtürmen  größerer  Städte 
auf.  Ein  kleines  Würmchen,  das  Essigälchen, 
Anguillula  aceti,  findet  sich  massenweise 
in  Essigfabriken  und  hat  sich  an  dieses 
Kulturprodukt  so  gewöhnt,  daß  es  noch  in 
15%  Lösung  wochenlang  lebt.  Viele  einhei- 
mische Raupen  haben  sich  an  importierte 
Nutzpflanzen  gewöhnt,  so  der  Totenkopf 
an  die  Kartoffel.  In  wieder  anderen  Fällen 
steht  der  Wechsel  der  Lebensweise  in  keiner 
Beziehung  zum  Einfluß  des  Menschen.  So 
wandert  ein  Hydroidpolyp,  Cordylophora 
lacustris,  und  eine  Mytihde,  Dreissensia 
polymorpha,  welche  beide  von  Haus  aus 
Meeresbewohner  sind,  immer  weiter  in  das 
Süßwasser  ein.  Die  Flunder  hat  die  Tendenz 
angenommen,  weit  in  die  Flüsse  hinauf  zu 
gehen,  und  2  echte  Clupeiden,  Alosa  finta 
und  Alosa  vulgaris,  steigen  im  Rhein  und 
Neckar  bis  nach  Heilbronn  hinauf.  Man  darf 
annehmen,  daß  über  kurz  oder  lang  solche 
Veränderungen  in  der  Lebensweise  auch 
morphologische  Variationen  zur  Folge  haben 
werden.  Oder  sie  führen  zu  einer  Spaltung 
in  2  biologische  Rassen,  wie  z.  B.  Arvicola 
amphibius  als  Wasserratte  sich  am  Wasser 
aufhält  und  als  Schermaus  auf  trockenen  Ge- 
bieten oft  weit  ab  von  Flüssen  und  Teichen 
lebt. 

7.  Theorien  über  Artbildung  und  Ent- 
stehung der  organischen  Zweckmäßig- 
keit. I.  Allgemeines.  Das  Deszendenz- 
problem zerfällt  in  2  Hauptfragen:  wie  ent- 
stehen neue  erbhche  Variationen  (Idiomuta- 
tionen)  und  wie  entstehen  die  Anpassungen  ? 
Dazu  kommen  eine  Menge  von  Nebenfragen: 
Treten  die  Idiomutationen  als  Singularvaria- 
tionen auf,  also  bei  einzelnen  Individuen,  oder 
sofort  bei  zahlreichen  Individuen  als  Rassen- 
merkmale?   Wenn  ersteres  der  Fall  ist,  wie 


942 


Deszendenztheorie 


gewinnen  sie  allmählich  die  Oberhand  ? 
Muß  eine  Idiomutation  die  Stammform  ver- 
drängen oder  können  beide  nebeneinander 
existieren  ?  Wie  entsteht  im  letzteren  Falle 
eine  sexuelle  Isolation  der  beiden  Formen? 
Entstehen  neben  den  Anpassungen  auch 
indifferente  oder  schädliche  Bildungen?  Es 
ist  hier  unmöghch,  auf  alle  diese  Probleme 
einzugehen,  ich  verweise  den  Leser,  welcher 
tiefer  eindringen  möchte,  auf  die  ausführ- 
liche Darstellung,  welche  ich  in  meinem 
Buche  ,, Selektionsprinzip"  gegeben  habe. 
Bezüglich  der  ersten  Hauptfragen  verweise 
ich  auf  die  Angaben  unter  Variabilität  A, 
aus  denen  hervorgeht,  daß  erbliche  Varia- 
tionen, welche  konstant  weiterzüchten  und 
sich  wie  echte  Arten  verhalten,  auf  doppelte 
Weise  entstehen  können:  1.  Durch  Reizung 
des  Keimplasraas  (Idiomutation),  wie  die 
Versuche  von  Fischer  und  Tower  erkennen 
lassen  und  2.  durch  Kreuzung  (Amphimuta- 
tion).  Die  auf  die  erstere  Weise  erzielten  Er- 
schütterungen der  Erbsubstanz  können  sich 
dann  entweder  schon  an  dem  fertigen  Indi- 
viduum zeigen  (der  auf  eine  Schmetterlings- 
puppe ausgeübte  Temperaturreiz  äußert  sich 
an  denFlügcln  des  ausschlüpfenden  Schmetter- 
lings (Fig.  1))  oder  sie  treten  erst  an  den  Nach- 
kommen des  gereizten  Individuums  auf, 
während  dieses  selbst  unverändert  bleibt. 
Tower  brachte  4  Männchen  und  4  Weib- 
chen von  Leptinotarsa  deceralineata 
in  35"  C.  und  große  Trockenheit  bei  niederem 
Luftdruck.  Sie  legten  98  Eier  ab,  aus  denen 
14  unveränderte  decemlineata  und  84  ver- 
änderte Individuen  (82  von  der  Mutation 
pallida  und  2  von  derMutationimmaculo- 
thorax)  sich  entwickelten.  Darauf  wurden 
die  Käfer  wieder  unter  normale  Bedingungen 
gebracht  und  legten  2  weitere  Eihaufen  ab,  aus 
denen  normale  Tiere  hervorgingen.  Der 
Reiz  hatte  also  im  ersteren  Falle  nicht  die 
Eltern,  aber  deren  Keimzellen  verändert 
und  so  Idiomutationen  erzeugt.  Aus  den 
Versuchen  von  Fischer  und  Tower  geht 
ferner  hervor,  daß  die  Keimzellen  nicht  zu 
jeder  Zeit  beeinflußt  werden  können,  sondern 
nur  während  der  ,, sensiblen  Periode",  welche 
wahrscheinlich  mit  dem  Wachstum  der  Keim- 
zellen zusammenfällt.  Die  durch  Kreuzung 
erzeugten  Amphimutationen  sind  zwar  viel- 
fach Heterozygoten  und  züchten  dann  zu- 
nächst nicht  rein.  Wie  unter  dem  Stichwort 
Bastardierung  zu  ersehen  ist,  treten  aber 
die  Heterozygoten  von  Generation  zu  Gene- 
ration an  Zahl  zurück,  so  daß  schließHch 
nur  noch  konstant  vererbende  Homozygoten 
übrig  bleiben,  wenn  die  Formen  sich  selbst 
überlassen  sind. 

Um  das  zweite  Hauptproblem,  die  Ent- 
stehung der  Anpassungen,  würdigen  zu  können, 
sei  zunächst  darauf  hingewiesen,  welche 
enorme  Rolle  die  nützüchen  Einrichtungen 


bei  den  Organismen  spielen,  welche  teils 
der  Erhaltung  des  Individuums  dienen,  teils 
den  Nachkommen  zugute  kommen,  also 
die  Arterhaltung  fördern.  Man  pflegt  sie 
als  ,, zweckmäßige"  Bildungen  zu  bezeichnen, 
weil  sie  wie  die  Teile  einer  Maschine  den 
Eindruck  erregen,  als  ob  sie  durch  eine  Intelli- 
genz geschaffen  seien,  um  einem  beab- 
sichtigten Zwecke  zu  dienen,  z.  B.  das  Auge 
zum  Sehen,  das  Ohr  zum  Hören.  Ob  dieser 
Eindruck  aber  wirklich  richtig  ist,  ob  die 
organische  Zweckmäßigkeit  , .teleologisch" 
beurteilt  werden  muß,  oder  final,  d.  h. 
nur  auf  die  mechanische  Wirlmng  der  Natur- 
gesetze zurückgeführt  werden  kann,  ist  das 
große  Problem.  Die  Anpassungen  als  zweck- 
mäßig zu  bezeichnen,  kann  also  irreführen 
insofern,  als  in  dem  Worte  ,, zweckmäßig" 
die  Antwort  auf  diese  Frage  schon  vorweg- 
genommen wird.  Dieser  Ausdruck  hat  sich 
aber  so  sehr  eingebürgert,  weil  die  teleolo- 
gische Beurteilungsweise  jahrhundertelang 
allein  herrschte  und  erst  durch  den  Darwinis- 
mus ins  Wanken  geraten  ist,  daß  er  kaum 
auszurotten  ist.  Wir  werden  ihn  daher  auch 
brauchen  als  synonym  mit  nützlich,  leben- 
erhaltend, lebenfördernd.  Durch  die  An- 
passung unterscheiden  sich  die  lebenden 
Körper  in  fundamentaler  Weise  von  den 
toten.  Bei  den  letzteren  kommen  vielfach 
Zustände  vor,  welche  die  Dauer  eines  Ge- 
bildes oder  eines  Zustandes  erhöhen  (Eisen- 
z.  B.  bedeckt  sich  mit  Rost  und  wird  dadurch 
vor  weiterer  Verwitterung  geschützt),  aber 
man  kann  sie  nicht  Anpassungen  nennen, 
denn  für  einen  toten  Körper  ist  es  gleich- 
gültig, in  welchem  Zustand  er  sich  befindet. 
Erst  wenn  er  in  Beziehung  zu  lebenden  tritt, 
z.  B.  wenn  der  Eisenstab  von  Menschen  ge- 
braucht wird,  kann  die  Erhaltung  eines 
Zustandes  als  nützhch  angesehen  und  da- 
her als  Anpassung  bezeichnet  werden.  Die 
lebenerhaltenden  Einrichtungen  der  Organis- 
men sind  so  ungeheuer  vielseitig,  daß  es  zu 
einem  gewissen  Ueberblick  nötig  ist,  sie  in 
verschiedene  Kategorien  zu  sondern,  ob- 
wohl sie  nicht  immer  scharf  zu  trennen  sind, 
indem  dieselbe  Anpassung  zuweilen  zu  ver- 
schiedenen Kategorien  gerechnet  werden 
kann.  Wir  unterscheiden  bei  den  Organis- 
men folgende: 

II.  Kategorien  der  organischen 
Zweckmäßigkeit.  1.  Korrelative  Zweck- 
mäßigkeit =  Einheitlichkeit  der  Organisa- 
tion. Alle  Teile  eines  Tier-  oder  Pflanzen- 
körpers sind  von  einander  aljhängig  (Korre- 
lation) und  nehmen  aufeinander  Rücksicht, 
daher  erfolgt  das  Wachstum  der  Teile  pro- 
portional und  die  aufgenommene  Nahrung 
kommt  nicht  bloß  dem  Darmkanal,  sondern 
allen  Körperteilen  zugute. 

2.  Aeußere  Zweckmäßigkeit,  Jeder  Or- 
ganismus ist  auf  bestimmte  Existenzbedin- 


Deszendenztheorie 


943 


gungen  zugeschnitten,  und  seine  Teile  ver- 
mögen nur  diesen  gerecht  zu  werden.  Bau 
und  Lebensweise,  Organisation  und  Milieu 
stehen  in  Harmonie  miteinander.  An  dem 
Bau  eines  Vogels,  eines  Wales,  eines  Chamä- 
leons, eines  Bandwurms  läßt  sich  das  Gesagte 
leicht  erläutern.  Weiter  gehört  hierher  das 
große  Kapitel  der  Schutzfärbungen  und 
der  Mimikry.  Im  ersteren  Falle  stimmt  das 
Tier  mit  seiner  Umgebung  in  der  Färbung 
so  überein,  daß  es  entweder  von  den  An- 
greifern schwer  gesehen  werden  kann  (de- 
fensive Schutzfärbung:  die  gelbe  Wüsten- 
farbe vieler  Antilopen  und  anderer  Wüsten- 
bewohner; die  weiße  Farbe  des  Schnee- 
huhns, Schneehasen  und  Schneefinken;  die 
Bodenfärbung  von  Rebhuhn,  Hase  und  Vogel- 
eiern, welche  in  offenen  Nestern  direkt  auf 
dem  Boden  gelegt  werden,  von  vielen  Tag- 
schmetterhngen  auf  der  Unterseite  der  Flügel; 
die  grüne  Farbe  vieler  Raupen  und  kleiner 
Vögel),  oder  seine  Beute  besser  beschleichen 
kann(aggressive  Schutzfärbung:  Schnee- 
farbe von  Eisbär,  Polarfuchs,  Hermelin, 
Wüstenfarbe  des  Löwen).  Bei  der  Mimikry 
wird  ein  lebender  Gegenstand  nachgeahmt 
und  zwar  nicht  nur  in  der  Farbe,  sondern 
auch  in  der  Form  und  sehr  häufig  auch  in 
anderen  Verhältnissen  (Körperhaltung,  Art 
der  Bewegung  usw.):  ist  das  imitierte., Modell" 
ein  Tier,  so  besitzt  es  fast  immer  nachweisbare 
Schutzeinrichtungen  (Giftdrüsen)  und  wird 
daher  von  anderen  Tieren  gemieden  und  dieser 
Schutz  vor  Verfolgung  kommt  dann  auch 
den  Nachahmern  zugute  (Fig.  62,  63).  Unter 
Schmetterlingen  ist  Mimikry  sehr  häufig,  ohne 
daß  es  immer  gelingt,  die  Schutzeinrichtung 


Fig.  62.     Mimiki-y:  Hornisse,  Vespa  |  crabro, 
oben,    nachgeahmt    von    einem    Schmetterling, 
Sesia  crabroniformis,  unten.    Ans  Schnei- 
der (S.  291,  Fig.  162). 


des  Modells  sicher  nachzuweisen.  Wenn  die 
Heliconiden  von  Pier i den  imitiert  werden, 
so  nimmt  man  an,  daß  die  ersteren  einen 


Fig.  63.  Mimikry:  Wespe,  Mygnimia  aviculus, 
oben,  nachgeahmt   von    einem   Kcäfer    Colobo- 
rhombus  fasciati  pennis,  unten.    Aus  Hart- 
wig, Zoologie,  S.  40,  Fig.  14. 


Fig.  64.    Mimikry:  oben  Methona  psidii,  eine 

übelschmeckende   Heliconide,    nachgeahmt    von 

einem  Weißling,  Leptalis  orise,  unten.      Aus 

Hertwig  (S.  40,  Fig.  13). 


944 


Deszendenztheorie 


üblen  Geschmack  oder  Geruch  besitzen  und 
deshalb  von  Vögeln  und  Eidechsen  2,e- 
mieden  werden  (Fig.  64).  Ueber  die  Zu- 
lässigkeit  dieser  Auffassung  gehen  die  Mei- 
nungen jedoch  noch  weit  auseinander.  In 
allen  Fällen  von  Mimikry  sind  die  Nach- 
ahmer viel  seltener  als  die  Modelle,  so  daß 
sie  gleichsam  unter  der  Masse  der  letzteren 
verschwinden,  Ist  das  Modell  ein  Stück  einer 
Pflanze  (Blatt,  Rinde,  Ast  usw.),  so  stimmt 
die  Lebensweise  des  Nachahmers  mit  der 
Imitation  überein:  Die  Stabheuschrecken 
(Fig.  65)  halten  sich  zwischen  den  kleinen 
Zweigen  auf.  Die  Raupe  des  Birkenspanners 
setzt  sich  im  schrägen  Winkel  an  den  Ast. 
Die  Blattschmetteriinge  (Fig.   66)    flüchten 


Akkommodationseinrichtung  im  menschhchen 
Auge,  der  Bau  des  Cortischen  Organs  im 
Ohr. 

4.  Die  reflexive  und  instinktive  Zweck- 
mäßigkeit. Als  Reflexe  bezeichnet  man  die 
unwillkürlich  und  vielfach  auch  unbewußt  ver- 
laufenden einfachen  Tätigkeiten  eines  ein- 
zelnen Organs  oder  Organteils.  Sie  sind  fast 
immer  in  hohem  Maße  zweckmäßig,  so  die 
Ausscheidung  von  Salzsäure  und  Pepsin, 
wenn  die  Magenwand  von  der  Nahrung  be- 
rührt wird,  die  Verengerung  der  Pupille  bei 
grellem  Licht,  ihre  Erweiterung  bei  dunk- 
lerer Umgebung,  das  Schwitzen  bei  hoher 
Temperatur.  Das  ganze  Innenleben  eines 
Organismus    ist    eine    Summe    von    zweck- 


/i 


Fig.  65.  Stabheuschrecke, 
Acanthoderus  wallacei 
<J,  welche  Aeste  in  Form 
und  Farbe  imitiert.  Aus 
Hertwig  (S.  39,  12a). 


X' 


7- 


.\'i 


Fig.  66.     Blattschmetterlinge,  deren  Unterseite   (a,  b) 

einem    Blatte    täuschend    ähnlich    sieht.      A,   a   Callima 

paralecta,     B,   b   Siderone   strigosa.     Aus  Hertwig 

(S.  38,  Fig.  11). 


sich  zwischen  Blätter  und  die  Blattheu- 
schrecken (Fig.  67)  leben  zwischen  ihnen. 
Sehr  beachtenswert  ist,  daß  Mimikry  bei 
weiblichen  Tieren  sehr  viel  häufiger  ist  als 
bei  männlichen,  offenbar  weil  erstere  einen 
größeren   Schutz  nötig   haben. 

3.  Eine  innere  oder  Strukturzweckmäßig- 
keit zeigt  sich  im  feineren  Bau  der  Gewebe 
und  Zellen.  Beispiele:  die  Aufhängebänder 
(Chalazae)  im  Vogelei,  die  spiralige  Ver- 
dickung in   der   Trachee   der   Insekten,   die 


mäßigen  Reflexen.  Auch  die  allgemeinen 
Gefühle:  Hunger,  Durst,  Wohlbehagen, 
Schmerz  können  hierher  gerechnet  werden. 
Häufig  vereinigen  sich  mehrere  bestimmte 
Reflexe  in  gesetzmäßiger  Weise,  indem  der 
erste  a  den  zweiten  b,  dieser  den  dritten  c 
usf.,  auslöst.  Man  spricht  dann  von  Ketten- 
reilexen  oder  Instinkten.  Auch  diese 
verlaufen  ohne  Ucberlegung,  wie  daraus 
geschlossen  werden  muß,  daß  sie  beim  ersten- 
mal in  derselben  Weise  und  vielfach  auch  in 


Deszendenztheorie 


945 


derselben  Vollkommenheit  ausgeführt  werden 
wie  nach  langjähriger  Uebung  (Nestbau  der 
Vögel,  Spinnen  des  Radnetzes  einer  Spinne). 
Es  folgt  dies  auch  in  vielen  Fällen  daraus, 
daß    ein    solcher    Instinkt    nur    einmal    im 


Fig.  67.   Blattheuschrecke,  Phyllium  scythe  Q. 
Aus  Hertwig  (S.  39.  12b). 

Leben  ausgeübt  wird  (Kokon  der  Schmetter- 
lingsraupe, komplizierte  Eiablage  bei  In- 
sekten, z.  B.  beim  Pillendreher).  Bekannte 
Beispiele  von  Instinkten  sind  der  Wander- 
flug der  Vögel;  die  Wanderungen  der  Aale, 
Lachse,  Heringe;  die  Erscheinungen  der 
mutuaUstischen  Symbiose,  wobei  2  ver- 
schiedene Tiere  (Einsiedlerkrebs  und  Aktinie, 
Fig.  68)  odei  auch  ein  Tier  und  eine  Pflanze 
(Hydra  viridis  und  grüne  Algen,  Radiola- 
rien  und  gelbe  Algen)  oder  auch  2  Pflanzen 
(Flechten-Algen  und  Pilze)  stets  zusammen 
vorkommen  und  sich  gegenseitig  Vorteile 
gewähren. 

5.  Sanative  Zweckmäßigkeit.  Jeder  Or- 
ganismus hat  die  Fähigkeit,  sich  an  schäd- 
liche Reize  (Gifte)  allmähhch  bis  zu  einem 
gewissen  Grade  zu  gewöhnen.  Hierauf  beruht 
die  Tatsache,  daß  Lebewesen  auch  unter 
höchst  ungünstigen  Bedingungen  vorkommen 
können,  in  der  Sauerstoff  freien  Luft  des  Darmes, 
in  Salzseen,  heißen  Quellen,  in  der  Tiefsee 
und  am  eisigen  Pol.  Ferner  können  viele  Tiere 
durch  Regeneration  (siehe  den  Artikel  ,, Re- 
generation") verloren  gegangene  Teile  wie- 
der ersetzen,  oder  ein  gesundes  Organ  der  einen 
Seite  kann  durch  vermehrte  Leistung  ein- 
treten für  das  erkrankteOrgan  der  anderen  Seite. 

HancUvörterljucli  der  Naturwissenschaften.    Band  11. 


6.  Funktionelle  Zweckmäßigkeit:  die  stär- 
kende und  vergrößernde  Wirkung  der  Uebung 
und  des  Gebrauchs  bei  Muskeln,  Drüsen, 
Knochen.  Wie  weit  diese  Art  der  Zweck- 
mäßigkeit verbreitet  ist,  bedarf  noch  ge- 
nauerer Untersuchung.  Sie  kommt  keines- 
wegs allen  Organen  zu.  Unsere  Augen  und 
Zähne  werden  durch  den  Gebrauch  höchstens 
schlechter, 

7.  Arterhaltende  Zweckmäßigkeit,  welche 
nicht  dem  individuellen  Leben,  sondern  nur 
der  Vermehrung  zugute  kommt:  Milch- 
drüsen, Marsupiura,  Nester,  Brutpflege,  Ko- 
pulationsorgane, die  Nektarien  der  Blumen, 


Fig.  68.  Einsiedlerkrebs,  Pagur  us  Prideauxü, 
in  einer  leeren  Schneckenschale,  auf  welcher  sich 
eine  Seerose  (Adamsia)  niedergelassen  hat. 
Der  Krebs  ^\^rd  durch  die  Nesselkapseln  der 
Seerose  geschützt,  und  diese  lebt  von  den  Nah- 
rungsresten des  Krebses.  Aus  Boas  (S.  101, 
Fig.  69). 

8.  Ontogenetische  Zweckmäßigkeit.  Sie 
zeigt  sich  in  den  Schutzhüllen  der  Eier,  in 
den  Vorgängen  der  Befruchtung,  Furchung, 
Bildung  von  Schutzhüllen  um  den  Embryo 
und  dergleichen. 

Alle  diese  verschiedenen  Anpassungen 
lassen  sich  nun  in  2  große  Gruppen  ghedern, 
in  die  aktiven  und  in  die  passiven,  was  be- 
sonders wichtig  ist  für  die  Beurteilung 
des  Lamarekismus  und  des  Selektionsprinzips, 
Die  ersteren  stehen  im  Zusammenhang  mit 
der  direkten  Lebenstätigkeit,  mit  der  Aktivi- 
tät der  Organe,  während  die  letzteren  nur 
durch  ihre  Gegenwart  nützen,  aber  ganz 
unabhängig  sind  vom  Gebrauch  oder  Nicht- 
gebrauch. Backentaschen,  Kletterschwänze, 
Schwielen  und  Krallen,  der  einzehige  Pferde- 
fuß können  als  direkte  Anpassungen,  Schutz- 
farben, Mimikryerscheinungen  und  alle  nütz- 

60 


946 


Deszendenztheorie 


liehen  Einrichtungen  der  Pflanzen  (Dornen, 
Stacheln,  Flugsamen  usw.)  als  passive  ange- 
sehen werden.  Ferner  ist  im  Auge  zu  behalten, 
daß  viele  Anpassungen  nur  periodisch  oder 
vorübergehend  auftreten,  z.  B.  die  Wund- 
heilung, Regeneration,  Kontraktion  der  Pu- 
pille, Immunität  gegen  Gifte,  das  Schwitzen, 
das  Erbrechen  schädücher  Stoffe  und  der- 
gleichen. Trotzdem  gehören  solche  vorüber- 
gehenden Anpassungen  ebenso  sehr  zum  erb- 
lichen Besitz  einer  Art  und  sind  ebenso 
sehr  phyletisch  erworben,  als  irgendeine 
Daueranpassung,  welche  stets  an  dem  Indi- 
viduum nachzuweisen  ist. 

III.  Indifferente  und  unzweckmäßige 
Bildung.  Diesen  zahllosen  Zweckmäßigkeiten 
stehen  sehr  viele  indifferente  Farben  und 
Strukturen  gegenüber,  denen  man  einen 
Nutzen  schlechterdings  nicht  zuschreiben 
kann  (Ohrmuskeln  des  Menschen,  angewachse- 
nes oder  abstehendes  Ohrläppchen)  und  leider 
auch  sehr  viele  schädüche  Einrichtungen. 
Solche  ,,dysteleologische"  Verhältnisse  treten 
teils  als  normale  Erscheinungen  bei  allen 
Individuen  der  Art  auf  (blinder  Fleck  des 
menschlichen  Auges,  Schwierigkeit  der  Häu- 
tung bei  Arthropoden),  exzessive  Organe 
(Stoßzähne  des  Mammut,  das  jederseits 
3  m  breite  Geweih  des  Riesenhirsches,  die 
in  die  Stirn  einwachsenden  Hauer  des  Hirsch- 
ebers (Fig.  69),  Hauben  und  überhängende 


Fig.  69.  Hirscheber,  Babirussa  alfurus,  dessen 
obere  Hauer  bei  alten  Tieren  in  die  Stirn  ein- 
wachsen.     Aus   Schneider    (S.   322,   C). 

Kämme  bei  Hühnern,  welche  die  Augen  ver- 
decken) rudimentäreOrgane  (Wurmfortsatz  des 
Blinddarms),  teils  zeigen  sie  sich  nur  an 
einzelnen  Individuen  und  haben  dann  einen 
direkt  pathologischen  Anstrich  (falsche  Re- 
generationen, Instinktirrungen,  Mißbildun- 
gen,   erbliche    Krankheiten). 

IV.  In  der  folgenden  Uebersicht  über  die 
wichtigsten  Theorien  der  Abstammungslehre 
habe  ich  die  beiden  Hauptprobleme  (Ent- 
stehung der  Variationen  und  der  Anpassungen) 
getrennt  gehalten,  damit  sofort  ersichtlich 
ist,  wie  die  betreffenden  Forscher  über  sie 
gedacht  haben. 

Uebersicht  über  ,, Theorien  der  Abstammungs- 
lehre" siehe  S.  947.) 


Die  Uebersicht  zeigt,  daß  4  Hauptströ- 
mungen zu  verzeichnen  sind:  Der  Darwinis- 
mus,   der    Lamarekismus,    der    Vitalismus 
und  die  ,, mechanisch-physiologische  Theorie" 
der  Abstammungslehre  von  Nägeli.    Unter 
Darwinismus    und    Lamarekismus    verstehe 
ich  die  von  Darwin  bezw.  Lamarck  vertrete- 
nen  Ansichten,   Avelehe   dann   verschiedent- 
lieh modifiziert  wurden.     Für  diese  Modifi- 
kationen haben  sich  die  Ausdrücke  Neodar- 
;  winismus  und  Neolamarckismus  eingebürgert. 
j        1.   Lamarck.   Die  ältesten  theoretischen 
'■  Gedanken   über   den    Ursprung   der   Varia- 
tionen treffen  wir  bei  Lamarck.     Er  ver- 
tritt  gleichsam  diejenige  Vorstellung,  welche 
I  als  die  naheliegendste  erscheint,  daß  die  Funk- 
tion ein  Organ  verändert.      Die  alltäghche 
Erfahrang  lehrt,  daß  Uebung  und  Gebrauch 
einOrgan  stärkt,  daßNichtgebrauch  schwächt : 
wer  seine  Muskeln  durch  Turnen  und  andere 
:  Körperübungen  viel  anstrengt,  wird  kräftig 
und  gewandt;   wer   durch   Krankheit   lange 
ans   Bett  gefesselt  war  und  seine  Muskeln 
j  nicht  gebrauchen  konnte,    ist  anfangs  beim 
Wiederaufstehen  kaum  fähig,  die  leichtesten 
Verrichtungen  auszuführen.  Lamarck  wußte, 
daß   die   Tiere   die  verscliiedensten   Lebens- 
gewohnheiten haben  und  so  mußte  ihm  gleieh- 
'  sam  von  selbst  der  Gedanke  kommen,  daß 
■  die  Tiere  durch  ihre  Gewohnheiten  das  ge- 
j  worden  sind,  als  was  sie  uns  jetzt  erscheinen: 
]  daß  die  Giraffe  ihren  langen  Hals  erhalten 
'  hat,  weil  sie  ihn  beständig  nach  den  Blättern 
;  an   den   Bäumen  ausstreckte,  und  daß   die 
:  Flügel    hervorgegangen    sind    aus    Flatter- 
^  bewegungen.     Dabei  nahm  er  als  selbstver- 
ständlich   an,    daß    die    durch     Gebrauch, 
Nichtgebrauch    oder    sonstigen    Reize    des 
Khmas   oder   der   Nalurung   erzeugten    Ver- 
änderungen   auf    die    Nachkommen    übei- 
gingen.  Er  vertrat  also  nach  der  jetzigen  Aus- 
drucksweise   eine    Vererbung     erworbe- 
ner Eigenschaften,    ohne  sich  aber  der 
Schwierigkeiten,   die  mit  dieser  Vorstellung 
verbunden  sind,  irgendwie  bewußt  zu  werden. 
Auf  der  anderen   Seite  aber  fühlte  er,  daß 
durch   Gebrauch   oder  Nichtgebrauch   nicht 
alle  Einrichtungen  zu  erklären  seien.     Wie 
konnte     etwas     gebraucht     werden  ,     was 
gar     nicht     da    ist?        Wie     konnte      an 
einem    blinden    Tier    ein    Auge    entstehen? 
Oder     ein     Gehörorgan     an      einem     tau- 
ben ?  Wie  ist  es  möglich,  daß  an  einer  Pflanze 
Dornen,    Stacheln,   Brennhaare  oder  andere 
Verteidigungsorgane  entstehen,  Elemente,  die 
selbst  wenn  sie  vorhanden  sind,  doch  nicht 
aktiv  gebraucht  werden,  sondern  nur  passiv 
durch  ihre   Gegenwart   nützen  ?     Derartige 
Fragen  hat  sich  der  geniale  Franzose  offen- 
bar vorgelegt,  wenn   er  sie  auch  in  seiner 
Philosophie  zoologique  nicht  ausführlich  dis- 
kutiert.   Aus  diesem  Dilemma  fand  er  einen 
Ausweg  durch  die  Annahme,  daß  ein  Organis- 


Deszendenztheorie 


947 


Autor 

A.  Darwinismus 
a)  Darwin 


Theorien  der    Abstammungslehre. 
I.  Entstehung  neuer  erblicher  Variationen. 


Xeodarwinisnuis 
b)  W  e  i  s  m  a  n  n 

(• )  D  e  V  r  i  e  s 


B.  Nägeli 


C.  Lamarekismus 
a)  L  a  m  a  r  c  k 


b)     E  i  m  e  r 
genese) 


(Ortho- 


(')  Neolamarckisnms 
(Pauly,    Franc6 
A.  Wagner 

D.  Vitalismus 


.  spontan,  ohne 
nachweisbare  Ur- 
sache 


a)  meist  als  kleine  kon- 
tinuierliche Variationen 
(=  Fluktuationen)  bei 
einzebien   Individuen 

b)  zuweilen  als  „be- 
stimmte" Variationen 
gleichzeitig  bei  vielen 
Individuen 

2.  durch  äußere  Reize,  einschl.  Gebrauch  und 
Nichtgebrauch  (Vererbung  somat.    Variat.) 

ohne  Vererbung  somat.  Variatioiten 

spontan  oder  durch  äußere  Reize,  welche 
das  Keimplasma  verändern  und  dabei  meist 
kleine  kontinuierliche  Mutationen  erzeugen, 

spontan    oder    durch  äußere    Reize:    kleinere 
oder  größere   diskontinuierliche  Mutationen 


II.  Entstehung  von  An- 
passungen. 

indirekt  durch  suk- 
zessive Addition  klei- 
ner Variationen,  wo- 
bei alles  Unzweck- 
mäßige durch  den 
Kampf  ums  Dasein 
entfernt  wird  und 
nur  das  Nützliche 
übrijr  bleibt. 


Spontane   Idioplasmaänderungen,    keine    Ver-     mechanisch     gedachtes 
erbung  somatischer  Variationen  Vervollkommnungs- 

prinzip, ohne    Selek- 
tion 


1.  durch  Gebrauch,  Nichtgebrauch,  äußere 
Reize  mit  Vererbung  von   Somationen 

2.  psychisch  auf  Grund  eines  ,, inneren  Gefühls" 

durch  Gebrauch,  Nichtgebrauch  und  äußere 
Reize  nach  wenigen  Richtungen  mit  Verbg. 
von  Somationen 

psychisch  als"  Antwort  auf  Reizempfindung, 
Vererbung  von  Somationen 


direkte  funktionelle 
Anpassung  entspre- 
chend dem  ,, Bedürf- 
nis" 

direkte  funktionelle  An- 
passung ohne  Se- 
lektion. 

durch  Intelligenz  (Zell- 
verstand), ohne  Se- 
lektion 


durch     Eigengesetzlichkeit    unter     Benutzung 
chemisch-physikalischer  Ivräfte 


durch  mystische  Prin- 
zipien: 
Entelechie  von  D  r  i  e  s  c  h 
Dominanten  v.  R  e  i  n  k  e 
Lebensprinzip  von  E. 
v.  Hartman  n. 


mus  unter  neuen  Verhältnissen  neue  „Be- 
dürfnisse" empfindet,  und  daß  diese  Bedürf- 
nisse zusammen  mit  einem  ,, inneren  Gefühl" 
ganz  neue  Organe  hervorrufen  können.  Er 
schreibt,  daß  ., jedes  neue  Bedürfnis,  indem  es 
neue  Tätigkeiten  zu  seiner  Befriedigung 
nötig  macht,  von  dem  Tier,  das  es  empfindet, 
entweder  den  größeren  Gebrauch  eines 
Organes,  von  dem  es  früher  geringeren  Ge- 
l)rauch  gemacht  hatte,  erfordert,  wodurch 
dasselbe  entwickelt  und  beträchtlich  vergrö- 
ßert wird,  oder  den  Gebrauch  neuer  Organe, 
welche  das  Bedürfnis  in  ihm  unmerklich 
durch  Anstrengung  seines  inneren  Gefühls 
entstehen  lassen."  Es  liegt  auf  der  Hand,  daß 
diese  psychische  Erklärung  der  Variationen 
höchst  nebelhaft  ist.  Wir  können  die  inneren 
Gefühle  eines  Hydroidpolypen  nicht  beur- 
teilen und  nicht  entscheiden,  ob  in  ihm  das 
Bedürfnis  nach  freier  Schwimmbewegung 
vorhanden  ist,  was  nach  Lamarck  die  Bil- 
dung einer  Meduse  hervorgerufen  hat.  x\ber 
wir  kennen  unsere  eigenen  Gefühle  und  wissen, 
daß  selbst,  wenn  wir  das  Bedürfnis  hätten 


ultraviolette  Strahlen  sehen  zu  können,  uns 
das  nichts  nützen  würde.  Jeder  lü-anke 
empfindet  das  Bedürfnis  nach  Gesundheit, 
vermag  aber  dadurch  seine  Gallensteine 
nicht  loszuwerden  oder  den  Gang  der  Fieber- 
kurve zu  beeinflussen.  Aus  dem  Gesagten 
geht  schon  hervor,  wie  Lamarck  über  die 
Entstehung  der  Anpassungen  dachte.  Sie 
entstanden  nach  ihm  teils  direkt  durch  die 
Art,  wie  ein  Organ  gebraucht  wird  (funk- 
tionelle Anpassung),  teils  haben  sie  eine 
psyschische  Wurzel,  die  Bedürfnisempfindung. 
2.  Neolamarckismus.  Obwohl  der 
Psycholamarckismus  in  völligem  Widerspruch 
zu  jeder  Erfahrung  steht,  haben  die  Neo- 
lamarckisten  (Pauly,  France,  A.  Wag- 
ner und  andere)  versucht,  ihn  in  etwas 
anderer  Form  lebensfähig  zu  erhalten.  Da 
beim  Menschen  alle  zweckmäßigen  Einrich- 
tungen auf  seiner  Intelligenz  beruhen,  so 
verlegen  sie  in  jede  Zelle  und  in  jedes  Gewebe 
Ueberlegung  und  Verstand  hinein  und  leiten 
hieraus  die  zweckmäßigen  Reaktionen  ab. 
Diese    Auffassung    ist    so    absurd,    daß    sie 

60* 


2 


948 


Deszendenztheorie 


2 


keiner  weiteren  Widerlegung  bedarf.  Die 
einfache  Ueberlegung,  daß  sehr  viele  An- 
l^assungen  ja  gar  nicht  der  eigenen  Person, 
sondern  erst  den  Nachkommen  zugute  kom- 
men, hätte  vor  einem  solchen  Fehlschluß 
bewahren  müssen.  Wenn  die  Ovicluktzellen 
des  Strandläufers  der  Eischale  eine  täuschende 
Bodenfärbung  verleihen,  so  können  sie  un- 
möghch  wissen,  daß  solche  Eier  leichter 
übersehen  werden. 

3.  Eimer.  Eine  geringfügige  Modifi- 
kation hat  Eimer  an  den  Anschauungen 
Lamarcks  vorgenommen  und  als  Or- 
tho genese  bezeichnet.  Er  geht  von  der 
Tatsache  aus,  daß  von  einer  Stammform 
nur  wenige  Entwickelungsriclitungen  aus- 
gehen und  sclüießt  daraus,  daß  auch  die 
Variabihtät  an  sich  stest  eine  ,, bestimmt 
gerichtete"  sein  soll.  Die  Erfahrung  lehrt 
hingegen,  daß  die  Variationen  eines  Organs 
richtungslos  nach  allen  Seiten  ausstrahlen. 
Die  Farbenvariationen  der  Hausmaus  be- 
stehen nicht  etwa  in  einer  Steigerung  oder 
Abschwächung  der  Wildfarbe,  sondern  alle 
mögüchen  Farben  vom  reinen  Weiß  bis 
zum  tiefen  Schwarz  sind  zu  verzeichnen.  In 
der  freien  Natur  aber  würden  nur  solche 
Variationen,  welche  den  Charakter  einer 
Schutzfarbe  haben,  sich  also  in  der  Richtung 
der  Wildfarbe  bewegen,  erhalten  bleiben. 
Ebenso  bemerkt  man  an  den  Augen  eines 
Tieres  oder  Menschen  Variationen  nach  allen 
Richtungen  und  aller  Teile.  Hiervon  würden 
in  der  Freiheit  nur  wenige  sich  erhalten, 
denn  bei  jedem  etwas  komphzierten  Organ 
sind  viel  mehrMöghchkeiten  zur  Verschlechte- 
rung als  zur  Verbesserung  vorhanden.  Mit 
anderen  Worten:  Eimer  hat  in  seiner  Ab- 
neigung gegen  das  Selektionsprinzip  ganz 
übersehen,  daß  man  aus  der  fertigen  phyle- 
tischen  Reihe  keinen  Rückschluß  ziehen 
kann  auf  die  Art  der  ursprünglich  vorhande- 
nen Variabihtät.  In  manchen  Fällen  sind 
sicherüch  nur  wenige  Variationen  vorhanden, 
dann  kann  auch  die  phyletische  Ent Wicke- 
lung sich  nur  in  engen  Bahnen  bewegen.  In 
anderen  Fällen  hingegen  sind  zahlreiche 
Variationen  nach  allen  möghchen  Richtungen 
vorhanden,  und  trotzdem  erfolgt  die  Ent- 
wickelung  nur  in  wenigen  Bahnen,  weil  nur 
diese  die  Möghchkeit  zu  einer  erhöhten 
Leistungsfähigkeit  bieten. 

4.D  arwinsunsterbhchesVerdienst  besteht 
darin,  die  Bedeutung  der  passiven  Anpassungen 
klar  erkannt  zu  haben.  Er  akzeptierte  die 
Vererbung  erworbener  Eigenschaften  von 
Lamarck  und  suchte  sogar  durch  seine 
Hypothese  der  Pangenesis  verständUch  zu 
machen,  wie  Somationen  sich  vererben  können 
(vgl.  den  Artikel  ,,V  er  erbung").  Aber  er 
sah  ein,  daß  für  die  zahllosen  passiven  An- 
passungen eine  andere  Erklärung  erforder- 
lich sei.    Er  fand  diese  in  dem  Selektions- 


prinzip, daß  jede  Art  viel  mehr  Nach- 
kommen erzeugt,  als  existieren  können,  und 
daß  infolgedessen  ein  Kampf  ums  Dasein 
eintritt,  aus  welchem  diejenigen  Variationen 
als  Sieger  hervorgehen  und  allein  zur  Fort- 
pflanzung gelangen,  welche  den  jeweiügen 
Verhältnissen  am  besten  entsprechen.  Da- 
durch übertragen  sie  gleichzeitig  ihregünstigen 
Variationen  auf  ihre  Nachkommen.  Damit 
war  die  Schraube  ohne  Ende  gefunden,  welche 
die  Organismen  langsam  von  Stufe  zu  Stufe 
emportreiben  muß,  zu  immer  höherer  Leis- 
tungsfähigkeit und  Vollkommenheit,  so  lange 
Variabihtät  vorhanden  ist.  Diese  aber  fehlt 
nie,  da  die  toten  Kräfte  der  Natur  beständig 
hin  und  her  schwanken  und  durch  ihre  Reize 
stets  neue  Variationen  erzeugen.  Die  Aus- 
lese der  begünstigten  Variationen  durch 
Vernichtung  der  schlechten  beschränkt  sich 
natürlich  nicht  bloß  auf  passive  Abände- 
rungen, sondern  ebenso  sehr  auf  aktive  und 
psychische.  Diejenigen  Tiere,  welche  durch 
Uebung  am  meisten  profitieren,  die  stärk- 
sten Muskeln  oder  die  besten  Sinnesorgane 
bekommen,  werden  die  schwächeren  Art- 
genossen verdrängen.  So  ist  die  Selektion 
ein  Universalprinzip,  welches  alle  biologi- 
schen Veränderungen  umspannt;  ein  riesi- 
ges Sieb,  welches  die  Spreu  von  dem  Weizen 
sondert.  Dabei  ist  der  Kampf  ums  Dasein 
in  seinen  verschiedenen  Formen  eine  so 
alltäghche  Erscheinung,  daß  ich  nicht  ver- 
stehe, wie  C.  Schneider  behaupten  kann, 
ei  existiere  ,,nur  für  die  Menschen".  Er  zeigt 
sich  zunächst  als  ,,katastrophale  Elimi- 
nation", als  Massenvernichtung  durch  über- 
mächtige Gewalten,  wobei  gute  und  schlechte 
Variationen  gleichmäßig  vernichtet  werden 
und  nur  zufällige  Situationsvorteile  vor 
Schaden  bewahren.  Diese  Form  des  Kampfes 
ums  Dasein  ist  natürlich  für  die  Züchtung 
von  Anpassungen  bedeutungslos.  Für  letztere 
kommt  nur  Personal  elimination  der 
schlechten  Variationen  im  Kampf  ums 
Dasein  in  Betracht.  Dieser  zeigt  sich  als 
Konstitutionalkampf  (Vernichtung  der 
schlechter  Organisierten  durch  unbelebte 
Gewalten  (Hitze,  Kälte,  Hunger,  Durst 
und  anderes),  als  Interspezialkampf 
(Kampf  verscliiedener  Arten  untereinander) 
und  als  Intraspezialkampf  (Wettbewerb 
der  Ai'tgenossen  um  Nahrung,  Ruheplätze, 
Nistgelegenheit  usw.).  Als  vierte  Form  kann 
zuweilen  hinzukommen  ein  Kampf  der 
Teile  im  Organismus  (Roux),  in  dem 
z.  B.  von  vielen  Samenfäden  nur  die  kräftig- 
sten und  schnellsten  zur  Befruchtung  ge- 
langen. Die  große  theoretische  Bedeutung 
des  Selektionspiinzips  besteht  darin,  daß 
es  die  Wunderwelt  der  Anpassungen  erklärt 
ohne  Zuhilfenahme  teleologischer  Kräfte. 
Es  erklärt  sie  rein  mechanisch  aus  den  in 
der    Natur    herrschenden    Gesetzen.       Wir 


Deszendenztheorie 


949 


verstehen  durch  dieselbe,  wie  das  Auge  eines 
Vogels  oder  eines  Menschen  im  Laufe  langer 
Zeiten  durch  Summation  kleiner  Verbesse- 
rungen entstehen  konnte,  ohne  daß  ein 
intelligenter  Schöpfer  auf  jeder  Stufe  einzu- 
greifen brauchte.  Wir  verstehen  auch  ande- 
rerseits, warum  alle  Anpassungen  nicht 
vollkommen,  sondern  verbesserungsfcähigsind, 
und  warum  in  einem  Organismus  neben  den 
Anpassungen  auch  unzweckmäßige  und  in- 
differente Bildungen  vorhanden  sein  können. 
Speziell  die  Mißbildungen,  Kiankheiten 
und  rudimentären  Organe  sind  vom  teleo- 
logischen Standpunkt  aus  nicht  verständ- 
lich. Die  Selektion  aber  kann  solche  Orga- 
nismen, welche  neben  gewissen  Fehlern  große 
Vorzüge  besitzen,  wegen  der  letzteren  er- 
halten. Ist  z.  B.  ein  Parasit  außerordenthch 
fruchtbar,  so  wird  er  sich  trotz  schlechter 
oder  fehlender  Sehorgane  im  Kampf  ums 
Dasein  halten  können. 

Das  Selektionsprinzip  ist  so  einfach 
und  so  einleuchtend,  daß  man  meinen  sollte, 
es  müßte  jeden  Naturforscher  befriedigen. 
Trotzdem  oder  vielleicht  gerade  wegen  dieses 
Umstandes,  hat  es  an  Angriffen  nicht  ge- 
fehlt. Sie  beruhen  vielfach  auf  Mißver- 
ständnissen, so  z.  B.  wenn  dem  Darwinismus 
vorgeworfen  wird,  er  könne  nicht  alle  biolo- 
gischen Verhältnisse  erklären.  Der  Darwi- 
nismus nimmt  die  Variabilität  und  die  Ver- 
erbung als  gegebene  Tatsache  hin,  und  daher 
bleibt  hier  der  Forschung  noch  ein  weites 
Feld.  Kichtig  ist  natürlich,  daß  die  Selek- 
tion keine  Variationen  erzeugt,  daß  sie  also 
nicht  die  Urquelle  des  phyletischen  Fort- 
schrittes ist.  Trotzdem  ist  es  aber  verkehrt, 
wenn  man  ihr  jede  positive  Wirkung  abstreitet, 
und  sie  als  ein  ausschheßhch  negatives 
Hilfsprinzip  bezeichnet.  Dadurch,  daß  sie 
aus  einer  Generation  viele  Variationsrich- 
tungen ausmerzt,  und  nur  bestimmte  erhält, 
drückt  sie  der  ganzen  nächsten  Generation 
ihien  Stempel  auf.  Sie  wirkt  ebenso  positiv, 
wie  ein  Sieb,  welches  große  Körner  von 
kleinen  scheidet  oder  wie  ein  Examen,  wel- 
ches fähige  und  unfähige  Köpfe  sondert. 
P^ine  gewisse  Berechtigung  haben  die  Ein- 
wände, daß  erstens  kleinste  Variationen  nicht 
über  Sein  oder  Nichtsein  entscheiden  können 
und  daß  es  schwer  zu  verstehen  ist,  daß 
mehrere  zufällige  Variationen  gleichzeitig 
in  solcher  Kombination  auftreten  können, 
um  eine  Verbesserung  an  verschiedenen 
Organen,  welche  aufeinander  angewiesen 
sind,  zu  bewirken  (Koaptationsproblem). 
Der  erste  Einwand  erledigt  sich  damit,  daß 
der  Darwinismus  nicht  mit  ,, infinitesimalen" 
Variationen  rechnet,  sondern  nur  mit  ,,selek- 
tionswertigen"  Veränderungen.  Dazu  ge- 
nügen, wie  die  Erfahrung  immer  wieder  be- 
stätigt, häufig  schon  sehr  kleine  Variationen. 
Bei  der  Leistungsfähigkeit  der  Organe,  bei 


der  Widerstandskraft  gegen  Krankheiten  und 
bei  der  Fruchtbarkeit  spielen  sehr  oft  kleine 
Unterschiede  eine  große  Rolle,  denn  der 
Kampf  zwischen  zwei  Konkurrenten  ent- 
scheidet sich  häufig  erst  nach  langem  Ringen. 
Bei  dem  Koaptationsproblem  denkt  man  z.  B. 
daran,  daß  in  dem  Maße  wie  der  Hals  der 
Giraffe  sich  verlängerte,  auch  die  Halsmuskeln, 
die  Beinknochen  und  Beinmuskeln  und  viele 
andere  Teile  sich  vergrößern  mußten.  Diese 
Schwierigkeit  wird  vermieden,  wenn  man 
lange  Zeiträume  und  langsame  Veränderungen 
annimmt,  und  sie  wird  auch  sehr  gemildert, 
wenn  man  eine  Vererbung  von  Somationen 
zugibt. 

5.  Die  Neodarwinisten  bestreiten 
eine  Vererbung  erworbener  Eigenschaften 
und  Weis  mann  hat  durch  seine  scharf- 
sinnige Kritik  gezeigt,  daß  jedenfalls  Ver- 
letzungen nicht  vererbt  werden  und  daß 
eine  plausible  Erklärung  dafür  fehlt,  wie  die 
somativen  Reize  bis  zum  Keimplasma  der 
Geschlechtszellen  vordringen  und  hier  gleich- 
sinnige Veränderungen  hervorrufen  können. 
Die  Fisch  ersehen  Versuche  am  Bären- 
spinner (Fig.  1)  haben  aber  gezeigt,  daß  eine 
solche  Weiterleitung  möghch  ist,  denn  der 
Kältereiz  hat  die  Flügel  des  Schmetter- 
linges  und  diejenigen  einer  Anzahl  seiner 
Nachkommen  in  derselben  Weise  umgeändert. 
Damit  ist  die  Möglichkeit  einer  Vererbung 
von  Somationen  erwiesen  und  manche  Ver- 
suche von  Kammerer  (s.-  Variabihtät) 
lassen  sich  in  demselben  Sinne  deuten.  Bei 
den  Fischer  sehen  Versuchen  ist  das  prin- 
zipiell Wichtige,  daß  derselbe  Reiz  an  der 
Peripherie  des  Körpers  (Flügel)  und  in  den 
Keimzellen  gleichsinnige  Veränderungen  er- 
zeugen kann.  Wenn  ein  Temperaturreiz 
dies  vermag,  so  ist  anzunehmen,  daß  jede 
andere  Reizqualität  (Gebrauch,  Nicht- 
gebrauch) unter  Umständen  sich  ebenso 
verhalten  kann.  Wenn  nun  in  sehr  vielen 
Fällen  eine  Vererbung  einer  Gebrauchs- 
wirkung nicht  zu  beobachten  ist  (das  Kind 
eines  Schmiedes  bekommt  z.  B.  nicht  stärkere 
Muskeln,  als  das  eines  Gelehrten),  so  wird 
man  annehmen  dürfen,  daß  quantitative 
Unterschiede  zwischen  der  somatischen  Aende- 
rung  und  derjenigen  des  Keimplasmas  be- 
stehen. Der  Reiz  wirkt  auf  die  Erbsubstanz 
in  sehr  abgeschwächter  Weise  ein  und  erst, 
wenn  er  durch  lange  Zeit  hindurch  bei  vielen 
Generationen  in  derselben  Weise  sich  wieder- 
holt und  summiert  hat,  tritt  er  auch  äußer- 
lich deutlich  hervor. 

So  sehr  de  Vries  auf  dem  Gebiet  der 
Vererbungslehre  mit  größtem  Erfolg  tätig 
gewesen  ist,  so  wenig  hat  seine  ,, Mutations- 
theorie" die  theoretischen  Fragen  der  Al)- 
stammungslehre  gefördert.  Er  hat  sogar  da- 
durch, daß  er  das  Wort  Fluktuation  in  ganz 
anderem  Sinne  brauchte  als  Darwin,  näm- 


950 


Deszendenztheorie 


lieh  für  nichterbUche  Merkmale,  und  daher 
behaupten  konnte,  eine  Selektion  von  Fluk- 
tuationen habe  nie  Erfolg,  Wasser  auf  die 
Mühle  der  Gegner  der  Abstammungslehre 
geleitet,  und  sie  alle  berufen  sich  mit  Zitaten 
auf  ihn.  Daß  de  Vries  im  Grunde  strenger 
Selektionist  und  Nachfolger  von  Weis- 
mann  ist,  liegt  natürlich  für  alle,  welche  sein 
Hauptwerk  gelesen  haben,  klar  auf  der  Hand. 
Die  Ansichten  von  de  Vries  sind  auch  inso- 
fern verfehlt,  als  die  Oenothera  lamark- 
kiana  sich  mit  größter  Wahrscheinlichkeit  als 
ein  Polyhybrid  entpuppt  hat,  dessen  eigen- 
artiges Verhalten  zurzeit  ohne  Parallele 
dasteht  und  daher  als  Grundlage  für  die 
Abstammungslehre  so  ungeeignet  wie  mög- 
lich ist.  Seine  Betonung,  daß  jede  Evolu- 
tion sich  in  diskontinuierhchen  Variationen 
äußert,  ändert  aber  nichts  an  der  Tatsache, 
daß  die  phyletische  Entwickelung  in  erster 
Linie  mit  sehr  kleinen  äußerlich  kontinuier- 
lich erscheinenden  Veränderungen  arbeitet, 
so  wie  Darwin  es  behauptet  hatte.  Immer- 
hin hat  de  Vries  durch  seine  extremen  An- 
schauungen dazu  beigetragen,  die  Erkenntnis 
zu  beschleunigen,  daß  hier  keine  wirklichen 
Gegensätze  vorliegen. 

6.  Nägeli  war,  wie  es  scheint,  der  erste 
Naturforscher,  welcher  die  so  außerordent- 
Hch  fruchtbare  Idee  des  Keimplasmas  (Idio- 
plasma)  als  Summe  der  für  eine  Art  charak- 
teristischen Erbanlagen  faßte  und  theoretisch 
bearbeitete.  Auch  er  kam  wie  Weis  mann 
von  diesem  Gedanken  aus  zu  einer  Ableh- 
nung der  Vererbung  von  Somationen.  Statt 
durch  Selektion  suchte  er  die  Anpassung 
durch  ein  schwer  verständHches  ., Vervoll- 
kommnungsprinzip" zu  erklären,  von  dem  er 
selbst  behauptete,  daß  es  mechanisch  ge- 
dacht sei.  -4 

7.  Unter  dem  Sammelnamen  Vitalis- 
mus vereinigen  sich  zurzeit  alle  Gegner 
einer  chemisch-physikalischen  Beurteilung 
der  Lebewesen.  Unter  Führung  von  D r i es c h 
proklamieren  sie  eine  ,, Eigengesetzlichkeit" 
(Autonomie)  der  Organismen,  welche  die 
chemisch-physikaUschen  Kräfte  zwar  zu  be- 
nutzen vermag,  aber  grundsätzlich  von 
diesen  verschieden  sein  soll.  Danach  müßten 
also  zwei  Gesetzhchkeiten  in  einem  Organis- 
mus herrschen,  die  vitalistische  und  die  me- 
chanistische, was  der  ErfaMmg  wider- 
spricht, daß  alles  organische  Geschehen  ein- 
deutig ist.  Ein  Organismus  kann  in  einer 
bestimmten  Situation  nicht  einmal  so  und 
einmal  so  reagieren,  sondern  es  gibt  für  ihn 
wie  bei  anorganischen  Vorgängen  nur  eine 
Reaktionsmöglichkeit.  Es  kann  für  den 
Vitalismus  auch  nicht  einnehmen,  daß  seine 
Haupt  Vertreter  sich  als  Ursache  der  Auto- 
nomie auf  mystische  Prinzipien  berufen, 
hier  aber  sehr  verschiedene  Meinungen  ver- 
fechten („Entelechie"  von  Driesch,   „Do- 


minanten" unter  Führung  einer  „Kosmischen 
Intelligenz"  bei  Reinke,  Lebensprinzip  bei 
E.  V.  Hartmann). 

Literatur,  I.  Allgemeine  Schriften:  Abel, 
Brauer  usw.,  Abstammungslehre.  12  Vorträge 
gehalten  in  3Iünchen.  Jena  1911.  —  L.  Cuenot, 
La  genese  des  especes  animales.  Paris  1911.  — 
Ch.  Darwin,  Entstehung  der  Arten.  6.  Aufl.  — 
Derselbe,  Abstammung  des  Menschen  und  ge- 
schlechtliche Zuchtwahl.  4.  Aufl.  — H.  De  Vries, 
Mutationstheorie.  2  Bde.  Leipzig  1901  bis  1903. 
—    Derselbe,    Arten    und    Varietäten.    Berlin 

1906.  —  Th.  Eimer,  Entstehung  der  Arten,  Jena 
1888.  —  Derselbe,  Orthogenesis  der  Schmetter- 
linge, Leipzig  1897.  —  JE.  Günther,  Darwinis- 
mus und  Probleme  des  Lebens.  Freiburg  i.  B. 
1904-  —  Derselbe,  Vom  Urtier  zum  3Ienschen. 
Stuttgart  1909.  —  E.  Haeckel,  Generelle 
3Iorphologie.  2  Bde.  Berlin  1866.  Ne^idruch. 
Berlin  1906.  — Derselbe,  Natürliche  Schöpfungs- 
geschichte. 10.  Aufl.,  2  Bde.  —  V.  Kellogg, 
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Lotsy,  Vorlesungen,  über  Deszendenztheorien. 
Jena  1906.  —  W.  Leche,  Der  Mensch,  sein 
Ursprung  und  seine  Entwickelung.  Jena  1911.  — 
C  V.  Nägeli,  Mechanisch-physiologische  Theorie 
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F.  Osborn,  From  the  Greeks  to  Darwin. 
Jjondon,  New  York  1895.  —  i.  Plate ,  Der 
gegenwärtige  Stand  der  A  bstamm.ungslehre.  Leipzig 
1909.  —  K.  C.  Schneider,  Einführung  in  die 
Deszendenztheorie.  2.  Aufl.  Jena  1911. —  A,  Weis- 
mann,, Vorträge  über  Deszendenztheorie.  2.  Aufl. 
Jena  1904.  —  II.  Schriften  der  ganzen 
und  halbenGegner  der  Abstammungs- 
lehre: A, Fleischmann,  Die  Deszendenztheorie. 
I^eipzig  1901.  Vgl.  dazu  die  Kritik  von  L. 
Plate,  Ein  moderner  Gegner  der  Deszendenz- 
lehre. Biol.  Zentralbl.  21,  1901.  —  Derselbe, 
Die  Darwinsche  Theorie.  Leipzig  1903.  Vgl.  dazu 
die  Kritik   von    L.  Plate,    Biol.  Zentralbl.   23, 

1903.  —  E.  Wasmann,  Die  moderne  Biologie 
und    die  Entvickelungstheorie.      Freiburg    i.  B. 

1904.  —  Derselbe,  Der  Kampf  um  das  Enl- 
wickelungsproblem    in    Berlin.      Freiburg    i.    B. 

1907.  Gegenschrift  zu  L.  Plate,  Ultramontane 
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Orthodoxie     und     Monismus.       Jena     1907.    — 

III.  lieber  Artbegriff :  L.  Döderlein,  Ueber 
die  Beziehungen  nahverwandter  Formen  zuein- 
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IV.  Variabilität,  Polymorphismus:  TV. 
Bateson,  3Iatcrials  for  the  study  of  Variation. 
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und  Pflanzen  im  Zustande  der  Domestikation. 
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Deszendenztheorie  —  Devonische  Formation 


951 


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4.Anfl.  —  'VlI.  Embryologie:  F.  Haeckel, 
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Korschelt-Heider,  Lehrbuch  der  vergleichenden 
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Jena.  —  VIH.  Tiergeograp  hie:  J.  Gulick, 
Evolution,     racial    and    hahitndinal.      Carnegie 
Publ.  1905  (AchatineUen).  —  K.   Jordan,   Der 
Gegensatz   zwischen    geographischer    und    nicht- 
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VariahUität   und  Artbildung  nach   dem  Prinzip 
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1889.  —   IX.  Veränderte  Lebensweise: 
M.    V.     Chativin,      Vervandlnngsfähigkcit    des 
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—  B.   Semon,    Die  3Ineme.    S.  Aufl.    Leipzig 
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Prochnow,    Erklärung swert   des  Darwinismns 
lind     Neolamarckismus.      Berlin    1907.     —    A. 
Wagner,  Der  neue  Kurs  in  der  Biologie.  Stutt- 
gart 1907.  —  Selektionsjyrinzip:   C,  Detto, 
Theorie  der  direkten  Anpassung.    Jena  1904-  — 
F.   V.    Hartntann,     Wahrheit   und   Irrtum   im 
Darwinismiis    1875.    —    L.    Plate,    Selektions- 
prinzip und  Probleme   der  Artbildung.     3.   Aufl. 
Leipzig    1908.    —    F.   Poulton,    Nat.    selection 
the  cause  of  mimetic  resemblances.    J.  Linn.  Soc. 
London    (Zool.)    26,    1898.    —    G.    Bonianes, 
Darwin  und  nach  Darwin.    3  Bde.    Leipzig  1892 
bis    1897.    —    A.     R.     Wallace ,     Darwinism. 
London    1889.    —    Derselbe,     Contrib.    to    the 
Theory    of  nat.    selection.     London   1870.  —  A. 
Weismann,    Die  SelektionUheorie.    Jena  1909. 
■—    Vitalismus:    H.    Driesch,    Philosophie 


des  Organischen.  2  Bde.  Leipzig  1909.  —  A. 
Pauly ,  Do/rwinismus  und  iMmarckismus. 
München  1905.  —  Cr.  Wolff,  Mechanismus  und 
Vitalismus.    2.  Aufl.     Leipzig  1906. 

L.   Plate. 


Deville 

Henry  Sainte  Ciaire. 

Geboren  am  18.  März  1818  auf  St.  Thomas 
(Antillen),  gestorben  am  1.  Juli  1881  zu  Bou- 
logne/Seine.  Er  war  seit  1851  Professor  der  Chemie 
an  der  Ecole  normale  und  an  der  Sorbonne. 
Seine  wichtigsten  Untersuchungen  gehören  der 
anorganischen  Chemie  an.  Von  seinem  Lehrer 
Friedrich  Wöhler  beeinflußt,  hat  er  zum  Teil 
mit  ihm  gemeinschaftlich  Studien  über  Bor, 
Titan,  Silicium,  Platin  und  Platinmetalle,  über 
Niobium  und  Verbindungen  aller  dieser  Elemente 
veröffentlicht,  meist  in  den  Comptes  rendus. 
Als  Frucht  seiner  Versuche,  die  Darstellung  des 
Aluminiums  zu  verbessern,  erschien  seine  Schrift 
„De  l'aluminium,  ses  proprietes,  sa  fabrication 
es  ses  applications"  (1859).  Technisch  bedeutsam 
waren  Devilles  mit  Debray  ausgeführten 
Arbeiten  über  die  Darstellung  des  Sauerstoffs. 
Für  die  physikalische  Chemie,  die  damals  noch 
in  den  Kinderschuhen  steckte,  waren  seine  mit 
L.  Troost  ausgeführten  Untersuchungen  über 
Dissoziation  von  Gasen  und  Dämpfen,  wie  von 
Wasserdampf,  Ammoniak,  Kohlensäure,  Chlor- 
ammonium, von  größter  Bedeutung  (vgl.  seine 
„Le^-ons  sur  la  dissociation";  diesen  Namen 
schuf  Deville).  Zu  seiner  Erinnerung  hat  Du- 
mas im  Jahre  1885  eine  schöne  Gedächtnisschrift 
veröffentlicht. 

F.  von  Meyer. 


Devonische  Formation. 

1.  Name  und  Allgememes.  2.  Petrographischer 
Charakter.  3.  Paläontologischer  Charakter. 
4.  Allgemeine  Gliederung.  5.  Verbreitung.: 
a)  Die  eurasiatische  Provinz.  Das  Unterdevon. 
Das  Mitteldevon.  Das  Oberdevon,  b)  Die  nord- 
atlantische Pro\inz.  c)  Die  nordamerikanische 
Provinz,  d)  Die  südandine  Provinz.  6)  Nutzbare 
Minerale  und  Gesteine. 

I.  Name  und  Allgemeines.  Die  devo- 
nische Formation  ist  ein  Teil  derjenigen 
Schichtenfolge,  für  die  A.  G.  Werner  die 
Bezeichnung  „XJebergangsgebirge"  ge- 
brauchte, und  für  die  H.  v.  Dechen  in  seiner 
deutschen  Bearbeitung  von  de  la  BOches 
„Handbuch  der  Geognosie"  den  Namen 
Grauwackengebirge  einführte. 

Der  Name  „devonische  Formation" 
rührt  von  Sedgwick  und  Murchison 
her,  die  mit  ihm  1839  eine  aus  schiefrigen, 
sandigen  und  kalkigen  Gesteinen  bestehende 
Schichtenfolge  in  Devonshire  und  Cornwall 


952 


Devonisclie  Formation 


Fis.  2.    Coccosteus. 


belegten,  deren  paläontologische  Selbständig-  sind  rote  und  graue  Knollen-  und  Flaserkalke. 
keit  bezw.  Verschiedenheit  vom  Silur  durch  Verbreitet  sind  ferner  Kalkknollenschiefer 
Lonsdale  festgestellt  war.  Da  sich  aber  die  und  Mergelschiefer  mit  Uebergängen  in  Kalke. 
Kenntnis  der  devonischen  Formation  in  So  unterscheidet  sich  das  Devon  petrogra- 
der Folge  nur  in  geringem  Maße  an  die  eng-  phisch  nicht  erheblich  vom  Silur,  doch  tritt 
Üschen  Vorkommen  knüpft,  vielmehr  ganz !  das  kalkige  Element  stärker  hervor, 
vorwiegend  von  der  Untersuchung  im  Rhein-  3.  Paläontologischer  Charakter.  Die 
gebiete  abhängig  wurde,  wo  das  europäische  devonische  Lebewelt  gleicht  noch  sehr  der 
Devon  am  besten  entwickelt  ist,  so  wurde  j  vorhergehenden  silurischen,  zeigt  aber  einige 
auch  der  Name  „Rheinisches   System"  |  wichtige   höhere   Entwicklungsstufen.     Dies 

gilt  besonders  von 
denWirbeltieren,den 
Fischen ,  die  eine 
Fülle  von  z.  T.  recht 
absonderhchen  For- 
men hervorbringen, 
unter  denen  die 
Placodermen  beson- 
ders auffallen  (Ce- 
phalaspis,  Pter- 
aspis  (Fig.  1),  Bo- 
thryolepsis,Pter- 
ichtys  (Fig.  3) 
usw.).  Daneben  er- 
scheinen Crossopte- 
rygier  (Holopty- 
chius,  Osteo- 

lepis  usw.)  und 
Dipnoer(Dipterus), 
zu  denen  nach  C  0  p  e 
auch  Coccosteus 
(Fig.  2)  gehört. 

Unter  den  Glie- 
dertieren zeigen  die 
Trilobiten  nochziem- 
hche  Mannigfaltig- 
keit, die  aber  nach 
der  oberen  Grenze 
der  Formation  stark 
abnimmt,  so  daß  an  dieser  selbst  nur 
dürftige  Ueberbleibsel  vorhanden  sind.  Wich- 
tig sind  die  Gattungen  Homalonotus 
Unterdevon  verstanden  hatte.  Der  Vor-  (besonders  im  Unterdevon),  Phacops  mit 
schlag  der  Brüder  Sandberger  konnte  aus  Dalmanites  und  Cryphaeus,  Proetus 
Gründen  der  Priorität  keinen  Anklang  finden,  und  Bronteus,  während  Harpes,  Cyphas- 
und  der  Name  Devon  ist  daher  heute  aus-  pis,  Acidaspis,  Cheirurus,  Lichas  u.  a. 
nahmslos  im  Gebrauch.  eine     weniger     bedeutende     Rolle     spielen. 

2.  Petrographischer  Charakter.  Der  Von  den  Cephalopoden  erscheinen  die  Am- 
aUgemeine  petrographische  Habitus  des  monitiden  mit  primitiven  Merkmalen,  mit 
Devon  ist  über  die  ganze  Erde  zienüich  einfachen,  nicht  zerschhtztenLobenlinien  und 
gleichartig.  Verbreitet  sind  Tonschiefer,  oft !  Nautilus-artiger  Mündung,  die  Goniatiten, 
als  Dachschiefer  ausgebildet,  Sandsteine,  zeigen  aber  eine  reiche  Entwicklung.  Wichtig 
Quarzite  und  namenthch  die  Gesteine,  für  die  sind  die  Gattungen  Anarcestes  (Fig.  10), 
in  Deutschland  der  Verlegenheitsname  Aphyllit es  (Fig.  13),  Tornoceras,  Chi- 
,,Grauwacke"  gebräuchhch  ist.  Zum  Teil  loceras,  Manticoceras  (Fig.  15),  Be- 
sind dies  polymikte  Sandsteine,  meist  aber  loceras,  Sporadoceras,  Pharciceras, 
Zwischenformen  zwischen  Schiefern  und  Meneceras  u.  a.  m.  Alle  diese  Gattungen 
Sandsteinen,  d.  h.  undeuthch  und  uneben  sind  auf  das  Devon  beschränkt,  ebenso  die 
spaltende  schieferig-sandig-ghmmerige  Ge- j  Clymenien,  Ammonitiden  mit  innerem 
steine.  —  Kalksteine  sind  häufig,  sowohl  Sipho  (Fig.  16).  —  Die  Nautileen  entwickeln 
dickbankige,  meist  grau  gefärbte,  als  auch  eine  Anzahl  charakteristischer  Typen  wie 
undeuthch  geschichtete  bis  ungeschichtete,  j  Cr  an  oce  ras,  Kophinoceras,  Herco- 
also  echte  Riffkalke.    Besonders  bezeichnend   ceras,   während   Orthoceras,    Gompho- 


Fig.  3.     P  t  e  r  i  c  li  t  y  s. 

angewandt,  besonders  von  den  Brüdern 
Sandberger,  während  A.  Dumont  1841 
unter    seinem  Terrain  rhenan    nur    das 


Devonische  Formation 


953 


ceras,  Phragmoceras,  Sphyradoce- 
ras  u.  a.  m.  aus  dem  Silur  herüberreichen. 

Unter  den  Gasteropoden  zeichnen  sich 
Pleurotomaria,  Murchisonia  und  Pla- 
ty ceras,  unter  den  Zweischalern  die  Avi- 
cuhden,  Cardiohden  und  viele  taxodonte 
Gruppen  durch  Häufigkeit  und  Mannig- 
faltigkeit aus.  Von  den  Brachiopoden  fallen 
besonders  die  langflügeligen  Spiriferen  auf 
(Fig.  5,  7,  9,  14).  Durch  Häufigkeit  ausge- 
zeichnet ist  Atrypa  in  vielen  Arten.  Typisch 
devonische  Gattungen  sind  Stringocepha- 
lus  (Fig.  11),  Uneites,  Rensselaeria, 
Tropidoleptus  (Fig.  6)  u.  a.  Die  Terebra- 
tuliden  erscheinen  zum  erstenmal  (Megante- 
ris,  Dielasma).  Unter  den  zahlreich  auf- 
tretenden Crinoiden  sind  besonders  wichtig 
die  Gattungen  Cupressocrinus  (Fig.  12), 
Melocrinus,  Hexacrinus  und  Cyatho- 
crinus.  Bemerkenswert  ist  die  reiche 
Seestern-Fauna.  Von  den  Korallen  erreichen 
die  CyathophyHiden  und  Cystiphylliden  den 
Höhepunkt  ihrer  Entwicklung.  Wichtige 
Gattungen  sind  ferner  Calceola  (Fig.  8), 
Phillipsastraea  und  Pleurodictyum. 
Massenhaft  treten  tabulate  Korallen  auf, 
oft  gesteinsbildend,  besonders  Favosites 
und  Alveolites,   ebenso   Stromatoporiden. 

Spongien  und  Protozoen  sind  bisher  nur 
in  wenigen  Formen  bekannt  geworden. 

Die  Flora  ist  arm,  von  Pteridophyten 
treten  Rhodea,  Palaeopteris  und  Sphe- 
nopteris  auf,  ferner  Lepidodendron  und 
Archaeocalamites. 

4.  Allgemeine  Gliederung  des  Devon. 
Das  Devon  zeigt  in  seinen  verschiedenen 
Verbreitungsbezirken  solche  Verschieden- 
heiten in  Aufbau  und  Fossilführung  und 
der  auf  diese  gegründeten  Gliederung,  daß 
sich  kein  für  die  ganze  Erde  gültiges  spe- 
zielleres Schema  aufstellen  läßt. 

Nur  lassen  sich  überall,  wo  eine  voll- 
ständige Entwicklung  vorhanden  ist,  drei 
Hauptabteilungen  —  Stockwerke  —  unter- 
scheiden, die  auch  überall  ganz  oder  doch 
nahezu  homotax  zu  sein  scheinen. 

In  Deutschland  werden  diese  Hauptab- 
teilungen allgemein  als  Unter-,  Mittel- 
und  Oberdevon  bezeichnet,  während  in 
Amerika  neuerdings  die  Namen  Palaeo-, 
Meso-  und  Neodevonic,  in  Frankreich  die 
Bezeichnungen  Eo-,  Meso-  und  Neodevonien 
angewandt  werden. 

5.  Verbreitung.  Die  Unterschiede  des 
Devon  in  seinen  verschiedenen  Verbreitungs- 
bezirken lassen  mehrere  ,, Provinzen"  er- 
kennen die  dauernd  oder  zeitweise  durch  Land- 
massen getrennt  waren,  in  denen  daher  die 
Entwicklung  der  Lebewelt  ihren  besonderen 
Weg  ging,  wenn  auch  unter  Beibehaltung 
des    einheithchen    Gesamtcharakters.     Zeit- 


weise traten  Verbindungen  benachbarter 
Meere  ein,  die  eine  Einwanderung  zur  Folge 
hatte. 

E.  Kaiser  (Geologische  Formationskunde 
IV.  Aufl.  S.  181)  hat  drei  solcher  devonischen 
Meeresprovinzen  unterschieden:  1.  die  eur- 
asiatische,  2.  die  nordamerikanische 
und  3.  die  antarktische,  die  man  auch  in 
Anlehnung  an  die  geographische  Ghederung 
der  Jura-Formation  die  südandine  nennen 
kann.  Es  erscheint  auch  zweckmäßig  als  4. 
eine  nordatlantische  Provinz  abzutrennen, 
für  die  Gebiete  des  Alten  roten  Sand- 
steines. 

5 a)  Die  e u rasiatisc h e  Provi n z.  1.  Ver- 
breitung. In  Europa  ist  das  Devon  besonders 
in  den  alten  karbonischen  Ketten,  dem 
armprikanischen  und  besonders  dem  va-["  ^ 
riscischen  Bogen  verbreitet.  In  letzterer  ^  i- 
bildet  es  ansehnliche  Teile  von  Cornvall 
und  Devonshire,  ragt  in  einigen  eng  begrenz-  '^ 
ten  Inseln  im  Boulonnais  aus  jüngerer 
Decke  empor  und  setzt  vor  allem  den  größten 
Teil  des  rheinischen  Schiefergebirges  zu- 
sammen, die  Ardennen  und  ihr  Vorland, 
die  Eifel,  den  Hunsrück,  den  Taunus,  den 
Westerwald  und  das  Sauerländische  Gebirge. 
Geringe  Vorkommen  liegen  in  den  Vogesen 
(Breuschtal),  während  die  im  nördhchen 
Schwarzwald  (Gaggenau)  und  Odenwald 
zweifelhaft  sind.  —  Devonisch  ist  der  größte 
Teil  des  Harzes,  ansehnhche  Gebiete  des  ost- 
thüringischen und  vogtländischen  Schiefer- 
gebirges und  des  Fichtelgebirges.  Im  Sudeten- 
system spielt  das  Devon  eine  geringe  Rolle, 
(Ebersdorf,  Würbenthai  usw.)  und  tritt  auch 
im  Vorlande  der  Hauptketten  in  engbegrenz- 
ten Gebieten  an  die  Oberfläche  (Ober- 
kunzendorf).  Im  nördlichen  Vorlande  der 
Karpathen  hegen  isoherte  Vorkommen  in 
der  Gegend  von  Krakau,  und  am  Aufbau  des 
polnischen  Mittelgebirges  (Lysa  Gora)  nimmt 
das  Devon  erheblichen  Anteil. 

Im  armorikanischen  Bogen  tritt  das  Devon 
gegen  ältere  Schichten  mehr  zurück.  Ihm 
gehören  die  Vorkommen  der  Normandie 
und  Bretagne  an. 

Von  besonderer  Bedeutung  durch  den 
großen  Fossilreichtum  und  die  Entwicklung 
ist  das  Devon  in  Böhmen,  wo  es  zwischen 
Prag  und  Beraun  die  inneren  Teile  der 
böhmischen  ,, Silurmulde"  bildet.  —  In  den 
Faltenzügen  der  Ostalpen  ist  vollständig 
entwickeltes  Devon  besonders  in  Kärnthen, 
in  der  Umgebung  des  Wolayer  Sees,  weniger 
vollständiges  bei  Graz  vorhanden.  In  den 
Westalpen  spielt  es  eine  untergeordnete 
Rolle.  In  Südfrankreich  beteiUgt  es  sich 
wesenthch  am  Aufbau  der  Montagne  noire 
und  der  Höhen  in  der  Umgebung  von  Mont- 
pelher  (Cabrieres).  In  den  Pyrenäen  ist  es  in 
allen  seinen  Abteilungen  bekannt,   und  ist 


954 


Devonische  Formation 


in  Asturien  und  Catalonien  weit  verbreitet. 
Auch  in  der  Sierra  Morena  ist  fossib-eiches 
Devon,  besonders  oberes,  bekannt.  Devon 
in  typisch  eurasiatischer  Ausbildung  ist 
neuerdings  im  Atlas  und  den  südlichen  Teilen 
der  Sahara  bekannt  geworden. 

In  Osteuropa  bedeckt  ungefaltetes 
Mittel-  und  Oberdevon  weite  Flächen  in  den 
russischen  Gouvernements  Orel,  Woronesch 
und  Nowgorod.  Am  Westabhang  des  Ural 
Hegt  vollständig  entwickeltes  Devon  in  an- 
sehnlicher Verbreitung  in  Falten,  während 
es  in  den  Ketten  des  Timan  nur  vom  Mittel- 
devon an  erscheint,  wie  in  Zentralrußland.  In 
Sibirien  und  auf  den  neusibirischen  Inseln  ragt 
es  an  vielen  Stellen  aus  jüngerer  Decke  hervor 
und  hegt  auch  in  den  Falten  des  Altai.  Aus 
Zentralasien  kennt  man  Devon  aus  Turkestan 
und  dem  Tian  Schau,  aus  Ostasien  aus  Japan 
und  China,  wo  es  aber  noch  wenig  bekannt 
ist.  Richthofen  hat  die  mitgebrachten  Ver- 
steinerungen in  den  Apotheken  erworben, 
wo  sie  als  Arzneimittel  verkauft  werden.  — 
Aus  "^rma  ist  neuerdings  eine  typisch 
europäische,  speziell  mit  der  entsprechenden 
deutschen  übereinstimmende  Fauna  be- 
kannt geworden.  —  In  Vorderasien  endlich 
ist  fossilreiches  Oberdevon  in  Armenien  und 
Kleinasien,  Unterdevon  am  Bosporus  vor- 
handen. —  Zeitweise,  im  oberen  Mittel- 
devon, reicht  das  eurasiatische  Devonmeer 
bis  nach  Nordamerika,  wo  im  Staate  Mani- 
toba  (Canada)  eine  echte  europäische  Fauna 
einwandert. 

Gliederung  des  eurasiatischen  De- 
von. Es  lassen  sich  zwei,  durch  Uebergänge 
verknüpfte  Faciesausbildungen  unterscheiden, 
die  rheinische  und  die  böhmische. 

1.  Das  rheinische  Devon,  a)  Das 
Unterdevon  besteht  fast  aussclüießhch 
aus  klastischen  Gesteinen,  Schiefern,  Sand- 
steinen, Grauwacken  und  Quarziten.  Die 
Fossihen  sind  meist  in  einzelnen  Lagen  an- 
gehäuft, der  Rest  ist  nahezu  fossilfrei.  Es 
wird  in  vier  Stufen  geghedert: 

1.  Die  Gedinne  -  Stufe,  besonders  im 
Ardennengebiet  entwickelt,  wo  sie  mit  einem 
groben,  seiner  Unterlage  diskordant  auf- 
lagernden Transgressionskonglomerat  be- 
ginnt, über  dem  grobe  Arcosen  und  bunte 
Schiefer  folgen.  Fossihen  sind  äußerst  selten, 
Spirifer  Mercuri  gilt  als  Leitfossil. 

2.  Die  Siegen- Stufe  zeigt  bemerkens- 
werte Facies-Unterschiede.  In  Taunus  und 
Hunsrück  besteht  sie  unten  aus  Quarziten 
(Taunusquarzite),  oben  aus  ebenspaltenden 
Tonschiefern  (Hunsrückschiefern),  die  durch 
ihre  reiche  Seesternfauna  bekannt  sind. 
Im  Siegerland,  Eifel  und  Westerwald  treten 
Schiefer  und  Grauwacken  auf  (Siegener 
Grauwacke),  Im  Ardennengebiet  wird  lokal 
die  ganze  Stufe  durch  ebene  Tonschiefer 
vertreten   (Schiefer   von   Alle),   an   anderen 


Stellen  hegen  an  der  Basis  Quarzite,  wie  am 
Rhein  (Grcs  d'Anor),  darüber  Grauwacken 
(Gr.  V.  Montigny),  in  Luxemburg  ist  die 
Ausbildung  wie  im  Siegerland  (Schichten  von 
Bastogne  und  Houffahze).  Hauptleitfossihen 
sind:  Spirifer  primaevus  (Fig.  4)  und 
Rensselaeria  crassicosta. 


Fig.  4.     Spirifer  primaevus  Stein. 


3.  Die  Coblenz-Stufe  (Untere  Coblenz- 
schichten)  ist  den  ,, Siegener  Grauwacken"  in 
der  Gesteinsausbildung  sehr  ähnhch,  örthch 
mit  weißen  Quarziten.  Verbreitet  in  Eifel 
(z.  B.  Gegend  von  Dann),  Hintertaunus 
und  Westerwald.  Hauptleitfossihen  Spirifer 
Hercyniae  Gieb.  (Fig.  5)  und  Tropido- 
leptus  rhenanus  Fr.  (Fig.  6). 

4.  Die  Ems-Stufe  (Obere  Coblenz- 
schichten)  ist  den  vorigen  ebenfalls  ähnhch 
in  der  Gesteinsausbildung.  Am  Rhein  und 
der  unteren  Lahn  hegt  an  der  Basis  ein 
mächtiger  Quarzit  (Coblenz-Quarzit).  Haupt- 
leitfossihen: Spirifer  auriculatus  und 
Spirifer  paradoxus  (Fig.  7). 

Mit  Ausnahme  der  Hunsrückschiefer  ist 
das    rheinische     Unterdevon    eine    typisch 


Spirifer  Hercyniae  Gieb. 
S  c  u  p  i  n. 


neritische  Ablagerung,  Die  reiche  Fauna  be- 
steht wesenthch  aus  Brachiopoden  und 
Zweischalern,  neben  denen  Crinoiden,  Gastero- 
poden  und  Trilobiten  (Homalonotus)  eine 
Rolle  spielen.  Cephalopoden  treten  zurück, 
Ammoniten  fehlen. 


Devonische  Formation 


955 


Fig.  6.     Tropidoleptus  carinatus 
V  a  r.    r  h  e  n  a  n  a. 


Fig.  7.     S  p  i  r  i  f  e  r  p  a  r  a  d  o  x  u  s. 


Die  gleiche  Ausbildung  zeigt  das  Unter- 
devon im  Oberharz,  wo  nur  die  Ems-Stufe 
entwickelt  ist  (Kahleberg-Sandstein  und 
Kammeisberg- Schichten).  —  In  Süd-De- 
vonshire  und  Cornwall  ist  ebenfalls  das  Unter- 
devon rheinisch  ausgebildet,  aber  die  Reihen- 
folge der  Schichten  hat  sich  wegen  der 
verwickelten  Lagerungsverhältnisse  nicht  fest- 
stellen lassen.  Doch  sind  in  neuerer  Zeit 
die  einzelnen  Faunen  nachgewiesen.  Auch  in 
der  Bretagne  ist  das  Unterdevon  rheinisch 
entwickelt.  Neben  einem,  weiterhin  zu  er- 
wähnenden, hegt  ein  Unterschied  darin,  daß 
die  Gedinne-Stufe  (Schiefer  von  Plougastel) 
als  Schiefer  und  Grauwacke  ausgebildet  ist, 
wie  am  Rhein  die  höheren  Stufen,  und  in 
der  Mayenne  und  Sarthe  erscheinen  in  der 
Ems-Stufe  Kalke,  aber  mit  einer  Fauna  von 
rheinischem  Habitus,  wenn  auch  z.  T.  anderen 
Arten.  —  Auch  das  Unterdevon  am  Bosporus 
(Ems-Stufe)  ist  in  reinischer  Facies  entwickelt, 

2.  Einen  abweichenden  Typ  zeigt  das 
Unterdevon  in  Böhmen,  wo  es  ausschheß- 
lich  aus  Kalken  besteht,  besonders  aus  einem 
weißen  Riffkalk  (Konepruser  Kalk),  der  eine 
sehr  reiche  und  mannigfaltige  Fauna  enthält, 
fast  nur  Arten,  die  der  rheinischen  Facies 
fehlen.  Brachiopoden,  Korallen,  Zweischaler 
und  Schnecken  sind  häufig  neben  Trilobiten, 
unter  denen  namenthch  Harp  es -Arten 
neben  großen  Bronteus  auffallen,  letztere 
örthch  gesteiiisbildend  werdend.  Ammoniten 
fehlen.  Die  näheren  Altersverhältnisse  sind 
nicht  ganz  klar,  auch  scheint  das  Konepruser 
Riff  ins  Mitteldevon  hineinzureichen.  —  Da- 
neben treten  geschichtete,  rote  Crinoiden- 
kalkeauf(Slivenetzer  Marmor).  J.  B  arrande 


rechnete  die  genannten  Schichten  als  Etage 
Fg  zu  seinem  Silur. 

Die  gleiche  Ausbildung  als  einheitücher 
fossikeicher  Riffkalk,  der  ebenfalls  in  das 
Mitteldevon  hinaufreicht,  zeigt  das  Unter- 
devon in  Kärnthen  in  der  Gegend  des  Wo- 
layer  Sees. 

3.  Eine  Mittelstellung  zwischen  der 
rheinischen  und  böhmischen  Ausbildung  zeigt 
das  Unterdevon  in  der  Bretagne,  im  Unter- 
harz und  am  Westabhang  des  Ural.  Zwischen 
klastischen  Gesteinen  von  rheinischem  Typus 
und  z.  T.  mit  dessen  Fossihen,  finden  sich 
linsenförmige  Einlagerungen  von  Kalksteinen 
mit  der  Fauna  des  Koneprus-Kalkes.  In 
der  Bretagne  liegen  sie  im  Niveau  der  Grau- 
wacke von  Le  Faou,  die  dem  rheinischen 
Coblenz  entspricht  (Kalk  von  Erbray). 
Im  Harz  in  Schiefern,  die  unter  dem  der 
Ems-Stufe  angehörigen  Hauptquarzit  liegen 
(bei  Mägdesprung,  Zorge  usw.).  —  Neuer- 
dings sind  solche  Kalkeinlagerungen  mit 
Konepruser  Fauna  auch  im  rheinischen  Ge- 
birge bei  Marburg  gefunden  worden,  und 
im  Kellerwaldgebiet  findet  sich  in  kalkigen 
Grauwacken  eine  Fauna,  die  einige  schwache 
Anklänge  an  die  böhmische  zeigt  (Erbsloch 
bei  Schönstein). 

2.  Das  Mitteldevon.  Im  Mitteldevon 
erreicht  die  facielle  Differenzierung  einen 
hohen  Grad.  Im  Rheingebiet,  von  dem  wir 
auch  hier  wieder  ausgehen,  treffen  wir  im 
Westen,  im  Ardennengebiet  und  der  Eifel 
eine  ausgesprochen  neritische  Facies,  Tjalkig- 
mergehge  Gesteine  mit  Korallen,  Brachio- 
poden und  Crinoiden.  Im  südhchen  West- 
falen ist  die  Fossilführung  die  gleiche,  doch 
treten  hier  auch  sandige  Gesteine  verbreitet 
auf.  Im  Osten  ist  das  Mitteldevon  vorwiegend 
bathyal,  mit  reicher  Ammonitenfauna  und 
rasch  wechselnder  Gesteinsausbildung.  Be- 
zeichnend sind  hier  Decken  von  basischen 
Ergußgesteinen  (Diabase)  und  deren  Tuffe 
(Schalsteine).  Beide  Faciesbezirke  sind  nicht 
scharf  geschieden  und  gelegenthch  greift 
die  bathyale  Facies  nach  Westen,  die  neri- 
tische nach  Osten  über. 

Das  Mitteldevon  gUedert  sich  in  zwei 
Stufen. 

1.  Die  Eifel- Stufe  besteht  im  Westen 
aus  mergehgen  Schiefern  und  Kalken.  Sie 
ist  reich  an  Korallen  (CyathophyUum,  Cysti- 
phyUum,  Actinocystis  usw.).  Nach  der 
verbreiteten  Calceola  sandalina  (Fig.  8) 
sind  die  Schichten  in  der  Eifel  als  Calceola - 
Schichten  bezeichnet  worden. 

Häufig  und  mannigfaltig  sind  Brachio- 
poden, unter  denen  als  leitend  Spirifer 
intermedius  (Fig.  9)  v.  Schi,  und  ostio- 
latus  genannt  werden  mögen.  Auch  Trilo- 
biten, besonders  Phacops- Arten,  sind  häufig. 

Die  normale  bathyale  Facies  der  Eifel- 
stufe  ist  die  als  dachschieferartige  Tonschiefer 


956 


Devonische  Formation 


mit  Orthoceren  (Orthoceras-Schiefer)  und 
Ammonitiden,  besonders  Anarcestes  late- 
septatus  (Fig.  10)  und  Aphyllites  oc- 
cultus,  die  Wissenbacher  Schiefer  (Euppach- 
tal,  Gegend  von  Haiger,  Berleburg  usw.). 
Oft  werden  die  Schiefer  kalkig,  pflegen  dann 
massenhaft  Tentaculiten  und  Styhohnen  zu 
führen  (Tentaculitenschiefer)  und  schließen 
Linsen  von  Knollenkalken  ein,  die  eine  reiche 
Fauna  von  Goniatiten  und  Trilobiten  führen 
(Phacops,  Bronteus,  Proetus,  Aci- 
daspis  usw.),  durchweg  andere  Arten  als  in 
der  neritischen  Facies  auftreten  (Greifen- 
steiner, Bailersbacher,  Günteroder 
Kalk). 

2.  Die    Givet- Stufe  ist  in  dem  west- 


(Fig.  12),  Korallen  (Cyathophyllum,  Ac- 
tinocystis,  Endophyllum,  Cystiphyl- 
lum,  Favosites,  Alveolites  usw.),  Bra- 
chiopoden(Spirifer  undifer,  Pentamerus 
biplicatus,  Rhynchonella  subcordi- 
formis  usw.)  und  Gasteropoden  auf  (Ma- 
crochilina,    Murchisonia  usw.). 

Auf  der  rechten  Rheinseite,  im  südUchen 
Westfalen,  ist  nur  der  obere  Teil  der  Givet- 
Stufe  als  Kalk,  oft  als  Riffkalk  entwickelt 
(Elberfelder,  Paffrather,  Massenkalk),  der, 
meist  lokal,  eine  reiche  Fauna  enthält.  Der 
untere  Teil  besteht  aus  Sandsteinen  und 
Schiefern  (Obere  Lenne-Schiefer),  die  eine 
normale,  wenn  auch  arme  neritische  Givet- 
Fauna  führen.   Auch  im  Lahngebiet  erscheint 


^mim 


**/4 


Fig.  9.     Spirifer  interinedius  (speciosus) 


Fig.  8.     Calceola  sandalina 
La  in. 


Fig.  10.     Anarcestes 
lateseptatus  Beyr. 


Fig. 11.  Stringo  cephalus 
Burtini  De  fr.    . 


Fig.  10b. 


Fiü 


12.     Cupressocrinus 
crassus  Gtdf. 


liehen,  neritischen  Gebiet  kalkig.  Dünn- 
schichtige bis  dickbankige  und  ungeschichtete 
Kalke  bilden  fast  die  ganze  Stufe  in  Ardennen 
und  Eifel  (Eifelkalk,  Givetkalk).  Hauptleit- 
fossil ist  Stringocephalus  Burtini 
(Fig.  11).  Daneben  tritt  eine  äußerst  reiche 
Fauna    von     Crinoiden     (Cupressocrinus 


die  obere  Givet-Stufe  meist  als  Riffkalk 
(VillmarerKalk),  daneben  treten  dünnplattige 
bathyale  Kalke  und  Roteisensteine  auf, 
ebenso  im  Dillgebiet  und  im  östUchen  West- 
falen. Diese  bathyalen  Schichten  führen 
neben  Stringocephalus  besonders  Ammo- 
niten,  Aphyllites  inconstans  Phill.  (Fig. 


Devonische  Formation 


957 


Fig.  13.     A  p  li  y  1 1  i  t  e  s  i  ii  c  o  ii  s  t  u  n  s  P  h  i  1 1. 


13)  und  Maenpceras  terebratum.  Die  Im  Ural  ist  das  Mitteldevon  vollständig 
untere  Givet-Stufe  besteht  in  diesen  Gebieten  Unten  hegt  die  Eifel-Stufe  mit  Ca  1  r tnl « ' 
vorwiegend  aus  Diabastuffen  und  Diabas-  oben  die  Givet-Stufe  mit  Stringocephalus' 
^^^^^^-  Mächtige   helle,    dickschichtige    Kalke   vom 

Habitus  des  westeuropäischen  Massenkalkes 
fuhren  an  der  Bielaja  den  großen  Penta- 
nierus  baschkiricus. 

Interessant  ist,  daß  in  Hinterindien, 
in  Burnu4  in  neuerer  Zeit  neritische  Ab- 
lagerungen der  Eifel-Stufe  bekannt  geworden 
sind,  die  eine  größere  Zahl  typischer  Eifel- 
Fossihen  geliefert  haben. 

3.  Das  Ob  er  de  von  des  Rheingebietes 
behält  im  wesenthchen  die  im  Mitteldevon 
herausgebildeten  Faciesbezirke  bei,  im  Westen 
(Ardennen,  Eifel)  ist  es  neritisch,  im  Osten 
bathyal,  doch  verschiebt  sich  die  Grenze 
beider  etwas  nach  Westen  hin. 

GMederunginzweiStufen.-l.  DieFrasne- 
Stufe  zeigt  im  Ardennengebiet  einen  petro- 
graphisch  sehr  wechselnden  Aufbau  aus 
kalkig-schiefrigen  Gesteinen.  Besonders  auf- 
fallend sind  mächtige,  stockförmige  Riff- 
I  kalke  von  grauer,  schwarzer  und  roter  Farbe, 

Im  Harz  ist  das  Mitteldevon  in  gleicher  ?^  ^^  ^^^H'"''!*'"  ^,'^¥l^^^"  ^^'■"'o^"'^"^*"^ 
Weise  entwickelt.  Im  Oberharz  finden  wir  f^%.^^}'P*™^!^""'^^  ^^^^ern.  Fossihen  sind 
in  der  Eifelstufe  Calceola-Schichten  und ' '^  •?• /^/"Ji^P^^^^'"^?^'  Spirifer  Ver- 
Orthoceras-  (Goslarer)  Schiefer,  hier  über-  ^®^"^^^^^^-^^)'^^y"ß^^onella  cuboides). 
einander  hegend,  letztere  in  die  Givet-Stufe 
hinaufreichend,  in  der  außerdem  noch  am- 
monitenführende  Knollenkalke  auftreten.  In 
der  Gegend  von  Elbingerode  und  am  Grün- 
steinzuge treten  Tuffe,  Diabase  und  Rot- 
eisensteine auf,  wie  an  der  Dill  und  Diemel. 

In  Thüringen  felilt  Unterdevon,  das 
Mitteldevon  besteht  vorwiegend  aus  Tenta- 
cuhtenschiefern. 

Wichtig  ist  wieder  Böhmen,  doch 
sind  hier  noch  manche  Unklarheiten.  Der 
Eifelstufe  gehört  die  Hauptmasse  des  fossil- 
reichen Mnenianer  Kalkes  an,  mit  A  p  h  y  11  i  t  e  s 

occultus  und  einerreichen  Trilobiten-Fauna,  Nach  Osten  nehmen  die  Kalke  ab.  In  der 
sowie  die  von  Barrande  als  Etage  G  bezeich-  Eifel  ist  die  Frasne-Stufe  nur  in  der  Gegend 
neten  Kalke,  die  Braniker  und  Hluboceper !  von  Prüm  vorhanden.  Reicher  entwickelt 
Kalke,  die  z.  T.  reich  an  Goniatiten(Goniatites  I  ist  sie  bei  Aachen. 

lateseptatus)  sind.  Der  Givet-Stufe  sind  da-  \  Die  bathyale  Ausbildung  ist  in  West- 
gegen   die   schiefrig-sandigen    Schichten   der !  falen,     Waldeck     und     Nassau     verbreitet. 


S  p  i  r  i  f  e  r  V  e  rn  e  vi  ili  M  u  r  c  h. 


Etage  H  zuzurechnen  (mit  Stringo- 
cephalus und  Aphyllites  inconstans) 
und  stellenweise  häufigen  eingeschwemmten 
Pflanzenresten  (Schiefer  von  Srbsko  und 
Hostim).     Die  verschiedenen  Kalke  scheinen 


Sie  besteht  aus  milden  Schiefern,  roten, 
plattigen  oder  knolligen  Kalken  und  Rot- 
eisensteinen mit  vielen  Ammoniten,  daher 
Goniatiten-Kalke.  Hauptleitfossil:  Go- 
niatites    intumescens    (Fig.  15).     Merk- 


sich gegenseitig  vertreten  zu  können.     Daß  [  würdig   ist   eine   dünne  Lage    tiefschwarzen 
der    Konepruser    Riffkalk    ins    Mitteldevon    Kalkes  oder  Schiefers  mit  Kalkknollen,  der 


hinaufzureichen  scheint,  ist  schon  erwähnt. 
Im  zentralen  Rußland  beginnt  die  de- 
vonische Schichtenfolge,  ebenso  wie  im 
Tim  an  mit  der  Givet-Stufe.  Diese  ist 
neritisch,  mergehg-kalkig.  Hauptleitfossil  ist 
Spirifer  Anossofi  und  Rhynchonella 
Meyendorfi,  zwei  in  Westeuropa  fehlenden  Kalkknollenschiefern  und  ghmmerreichen 
Formen.  j  Sandsteinen  (Sandstein  von  Condroz).    Beide 


Kellwasserkalk,  der  trotz  seiner  oft  1  m 
nicht  erreichenden  Mächtigkeit  über  das 
ganze  Gebiet  verbreitet  ist,  und  auch  im 
Harz  wiederkehrt. 

2.  Die  Famenne-Stufe.    Sie  besteht  in 
den    westhchen    neritischen    Gebieten    aus 


958 


Devonische  Formation 


sind  fossilreich  und  führen  Brachiopoden 
und  Zweischaler.  Die  bathyale  Facies  der 
östlichen  Gebiete  (Westfalen,  Nassau)  ist 
ähnhch,  wie  die  Frasne  -  Stufe  aus  bunten 
Knollenkalken  und  Schiefern  zusammen- 
gesetzt. Die  letzteren  sind  oft  erfüllt  von 
kleinen  Schalenkrebsen  (Cypridinenschie- 
fer).     Die  Kalke  enthalten  viele  Arten  der 


Fig.  15.    Mantico  ceras  intumesceus  Beyr. 

merkwürdigen  Ammoniteu-Gattung  Cly  me- 
nia  (Fig.  16),  die  hier  plötzlich  in  reicher 
Entwicklung  erscheint  und  mit  Schluß  der 
Stufe  verschwindet. 

Eruptive  Decken  von  Diabas  und  dessen 
Tuffe  sind  in  der  bathyalen  Facies  verbreitet, 
insbesondere    schHeßt   in    Nassau    das    De- 


Fig.  16.     Clymenia  undulata  v.  Mnstr. 


von  in  der  Regel  mit  einer  mächtigen  Diabas- 
mandelsteindecke nach  oben  ab,  dem  Deck- 
diabas. 

Auch  im  Oberdevon  greift  die  bathyale 
Facies  gelegentlich  nach  Westen,  die  neritische 
nach  Osten  hin  über. 

Die  Vorkommen  des  Oberdevon  im 
Harz  und  Thüringen  schheßen  sich  auf  das 
engste  an  die  geschilderten  Vorkommen  an. 
Im  Oberharz  ist  das  Oberdevon  vorwiegend 
bathyal,   doch   weniger   gut   entwickelt,   als 


am  Rhein  (Ockertalgebiet).  Doch  kommen 
in  der  Frasne-Stufe  auch  ansehnhche  Stöcke 
von  Riffkalken  (Iberg  bei  Grund,  El- 
bingerode)  vor.  In  Böhmen  fehlt  Oberdevon. 
In  den  karnischen  Alpen,  am  Woleyer  See, 
reicht  der  mächtige  Riffkalk  vom  Unterdevon 
durch  das  Mittel-  ins  Oberdevon  hinein. 
Daneben  finden  sich  Clymenien-Kalke. 

Im  zentralen  Rußland  ist  die  Frasne- 
Stufe  fossilreich  in  neritischer  Facies  ausge- 
bildet (Spirifer  Verneuili),  während  im 
Timan  nur  die  untere  Partie  neritisch,  die  obere 
dagegen  bathyal  ist,  und  aus  dem  ammoniten- 
reichen  Domanik  besteht  (Goniatites  in- 
tumescens  und  viele  andere  Arten).  —  Im 
Ural  sind  beide  Oberdevonstufen  bathyal 
entwickelt  als  Goniatiten-  und  Clymenien- 
Kalke,  doch  tritt  in  der  Frasne-Stufe  auch 
Iberger  Kalk  mit  Rhynchonella  cuboides 
usw.  auf. 

Ansehnhche  Flächen  bedeckt  flachge- 
lagertes Devon  in  Nordafrika  (Sahara). 
Unterdevonische  Sandsteine  führen  im  Fassili 
des  Azdjer  eurasiatische  Brachiopoden  und 
Zweischaler,  mitteldevonische  Ammoniten 
führende  Schichten  sind  im  Ahnet  bekannt, 
wo  auch  neritisches  Oberdevon  mit  Spirifer 
Verneuili  vorkommt.  Besonders  aber  ist 
im  Gurara  und  bei  Beni  Abbes  gefaltetes 
Oberdevon  in  bathyaler  Facies  fossilreich  ent- 
wickelt, sowohl  die  Frasne-Stufe  (Gouia- 
tites  intumesceus)  als  besonders  die 
Famenne-Stufe,  als  Clymenien-Kalke. 

5b)  Die  nordatlantische  Provinz. 
Hier  liegt  das  Devon,  das  mehrere  tausend 
Meter  mächtig  wird,  flach,  und  besteht  vor- 
wiegend aus  roten  und  grauen,  glimmerigen 
Sandsteinen  mit  tonigen  Zwischenlagen.  In 
England  haben  diese  Ablagerungen  den 
Namen  Oldred  Sandstone  erhalten.  Sie 
führen  keinerlei  marine  Fossilien,  die  Sand- 
steine selbst  sind  fossilfrei.  In  den  tonigen 
Lagen  findet  sich  eine  Fülle  oft  absonderlich 
gestalteter  Fische,  besonders  Placodermen 
(Pterichtys,  (Fig.  3)  Cephalaspis,  Pte- 
raspis  (Fig.  1),  Bothryolepis),  daneben 
treten  Lungenfische  auf  (Coccosteus 
(Fig.  2),  Dipterus,)  und  große  Kruster 
(Eurypterus,  Pterygotus).  Pflanzenreste 
sind  stellenweise  häufig  (Archaeopteris, 
Rhodea). 

Wegen  des  vollständigen  Fehlens  mariner 
Fossihen  und  des  Vorkommens  von  Lungen- 
fischen wird  der  Oldred  meist  als  eine  Süß- 
wasserablagerung betrachtet.  Die  Sandsteine 
sind  auch  als  terrestrische,  als  Wüstenbildung, 
angesprochen  worden. 

Der  alte  rothe  Sandstein  beginnt  in  Eng- 
land, dicht  nördhch  der  durch  Süd-Devon- 
shire  und  Cornwall  ziehenden  variscischen 
Ketten.  Er  findet  sich  auf  der  Nordseite 
des  Bristol-Kanales  in  Südwales,  Hereford- 
shire   und  in   den  Mendips  von  Nord-Som- 


Devonische  Formation 


959 


merset.  Verbreitet  ist  er  in  Schottland 
und  auf  den  Orkney-Inseln,  und  findet  sich 
auch  in  Island.  Nach  Nordwesten  reicht 
er  über  den  Atlantischen  Ozean  bis  New 
Braunschweig  und  Neu-Schottland.  Im 
Nordosten  Europas  findet  sich  der  Old  Red 
in  den  russischen  Ostseeprovinzen,  durch 
Kurland,  Esthland  über  St.  Petersburg 
hinaus  bis  an  das  weiße  Meer.  In  der  Mitte 
etwa  schiebt  sich  hier  eine  Folge  von  niittel- 
devonischen  marinen  Kalken  von  eurasia- 
tischem  Typus  ein. 

5c)  Die  nordamerikanische  Pro- 
vinz. Devonische  Ablagerungen  sind  in  den 
Oststaaten  der  Union,  besonders  in  New  York, 
verbreitet,  von  wo  sie  sich  bis  an  die  Nord- 
ufer der  großen  Seen  (Ontario)  und  bis  Jova 
und  Nebraska  ausbreiten.  Von  hier  zieht 
das  Devon  in  breitem  Streifen  der  Westküste 
parallel  durch  Britisch-Nordamerika  bis  zum 
Eismeer,  vorwiegend  die  mittlere  Abteilung 
enthaltend,  die  auch  auf  Banks-Land,  König 
Karls-Land  und  den  Parry-Inseln  bekannt  ist. 

Das  Unterdevon  nimmt  nur  kleine  Flächen 
in  der  Union  ein,  seine  größte  Ausdehnung  er- 
reicht das  devonische  Meer  an  der  Grenze 
von  Mittel-  und  Oberdevon,  um  später  wieder 
erhebüch  eingeengt  zu  werden,  —  Der 
größte  Teil  Nordamerikas  war  zur  Devonzeit 
Land.  —  Die  Schichten  liegen  meist  flach 
und  sind  fossilreich. 

1.  Das  Unterdevon  besteht  aus  den 
Helderberg-  und  Oriskany- Schichten, 
crstere  vorwiegend  kalkig,  letztere  sandig 
und  durch  große  Brachiopoden  (Rensselae- 
ria)  ausgezeichnet.  Die  Fauna  zeigt  nur  ge- 
ringe Verwandtschaft  mit  Eurasien  und 
keine  identischen  Arten.  Solche  stellen 
sich  aber  in  Ost-Kanada  und  Maine  ein 
(Gaspe-Kalk).  Hier  hat  demnach  eine  Ein- 
wanderung stattgefunden. 

2,  Das  Mitteldevon  ist  wechselnd  ent- 
wickelt, aus  Sandsteinen  an  der  Basis  (Scho  - 
hariegrit),  Kalken  (Onondaga),  Schiefern 
(Marcellus)  und  Schiefern  mit  Kalken  (Ha- 
milton)   in    der   angegebenen    Reihenfolge. 

Mit  Ausnahme  der  MarceUus-Schiefer 
ist  das  ganze  Mitteldevon,  ebenso  wie  das 
Unterdevon,  neritisch  entwickelt,  und  ent- 
hält eine  reiche,  typisch  amerikanische 
Fauna,  die  nur  Anklänge  an  Eurasien  zeigt. 
Bemerkenswert  ist  der  im  Hamilton  (=  Gi- 
vet- Stufe)  verbreitete  Tropidoleptus  ca- 
rinatus,  von  der  eurasiatischen,  alt  unter- 
devonischen Art  nicht  wesentlich  verschieden. 
Marcellus  hingegen  ist  bathyal.  Styliolinen- 
Schiefer  (Styliolina  fissurella)  sind  ver- 
breitet und  die  iVmmoniten  sind  die  der  rhei- 
nischen Givet-Stufe  (Aphyllites  ex- 
pansus  =  Vanuxemi).  Hier  hat  demnach 
eine  Verbindung  mit  Eurasien  bestanden. 

Im  Gegensatz  zu  den  Ver.  Staaten 
treten    im    westhchen    Kanada   (Manitoba) 


Kalke  mit  eurasiatischer,  neritischer  Strin- 
gocephalen-Fauna  auf. 

3.  Das  Oberdevon  (Tully-Kalk, 
Genessee-Schiefer,  Portage-  und 
Chemung-Schichten)  zeigt  große  Facies- 
Differenzen,  besonders  im  Portage.  Sandige 
Schichten  (Ithaca)  mit  einheimischer  neri- 
tischer Fauna,  kalkig-schiefrige  Gesteine 
(Naples)  mit  der  bathyalen  Fauna  der  rhei- 
nischen Goniatiten-Kalke  (Goniatites  in- 
tumescens)  und  hninische  oder  brakische 
bunte,  fossilarme,  sandige  Gesteine(Oneonta) 
treten  nebeneinander  auf.  Das  Chemung  — 
dunkle  Schiefer  und  Sandsteine  —  enthält 
neben  vielen  einheimischen  auch  zahlreiche 
eurasiatische  neritische  Formen  (Spirifer 
Verneuili)  und  entspricht  der  rheinischen 
Famenne-Stufe. 

5d)  Die  südandine  Provinz  (ant- 
arktische Provinz  Kaysers)  umfaßt  Süd- 
amerika, die  Falklandsinseln  und  Südafrika. 
Devon  ist  in  Boüvien,  Brasihen,  Argentinien 
usw.  verbreitet,  aber  noch  wenig  gekannt. 
Die  Fauna  ist  fast  überall  eine  sehr  ähnliche 
und  selbständige  und  zwar  neritische.  Lepto- 
coelia  flabellites  und  Vitulina  pustu- 
losa sind  bezeichnend,  neben  Conularien. 
Fast  nur  Tropidoleptus  carinatus  ist 
mit  Nordamerika  und  Eurasien  gemeinsam. 
Nach  einer  von  Kays  er  mitgeteilten  Ansicht 
Clarkes  gehört  das  ganze  südamerikanische 
Devon  mit  geringen  Ausnahmen  (Erere  in 
Brasilien)  älteren  Unterdevonstufen  an. 

In  Südafrika  gehören  die  Bokkeveld- 
Schichten,  die  Leptocoelia  und  Vitulina 
führen,  zur  südandinen  Provinz. 

Auch  in  Australien  findet  sich  neritisches 
Devon  in  Neu-Süd-Wales,  Viktoria  usw., 
ist  aber  noch  nicht  genauer  bekannt,  daher 
die  Zurechnung  zu  einer  der  vorgenannten 
Provinzen  unsicher  ist.  Neben  eigenartigen 
Formen  finden  sich  auch  solche  von  eurasia- 
tischem  Typus  (z.  B.  Spirifer  Verneuli). 

6.  Nutzbare  Minerale  und  Gesteine. 
1.  Dach  schiefer  sind  besonders  im  Unter- 
devon verbreitet  (Hunsrückschief er)  vonCaub 
a.  R. ,  Gemünden  i.  Hunsrück,  Münster- 
maifeld i.  Eifel).  Dem  Mitteldevon  gehören 
die  Wissenbacher  Dachschiefer  an  (Wissen- 
bach, Ruppachtal,  Weiltal  in  Nassau, 
Goslarer  Schiefer  im  Harz). 

2.  Kalksteine.  Die  mitteldevonischen 
Kalke  werden  in  großartigem  Maßstab  meist 
zur  Mörtelbereitung  abgebaut,  z.  B.  in  De- 
vonshire,  Südbelgien,  Eifel,  Westfalen,  Harz, 
Böhmen  (hier  auch  Unterdevon)  usw\ 

3.  Marmor.  Viele  Kalke  eignen  sich 
zur  Verwendung  als  Marmor.  Mitteldevoni- 
sche Korallenkalke  werden  in  Nassau 
(Villmar),  Westfalen  (Brilon),  im  Harz  (Rübe- 
land) gewonnen  und  verarbeitet.  Ganz  beson- 
ders aber  liefern  die  roten  und  grauen 
oberdevonischen     Riffkalke     der     hochent- 


960 


Devonische  Formation  —  Diatomeae 


wickelten  belgischen  Marmorindustrie  das 
Hauptmaterial,  namenthch  in  der  Gegend 
von  Couvin,  Phihppeville  usw.  St.  Anne, 
Florence,  Rouge  royal,  Rouge  beige 
sind  einige  der  wichtigsten  Marmorarten.  — 
Zuweilen  werden  oberdevonische,  ineist  rote 
Knollenkalke  als  Maimor  verarbeitet  (Marbre 
griotte  der  Pyrenäen,  Elbersreuth  usw.  im 
Fichtelgebirge,    früher   auch  im  Sauerland). 

4.  Eisenerze.  Rot-  (und  Braun-)  Eisen- 
steine sind  im  bathyalen  Mittel-  und  Ober- 
devon in  Form  von  Flözen  (Schichten) 
verbreitet  und  von  wirtschafthcherBedeutung. 
In  Nassau  (Weilburg,  Wetzlar,  Dillenburg), 
Westfalen  (Briloner  Gegend),  im  Harz  (Grün- 
steinzug, Elbingerode),  in  Ostthüringen  und 
Schlesien  findet  bezw.  fand  eine  lebhafte 
Gewinnung  derartiger  Vorkommen  statt. 
Unterdevonisch  sind  die  bedeutenden  stock- 
förmigen  Spat-  und  Brauneisenstein-Vorkom- 
men von  Bakal  im  Ural.  Die  altberühmten, 
schon  von  den  Römern  gewonnenen  stei- 
rischen  Spateisensteine  von  Eisenerz  ge- 
hören nach  Vacek  zum  Teil,  nach  Taffand 
ganz  dem  Unterdevon  an. 

Lager  sulfidischer  Erze  finden  sich  im 
Sauerland  (Schwefelkieslager  von  Meggen) 
und  Harz,  wo  das  altberühmte  Schwefel- 
kies und  Kupferkies  führende  Lager  des 
Rammclsberges  bei  Goslar  im  Mitteldevon 
liegt. 

Verbreitet  sind  gangförmige  Lagerstätten, 
die  im  Devon  aufsetzen,  also  jünger  als  dieses 
siud.  Insbesondere  sind  zu  nennen  die  Spat- 
eisensteingänge des  Siegerlandes,  die  Blei- 
und  Zinkerzgänge  der  unteren  Lahn  (Emser 
Gegend)  und  des  Hunsrück,  sowie  von 
Andreasberg  im  Harz.  Auch  die  altberühm- 
ten Erzgänge  des  Oberharzes  haben  z.  T. 
Devon  als  Nebengestein. 

Durch  metasomatische  Prozesse  aus  de- 
vonischen Kalken  entstandene  Erzablage- 
rungen sind  nicht  selten  (Manganerze  und 
Braunsteine  der  Lahn,  Zinkerze  von  Iser- 
lohn, Brauneisensteine  im  Harz  (Iberg), 
Pyrite  im  Ural  usw.). 

Literatur  mil,  Ausnahme  der  meisten  Spezialiverkc. 
E.  Kayser ,  Lehrbuch  der  Geologie.  T.  2, 
Jf.  Aufl.  1911.  —  E.  Hang,  Traitc  de  Geologie. 
Jß.  Paris  1910.  —  Homer -Fvecli,  Lethaea 
gr.ognostica.  Bd.  1.  —  tf.  Gosselet,  L'Ardenne. 
Paris  1888.  — •  Sanclberger,  Versteinerungen  des 
rheinischen  Schichtensyslerns  in  Nassau  1856.  — 
Geolog.  Karten  1 :  25  000  aus  Na.^&au,  Westfalen 
und  der  Rheinprovim  und  dem  Harz.  Heraus- 
geg.  v.  d.  Kgl.  preuß.  geolog.  Landesanstalt, 
Berlin.  —  Barrande,  Systeme  silurien  du  centre 
de  la  Boheme  (bis  jetzt  29  Bde).  —  Katzer, 
Geologie  von  Böhmen  1892.  —  Marchison, 
de  Verneuil  and  de  Kayserling,  Ptissia 
and  the  Ural  ßlountains  1845.  —  Tschcr- 
nyschcw,    ß/iltel-,    Ober-    und    Unterdevim    am 


Westabhange  des  Ural  1885,  1887,  189$.  — 
J.  Hall,  Geologie  und  Palaeontologie.  Natural 
History  of  New  York. 

E.  Holzapfel. 


Diagenese. 

Ein  Ausdruck,  der  ursprünglich  von 
Gümbel  angewendet  wurde  für  die  Ent- 
stehung der  kristallinischen  Struktur  der 
ältesten  Sedimente  durch  die  bei  der  Sedi- 
mentation erfolgte  Einwirkung  von  heißem 
oder  überhitztem  Wasser.  Heute  bezeichnet 
Diagenese  die  Umbildung  der  Sedimente, 
während  oder  nach  der  Ablagerung  unter 
dem  Einfluß  entweder  des  Wassers  ohne 
Aenderung  des  chemischen  Bestandes,  oder 
von  Lösungen  mit  Aenderung  des  chemischen 
Bestandes  (vgl.  den  Art.  „Mineralbildung 
auf  wässerigem  Wege"). 


Diatomeae. 


1.  ^lorphologie.  •2.  Fortpflanzung.  3.  Sj-ste- 
matik.     4.  Biologie. 

Diatomeen  (Bacillariaceen)  sind 
durchweg  einzellige  Organismen,  die  von 
zwei  verkieselten  Schalen  umschlossen  werden 
und  sich  mittels  ihrer  braunen  bis  gelben 
Chromatop hören  (Endochrom platten) 
autotroph  zu  ernähren  vermögen. 

I.  Morphologie.  Diatomeenzellen  sind 
stets  von  2  Schalen  (valvae)  umschlossen 
(Fig.  1),  die  wie  Deckel  und  Schachtel  über- 
einandergreifen:  Oberschale  (Epivalva), 
Unterschale  (Hypovalva).  Sie  werden 
durch  ansetzende  Gürtelbänder  (PI eurae) 
verlängert.  Epivalva  und  Epipleura  bilden 
zusammen  die  Epitheca,  Hypovalva  und 
Hypopleura  die  Hypotheca.  Epitheca  und 
Hypotheca  können  sich  in  Form  und  Zeich- 
nung gleichen  oder  sie  sind  verschieden. 
Nach  der  jeweiligen  Lage  der  Zelle  unter- 
scheidet man  Schalenansicht  und  Gürtel- 
ansicht. Ein  Wachstum  der  Zelle  ist  nur 
durch  Verlängerung  der  Gürtelbänder  oder 
durch  Einfügung  von  Zwischenbändern 
(Copulae)  möghch  (Fig.  2),  die  sich  zwischen 
Schale  und  Gürtelband  einschieben.  Zwi- 
schenbänder sind  ringförmig  oder  schHeßen 
als  Teilstücke  eines  Ringes  schuppenförmig 
aneinander.  Aus  den  Zwischenbändern 
können  Membranlamellen  in  das  Zellumen 
einwachsen,  die  als  Septen  den  Zellraum 
fächern,  wobei   die  einzelnen  Fächer  durch 


Diatomeae 


961 


symmetrisch    liegende    Oeffnungen    in    Ver- 
bindung bleiben. 

lieber    die    bei    dem    ungeheueren    For- 
menreichtum   schwierigen    Symmetrie- 


bestehen.  Sie  sind  zum  Teil  so  schwer  zu 
erkennen,  daß  Diatomeenschalen  als  Test- 
objekte zur  Prüfung  des  Auflösungsvermögens 
von  mikroskopischen  Linsen  Verwendung 
finden.  Die  Anordnung  dieser  Skulpturen 
in  Verbindung  mit  den  Umrißformen  der 
Zellen  dient  zu  einer  Unterscheidung  der 
Formen  in  die  beiden  Kreise  der  Pennatae, 


zw  ■ 


Fig.  1.  P  i  n  n  u  1  ar  i  a  V  i  r  i  d  i  s.  1  Schalenansicht, 
2  Gürtelansicht,  3  Querschnitt,  mm  Median- 
linie, r  Raphe,  tt  Schalendurchmesser,  11  Gürtel- 
antiit.kt»  Durchmesser,  gb  Gürtelband,  e  Epitheka, 
h    Hypotheka,   th,    qq  Teilungsebene,  s    Schale. 

Verhältnisse    sei    auf    die    Literatur 
verwiesen.         Schalen      und      Gürtelbänder  | 
aller   Diatomeenzellen   sind   mit   Skulpturen ! 
versehen,    die  aus  mehr  oder  minder  zarten 
Systemen      von      Punkten ,      Punktreihen, 
Poren,   aufgesetzten  Leisten  und   Kämmen 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Fig.  2.  1  Rhabdonema  arcuatum,  2  Grammato- 
phora  marina,  3  Rhizosolenia  styliformis, 
4  Climacosphenia  moniligera,  5  Epithemia 
tnrgida,  6  Grammatophora  marina.  seh  Schale, 
gb  Gürtelband,   z^v  Zwischenband,   s  Septen, 

d,  h.  der  Formen  mit  länglich -ovalen  Um- 
rissen und  einer  auf  die  Mittellinie  sich  be- 
ziehenden Zeichnung  (vgl.  Fig.  1),  und  der 
Centricae,  deren  Schalenumrisse  mehr  oder 
minder  auf  Kjeisform  mit  einer  radialen 
Anordnung  der  Zeichnung  sich  zurückführen 
lassen  (Fig.  3).  Die  Pennatae  zeichnen  sich 
also  durch  den  Besitz  einer  Mittellinie,  der 
Raphe  (vgl.  Fig.  Ir)  aus,  die  den  Centricae 
durchweg  fehlen  muß. 

61 


962 


Diatomeae 


Fig.  3.  Beispiele 
für  centrische  Dia- 
tomeenformen: 1 
]\Ielosira     varians, 

2  Triceratium 

Fa\ais,    3    Ante  1- 

miiiellia    gigas,    4 

Tind    5   Biddulphia 

pulcliella. 


Surirellaflügel. 

Längssclinitt. 


Querschnitt, 


Diatomeae 


963 


nulariaraphen  (vgl.  Fig.  1  r).  Hier  kann  nur 
soviel  gesagt  werden,  daß  sie  eine  schmale 
Durchbrechung  der  Wandung  darstellt,  die 
von     Endknoten    zu    Endknoten    verläuft, 


Die    Form  Verhältnisse    werden    aus    den 
beistehenden  Figuren   1   bis  ?>   hervorgehen. 

Ueber  ihre  Bedeutung  für  das  Leben 
der  Zellen  ist  noch  einiges  hinzuzufügen:  Bei 
den  Centricae,  z.  B. 
Triceratium  Fa- 
vus (Fig.  o  Nr,  2), 
ist  nachzuweisen,  daß 
die  sechseckigen  Kam- 
mern der  Schalenan- 
sicht bis  auf  eine 
kreisförmige  Oeffnung 
außen  überdeckt  sind. 
Die  Kammerwände 
stehen  senkrecht  auf 
der  Grundmembran, 
und  wo  3  von  ihnen 
zusammenstoßen,  ist 
noch  ein  Membran- 
zapfen aufgesetzt,  der 
von  einem  feinen,  ins 
Zellkimen  führenden 
Porenkanal  durch- 
bohrt wird,  so  daß 
zahllose  Verbindungs- 
öffnungen zwischen 
Zellinhalt  und  Außen- 
raedium  darin  vor- 
liegen. Aehnliche 
Porenkanäle  sind  bei 
zahlreichen  Formen 
bereits  nachgewiesen 
und  können  wohl  als 
allgemein  verbreitet 
angenommen  werden. 
Ihre  Bedeutung  als 
Wege  für  den  Stoff- 
austausch der  Zelle 
mit  dem  Medium  ist 
klar. 

Eine  ähnliche  Rolle 
spielen  bei  den 
Pennatae  die  Kaphen. 
Bei  den  Nitzschia-  und 
Surirellaarten  sind  so- 
genannte Kanal- 
raphen  vorhanden, 
die  z.  B.  bei  Surirella 
(Fig.  4  u.  5)  in  den 
großen  Flügeln  der 
Zelle  verlaufen.  Der 
ganze  Flügel  ist  mit 
Plasma  gefüllt,  an  der 
äußersten  Spitze  ist 
die  Wand  der  ge- 
samten Länge  nach 
durchbrochen,  so  daß 
in  diesen  4  Linien  freie 
Kommunikation     für 

das  Plasma  mit  dem  pjg_  g_  -^  Synedra  gracilis  auf  Schleimpfropfen  aufgerichtet,  2  Synedra 
Medmm  stattfindet,  superba,  stielförmige  Schleimpfropfe,  verzweigt,  3  Licmophora  flabellata, 
Weit  komplizierter  ist  reichverzweigte  Schleimstiele  mit  einzelnen  Zellen  oder  ganzen  Kolo- 
der    Bau     der     Pin-  nien    gekrönt,    4  Gallertschläuche  von  Encyonema  caespitosum. 

61* 


964 


Diatomeae 


indem  clor  Mittel  knoten  durch  einen  Vcr- 
binduugskanal  nmganpjen  wird.  An  den  End- 
knoten beschreibt  die  Spalte  halbe  Schrauben- 
windungen, die  in  den  beiden  Schalen 
entgegengesetzt  gerichtet  sind,  sich  demnach 
zu  einer  ganzen  Schi-aubenwindung  ergänzen. 
Alles  weitere  ist  in  der  Literatur  zu  ver- , 
gleichen.  Das  lebhaft  in  dieser  Raphe 
strömende  Plasma  wird  demnach  an  beiden 
Knotenenden  in  einen  schraubigen  Verlauf 
gedrängt,  der  bei  seinem  Angrenzen  an  das 
umgebende  Medium  ähnlich  wie  eine  Schiffs- 
schraube wirkt  und  der  Zelle  eine  Bewegung 
erteilen  muß,  die  je  nach  der  Strömungs- 
richtung vorwärts  oder  rückwärts  gehen  kann. 
Ebenso  dient  auch  die  Kanalraphe  der  Be- 
wegung der  betreffenden  ZeUe,  wo  freilich 
die  Schraube  fortfällt,   und  nur  die  Reibung 


des      austretenden      extramembranösen 
Plasmas  am  Medium  als  Agens  bleibt. 

Wo  die  Bewegungsorgane  verkümmert 
sind  und  nur  die  Raphenzeichnung  erhalten 
ist,  spricht  man  von  einer  Pseudoraphe. 
Eine  Art  von  Bewegungsfähigkeit  kann  aber 
auch  hier  noch  vorhanden  sein  mit  Hilfe 
der  Schleimporen.  Diese  finden  sich  be- 
sonders an  den  Schalenenden  als  enge 
Wanddurchbrechungen.  Mit  HiKe  des  hier 
ausgeschiedenen  Schleimes  bleiben  die  Zellen 
vieler  Arten  nach  der  Teilung  aneinander 
haften  und  bilden  schließhch  lange  Reihen. 
Oder  aber  sie  verbinden  die  Zelle  als  kurzer 
oder  längerer  Stiel  (Fig.  0)  mit  dem  Substrat, 
und  indem  die  Verbindung  an  einer  Ecke 
gelöst,  an  einer  anderen  wieder  gebildet 
werden  kann,  ist  beschränkte  Ortsbewegung 


Fig.  7.  Zellteilung  von  Surirella  calcarata.  1  Wanderung  des  Kernes  in  den  \veitesten 
Raum  der  Zelle,  2  Kernspindel  und  erste  Anlage  der  Scheidewand,  3  Zerlegung  des  Zellinhaltes 
fertiggestellt,  4  Beginn  der  Schalenausbildung,  5  Schalen  im  wesentlichen  fertig,  Gürtel- 
bänder fehlen  noch,  k  Kern,  esp  Centrosom  mit  Centralspindel,  ehr  Chromatophor,  jw  junge 
Wand,  si,  s"  alte,  sin,  siv  junge  Schalen. 


Diatomeae 


965 


auch    diesen    Zellen    möglich, 
artigste    Gallertbildung    zeigen 
in  Gallertschläuchen   lebenden 


Die  eigen- 1  durch  das  den  Chlorophyllgehalt  überdeckende 
endhch  die  i  D  i  a  t  o  m  i  n.  Als  "  Assitnilationsprodukt 
Formen,    die   ist  das  in  Tropfenform  auftretende  fette  Oel 


und    von    ihnen   anzusehen.      Daneben   sind   bisweilen   soge- 


Vv'-\'.'.."*'7,' 


in  dem  ausgeschiedenen 
weitergebildetenSchlauche 
andauernd  hin  und  her 
gleiten ,  während  der 
Schlauch  an  beiden  Enden 
offen  bleibt. 

Was  schließlich  die 
chemische  Natur  der 
Wandung  anbetrifft,  so 
ist  durch  eingehende 
Untersuchung  festgestellt, 
daß  lediglich  Pektinstoffe 
ohne  jede  Beimengung  von 
Zellulose  die  organische 
Grundmasse  bilden.  Kiesel- 
säureskelett und  Pektin 
durchdringen  sich  dabei 
so  innig,  daß  alle  feinsten 
Skulpturen  nach  Entfer- 
nung eines  der  beiden 
Stoffe  sowohl  im  Kiesel- 
skelett, wie  im  Pektinrest 
vollständig  zu  erkennen 
bleiben.  In  der  freien 
Natur  kann  sich  natür- 
lich nur  das  Kieselskelett 
erhalten,  dessen  an  Stellen 
früherer  üppiger  Ent- 
wickelung  oder  Ziisam- 
menschwemmitng  in  gros- 
sen Massen  vorkommende 
Eeste  als  Kieselgur 
mannigfache  Verwendung 
finden. 

Der  lebende  Plasma- 
körper der  Diatonu^enzelle 
besteht  aus  einem  Wand- 
belag, dem  der  Zellkern 
entweder  eingelagert  sein 
kann,  oder  dieser  befindet 
sich  in  einem  medianen 
Plasmabande,  welches  die 
Zelle  in  der  Mitte  durch- 
setzt, und  zwei  große 
Vakuolen  von  einander 
trennt.  Centrosome 

sind  in  Diatomeenzellen 
nachgewiesen.  Chroma- 
tophoren  sind  in  Ein-, 
Zwei-  oder  Mehrzahl  vor- 
handen, ihre  Lage  ist  bei 
Ein-  oder  Zweizahl  genau 
bestimmt  (vgl.  Fig.  4, 
Surirella  mit  einem  Chro- 
matophor),  bei  in  Mehr- 
zahl vorhandenen  dagegen 
beliebig.  P  y  r  e  n  o  i  d  e 
sind  vielfach,  doch  nicht  immer  vorhanden,  nannte  „Bütschlische  Körper"  auffallend, 
Die  Chromatophorenfarbe  wechselt  von  welche  sich  in  der  lebenden  Zelle  mit  Me- 
dunkelbraun  bis   hellgelb,   sie   wird   bedingt    thylenblau  färben,  und  eventuell  Gerbstoff- 


d. 

Fig.  8  a  bis  d.  Auxosporenbildung  von  C  o  r  e  t  h  r  o  n  Va  1  d  i  v  i  a  e. 
Nach  G.  Karsten,  Antarktisches  Phytoplankton,  Taf.  XII,  1905. 
a  Zelle  mit  gleichsinnig  abgespreizteil  l^oistenkränzen  und  nach 
oben  gestreckten  Fangannen,  b  Plasiiiakürper  nach  Abwerfen  einer 
Schale  zum  2-  bis  4fachen  Querdurchmesser  aufgeschwollen,  von 
der  Kuppe  des  Perizoiiinms  geki-önt,  c  Plasmakörper  kontrahiert, 
Bildung  der  Überschale,  d  Perizonium  oben  aufgelöst,  die  ver- 
größerte Tochterzelle  tritt  aus  dem  Perizoniumrest  hervor. 


966 


Diatoiueae 


bläschen  darstellen.  Trotz  des  Wandbaues 
aus  zwei  übereinander  geschobenen  Schalen 
ist  Turgordruck  von  3  bis  5  Atmosphären 
in  den  Zellen  beobachtet. 

2,  Fortpflanzung.  Die  Vermehrung  der 
Diatomeen  erfolgt  ausschheßüch  durch  Tei- 
lung. Bei  Surirella  z.  B.  (Fig.  7)  sieht  man 
zunächst  den  Zellkern  an  den  oberen  Pol 
wandern,  das  Centrosom  bildet  sich  unter 
Auftreten  einer  Strahlung  zu  einer  soge- 
nannten Centralspindel  um,  die  in  den 
Kern  eindringt  und  sich  stark  verlängert, 
die  Chromosomen  verteilen  sich  auf  die  beiden 
Spindelpole,  während  vom  schmäleren  Zell- 
ende bereits  che  Scheidewand  in  die  Zelle 
vordringt  und  das  bis  dahin  einheitliche 
Chromatophor  an  seiner  schmälsten  Stelle 
durchtrennt.  Nach  Vollendung  der  Teilung 
bilden  sich  die  neuen  Schalen  Rücken  an 
Rücken  innerhalb  des  Gürtelbandes,  während 
die  alten  Schalen,  die  beide  zu  Epitheken 
der  TochterzeUen  werden,  langsam  ausein- 
ander rücken,  so  daß  die  neugebildeten 
beiden  Schalen  ihre  Stellung  als  Hj'potheken 
einnehmen. 


Tochterzelle  gebildet  und  die  Zellteilung 
führt  demnach  zu  andauernder  Verkleinerung 
der  Folgegenerationen.  Diese  Entwickelungs- 
richtung  wird  jedoch  ein  wenig  verzögert 
durch  den  Umstand,  daß  che  kleinere  Zelle 
sich  erst  um  eine  Teilungsperiode  später 
wieder  zu  teilen  pflegt,  als  die  größere. 
Trotzdem  ist  die  andauernde,  wenn  auch 
etwas  verlangsamte  Größenabnahme  eine 
Gefahr,  der  die  Art  auf  besondere  Weise 
Rechnung  zu  tragen  gezwungen  ist.  Das 
Mittel   dazu  ist  die  Auxosporenbildung, 


Fig.  9  A  bis  E.  Auxosporenbildung  von  N a  vi  c  u  1  a 
viridula.  Aus  dem  Bonner  Lehrbuch.  A  Zelle, 
B  Aneinanderlagerung  von  2  Mutterzellen,  in 
denen  die  4  Gameten  gebildet  sind,  CD  paar- 
weise Vereinigung  zu  zwei  Zygoten,  E  Aus- 
wachsen der  Auxo Sporen,  in  denen  die  Schalen- 
bildung beginnt. 

Da  also  die  frühere  Hypotheka  zur  Epi- 
theka  geworden  ist,  so  geht  daraus  hervor, 
daß  ihre  neugebildete  Hypotheka  um  den 
Durchmesser  der  Schalenwandung  kleiner 
sein  muß,  während  die  andere  Tochterzelle 
der  Mutterzelle  genau  gleichen  wird.  Es 
werden  also  bei  jeder  Teilung  eine  der 
Mutterzelle  gleiche   und  eine  etwas  kleinere 


Fig.  10.    S  u  r  i  r  e  1 1  a  s  a  X  0  n  i  c  a.  1  Zusammen- 
legung   zweier  Zellen    zur  Kopulation,    2    Auxo- 
spore  und  Schalen  der  Mutterzellen. 

Dieser  Vorgang  ist  in  der  einfachsten 
Weise  bei  den  Centrieae  zu  finden,  wo  er 
z.  B.  bei  Corethron  Valdiviae  (Fig.  8  a,  b.  c,  d) 
derart  verläuft,  daß  die  Zelle  zu  gegebener 
Zeit  ihre  eine  Schale  abwirft  und  den 
Plasmakörper  nackt  austreten  läßt.  Dieser 
schwillt  zu  der  doppelten  bis  dreifachen 
Größe  an  (b),  indem  er  eine  dünne  Haut, 
derselben  Beschaffenheit  wie  die  Schalen  sie 
besitzen,  das  Perizonium,  ausscheidet,  wel- 
ches den  Wachstumsprozeß  mitmacht,  bis  die 
definitive  Größe  erreicht  ist.  Alsdann  zieht 
das  Plasma  sich  von  der  einen  Seite  des 
Perizoniums  zurück  (c)  und  scheidet  an 
seiner  Oberfläche  eine  der  Mutterschalc 
gleichende,  nur  entsprechend  vergrößerte 
neue  Oberschale  aus.  Darauf  tritt  es  auch 
von  der  anderen  Wand  des  Perizoniums 
zurück  (d)  und  bildet  auf  der  freigelegten 
Fläche   die   Unterschale,   so   daß   damit   die 


Diatomeae 


961 


Anfangszeile  einer  neuen,  vergrößerten  Ge- 
nerationsfolge gegeben  ist,  die  von  neuem 
mit  Zellteiluns;  und  Verkleinerung  beginnen 


Fig.  11.    Co  cconcis  Placentula.   1  Vegeta- 
tive Zelle,  2  Zellenpaar  nach  der  Kernteilung.  3, 4 
Vereinigung  der  Gameten  zur  Zygote,  g  Gallerte, 
gk  Großkern,  kk  Kleinkern. 

kann.        Das     dünne     Perizoniumhäutchen 
vergeht  bald.    Somit  ist  hier  die  Auxosporen- 
bildung      ein     reiner 
Wachstumsvorgang. 

Bei  den  Pennatae 
ist  die  Erscheinung 
dadurch  kompliziert, 
daß  sich  hier  mit  der 

Auxosporenbildung 
die  Sexualvorgänge 
verknüpft  zeigen.  Es 
ist  somit  der  Regel 
nach  nicht  nur  eine 
Zelle  dabei  beteihgt, 
sondern  es  treten  zwei 
zusammen,  die  sich 
durch  Gallertaus- 
scheidung miteinan- 
der fest  verbinden 
und  in  Tetraden- 
teilung  eintreten  (Fig. 
9).  So  entstehen  in 
jeder  der  beiden  Zellen 
zunächst  vier  Kerne. 
Alsdann  zerfällt  die 
Zelle  in  zwei  Tochter- 
zellen, deren  jede  zwei 
Kerne  erhält.  Je  einer 
davon  degeneriert  zum 
Kleinkern,  der  andere 
ist  Sexualkern.  In  den 
einander  gegenüber- 
liegenden       Mutter- 


zellen haben  sich  inzwischen  die  Gürtelbänder 
auseinander  geschoben,  die  vier  Tochterzellen 
sind  kugelig  zusammengeballt,  und  alsbald 
sieht  man  sie  paarweise  zusammengleiten, 
indem  die  gegenüberliegenden  Paare  ver- 
schmelzen. Die  beiden  Zygoten  umgeben  sich 
in  kürzester  Frist  mit  einem  Perizonium, 
in  dessen  Schutz  jede  zu  einer  die  Mutter- 
zelle weit  übertreffenden  Zelle  auswächst. 
Alsdann  erfolgt  die  Ausscheidung  der  beiden 
neuen  Schalen  in  jeder  Zj^gote,  wie  es  vorher 
für  die  Centricae  geschildert  wurde. 

In  dieser  Weise  findet  die  sexuelle  Auxo- 
sporenbildung statt  bei  den  Naviculaceen  im 
weitesten  Umfange,  bei  den  Nitzschicen, 
den  Epithemieen  usw.  Charakteristische 
Abweichungen  sind  dagegen  zu  bemerken 
für  die  Surirelleen  (Fig.  10).  Auch  hier 
treten  zwei  Individuen  zusammen,  legen  sich 
mit  ihren  schmäleren  Enden  gegeneinander, 
wo  sie  durch  GaUertausscheidung  aus  den 
hier  gelegenen  Poren  zusammengehalten  wer- 
den. Alsdann  treten  beide  Zellen  in  Te- 
tradenteilung  ein  wie  sonst,  jedoch  unter- 
bleibt die  Zellteilung,  und  nur  einer  der  vier 
Kerne  bleibt  als  Sexualkern  zur  Verschmel- 
zung mit  demjenigen  der  anderen  Zelle  er- 
halten, während  drei  Kleinkerne  jeder  Mutter- 
zelle ausgemerzt  werden.  Demnach  kann  nur 
eine  Auxospore  entstehen.  Bei  Cocconeis 
(Fig.  11)  wird  ebenfalls  nur  eine  Auxospore 
gebildet,   doch  setzt  hier  eine  weitere   Re- 


Fig.  12.    Auxosporenbildung  von  Synedraaffinis  in  verschiedenen 

Stadien. 


968 


Diatomeae 


duktion  des  Vorganges  in  der  Weise  ein,  daß 
die  Tetradenteilung  nicht  mehr  vollständig 
ausgeführt  wird,  sondern  bereits  nach  dem 
ersten  Teilungsschritt  degeneriert  ein  Tochter- 
kern und  es  entstehen  direkt  ein  Großkern 
und  ein  Kleinkern,  womit  ja  dasselbe  Resultat 
zustande  kommt. 

Unter    Uebergehuno-    weiterer    Modifika- 


entwickelt,  doch  war  hier  eine  Andeutung  der 
zweiten  Kernteilung  nicht  mehr  nachweisbar. 
Und  bei  Rhabdonema  adriaticum 
findet  sich  nur  eine  Auxospore  vor,  nach- 
dem der  zweite  Kern  nach  ausgeführter 
Teilung  aus  dem  Plasmakörper  ausge- 
stoßen ist. 

Es  scheint,  daß  bei  den  pennaten  Formen 


Fig.  13.   1,2  Auxosporenbikhmg  von  Rhabdonema  arcuatum,  3  bis  6  von  Rhabdonema  adriaticum. 


tionen,  die  eine  fortgesetzte  Abschwächung 
der  Sexualität  zeigen,  muß  auf  die  Fälle 
hingewiesen  werden,  welche  völhg  apogam 
geworden  sind.  Da  bietet  sich  zunächst  die 
Gattung  Synedra.  Bei  Synedra  affinis 
(Fig.  12)  werden  in  den  reihenweis  neben- 
einander hegenden  Zellen  die  einleitenden 
Schritte  der  Teilung  getan,  sogar  die  zweite 
Kernteilung  findet  sich  noch  vor,  wenn  auch 
nicht  regelmäßig.  Alsdann  aber  wird  die 
Zellteilung  ausgeführt  und  jede  Zellhälfte 
streckt  sich  ohne  weiteres  zur  Auxospore 
unter  mannigfachen  Wachstumskrümmungen 
aus.  In  ähnlicher  Weise  werden  auf  asexu- 
ellem Wege  die  stets  in  Zweizahl  zwischen 
den  Mutterschalen  hegenden  Auxosporen 
von  Rhabdonema  arcuatum  (Fig.  13) 


die  Sexualität  bei  der  Auxosporenbildung 
abhängig  geworden  ist  von  der  Bewegungs- 
fähigkeit, da  ja  das  Hinwandern  der  Zellen 
zueinander  eine  wesenthche  Bedingung  ihrer 
Vereinigung  bildet.  Die  beweghchen  Navicu- 
laceen,  Nitzschieen,  Surirellen,  Cocconeis, 
Amphoren,  Rhopalodien  usw.  sind  mit  ganz 
vereinzelten  Ausnahmen,  für  die  es  noch  an 
einer  Begründung  fehlt,  sexueller  Auxosporen- 
bildung teilhaftig.  Die  unbeweghchen  Syn- 
edren,  Rhabdonemen  usw.  dagegen,  die  eine 
solche  Vereinigung  ihrer  Zellen  nicht  mit 
Sicherheit  würden  erreichen  können  (haben 
eine  vielleicht  früher  vorhandene  Sexuahtät 
verloren),  sind  apogam. 

Somit   konnte   es   scheinen,    als    sei    der 
Formenkreis    geschlossen,    und    es    reihten 


Diatonieae 


969 


sich  die  apogamen  pennaten  Diatomeen 
direkt  an  die  centrisclien  in  iln'er  Anxosporen- 
bildiing  an,  die  in  beiden  Fällen  ein  einfacher 
Wachstunisvorgang-  wäre.  Das  entspricht 
allerdings  der  früheren  Anschauung.  Erst 
in  den  letzten  Jahren  ist  ein  Vorgang  bekannt 
geworden,  der  die  bisher  nach  äußeren 
Merkmalen  aufgestellten  Formen  der  cen- 
trischen  und  pennaten  Diatomeen  als  wesent- 
lich verschiedene  FamiUen  ihrer  ganzen 
Entwicklung  nach  erkennen  läßt.  Es  ist 
das  die  sogenannte  Mikrosporenbildung 
der  centrischen  Formen,  ein  auf  diese  be- 
schränkter, erst  unvollständig  bekannt  ge- 
wordener Sexualvorgang. 
BeiBiddulphia  niobiliensis  (Fig.  14) 


sind  lebhaft  oszillierende  unter  peitschen- 
förmigen  Schwingungen  der  Geißeln.  Leider 
bleibt  das  weitere  Schicksal  der  Mikrospuren 
verborgen. 

Der  Abschluß  der  Entwickelung  ist  nach 
Beobachtungen  an  konserviertem  Material 
von  Corethron  Valdiviae  (vgl.  Fig.  8) 
wahrscheinhch  der  folgende: 


Fig.  14.  Biddulphia  niobiliensis.  Aus  dem  Bonner 
Lehrbuch.  A  vegetative  Zelle,  B  Auxosporen- 
bildung,  C  Zellteilung  vor  der  ]\Iiki-osporen- 
bildung,  D  der  Plasmakörper  beider  Tochter- 
zellen  mit  Mikrosporeu  gefüllt,  E  freigewordene 
Mikrospore  mit  2  Geißeln  versehen. 

wird  die  in  Sporenbildung  eintretende  Zelle 
in  zwei  Sporangien  zerlegt.  In  jedem,  erfolgt 
eine  weitere  Zerlegung  von  Plasma  und  Kern 
bis  schUeßlich  32  Zellchen  vorhanden  sind, 
die  bereits  vor  völhger  Fertigstellung  sich 
zu  bewegen  beginnen.  Aus  den  Mutter- 
zellen befreit  zeigen  die  Mikrosporen  eine 
eiförmige,  an  beiden  Polen  verjüngte  Gestalt, 
sie  besitzen  zwei  Geißeln  mit  kugeligen 
Enden,  deren  Insertion  unsicher  bleibt. 
Eine  geringe  Zahl  von  Chromatophoren  ist 
in  jedem  Zellchen  enthalten.  Die  Bewegungen 


/^^ 


Fig.  15.  Mikrosporenbildung  bei  Corethron 
Valdiviae.  Nach  G.  Karsten.  Antarktisches 
Phytoplankton,  Taf.  XIV,  1905.  a  Zelle  in 
Mikrosporenbildung  (2  weitere  Teilungen  würden 
noch  erfolgen  müssen),  b  Zygotenkeimling  in 
den  folgenden  Stadien  bis  f  langsam  zu  einer 
Corethron  Valdiviae-Zelle  sich  ausbildend.  In  f 
ist  die  obere  Schale  mit  Borstenkranz  fast  fertig 
entwickelt. 

Die  Gameten  zweier  verschiedener  Mut- 
terzellen verschmelzen  paarweise.  Diese 
Zygoten  wachsen  erhebhch  heran  und 
keimen,  indem  sie  zwei  gleich  orientierte 
Tochterzellen  entwickeln.  Jede  besitzt  zwei 
gleiche  Kerne.  Unter  langsamer  Heraus- 
bildung eines  vom  Unterende  verschiedenen 
Oberendes  schwindet  der  untere  Kern  zum 
Kleinkern,  wächst  der  obere  zum  Großkern 
heran.  Nachdem  sodann  die  Oberschale 
mit  der  charakteristischen  Zackenkrone  und 
Anfängen  der  Borstenbildung  fertiggestellt 
ist,  durchbricht  der  KeimMiig  seine  HüUe 
und  wächst  zu  einer  Corethron  Valdiviae- 
ZeUe  aus,  die  dann  durch  eventuell  wieder- 
holte Auxosporenbildung  normale  Größe 
erreichen  kann  (Fig.  15). 

Die  Gattungen,  für  welche  Mikrosporen- 
bildung bekannt  geworden  ist,  sind  vor  allem 
Biddulphia,  Chaetoceros,  Rhizosolenia,  Core- 
thron und  Coscinodiscus.  Somit  wäre  für 
jede    der    drei    großen    Unterfamilien    der 


970 


Diatomeae  —  Dichroisinus 


Centricae:  die  Discoideae,  Solenoideae, 
Biddulphioideae  das  Vorkommen  von  Mikro- 
spuren erwiesen. 

3.  Systematik.  Aus  der  entwiekelungs- 
geschichtlichen  Uebersieht  ergibt  sich  jeden- 
falls mit  Sicherheit,  daß  in  der  Keihe  der 
Diatomeae  zwei  ihrer  Herkunft  nach  völlig 
verschiedene  Familien  ■  verbunden  sind,  die 
im  wesentlichen  wohl  den  bereits  nach  ihrer 
Schalenforra  und  Zeichnung  unterschiedenen 
Centricae  und  Pennatae  entsprechen.  Alle 
bewegungsfähigen  Formen  mit  echter  Raphe, 
demgemäß  mehr  oder  minder  deutlich  ge- 
fiederter Schalenzeichnung,  denen  ihre  Be- 
weglichkeit einen  sexuellen  Kopulationsakt 
zweier  Individuen  mit  der  Auxosporen- 
bildung  zu  verbinden  erlaubt,  gehören  zu 
den  Pennatae.  Ilinen  reihen  sich  die  mit 
Pseudoraphe  versehenen  ebenfalls  gefiederten 
Formen,  wie  Synedra,  Rhabdonema  usw.  an, 
bei  denen  ihrer  Bewegungslosigkeit  nach  die 
Vereinigung  zweier  Zellen  nicht  stattfindet, 
sondern  Geschlechtsverlust  beobachtet  wird, 
der  zu  dem  Verhalten  der  sexuellen  Formen 
mehr  oder  minder  deuthche  Beziehungen 
aufweist. 

Demgegenüber  haben  die  Centricae  eine 
völlig  asexuelle  Auxosporenbildung,  die  als 
einfacher  Wachstums  Vorgang  aufgefaßt  wer- 
den muß.  Der  Sexualakt  ist  für  einige  Formen 
der  Centricae  teilweise  nachgewiesen,  in  der 
sogenannten  Mikrosporenbildung,  wie  soeben 
geschildert. 

Da  bei  den  Pennatae  die  Gameten  in 
Tetradenteilung  vor  der  Zygotenbildung  ent- 
stehen, bei  den  Centricae  dagegen  die  Chro- 
mosomenreduktion in  den  Keimlingen  statt- 
findet, läßt  sich  als  weiterer  Unterschied 
aufstellen:  Die  Pennatae  sind  diploide,  die 
Centricae  haploide  Zellen.  In  großen  Zügen 
würde  die  weitere  Zerlegung  sich  etwa 
folgendermaßen  gestalten : 

A.  Pennatae.  Auxosporenbildung  mit 
Sexualvorgängen  verbunden. 

1.  Naviculoideae:  Formen  mit  Pinnu- 
larienraphe. 

2.  Nitzschioideae:  Formen  mit  Kanal- 
raphe. 

3.  Fragilarioideae:  Formen  mit  Pseudo- 
raphe, apogamer  Auxosporenbildung,  als 
Folge  der  Bewegungslosigkeit. 

B.  Centricae.  Auxosporenbildung  rein 
vegetativ,  keine  Raphe.  Sexuahtät  in  Form 
der  Mikrosporenbildung. 

1.  Discoideae:  Schalen  ±  kreisförmig  mit 
centrischer  oder  radiärer  Zeichnung. 

2.  Biddulphioideae:  Schalen  mit  mehr 
als  einem  Pol,  der  oft  über  die  Oberfläche 
±   vorgewölbt  ist,   als   Buckel,    Hörn   usw. 

3.  Solenoideae:  Sehr  zahlreiche  Zwischen- 
bänder. Zellen  zyhndrisch  von  i  kreis- 
förmigem Querschnitt. 

4.  Biologie.     Die   Diatomeen    leben    im 


süßen,  wie  im  salzigen  Wasser,  wo  ihre 
pennaten  Formen  als  Grundformen,  d.  h.  als 
Bekleidung  des  Grundes,  soweit  er  noch 
hinreichendes  Licht  zugestrahlt  erhält,  eine 
große  Rolle  spielen.  Sie  überziehen  größere 
Wasserpflanzen,  besonders  Algen  als  dichter 
Ueberzug  und  hier  erreichen  ihre  gestielten 
Formen:  Brebissonia,  Licmophora,  Roico- 
sphenia,  wie  die  Schlauchdiatomeen:  Schizo- 
nema,  das  Optimum  ihrer  Entwickelung. 
Unbew^egiiche  Formen  sind  nur  durch  die 
Wasserbew^egung  und  durch  ihre  Fähigkeit, 
sich  mit  Schleimabsonderungen  an  andere 
Pflanzen,  Pfähle  usw.  festzusetzen,  wie  durch 
Bildung  langer  Ketten  von  Hunderten  von 
ZeUen  imstande  sich  zu  verbreiten.  Be- 
wegungsfähige Formen  bekleiden  überall 
den  Boden  seichter  Gewässer,  wo  sie  vom 
Sand  oder  Schlamm  überdeckt,  sich  in 
kurzer  Zeit  wieder  emporzuarbeiten  ver- 
mögen. Viele  Süßwasserformen  sind  gegen 
Austrocknen  sein-  resistent  und  werden  mit 
dem  Staub  weithin  verbreitet. 

Die  Centricae  finden  als  Planktonformen 
größerer  Süßwasserbecken,  wie  des  Meeres, 
ihre  Hauptverbreitung.  Ihre  Formver- 
hältnisse erhalten  durch  die  Lebensweise 
eine  ausreichende  Erklärung,  wie  in  dem 
Artikel   ,, Plankton"   näher  ausgeführt  ist. 

Literatur.  F.  Oltmanns,  Morphologie  und 
Biologie  der  Algen,  Jena  1904 j 05.  Hier  alle 
ältere  Literatur  in  zievilicher  Vollständigkeit.  — 
^'icht  anders  bezeichnete  Abbildungen  sind  von 
Oltvianns  entnommen.  Später  erschienen  :  P. 
Bei'gon,  Biologie  des  Diatomees.  Extr.  des 
bull,  de  la  soc.  bot.  de  la  France  54,  1907.  — 
G.  Karsten,  Das  Phytoplankton  der  Deutschen 
Tiefsee-Expedition  1889—1899,  Bd.  2,  1905/07. 
—  M.  L.  Slangin,  Observations  sur  les  Dia- 
tomees.    Ann.  sc.  nat.  Bot.  9,  ser.  8,  1909. 

G.  Karsten. 


Dichroismus. 


Die  bei  doppelbrechenden  Kristallen  nicht 
seltene  Erscheinung,  daß  sie  nach  zwei 
verschiedenen  Richtungen  mit  verschiedener 
Farbe  durchsichtig  sind.  Entdeckt  durch 
Cordier  am  Cordierit  oder  Dichroit.  All- 
gemein auch  Pleochroismus  genannt.  Man 
untersucht  den  Dichroismus  mit  dem  Di- 
chroskop  (Haidinger  sehe  Lupe).  Wichtig 
für  die  Erkennung  vieler  Mineralien  be- 
sonders mancher  Edelsteine  (vgl.  den  Artikel 
„Kristalloptik"). 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


971 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht. 

1.  Allgemeines.  Definition.  Beziehung 
zwischen  Dichte  und  spezifischem  Gewicht. 
2.  Methoden  zur  Bestimmung  des  spezifischen 
Gewichts:  a)  Methode  der  kommunizierenden 
Röhren,  b)  Auftriebsmethode,  c)  Mohr  sehe  und 
Westphalsche  Wage,  d)  Aräometer,  e)  Pykno- 
meter, f)  Schwebemethode.  3.  Bestimmung  der 
spezifischen  Gewichte:  a) Feste  Körper,  b)  Flüssig- 
keiten, c)  Gase.  4.  Bestimmung  der  Dichte  des 
Wassers.  5.  Tabellen  des  spezifischen  Gewichtes: 
a)  Feste   Körper,      b)  Flüssigkeiten,      c)   Gase. 

I.  Allgemeines.  Definition.  Beziehung 
zwischen  Dichte  und  spezifischem  Ge- 
wicht. Die  Dichte  eines  Körpers  ist  seine 
Masse  in  der  Volumeneinheit;  die  Dichte 
ist  also  eine  benannte  Zahl  und  wird  gezählt 
nach  g/cm^.  Beispielsweise  hat  ein  Körper 
die  Dichte  10  g/cm'^,  wenn  1  cm^  des  Körpers 
die  Masse  10  g  hat. 

Das  spezifische  Gewicht  eines  Körpers 
ist  diejenige  Zahl,  welche  angibt,  wieviel 
mal  schwerer  der  Körper  ist  als  ein  gleich 
großes  Volumen  einer  Normalsubstanz.  Als 
Normalsubstanz  dient  in  der  Regel  für  feste 
Körper  und  Flüssigkeiten  Wasser  von  4°  C; 
bei  dieser  Temperatur  hat  nämlich  Wasser 
ein  Maximum  der  Dichte  oder  was  auf 
dasselbe  hinausläuft,  bei  dieser  Temperatur 
nimmt  eine  abgegrenzte  Wassermasse  den 
kleinsten  Raum  ein.  Das  spezifische  Gewicht 
ist  eine  unbenannte  Zahl. 

Spezifisches  Gewicht  und  Dichte,  welche 
vielfach  miteinander  verwechselt  werden, 
stehen  im  selben  Zahlenverhältnis  wie  Liter 
und  Kubikdezimeter  (vgl.  den  Artikel 
,,Massenmessung").  Während  das  spe- 
zifische Gewicht  der  Normalsubstanz  (Wasser 
von  4"  C)  gleich  1  gesetzt  wird,  ist  die  Dichte 
dieser  Normalsubstanz  gleich  0,999973  g/cm^ 
oder  0,999973  kg/dm^.  —  Die  spezifischen 
Gewichte  zweier  Körper  verhalten  sich  wie 
deren  Dichten. 

Das  spezifische  Gewicht  der  Gase  und 
Dämpfe  wird  gleichfalls  auf  Wasser  als 
Normalsubstanz  bezogen.  Nach  einem  nicht 
zu  billigenden  Sprachgebrauch  bezeichnet 
man  als  Dichte  der  Gase  und  Dämpfe  ihr 
spezifisches  Gewicht,  bezogen  auf  Luft  von 
gleicher  Temperatur  und  gleichem  Druck 
als  Normalsubstanz.  Li  diesem  Sinne  sind 
die  Gasdichte  und  die  Dampfdichte 
wie  das  spezifische  Gewicht  unbenannte 
Zahlen. 

Die  Dichte  und  das  spezifische  Ge- 
wicht eines  Körpers  ändern  sich  zufolge 
der  thermischen  Ausdehnung  mit  der 
Temperatur;  im  allgemeinen  nehmen 
beide  mit  wachsender  Temperatur  ab. 
Bezeichnet  3/?  den  kubischen  Aus- 
dehnungskoeffizienten eines  festen  Körpers, 
a  den  kubischen  Ausdehnungskoeffizienten 
einer    Flüssigkeit    oder    eines    Gases,    d.    h. 


nimmt  für  1«  Temperaturerhöhung  das 
Volumen  Vq  eines  festen  Körpers  um  '^ßv^, 
das  Volumen  einer  Flüssigkeit  oder  eines 
Gases  um  av^  zu,  so  ist  die  Dichte  oder 
das  spezifische  Gewicht  des  Körpers  bei  t" 


St  =  : 


bezw.     St 


l+3^t     "^^"-     ^'-1+^' 

j  wenn    Sq    die    Dichte    oder    das    spezifische 

Gewicht   des    Körpers   bei   0«   bedeutet.    — 

ß  und  a  sind  im  allgemeinen  von  der  Tem- 

I  peratur  abhängig  (vgl.   den   Artikel   „Aus- 

i  dehnung"). 

Bei  einigen  Substanzen,  festen  Körpern 
sowohl  als  auch  Flüssigkeiten,  nehmen 
Dichte  und  spezifisches  Gewicht  nicht  dauernd 
mit  zunehmender  Temperatur  ab,  sondern 
steigen  zunächst  an  und  erreichen  ein  Maxi- 
mum, um  erst  dann,  wie  bei  den  übrigen 
Körpern  abzufallen.  Von  den  festen  Körpern 
hat  z.  B.  Quarzglas  ein  Dichtemaximum 
bei  etwa  — 50";  von  den  Flüssigkeiten 
haben  wir  diese  Eigenschaft  oben  schon  beim 
Wasser  kennen  gelernt. 

Dichte  und  spezifisches  Gewicht  von 
festen,  flüssigen  und  gasförmigen  Mischungen 
lassen  sich  vielfach  aus  der  Dichte  und  dem 
spezifischen  Gewicht  der  Einzelbestandteile 
nach  der  Mischungsregel  berechnen.  Wird 
die  Mischung  aus  a  Teilen  der  einen 
Substanz  von  der  Dichte  Sa  und  aus  b  Teilen 
einer  zweiten  Substanz  von  der  Dichte 
Sb  gebildet,  so  wird  die  Dichte  der  Mischung 

Sm=  ""  lu  (asa+bsb).       Mcist    versagt    in- 

dessen  diese  Regel  oder  ist  doch  nur  ange- 
nähert gültig.  Ein  bekanntes  Beispiel  für 
die  Nichtgültigkeit  der  Mischungsregel 
bilden  die  Alkohol-Wasser-Mischungen, 
welche  beim  Zusammenbringen  der  Einzel- 
bestandteile eine  Kontraktion  erfahren; 
die  Dichte  der  Mischung  ist  also  in  diesem 
Falle  größer  als  sie  die  Mischungsregel 
ergibt. 

Der  Weg  zur  Ermittelung  der  Dichte 
einer  Substanz  ist  durch  die  Definition 
selbst  gewiesen;  man  bestimmt  nämhch 
die  Masse  eines  aus  der  Substanz  bestehenden 
Körpers  mit  der  Wage  in  Gramm  und  sein 
Volumen  durch  lineare  Ausmessung  in 
Kubikzentimetern  und  dividiert  die  beiden 
so  erhaltenen  Resultate.  Diese  einfache 
Methode  setzt  aber  eine  regelmäßige  Ge- 
stalt des  zu  untersuchenden  Körpers  voraus, 
damit  sein  Volumen  auf  Grund  geome- 
trischer Sätze  aus  Längenmessungen  ab- 
geleitet werden  kann;  soll  sie  eine  größere 
Genauigkeit  ergeben,  so  ist  für  die  geome 
trische  Ausmessung  des  Körpers  ein  großer 
Aufwand  an  Zeit  und  Apparaten  und  großes 
experimentelles  Geschick  des  Beobachters 
erforderlich.  Es  ist  darum  auch  nur  eine 
solche   Dichtebestimmung    in   der   Literatur 


972 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


bekannt  geworden,  nämheh  die  Bestimmung  ändern,  so  werden  die  Niveaus  der  Flüssig- 

der    Diclite    der    Normalsubstanz    (Wasser),  keiten  I  und  II  im  allgemeinen  nicht  mehr  in 

welche  den  oben  genannten  Wert  ergeben  hat.  einer  Horizontalebene  liegen,  vielmehr  wird 

Diese  Dichtebestimmung  wurde  von  mehreren  die  Höhe  der  Flüssigkeit  I  über  der  Qiieck- 

Beobachtern    mit    den    besten    zu    Gebote  silberkuppe  etwa  Hi,  diejenige  der  Flüssig- 


stehenden Mitteln  im  Bureau  international  des 
Poids  et  Mesures  zu  Sevres  ausgeführt,  und 
bezweckte  festzustellen,  inwieweit  das  Kilo- 
gramm mit  seinem  ursprünglichen  Defini- 
tionswert,  d.  h.  mit  der  Masse  von  1  dm'^ 
Wasser  übereinstimmt  (vgl.  den  Artikel 
„Massenmessung"  unter  i).  Hierüber 
wird  unter  4  Näheres  mitgeteilt  werden 

In  allen  übrigen  Fällen  begnügt  man  sich 
damit  statt  der  Dichte  das  spezifische  Gewicht 
zu  ermitteln  und  anzugeben;  in  den  wenigen 


keit  II  Hii  betragen.  Sind  dann  si  und  sn 
die  zugehörigen  spezifischen  Gewichte  der 
Flüssigkeiten,  so  gilt 

HiSi=Hii.sii, 
d.  h.  die  spezifischen  Gewichte  der  Flüssig- 
keiten verhalten  sich  umgekehrt  wie  die  von 
diesen  eingenommenen  Höhen.  Ist  also  das 
spezifische  Gewicht  der  einen  Flüssigkeit 
bekannt,  so  läßt  sich  das  der  anderen  aus  der 
Beobachtung  der  Höhen  der  Flüssigkeits- 
säulen ableiten. 

Die  Methode  der  kommuni- 
zierenden Röhren  hat  in  die 
Laboratoriumspraxis  wenig  Ein- 
gang gefunden.  Sie  wurde  zu- 
erst von  Regnault  zur  Be- 
stimmung der  kleinen  Aende- 
rungen  des  spezifischen  Ge- 
wichts benutzt,  welche  Queck- 
silber infolge  seiner  thermischen 
Ausdehnung  bei  Temperatur- 
änderungen erleidet.  Das  System 
der  kommunizierenden  Röhren 
war  hierbei  nicht,  wie  oben 
der  Anschaulichkeit  halber  ange- 
nommen wurde,  mit  drei  Flüssig- 
keiten gefüllt,  sondern  nur  mit 
Quecksilber  allein.  Statt  der 
Flüssigkeiten  I  und  II  befand 
sich  in  den  Röhren  verschieden 
temperiertes  Quecksilber,  dessen 
Temperatur  von  Versuch  zu  Ver- 
such systematisch  geändert  und 
beobachtet  w^irde.  Regnault  er- 
hielt so  das  Verhältnis  der  spezi- 
fischen Gewichte  des  Queck- 
silbers bei  zwei  verschiedenen 
Temperaturen  und  aus  der  Ge- 
samtheit seiner  Versuche  die  Aen- 
Fällen,  wo  die   Kenntnis  der  Dichte  selbst :  derung  des  spezifischen  Gewichtes  des  Queck- 


Fiff.  1. 


erwünscht  ist,  mag  man  mit  der  obigen,  ein- 
mal mit  großer  Genauigkeit  ermittelten  Zahl 
umrechnen.  Im  folgenden  wird  daher 
zunächst  nur  vom  spezifischen  Gewicht  die 
Rede  sein. 

2.  Methoden  zur  Bestimmung  des  spe- 
zifischen Gewichts.  2a)  ^Methode  der 
kommunizierenden  Röhren.  Alan  denke 
sich  ein  U-förmig  gebogenes  Glasrohr  oder 
zwei  vertikalstehende  Glasröhren,  welche 
unten  mit  einem  Gummischlauch  verbunden 
sind.  Füllt  man  dieses  System  mit  einer 
Flüssigkeit,  etwa  Quecksilber,  so  wird  die 
Flüssigkeit  in  beiden  Schenkeln  gleich  hoch 
stehen.  Denkt  man  sich  auf  das  Quecksilber 
beiderseits  zwei  verschiedene  andere  Flüssig- 
keiten I  und  II  geschichtet,  derart,  daß  die 
Quecksilberkuppen    ihre     Höhenlage    nicht 


Silbers  in  Abhängigkeit  von  der  Temperatur, 
ausgedrückt  etwa  durch  das  spezifische  Ge- 
wicht bei  0". 

Die  gleiche  Methode  wurde  später  mit 
erheblich  veränderter  Apparatur  zur  Be- 
stimmung des  spezifischen  Gewichtes  des 
destillierten  Wassers  benutzt,  dessen  Kennt- 
nis bei  verschiedenen  Temperaturen  für  viele 
Zwecke,  insbesondere  aber  zur  Ausführbar- 
keit der  unter  2b)  mitgeteilten  Auftriebs- 
methode erforderlich  ist. 

Der  zwischen  0"  und  40°  benutzte  Apparat 
ist  in  Figur  1  (links  im  Durchschnitt,  rechts 
in  Ansicht)  wiedergegeben.  Er  besteht  aus 
zwei  einander  ganz  gleichen  3  m  hohen 
Wasserbädern  B^  und  B2,  welchen  durch 
seitliche  Ansätze  Aj  von  Thermostaten 
gleichmäßig  temperiertes  Speisewasser  zuge 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


978 


führt  wurde.  Die  Aus-  und  Eintrittsstellen 
des  Speisewassers  dienten  gleichzeitig  zur 
Einführung  von  Thermometern,  deren  Gefäße 
inmitten  der  Wasserbäder  saßen,  und  an 
denen  die  Temperatur  im  Innern  der  Bäder 
abgelesen  wurde.  In  der  Achse  der  Wasser- 
bäder befanden  sich  die  2  m  langen,  vertikalen 
Teile  des  kommunizierenden  Röhrensystems; 
seine  horizontalen  Teile  führten  nach  Durch- 
brechung der  Wasserbäder  zu  den  mitten 
zwischen  den  beiden  Bädern  auf  einem 
Eisengerüst  G  montierten  Wasserkästen  K^ 
und  K2.  Der  obere  dieser  Kästen  K,  diente 
nur  zur  direkten  Verbindung  der  beiden  Teile 
des  oberen  Horizontalrohres.  Der  untere 
in  zwei  Kammern  geteilte  Kasten  K^  diente 
zur  Bestimmung  der  Höhendifferenz  der 
beiden  Wassersäulen,  die  sehr  genau  gemessen 
werden  mußte.  Zu  diesem  Zwecke  war  der 
Kasten  Kj  hinten  durch  eine  mit  durch- 
gehenden horizontalen  Teilstrichen  versehene 
Glasplatte  abgeschlossen;  die  Lage  der  Was- 
serkuppen in  beiden  Kammern  des  Kastens 
wurde  durch  mikrometrische  Einstellung 
eines  durch  ein  Mikroskop  direkt  gesehenen 
Striches  und  seines  Spiegelbildes  in  der 
Wasserkuppe  gefunden. 

Die  nach  dieser  Methode  ermittelten 
Werte  des  spezifischen  Gewichts  des  Wassers 
bei  verschiedenen  Temperaturen  sind  am 
Schluß  dieses  Artikels  (unter  5)  tabella- 
risch wiedergegeben. 

2b')  Auftriebsmethode.  Die  Auftriebs- 
methode beruht  auf  dem  sogenannten  Ar- 
chimedesschen  Prinzip,  welches  besagt, 
daß  ein  Körper,  wenn  man  ihn  in  irgendein 
umgebendes  Mittel  bringt,  soviel  an  Gewicht 
verliert,  wie  ein  gleichgroßes  Volumen  des 
umgebenden  Mittels  wiegt.  Die  Wirkung 
ist  "quaUtativ  dieselbe,  ob  das  Mittel  flüssig 
oder  gasförmig  ist. 

Die  Erscheinung  des  Gewichtsverlustes 
durch  Auftrieb  wird  noch  an  anderer  Stelle 
(vgl.  den  Artikel  „Massenmessung"  6) 
behandelt.  Dort  ist  es  der  Auftrieb  der  je 
nach  ihrem  augeubhcklichen  spezifischen  Ge- 
wicht verschieden  wirkenden  atmosphärischen 
Luft,  welcher  die  Ursache  wird,  daß  man  alle 
Wägungen  auf  den  luftleeren  Raum  bezieht, 
das  heißt  alle  Wägnngsresultate,  um  sie 
untereinander  vergleichbar  zu  machen,  auf 
das  Fehlen  jeglichen  umgebenden  Mittels 
umrechnet. 

Ist  A  das  Gewicht  eines  Körpers  im  luft- 
leeren Räume,  B  sein  Gewicht  in  einem  um- 
gebenden Mittel  vom  spezifischen  Gewicht  s, 
wobei  natürlich  die  zu  der  Wägnng  verwende- 
ten Gewichtsstücke  bereits  auf  den  luftleeren 
Raum  bezogen  sind,  so  ist  das  spezifische 
Gewicht  S  des  Körpers 

^""A-B 


Zur  Bestimmung  des  spezifischen  Gewichts 
eines  Körpers  nach  der  Auftriebsmethode 
verwendet  man  als  das  den  Körper  umgebende 
Mittel  in  der  Regel  destiUiertes  möglichst  luft- 
freies Wasser;  es  ist  dann  in  die  obige  Glei- 
chung für  s  derjenige  Wert  des  spezifischen 
Gewichts  des  Wassers  aus  der  Tabelle  unter 
5  einzusetzen,  welcher  zu  der  Versuchs- 
temperatur gehört. 

Die  Ausführung  solcher  Wägungen  im 
Wasser,  oder  wie  man  auch  sagt,  der  hydro- 
statischen Wägungen  erfordert  viel  Sorg- 
falt. 

Eine  Wage,  welche  speziell  für  hydro- 
statische Wägungen  eingerichtet  ist,  ist  in 
der  Zeitschrift  für  Instrumentenkunde  31, 
237 — 245,  1911  beschrieben  und  hier  in 
Figur  2  abgebildet.  Bei  dieser  Wage  (der 
Wagebalken  sitzt  auf  dem  Wagegehäuse 
und  ist  in  der  Figur  nicht  sichtbar)  ist  die 
Hnks  befindliche  Wagschale  durch  zwei 
Gehänge  Gi  und  G,  ersetzt,  welche  durch 
einen  dünnen  Draht  miteinander  verbunden 
sind.  Um  den  Abstand  des  unteren  Gehänges 
von  dem  oberen  etwas  verändern  zu  können, 
ist  der  Draht  nicht  direkt,  sondern  mittels 
eines  Zwischenstückes  Z  am  Gehänge  Gj 
befestigt;  das  Zwischenstück  kann  durch 
Hineinschrauben  des  unteren  Teiles  in  den 
oberen  verkürzt,  durch  Herausdrehen  der 
Schraube  verlängert  werden.  Die  Gehänge 
haben  nicht  die  Form  von  Wagschalen, 
sondern  werden  unten  und  oben  aus  je  drei, 
in  Winkeln  von  120"  gegeneinander  angeord- 
neten Streben  gebildet,  die  durch  Messing- 
stangen miteinander  verbunden  sind.  Unter- 
halb des  oberen  Gehänges  spielt  ein  dreizack- 
ähnlicher Support  Ti,  der  als  Arm  an  einem 
in  vertikalem  Bett  gleitenden  SchUtten  U 
sitzt.  Durch  ein  Zahnradgetriebe  kann  der 
Sehlitten  mittels  einer  Achse  1]  vom  Platze 
des  Beobachters  aus  in  der  Höhe  verschoben 
werden.  Beim  Hochgang  des  Schhttens  U 
greift  der  Support  tj  durch  die  Streben 
des  Gehänges  G^  hindurch  und  hebt  die  Last, 
die  zum  Teil  wenigstens  aus  scheibenförmigen 
Gewichten  bestehen  muß,  ab;  das  entlastete 
Gehänge  kann  dann  frei  zwischen  den 
Fingern  des  Supports  schwingen.  Durch 
Senken  des  Schlittens  wird  umgekehrt  die 
Last  wieder  auf  das  Gehänge  Gj  aufgesetzt. 

Aehnlich  liegen  die  Verhältnisse  bei  dem 
unteren  Gehänge,  das  sicli  in  dem  in  Figur  2 
der  DeutMchkeit  halber  fortgelassenen  Was- 
sergefäß befindet.  Hier  ist  auf  dem  Boden 
des  Wassergefäßes  ein  Support  T2  angeordnet, 
welcher  in  gleicher  Weise  wie  der  Support  Tj 
durch  die  Streben  des  Gehänges  G2  hindurch- 
greifen kann.  Das  Abheben  der  Last  (in 
Figur  2  ein  Porzellangefäß  P)  geschieht  durch 
Heben  des  ganzen  Wassergefäßes,  indem 
eine  zweite  durch  t]  hindurchgehende  Achse 
mittels  Schraube  NN  den  gußeisernen  Teller 


974 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


hebt,  auf  welchem  das  Wassergefäß  ruht.  — 
Der  Wasserbehälter  ist  ein  mit  Deckel  ver- 
sehenes doppelwandiges  rundes  Metallgefäß, 
dessen  innerer  zur  Aufnahme  des  destiUierten 
Wassers  dienender  Raum  verzinnt  ist.  Zwi- 
schen dem  Mantel  und  Deckel  einerseits  und 
Bädern  konstanter  Temperatur  andererseits 
wird  mit  Hilfe  einer  Zentrifugalpumpe  eine 
dauernde  Wasserzirkulation  unterhalten. 

Die     hydrostatische     Wägung     vollzieht 
sich  in  der  Weise,  daß  man  durch  das  Spiel 


der  beiden  Supporte  abwechselnd  die  Last  im 
Wasser  und  die  diese  Last  ersetzenden  Ge- 
wichte in  Luft  an  die  linke  Seite  der  Wage 
angreifen  läßt,  die  zugehörigen  Gleichge- 
wichtslagen abhest,  und  nach  bekannten 
Regeln  (vgl.  den  Artikel ,, Massenmessung") 
die  Gewichtsdifferenz  ermittelt.  Hieraus 
ergibt  sich  dann  schließhch  das  Gewicht  B 
des  Körpers  im  Wasser.  —  Bei  der  Berech- 
nung des  Gewichtes  B  sind  die  Gehänge 
Gl  in  Luft  und  Ga  in  Wasser  nicht  in  Rech- 


Dichte  lind  spezifisches  Gewicht 


975 


nung  zu  ziehen,  weil  sie  als  konstante  Be- 
lastungen ebenso  wie  die  Wagschalen  in  alle 
Wägungsresultate  eingehen  und  somit  in  der 
Differenz  herausfallen.  Eine  kleine  Korrek- 
tion bedingt  nur  der  Aufhängedraht  zwi- 
schen beiden  Gehängen,  weil  ein  Teil  von  ihm 
sich  je  nach  der  Höhenstellung  des  Wasser- 
gefäßes in  Luft  oder  in  W^asser  befindet. 

Hydrostatische  Wägungen,  welche  mit 
der  beschriebenen  Wage  zu  verschiedenen 
Zeiten  angestellt  wurden,  ergaben  bei  4  kg 
Belastung  auf  weniger  als  1  mg  überein- 
stimmende Resultate. 

2c)  Mohrsche  und  Westphalsche 
Wage.  Die  Mohrsche  und  die  West p  hal - 
sehe  Wage  benutzen  die  Auftriebsmethode  zur 
Bestimmung  des  spezifischen  Gewichtes  von 
Flüssigkeiten.  Beide  unterscheiden  sich  von- 
einander nur  dadurch,  daß  die  Mohrsche 
Wage  eine  gleicharmige,  die  W  e  s  t  p  h  a  1  sehe 
eine  ungleicharmige  Wage  ist.  Benutzt  wird  in 
jedem  Falle  nur  der  eine  Wagearm.  Bei  der 
Mohr  sehen  Wage  ist  deshalb  der  zweite 
Wagcarm  dauernd  mit  einer  Tara  belastet, 
bei  der  W e  s  t  p  h  al sehen  Wage  hingegen  ist 
der  zweite  kürzere  Wagearm  gar  nicht  erst 
mit  einer  Wagschale  versehen,  sondern  durch 
kräftigeren  Ausbau  selbst  so  schwer  gemacht, 
daß  er  stets  schwerer  ist  als  der  lange  Wage- 
arm mit  allen  vorkommenden  Belastungen. 
Der  Einfachheit  halber  möge  hier  nur  die 
W  e  s  t  p  h  a  1  sehe  Wage  besprochen  und  eine 
Form  abgebildet  werden  (Fig.  3),  welche  die 


Fig.  3. 

Firma  L.  Reimann,  Berlin  SO.,  Schmid- 
straße  32,  in  den  Handel  bringt  und  deren 
sämtliche  Zubehörteile  sich  bequem  trans- 
portabel in  einem  kleinen  Kästchen  unter- 
bringen lassen. 


An  dem  langen  Arm  der  W  e  s  t  p  h  a  1  sehen 
Wage  ist  an  einem  feinen  Draht  ein  gläserner 
Schwimmer  angehängt;  die  Wage  befindet 
sich  im  Gleichgewicht,  wenn  der  Schwimmer 
in  Wasser  eingesenkt  ist.  Wird  das  Wasser 
durch  eine  Flüssigkeit  ersetzt,  die  schwerer 
ist  als  Wasser,  so  erleidet  der  Schwimmer 
einen  größeren  Auftrieb,  der  durch  zugefügte 
Gewichte  wieder  aufgehoben  werden  muß. 
Der  Wagebalken  der  Mohr  sehen  und  West- 
p  hal  sehen  Wage  ist  nun  in  dezimaler  Ein- 
teilung mit  Kerben  versehen,  in  welche  die 
Ausgleichgewichte,  die  die  Form  von  Reitern 
haben,  eingehängt  werden.  Die  Reitergewichte 
sind  ebenfalls  so  abgeghchen,  daß  jeder  einer 
Dezimalstelle  des  spezifischen  Gewichts  ent- 
spricht. Kann  man,  etwa  im  Falle  des 
Schwefelkohlenstoffes,  Gleichgewicht  dadurch 
herstellen,  daß  man  den  schwersten  Reiter 
in  die  Kerbe  2  von  der  Mittelschneide  aus 
gerechnet,  den  nächsten  Reiter  in  die  Kerbe  6 
und  endhch  den  leichtesten  Reiter  in  die 
Kerbe  4  einhängt,  so  hat  man  damit  das 
spezifische  Gewicht  des  Schwefelkohlenstoffs 
gleich  1,264  gefunden.  —  Bei  Benutzung  der 
Westphalschen  Wage  zur  Bestimmung  von 
spezifischen  Gewichten  unterhalb  1  gleicht 
man  die  Wage  so  ab,  daß  der  schwerste  Reiter 
in  der  Kerbe  10  mit  dem  Schwimmer  im 
Wasser  Gleichgewicht  herstellt.  Sinkt  dann 
der  Schwimmer  in  einer  Flüssigkeit,  die 
leichter  als  Wasser  ist,  unter,  so  hat  man 
mit  dem  schwersten  Reiter  auf  Kerbe  9 
usw.  zurückzugehen  und  findet  damit  auch 
für  das  spezifische  Gewicht  eine  Zahl  kleiner 
als  1.  Im  Falle  der  Figur  3  hängt  der  schwerste 
Reiter  in  Kerbe  7,  der  nächste  in  Kerbe  3, 
von  den  leichtesten  Reitern,  die  sich  addieren, 
hängt  einer  in  5,  der 
andere  greift  mittelbar 
bei  2  an;  also  ist  das 
spezifische  Gewicht  der 
im  Standglas  befind- 
lichen Flüssigkeit  0,737. 

2d)  Aräometer.  An- 
statt den  Schwimmer  der 
Mohr  sehen  oder  W  e  s  t  - 
p  h  a  1  sehen  Wage  an 
einem  Wagebalken  auf- 
zuhängen und  seinen 
Auftrieb  durch  Ge- 
wichte am  Wagebalken 
auszugleichen ,  kann 

man  ihn  so  stabili- 
sieren, daß  er  für  sich  in  der  zu  unter- 
suchenden Flüssigkeit  schwimmt.  Der  ein- 
fachste Fall  dieser  Art  ist  in  Figur  4  an- 
schaulich gemacht.  Der  Schwimmer  trägt 
mittels  eines  Stiels  einen  Teller  S,  welcher 
der  Aufnahme  von  Gewichtsstücken  dient. 
Die  Last  der  Gewichtsstücke  wird  so  bemessen, 
daß  der  Schwimmer  stets  gleich  weit  in  die 
Flüssigkeit  einsinkt,  was  man  daran  erkennt. 


976 


Dichte  und  spezifisches  GreA\ächt 


daß  eine  am  Stiel  angebrachte  Marke  genau 

in  der  FHissiglveitsoberfläche  liegt.    Hat  der 

Schwimmer  selbst  das  Gewicht  P  und  bedarf 

er  einer   Gewichtsauflage  von  p  bzw.   p'  g, 

um  bis  zur  Marke  am  Stiel  in  Wasser  bezw. 

einer  anderen  zu  untersuchenden  Flüssigkeit 

unterzusinken,  so  hat  die  letztere  das  spezi- 

P+p' 

fische  Gewicht  s  =  t^  - —    Diese  Beziehung 

P+p 

folgt  unmittelbar  aus  der  Definition  des 
spezifischen  Gewichts  und  dem  Archimedes- 
schen  Prinzip,  denn  die  verdrängte  Wasser- 
masse wiegt  P+p,  die  verdrängte  Flüssig- 
keitsmasse P+p',  die  Flüssigkeit  wiegt  somit 

P+p' 

^f^. —  mal  mehr  als   ein  gleiches   Volumen 

P+p  *^ 

Wasser.  —  Die  Gewichtsaräometer  lassen 
in  der  abgebildeten  Form  nicht  die  größte 
Genauigkeit  erreichen,  weil  verschiedene 
Flüssigkeiten  sehr  verschiedene  kapillare 
Einflüsse  ausüben.  Man  hat  diese  Fehler- 
quelle durch  die  Konstruktion  ganz  in  der 
Flüssigkeit  untersinkender  Aräometer  zu 
beseitigen  oder  zu  verringern  versucht,  doch 
kann  darauf  hier  nicht  näher  eingegangen 
werden. 

Weit  mehr  als  die  Gewichtsaräometer  sind 
die  Skalenaräometer  oder  Senkwagen 
(auch  Densimeter  genannt)  im  Gebrauch. 
Ein  Skalenaräometer,  wie  es  in  Figur  5 
abgebildet  ist,  besteht  aus  einem 
gläsernen  Hohlkörper,  an  welchen 
sich  nach  unten  ein  kleineres  mit 
Quecksilber  beschwertes  Gefäß 
ansetzt,  welches,  infolge  der  Ver- 
legung des  Schwerpunktes  des 
Systems  weit  nach  unten,  dem 
gläsernen  Hohlkörper  die  Fähig- 
keit des  aufrechten  Schwimmens 
verleiht.  Nach  oben  setzt  sich 
der  gläserne  Hohlkörper  in  einen 
dünnen  Stiel,  die  sogenannte 
Spindel  fort,  welche  zuweileu 
eine  aufgeätzte  Teilung,  meist 
eine  eingeschobene  Papierskale 
trägt.  Bringt  man  die  Senkwage 
in  irgendeine  l'lüssigkeit,  so  wird 
sie  bis  zu  einem  bestimmten 
Skalenstrich  einsinken,  an  wel- 
chem man  das  spezifische  Ge- 
wicht ablesen  kann.  Die  Teilung 
auf  der  Spindel  nach  spezifischem 
Gewicht  wächst  von  oben  nach 
unten  entsprechend  dem  Um- 
stände, daß  das  Aräometer  um  so 
tiefer  in  die  Flüssigkeit  einsinkt, 
je  leichter  diese  ist.  —  Das 
Skalenaräometer  ist  kein  absolutes 
Instrument,  sondern  muß  durch  Eintauchen 
in  Flüssigkeiten  von  bekanntem  spezifischem 
Gewicht  geeicht  werden.  In  der  Regel  ist 
das  bereits  vom  Verfertiger  des  Instrumentes 


Fig.  5. 


geschehen,  der  die  Skale  der  Eichung  ent- 
sprechend herstellte  und  in  der  Spindel 
befestigte;  man  kann  sich  dann  bei  größeren 
Ansprüchen  an  die  Genauigkeit  darauf  be- 
schränken, übrig  gebliebene  kleine  Abwei- 
chungen festzustellen  und  ihnen  durch  An- 
bringen von  Korrektionen  an  die  direkten 
Ablesungen  Rechnung  zu  tragen.  Außerdem 
kann  man  ebenso  wie  bei  Massenstücken 
(Gewichtssätzen)  Aräometer  durch  die 
Eichungsbehörden,  in  letzter  Instanz  durch 
die  Kaiserliche  Normal-Eiehuugskommission 
auf  ihre  Richtigkeit  prüfen,  bezw.  die  Ab- 
weichungen von  dem  Sollwert  feststellen 
lassen. 

Aräometer,  welche  ein  weites  Gebiet 
spezifischer  Gewichte  zu  messen  gestatten 
sollen,  sind  natürlich  nur  einer  geringen 
Genauigkeit  fähig.  Man  hilft  sich  hier  in 
der  Weise,  daß  man  Aräometersätze  herstellt, 
deren  einzelne  Instrumente  nur  immer  ein 
kleineres  Gebiet  umfassen  und  mit  ihren 
Angaben  übereinandergreifen. 

2e)  Pyknometer.  Pyknometer  oder 
Wägefläschchen  sind  kleinere  oder  größere 
Gefäße  von  bekanntem  Volumen,  welche 
man  mit  der  zu  untersuchenden  Substanz 
füllt,  deren  Masse  man  alsdann  durch  Wägung 
bestimmt.  Wäre  wirkhch  das  Hohlvolumen 
des  Gefäßes  bekannt,  so  würde  man  mit 
dem  Pyknometer  auf  diese  Weise  die  Dichte 
bestimmen;  tatsächhch kennt  man  aber  nicht 
das  Volumen  des  Gefäßes  durch  lineare  Aus- 
messung in  Kubikzentimetern,  sondern  man 
hat  auch  dieses  durch  Auswägen  in  Milli- 
htern  gefunden  (vgl.  den  Artikel  ,,Raum- 
messung").  Man  findet  mit  dem  Pykno- 
meter also  auch  wieder  nur  das  spezifische 
Gewicht,  indem  man  durch  Wägung  bestimmt, 
wieviel  mal  schwerer  eine  ein  Gefäß  füllende 
Substanz  ist  als  die  das  Gefäß  füllende 
Wassermenge.  Man  verfährt  in  der  Weise, 
daß  man  das  Pyknometer  einmal  leer  (Ge- 
wicht G),  dann  mit  Wasser  gefüllt  (Gw), 
schließhch  mit  der  Substanz  unbekannten 
spezifischen  Gewichts  gefüllt  (Gx)  wägt; 
dann  ist  das  gesuchte  spezifische  Gewicht 

Gx — G 

Gw — G 

Ist  das  Volumen  scharf  genug  begrenzt, 
so  ist  die  Pyknometermethode  großer  Ge- 
nauigkeit fähig.  Will  man  diese  aber  er- 
streben, so  ist  zu  berücksichtigen,  daß  die 
Temperatur  das  Resultat  mehrfach  beeinflußt. 
Am  einfachsten  hegen  die  Verhältnisse  noch, 
wenn  man  das  spezifische  Gewicht  der  Flüssig- 
keit bei  der  gleichen  Temperatur  ermittelt, 
bei  welcher  man  das  Gefäß  mit  Wasser  aus- 
gewogen hat;  in  diesem  Falle  wird  nämlich 
die  Wärnieausdehnung  des  Pyknometers 
eliminiert,  und  es  ist  der  obige  Ausdruck 
nur  mit  dem  spezifischen  Gewicht  des  Wassers 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


977 


bei  der  Beobachtiingstemperatur,  wie  es 
der  Tabelle  am  Ende  dieses  Artikels  zu 
entnehmen  ist,  zu  multiplizieren.  Haben 
diese  einfachen  Verhältuisse  uicht  statt,  so 
muß  man  noch  die  Abhängigkeit  des  Gefäß- 
volumens von  der  Temperatur  berücksichtigen. 

2f)  Schwebemethode.  Zur  Bestim- 
mung des  spezifischen  Gewichts  sehr  fein 
verteilter,  etwa  pulverförmiger  Körper,  unter 
besonderen  Umständen  auch  anderer  Körper, 
bedient  man  sich  der  sogenannten  Schwebe- 
methode. Man  bringt  den  Körper  in  eine 
Flüssigkeit  und  bestimmt  nicht  wie  bei  den 
Aräometern  das  Gewicht,  wodurch  der  Körper 
zum  Schweben  kommt,  sondern  gleicht  um- 
gekehrt die  Flüssigkeit  durch  Mischen  mit 
anderen  Flüssigkeiten  so  ab,  daß  der  Körper 
sich  in  dem  Gemisch  nicht  oder  doch  nur 
außerordenthch  langsam  zu  Boden  setzt. 
In  diesem  Falle  ist  das  spezifische  Gewicht 
des  Körpers  gleich  dem  spezifischen  Gewicht 
des  Flüssigkeitsgemisches;  man  ermittelt 
das  letztere  nach  den  üblichen  Verfahren. 
Als  für  die  Ausführung  von  Beobachtungen 
nach  der  Schwebemethode  geeignete  Flüssig- 
keiten nennt  Kohlrausch  Mischungen  von 
Chloroform  (spezifisches  Gewicht  1,5)  oder 
Bromoform  (2,9)  oder  Methvlenjodid  (3.3) 
mit  Benzol  (0,88),  Toluol  (0,89),  Xylol  (0,87), 
Acetylentetrabromid  (3,0)  oder  wässerige 
Lösungen  von  Kaliumquecksilberjodid  (bis 
3,20).  Bei  den  Mineralogen  sind  gebräuch- 
lich: Kaliumquecksilberjodid  (Tliouletsche 
Lösung),  Bariumquecksilberjodid  (Rohrbach- 
sche  Lösung):  Borwolframsaures  Cadmium 
(Kleinsche  Lösung). 

3.  Bestimmung  des  spezifischen  Ge- 
wichts. 3a)  Feste  Körper.  Zur  Be- 
stimmung des  spezifischen  Gewichts  fester 
Körper  bedient  man  sich  soweit  angängig 
der  hydrostatischen  Methode,  wie  sie  unter 
2  b  beschrieben  ist.  Ist  Wt  das  spezifische 
Gewicht  des  Wassers  bei  der  Beobachtungs- 
temperatur t  (vgl.  die  Tabelle  am  Schluß 
dieses  Artikels),  so  hefert  die  Methode 
das  spezifische  Gewicht  des  Körpers  gleich- 
falls bei  der  Temperatur  t  als 
A 


sind,  wägt  man  in  einer  anderen  Flüssigkeit, 
deren  spezifisches  Gewicht  aber  bekannt  sein 
muß;  in  die  vorstehende  Formel  tritt  dann 
statt  Wt  das  spezifische  Gewicht  dieser  Flüssig- 
keit bei  der  Temperatur  t  ein. 

Ist  der  Körper  leichter  als  Wasser,  erfährt 
er  also  einen  Auftrieb,  der  ihn  teilweise  über 
die  Oberfläche  der  Flüssigkeit  heben  würde, 
so  wird  es  manchmal  möghch  sein,  ihn  in 
einer  leichteren  Flüssigkeit  als  Wasser,  etwa 
in  Alkohol  oder  Aether  zum  Untersinken 
zu  bringen  und  dann  wie  vorher  zu  verfahren; 
auch  kann  man,  insonderheit  bei  geringeren 
Ansprüchen  an  die  Genauigkeit,  den  Auftrieb 
durch  eine  starre  Verbindung  auf  die  Wag- 
schale wirken  lassen  und  durch  Gewichts- 
stücke in  Luft  äquilibrieren.  Man  kann  den 
Körper  aber  auch  mit  einem  spezifisch 
schwereren  verbinden  und  beide  zusammen 
wägen.  Das  spezifische  Gewicht  des  schwere- 
ren Körpers,  welches  bekannt  sein  muß,  ist 
dann  entsprechend  in  Rechnung  zu  stellen. 

Zerkleinerte  oder  pulverförmige  Körper 
hängt  man  in  passend  geformten  Körbchen 
an  die  Wage.  Oft  ist  für  diese  Zwecke  das 
Gewichtsaräometer  bequem  und  brauchbar, 
welches  dann  selbst  mit  einem  Teller  oder 
Körbchen  unter  Wasser  versehen  sein  muß. 
Man  hat  das  Gewichtsaräometer  unter  Beob- 
achtung der  Marke  am  Stiel  dreimal  im 
Wasser  zu  äquihbrieren;  einmal  nur  durch 
das  Gewicht  p  in  der  Luft,  ferner  durch  den 
zu  untersuchenden  Körper  x  +  Gewicht  p' 
in  der  Luft,  endUch  durch  den  Körper  x 
im  Wasser  und  Gewicht  p"  in  der  Luft. 
Dann  ist  das  spezifische  Gewicht  des  Körpers 


Sf- 


A— B 


•  Wt, 


wo  A  das  Gewicht  des  festen  Körpers  im 
leeren  Raum,  B  sein  Gewicht  im  Wasser  be- 
deutet. Hieraus  ergibt  sich  wie  unter  i  aus- 
geführt, das  spezifische  Gewicht  des  Körpers 
bei  der  Normaltemperatur  0° 
So=(l+3/5t)st. 

Zur  Aufnahme  des  Körpers  im  Wasser 
dient  ein  Gehänge,  wie  es  oben  beschrieben 
ist;  beim  Aufsetzen  auf  das  Gehänge  ist 
sorgfältig  darauf  zu  achten,  daß  alle  Luft- 
blasen vom  Körper  und  vom  Gehänge  ent- 
fernt werden. 

Feste  Körper,  welche  in  Wasser  löshch 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


Sx  = 


P--P- 


das  Gewicht  des  Aräometers  selbst  braucht 
nicht  bekannt  zu  sein. 

Ist  es  aus  irgendwelchen  Gründen  nicht 
möghch  den  Körper  vom  absoluten  Gewicht 
p  im  Wasser  unterhalb  der  Wage  aufzu- 
hängen, so  kann  man  ihn  an  einem  Faden 
schwebend  in  ein  Gefäß  mit  Wasser  tauchen, 
welches  auf  der  einen  Schale  einer  aus- 
tarierten Wage  steht.  Die  belastete  Seite 
der  Wage  wird  dann  um  soviel  schwerer, 
wie  eine  Wasserraenge  von  gleichem  Volumen 
wie  der  Körper  wiegt.  Beträgt  also  die 
Gewichtszunahme  des  Wassergefäßes  a,  so 
ist  das  spezifische  Gewicht  des  Körpers 


Sxl 


_P^. 

a 


Feste  Körper  in  kleineren  Stücken  lassen 
sich  oft  bequem  mit  Hilfe  von  Pyknometern 
bestimmen.  Man  wägt  zunächst  das  Pykno- 
meter mit  Wasser  bis  zur  Marke  gefüllt  gleich 
p',  bringt  dann  den  Körper  vom  absoluten 
Gewicht  p  ins  Pyknometer,  stellt  wieder  auf 
die  Marke  ein  und  wägt  abermals,  wobei  sich 

62 


978 


Dichte  lind  spezifisches  Gewicht 


das  Gewicht  des  Pjdvnometers  gleich  p'^ 
ergeben  möge.  Dann  ist  durch  den  Körper 
eine  Wassermenge  vom  Gewicht  p+p' — P" 
zum  Ausfließen  gebracht  und  es  ergibt  sich 
das  gesuchte  spezifische  Gewicht 


Sx 


P+P'-P" 

Sehr  geeignet  ist  die  Pyknometermethode 
zur  Bestimmung  des  spezifischen  Gewichts 
pulverförmiger  Körper  und  geschichteter 
Massen  (z.  B.  Getreide)  einschließhch  der 
Zwischenräume.  Als  Pyknometer  dient  dann 
ein  einfaches  Hohlmaß,  dessen  Wasserinhalt 
a  als  Differenz  des  gefüllten  pi  und  des 
leeren  Gefäßes  pa  ein  für  allemal  be- 
stimmt ist, 

a==Pi  — P2. 

Wiegt  das  Gefäß  jetzt  mit  der  zu  unter- 
suchenden Masse  gefüllt  pg,  so  ist  das  spezi- 
fische Gewicht  dieser  Masse 

Ps— P2 


s  = 

Pi  — P2 

Getreidewagen  sind  häufig  so  eingerichtet, 
daß  das  Gewicht  des  leeren  Gefäßes  für  sich 
austariert  ist  und  die  bei  gefülltem  Gefäß 
auf  der  anderen  Seite  der  Wage  zuzufügenden 
Gewichtsstücke  aus  der  Summation  der 
ihnen  aufgeschlagenen  Zahlen  direkt  das 
spezifische  Gewicht  des  zu  bestimmenden 
Körpers  ergeben. 

Das  spezifische  Gewicht  solcher  geschich- 
teten Massen  wird  sehr  verschieden  gefunden, 
je  nachdem  man  sie  fest  oder  lose  packt; 
eine  Fehlerquelle  der  Methode  hegt  auch 
darin,  daß  es  schwer  ist,  zu  erkennen,  ob  das 
benutzte  Maßgefäß,  welches  naturgemäß 
eine  große  freie  Oberfläche  hat,  richtig  gefüllt 
ist.  Da  Getreidewagen  oder,  wie  man  sie 
meist  nennt,  Getreideprober  im  Deut- 
schen Reiche  eichfähig  sind,  so  sind  zur 
Vermeidung  dieser  Unsicherheiten  seitens  der 
Kaiserhchen  Normal-Eichungskommission  be- 
stimmte Vorschriften  über  den  Gebrauch 
dieser  Instrumente  erlassen.  Vielfach  be- 
nutzt man,  um  jede  Willkür  auszusehheßen, 
automatisch  arbeitende  Getreideprober.  Bei 
diesen  läuft  das  Getreide  aus  einer  bestimm- 
ten Höhe  in  das  Maß  ein  und  das  reichlich 
gefüllte  Gefäß  wird  durch  einen  ebenfalls 
automatisch  betätigten  Hebel  abgestrichen, 
d.  h.  es  wird  durch  ein  über  den  Rand  des 
Gefäßes  gleitendes  scharfkantiges  Holz  oder 
Eisen  alles  Material  entfernt,  welches  über 
die  Höhe  des  Randes  hinausragt. 

3b)  Flüssigkeiten.  Soll  die  Bestim- 
mung des  spezifischen  Gewichts  von  Flüssig- 
keiten mit  größtmöglicher  Genauigkeit  aus- 
geführt werden,  so  bedient  man  sich,  wie  bei 
festen  Körpern,  wiederum  der  Wägungs- 
methode.  Man  verfährt  genau  wie  dort,  indem 
man  die  zu  untersuchende  Flüssigkeit  in  ein 


hinsichthch  seines  spezifischen  Gewichts 
bekanntes  Gefäß  füllt  und  mit  diesem  zu- 
sammen in  Wasser  wägt;  der  Einfluß  des 
Gefäßes  kann  in  Rechnung  gezogen  oder  auch, 
wenn  man  einander  entsprechende  Wägungen 
mit  gefülltem  und  leerem  Gefäß  anstellt, 
eliminiert  werden.  An  diesen  Fall  der  Be- 
stimmung des  spezifischen  Gewichts  einer 
Flüssigkeit  ist  bei  der  Betrachtung  der  Figur  2 
zu  denken.  In  dem  dort  mit  P  bezeichneten 
Porzellangefäß  wurde  eine  Quecksilbermenge 
von  etwa  9  kg  Gewicht  in  Wasser  von  ver- 
schiedenen Temperaturen  gewogen.  Man 
erhielt  somit  das  spezifische  Gewicht  des 
Quecksilbers  ebenfalls  bei  verschiedenen 
Temperaturen,  woraus  sich  leicht  seine 
Volumänderung  bei  der  Erwärmung,  sein 
Ausdehnungskoeffizient,  berechnen  läßt. 

Die  Methode  würde  versagen,  wenn  sich 
die  zu  untersuchende  Flüssigkeit  mit  Wasser 
mischt.  Man  könnte  dann  die  Wägungen 
in  einer  anderen  Flüssigkeit  bekannten 
spezifischen  Volumens  ausführen;  häufig 
ist  es  aber  bequemer  die  Verhältnisse  umzu- 
kehren und  einen  festen  Körper  von  bekann- 
tem spezifischem  Gewicht  Ut  in  der  zu  be- 
stimmenden Flüssigkeit  vom  unbekannten 
spezifischem  Gewicht  Zt  zu  wiegen.  Ist 
wiederum  A  das  Gewicht  des  festen  Körpers 
im  leeren  Raum,  B  sein  Gewicht  in  der 
Flüssigkeit,  so  ist 

A-B 


Zt 


Ut. 


Ist  a  der  Ausdehnungskoeffizient  der 
Flüssigkeit  (vgl.  unter  i),  so  ergibt  sich 
schheßlich  das  spezifische  Gewicht  der  Flüssig- 
keit bei  0« 

Zo=Zt  (1+at). 

Diese  Methode  ist  benutzt  worden,  um 
die  Aenderung  des  spezifischen  Gewichts 
des  Wassers,  wovon  schon  oben  (vgl.  2a  und 
Fig.  1)  die  Rede  war,  mit  höchster  Genauig- 
keit zu  ermitteln.  Die  erhaltenen  Resultate 
stimmen  mit  den  nach  der  Methode  der 
kommunizierenden  Röhren  erhaltenen  vor- 
züglich überein. 

Eine  für  praktische  Zwecke  äußerst  be- 
queme .Gestalt  nimmt  die  Auftriebsmethode 
bei  Benutzung  der  Mohr  sehen  und  West- 
phal sehen  Wage  an  (vgl.  unter  2  c).  Bei 
gleichbleibender  Temperatur  der  Flüssigkeit 
ist,  wie  die  vorstehende  Formel  lehrt,  ihr 
spezifisches  Gewicht  proportional  dem  Auf- 
trieb und  darum,  wie  an  obiger  Stelle  be- 
schrieben ist,  direkt  aus  der  Größe  von 
Reitergewichten  zu  entnehmen,  welche  an 
dezimal  geteilten  Stellen  des  Wagebalkens 
aufgesetzt  sind.  Die  Mohr-Westphalsche 
Wage  ist  daraufhin  zu  eichen  bezw.  zu  prüfen, 
daß  sie  in  Wasser  von  der  Tem})eratur  t 
dasjenige  spezifische  Gewicht  angibt,  welches 
in  der    am  Schluß    dieses  Abschnitts   abge- 


Dichte  iincl  .spezifisches  Gewicht 


979 


druckten  Tabelle  zu  t  gehört.  Zeigt  die  Wage 
Wt'  statt  wt,  so  sind  ihre  Angaben  sämtHch 
mit  wt:w't  zu  multiplizieren.  Nach  Anbrin- 
gung dieser  Verbesserung  liefert  die  Wage 
Zt,  woraus  bei  Bedarf  Zg  leicht  berechnet 
werden  kann.  —  Bei  größerer  Sorgfalt,  inson- 
derheit, wenn  man  als  Aufhängedraht  für 
den  Schwimmer  einen  feinen,  platinierten 
Platindraht,  der  von  Flüssigkeiten  benetzt 
wird,  verwendet,  kann  man  mit  der  Mohr- 
Westp  halschen  Wage  noch  die  vierte 
Dezimale  des  spezifischen  Gewichts  mit 
einiger  Genauigkeit  bestimmen. 

Ueber  die  Benutzung  der  Gewichts- 
aräometer zur  Bestimmung  des  spezifischen 
Gewichts  von  Flüssigkeiten  ist  dem  unter  2  d 
Gesagten  nichts  wesentliches  mehr  hinzuzu- 
fügen; dagegen  mögen  hier  noch  einige 
Bemerkungen  über  Skalenaräometer  Platz 
finden. 

Der  mit  Skalenaräometern  erreichbaren 
Genauigkeit  ist  durch  Kapillareinflüsse  eine 
Grenze  gesetzt,  welche  nicht  nur  je  nach  der 
zu  untersuchenden  Flüssigkeit  sich  syste- 
matisch ändern,  sondern  sich  oft  auch  in 
unkontroUierbarer  Weise  äußern;  im  letzteren 
Falle  werden  die  Unregelmäßigkeiten  vielfach 
durch  ungenügende  Reinheit  der  Spindel 
bedingt.  Die  systematischen  Fehler  infolge 
der  Kapillarität  kann  man  vermeiden,  wenn 
man  das  Ai'äometer  mit  derselben  Flüssigkeit 
eicht,  in  welcher  man  es  später  benutzen  will. 
—  Die  Ablesung  des  Skalenaräometers  soll 
allgemein  an  der  Oberfläche  erfolgen,  indem 
man  von  unten  her  durch  die  Flüssigkeit  hin- 
durchsieht und  das  Auge  so  hält,  daß  die 
Durchschneidungsfläche  als  Linie  erscheint. 
Diese  Festsetzung  ist  nötig,  da  der  Spindel 
stets  ein  kapillarer  Wulst  der  Flüssigkeit 
anhaftet. 

Die  Einteilung  der  Aräometerspindeln  nach 
spezifischem  Gewicht  nimmt  in  neuerer  Zeit 
mehr  und  mehr  zu.  Daneben  sind  noch  viel- 
fach Aräometer  mit  Teilungen  nach  soge- 
nannten „Dichtigkeitsgraden"  im  Gebrauch. 
Verbreitet  ist  besonders  die  Rechnung  nach 
B  e au  m  eschen  und  T  w  ad  d  eil  sehen  Graden, 
deren  Beziehung  zum  spezifischen  Gewicht 
deshalb  hier  wiedergegeben  werden  mag. 


Spez.  Gewicht    GradBeaum6 


1,00 

10,0 

0,95 

17,7 

0,90 

20,1 

0,85 

35,6 

0,80 

I           46,3 

0,75 

58,4 

Spez.  Gewicht 

Gl 

ad  Beaume 

Grad  Twaddel 

1,0 

0,0 

0 

1,1 

13,2 

20 

1,2 

24,2 

40 

1,3 

33,5 

60 

1,4 

41,5 

80 

1,5 

48,4 

100 

1,6 

54,4 

120 

1,7 

59,8 

140 

1,8 

64,5 

160 

1,9 

68,6 

180 

2,0 

72,6 

200 

Skalenaräometer  sind  vielfach  für  be- 
stimmte Zwecke  im  Gebrauch  und  alsdann 
hinsichtlich  der  Genauigkeit  ihrer  Angaben 
auf  eine  hohe  Stufe  der  Vollkommenheit 
gebracht.  In  erster  Linie  stehen  die  Alko- 
holometer, welche  namentlich  infolge  ihrer 
Verwendung  seitens  der  Steuerbehörden  im 
praktischen  Leben  eine  große  Bedeutung  er- 
reicht haben  und  in  unzähligen  Exemplaren 
in  allen  Kulturstaaten  verbreitet  sind.  Andere 
Aräometer  dienen  speziell  zur  Bestimmung 
des  spezifischen  Gewichts  von  Lösungen  und 
Mischungen  und  geben  dann  oft  nicht  dieses, 
sondern  sofort  den  meist  mehr  interessieren- 
den Gehalt  der  Lösung  an  gelöstem  Stoff 
oder  an  dem  Hauptbestandteil  an.  Solche 
Aräometer  hat  man  beispielsweise  für 
Zuckerlösungen ,  für  Schwefelsäure-Wasser- 
Mischungen  u.  a.  m.  Wieder  andere  Aräometer 
dienen  zur  Bestimmung  des  Fettgehaltes  der 
Milch  und  geben  statt  des  spezifischen  Ge- 
wichts diesen  in  Prozenten  an  usw. 

Pyknometer  wendet  man  zur  Bestimmung 
des  spezifischen  Gewichts  von  Flüssigkeiten 
meist  nur  dann  an,  wenn  für  die  Untersu- 
chung nur  kleine  Substanzmengen  zur  Ver- 
fügung stehen.  Figur  6  zeigt  nach  Kohl- 
rausch eine  Reihe  brauchloarer  Formen, 
welche  ganz  oder  bis  zu  einer  Marke  einmal 
mit  Wasser,  späterhin  mit  den  zu  unter- 
suchenden Flüssigkeiten  gefüllt  und  gewogen 
werden.  Die  Füllung  geschieht  entweder 
mit  einem  Trichter  (Formen  1,  2,  3),  oder 
wie  bei  5  durch  Ansaugen  der  Flüssigkeit. 
Die  Thermometer  dienen  zur  Temperatur- 
bestimmung während  der  Beobachtung;  die 
Formen  (1,  2  ,5),  welche  keine  eingeschhffenen 
oder  eingeschmolzenen  Thermometer  haben, 
werden  im  Wasserbade  gefüllt,  dessen  Tem- 
peratur man  ermittelt.  —  Die  Genauigkeit 
der  pyknometrischen  Meßmethode  ist  trotz 
der  Kleinheit  der  Wägefläschchen  eine  recht 
hohe. 

Statt  der  in  Figur  6  abgebildeten  Pyk- 
nometer kann  man  natürlich  auch  irgendwie 
anders  geformte,  räumlich  begrenzte  Gefäße 
zum  gleichen  Zwecke  benutzen.  Unter  ande- 
rem können  hierzu  alle  Gefäße  verwendet 
werden,  welche  sonst  der  Abmessung  be- 
stimmter Volumina  dienen,  wie  Meßflaschen, 
Meßzyhnder,  Pipetten,  Büretten  (vgl.  den 
Artikel  „Raummessung").  AUe  diese 
Gefäße .  sind    durch    Auswägen    kahbriert; 

62* 


980 


Diclite  und  spezifisches  Grewiclit 


ihre  Teihmg  entspricht  also  eigenthch  nicht 
Kubikzentimetern,  sondern  Gramm  Wasser 
von  4".  Füllt  man  also  ein  solches  Gefäß 
entweder  ganz  (Meßflasche,  Pipette)  oder 
bis  zu  einem  Teilstrich  (Meßzyhnder,  Bürette) 
und  wägt  den  in  ein  Wägegefäß  ausgelaufenen 
Inhalt,  so  erhält  man  in  dem  Quotienten  aus 
Gewicht  und  Gefäßvolumen  das  spezifi- 
sche Gewicht.    Zu  beachten  ist,  daß  man  auf 


Fig.  6. 

diese  Weise  nicht  den  ganzen  Inhalt  des 
Gefäßes  wägen  kann,  weil  ein  Teil  der  Flüssig- 
keit das  Meßgefäß  benetzt  und  bei  der  Ent- 
leerung darin  zurückbleibt.  Diesem  Um- 
stände ist  vielfach  bereits  Rechnung  getragen, 
wenn  das  kahbrierte  Gefäß  für  Auslauf  oder 
Ausguß  geeicht  war;  sonst  verfährt  man  bei 
Meßz3^1indern  und  Büretten  umgekehrt,  indem 
man  mit  ihrer  Hilfe  das  Volumen  einer  zuvor 
gewogenen  Flüssigkeitsmenge  ermittelt,  oder 
aber  indem  man  Meßflaschen  und  Pipetten 
ebenso  wie  die  in  Figur  6  abgebildeten  Pyk- 
nometer erst  leer  und  dann  mit  der  Flüssigkeit 
gefüllt  wägt. 

3c)  Gase.  Das  spezifische  Gewicht  der 
Gase  wird  entweder  ebenso  wie  dasjenige 
der  festen  und  flüssigen  Körper  auf  Wasser 
von  4'*  C  oder  auf  Luft  als  Einheit  bezogen 
(vgl.  unter  i).  Man  erhält  das  spezifische 
Gewicht  der  ersteren  Art  aus  demjenigen  der 
letzteren  Art  durch  Multiplikation  mit  dem 
spezifischen  Gewicht  der  Luft  selbst,  bezogen 
auf  Wasser  von  4''  C. 

Bei  der  Bestimmung  des  spezifischen  Ge- 
wichts der  Gase  ist  darauf  zu  achten,  daß 
Gase  ihr  spezifisches  Gewicht  unter  dem 
Einfluß  von  Temperaturänderungen  w^eit 
mehr  ändern,  als  feste  und  flüssige  Körper, 
und  daß  infolgedessen  die  Reduktionen  auf 
eine  Normaltemperatur,  welche  dort  den 
Charakter  kleiner  Korrektionen  hatten,  hier 
recht  beträchtliche  Werte  annehmen. 

Außer  von  der  Temperatur  ist  das  spezi- 
fische Gewicht  der  Gase  in  hohem  Grade 
auch  vom  Druck  abhängig,  welcher  bei  festen 
und  flüssigen  Körpern  in  der  Regel  überhaupt 
nicht  berücksichtigt  zu  werden  braucht. 

Das  Gesetz,  nach  welchem  sich  das  spezi- 
fische Gewicht  der  Gase  mit  der  Tempera- 
tur und  mit  dem  Druck  ändert,  ist  ein  sein* 
einfaches  und  ist  —  abgesehen  von  kleinen 


Abweichungen,  die  hier  außer  Betracht  blei- 
ben können  —  für  alle  Gase  das  gleiche. 
Ist  s  das  spezifische  Gewicht  eines  Gases  bei 
p  mm  Druck  und  bei  der  Temperatur  t°,  so 
ist  das  spezifische  Gewicht  des  Gases  im 
„Normalzustand"  d.  h.  bei  p=760  mm 
und  0" 

So=s(l+at).— - 

Hier  bedeutet  a  den  AusdehnungsKoeffi- 
zienten  des  Gases,  w^ elcher  für  alle  permanen- 
ten, d.  h.  von  ihrem  Verflüssiguugspunkt 
weit  genug  entfernten  Gase  nahezu  den 
gleichen  Wert  a=0,00367  hat.  —  Aus  der 
hingeschriebenen  Formel  folgt,  daß  sich  die 
spezifischen  Gewichte  zweier  Gase  im  gleichen 
Zustande  (d.  h.  für  gleiches  p  und  gleiches  t) 
wie  die  spezifischen  Gewichte  der  beiden 
Gase  im  Normalzustande  verhalten.  Das 
spezifische  Gewicht  eines  Gases  bezogen 
auf  Luft  kann  man  also  auch  definieren 
als  che  Zahl,  die  angibt,  wieviel  mal  ein 
abgegrenztes  Volumen  dieses  Gases  schwerer 
ist  als  ein  gleichgroßes  Volumen  Luft  im 
selben  Zustande,  d.  h.  unter  gleichem  Druck 
und  bei  gleicher  Temperatur. 

Die  atmosphärische  Luft  ist  bekannthch 
kein  einheitMches  Gas,  sondern  ein  der  Haupt- 
sache nach  aus  Sauerstoff  und  Stickstoff 
bestehendes  Gemenge  welches  noch  durch 
die  Edelgase  verunreinigt  ist.  Ihre  Zusam- 
mensetzung ist  auf  der  Erdoberfläche  überall 
die  gleiche;  Ramsay  gibt  hierfür  folgende 
Zahlen  an: 

Sauerstoff  Stickstoff  Argon  Krypton 


Vol.-Vo      21,0 
Gew.-7o    23,2 


78,05 
75,5 


0,95         — 
1,3        0,028 


Xenon        Neon       Helium 
Vol.-Vo  —        0,00123      0,00040 

Gew.-7o      0,005      0,00086      0,000050 

Dazu  treten  wechselnde  Mengen  von 
Kohlensäure  und  Wasserdampf. 

Das  spezifische  Gewicht  der  atmosphä- 
rischen Luft  ließe  sich  aus  demjenigen  seiner 
Bestandteile  nach  der  Mischungsregel  be- 
rechnen; einfacher  ist  die  direkte  experimen- 
telle Bestimmung.  Als  Mittel  der  besten 
Beobachtungen  wird  für  das  spezifische  Ge- 
wicht der  trockenen,  kohlensäurefreien 
atmosphärischen  Luft  bezogen  auf  Wasser 
von  4"  C  der  Wert  0,0012928  angegeben. 
Diese  Zahl  gilt  für  den  Normalzustand  der 
Luft  bei  0°  und  760  mm  Druck.  Streng  ge- 
nommen muß  man  noch  hinzufügen,  daß 
dabei  der  Druck  im  Meeresniveau  unter  45° 
Breite  gemessen  ist,  denn  an  einem  anderen 
Orte  der  Erde  hat  die  Quecksilbersäule  von 
760  mm  Höhe  ein  anderes  Gewicht  als  unter 
45"  Breite  im  Meeresniveau;  beispielsweise 
ist  sie  am  Aequator  leichter,  bei  dem  gleichen 


Dichte  und  spezifisches  Grewicht 


981 


11000 


abgelesenen  Druck  ist  also  die  Luft  dort 
weniger  zusammengepreßt,  ihr  spezifisches 
Gewicht  ist  kleiner.  Zahlenmäßig  ändert  sich 
das  spezifische  Gewicht  der  Luft,  wie  über- 
haupt jedes    Gases  in  mittlerer   Breite   auf 

±1"  Abweichung  von  45**  um  ± 

seines  Wertes. 

Auf  je  0,01  Vol.-«/o  Kohlensäure  ändert 
sich  das  spezifische   Gewicht  der  Luft  um 

+  ^gQQQ  seines  Wertes.  —  Feuchte  atmo- 
sphärische Luft  kann  bis  zu  l^/^  leichter 
se  n  als  trockene ;  im  allgemeinen  sind  die 
Abweichungen  erheblich  kleiner. 

Zur  Bestimmung  des  spezifischen  Gewichts 
der  Gase  bedient  man  sich  in  der  Technik 
fach  der  Methode  der  kommunizierenden 
Köhren;  die  Methode  hefert  in  diesem  Falle 
allerdings  nur  eine  geringe  Genauigkeit,  die 
Genauigkeit  reicht  aber  in  der  Kegel  dazu 
aus,  um  aus  dem  spezifischen  Gewicht  einen 
Schluß  auf  die  Zusammensetzung  des  unter- 
suchten Gases  bezw.  Gasgemisches  zu  ziehen. 
Die  Bestimmung  des  spezifischen  Gewichts 
des  Gases  ist  also  in  diesem  Falle  nur  Mittel 
zu  einem  anderen  Zweck. 

Die  Apparatur  besteht  wesenthch  aus 
zwei  vertikalen  Röhren,  welche  mit  den  auf 
ihr  spezifisches  Gewicht  zu  vergleichenden 
Gasen  gefüllt  sind.  Kommunizieren  beide 
Gassäulen  an  ihrem  oberen  Ende  mit  der 
Atmosphäre,  d.  h.  übt  die  Atmosphäre  hier 
auf  beide  Gassäulen  den  gleichen  Druck 
aus,  so  üben  die  Gase  ihrerseits  auf  einen  etwa 
vorhandenen  unteren  Abschluß  der  Röhren 
nicht  mehr  den  gleichen,  sondern  einen 
größeren  oder  geringeren  Druck  aus,  je  nach- 
dem das  eine  oder  andere  der  beiden  Gase 
schwerer  oder  leichter  ist  als  die  atmosphä- 
rische Luft.  Läßt  man  also  die  beiden 
vertikalen  Röhren  die  Schenkel  eines  empfind- 
hchen  Manometers  bilden,  so  wird  dieses  im 
Falle,  daß  die  beiden  Röhren  mit  verschie- 
denen Gasen  gefüllt  sind,  einen  Druckunter- 
schied anzeigen.  Sei  H  die  Höhe  der  einen 
Gassäule  vom  kleineren  spezifischen  Gewicht 
So,  H-fh  die  Höhe  der  zweiten  Säule  vom 
spezifischen  Gewicht  s^,  wo  also  h  der  am 
Manometer  abgelesene  Ueberdruck  ist,  so 
gilt,  wenn  s^  und  Sj  auf  Wasser  als  Einheit 
bezogen  sind  und  die  manometrische  Flüssig- 
keit das  spezifische  Gewicht  s  besitzt 
(H+h)Si=Hs2+hs. 

Daraus  folgt: 

H.Sä+h.s 
H+h 


Si  = 


und 


(H+h)Si-hs 
H 


Ist  das  eine  der  beiden  Gase  Luft,   so 
ist,  je  nachdem  es  sich  um  die  Bestimmung 


eines  schwereren  oder  leichteren  Gases  han- 
delt, in  der  ersten  Gleichung  s^  oder  in  der 
zweiten  Gleichung  Si  gleich  dem  spezifischen 
Gewicht  der  Luft  bei  der  Gastemperatur  t, 
,  ,  .  ,     0,0012928      . 

also     gleich    -jrr^^       enizusetzen,   wo    a 

wiederum  den  Ausdehnungskoeffizienten  der 
Luft  a  =  0,00367  bezeichnet.  —  Sind  beide 
Gassäulen  gleich  temperiert  und  ist  die  Kennt- 
nis des  spezifischen  Gewichts  des  unbekannten 
Gases  nur  bei  0"  erwünscht,  so  kann  man 
von  der  Temperaturreduktion  ganz  absehen 
und  in  der  ersten  Gleichung  Sa,  in  der  zweiten 
Gleichung  Si=0,0012928  einsetzen. 

Die  Druckdifferenz  h  ist  eine  sehr  kleine 
Größe  und  um  so  kleiner,  je  größer  das  spezi- 
fische Gewicht  der  manometrischen  Flüssig- 
keit ist;  es  werden  also  hohe  Anforderungen 
an  die  Genauigkeit  der  Druckmessung  gesteht 
(vgl.  den  Artikel  „Druckmessung"). 
Toepler  (Wied.  Ann.  56,  611,  1895)  ver- 
wendet z.  B.  in  einem  ähnlichen  Falle  als 
Manometer  ein  unter  sehr  stumpfem  Winkel 
geknicktes  Glasrohr  von  etwa  3  mm  Weite, 
welches  mit  Petroleum  oder  Xylol  gefüUt 
ist.  Andere  Meßanordnungen  vgl.  bei 
0.  Krell  sen..  Hydrostatische  Meßinstrumente, 
Berlin,  Springer  1897  und  Zeitschr.  f.  In- 
strumentenkunde 16,  342—343,  1896. 

Bei  der  Benutzung  der  beschriebenen  An- 
ordnung zur  Gasanalyse  läßt  man  in  der 
Regel  das  zu  untersuchende  Gas  in  konti- 
nuierhchem  Strome  die  eine  vertikale  Röhre 
durchfheßen,  während  die  andere  mit  Luft 
gefüllt  ist.  Man  hat  dann  bei  der  Beobachtung 
des  Manometers  eine  dauernde  Kontrolle 
über  den  jeweihgen  Zustand  des  Gases  und 
kann  alle  zeitlichen  Veränderungen  der  Zu- 
sammensetzung des  Gases  bequem  erkennen. 

Wie  die  Methode  der  kommunizierenden 
Röhren  vermag  auch  die  Au  f  t r  i  e  b  s  m  e  t  h  0  d  e 
bei  der  Bestimmung  des  spezifischen  Ge- 
wichts der  Gase  keine  allzu  große  Genauig- 
keit zu  liefern.  Die  Methode  ist  in  der  Form 
angewendet  worden,  daß  man  einen  leichten 
Schwimmer  nacheinander  in  Luft  und  in 
dem  zu  untersuchenden  Gase  wägt;  aus  der 
Gewichtsdifferenz  und  dem  Volumen  des 
Schwimmers  bzw.  seinemGewicht  im  Vakuum 
und  im  Wasser  läßt  sich  dann  das  spezifische 
Gewicht  des  Gases  durch  dasjenige  der  Luft 
ausdrücken.  Die  Wägung  des  Schwimmers 
in  Luft  bietet  keine  Schwierigkeit,  sofern 
man  nur  in  der  Lage  ist,  die  Temperatur  der 
Luft  konstant  zu  halten  und  zu  messen. 
Schwieriger  ist  die  Wägung  des  Schwimmers 
in  einem  anderen  Gase,  da  der  Aufhänge- 
draht durch  den  Deckel  des  mit  dem  Gase 
gefüllten,  im  übrigen  geschlossenen  Gefäßes 
hindurchgeführt  werden  muß  und  auf  dem 
gleichen  Wege  durch  Diffussion  eine  Verun- 
reinigung des  zu  untersuchenden  Gases  ein- 
tritt.     Die  Gefahr  der  Diffusion  ist  um  so 


982 


Dichte  und  spezifisches  Gemcht 


kleiner,  je  schwerer  das  Gas  ist,  immerhin 
ist  sie  eine  Fehlerquelle,  die  um  so  stärker 
wirkt,  je  länger  die  Beoi)achtung  dauert.  — 
Verfügt  man  über  einen  großen  Gasvorrat, 
so  kann  man  wohl  durch  Anschluß  an  diesen 
das  Gas  im  Wägegefäß  dauernd  unter  einem, 
wenn  auch  nur  kleinen  Ueberdruck  halten, 
so  daß  stets  längs  des  Aufhängedrahtes  ein 
schwacher  Gasstrom  ins  Freie  tritt  und  das 
Zurückströmen  der  atmosphärisclien  Luft 
verhindert. 

In  weitaus  der  Mehrzahl  aller  Fälle  be- 
dient man  sich  zur  Bestimmung  des  spezi- 
fischen Gewichts  von  Gasen  der  Pykno- 
metermethode.  Man  benutzt  dabei  Glas- 
ballons von  1  1  oder  weniger  Inhalt  mit  an- 
geschmolzenem Glasrohr,  welche  durch  einen 
gut  sclüießenden  Glashahn  abgesperrt  werden 
können;  der  Inhalt  des  Ballons  sei  durch 
Auswägen  mit  Wasser  oder  Quecksilber  be- 
stimmt. ]\Ian  evakuiert  den  Glasballon  und 
wägt  ihn  leer,  dann  füllt  man  ihn  mit  dem 
zu  untersuchenden  Gase  und  wägt  wieder. 
Die  Gewichtsdifferenz  dividiert  durch  das 
Volumen  des  Ballons  gibt  das  spezifische 
Gewicht  des  Gases. 

Die  Technik  des  Unifüllens  eines  Gases 
von  einem  Gefäß  in  ein  anderes,  im 
vorhegenden  FaUe  in  den  Glasballon,  er- 
fordert einige  Gescluckhchkeit.  Die  Schwie- 
rigkeiten wachsen,  wenn  nur  geringe 
Mengen  des  Gases  zur  Verfügung  stehen 
und  können  dann  nur  durch  passende  Ver- 
wendung von  Quecksilberpumpen  überwun- 
den werden.  Darauf  einzugehen  ist  hier  nicht 
der  Ort.  —  Vor  Abschluß  des  Ballons  muß 
man  Druck  (Barometerstand  und  Ueber- 
bzw.  Unterdruck)  und  Temperatur  des  Gases 
bestimmen;  die  Temperatur  ermittelt  man 
am  besten  in  einem  Bade  konstanter  Tempe- 
ratur, in  welchem  der  Ballon  sich  während 
der  Füllung  befindet. 

Die  Methode  ist  einer  großen  Genauigkeit 
fähig,  erfordert  aber  eine  gute  Wage,  welche 
noch  für  das  große  tote  Gewicht  der  Glas- 
ballons hinreichend  emi)findhch  ist.  Störend 
wirkt  nur  der  während  der  Wägung  zufolge 
der  Schwankungen  des  Luftdruckes  variable 
Auftrieb;  man  kann  ihn  ehminieren,  indem 
man  statt  des  einen  Ballons  zwei  nahezu 
gleiche  benutzt,  deren  einer  wie  vorstehend  be- 
schrieben behandelt  wird  und  deren  anderer 
als  Tara  bei  den  Wägungen  dient.  Durch 
Vertauschung  der  Funktionen  der  Ballons 
mag  man  die  Genauigkeit  der  Beobachtungen 
noch  erhöhen. 

Die  Methode  kann  sowohl  zur  Bestim- 
mung des  spezifischen  Gewichts  der  Gase  be- 
zogen auf  Wasser  von  4°  C,  als  auch  relativ 
zu  Luft,  dienen.  Ihre  Genauigkeit  ist  groß 
genug,  um  selbst  solche  Gasanalysen,  an 
welche  hohe  Anforderungen  gestellt  werden, 
mit  Vorteil  auszuführen.    Wie  auf  Grund  der 


Bestimmung  des  spezifischen  Gewichts  eine 
Gasanalyse  auszuführen  ist,  zeigt  folgendes 
Beispiel:  Stickstoff  wird  neuerdings  mit 
Hilfe  der  fraktionierten  Destillation  bei  tiefer 
Temperatur  aus  flüssiger  Luft  gewonnen. 
Solcher  Stickstoff,  der  einer  Stahlflasche 
entnommen  war,  zeigte,  wie  durch  Absorption 
in  pyrogallussaurem  Kah  festgesteht  wurde 
einen  Gehalt  von  2,5  Vol.-7o  Sauerstoff. 
Die  übrigbleibenden  97,5  Vol.-%  konnten 
noch  erhebliche  Mengen  Argon  enthalten,  die 
ermittelt  werden  sollten.  Zu  diesem  Zwecke 
führte  man  eine  Bestimmung  des  spezifi- 
schen Gewichts  einer  der  Stahlflasche  ent- 
nommenen Gasprobe  aus ,  welche  den  Wert 
0,0012668  ergab.  Bezeichnet  x  den  Gehalt 
der  Gasprobe  an  Argon  in  V^o1.-7ö  und  sind, 
wie  aus  der  Tabelle  am  Schluß  dieses  Ar- 
tikels zu  entnehmen  ist,  die  spezifischen 
Gewichte  von 

Sauerstoff 0,0014292 

Stickstoff      0,0012507 

Argon 0,0017809 

so  gilt  die  Gleichung 

2,5x0,0014292  +  (97,5-x)  .0,0012507 

+  X. 0,0017809  =  0,0012668, 
woraus  der  Argongehalt  des  Gases 

X  =  2,2  Vol.-7o 
sich  ergibt. 

Bei  kleinen  Mengen  des  zu  untersuchenden 
Gases  kann  -man  auch  Wägefläschchen  der 
in  Figur  6  abgebildeten  oder  ähnhcher  For- 
men benutzen,  die  für  den  vorhegenden 
Zweck  mit  Hähnen  versehen  sein  müssen. 
Auch  diese  Gefäße  sind  zum  Zwecke  der 
FüUung  zunächst  zu  evakuieren;  erst  dann 
läßt  man  das  Gas  eintreten  und  beobachtet 
Druck  und  Temperatur.  Bei  reichlich  zur 
Verfügung  stehenden  Gasmengen  ist  ein 
Gefäß  wie  Figur  6  Nr.  5  brauchbar,  das  man 
nicht  erst  evakuiert,  sondern  mit  dem  zu 
untersuchenden  Gase  ausspült.  Ist  das  Gas 
leichter  als  Luft,  z.  B.  Wasserstoff,  so  füUt 
man  das  Gefäßchen  von  oben;  ist  es  schwerer 
(z.  B.  Argon,  Kohlensäure),  so  läßt  man  den 
Gasstrom  durch  das  lange  Rohr  von  unten 
eintreten. 

Zur  Bestimmung  des  spezifischen  Ge- 
wichts von  Gasen  werden  noch  dann  und 
wann  zwei  Methoden  verjj-endet,  welche 
zwar  nicht  in  den  Rahmen  der  unter  2) 
skizzierten  passen,  die  zu  kennen  aber  in  ge- 
wissen Fällen   doch  von  Nutzen  sein  kann. 

Die  erste  der  beiden  Methoden  rührt  von 
Bunsen  her  und  beruht  auf  der  physikah- 
schen  Tatsache,  daß  sich  die  spezifischen 
Gewichte  zweier  Gase  nahezu  umgekehrt 
wie  die  Quadrate  der  Ausströmungsgeschwin- 
digkeiten verhalten,  mit  denen  die  Gase  unter 
gleichem  Druck  aus  einer  engen  Oeffnung 
in  dünner  Wand  austreten.    Mißt  man  um- 


Dichte  und  spezifisches  Ge\Wcht 


983 


gekehrt  die  Zeiten,  welche  zwei  Gasmengen 
gleichen  Volumens  zum  Ausströmen  aus 
einer  solchen  Oeffnung  gebrauchen,  so  ist 
das  Verhältnis  der  Quadrate  der  Zeiten  gleich 
dem  Verhältnis  der  spezifischen  Gewichte 
der  beiden  Gase,  oder  wenn  das  zweite  der 
beiden  Gase  Luft  war,  gleich  dem  spezi- 
fischen Gewicht  des  anderen  Gases  bezogen 
auf  Luft  als  Einheit. 

Nach  Kohlrausch  (Lehrbuch  der  prak- 
tischen Physik)  benutzt  man  den  in  Figur  7 
schematiscii  abgebildeten  Apparat:  Ein  mit 
Hahn  versehener  Glaszyhnder,  der  oben 
durch  einen  Schliff  mit  aufgeschmolzenem 
dünnem  Blech  mit  ganz  feiner  Oeffnung  ver- 
schließbar ist,  wird  über  Quecksilber  mit 
trockener  Luft  bzw.  mit  dem  zu  untersuchen- 
den Gase  gefüllt.  Das  Gas  wird  durch  einen 
aufgeschobenen  Kautschukschlauch  zuge- 
führt. Bei  geöffnetem  Hahn  wird 
n  der  Zylinder  zunächst  durch  Ein- 

1]  drücken   in  das    Quecksilber  von 

^^  Luft  befreit  und  mit  Quecksilber 
gefüllt;  dann,  nachdem  die  Ver- 
bindung zum  Gasreservoir  her- 
gestellt ist ,  hebt  man  den 
Zyhnder  langsam  wieder  in  die 
Höhe,  wobei  das  herausfallende 
Quecksilber  durch  einströmendes 
Gas  ersetzt  wird. 

Nach    Abschluß    des    Hahnes 
drückt  man   den  Zylinder  wieder 

—  bei  allen  Versuchen  gleich  tief 

—  in  das  Quecksilber  ein  und  zwar 
soweit,  daß  der  in  der  Figur  ange- 
deutete Schwimmer  unsichtbar  wird;  dann 
öffnet  man  den  Hahn  und  läßt  das  Gas  aus- 
strömen. Den  jeweiligen  Gasstand  ersieht  man 
an  dem  Schwimmer,  der  vom  Quecksilber  im 
Zyhnder  getragen  wird  und  am  oberen  und 
unteren  Ende  je  eine  Marke  besitzt.  Man 
beobachtet  den  Zeitunterschied  des  Austritts 
der  beiden  Marken  aus  der  Quecksilberober- 
fläche. 

Die  zweite  nur  auf  Gase  anwendbare 
Methode  zur  Bestimmung  des  spezifischen 
Gewichts  beruht  auf  einer  Messung  der 
Schallgeschwindigkeit  in  diesem  Gase  (vgl. 
den  Artikel  „Schall").  Ist  für  ein  Gas 
das  Verhältnis  der  beiden  spezifischen  Wär- 
men, der  spezifischen  Wärme  bei  konstantem 
Druck  Cp  zu  derjenigen  bei  konstantem 
Volumen  Cv  also  Cp/Cv=k  bekannt,  so  folgt 
aus  der  Schallgeschwindigkeit,  die  gleich 
u  in  ra  pro  sec.  gefunden  sei,  das  spezifische 
Gewicht  des  Gases  im  Normalzustand 

So=101,33.k^^, 

wo  wieder  a  —  0,00367  den  Ausdehnungs- 
koeffizienten des  Gases,  t  die  Versuchs- 
temperatur bedeuten.  —  Die  Methode  wird 
nur  in  besonderen  Fällen  Anwendung  finden. 


Fi-.  7. 


4.  Bestimmung  der  Dichte  des  Wassers. 

Die  Dichte  des  Wassers  wird  gemäß  der  Defi- 
nition der  Dichte  als  die  Masse  in  der  Volu- 
meneinheit ermittelt.  Man  verfährt  dabei  in 
der  Weise,  daß  man  einen  regelmäßig  ge- 
formten Körper  linear  ausmißt,  so  daß  man 
sein  Volumen  in  Kubikzentimetern  angeben 
kann.  Dann  wird  dieser  selbe  Körper  im 
leeren  Raum  —  in  Wirklichkeit  im  lufter- 
füllten Raum  mit  nachheriger  rechnerischer 
Reduktion  auf  den  leeren  Raum  —  und 
in  Wasser  gewogen.  Die  Differenz  bei- 
der Wägungen,  der  Gewichtsverlust  in 
Wasser  gibt  nach  dem  Archimedes- 
schen  Prinzip  das  Gewicht  eines  Volumens 
Wassers  an,  welches  genau  soviel  Kubik- 
zentimeter enthält  wie  der  hnear  ausge- 
messene, regelmäßig  gestaltete  Körper.  Man 
erhält  also  das  Gewicht  eines  genau  gekannten 
Wasservolumens,  oder  da  man  auf  der  Wage 
durch  Vergleichung  von  Gewichten  die 
Massen  der  Gewichte  vergleicht,  auch  die 
Masse  dieses  Wasservolumens.  Dividiert 
man  die  so  gefundene  Masse  durch  das  Volu- 
men, so  bekommt  man  die  Masse  der  Volumen- 
einheit des  Wassers  oder  dessen  Dichte. 

Der  bei  weitem  schwierigere  Teil  einer 
solchen  fundamentalen  Bestimmung  ist  die 
hneare  Ausmessung  des  zu  den  Untersuchun- 
gen zu  verwendenden  Hilfskörpers. 

Es  möge  hier  kurz  auf  die  zur  Bestimmung 
der  Dichte  des  Wassers  im  Bureau  internatio- 
nal des  Poids  et  Mesures  angestellten  Ver- 
suche eingegangen  werden,  einerseits  weil 
man  daraus  überhaupt  einen  Eindruck  davon 
erhält,  mit  welchen  Schwierigkeiten  solche 
Messungen  verknüpft  sind,  andererseits,  weil 
die  Versuche,  welche  ja  nichts  anderes  sind 
als  die  Bestimmung  des  Verhältnisses  des  Kilo- 
gramms zu  seinem  ursprünghchen  Definitions- 
wert und  recht  eigenthch  zu  diesem  Zweck 
angestellt  wurden,  der  Sicherung  des  metri- 
schen Maßsystems  gedient  haben  und  ein 
ergänzendes  Gegenstück  zu  der  Ausmessung 
des  Meters  in  Lichtwellenlängen  bilden  (vgl. 
den  Artikel  ,, Längenmessung",  der  auch 
sonst  zum  Verständnis  der  folgenden  Aus- 
führungen herangezogen  werden  möge). 

Im  Bureau  international  wurde  die  lineare 
Ausmessung  der  regelmäßig  gestalteten  Kör- 
per nach  drei  Methoden  ausgeführt. 

a)  Guillaume  benutzte  im  Jahre  1908 
drei  Bronzezylinder,  deren  Höhe  jedesmal 
mit  dem  Durchmesser  nahe  übereinstimmte 
und  10  bzw.  12  bzw.  14  cm  betrug,  und  be- 
stimmte die  Linearabmessungen  unter  Be- 
nutzung aller  neueren  Verbesserungen  der 
Metronomie  durch  sorgfältige  Beobachtungen 
auf  dem  Komparator.  Er  fand  die  Dichte 
des  Wassers  bei  4"  C 

mit  Zyhnder  Nr.  1     0,9999749  g/cm^ 
Nr.  2    0,9999655      „ 
Nr.  3    0,9999672      „ 


984 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


und   leitete    hieraus    als    walirscheinhclisten 
Wert  der  Dichte  0,999971  g/cm^  ab. 

b)  Chappuis  verwendete  Würfel  aus 
Crowiiglas  von  nahezu  4,  5  und  6  cm  Kanten- 
länge, Um  die  Dicke  eines  solches  Würfels 
auszumessen,  ordnete  er  ihn  vor  einer  Spiegel- 
glasplatte an,  dergestalt,  daß  die  Spiegel- 
glasplatte noch  hinter  dem  Würfel  hervor- 
ragte. Die  Vorderflcäche  des  Würfels  und  die 
überragende  Vorderfläche  der  Spiegelglas- 
platte stellten  dann  ein  Gebilde  dar,  welches 


die  wesenthchsten  Merkmale  eines  Michel- 
sonschen  Längenetalons  besaß;  es  konnte 
ganz  wie  dieses  ausgemessen  werden  und  die 
gefundene  Länge  des  Etalons  war  gleich  der 
Höhe  des  Würfels  längs  der  betreffenden 
Kante.  Indem  Chappuis  die  Messung 
für  alle  Würfelhöhen  in  den  verschiedensten 
Kombinationen  ausführte,  erhielt  er  schUeß- 
hch  das  Volumen  jedes  einzelnen  Würfels 
mit  hinreichender  Genauigkeit.  Die  Messungs- 
resultate sind  die  folgenden: 


Würfel  von 


Volumen 
in  cm^ 


Masse 
in  2- 


Dichte  des  Was- 

]  sers  bei  4"  und 

760  mm  Druck 

in  g/cm^ 


4  cm  Kantenlänge 

5  cm  „  {  l  ^^''''^-      

5  cm  ,,  neu  bearbeitet 

6  cm  ,,  

5  cm  ,,  vor  endgült.  Bearbeitmig 

Chappuis  leitet  hieraus  als  wahrschein- 
hchsten  Wert  der  Dichte  des  Wassers  bei 
4«  0,999974  g/cm^  ab. 

c)  Die  dritte  Methode  der  Linearaus- 
messung rührt  von  Mace  de  Lepinay  her 
und  ist  von  ihm  zusammen  mit  Buisson  und 
Benoit  benutzt  worden.  Nach  dieser  Methode 
wird  eine  von  den  an  je  zwei  gegenüber- 
hegenden Flächen  des  Würfels  reflektierten 
Strahlen  herrührende  Jnterferenzerscheinung, 
die  sogenannten  Hai dinger sehen  Ringe, 
beobachtet,  welche  nach  den  Regeln  der 
Optik  die  Dicke  des  Würfels  zu  ermitteln 
gestattet,  vorausgesetzt,  daß  der  Brechungs- 
exponent der  Substanz  bekannt  ist.  Um  die 
Bestimmung  derselben  zu  umgehen,  wurde 
eine  zweite  Interferenzerscheinung,  die  Tal- 
botschen  Streifen,  zu  Hilfe  genommen, 
die  einerseits  von  Strahlen,  welche  die  Dicke 
des  Würfels  passiert  hatten,  andererseits  von 
Strahlen,  welche  nur  eine  gleichdicke  Luft- 
schicht   zu    durchlaufen    hatten,     gebildet 


63,73697 
122,55784 
122,55758 
118,25093 
230,69000 
124,20353 


63,735  14 
122,55523 
122,55492 
118,24775 
230,682  98 
124,200 19 


0,9999713 
0,999  9789 
0,999  9784 
0,999  9731 
0,999  9696 

0,9999731 


wurden.  Die  Talbot  sehen  Streifen  sind  aber 
der  Natur  der  Sache  nach  nur  in  der  Nähe 
der  Kanten  eines  Würfels  beobachtbar;  eine 
absolute  Auswertung  der  Würfeldicke  ist  also, 
wenn  man  auf  die  Kenntnis  des  Brechungs- 
exponenten verzichten  will,  nur  an  den 
Rändern  des  Würfels  ausführbar.  Die  relative 
Gestaltung  der  Würfelflächen  wurde  alsdann 
aus  dem  Aussehen  der  Hai  dinger  sehen 
Interferenzringe  mit  genügender  Genauigkeit 
abgeleitet,  um  Mittelwerte  der  Dicke  in  den 
drei  Hauptrichtungen  des  Würfels  bilden  zu 
können.  Dabei  mußte  man  allerdings  für 
die  Aenderung  des  Brechungsexponenten,  der 
ja  gleichfalls  das  Aussehen  der  Haidinger- 
schen  Interferenzkurven  beeinflußt,  inner- 
halb der  Würfelmasse  von  Ort  zu  Ort  nach 
seinem  Wert  an  den  Kanten  einfache  An- 
nahmen machen. 

Zu  den  Versuchen  dienten  zwei  würfel- 
förmige Körper  aus  Quarz  von  nahezu  4 
und  5  cm  Kantenlänge;  es  wurde  gefunden: 


Würfel  von 


Volumen 
in  cm  3 


Masse 
in  g 


Dichte  des 

Wassers  bei  4" 

g/cm^ 


4  cm  Kantenlänge 

5  cm 


59,889  98 
122,663  90 


58,888  42 
122,660  33 


0,999  9740 
0,999  9709 


Mittel 


0,999  972 


Fassen   wir   das    Gesagte   zusammen,   so   von  Mace    de    Lepinay, 
wurde  die  Dichte  des  Wassers  bei  4°  und  Buisson  und  Benoit    0,999  972  g/cm^ 


unter    dem    Druck    einer    Atmosphäre    ge 
funden 


im  Mittel      0,999  973 

mit  einem  wahrscheinlichen  Fehler  von  ein 

von  Guillaume 0,999  971  g/cm^   bis  zwei  Einheiten  der  letzten  angegebenen 

„     Chappius      0,999974     „      |  Ziffer. 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


985 


5.  Tabellen  des  spezifischen  Gewic 
a)  Feste  Körper  bei  etwa  18". 


Aluminium 2,7 

Antimon  (amorph)   .    .  6,7 
Arsen  (kiist.)     ....  5,7 

Baryum 3,7 

Blei 11,3 

Cadmium 8,6 

Caesium 2,4 

Calcium 1,5 

Chrom 6,5 

Eisen 7,1- — 7,^ 

Gold 19,2 

Iridium 22,4 

Kalium 0,87 

Kobalt 8,6 

Kohlenstoff,  Diamant     3,52 
„  Graphit   .  2,3 

Kupfer 8,5— 8,< 

Litnium 0,53 

Magnesium 1,7 

Mangan 7,4 

Natrium 0,98 

Nickel      8,8 

Osmium 22,5 

Palladium 12,0 

Phosphor,  gelb  ....   1,83 
,,  rot    ....  2,20 

Platin 21,4 

Schwefel 2,0 

Selen,    krist 4,8 

,,      amorph      ...  4,2 

Silber 10,5 

Silicium 2,0 — 2,, 

Strontium 2,5 

Tantal 16 

Thorium      11,0 

Uran 18,7 

Wismut  (metallisch)    .  9,8 

Wolfram 18 

Zink 7,1 

Zinn 7,3 


Alaun 1,8 

Aragonit 2,9 

Bernstein 1,1 

Bleiglanz 7,5 

Borax 1,7 

Borsäure 1,4 

Braunstein      5,0 

Brombenzol 1,52 

Butter     . 0,94 

Calciumcarbid    ....  2,3 

Chlorbaryum 3,85 

Chlorkalium 2,0 

Chlorsilber 5,5 

Chlorstrontium  ....  3,05 

Diphenyl 1,16 

Eis  (0«) 0,917 

Eisenglanz 5 

Eisenvitriol 1,8 

Elfenbein 1,9 

Flußspat 3,2 

Gips 2,32 

Glas 2,4 — 2,6 

Flint- 3,0—5,9 

Granat     4 

Harz 1,1 

Höllenstein 4,3 

Holz 

Tannen- 0,5 

Buchen-,  Eichen-  .    .  0,7 

Eben- 1,2 

Pock- 1,3 

Hornblende 3,2 

Jodkalium 2,1 

Kaliumhydroxyd  ...  2,0 
Kaliumnitrat      .    .    .    .2,1 

Kaliumsulfat 2,65 

Kalk,  gebrannt      .    .    .1,3 

Kalkstein,  ungebr.    .    .  2,6 

Kalkspat 2,71 

Kampfer 0,99 

Kautschuk 0,95 

Hart- 1,2 


htes. 


Kieselsäure 

Knochen r, 

Kochsalz.    .    .    . 
Kohle 

Braunkohle     .    .    .    . 

Holzkohle   .    .    .    .  o, 

Koks 

Steinkohle  .    .    .    .  i, 

Konstantan 

Kork 

Kreide 

Kupfersulfat 

Manganin 

Marmor 

Mauerwerk i 

Mennige 

Messing 8 

Naphthalin 

Natriumhydroxyd.    .    . 

Neusilber 

Opal 

Phenol     

Porzellan 2 

Quarz 

Quarzglas 

Sandstein 

Saphir 

Schiefer 

Schwefelkies 

Schwerspat 

Silberglanz     

Speckstein 

Stearinsäure 

Steinsalz 

Topas  

Torf o 

Türkis 

Turmalin 

Wachs 

Zinkblende 

Zinnober 

Zucker     


2,2 

n — 2,1 
2,15 

1,3 
,3—0,6 

1,4 
,2—1,5 

8,8 

0,2 

2,5 

2,3 

8,4 

2,6 
,4—2,4 

9 
,1-8,7 

1,14 

2,13 

8,5 
2,2 
1,08 

,2—2,5 
2,65 
2,20 
2,3 
3,9 
2,6 

5,0 
4,5 
7,2 
2,7 
1,0 

2,3 

3,5 

,1 — 1,1 

2,9 

3,1 
0,96 

4 

8,1 

1,6 


Aceton 0,79 

Acetylentetrabromid     .  3,0 

Aethylacetat 0,90 

Aethyläther 0,72 

Aethylalkohol    ....  0,791 
Aethylbenzoat    ....  1,06 
Aethylbromid     .    .    .    .1,46 

Ameisensäure 1,22 

i-Amylaeetat 0,88 

Amyibenzoat 1,01 

Anilin 1,02 

Benzol 0,881 

Brom 3,1 


b)  Flüssigkeiten  bei  etwa  18" 

Bromoform 2,9 

Chlorbenzol 1,1 

Chloroform 1,49 

Essigsäure 1,05 

Gly7.erin 1,26 

Jodmethylen 3,3 

Leinöl 0,95 

Methylacetat 0,93 

Methylalkohol    ....  0,80 

Methylbenzoat  ....  1,10 

Methyljodid 3,3 

Milch 1,03 

Nitro  benzol 1,21 


Olivenöl 0,91 

Petroläther 0,66 

Petroleum 0,8 

Quecksilber  (0")    .    .    .13,596 

Rizinusöl 0,96 

Salpetersäure  .  .  .  .1,52 
Schwefelkohlenstoff  .  .  1,26 
Schwefelsäure     ....   1,833 

Terpentinöl 0,87 

Toluol      0,89 

m-Xylol  ..,,...  0,87 


Wasser  bei  verschiedenen  Temperaturen 


O 


0 
10 
20 
30 
40 


Einer 


0,999  868 

9727 

0,998  230 

0,995  673 
0,992  24 


9927 
9632 
8019 

5367 
186 


9968 
9525 
7797 
5052 
147 


3 

4 

« 

6 

7 

8 

9992 

*oooo 

9992 

9968 

9929 

9876 

9404 

9271 

9126 

8970 

8801 

8622 

7565 

7323 

7071 

6810 

6539 

6259 

4729 

4398 

4058 

:   371 

336 

299 

107 

066 

025 

:  *982 

*940 

*896    * 

8432 
5971 

262 

852 


986 


Dichte  und  spezifisches  Gewicht 


■73 

a 
O 

0 

10 

20 

30 

Zehner 
40   ■   50 

60 

70 

80 

90 

0 
100 
200 
300 

o,9999 
0,9584 
0,8628 
0,70 

0,9997 
0,9510 
0,850 
0,68 

0,9982 
0,9434 
0,837 
0,66 

0,9956 
0,9352 
0,823 

0,9922   0,9881 
0,9264   0,9173 
0,809   0,794 

0,9832 
0,9075 
0,779 

0,9778 
0,8973 
0,765 

0,9718 
0,8866 
0,75 

0,9653 
0,8750 
0,72 

Wässerige  Lösungen  bei  verschiedenen  Konzentrationen 
bei  18"  (Gewichtsprozente) 
Aethylalkohol  CaHgO 25% 


5070 

75% 
100% 

Ammoniak  NH3 25% 

Bleiacetat  PbAr.,      20% 

40% 
Bromkalium  KBr 20% 

40% 
Cadmiumsulfat  CdS04  ....  25% 
Chlorammonium  NH4CI      .    .    .     25% 

Chlorbaryum  BaClg 25% 

Chlorcalcium  CaCL 20% 

40% 

Chlorkalium  KCl 20% 

Chlorlithium  LiCl 20% 

40% 
Chlormagnesium  MgCl,  ....     25% 

Chlornatrium  NaCl      25% 

Chlorstrontium  SrCL 25% 

Jodkalium  KJ 25% 

50% 
Kalilauge  KOH 25% 

50% 
Kaliumkarbonat  KoCO,     .    .    .     25% 

50% 

Kaliumnitrat  KNO^ 20% 

Kaliumsulfat  K^SO. 10% 


0,9628 

0,9155 

0,8574 

0,7911 

0,908 

1,163 

1,386 

1,157 

1,365 

1,2950 

1,0710 

1,268 

1,179 

1,400 

1,1335 

1,115 

1,255 

1,225 

1,1897 

1,256 

1,218 

1,545 

1,238 

1,51 

1,244 

1,541  I 
1,133  I 
1,0813 

c)  Gase  bei  0" 


Kupfersulfat  CUSO4    . 

Magnesiumsulfat  Mg  SO 
Natriumacetat  NaAc  . 
Natriumcarbonat  NajCG 
Natriumnitrat  NaNO, 


Natronlauge  NaOH 
Phosphorsäure  H3PO4 


bei  18**  (Gewichtsprozente) 

15%  1,167 

25%  1,283 

25%  1,132 

20%  1,179 

25%  1,185 

50%  1,42 

25%  1,2751 

50%  1,5268 

25%  1,145 

50%  1,330 

75%  1,562 

Salpetersäure  HNO3 25%  1,151 

50%  1,314 

75%  1,438 

100%  1,52 

Salzsäure  HCl 20%  1,0989 

40%  1,199 

Schwefelsäure  H2SO4 25%  1,1796 

50%  1,397 

75%  1,671 

100%  1,833 

Silbernitrat  AgNOg 25%  1,2555 

50%  1,6745 

Zinksulfat  ZnS04 25%  1,305 

Zucker  C12H22O11 25%  1,1042 

50%  1,2304 

75%  1,380 


Wasser  =1     Luft=i 


Wasser  =1 


Luft=i 


Luft,  kohlensäm"efrei    .  ,  0,0012928  j  1,0000 

Acetylen 0,0011759  j  0,9096 

Aethan '  0,0013567  [   1,0494 

Aethylchlorid 0,002869  '  2,219 

Ammoniak 0,0007708  '  0,5962 

Argon 0,0017809  I   1,3776 

Chlor 0,0032197  j  2,4905 

Chlorwasserstoff     .    .    .      0,0016398  ^  1,2684 

Fluor 0,00169  1,31 

Helium 0,000177  j  0,137 

Kohlenoxyd 0,0012503  i  0,9671 

Kohlensäure i  0,0019768  !   1,5291 

Krypton 0,003645        2,820 

Verflüssigte  Gase  beim  Siedepunkt. 

Acetylen 0,41 

Ammoniak 0,6 

Argon       1,40 

Chlor 1,56 

Kohlenoxyd 0,79 

Kohlensäure 0,8 

Kohlensäure  (fest) 1,6 

Sauerstoff 1,13 

Schweflige  Säure 1,4 

Stickoxydul 0,9 

Stickstoff 0,79 


Methan i  0,0007168 

.Methylchlorid.    ...    .    .  ]  0,0023045 

Neon I  0,000890 

Sauerstoff i  0,0014292 

Schwefelwasserstoff   .    .  0,0015392 

Schweflige  Säure    ...  0,0029266 

Stickoxyd :  0,0013402 

Stickoxydul i  0,0019777 

Stickstoff  (rein)  .    .    .    .  '  0,0012507 

,,         (atmosphär.).  j  0,0012567 

Wasserstoff !  0,00008985 

Xenon 0,00572 


0,5545 

1,7825 

0,688 

1,1056 

1,1906 

2,2638 

1,0367 

1,5298 

0,9674 

0,972 1 

0,06950 

4>42 


Literatur.  Die  verschiedenen  Kompendien 
der  Physik  wie  Müllef-Poiiillet,  Braun- 
schiveig  1906/09.  —  Wüllncr,  Leipzig  1907. 
WinTcelmann,  Leipzig  1906/OS.  —  Chivolson, 
Braunschweig  1902/08.  —  Kohlrausch,  Prak- 
tische Physik.  Leipzig  1910.  —  Wiedeniann,' 
Ehert,  Physikalisches  Praktikiim,  Braunschweig 
1904.  —  Zahlen  werte  in  Landolt-Böm- 
stein,  Physikalisch-chemische  Tabellen.  Berlin 
1912.  —  Ausführliche  Tabellen  über  spezi- 
fische Geivichte  von  Lösungen  (Zucker)  und 
Mischungen  von  Schwefelsäure,  Alkohol  usw.  mit 


Dielektrizität 


987 


Wasser  in  den  Wissenschaftlichen  Abhandlungen 
(Metronomische  Beiträge)  der  Kaiserl.  Kurmal- 
Eichungskommission.  Dort  auch  Untersuchungen 
über  Aräometer,  Kapillarität  usw. 

K.  Scheel. 


Dielektrizität. 

1.  Definition  der  Grundbegriffe  Dielektrikum, 
Dielektrizitätskonstante,  dielektrische  Verschie- 
bung. 2.  Elektrische  Ivi-äfte  im  Dielektrikum. 
Freie  und  wahre  Ladung.  Beziehung  zwischen 
Dielektrizitätskonstante  und  Fortpflanzungsge- 
schwindigkeit elektrischer  Wellen.  3.  Methoden 
zur  Bestimmung  der  Dielektrizitätskonstante 
nicht  leitender  Dielektrika.  4.  Das  leitende  Di- 
elektrilaim.  5.  Anomale  Erscheinungen  im  Di- 
elektrikum. 6.  Theorie  der  anomalen  Erschei- 
nungen. 7.  Molekulartheorie  der  Dielektrika. 
8.  Anhang:  Tabelle  der  Dielektrizitätskonstanten. 

I.  Definition  der  Grundbegriffe  Di- j 
elektrikum,  Dielektrizitätskonstante,  di- 
elektrische Verschiebung.  Schon  die  primi-j 
tivsten  Erlahrungen  über  elektrische  Er- 1 
scheinungen  führen  zur  Unterscheidung  von: 
Leitern  und  Nichtleitern  oder  Isola-! 
toren.  Durch  Beobachtung  stationärer  elek-  \ 
trischer  Ströme  und  Anwendung  des  0  hm- 
schen  Gesetzes  gelangt  man  zum  schärfer  ge- 
faßten Begriff  der  spezifischen  Leitfähig- 
keit eines  Stoffes  als  einer  zahlenmäßig  an- 
gebbaren Größe;  hiernach  sind  Nichtleiter 
ein  idealer  Grenzfall:  Stoffe,  deren  spezifische 
Leitfähigkeit  den  Wert  Null  hat;  doch  können 
für  praktische  Zwecke  auch  Stoffe  hinreichend 
kleiner  Leitfähigkeit  als  Isolatoren  betrachtet 
werden. 

Ln  Sprachgebrauche  der  Experimental- 
physik und  der  Elektrotechnik  wird  nun 
statt  Isolator  oder  Nichtleiter  häufig  der  Aus- 
druck „Dielektrikum"  verwendet;  eigent- 
lich ist  aber  die  theoreüsche  Definition  des 
Begriffes  „Dielektrikum"  ganz  unabhängig 
von  den  Eigenschaften  des  Stoffes  in  bezug 
auf  die  Elektrizitätsleitung,  nur  die  experi- 
mentelle Bestimmung  der  für  ein  Dielektri- 
kum charakteristischen  Größen  erfolgt  am 
einfachsten  bei  nichtleitenden  oder  wenigstens 
sehr  sclüecht  leitenden  Körpern.  Es  sollen 
•  daher  zunächst  nur  sogenannte  „ideale 
nichtleitende  Dielektrika"  betrachtet 
werden. 

Der  Ursprung  des  Wortes  und  des  Be- 
griffes „Dielektrikum"  ergibt  sich  aus  der 
Faraday-Maxwell  sehen  Auffassung  der 
Elektrizität;  aus  den  Grundgesetzen  der  Elek- 
trostatik (vgl.  Artikel  „Elektrisches  Feld") 
folgt,  daß  im  Gleichgewichtszustände  (m 
einem  elektrostatischen  Felde)  die  Ladungen 
der  Leiter  nur  auf  deren  Oberfläche  ver- 
teilt sind  und  zwar  derart,  daß  im  Innern 
eines  jeden  Leiters  das  Potential  konstant 
und  somit  die  Feldstärke  Null  ist,  mit  anderen 
Worten,  daß  innerhalb  der  Leiter  keine 
elektrischen    Kraftlinien     vorhanden    sind. 


in  den  elektrischen  Ladungen  und  den  von 
ihnen     ausgehenden    Kräften     (Coulomb- 
sches  Gesetz)  das  physikalisch  Ursprünghche 
zu  sehen,  nimmt  die  Faraday -Maxwellsche 
,,Nahewirkungstheorie"  an,  daß  der  von 
elektrischen  Kraftlinien  durchzogene  Körper 
in  einem  besonderen  physikahschen  Zustande 
ist.   Leiter  und  Nichtleiter  unterscheiden  sich 
also  dadurch,  daß  im  Gleichgewichtszustande 
in  jenen  ein  elektrisches  Feld  unmöghch  ist, 
während  diese  Träger  eines  elektrischen  Feldes 
sein  können,  gewissermaßen  für  die   Kraft- 
linien eines  elektrischen   Feldes   durchlässig 
sind;  daher  stammt  der  Name  „Dielektrikum" 
(vgl.  die  analogen  Wortbildungen  „diather- 
man",  ,,diaphan"  u.  a.). 

Verschiedene  Stoffe,  die  dieser  Definition 
entsprechend  als  Dielektrika  zu  bezeichnen 
sind,  z.  B.  Luft,  Petroleum,  Paraffin  u.  a., 
zeigen  nun  bei  gleicher  Beschaffenheit  des 
elektrischen  Feldes  ein 
verschiedenes    Verhalten        ^  r 

in  bezug  auf  Verteilung 
der  Ladungen  und  Größe 
der  Kräfte  und  der 
Energie. 

Es  sei  z.  B.  AB  ein 
Kondensator,  bestehend 
aus  zwei  im  Verhältnis 
zu  ihrer  Distanz  d  sehr 
ausgedehnten  leitenden 
Platten,  von  denen  A  zur 
Erde  abgeleitet  sei  (Po- 
i  tential  Va=0),  B  durch 
Verbindung  mit  einer 
j  Batterie  konstanter  elek- 
i  tromotorischer  Kraft  auf 
dem  Potentiale  Vb=  +  V 
gehalten  sei.  Das  elek- 
trische Feld  zwischen  den 
Platten  besteht  dann  —  abgesehen  von  der  Ver- 
zerrung am  Rande  der  Platten  —  aus  paral- 
lelen kraftröhren  und  die  elektrische  Feld- 
stärke ist  durch  den   Quotienten  (^=j  ge- 


<- 


<- 


V„ 


'  a 


Fis:.  1. 


geben.     Die  Platte  B  besitzt  eine  positive 
Ladung  +  Q,  die  Platte  A  eine  dem  absoluten 
Betrage  nach  gleich  große  negative  Ladung 
—  Q.    Eine  experimentelle  Ermittelung  der 
Ladungen  (z.  B.  bei  Entladung  des  Konden- 
sators durch  ein  baUistisches  Galvanometer) 
zeigt  an,  daß  bei  gegebenen  Werten  von  V 
und  d,  und  somit  von  S,  die  Ladung  Q  ab- 
hängig ist  von  der  Natur  des  zwischen  A  und 
B   befindlichen   Dielektrikums,    z.    B.    etwa 
2  mal  größer   bei   Petroleum   als   bei   Luft. 
Dieses  verschiedene  Verhalten  ist  charak- 
terisierbar durch  Angabe  einer  Materialkon- 
i  staute,  der  „Dielektrizitätskonstante" 
e  des  'betreffenden  Dielektrikums.    Willkür- 
lich wird  e  =  l  gesetzt  für  das  Vakuum;  ist 
1  daher  Qo  der  Wert  der  Ladung  des  Kondensa- 
:  tors  im  Vakuum,  Q  die  Ladung  (bei  gleichen 
i  Werten  von  V  und  d)  bei  einem  bestimmten 

I  Dielektrikum,  so  ist  £  =  7^- 


988 


Dielektrizität 


Die  Gesetze  der  Elektrostatik  ergeben, 
daß  der  geladene  Kondensator  eine  poten- 
tielle Energie  U  besitzt,  gegeben  dnrch: 

U  =  x-QV.    Nach  der  Faraday-Maxwell- 

sehen  Auffassung  ist  diese  Energie  im  Dielek- 
trikum lokahsiert,  und  da  die  Feldstärke  an 
allen  Stellen  den  gleichen  Wert  hat,  ist  auch 
dieEnergie  Verteilung  eine  gleichmäßige ;  die  auf 
die  Volumeinheit  entfallende  „Energie- 
dichte"  W  ist  somit  bei  gegebenem  V  (und 
damit  ß)  der  Ladung  Q  und  somit  der  Di- 
elektrizitätskonstante  e  proportional. 

Die  Einheiten  des  sogenannten  ,, elektro- 
statischen Maßsystemes"  (vgl.  Artikel  „E 1  e  k  - 
trische  Maßsysteme")  sind  derart  gewählt, 
daß  im  Vakuum  bei  der  Feldstärke  ©=1  die 

Energiedichte  den  Wert  W=  ;r '^  erhält; 

8:77;  cm^ 

allgemein  ist  daher  in  einem  Dielektrikum  mit 
der  DK  £  bei  der  Feldstärke  (S  die  Energie- 
dichte W  =  5^.©^. 

Diese  Formel  kann  als  eigentliche 
Definitionsgleichung  der  Dielektri- 
zitätskonstante betrachtet  werden  und 
bleibt  auch  für  leitende  Dielektrika  gültig 
(vgl.  Absatz  4). 

Der  physikahsche  Zustand  eines  Dielek- 
trikums, das  Träger  eines  elektrischen  Feldes 
ist,  wird  daher  außer  durch  die  Feldstärke 
6  auch  durch  die  DK  e  bedingt;  zur  Charak- 
terisierung dieses  Zustandes  kann  daher  das 


—  eine  Größe,  die  also  nicht  mit  der  hier  durch 
die  Gleichung :  $  =  x(ä  definierten  dielektrischen 
Polarisation  verwechselt  werden  darf.  In  der 
Hertz  sehen  Darstellungsweise  gilt  dann  für  die 
Eiiergiedichte : 

W  =  ^  35*®. 

Das  sogenannte  ,, rationale  Maßsystem" 
(Heaviside,  H.  A.  Lorentz)  legt  schon  der 
Messung  der  Feldstärke  und  der  Ladung  andere 
Einheiten  zugrunde;  es  ist  die  rationale  Ein- 
heit der  Feldstärke  das  '^^Tt  fache,  der  Ladung 
1 


das 


H'Tt 


fache    der  elektrostatischen  Einheit;  in 


diesem  rationalen  Maßsysteme  (Größen  durch 
Index  r  gekennzeichnet)  gelten  daher  die  Glei- 
chungen :   2)r  ==  £@r  ;    W  =  —  6r  %-c  \   dabei   ist  s 

identisch  mit  der  DK  des  gewöhnlichen  elektro- 
statischen Maßsj'stemes,  also  für  Vakuum  e  =  1. 

2.  Elektrische  Kräfte  im  Dielektrikum. 
Freie  und  wahre  Ladung.  Beziehung 
zwischen  Dielektrizitätskonstante  und 
Fortpflanzungsgeschwindigkeit  elektri- 
scher Wellen.  Für  die  ältere  Fernwirkungs- 
theorie  ist  die  ,, elektrische  Ladung"  das  physi- 
kaMsch  Ursprünghche ,    das   Coulomb  sehe 


Gesetz:  P  = 


e  e' 


für  die  Kraft  zwischen  zwei 


Produkt  ® 


47r 


@  verwendet  werden;  man 


nennt  %  die  ,, dielektrische  Verschie- 
bung".   Es   besteht   dann   die    Beziehung: 

w-4-®-®- 

LI 

Die  Differenz  %  =  %~^  =  ^  (g  be- 
47r  ^71 
zeichnet  man  häufig  als  „dielektrische 
Polarisation",  Setzt  man  e  =  1  +  47rx,  so 
ist^  =  >i@.  Die  Größe  >!;  wird  ,,Dielektri- 
sierungszahl"  genannt. 

Vorstehende    Ausführungen    gelten    nur    für 
ein  isotropes  Medium;  in  anisotropen  Medien 

(Kristallen)    ist    der    Proportionalitätsfaktor    —- 

OTT 

zwischen  Energiedichte  und  Quadrat  der  Feld- 
stärke abhängig  von  der  Richtung  des  Feldes. 
Faßt  man  die  Feldstärke  (S  als  ,, Vektorgröße" 
auf,  so  ist  im  isotropen  ^Medium  %  ein  Vektor 
gleicher  Richtung  wie  (5,  im  anisotropen  Di- 
elektrikum hat  dagegen  im  allgemeinen  %  eine 
andere  Riclituug  als  ©  (vgl.  den  Artikel  „Di- 
elektrizität  der    Kristalle"). 

In  manchen  Darstellungen   wird  bei  gleicher 


punktförmigen  Ladungen  das  Grundgesetz. 
Hieraus  folgt,  daß  ein  von  beliebig  verteilten 
Ladungen  hervorgerufenes  Feld  ein  ,, Poten- 
tial" besitzt  (vgl.  den  Artikel  „Elektrisches 
Feld").  Umgekehrt  können  aus  der  ge- 
gebenen Potentialverteilung  die  Ladungen 
berechnet  werden. 

Ist  V  das  als  Funktion  der  Koordinaten  x,  y, 
z  gegebene  Potential,  so  stellt  der  Ausdruck: 
-  _  Jl  f^      ö^V       Ö^V 

die  Raumdichte  q  der  elektrischen  Ladung 
dar;  identisch  damit  ist  die  Gleichung: 


^=+4^ 


ÖX 


ö^  + 


Definition  der  DK  e  statt  der  Größe  5) 


4« 


e 


das  Produkt  'S*  =  s®  zur  Charakterisierung  des 
Zustandes  des  Diclektrilaims  verwendet,  so  z.  E. 
bei  II.  Hertz,  der  %*  die  „Polarisation"  nennt 


öY      öZ 

öy"^  ÖZ 

wobei  X,  Y,  Z  die  Komponenten  der  Feldstärke  (£ 
sind.  In  der  Schreibweise  der  Vektorenrechnung 
ist: 

e  =  — ^z^2v  =  +  ^div(5. 

Für  dieFar  ad  ay-Maxwellsche  Anschau- 
ungsweise ist  die  sogenannte  Ladung  nichts 
physikaMsch  Keelles,  sondern  nur  ein  Hilfs- 
begriff; ,, Ladungen"  sind  an  jenen  Stellen 
des  Raumes  vorhanden,  von  denen  Ivi'aft- 
linien  ausgehen  (positive  Ladungen)  oder 
in  denen  Kraftlinien  enden  (negative  Ladun- 
gen); gleichwohl  bleibt  auch  für  diese  Theorie 
die  Einführung  der  durch  die  obenerwähnten 
Rechnungsoperationen  definierten  Ladungen 
ein  nützliches  Hilfsmittel  sowohl  für  die 
mathematische  Darstellung  als  auch  für  die 
unmittelbare  Veranschaulichung  eines  elek- 
trischen Feldes. 


Dielektrizität 


989 


Analoge  Rechnuiigsoperationen  können 
nun  ausgeführt  werden,  indem  man  statt 
der  Feldstärke  6  das  iyrfache  der  dielek- 
trischen Verschiebung  (47r2)  =  e@)  einsetzt, 
d.  h.  analog  wie  die  Verteilung  der  elektrischen 
Feldstärke  durch  ,, Kraftlinien"  graphisch  dar- 
gestellt wird,  kann  man  auch  die  räunüiche 
Verteilung  der  Größe®  durch,, Verschiebungs- 
linien" darstellen  und  nach  den  Anfangs- 
und Endpunkten  dieser  Linien  fragen.  Man 
erhält  dann  die  sogenannten  ,,  wahren 
Ladungen",  während  die  aus  ß  berechneten 
Ausdi'ücke  die  „freien  Ladungen"  heißen. 

Hiernach  ist  also: 

Qi  =  -.-  div  @  und  qw  =  div  'S 

in  der  vorhin  erwähnten  Her  tzschen  Darstellungs- 
form wird: 


Qt 


div  (S  und  qw  =  -i—  div  'S)" 


^ 


n 


47t  47t 

endlich  im  ,, rationalen  Maßsystem": 

Qt,  f  =  div  ©r    und  Qt,  w  =  div  S)r 

In  einem  Räume,  der  bloß  von  Leitern  } 
und  Vakuum  erfüllt  ist,  sind  somit  wahre 
und  freie  Ladungen  identisch;  in  eineniRaume, 
der  von  Leitern  und  nur  einem  Dielektrikum 
erfüllt  ist,  gilt:  gw=eQt.  Stoßen  dagegen  Di- 
elektrika mit  verschiedener  Dielektrizitäts- 
konstante aneinander,  so  kann  an  der  Grenz- 
fläche ^w  =  0  sein,  wälu-end  ^f  positiv  oder 
negativ  ist. 

i      Es  sei  z.   B.   wieder  ein  Plattenkondensator 
AB    vorausgesetzt,    dessen    Zwischenraum    von 
zwei    sich    berührenden 
ft  R         Dielektrika    I    und     II 

ausgefüllt  sei  (z.  B.  I 
Paraffin  mit  £  =  2,  II  Glas 
mit  £  =  4);  es  werde 
ferner  angenommen, daß 
innerhalb  beider  Dielek- 
trika und  anihrer  Grenz- 
fläche keine  wahre  Elek- 
trizität vorhanden  sei, 
daß  dagegen  die  Platten 
A  und  B  entgegen- 
gesetzt gleiche  wahre 
Ladungen  — ^Qw  und 
+  Qw,  bezw.  pro  Flächen- 
einheit die  ,, Flächen- 
dichten" der  wahren 
Ladung  — Cw  und  +öw 
besitzen.  Die  Verschie- 
bungslinien sind  dann 
parallele  Gerade,  die  von 
ß  nach  A  verlaufen 
und  die  dielektrische  Ver- 
schiebung hat  iimer- 
halb  des  Kondensators  den  konstanten  Wert  S)o- 
Folglich    ist    im     Medium     I    die    Feldstärke: 

(5l  =  —  So  und  analog  @ii  =  —  ®o-    Die  Feld- 

stärken  sind  also  in  den  beiden  Medien  verschieden, 
z.  B.  im  Paraffin  (aj  =  2)  doppelt  so  groß,  als 
im    Glas    (eu  =  4).      Die   freien    Ladungen    pro 

Flächeneinheit  sind  daher  an  A:  C£(A)  = a-w 


Fig.  2. 


und  an  B:  (>f(B)=-[-  ^     Cw;  da  von  B  weniger 

Ivraftlinien  ausgehen  und  das  Medium  II  durch- 
setzen, als  von  der  Trennungsfläche  nach  A  hin- 
übergehen, ist  diese  selbst  Sitz  einer  freien 
Ladung  (nicht  aber  einer  wahren)  und  zwar  ist 
an  der  Trennungsfläche  die  Dichte 

Ö  f  =  <Jw    —  —  —  • 

\H       «ii/ 

Willkürlich  erscheint  es  zunächst,  den 
formal  gleichberechtigten  ,, Ladungen",  je 
nachdem  sie  aus  der  dielektrischen  Verschie- 
bung oder  aus  der  Feldstärke  abgeleitet  sind, 
die  ßeiworte  „wahr"  und  „frei"  zu  geben. 
Der  Grund  dieser  Terminologie  liegt  darin, 
daß  erfahrungsgemäß  die  ,, wahre"  Ladung 
jene  Größe  ist,  welche  ein  von  vollkommenen 
Nichtleitern  umgebener  Körper  unverändert 
beibehält,  auch  wenn  die  stoffüche  Natur 
dieser  Umgebung  wechselt;  die  „freie" 
Ladung  erleidet  dabei  eine  Aenderung,  ohne 
daß  Zu-  oder  Ableitung  von  Elektrizität  oder 
eigenthch  elektrizitätserregende  Vorgänge  wie 
Reibung  oder  dergleichen  stattgefunden 
haben. 

Wird  z.  B.  eine  leitende  Kugel  im  Vakuum 
elektrisch  geladen,  so  ist  zunächst  ihre  wahre 
und  ihre  freie  Ladung  dieselbe,  da  £  =  1;  wrd 
diese  Kugel  mittels  einer  isolierenden  Handhabe 
in  ein  Dielektrilaim  der  DK  £  überführt,  so  zeigt 
das  Experiment,  daß  das  die  Kugel  umgebende 
elektrische    Feld    (somit    auch    ihr    Potential) 

im  Verhältnis  —  verkleinert  wird;  es  ist  also  @ 

£ 

und     Qf    verkleinert,    dagegen:    2)  =  : _.  ©  und 

Qw  =  £  Qf  unverändert  geblieben.  Ebenso  würde 
im  früheren  Beispiele  des  Kondensators,  wenn 
ursprünglich  überhaupt  keine  Ladungen  vor- 
handen waren,  durch  Verbindung  der  Platten  A 
und  B  mit  den  Polen  einer  Batterie  eine  Feld- 
verteilung, wie  oben  dargestellt,  hervorgerufen 
werden,  d.  h.  die  Trennungsfläche  würde  nur 
freie,  aber  keine  wahre  Ladung  erhalten. 

Der  Ausdruck  „freie"  Ladung  stammt 
aus  einer  molekulartheoretischen  Auffassung, 
wonach  ein  Teil  der  wahren  Ladung  an  einer 
Leiteroberfläche  durch  die  Influenzwirkung 
der  in  den  Molekülen  des  Dielektrikums  ge- 
schiedenen Ladungen  „gebunden"  wird,  so 
daß  nur  die  Differenz  der  wahren  und  der 
gebundenen  Elektrizitätsmenge  als  „freie" 
Ladung  maßgebend  für  das  erzeugte  elek- 
trische Feld  (die  Größe  ß)  ist  (vgl.  hierüber 
Absatz  7). 

Sind  zwei  punktförmige  walire  Ladungen 
ew  und  e'w  in  einem  Dielektrikum  in  der 
Distanz  r  voneinander,  so  ergibt  eine  Betrach- 
tung der  Energieverhältnisse  bei  Änderung 
der  Distanz  r,  daß  zwischen  den  Ladungen 
die  Kraft  wirkt: 

-p J-    Gw  e  w 

Da  nach  den  obigen  Ausführungen  inner- 


990 


Dielektrizität 


halb  eines  einheitlichen  Dielektrikums 
ew  =  £e£  ist,  so  ergibt  sich  bei  Einführung 
der  freien  Ladungen: 


P== 


efef 


Das  Coulomb  sehe  Gesetz  wird  also  in 
einem  Dielektrikum   durch   Einführung  des 

Faktors        für   wahre,   beziehungsweise   des 

Faktors  e  für  freie  Ladungen  modifiziert. 
Werden  also  zwei  kleine  Kugeln  im  Vakuum 
mit  bestimmten  Ladungen  versehen  und  dann 
in  ein  gasförmiges  oder  flüssiges  Dielektrikum 
gebracht,  so  bleibt  die  wahre  Ladung  unver- 
ändert und  die  Kraft  sinkt  auf  den  —  ten   Teil ; 

werden  dagegen  die  beiden  Kugeln  bei  gleicher 
Distanz  einmal  im  Vakiuim,  das  andere  Mal 
im  Dielektrikum  auf  dieselbe  Potentialdifferenz 
gebracht,  so  sind  in  beiden  Fällen  die  Feldstärken 
und  somit  die  freien  Ladungen  dieselben  und 
die  Kraft  ist  im  Dielektrikum  s  mal  größer  als 
im  Valamm. 

Aus  den  allgemeinen  Gesetzen  der  Elektro- 
dynamik folgt  weiter  eine  wichtige  Beziehung 
zwischen  der  Dielektrizitätskonstante  und 
der  Fortpflanzungsgeschwindigkeit  elektro- 
magnetischer Wellen.  Bezeichnet  Cq  die  Ge- 
schwindigkeit im  leeren  Baume  (Lichtge- 
schwindigkeit), /(  die  magnetische  Permea- 
bihtät  (vgl.  die  Artikel  „Magnetfeld"  und 
„Magnetische  Influenz"),  so  gilt: 

1 

c=  Co  -=^ 
Ve.ß 
c 
oder  da    "  =  n,    den    Brechungsquotienten 
c 

darstellt: 

n^  =  e.ju. 

Da  für  die  meisten  Dielektrika  /i  wenig 
von  1  verschieden  ist,  folgt  daraus  die  von 
Maxwell  theoretisch  begründete,  von 
Boltzmann  experimentell  bestätigte  Be- 
ziehung: n^  =  e. 

Hierbei  ist  zunächst  von  den  Erscheimyigen 
der  Dispersion  abgesehen.  Ueber  die  Erklärung 
dieser  p]rsrheinungen  vgl.  Abschnitt  4  und  7. 

3.  Methoden  zur  Bestimmung  der  Di- 
elektrizitätskonstante nichtleitender  Di- 
elektrika. Aus  den  im  vorstehenden  be- 
sprochenen Eigenschaften  der  Dielektrika 
ergibt  sich,  daß  die  experimentelle  Ermittelung 
der  DK  eines  isotropen  nichtleitenden  Dielek- 
trikums nach  drei  Methoden  erfolgen  kann: 
a)  aus  Bestimmung  von  Kapazitäten;  b)  aus 
Bestimmung  von  Kräften ;  c)  aus  Bestimmung 
der  Fortpflanzungsgeschwindigkeit  oder  des 
Brechungsquotienten  elektrischer  Wellen. 

3a)  Kapazitätsmethode.  DadieKapa- 
zität  eines  Leiters,  beziehungsweise  eines 
Kondensators,  gegeben  ist  durch  das  Verhält- 
nis der  wahren  Ladung  zum  Potential,  bezw. 
zur  Potentialdifferenz  der  Belegungen,   gilt 


für  einen  mit  einem  Dielektrikum  erfüllten 
Kondensator:  C  =  £Co,  wobei  Cq  die  Kapazität 
im  Vakuum  ist.  Der  Vergleich  von  C  und  Cq 
bei  unveränderten  geometrischen  Verhält- 
nissen liefert  daher  unmittelbar  den  Wert 
von  £.  Da  für  Luft  £  =  1,0006  ist,  kann  für 
praktische  Zwecke  meistens  Luft  statt  des 
leeren  Raumes  als  Normalmedium  ver- 
wendet werden.  Für  Gase  und  Flüssigkeiten 
kann  unmittelbar  das  Normalmedium  (Va- 
kuum, Luft)  durch  das  zu  untersuchende 
Dielektrikum  ersetzt  werden;  eventuell  kann 
auch  ein  festes  Dielektrikum  in  geschmolzenem 
Zustand  in  den  Kondensator  eingefüllt  und 
nach  dem  Erstarren  geprüft  werden,  wenn 
Blasenbildung  beim  Erstarren  nicht  zu  be- 
fürchten ist.  Bei  anderen 
festen  Dielektrikas  ist  es 
aber  unzweckmäßig,  sie 
etwa  in  Form  einer  den 
Belegungen  sich  dicht 
anschheßenden  Platte 
einzuführen,  da  hierbei 
das  Auftreten  störender 
Ladungen  durch  Reibung 
unvermeidhch  ist.  Führt 
man  dagegen  in  den 
Plattenkondensator  der 
Dicke  d,  dessen  Kapa- 
zität Co  in  Vakuum  oder 
Luft  ermittelt  wurde,  eine 
dielektrische   Platte    der  Fig.  3. 

Dicke  d'  ein  (vgl.  Fig.  3), 
so  ergibt  eine  Berechnung   der  wahren  La- 
dungen nach  den  auf  Seite  988  besprochenen 
Formeln,  daß; 


A 


C  =  Co 


£d 


d'+£(d— d') 


so  daß  aus  den  beobachteten  Werten  -  ,  d 

Co 
und    d'    die    DK    berechnet    werden    kann. 

Setzt  man  £=00,  so  wird  C=CnT — ^.', 

d — d 
dasselbe  Resultat  ergibt  sich  bei  Einschieben 
einer  leitenden  Platte  der  Dicke  d';  es  ist 
also  in  diesem  Falle  ein  fingiertes  Dielektri- 
kum mit  unendhch  großer  DK  einem  Leiter 
äquivalent. 

Bezüghch  der  praktischen  Ausführung 
von  Messungen  oder  Vergleichungen  von 
Kapazitäten  siehe  die  Artikel  .,Kapazität" 
und    „Elektrostatische   Messungen". 

3b)    Kraftwirkungsmethode.      Nach 

den  Ausführungen  auf  Seite  989  ist  die  Kraft 

1  e  e' 
zwischen  zwei  wahren  Ladungen:  P=— .-^— ^, 

£     r^ 

zwischen  zwei  freien  Ladungen:  P=e^i^, 

2-2 

falls  das  ganze  Feld  innerhalb  eines  einheit- 
lichen Dielektrikums  verläuft.  Werden  daher 
in  einem  System  von  Leitern,  wie  es  beim 


Dielektrizität 


991 


Quadrantelektrometer  verwendet  wird,  die 
Potentiale  der  drei  Teile  (2  Quadrantenpaare 
und  bewegliche  „Nadel"  [Lemniscate])  auf 
konstanten  Potentialen  erhalten,  und  die 
ablenkende  Kraft  auf  die  Nadel  einmal  im 
Normalmedium  (Vakuum,  Luft),  dann  in 
einem  gasförmigen  oder  flüssigen  Dielektri- 
kum gemessen,  so  gilt:  P2=£Pi  entsprechend 
der  zweiten  der  obigen  Formeln. 

Eine  auch  auf  feste  Dielektrika  anwend- 
bare Methode  ist  folgende:  A  sei  eine  fixe 
isoHerte  leitende  Kugel,  B  eine  Kugel  aus 
nichtleitendem    dielektrischen    Material,    die 


Fig.  4. 

beweglich  ist,  z.  B.  am  Arme  einer  Drehwage 
befestigt.  Wird  der  Kugel  A  eine  bestimmte 
Ladung  erteilt,  so  nimmt  B  eine  freie  (nicht 
aber  wahre)  Oberflächenladung  an  und  er- 
fährt hierdurch  eine  Anziehung  der  Größe  Pi. 
Ersetzt  man  B  durch  eine  gleich  große  leitende 
Kugel,  so  hat  die  Kraft  den  Wert  P,.  Die 
genaue  Durchführung  der  Theorie  dieses  Ver- 

£ — 1 

suches   ergibt   das    Resultat:   Pi  =  P^     ,  ^ 

(Boltzmann). 

Im  Prinzip  analog  ist  die  Methode  von 
Graetz    und    Fomm,    bei    der   ein    festes 
Dielektrikum    in    Form 
eines      Stäbchens      oder 
A  B        Scheibchens      in      dem 

homogenen  Felde  zwi- 
schen zwei  parallelen 
Platten  drehbar  aufge- 
hängt ist,  derart  daß 
ohne  Feld  seine  Längs- 
achse einen  Winkel  von 
45"  mit  der  Plattennor- 
male bildet.  Bei  Erregen 
des  elektrischen  Feldes 
tritt  ein  von  der  DK  des 
Stäbchens  abhängiges 
Drehungsmoment  auf, 
das  die  Längsachse  der 
Fig-  5-  Feldrichtung  parallel  zu 

stellen   sucht. 
In  allen  diesen  Fällen  wäre  ebenfalls  ein 
Dielektrikum  mit  e  =  oo  einem  Leiter  äqui- 
valent. 

3c)Methode  der  elektrischenWellen. 
Die   theoretische    Grundlage   bildet   die   auf 

Seite  990  erwähnte  Beziehung  c=Co  -:=,  bei 

Vernachlässigung    der    Dispersion. 

Längs  zweier  paralleler  Drähte  sich  fort- 


pflanzende elektrische  Schwingungen  er- 
zeugen infolge  der  Reflexion  an  den  Enden 
der  Drähte  stehende  Wellen.  Die  Bestim- 
mung der  Distanz  der  Knotenpunkte  hefert 

X      1 
die  halbe  Wellenlänge  i,  =  ^  C'f '  wenn  r  die 

Schwingungsdauer  bezeichnet.  Ein  Vergleich 
der  Knotendistanzen  in  Luft  und  in  einem 
flüssigen  Dielektrikum  bei  gleichem  r  läßt 
daher  £  berechnen  (Lecher,  Drude).  Ueber 
Herstellung  der  Schwingungen  und  Ermit- 
telung der  Knotenpunkte  (vgl.  den  Artikel 
,,Elektrische  Schwingungen"). 

Analog  wie  bei  optischen  Methoden,  z.  B. 
durch  Ablenkung  in  einem  Prisma,  kann  auch 
unmittelbar  der  Brechungsquotient  n  =  |'e/^ 
bestimmt  werden. 

Ueber  die  Ehmination  der  Fehlerquellen 
bei  leitenden  Dielektrika  vergleiche  den 
folgenden  Absatz;  Werte  der  DK  sind  in  den 
Tabellen  des  Anhanges  gegeben. 

4,  Das  leitende  Dielektrikum.  Die  ur- 
sprüngliche praktisch-experimentcUe  Defi- 
nition der  DK  eines  Mediums  durch  das  Ver- 
hältnis der  Kapazitäten  eines  Kondensators, 
der  einmal  das  betreffende  Medium,  das  andere 
Mal  Vakuum  als  Dielektrikum  enthält,  ist 
strenge  genommen  nur  auf  vollkommene 
Nichtleiter  anwendbar.  Ein  Leiter  verhält 
sich  in  dieser  Beziehung  wie  ein  Dielektrikum 
unendlich  großer  DK  und  das  gleiche  gilt 
für  die  Ableitung  der  DK  aus  Kraftwirkun- 
gen (vgl.  Seite  991).  Tatsächhch  besitzen  nun 
alle  Dielektrika  —  selbst  Gase  infolge  ihrer 
Ionisation  —  eine  merkhche  Leitfähigkeit 
und  es  hegt  nahe  zu  fragen,  bis  zu  welchen 
Werten  der  Leitfähigkeit  der  Begriff  einer 
endhchen  DK  anwendbar  ist.  In  dieser  Form 
ist  aber  die  Frage  nicht  allgemein  zu  beant- 
worten, da  es  von  den  Versuchsbedingungen 
und  von  der  Meßgenauigkeit  abhängt,  ob  in 
einem  bestimmten  Falle  die  dielektrischen 
Erscheinungen  neben  denen  der  Leitung 
noch    merklich   sind. 

Rein  theoretisch  betrachtet  sind  die  di- 
elektrischen Erscheinungen  überhaupt  un- 
abhängig von  der  Leitung;  beide  sind 
gleichzeitig  in  einem  Medium  vorhanden 
und  einander  übergelagert.  Die  theoretische 
Definition  der  Dielektrizitätskonstante  und 
der  dielektrischen  Verschiebung  ist  durch  die 
Gleichung  der  Energiedichte  gegeben:  W  = 

A  (g2  ^  ©.'S.  Dabei  ist  die  an  die  Erzeu- 
8:7r  2 

gung  eines  elektrischen  Feldes  geknüpfte  Auf- 
speicherung potentieller  Energie  im  Dielek- 
trikum ein  reversibler  Vorgang.  Gleich- 
zeitig und  unabhängig  hiervon  ist  im  all- 
gemeinen mit  dem  Bestehen  eines  elektrischen 
Feldes  ein  Energieunisatz  irreversibler 
Natur  verbunden  und  zwar  ist  die  pro  Zeit- 
und    Volumeinheit    umgesetzte    (in    Wärme 


992 


Dielektrizität 


verwandelte)  Energie  gegeben  durch  A6^, 
wobei  X  die  spezifische  Leitfähigkeit  im  elek- 
trostatischen Maßsysteme  bedeutet:  (ist  k  die 
im  praktischen  Maßsystem,  also  in  Ohm-^ 
cm-^,  ausgedrückte  Leitfähigkeit,  so  erhält 
man  A=  [9.10";ii;]  sec-^).  Die  Darstellung  der 
elektrischen  Eigenschaften  eines  isotropen 
homogenen  Mediums  erfolgt  also  durch  zwei 
voneinander  unabhängige  Materialkonstanten 
£  und  )..  Im  Prinzip  ist  daher  jedem  Leiter, 
auch  einem  Metalle,  ein  endlicher  Wert  der 
DK  zuzuschreiben,  auch  wenn  die  experi- 
mentelle Ermittelung  dieses  Wertes  derzeit 
nicht  ausführbar  ist. 

Eine  Konsequenz  des  gleichzeitigen  Bestehens 
von  dielektrischer  Verschiebung  und  Leitung  in 
einem  Medium  ist  es,  daß  wahre  Ladungen,  die 
innerhalb  des  Mediums  verteilt  sind,  mit  wach- 
sender Zeit  abnehmen  nach  dem  Gesetze: 
_  t 

Pw,  t  =  (>w,  o  e  '' ,  wobei  die  sogenannte  ,, Relaxati- 
onszeit" r,  d.  i.  die  Zeit,  in  der  die  Ladung  auf  den 

—  ten  Teil  =  0,368...   des  ursprünglichen  Wertes 

abnimmt,  gegeben  ist  durch :  r  =  -— r.      Ferner 

folgt,  daß  ein  Kondensator  mit  leitendem  Di- 
elektrikum im  Prinzip  ersetzt  werden  kann 
durcli  einen  Kondensator  gleicher  Kapazität  mit 
nichtleitendem  Dielektrikum  und  einen  parallel- 
geschalteten (selbstinduktionsfreien)  Widerstand. 
Werden  die  Belegungen  eines  solchen  Konden- 
sators mit  einer  Wecliselstromquelle  verbunden, 
so   daß  ihre    Potentialdifferenz  dargestellt  wird 

durch:  V=-VoBin-—  (T  Periode  des  Wechsel- 
stromes), so  ergibt  sich  für  die  Stromstärke  der 
Ausdruck: 

.      Vo        27rt      27r  ^,.  27tt 

sin-?^  +  -?fr  CVo  cos 


T 


T 


Das  erste  Glied  stellt  den  Leitungsstrom,  das 
zweite  den  sogenannten  Verschiebungsstrom 
im  Dielektrikizm  dar:  je  kleiner  T  ist,  um  so 
kleiner  ist  der  Leitungsstrom  im  Verhältnis  zum 
Verschiebiingsstrom. 

Die  Überlagerung  von  Leitung  und  Ver- 
schiebung bildet  auch  eine  Fehlerquelle 
für  die  Berechnung  der  DK  leitender  Dielek- 
trika nach  den  im  Absatz  3  besprochenen 
Methoden. 

Werden  die  Belegungen  eines  Kondensators 
zur  Zeit  t  —  0  mit  einer  Stromquelle  konstanter 
Spannung  V  verbunden,  so  findet  in  den  Zu- 
leitungen eine  Elektrizitätsströmung  statt,  <be 
sich  aus  dem  rasch  abnehmenden  Verschiebungs- 
strom, der  die  Ladung  (^  =  CV  an  die  Belegungen 

führt,   und     dem    konstanten    Leitungsstrom  — 

w 
zusammensetzt;  eine  Messung  (z.  B.  mittels 
eines  ballistischen  Galvanometers)  der  gesamten 
in  der  Zeit  t  durchströmenden  Elektrizitäts- 
menge liefert  daher  um  so  größere  Werte,  je 
länger  t  ist;  die  scheinbare  Kapazität  und  damit 
die  scheinbare  DK  —  ohne  Berücksichtigung 
der  Leitung  berechnet  —  fällt  daher  zu  groß 
aus.  In  gleicher  Weise  folgt  aus  obigen  Formeln 
für  die   Stromstärke  bei   Wechselspannung  eine 


scheinbare  Zunahme  der  Kapazität  mit  wachsen- 
den Werten  der  Periodendauer  T. 

Zur  Ermittelung  der  wahren  DK  ist  es 
daher  notwendig,  bei  Methoden,  die  sich  einer 
konstanten  Spannung  bedienen,  die  Ladungs- 
zeit,  bei  Wechselstrommethoden  die  Perio- 
dendauer möghchst  klein  zu  wählen. 

Nach  Nernst  wird  bei  Anwendung  der 
Wheats toneschen  Brückensclialtung  mit  Wech- 
selstrom (Induktorium)  und  Telephon  die  Elek- 
trizitätsleitung im  zu  untersuchenden  Konden- 
sator dadurch  kompensiert,  daß  dem  praktisch 
isolierenden  Vergleichskondensator  (Luftkonden- 
sator) ein  variabler  Flüssigkeitswiderstand  parallel 
geschaltet  wird;  die  Nullstellung  (Schweigen  des 
Telephones)  wird  erreicht,  wenn  sowohl  die 
Kapazitäten  als  die  Leitungswiderstände  in  den 
beiden  Zweigen  abgeglichen  sind.  Auf  diese 
Weise  kann  die  DK  von  Dielektrika  bestimmt 
werden,  deren  Leitfähigkeit  etwa  der  von  sorg- 
fältig gereinigtem  destillierten  Wasser  (Größen- 
ordnung: X  ==  10— ^  Ohm— 1  cm— 1,  ?.  =  10^  stati- 
schen Einheiten)  entspricht. 

Die  Anwendung  sehr  rascher  Schwingungen 
(Hertz scher  Wellen)  in  der  Brückenanordnung 
gestattet  ^Messungen  bis  zu  Werten  der  Leit- 
fähigkeit von  etwa  2 .  10— ^  Ohm— 1  cm— 1  {l  bis  2. 10') 
hinauf,  also  z.  B.  an  sehr  verdünnten  Salzlösungen. 

Die  Leitung  in  einem  Dielektrikum  be- 
einflußt auch  die  Fortpflanzung  elektrischer 
Wellen ,  indem  einerseits  Absorption 
(Dämpfung  der  Schwingungen),  andererseits 
Dispersion  auftritt. 

Die  allgemeine  Theorie  der  Elektrodynamik 
liefert  folgende  Beziehungen: 


C^           ^IL 

co^^y 

i/     4;i2 

r2 

,2  _  ^^ 
2 

A+f^^-1 

Dabei  ist  -t  die  Schwingungsdauer,  n  der  Bre- 
chungsquotient und  k  der  sogenannte  ,, Ex- 
tinktionskoeffizient", definiert  durch  die 
Gleichung    für    die    Abnahme    der    Amplitude: 

_2,Tk  — 

Ax  =  Aoe         Co?^   j-esp.    für   die   Abnahme  der 

Intensität  (proportional  A^):  Jx  =  Joe  V^gg 
ist   also  der  Absorptionskoeffizient  im  ge- 

CpT 

wohnlichen  Sinne. 

Hieraus  würde  sich  ergeben,  daß  eine 
Dispersion  eintritt  in  dem  Sinne,  daß  n  mit 
wachsendem  t  zunimmt,  entgegen  dem  Ver- 
halten der  normalen  optischen  Dispersion; 
die  tatsächhchen  Dispersionserscheinungen 
werden  also  durch  die  allgemeine  elektro- 
dynamische Theorie  nicht  dargestellt. 

Außerdem  zeigt  die  Einsetzung  numerischer 
Werte,  daß  für  Schwingungsdauern  von  10 -s 
sec  abwärts  (also  für  rasche  Hertzsche 
Schwingungen  und  in  noch  höherem  Grade 
für  Lichtschwingungen)  Leitungsfähigkeiten 
von  der  Größenordnung  A=10^  (destilliertes 
Wasser)  praktisch  bedeutungslos  für  Disper- 
sion und  Absorption  sind. 


Dielektrizität 


993 


Kräfte  auf  leitende  Dielektrika 
im  relativen  Drehfelde.  Ein  festes  Di- 
elektrikum (i)  in  Gestalt  eines  Rotations- 
körpers, z.  B.  einer  Kugel,  sei  von  einem  gas- 
förmigen oder  flüssigen  Dielektrikum  (a) 
umgeben  und  führe  eine  relative  Rotation 
zu  einem  homogenen  elektrischen  Felde  aus, 
dessen  Kraftlinien  senkrecht  zur  Rotations- 
achse verlaufen;  diese  relative  Rotation  kann 
bedingt  sein  durch  eine  Rotation  des  Dielek- 
trikums (i)  in  einem  ruhenden  elektrischen 
Felde,  oder  —  bei  ruhendem  Dielektrikum  — 
durch  das  Vorhandensein  eines  sogenannten 
„Drehfeldes".  Im  Allgemeinen  wirken  dann 
Drehungsmomente  auf  die  Kugel,  die  von 
der  Natur  der  Medien  (i)  und  (a)  abhängig 
sind.  Das  Drehungsmoment  D  soll  positiv 
gerechnet  werden,  wenn  es  im  Sinne  der  rela- 
tiven Rotation  des  Dielektrikums  zu  den 
Kraftlinien  des  Feldes  gerichtet  ist,  also  wenn 
ein  rotierendes  Dielektrikum  im  ruhenden 
Felde  beschleunigt  oder  ein  ruhendes 
Dielektrikum  im  Drehfelde  in  der  Feldrotation 
entgegengesetzte  Drehung  versetzt  wird; 
dagegen  ist  D  negativ  bei  Hemmung  im 
ruhenden  Felde,  oder  falls  das  Dielektrikum 
vom  Drehfelde  mitgenommen  wird. 

Feste  Dielektrika  in  Luft  und  manchen 
flüssigen  Dielektrika  zeigen  positive  Dre- 
hungsmomente, manche  feste  Dielektrika  in 
bestimmten  flüssigen  negative  Drehungs- 
momente (Quincke,  Heydweiller, 
Graetz,  v.  Lang).  Die  Größe  des  Dre- 
hungsmomentes erweist  sich  in  komplizierter 
Weise  abhängig  von  der  relativen  Rotations- 
geschwindigkeit; bei  sonst  gleichen  Bedin- 
gungen ist:  D  propoitional  6",  wobei  n 
Werte  zwischen  1,5  und  2  zeigt. 

Nach  der  von  Lampa  entwickelten  Theorie 
gilt: 

wobei  R  den  Radius  des  kugelförmigen  Dielek- 
trikums (i),  ©  die  Feldstärke,  Tdie  Umdrehungs- 
dauer  der  Kugel,  resp.  des  Feldes,  f  und  l  die 
DK  und  Leitfähigkeit  der  b'^iden  Medien  (i)  und 
(a)  bezeichnet.  Es  ist  also: 
D  positiv   (beschleunigend,  entgegengesetzt)  für 

>  - 

D  negativ  (hemmend,  nätnehmend)  für 

El  fa 

5.  Anomale  Erscheinungen  im  Dielek- 
trikum. Die  Annahme  der  Max  well  sehen 
Grundgieichungen  und  die  Charaliterisierung 
eines  Dielektrikums  durch  zwei  Material- 
konstanten, die  Dielektrizitätskonstante  eund 
die  spezifische  Leitfähigkeit  ).,  reicht  nicht 
aus  zur  Darstellung  der  wirklich  beobachteten 
Erscheinungen.  Zunächst  sollen  ohne  Ein-  j 
führung  einer  bestimmten  Hypothese  in  rein  | 
deskriptiver  Weise  die  Hauptformen  der  ano- 1 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II, 


malen    Erscheinungen    in    Dielektrikas    be- 
sprochen werden. 

5a)  Anomale  Leitung.  Häufig  läßt  sich 
für  ein  Dielektrikum  ein  bestimmter  Wert 
der  spezifischen  Leitfähigkeit  nicht  angeben. 
Unter  der  Wirkung  eines  konstanten  elek- 
trischen Feldes  (bei  konstanter  elektromoto- 
rischer Kraft)  ist  die  Stromstärke  nicht  kon- 
stant, sondern  nimmt  allmählich  ab  bis  zu 
einem  stationären  Endwert;  dieser  ist  nicht 
proportional  der  Spannung  V,  sondern  bleibt 
ini  allgemeinen  hinter  der  ProportionaMtät 
mit  V  zurück;  bisweilen  wurde  sogar  analog 
wie  in  ionisierten  Gasen  ein  Sättigungswert 
beobachtet.  Wird  nach  hinreichend  langer 
Zeit,  wenn  der  stationäre  Endwert  praktisch 
erreicht  ist,  die  elektromotorische  Kraft  aus- 
geschaltet, so  wird  auch  der  Strom  Null  oder 
wenigstens  sehr  klein.  Die  Strömung  ist  also 
wie  ein  normaler  Leitungsstrom  ein  Elektri- 
zitätstianspoit  irreversibler  Art. 

Diese  Form  anomalei  Leitung  ist  speziell 
bei  schlechtleitenden  flüssigen  Dielektrika 
zu  beobachten. 

5b)  Rückstandsbildung  (elektrische 
Absorption).  Werden  die  Belegungen  eines 
Kondensators  zur  Zeit  t=0  mit  einer  Strom- 
quelle konstanter  Spannung  V  verbunden, 
so  erfolgt  in  den  Verbindungsleitungen  zu- 
nächst eine  rasch  auf  Null  absinkende  Strö- 
mung, der  , .normale  Ladungsstrom",  der 
den  Belegungen  eine  durch  Kapazität  und 
Spannung  bestimmte  Elektrizitätsmenge  CV 
zuführt;  übergelagert  ist  in  vielen  Fällen  ein 
„anomaler  Ladungsstrom",  der  allmäh- 
Hch  absinkend  einem  stationären  Endwerte 
zustrebt  und  bisweilen  tage-,  ja  monatelang 
in  seinem  zeitHchen  Verlauf  verfolgt  werden 
kann.  Der  zeitlich  veränderhche  Teil  ist  pro- 
portional der  Spannung  und  der  Kapazität, 
also  kann  der  anomale  Ladungsstrom  in  der 
Form  dargestellt  werden:  i  =  C.V. 99(t)+a, 
wo  ^^(t)  mit  wachsender  Zeit  auf  Null  sinkt. 
Als  empirische  näherungsweise  gültige  Formel 
hat  sich  häufig  bewährt:  99(t)=b.t— n,  wobei 
n<l  und  für  verschiedene  Kondensatoren 
verschieden  ist. 

Wird  nach  hinreichend  langer  Zeit  die 
Potentialdifferenz  der  Belegungen  auf  Null 
gebracht  und  gehalten  (z.  B.  durch  Kurz- 
schheßen  des  Kondensators),  so  erhält  man 
außer  dem  normalen  Entladungsstrom  einen 
übergelagerten  „anomalen  Entladungs- 
strom" i'  und  zwar  ist: 

i'=  — (i— a)=  — CV.(p(t). 

Die  durch  den  zeitlich  veränderlichen  Teil 
des  anomalen  Ladungsstromes  gegebene  Elek- 
trizitätsbewegung war  also  ein  reversibler 
Prozeß. 

Die  dem  Produkte  CV  gleiche,  dem  nor- 
malen Ladungs-  und  Entladungsstrome  ent- 
sprechende Elektrizitätsmenge  bezeichnet  man 
als   „disponible    Ladung",    die   gesamte 

63 


994 


Dielektrizität 


durch   den   anomalen    Strom   transportierte 

oo 

Menge  (durch  das  Integral  /  (i—ä)dt  dargestellt) 

o 

als  Rückstandsladung,  bisweilen  auch  als 
„vom  Kondensator  absorbierte  Ladung". 
Der  Ladung  entspricht  die  „Rückstands- 
bildung", der  Entladung  das  „Freiwerden 
des  Rückstandes". 

Werden  die  längere  Zeit  auf  die  Spannung  V 
gehaltenen  Belegungen  des  Kondensators  nur 
durch  eine  kurzdauernde  Verbindung  ent- 
laden und  dann  wieder  isoliert,  so  erfolgt  durch 
das  Freiwerden  des  Rückstandes  eine  neuerliche 
Ladung  des  Kondensators  mit  demselben  Vor- 
zeichen wie  die  ursprüngliche;  ist  das  Dielektri- 
kum leitend  (konstantes  Glied  a  von  i  nicht 
gleich  Null),  so  sinkt  diese  Ladung  nach  Er- 
reichen eines  Maximalwertes  wieder  ab. 

Allgemeiner  als  obige  Darstellung  des 
Stromverlaufes  bei  einmaliger  Ladung  und 
Entladung  ist  die  durch  das  experimentell 
gefundene  und  wiederholt  bestätigte  Super- 
positionsprinzip  gegebene: 

Werden  zur  Zeit  t=0  die  Belegungen  auf 
die  Potentialdifferenz  Vq  geladen,  dann  zur 
Zeit  ti  auf  die  Potentialdifferenz  Vj,  zur  Zeit 
ta  auf  Va  usw.,  so  läßt  sich  der  Strom  verlauf 
darstellen  durch: 
i=CVo^(t)+C(V,-Vo)99(t-t0+C(Va-V0 

(p{t-t,)+  .  . 
das  heißt:  jeder  Aenderung  der  Potentialdif- 
ferenz entspricht  ein  nach  einem  bestimmten 
Gesetze  99(t)  verlaufender  Strom,  der  im 
Momente  der  Spannungsänderung  einsetzt 
und  ungestört  weiter  abläuft,  auch  wenn  sich 
bei  einer  neuerlichen  Spannungsänderung  ein 
frisch  einsetzender  Strom  überlagert. 

Die  Erscheinungen  des  Rückstandes  sind 
speziell  bei  festen  Dielektrika  zu  be- 
obachten. 

sc)  Energie  Verluste  im  Wechselfelde 
(Siemens-Wärme).  Werden  die  Belegungen 
eines  Kondensators  mit  einer  Wechselstrom- 
quelle  verbunden,  so  tritt  in  vielen  Dielek- 
trika eine  merkliche  Wärmeerzeugung  auf 
(Siemens-Wärme),  und  zwar  in  viel  höherem 
Grade,  als  es  der  durch  die  Leitfähigkeit  des 
Mediums  bedingten  Joule  scheu  Wärme  ent- 
sprechenwürde. Die  meistenBeobachterfanden 
Proportionahtät  zwischen  der  pro  Zeiteinheit 
erzeugten  Wärme  und  dem  Quadrat  der  Effek- 

W 
tivspannung:  -  prop.  V^;  einzelne  Beob- 
achter fanden  aber  auch  für  den  Potenz- 
exponenten kleinere  Werte  (1,G  bis  1,9).  Bei 
Variation  der  Periodendauer  T  steigt  die 
Siemenswärme  bei  abnehmendem  T. 

Sd)  Abhängigkeit  der  Dielektrizi- 
tätskonstante von  Ladungsdauer  oder 
Periode.  Daß  Leitung  des  Mediums  den  un- 
mittelbar beobachteten  scheinbaren  Weit  der 
DK  erhöht  und  zwar  um  so  mehr,  je  größer 


die  Ladungsdauer  bei  Methoden  mit  konstan- 
ter Spannung,  oder  die  Periode  bei  Wechsel- 
strommethoden ist,  wurde  bereits  auf  Seite  992 
ausgeführt.  Zahlreiche  Beobachtungen  haben 
nun  ergeben,  daß  sich  die  scheinbare  DK  vieler 
Stoffe  in  viel  höherem  Grade  mit  der  Ladungs- 
dauer oder  Periode  ändert,  als  es  der  spezi- 
fischen Leitfähigkeit  entspricht. 

5e)  Dispersion.  Wie  auf  Seite  992  er- 
wähnt wurde,  führt  die  Maxwellsche  Theorie 
der  Fortpflanzung  elektromagnetischer  Wel- 
len in  leitenden  Dielektrika  zum  Resultat, 
daß  infolge  der  Leitung  eine  Absorption  ein- 
trete und  zugleich  eine  Dispersion  derart, 
daß  n  mit  wachsenden  Werten  der  Schwin- 
gungsdauer T  zunimmt.  Tatsächhch  zeigt 
sich  dieses  Resultat  nicht  bestätigt,  die 
normale  Dispersion  für  Licht  und  Hertzsche 
Wellen  hat  den  entgegengesetzten  Gang, 
indem  n  mit  wachsendem  r  abnimmt,  und 
außerdem  ist  der  absolute  Betrag  der  nor- 
malen wie  der  —  in  der  Nähe  von  Absorp- 
tionsstreifen auftretenden  —  anomalen  Dis- 
persion viel  größer  als  der  aus  der  Leitfähigkeit 
schlechtleitender  Dielektrika  (wie  Glas,  Ghm- 
mer,  Quarz,  organische  Flüssigkeiten  usw.) 
berechnete. 

Sowohl  die  im  Sinne  der  Optik  „normale 
Dispersion"  als  auch  die  optisch  „anomale 
Dispersion"  sind  vom  Standpunkt  der  all- 
gemeinen elektromagnetischen  Lichttheorie 
aus  anomale  Erscheinungen. 

6.  Theorie  der  anomalen  Erscheinungen. 
Von  den  im  vorigen  Abschnitt  beschriebenen 
Anomahen  läßt  sich  zeigen,  daß  die  unter  (b), 
(c)  und  (d)  genannten,  also  Rückstand- 
bildung, Siemenswärme  und  Abhängigkeit 
der  scheinbaren  DK  von  Ladungsdauer 
oder  Periode,  miteinander  zusammenhängen; 
besitzt  ein  Medium  Rückstandbildung,  so 
ist  damit  notwendig  das  Auftreten  der  andern 
beiden  Formen  anomalen  Verhaltens  ver- 
knüpft und  bei  gegebenem  Gesetze  der  Rück- 
standbildung sind  auch  die  quantitativen 
Verhältnisse  für  Siemenswärme  und  Aende- 
rung der  DK  ableitbar  (Seh weidler). 

Es  sei  der  zeitliche  Verlauf  des  anomalen  La- 
dungstromes (rückstandbildenden  Stromes) 
durch  die  Formel  i=CVg3(t)  gegeben  (vgl.  S.  993) 
und  die  exakte  Gültigkeit  des  Superpositions- 
prinzipes  vorausgesetzt.  Dann  läßt  sich  der 
zeitliche  Verlauf  des  Stromes  bei  beliebig  ver- 
änderlicher Spannung  zwischen  den  Belegungen 
des  Kondensators  berechnen.  Speziell  bei  An- 
nahme  einer  einfachen   sinusförmigen   Wechsel- 

27tt 

Spannung:  Vt  =  Vq  sin  -=-    ergibt  sich,  daß  der 

Strom  derselbe  ist,  als  ob  die  der  , .disponiblen 
Ladung"  entsprechende  Kapazität  C  in  C'=C 
(1+a)  und  der  Leitwert  L  (der  reziproke  Wider- 
stand)   des    Dielektrikums    im    Kondensator   in 

L'  =  L(l+  TS"' Y  b)  verändert  wäre,  und  zwar  ist: 

1       Li 


Dielektrizität 


995 


oc 


qp(t)cos -=^  dt  und  b 


:   I  qp(t)  sin  -7^  dt. 


T 


I.  Anomalien 


Da  diese  Integrale  wesentlich  positiv  sind,  folgt 
daraus  eine  scheinbare  Erhöhung  sowohl  der 
Kapazität  als  der  Leitfähigkeit.  Der  erhöhten 
scheinbaren  Leitfähigkeit  entspricht  die  Erregung 
der  Siemenswärme. 

Zur  Erklärung  der  Rückstandbildung 
und  der  mit  ihr  zusammenhängenden  Arten 
anomalen  Verhaltens  sind  drei  verschiedene 
Grundannahmen  möghch :  Zurückführung 
auf  AnomaHen  I.  der  Struktur,  II.  der  Lei- 
tung, IIL  der  dielektrischen  Verschie- 
bung:. 

der  Struktur  (In 
homogenität,  Max- 
wells  geschichtete 
Dielektrika).  Es  sei 
ein  Plattenkondensator 
AB  gegeben,  dessen  Di- 
elektrikum aus  zwei  ver- 
schiedenen Medien  mit 
den  Dielektrizitätskon- 
stanten Si  und  £3,  den 
spezifischen  Leitfähig- 
keiten Ai  und  ^2  und 
den  Dicken  d,  und  d, 
zusammengesetzt  sei.  Die 
Anwendung  der  allge- 
meinen Gesetze  der 
dielektrischen  Verschie- 
bung und  der  Leitung 
solcher  Kondensator  die 
charakteristischen  Eigenschaften  eines  rück- 
standsbildenden aufweist. 

Für  sehr  kurze  Ladungszeiten  oder  bei 
Wechselspannung  sehr  kleiner  Periode  ist  die 
Verteilung  des  elektrischen  Feldes  durch  die 
Dielektrizitätskonstanten  bestimmt;  die  dielek- 
trischen Verschiebungen  sind  in  beiden  Medien 
gleich  (2)1  =  5)2),  an  der  Trennungsfläche  be- 
findet sich  nur  freie  aber  keine  wahre  Ladung, 
und  die  Ladung  der  Platten  ist:  Q  =  ±CV,  wobei 
C  denselben  Wert  hat,  als  ob  die  beiden  Medien 
nichtleitend  wären  (vgl.  die  Formeln  auf  S.  989); 
diese  Ladung  entspricht  der  „disponiblen". 
Nach  hinreichend  langer  Dauer  der  Einschaltung 
einer  konstanten  Potentialdifferenz  V  wird  im 
stationären  Zustande  die  Feldverteilung  eine 
solche,  daß  die  Leitungsströme  in  beiden  Teilen 
gleich  werden  (^i^i  =  ilo®.);  an  der  Trennungs- 
fläche befindet  sich  dann  auch  wahre  Ladung 
und  die  Ladungen  der  Belegungen  sind  verändert. 
Dieser  allmählichen  Aenderung  der  Verteilung 
entspricht  die  Rückstandbildung.  Wird  nach 
hinreichend  langer  Zeit  —  bei  praktisch  er- 
reichtem stationärem  Endzustand  —  der  Kon- 
densator durch  momentanen  Kurzschluß  der 
Belegungen  entladen,  so  fließt  hierbei  die  dis- 
ponible Ladung  ab;  bei  unmittelbar  darauf  folgen- 
der Lsolierung  der  Belegungen  gleichen  sich 
infolge  der  Leitung  die  Ladung  der  Trennungsfläche 
und  die  durch  sie  an  den  Belegungen  gebundenen 
Ladungen  aus  und  es  tritt  eine  neuerliche  La- 
dung des  Kondensators  auf,  die  dem  Freiwerden 


des    Rückstandes   entspricht  und   sich   aus   den 
gegebenen  Crößen  exakt  berechnen  läßt. 

Die  Größe  der  disponiblen  Ladung,  des 
stationären  Leitungsstromes,  der  gesamten 
Rückstandladung  und  der  zeithche  Verlauf 
des  Freiwerdens  des  Rückstandes  lassen  sich 
auch  im  allgemeineren  Falle  berechnen,  daß 
nicht  zwei,  sondern  behebig  viele  Schichten  aus 
verschiedenen  Dielektrika  zusammengesetzt 
werden  (Maxwell,  weitere  Ausführung  der 
Theorie  durch  Holle  vi  gue  und  durch  Heß). 
Ebenso  läßt  sich  die  Gültigkeit  des  Super- 
positionsprinzips aus  diesen  Annahmen  all- 
gemein beweisen,  dagegen  führt  der  Versuch, 
den  zeithchen  Verlauf  des  rückstandbilden- 
den Stromes,  also  die  Funktion  w{t),  zu  be- 
rechnen, auf  Schwierigkeiten  mathematischer 
Natur.  Die  Kenntnis  dieser  Funktion  ist 
aber  nach  den  Ausführungen  auf  Seite  994 
die  Grundlage  für  Ermittelung  der  Gesetze  der 
Siemenswärme  und  der  Abhängigkeit  der  DK 
von  Ladungsdauer  oder  Periode. 

Experimentelle  Untersuchungen  haben  ge- 
zeigt, daß  künsthch  hergestellte  „geschichtete 
Dielektrika"  tatsächhch  das  quahtative  Ver- 
halten rückstandbildender  Medien  zeigen; 
auch  gelang  es  in  manchen  Fällen,  bei  schein- 
bar homogenen,  aber  rückstandbildenden 
Dielektrika,  z.  ß.  Paraffin,  durch  sorgfältige 
Reinigung  des  Stoffes  die  Rückstandbildung 
zu  unterdrücken  und  damit  die  Theorie,  daß 
Inhomogenität  die  Ursache  des  Rückstandes 
sei,  zu  stützen.  Andere  Versuche  gleicher  Art 
verhefen  aber  ergebnislos.  Ebenso  tritt 
keine  Rückstandsbildung  auf,  wenn  ur- 
sprünghch  rückstandsfreie  flüssige  Dielektrika 
zu  einer  Mischung  oder  Lösung  vereinigt 
werden,  also  ein  in  bezug  auf  molekulare 
Struktur  inhomogenes  Medium  bilden. 

IL  Anomalien  der  Leitung.  Daß  die 
Leitung  im  Dielektrikum  zwar  qualitativ 
die  Erscheinung  der  Siemenswärme  und  der 
Abhängigkeit  der  DK  von  Ladungsdauer  oder 
Periode  erklärt,  nicht  aber  quantitativ, 
wurde  bereits  erwähnt.  Unter  Berücksichti- 
gung der  anomalen  Leitung  scheint  die 
Zurückführung  auch  der  Rückstandbildung 
und  der  mit  ihr  zusammenhängenden  Er- 
scheinungen auf  Leitung  eher  möghch. 
Die  anomale  Leitung  als  solche  läßt  sich 
erklären  durch  die  Annahme,  daß  sie  auf 
lonenleitung  beruht  und  ähnhchen  Ge- 
setzen folgt,  wie  sie  bei  ionisierten  Gasen  ge- 
funden wurden  (vgl.  den  Artikel  „Elektrizi- 
tätsleitung in  Gasen").  Tatsächhch  ist 
es  gelungen,  in  flüssigen  Dielektrika  die  Zahl 
der  Ionen  in  der  Volumeinheit,  die  Beweg- 
hchkeit  der  Ionen,  die  lonisierungsstärke  und 
den  ,, Koeffizienten  der  Wiedervereinigung" 
der  Größenordnung  nach  zu  bestimmen. 

Durch  anom;  Je  Leitung  können  zwar  einige 
der  früher  besprochenen  Erscheinungen  quali- 
tativ erklärt  werden,  z.  B.  die  Zunahme  der 

63* 


996 


Dielektiizität 


scheinbaren  Kapazität  eines  Kondensators 
mi  zunehmender  Ladungszeit  oder  Periode, 
sowie  die  Tatsache,  daß  die  Siemenswärme 
größer  ist,  als  dem  stationären  Werte  der 
Leitfähigkeit  entspricht,  und  daß  sie  mit  ab- 
nehmender Periode  des  Wechselstromes  an- 
steigt; doch  sind  die  charakteristischen 
Eigenschaften  des  rückstandbildenden  Stro- 
mes, insbesondere  die  Gültigkeit  des  Super- 
positionsprinzips, aus  der  lonenhypothese 
nicht  ableitbar. 

Die  auf  anomaler  Leitung  beruhenden 
Vorgänge  dürften  daher  wohl  an  den  bei 
Dielektrikas  beobachteten  Erscheinungen  be- 
teiligt sein,  besonders  bei  flüssigen;  doch  er- 
klären sie  nicht  vollständig  alle  Anomahen. 
III.  Anomalien  der  dielektrischen 
Verschiebung.  Als  dritte  Erklärungs- 
möghchkeit  bleibt  übrig,  die  einfachen  Grund- 
annahmen der  Maxwellschen  Theorie  über 
die  Beziehung  zwischen  der  dielektrischen 
Verschiebung  und  der  Feldstärke  aufzugeben 
und  durch  verwickeitere  zu  ersetzen;  hier- 
nach ist  der  Proportionahtätsfaktor  zwischen 
%  und  @  keine  Konstante,  sondern  entweder 
von  der  Größe  oder  von  dem  zeitlichen  Ver- 
laufe der  Feldstärke  abhängig. 

Mit  Rücksicht  auf  analoge  Verhältnisse 
im  Gebiete  der  Elastizität  und  des  Magnetis- 
mus spricht  man  in  diesem  Falle  von  „di- 
elektrischer Nachwirkung"  oder  „di- 
elektrischer Hysteresis"  im  weiteren 
Sinne  des  Wortes  ( B  o  1 1  z  m  a  n  n,  H  o  p  ki  n  s  o  n). 
Es  handelt  sich  nun  zunächst  um  eine 
präzisere  Formulierung  der  Abhängigkeit  der 
dielektrischen  Verschiebung  von  der  ,, Vor- 
geschichte" des  Dielektrikums. 

Eigentliche  Hysteresis,  im  engeren 
Sinne  des  Wortes,  wird  häufig  jene  Form  der 
Nachwirkung  genannt,  die  bei  ferromagne- 
tischen  Stoffen  in  bezug  auf  die  Abhängig- 
keit der  ,, magnetischen  Induktion"  von  der 
magnetischen  Feldstärke  beobachtet  wurde 
(vgl.  den  Artikel  ,,Magne  tische  In- 
fluenz"). Die 
^  Uebertragung 

auf    elektrische 
Vorgänge  führt  j 
zu       folgenden 
Annahmen: 
Bei  periodisch 
wechselnder 
Feldstärke       @ 
(Wechselspan- 
nung) wird  der 
jeweilige    Wert 
der      dielektri- 
schen Verschie- 
bung  'S   durch 
die  Ordinate  der 
in      Figur      7      schematisch      abgebildeten 
Kurve    („Hysteresis-Schleife")     dargestellt. 
Der      Flächeninhalt      dieser      Schleife      ist 


ein  Maß  der  innerhalb  einer  Periode  des 
Wechselstromes  in  Wärme  umgewandelten 
Energie.  Es  folgt  weiter  die  Existenz  einer 
„dielektrischen  Koerzitivkraft"  (in  der  Fi- 
gur OA)  und  einer  „remanenten  Elektrisie- 
rung" (OB).  Trotz  gewisser  Analogien,  die 
zwischen  den  dielektrischen  Energieverlusten 
und  der  Hysteresiswärme  magnetischer  Stoffe 
bestehen,  ist  nach  eingehenden  Untersu- 
chungen Beaulards  diese  Theorie  ungeeignet, 
die  tatsäclüich  beobachteten  Erscheinungen 
zu  erklären. 

Viskose  Hysteresis  (elektrische 
Viskosität).  Die  Grundannahme  dieser 
Theorie  ist  es,  daß  bei  veränderlicher  elek- 
trischer Feldstärke  die  dielektrische  Ver- 
schiebung nicht  in  jedem  Augenbhcke  der 
gerade  bestehenden  Feldstärke  proportional 
ist,  sondern  nach  einem  bestimmten  Gesetze 
des  zeithchen  Verlaufes  sich  einem  der  Feld- 
stärke proportionalen  stationären  Endwerte 
annähert.  Bei  Erregung  eines  konstanten 
Feldes  wird  daher  der  stationäre  Zustand  all- 
mähhch,  nicht  aber  sofort,  erreicht;  bei  ver- 
änderlicher (z.  B.  periodisch  wechselnder) 
Feldstärke  bleibt  die  dielektrische  Verscliie- 
bung  hinter  den  dem  stationären  Gleich- 
gewichtszustande entsprechenden  Werten  zu- 
rück. Diese  „Verspätung"  führt  zum  Namen 
,, Hysteresis",  die  Analogie  mit  dem  Verhalten 
eines  Körpers,  der  innerhalb  einer  zähen 
(viskosen)  Flüssigkeit  wechselnden  Kräften 
unterhegt,  zum  Namen  „Viskosität". 

Eine  bestimmte  Annahme  über  das  Gesetz 
des  zeithchen  Verlaufes  hat  zuerst  H.  Pellat 
eingeführt. 

Nach  dieser  Theorie  kann  die  dielektrische 
Verschiebung  ®  in  zwei  Bestandteile  zerlegt 
werden :  3)  =  2)  i  +  ®  2.  Der  Teil  S  j  folgt  unmittel- 
bar jeder  Aenderung  von  ©  und  ist  daher  stets: 

s 
S),  =  —  (£:  hierbei  ist  e  die  ..wahre  Dielektrizi- 

tätskonstante"  und  durch  'S),  ist  die  disponible 
Ladung   bestimmt.      Der   Teil  'S) 2  strebt  einem 

ebenfalls  (S  proportionalen  Endwert  ^j^S  zu,  und 


47r 

zwar  nach  der  Gleichung:  -^~=  — af®,- 
Bei  konstantem  @  wird  daher: 


An 


e- 


®-i^+£(i- 


-at\ 

-e         ©. 


Dem  allmählichen  Anwachsen  von  2)  entspricht 
die  Rückstandsbildung,  und  zwar  hat  die  auf 
S.  993  eingeführte  Funktion  qp(t)  den  speziellen 

Wert  qp(t)  =  ß-ö-e  erhalten.  Die  Gültigkeit  des 
Superpositionsprinzips  läßt  sich  allgemein 
beweisen. 

Da  das  von  dieser  Theorie  angenommene 
Gesetz  des  zeitlichen  Verlaufes  des  rück- 
standsbildenden Stromes  mit  der  Erfahrung 
nicht  übereinstimmt,  hat  Seh  weidler 
die  Annahmen  der  Pellatschen  Theorie 
etwas  verallgemeinert. 


Dielektrizität 


997 


Die  Größe  5)j  der  Pellatschen  Formel 
wird  hierin  in  eine  Summe  beliebig  vieler 
Glieder  zerlegt,  von  denen  jedes  einzelne  nach 
einem  dem  Pellatschen  ganz  gleichen  Gesetze 
sich  verändert;  nur  sind  die  Werte  der  Kon- 
stanten cc  und  &  für  alle   Glieder  verschieden; 

es  wird  also  (p(t)  =  l^ai&ie  ' .  Sind  alle  Werte 
von  «i  und  ^i  bekannt,  so  läßt  sich  außer  dem 
Rückstande  auch  die  Aenderung  der  scheinbaren 
Kapazität  mit  der  Periode  und  die  Erzeugung 
von  Siemenswärme  cjuantitativ  berechnen.  Wie 
Grover  experimentell  nachgewiesen  hat,  sind 
die  Erscheinungen  an  Paraffinpapierkonden- 
satoren tatsächlich  durch  diese  Formeln  dar- 
stellbar, wenn  man  obige  Summe  in  drei  Glieder 
mit  passend  gewählten  Werten  von  c;  und  & 
zerlegt. 

lieber  die  molekulartheoretische  Deutung 
dieser  Theorie  der  dielektrischen  Nachwirkung 
vgl.  den  nächsten  Abschnitt. 

Ebenso  ist  dort  die  bisher  nicht  behandelte 
AnomaUe  der  Dispersionserscheinungen  auf 
molekulare  Vorgänge  zurückgeführt. 

7.  Molekulartheorie  der  Dielektrika. 
Die  Faraday-Maxwellsche  Auffassung  des 
elektromagnetischen  Feldes  betrachtet  die 
Dielektrika  als  homogene  Medien,  sieht 
also  bewußterweise  von  dem  Aufbau  der 
Materie  aus  Atomen  und  Molekülen  ab;  ihre 
Differentialgleichungen  beziehen  sich  somit 
auf  Mittelwerte  der  elektrischen  Größen  in 
Räumen ,  deren  Dimensionen  hinreichend 
groß  gegen  die  eines  einzelnen  Moleküles 
sind.  Etwas  veränderte  Gesichtspunkte 
liefert  die  Berücksichtigung  der  atomistischen 
Struktur  der  Materie. 

7a)  Annahme  leitender  Moleküle, 
Eine  ältere  Theorie  geht  von  der  Vorstellung 
aus,  daß  die  einzelnen  Moleküle  auch  eines 
Isolators  leitend,  aber  durch  nichtleitende 
Zwischenräume  (Vakuum)  voneinander  ge- 
trennt sind ;  ein  grobes  Modell  eines  Dielektri- 
kums nach  dieser  Auf- 
fassung wird  also  durch 
-0+  einen   Nichtleiter  darge- 

-0+  stellt,  in  dem  zahlreiche 

"O"*  einander  nicht  berühren- 

.Q+"^  de  Metallteilchen  einge- 
bettet sind.  Es  ist  so- 
fort ersichtlich,  daß  ein 
derartiges  Medium  —  als 
Dielektrikum  zwischen 
0+  die      Belegungen     eines 

Kondensators     gebracht 
—  infolge   der  Influenz- 
ladungen   der    leitenden 
Teilchen    die    Kapazität 
des     Kondensators     er- 
höhen muß.     Die  Größe 
der  Kapazitätserhöhung, 
somit  die  scheinbare  Dielektrizitätskonstante, 
ist   durch    die  Zahl,  die  Größe  und  die  An- 
ordnung der  leitenden  Teilchen  bedingt. 
Unter  der  Voraussetzung,  daß  diese  gleich- 


-0+ 


-0+ 

1-0+ 

-0* 


-0+    -0+ 


-0+ 


0+    -o^ 


Fig.  8. 


mäßig  verteilt  und  kugelförmig  sind  und  daß 
ihre  mittleren  Entfernungen  groß  gegen  ihren 
Durchmesser  sind,  läßt  sich  die  sogenannte 
„Clausius-Mosottische  Formel"  ab- 
leiten: 

l+2co  ,  £—1 

£  =  V oder:     oj  =  - = 

1— w  e+2 

Hierbei  ist  e  die  scheinbare  DK  des  Stoffes, 
CO  die  relative  Raumerfüllung,  d.  i.  das 
Verhältnis  des  von  leitenden  Molekülen  ein- 
genommenen Volumens  zum  Gesamtvolumen. 
Da  nun  die  Dichte  d  des  Stoffes  (im  gewöhn- 
lichen Sinne  als  experimentell  bestimmtes 
spezifisches  Gewicht)  zur  „wahren  Dichte"  do 
des  wirkhch  von  wägbarer  Materie  erfüllten 
Raumes  in  der  Beziehung  steht:  d=doco,  folgt 
aus  der  Clausius -Mos ottischen  Formel 
die  Gleichung: 

-  =  ^-    d  =  do. 
0)      e — 1 

Dabei  kann  für  einen  bestimmten  Stoff  dg 
als  Konstante  betrachtet  werden,  insofern  man 
Dichteänderungen,  die  durch  Aenderungen 
der  Temperatur,  des  Druckes  oder  des  Aggre- 
gatzustandes hervorgerufen  sind,  bloß  auf 
Änderungen  der  Verteilung  der  Moleküle, 
nicht  ihres   wahren   Volumens   zurückführt. 

Die  Konstanz  des  obigen  Ausdruckes  und 
damit  die  Richtigkeit  der  Clausius-Mo- 
s ottischen  Formel  läßt  sich  also  experi- 
mentell prüfen. 

Bei  Gasen,  wo  co  sehr  klein,  also  £  =  l+3a), 
ist  tatsäclüich  (e — l)  =  'doj  der  Dichte  pro- 
portional. 

Dagegen  ist  die  Temperaturabhängigkeit 
der  DK  flüssiger  und  fester  Dielektrika  in 
vielen  Fällen  durch  die  Formel  nicht  dar- 
gestellt. 

Sucht  man  auf  Grund  der  Clausius- Mo- 
se tti  sehen  Formel  aus  der  beobachteten  DK 
eines  flüssigen  Dielektrikums  die  DK  dessf  Iben 
Stoffes  in  dampfförmigen  Zustand  zu  berechnen 
oder  umgekehrt,  so  ist  oft  gute  Übereinstim- 
mung vorhanden,  bisweilen  aber  versagt  die 
Formel. 

Nimmt  man  statt  kugelförmiger  Teilchen 
ellipsoidische  an  oder  statt  gleichförmiger  Ver- 
teilung eine  nach  verschiedenen  Richtungen  ver- 
schieden dichte  Anordnung  der  Teilchen,  so 
lassen  sich  in  analoger  Weise  die  Eigenschaften 
anisotroper  Dielektrika  erklären  (Lampa). 

7b)  Elektronentheorie  der  Dielek- 
trika. Die  Elektronentheorie  (vgl.  den  Ar- 
tikel ,,Elektronen")  geht  von  der  Annahme 
aus,  daß  im  leeren  Räume  die  Maxwellschen 
Gleichungen  des  elektromagnetischen  Feldes 
gültig  sind,  daß  aber  die  ,, Ladungen",  also  die 
Anfangs-  und  Endpunkte  der  elektrischen 
Kraftlinien,  unveränderhch  an  materielle 
Teilchen  von  träger  Masse  (Ionen  und  Elek- 
tronen) gebunden  sind:  die  absolute  Größe 
der  Ladung  eines  solchen  Teilchens  ist  gleich 
(oder  ein  ganzzahhges  Vielfaches)  einer  uni- 


998 


Dielektrizität 


verseilen  Naturkonstante,  dem  sogenannten 
„Elementarquantum  der  Elektrizi- 
tät" (e=4,7.10-"  stat.  Einh.  angenähert). 
Die  Vorgänge  der  Elektrizitätsleitung 
beruhen  auf  Ladungstransport  durch  Be- 
wegung der  Ionen  und  Elektronen;  die  di- 
elektrischen Erscheinungen  sind  bedingt 
durch  relative  Verschiebung  der  positiven  und 
negativen  Elementarbestandteile  emes  Mole- 
küles  oderAtomes;  diese  relative  Verschieb- 
barkeit ersetzt  also  die  Leitung  im  Moleküle 
nach  der  älteren  Auffassung. 

In  bezug  auf  die  Einzelheiten  dieses  Vor- 
ganges können  noch  zwei  Hauptformen  der 
Theorie   unterschieden  werden:   1.   die   Ele- 
mentarbestandteile  mit  dem  absoluten  Be- 
trage nach  gleicher,  dem  Vorzeichen  nach  ent- 
gegengesetzter   Ladung    ep    (e  =  Elementar- 
quantum, p=ganze  Zahl)  sind  innerhalb  des 
Moleküles    durch    „quasielastische"    Kräfte 
aneinander  gebunden  und  entfernen  sich  von- 
einander unter  der  Einwirkung  eines  elek- 
trischen Feldes  um  eine  der  Feldstärke  pro- 
portionale Strecke ;  2.  die  beiden  Elementar- 
bestandteile   sind  in   unveränderücher^^Ent- ; -Beziehung; 
fernung,  bilden  also  einen  „fixen  Dipol"  und ; 
unter    der    Einwirkung    eines    elektrischen  i 
Feldes    tritt    eine    teilweise    Gleichrichtung! 
(paraUel  der  Richtung  des  Feldes)  der  Achsen 
der  Dipole  ein,  ähnhch  wie  dies  in  der  Mole- 
kulartheorie des  Magnetismus  angenommen 
wird  (H.  V.  Helmholtz^ 

Das  Produkt  M  =  pe.l  aus  der  absoluten 
Größe  und  der  Distanz  der  beiden  Ladungen 
wird  das  „elektrische  Moment"  des  Dipoles 
genannt.  Die  Voraussetzung,  daß  das  mittlere 
Moment  eines  einzelnen  Dipoles  proportional  der 
Feldstärke  sei,  also:  M  =  pe.lo.(5,  führt  zu  einer 
anschaulichen  Vorstellung 
der  Begriffe  „Polarisation", 
„wahre"  und  ,, freie"  La- 
dung (vgl.  S.  988/89).  Die 
Belegungen  A  und  B  eines 
Kondensators  tragen  pro 
FLächeneinheit  die  La- 
dungen +0;  in  der  Volum- 
einheit des  Dielektrikums 
sind  N  Dipole  vom  mitt- 
leren Momente  pelo.©  vor- 
handen ;  dann  ist  das  elek- 
trische Feld  dasselbe,  als 
ob  eine  der  positiven  Be- 
legung A  anliegende  Schicht 
der  Dicke  lo©  in  der  Volum- 
einheit die  Ladung:  —  Npe 
und  eine  gleichdicke  Schicht 
an  B  die  Ladung  +Npe 
enthielte ,      während      im 

-1-  Iimern    in    der  Volumein - 

heit  gleich  viel  positive 
und  negative  Ladungen 
enthalten  sind.  Die  von 
der»  Dipolen  herrührende  scheinbare  Flächen- 
dichte ist  also:  c'  =  rpNpelo®;  0  stellt  die  wahre, 
((>—<;')  die  freie  Flächendichte  der  Ladung  dar. 
Die  Feldstärke  ist  gegeben  durch:  (£  =  47r((;— c') 


^  47r(®— ■$);  es  ist  also  ^  =  «g  =  Npelo.S  und 
somit  a  =  1  +  47rx  =  (l+47rNpelo). 

Wird  die  erste  der  beiden  oben  erwähnten 
Annahmen  gemacht,  nämlich  daß  die  La- 
dungen des  Dipoles  durch  quasielastische,  der 
Entfernung  proportionale  Anziehungskräfte 
aneinander  gebunden  sind,  so  folgt  hieraus, 
daß  der  Dipol  eine  durch  die  Größe  dieser 
Kraft  und  durch  die  Masse  der  Ladungsträger 
bestimmte  Eigenperiode  To  seiner  Schwin- 
gungen besitzt  oder  daß  er,  wie  man  sich  aus- 
di-ückt,  ein  „elektrischer  Resona,tor" 
ist.  Ein  periodisch  wechselndes  elektrisches 
Feld  oder  eine  im  Diele  ktrikum  lortschreitende 
elektromagnetische  Welle  wird  daher  in  ver- 
schiedener Weise  beeinflußt,  je  nach  dem  Ver- 
hältnisse, das  zwischen  der  Periode  t  und  der 
Eigenperiode  To  der  Resonatoren  besteht. 
Auf  dieser  Grundlage  lassen  sich  die  Disper- 
sionserscheinungen in  dielektrischen  Me- 
dien erklären,  (H.  A.  Lorentz,  P.  Drude, 
M.  Planck). 

Füi-  den  Brechungskoeffizienten  n  einer  elek- 
trischen   Welle    der    Periode   t   ergibt   sich   die 


+  a 


,  wo  a  und  b 


B 


Fig.  9. 


n2— 1  ,  „ 

Konstante  sind.    Die  Spezialfälle  sind: 
r   sehr  groß  gegen  Tq-,   n  =  const.    (keine  Dis- 
persion); 
T>To;    n>l,    mit   abnehmenden  r   zunehmend 

(normale    Dispersion); 
r  nahe  gleich   r„;    bei   abnehmendem   r   springt 
n  von  hohen    positiven    auf    negative  Werte 
über    (anomale    Dispersion     im    Gebiete 
eines  Streifens  selektiver  Absorption). 
T<  To;    n<  1,    mit  abnehmendem  r  wachsend 
(anomale    Dispersion    auf    der    kurzwelligen 
Seite  des  Absorptionstreifens); 
t  sehr  klein  gegen  Tq;  n  nähert  sich  dem  Grenz- 
wert 1;  (das  Medium  verhält  sich  gegenüber 
sehr  raschen  Schwingungen,  denen  die  Reso- 
natoren nicht  folgen  können,  wie  der  leere 
Raum). 

Die  Annahme  einheitlicher  Resonatoren 
kann  natürhch  durch  die  allgemeinere  ersetzt 
werden,  daß  gleichzeitig  Resonatoren  ver- 
schiedener Eigenperioden  vorhanden  sind. 
Die  Leitung  in  Dielektrika«  erklärt  sich 
aus  der  Annahme,  daß  neben  den  im  Mole- 
küle gebundenen  Ionen  und  Elektronen 
(„Polarisationselektronen")  auch  frei  be- 
wegliche vorhanden  sind  (elektrolytische 
Ionen  und  „Leitungselektronen").  Speziell 
die  Untersuchung  flüssiger  Dielektrika  (vgl. 
Seite  993)  hat  ergeben,  daß  zwei  Typen  von 
Ionen  vorhanden  sind,  solche  mit  einer  Be- 
weghchkeit  (= Wanderungsgeschwindigkeit  in 
einem  elektrischen  Felde  der  Stärke  Eins) 
gleicher  Größenordnung  wie  die  der  Ionen 
gewöhnlicher  Elektrolyte,  und  solche  von  be- 
deutend kleinerer  Beweglichkeit.  Ebenso  ist 
für  manche  feste  Dielektrika,  z.  B.  Glas,  elektro- 
lytische Leitung  nachgewiesen.  Über  die  Exi- 
stenz von  Leitungselektronen  in  Dielektrikas 
ist  bisher  nichts  Sicheres  festgestellt. 


Dielektrizität 


999 


Gegenüber  relativ  langsam  veränderlichen 
Feldern  verhält  sich  ein  Stoff  mit  Resonatoren, 
deren  Eigenperiode  Tq  klein  ist,  wie  ein  nor- 
males —  eventnell  leitendes  —  Dielektrikum. 
Nimmt  man  neben  jenen  Resonatoren,  die 
eine  mein*  oder  minder  gedämpfte  Schwingung 
der  Periode  Tq  ausführen  können,  auch  solche 
an,  deren  Bewegung  aperiodisch  gedämpft 
ist,  so  lassen  sich  die  Erscheinungen  der  di- 
elektrischen Nachwirkung  darauf  zurück- 
führen (Schweidler). 

Der  Pellatschen  Theorie  (vgl.  Seite  996) 
entspricht  die  Annahme,  daß  die  „Relaxa- 
tionszeit" der  aperiodisch  gedämpften  Resona- 
toren den  einheitlichen  Wert      hat  und  daß 

a 

d- 
der  Quotient      angibt,  in  welchem  Verhältnis 
e 

die  Zahl  der  in  der  Volumeinheit  befind- 
lichen aperiodisch  gedämpften  Resonatoren 
zur  Zahl  der  schwingungsfähigen  steht;  nach 
der  modifizierten  Theorie  ist  nicht  bloß  eine 
Sorte  solcher  aperiodisch  gedämpfter  Reso- 
natoren vorhanden,  sondern  es  sind  gleich- 
zeitig verschiedene  Sorten  vorhanden,  deren 
reziproke  Relaxationszeiten  durch  ai,az,a^... 
und  deren  relative  Anzahl  in  der  Volumein- 
heit durch  d-i,  '&z,  d^a  .  .  .  gegeben  sind. 

Die  Annahme  von  D  i  p  o  1  e  n  u  n  v e  r  ä  n  d  e  r  - 
liehen  Momentes,  die  in  einem  der  Feld- 
stärke proportionalen  Betrage  dieser  parallel 
gerichtet  werden,  ist  speziell  geeignet,  die 
Temperaturabhängigkeit  der  Dielektrizitäts- 
konstante zu  erklären  (P.  Debye). 

8.  Anhang:  Tabelle  der  Dielektrizitäts- 
konstanten. Folgende  Tabelle  ist  ein  durch 
einige  neuere  Resultate  ergänzter  Auszug  aus 
den  ausführlichen  und  mit  Zitat  der  Original- 
arbeit versehenen  Angaben  in  Landolt-Börn- 
stein,  Physikalisch-chemische  Tabellen  (3.  Aufl. 
1905)  und  in  L.  Graetz,  Eigenschaften  der 
Dielektrika  (aus  Winkelmanns  Handbuch  der 
Physik  2.  Aufl.  Bd.  IV/1.  1905). 

Die  Angaben  verschiedener  Autoren  zeigen 
oft  große  Differenzen,  die  nicht  bloß  auf  Beob- 
achtungsfehlern, sondern  auch  teils  auf  der 
Dispersion  oder  der  durch  anomales  Verhalten 
bedingten  Abhängigkeit  der  DK  von  der  Periode, 
teils  auf  mangelhafter  Definition  des  Materiales 
beruhen.  Naclistehende  Tabelle  enthält  in  der 
Regel  an  zweiter  Stelle  die  Angabe  der  Tem- 
peratur (Celsiusskale)  und  an  dritter  Stelle  die 
Periodendaner  (in  sec),  falls  die  Methode  der 
elektrischen  Wellen  angewendet  wurde.  Ist 
die  Periode  so  groß,  daß  eigentliche  Dispersion 
nicht  mehr  von  Einfluß  ist  (statische  Methoden, 
Wechselstrom),  so  ist  t  =  cx)  gesetzt;  hierbei 
kann  aber  die  auf  dielektrischer  Nachwirkung 
beruhende  Abhängigkeit  der  DK  von  r  das 
Resultat  noch  beeinflussen. 

Gase  (bei  0»  C):  £ 

Luft'(l  At) 1,00059 

„  i  (20  At) 1,011 

„  [(100  At) i,c55 


Wasserstoff  (1  At) 1,00026 

(20  At) 1,005 

(100  At) 1,024 

Kohlenoxyd  (1  At) 1,00069 

Kohlendioxyd  (1  At) 1,00096 

Methan  (1  At) 1,00094 

Helium  (1  At) 1,00007 

Gesättigte   Dämpfe: 

Benzol  (100»  C)  1,003 

Chloroform  (120"  C) 1,004 

Schwefelkohlenstoff  (100«  C)  .    .    .  1,0024 

Wasserdampf  (145"  C)      1,007 

Aethylalkohol  (100«  C) 1,007 

Aethyläther  (100«  C) 1,005 

Verflüssigte    Gase: 


'1,43 
11,50 


Flüssige  Luft  (Siedetemperatur) 

Sauerstoff  (—182»  C) 1,49 

Kohlendioxyd  (0«  C) 1,58 

,,  (krit.  Temperatur)  .   1,25 

Flüssigkeiten: 
Benzol,  18«  C,  25.  10-^«  sec;  .  .  2,26 
Toluol,  18»  C,  25.  10-1»  „  ,  ,  .  2,32 
Ortho-Xylol,  18»  C,  25.  10-"  sec  .  2,57 
Meta-Xylol,  18«  C,  25.  10-"  sec  .  2,37 
Chloroform,  18«  C,  25.  10-"  sec  .   5,0 

Hexan,  18»  C,  00 1,88 

Petroläther,  18  »C,  00 1,78 

Petroleum,  18»  C,  00 2,1 

18«  C,  400.  10-"  .    .    ./i,96 
18«  C,  400.  10^-".    .    .^2,13 

Paraffinöl,  18»  C,  00      2,12 

Olivenöl,  18»  C,  00 3,1 

Aethylalkohol,  18»  C,  00      ...    .25,8 

0»  C,oo 28,4 

—40»  C,  00  .  .  .  .35,3 
—120»  C,  00.  .  .  .54,6 
18»  C,  70.  10-1».  24,4 
18»  C,  25.  10-".  .23,0 
18»  C,  1,3.  10-"  .  8,8 
18«  C,  0,3.10-".  .  6,8 
Methylalkohol,  18«  C,  00  .  .  .31 
0«  C, 00  .  .  .35 
—100»  C,  00    .    .    .58 

Aethyläther,  18»  C,  00 4,37 

Ameisensäure,  18«  C,  10—"  sec.    .60 

Aceton,  18«  C,  — 21 

0«  C,  — 27 

Schwefelkohlenstoff,  18»  C,  00    .    .  2,6 

Wasser,  18»  C,  — 81 

„       0»  C,  —  .    .    .    . 
Eis,  —5»  C,  4.10-8  sec 

„     —190«  C,  25.10-" 


3 
/i,8 

l3,o 


Feste    Körper  (Zimmertemperatur): 

Schwefel,  amorph,  — 3,6  bis 

Quarz  (_L  Achse),  — 4,4    „ 

Quarzglas,  00 4,3 

25.10-" 3,2 

Kalkspat  (  II  Achse),  — 8,5 

(1  Achse),  —     ....  8,0 

Glimmer,  00 5,7    „ 

Steinsalz,  25.10-" 5,6 

Gewöhnliches  Glas,  00 3,3 

„    10-' 2,7 

Spiegelglas,  co 3,5 

Rohkautschuk,  00 2,1 

Kautschuk,  vxilkan.,  00 2,5 


4,2 

4,7 


6,6 

II 
6 

7 

2,2 

2,7 


1000 


Dielektrizität  —  Dielektrizität  der  Kristalle 


Hartgumnai,  oo 2,5  bis  2,7 

Guttapercha,  co 2,5    ,,4,4 

Schellack,  00 2,7    „3,7 

Kolophonium,  c» 2,5 

Bernstein,  00 2,8 

Literatur.  Es  sind  nur  grundlegende  oder  zu- 
sammenfassende Darstellungen  angeführt.  M. 
Faraday,  Expcrimental  Researches  in  Eleciri- 
city.  1839  bis  1855.  Deutsche  Ausgabe  von  S. 
Kalis  eher.  1889.  —  J.  C.  Maxwell,  Treatise 
on  Electricity  and  3Iagnetism.  1878.  Deutsche 
Ausgabe  von  B.  Weinstein.  1889.  —  iJ. 
Clausius,  Mechanische  Wärmetheorie.  2.  Aufl. 
Bd.  2.  1879.  —  H.  v.  Helmholts,  Gesammelte 
Abhandhingen  I,  545.  —  L.  Boltzmann,  Vor- 
lesungen über  31  a  x  ivells  Theorie  der  Elektrizität 
und  des  Lichtes.  1891.  —  H.  Hertz,  Ge- 
sammelte Werke.  Bd.  2,  Nr.  IS.  1890.  —  O. 
Heaviside,  Electromagnetic  Theory.  1893.  — 
P.  Drnde,  Physik  des  Aethers.  1894.  —  H. 
A.  Lorents,  Enzyklopädie  der  mathematischen 
Wissenschaften.  V,  II,  Heft  1,  S.  63  bis  280. 
1904.  —  JL.  Graetz,  Eigenschaften  der 
Dielektrika.  In  Winkelmanns  Handbuch  der 
Physik.  Bd.  IVß,  S.  77  bis  171.  1905.  3Iit 
Literaturnachweis  bis  zum  Jahre  1902.  —  A, 
Föpiil  und  M.  Abraham,  Einführung  in 
die  Maxw  ellsche  Theorie  der  Elektrizität.  1907. 

—  E.  V,  Schweidler,  Studien  über  die  Anomalien 
im  Verhalten  der  Dielektrika.  Sitzungsber.  d. 
kaiserl.  Akademie  der  Wissenschaften  in  Wien. 
Bd.  116.  1907.  Auch  Annalen  der  Physik. 
4.  Folge.   Bd.  24.    1907.  3Iit  Literaturverzeichnis. 

—  G.  Hudorf,  Die  Dielektrizitätskonstanten 
und  die  Befraklionsäquivalente.  Bericht  im,  .Jahr- 
buch der  Radioaktivität  u.  Elektronik.  Bd.  7. 
1910. 

E.   V.  Schweidler. 


Dielektrizität  der  Kristalle. 

Pyroelektrizität  und  Piezoelektrizität. 

1.  Phänomenologische  und  molekulare  Theorie. 
2.  Pyroelektrizität  des  Turmalins.  3.  Perma- 
nente Elektrizität  des  Turmalins.  4.  Quanti- 
tative Beziehungen.  5.  Piezoelektrische  Erschei- 
nungen. 6.  Phänomenologische  Theorie  der 
piezoelektrischen  Erscheinungen.  7.  Piezoelek- 
trische Moduln  des  Turmalins.  Wahre  und  falsche 
Pyroelektrizität.  8.  Piezoelektrizität  des  Quarzes. 
9.  Reziproke  Erscheinungen.  10.  Zur  molekularen 
Theorie  der  Piezo-  und  Pyroelektrizität. 

I.  Phänomenologische  und  molekulare 
Theorie.  In  der  Lehre  von  der  Dielektri- 
zität der  Kristalle  bieten  sich,  ebenso  wie 
bei  anderen  Molekularerscheinungen  zwei  ver- 
schiedene Wege  der  Forschung  dar;  wir  be- 
zeichnen sie  als  den  phänomenologischen 
und  als  den  molekulartheoretischen.  Da 
wir  im  folgenden  von  beiden  Methoden  ab- 
wechselnd Gebrauch  machen  werden,  so 
scheint  es  nützlich,  einige  allgemeine  Be- 
merkungen über  ihren  Charakter  und  über  ihr 
wechselseitiges    Verhältnis    voranzuschicken. 

Zu     einer     Theorie     physikalischer    Er- 


scheinungen kann  man  auf  einem  doppelten 
Wege  gelangen.  Bei  der  Verfolgung  des 
ersten  hält  man  sich  unmittelbar  an  die 
beobachteten  Erscheinungen.  Man  sucht 
die  Umstände,  unter  denen  die  Erscheinung 
eintritt,  ihre  Ursachen  durch  gemessene 
Werte  zahlenmäßig  festzulegen.  Ebenso 
mißt  man  die  als  Folge  jener  Umstände 
eintretenden  Veränderungen  der  Körper. 
Man  erhält  auf  diese  Weise  zwei  Reihen 
von  Zahlen,  die  wir  als  die  Parameter  der 
Ursachen  und  als  die  Parameter  der  Folge- 
erscheinungen oder  Wirkungen  bezeichnen 
können.  Dabei  ist  zu  beachten,  daß  bei 
allen  Veränderungen  der  Körper,  welche  sich 
in  umkehrbarer  Weise  vollziehen,  dieselbe 
Gruppe  von  Parametern  das  eme  Mal  als 
Parameter  der  Ursachen,  das  andere  Mal 
als  Parameter  der  Wirkungen  erscheinen 
kann.  Die  Methode  der  phänomenologischen 
Theorien  besteht  nun  darin,  daß  sie  zwischen 
den  Parametern  der  Ursachen  und  zwischen 
den  Parametern  der  Wirkungen  mathema- 
tische Beziehungen  aufstellen,  welche  eine 
Vorausberechnung  der  Wirkungen  bei  gege- 
benen Ursachen  gestatten,  ohne  daß  man  sich 
irgendwelche  anschauliche  Vorstellungen  über 
die  Natur  der  Körper  und  die  zwischen  ihren 
Teilchen  wirkenden  Kräfte  zu  bilden  braucht. 
Für  diese  mathematischen  Beziehungen  wird 
man  zunächst  immer  die  möglichst  einfache 
Form  wählen.  Für  eine  große  Zahl  von  Er- 
scheinungen reicht  es  erfahrungsgemäß  aus, 
die  Parameter  der  Wirkungen  gleich  linearen 
Funktionen  der  Parameter  der  Ursachen  zu 
setzen.  Der  große  Vorzug  der  phänomeno- 
logischen Theorien  besteht  in  ihrer  Unab- 
hängigkeit von  speziellen  Vorstellungen  über 
die  Natur  der  Körper;  ihre  Gleichungen  be- 
halten ihre  Gültigkeit,  wie  auch  jene  Vor- 
stellungen im  Laufe  der  Zeit  wechseln  mögen. 
Weniger  geeignet  erscheint  die  phänomeno- 
logische Methode  als  Leitfaden  zum  Auf- 
suchen neuer  Tatsachen  und  zum  Auffinden 
von  Beziehungen  zwischen  verschiedenen 
Klassen  von  Erscheinungen.  Wir  können 
auf  die  Körper  mechanische,  elektrische,  ma- 
gnetische, thermische  Wirkungen  ausüben; 
ihnen  entspricht  eine  große  Zahl  verschieden- 
artiger möglicher  Erscheinungen.  Ihre 
Darstellung  erfordert  die  Bestimmung  einer 
überaus  großen  Zahl  von  Koeffizienten, 
welche  in  den  erwähnten  linearen  Wechsel- 
beziehungen der  Parameter  auftreten.  Die 
Erfahrung  zeigt,  daß  manche  dieser  Ko- 
effizienten Null  sind  oder  von  der  Null  nur 
äußerst  wenig  abweichende  Werte  be- 
sitzen. Das  heißt  also,  von  den  Wirkungen, 
welche  vom  rein  phänomenologischen  Stand- 
punkte aus  gleich  berechtigt  und  gleich  wahr- 
scheinlich sind,  fallen  die  einen  völlig  aus, 
während  andere  in  auffallender  Stärke  in 
Erscheinung  treten.    Die  phänomenologische 


Dielektrizität  der  Kristalle 


1001 


Theorie  läßt  ferner  Wirkungen  höherer  Ord- 
nung als  möglich  erscheinen,  welche  gleich- 
zeitig von  zwei  oder  mehr  verschiedenen 
Ursachen  abhängen;  die  Gleichungen,  welche 
solchen  Erscheinungen  entsprechen,  ent- 
halten dann  neben  den  Parametern  der 
Wirkungen  mehrere  Klassen  von  Parametern 
der  Ursachen.  In  der  Tat  wird  eine  der- 
artige Abhängigkeit  schon  dadurch  bedingt, 
daß  alle  physikalischen  Koeffizienten  in 
Wirklichkeit  nicht  konstant,  sondern  ab- 
hängig von  den  Temperaturverhältnissen 
sind.  Man  sieht,  daß  durch  die  obige  Be- 
merkung eine  scheinbar  unbegrenzte  Fülle 
möglicher  neuer  Erscheinungen  gegeben  ist. 
Es  sind  indes  nur  wenige  derartige  Fälle 
genauer  untersucht.  Die  phänomenologische 
Theorie  selber  besitzt  nun  kein  Kriterium 
dafür,  ob  Erscheinungen,  die  auf  jenem 
Wege  vorauszusagen  sind,  wirklich  eintreten 
werden  oder  nicht. 

Hier  tritt  ergänzend  ein  der  zweite  Weg, 
auf  dem  wir  zum  Aufbau  einer  Theorie  ge- 
langen können,  die  Molekularhypothese.  Man 
denkt  sich  die  Körper  aufgebaut  aus  kleinsten 
Teilchen,  den  Molekülen,  welche  in  die 
Ferne  aufeinander  wirken.  Ihre  Wechsel- 
wirkungen können  entweder  durch  Zentral- 
kräfte dargestellt  sein,  welche  nur  von  der 
Entfernung  der  Schwerpunkte  der  Teil- 
chen abhängen,  deren  Richtung  mit  der 
Verbindungslinie  der  Schwerpunkte  zusam- 
menfällt. Es  ist  aber  ebenso  denkbar,  daß 
die  Moleküle  der  Körper  aufeinander  wirken 
wie  zwei  starre  Massen  von  endlicher  Größe 
oder  wie  zwei  Magnete,  daß  sie  also  trans- 
latorische Kräfte  nach  einer  nicht  mit  der 
Verbindungslinie  der  Schwerpunkte  zusam- 
menfallenden Richtung  und  zugleich  rota- 
torische Wirkungen  aufeinander  ausüben. 
Es  ist  nun  klar,  daß  alle  Erscheinungen,  die 
wir  an  den  Körpern  beobachten,  ihren  gemein- 
samen Grand  in  der  Konstitution  der  Mole- 
küle und  dem  Gesetze  ihrer  Wechselwirkung 
haben  müssen.  Die  Koeffizienten,  welche  in 
den  Ansätzen  der  phänomenologischen  Theo- 
rien in  so  großer  Zahl  auftreten,  können  in 
Wirklichkeit  nicht  voneinander  unabhängig 
sein,  sie  müssen  alle  gegeben  sein  durch  die 
Konstitution  der  Moleküle  und  das  Gesetz 
ihrer  Wechselwirkungen.  Die  Ansätze  der 
phänomenologischen  Theorie  können  wir 
in  gewissem  Sinne  vergleichen  mit  der  Dar- 
stellung der  Planetenbahnen  durch  eine 
Häufung  von  Kreisbewegungen.  Wenn  es 
gelänge,  die  molekulare  Theorie  der  Materie 
durchzuführen,  so  wäre  der  Fortschritt  ein 
ähnlicher,  wie  der  von  den  Kepler  sehen 
Gesetzen  zu  der  Newton  sehen  Theorie. 

2.  Pyroelektrizität  des  Turmalins.  Im 
Jahre  1703  brachten  holländische  Kauf- 
leute einen  Halbedelstein,  den  Turmalin, 
mit  aus  Ceylon.    Man  entdeckte  wohl  durch 


Zufall  die  Tatsache,  daß  der  erhitzte  Tur- 
malin Kohlenasche  anzog,  und  die  ange- 
zogene bald  darauf  wieder  abstieß.  Der 
Turmalin  wurde  daher  von  den  Holländern 
als  ,, Aschentrecker"  bezeichnet.  Später  er- 
kannte man,  daß  die  beobachtete  Erschei- 
nung auf  einer  elektrischen  Erregung  des 
Turmalins  beruht. 

Der  Turmalin  kristallisiert  im  hexagonalen 
System,  und  zwar  gehört  er  der  hemimorph- 
tetartoedrischen  Gruppe  an.  Wir  finden 
an  ihm  leicht  eine  reguläre  sechsseitige 
Säule  sowie  eine  dreiseitige  Säule,  durch 
welche  die  abwechselnden  Kanten  der  erste- 
ren  gerade  abgestumpft  werden.  Endlich  ein 
Rhomboeder,  dessen  Flächen  an  dem  einen 
Ende  des  Kristalles  gerade  über  den  Flächen, 
an  dem  anderen  gerade  über  den  Kanten  der 
dreiseitigen  Säule  sich  befinden.  Wir  be- 
zeichnen das  erstere  als  das  analoge,  das 
letztere  als  das  antiloge  Ende.  Besonders 
deutlich  tritt  der  Unterschied  dann  hervor, 
Wenn  die  Flächen  der  sechsseitigen  Säule  völlig 
verschwinden,  wie  in  Figur  1  (S.  1007).  Die 
drei  Ebenen,  welche  durch  die  Achse  der 
beiden  Säulen,  die  Hauptachse  des  Kristalls 
senkrecht  zu  den  Seiten  der  dreiseitigen 
Säule  hindurchgehen,  sind  Symmetrieebenen. 

Die  Verteilung  der  elektrischen  Ladung, 
welche  bei  der  Abkühlung  eines  erhitzten 
Turmalins  an  seiner  Oberfläche  auftritt,  hat 
Kundt  unmittelbar  anschaulich  gemacht, 
mit  Hilfe  der  Lichtenbergschen  Methode 
der  Bestäubung.  Ein  Gemisch  von  Mennige 
und  Schwefelpulver  wird  durch  ein  Sieb 
von  Baumwollefäden  hindurchgetrieben;  in- 
folge der  Reibung  werden  die  Teilchen 
des  Schwefels  negativ,  die  Teilchen  der 
Mennige  positiv  elektrisch.  Es  werden 
also  die  Schwefelteilchen  angezogen  von  den 
positiv  elektrischen  Stellen  der  Oberfläche, 
die  Mennigeteilchen  von  den  negativ  elek- 
trischen. Jene  bedecken  sich  mit  dem  gelben 
Schwefel,  diese  mit  der  roten  Mennige. 
Wenn  man  den  sich  abkühlenden  Turmalin 
in  dieser  Weise  bestäubt,  so  wird  das  analoge 
Ende  rot,  das  antiloge  Ende  gelb ;  beim  ATj- 
kühlen  wird  somit  das  analoge  Ende  negativ, 
das  antiloge  positiv  elektrisch.  Elektrische  Er- 
regung tritt  ebenso  ein,  wenn  man  einen  ab- 
gekühlten Turmalin  sich  erwärmen  läßt; 
das  Verhalten  der  beiden  Enden  kehrt  sich 
dann  aber  um,  das  analoge  ist  positiv,  das 
antiloge  negativ  elektrisch. 

Bei  der  Ausführung  des  Abkühlungs- 
versuches hängt  man  den  Turmalin  mit 
Hilfe  einer  Schlinge  aus  Kokonfaden  im 
Inneren  eines  Trockenkastens  auf,  der  auf 
eine  konstante  Temperatur  etwa  von  120** 
erhitzt  wird.  Wenn  er  in  seinem  ganzen 
Inneren  die  konstante  Temperatur  des 
Kastens  angenommen  hat,  nimmt  man  ihn 
heraus,  hängt  ihn  mit  Hilfe  der  Kokonfaden- 


1002 


Dielektrizität  der  Kristalle 


schlinge  frei  auf  und  Läßt  das  Gemisch  von 
Mennige-  und  Schwefelpulver  aus  dem  Be- 
stäuber von  oben  herab  auf  ihn  fallen. 

3.  Permanente  Elektrizität  des  Tur- 
malins.  Zu  quantitativen  Untersuchungen 
über  die  pyroelektrische  Erregung  des  Tur- 
malins  bieten  sich  zunächst  zwei  verschiedene 
von  Gaugain  und  von  Riecke  herrührende 
Methoden  dar.  Gaugain  umgibt  die  bei- 
den Enden  des  Turraalins  mit  leitenden 
Hüllen;  die  eine  davon  verbindet  er  mit  der 
Erde,  die  andere  mit  dem  Knopfe  eines 
Elektroskops.  Dieses  besteht  aus  einem 
einzigen  vertikal  herabhängenden  Goldblatte, 
dem  ein  zur  Erde  abgeleiteter  metallischer' 
Konduktor  gegenübergestellt  wird.  So- 
bald die  bei  der  Abkühlung  entwickelte 
Elektrizitätsmenge  einen  bestimmten,  von 
den  Abmessungen  des  Elektroskops  abhän- 
genden Betrag  erreicht  hat,  schlägt  das 
Goldblatt  an  den  abgeleiteten  Konduktor 
an,  es  erfolgt  eine  Selbstentladung  des 
Elektroskops.  Die  Zahl  der  während  der 
ganzen  Abkühlung  stattfindenden  Selbst- 
entladungen gibt  in  einer  allerdings  willkür- 
lichen Einheit  die  Gesamtmenge  der  ent- 
wickelten Elektrizität.  Die  Resultate  der 
Gaugainschen  Untersuchungen  sind  in  zwei 
von  ihm  aufgestellten  Sätzen  enthalten. 
1.  Die  von  einem  Turmalin  entwickelte 
Elektrizitätsmenge  ist  proportional  seinem 
Querschnitt  und  unabhängig  von  seiner 
Länge.  2.  Die  Elektrizitätsmenge,  welche 
ein  Turmalin  entwickelt,  wenn  seine  Tem- 
peratur um  eine  gewisse  Anzahl  von  Graden 
sinkt,  ist  unabhängig  von  der  dazu  erforder- 
lichen Zeit. 

Bei  der  von  Riecke  benützten  Methode 
hängt  man  den  Turmalin  nach  der  Ent- 
ferming  aus  dem  Trockenkasten  frei  über 
dem  Knopfe  eines  Blattelektroskops  auf 
und  verfolgt  die  Divergenz  des  letzteren. 
Im  ersten  Momente  nach  der  Herausnahme 
des  Turmalins  beobachtet  man  nie  eine 
solche.  Sie  entwickelt  sich  erst  allmählich, 
steigt  zu  einem  Maxiraum  an,  um  dann 
wieder  zu  Null  herabzusinken.  Die  Größe 
des  Maximums  und  die  Zeit  seines  Eintritts 
hängen  ab  von  der  anfänglichen  Temperatur, 
von  der  Abkühlungsgeschwindigkeit  und 
von  der  Leitfähigkeit,  welche  die  Oberfläche 
des  Turmalins  und  der  ihn  umgebende  Raum 
besitzen.  Der  Einfluß  der  Leitfähigkeit  tritt 
insbesondere  in  dem  Wiederabfalle  der  Ladung 
deutlich  hervor.  In  vollkommen  staubfreier, 
trockener  und  mäßig  verdünnter  Luft  konnte 
die  polare  Ladung  von  Turmalinen,  welche 
sich  im  Laufe  von  36  bis  60  Minuten  bis  auf 
Y?'^  über  die  umgebende  Luft  abkühlten, 
noch  nach  24  bis  30  Stunden  beobachtet 
werden.  Durch  diese  Beobachtung  findet 
eine  von  William  Thomson  (Lord  Kelvin) 
ausgesprochene  Vermutung  ihre  Bestätigung. 


Nach  ihr  sollte  der  Turmalin  ein  permanent 
elektrischer  Körper  sein,  ebenso  wie  ein 
Stahlmagnet  ein  permanent  magnetischer. 
Die  Masse  des  Turmalins  sollte  von  Hause 
aus  dieselbe  Art  von  elektrischer  Polari- 
sation besitzen,  wie  sie  bei  einem  Isolator 
durch  äußere  elektrische  Kräfte  hervor- 
gerufen wird.  Wir  nehmen  dementsprechend 
an,  daß  zu  jedem  Moleküle  des  Turmalins 
zwei  elektrische  Pole  mit  gleicher,  aber  ent- 
gegengesetzter Ladung  gehören;  ihre  Ver- 
bindungslinie, die  elektrische  Achse  des 
Moleküls  sei  parallel  mit  der  Hauptsache 
des  Kristalls.  Die  Moleküle  ordnen  sich  dann 
in  Reihen  oder  Ketten,  parallel  mit  der 
Kristallachse.  Im  Inneren  stehen  sich  je 
zwei  Pole  mit  entgegengesetzt  gleicher  La- 
dung unmittelbar  gegenüber,  so  daß  ihre 
Wirkungen  nach  außen  hin  sich  wechsel- 
seitig kompensieren.  Nur  die  in  den  End- 
gliedern der  Ketten  an  der  Oberfläche  des 
Turmalins  liegenden  Pole  können  nach  außen 
wirken.  Sie  bilden  scheinbare  elektrische 
Ladungen  der  Flächen,  durch  welche  die 
Turmalinsäule  an  ihrem  analogen  und  ihrem 
antilogen  Ende  begrenzt  wird.  Wir  be- 
zeichnen diese  Ladungen  mit  I  und  nennen 
sie  die  äquivalenten  Ladungen.  Von  ihnen 
wird  aber  nichts  zu  merken  sein,  wenn  der 
Turmalin  sich  längere  Zeit  in  einem  Räume 
von  konstanter  Temperatur  befunden  hat. 
Infolge  der  Leitfähigkeit,  welche  die  Tur- 
malinoberfläche  und  die  umgebende  Luft 
immer  bis  zu  einem  gewissen  Grade  be- 
sitzen, lagert  sich  der  Oberfläche  des  Tur- 
malins von  außen  her  eine  elektrische  Schicht 
auf,  die  wir  mit  A  bezeichnen  wollen.  Ihre 
Dichte  ist  an  jeder  Stelle  entgegengesetzt 
gleich  der  Dichte  von  I;  eine  freie  nach  außen 
wirkende  Ladung  ist  also  nicht  vorhanden. 
Der  in  einem  Trockenkasten  längere  Zeit 
erhitzte  Turmalin  übt  in  der  Tat,  wie  die 
Beobachtung  lehrt,  keine  elektrische  Wirkung 
aus.  Wenn  aber  seine  Temperatur  sinkt, 
so  ändert  sich  die  Stärke  der  molekularen 
Elektrizität.  Diese  Aenderung  kann  schon 
durch  die  Volumkontraktion  und  durch  die 
veränderten  Abstände  der  Moleküle  be- 
dingt sein,  sie  kann  aber  auch  unmittelbar 
von  der  Temperaturänderung  herrühren. 
Wie  dem  auch  sei,  jedenfalls  erzeugt  die 
Aenderung  der  inneren  molekularen  Ladung 
eine  entsprechende  Aenderung  der  äqui- 
valenten Ladung  I.  Diese  ist  also  eine  Funk- 
tion der  Temperatur  t  und  wir  wollen  den 
der  Temperatur  t  entsprechenden  Wert 
mit  I(t)  bezeichnen.  Die  Dichte  von  I 
folgt  ohne  jede  Verzögerung  den  Aenderungen 
der  molekularen  Ladung.  Das  gleiche  ist 
aber  nicht  der  Fall  bei  der  äußerlichen  Ober- 
flächenladung A;  denn  eine  Aenderung  ist 
bei  ihr,  abgesehen  von  dem  Einfluß,  den 
die  Flächenkontraktion  auf  die  Dichte  aus- 


Dielektrizität  der  Kristalle 


1003 


übt,    mir    möglich    durch    elektrische    Strö- 
mungen  an    der   Oberfläche   des   Turmalins 
oder   in   der  umgebenden   Luft.      Wäre   es 
möglich,    diese    Strömungen    ganz    zu    ver- 
hindern, so  könnte  die  Ladung  A  sich  über- 
haupt  nicht   verändern.      Während   irgend- 
einer Phase  der  Abkühlung  würde  die  Ober- 
fläche  des   Turmalins   eine  freie   elektrische 
Ladung  F  aufweisen,  deren  Dichte  an  jeder 
Stelle  gleich  sein  wnirde  der  Differenz   der 
Dichte  von  I(t)  und  von  A.     Würde  unter 
diesen    Umständen    der   Turmalin   von   der 
Temperatur  tj  des  Trockenkastens  bis  auf 
die    Temperatur   to    der   umgebenden    Luft 
sich  abkühlen,  so  würde  er  schließlich  eine 
konstante  elektrische  Ladung  an  den  beiden 
Polen  aufweisen,  und  diese  wären,  wie  man 
leicht    sieht,   gleich    der   Differenz    der    La- 
dungen I(to)  —  I(ti),  d.  h.  gleich  der  Dif- 
ferenz der  äquivalenten  Ladungen,  bei  den 
Temperaturen  to  und  tj.    Die  Annahme,  daß 
die  Oberfläche  des  Turmalins  und  der  um- 
gebende Raum  vollkommen  isolieren,  stellt 
einen  Grenzfall  dar,  dem  man  sich  bis  auf 
einen  gewissen  Grad  nähern,  den  man  aber 
nie  ganz  erreichen   kann.      In   Wirklichkeit 
entwickeln  sich  an  der  Oberfläche  des  Tur- 
malins   und    im   umgebenden    Räume    Lei- 
tungsströme,   sobald   die    entgegengesetzten 
freien    Elektrizitäten    an    den    Enden    des 
Turmalins    hervortreten.       Diese    bedingen 
einen  fortwährenden  Verlust  an  freier  Ladung. 
Im  Anfange   der  Abkühlung   überwiegt   die 
Entwickelung   der   molekularen   Elektrizität 
über  den  Verlust  durch  Leitung.    Es  kommt 
ein  Moment,  in  dem  sich  Entwäckelung  und 
Verlust    gerade    das    Gleichgewicht    halten; 
in  diesem  Momente  hat  die  freie  Ladung  des 
Turmalins    ihr    Maximum    erreicht.        Von 
jetzt    an    überwiegt    der    Verlust    an    freier 
Elektrizität  über  die  Entwickelung.     Diese 
wird  um  so  schwächer,  je  weiter  der  Tur- 
malin   sich   abgekühlt    hat,    sie   wird    Null, 
wenn  er  die  Temperatur  seiner  Umgebung 
erreicht    hat.      Die   noch   vorhandene   freie 
Ladung   verliert    sich    dann    durch    Leitung 
und  schließlich  besitzt  die  Oberflächenschichte 
A  an  jeder  Stelle  wieder  dieselbe,  nur  ent- 
gegengesetzte   Dichte,    wie    die    äquivalente 
Ladung  I;  die  freie  Ladung  des  Turmalins 
ist    damit    verschwunden,    und    dieser    er- 
scheint   von    neuem    als    ein   unelektrischer 
Körper. 

4.  Quantitative  Beziehungen.  Die 
weitere  Verfolgung  der  im  vorhergehenden 
Paragraphen  entwickelten  Vorstellungen  führt 
zu  quantitativen  Gesetzen,  welche  im  fol- 
genden kurz  zusammengestellt  werden  sollen. 
Der  Temperaturüberschuß  des  Trocken- 
kastens über  die  Temperatur  der  Luft  sei 
gleich  0;  die  Zeit  z  wollen  wir  zunächst 
rechnen  von  dem  Momente  an,  in  dem,  der 
Turmalin   aus   dem   Trockenkasten   heraus- 


genommen wurde;  dann  ist  der  Temperatur- 
überschuß den  die  Masse  des  Turmalins 
zur  Zeit  z  über  die  Umgebung  besitzt,  ge- 
gegeben durch: 

■ö-  =  0e— az. 

Der  Newtonsche  Abkühlungskoeffizient  a 
setzt  sich  zusammen  aus  der  Oberfläche  0 
des  Turmahns,  seiner  spezifischen  ÄVärme  c, 
seiner  Masse  M  und  aus  der  äußeren  Wärme- 
leitfähigkeit h  nach  der  Formel: 


a  = 


Oh 
cM' 


Die  Dichte  der  freien  Oberflächenladung 
I— A  werde  bezeichnet  mit  >/;  für  die  durch 
Zerstreuung  in  der  Zeit  dz  erfolgende  Ab- 
nahme gelte  die  Gleichung: 

dr]  =  —  qr]  dz, 

wo  q  als  Zerstreuungskoeffizient  bezeichnet 
werde.  Rechnet  man  die  Zeit  von  dem 
Augenblicke  an,  in  dem  der  Turmalin  aus 
dem  Trockenkasten  herausgenommen  wurde, 
so  ergibt  sich  für  die  Dichte  der  freien  Elek- 
trizität zur  Zeit  z  die  Formel: 


7]=  A 


e— az — Q—qz 

q — a 


1) 


Die  maximale  Dichte  wird  erreicht  zur  Zeit: 


und  hat  den  Wert; 


log  q — log  a 
q — a 


.   r  aa  I  q— ? 


2) 


Rechnet   man   die   Zeit   von   dem  Momente 
!  an,  in  dem  diese  maximale  Dichte  erreicht 
wird,  so  ergibt  sich  für  7]  die  Formel: 

qe— az_ae— q^ 
'?  =  '?» -~j=i 3) 

Durch  die  Beobachtungen  ist  der  Wert  von 
tjm  unmittelbar  gegeben.  Die  Koeffizienten  a 
und  q  können  aus  dem  Verlaufe  der  Be- 
obachtungen berechnet  werden,  Gleichung  2) 
gibt  dann  die  in  Gleichung  1)  auftretende 
Konstante  A. 

Kann  man  die  Leitfähigkeit  des  Turmalins 
und  der  umgebenden  Luft  vernachlässigen, 
d.  h.  ist  q  =  0,  so  ergibt  sich  aus  Glei- 
chung 1): 

7]  =  H(l— e— az)    4) 

Dabei  ist  die  Zeit  wieder  von  dem  Momente 
der  Herausnahme  an  gerechnet.  H  bedeutet 
das  Maximum  der  Dichte,  welches  erreicht 
wird,  wenn  der  Turmalin  von  der  Tem- 
peratur des  Trockenkastens  auf  die  Tem- 
peratur der  Umgebung  sich  abgekühlt  hat, 
wenn  also  der  Temperaturüberschuß  ^ 
gleich  0  geworden  ist.  Zwischen  dieser 
maximalen  Dichte   H  und  der  früher  ein- 


1004 


Dielektrizität  der  Kristalle 


geführten    Konstanten   A  findet   die   Bezie- 
hung statt: 

A 
H  =  -^    5) 


Man  sieht  also,  daß  H  auch  bei  nicht  ver- 
schwindendem q  aus  Abkühlungsbeobach- 
tungen nach  der  Methode  von  Riecke  be- 
rechnet werden  kann. 

Von  Wichtigkeit  ist  es,  daß  die  maximale 
Dichte  H  noch  eine  andere  Bedeutung  be- 
sitzt.     In    jedem   Moleküle   des    Turmahns 
haben  wir  einen  positiven  und  einen  nega- 
tiven  elektrischen   Pol   angenommen.      Die 
Verbindungslinie    der    beiden    Pole    ist    die 
elektrische     Achse     des    Moleküls.  _  _  Sie 
ist,  gerechnet  vom  negativen  zum  positiven 
Pol,    parallel   mit    der   vom   analogen    zum 
antilogen  Ende  gerichteten  Hauptachse  des 
Turmalins.     Die  Wirkung  eines  elektrischen 
Moleküls    auf   einen    äußeren   Punkt    hängt 
nur  von  dem  Produkte   aus  der  Stärke  der 
elektrischen    Pole   und    aus    der    Poldistanz 
ab.    Dieses  Produkt  bezeichnet  man  als  das 
elektrische    Moment   des    Moleküls.     Im 
Inneren    des    Turmalins    grenzen    wir    ein 
kleines  zylindrisches  Raumelement  ab,  dessen 
Längsachse   der   Hauptachse  des   Turmalins 
parallel  sei,  und  welches  von  zwei  senkrecht 
zur  Achse  stehenden  Flächenelementen  be- 
grenzt wird.     Die  Länge  des  Elementes  sei  \ 
dl,  der  Querschnitt  dq.  Die  von  dem  Elemente 
ausgeübte    elektrische    Wirkung    hängt    von 
der"  Summe  der  elektrischen  Momente  aller 
in   ihm   enthaltenen    Moleküle    ab.      Dieses 
elektrische   Gesamt moment    des  Zylinders 
ist  proportional  der  Zahl  der  in  ihm  ent- 
haltenen  Moleküle,   d.    h.   proportional   mit 
seinem  Volumen.    Wir  setzen  das  elektrische 
Moment  des  kleinen  Zylinders  gleich  e.dq.dl; 
dann   ist   e  nichts    anderes,    als    das    elek- 
trische    Moment     der     Volumeinheit. 
Das  elektrische  Moment  des  kleinen  Zylinders 
kann  man  sich  nun  dadurch  erzeugt  denken, 
daß  man  die  dem  antilogen  Ende  zugewandte 
Grenzfläche    mit    der    elektrischen    Menge 
-f  edq,  die  dem  analogen  Ende  zugewandte 
mit    der    Elektrizitätsmenge    ^edq    belegt. 
e  ist  somit  zugleich  die  Dichte  dieser  Be- 
legungen.   Wenn   man  das  Innere  des  Tur- 
malins in  lauter  zylindrische  Elemente  von 
der  angedeuteten  Beschaffenheit  zerlegt,  so 
sieht    man    leicht,    daß    die    Ladungen     im 
Inneren   sich  wieder  wechselseitig   kompen- 
sieren, und  es  bleiben  nur  die  äquivalenten 
Ladungen  I  an  den  beiden  Enden  des  Tur- 
malins übrig.   Wird  der  Turmalin  durch  zwei 
zur  Achse  senkrechte  Flächen  begrenzt,  so 
ist   somit    die     elektrische    Dichte    der 
äquivalenten    Belegungen  gleich  dem 
elektrischen     Momente      der     Volum- 
einheit. 

Bezeichnen  wir  die  Temperatur  der  Luft 


mit  to,  so  ist  die  Temperatur  des  Trocken- 
kastens ti=to+0.  Das  elektrische  Moment 
der  Volumeinheit  habe  dabei  den  Wert  Si. 
Freie  Elektrizität  ist  zunächst  nicht  vor- 
handen, also  ist  die  Dichte  der  kompen- 
sierenden Oberflächenladung  A  gleich  der 
Dichte  fii  der  äquivalenten  Ladung  I.  kühlt 
sich  der  Turmalin  ab,  auf  die  Temperatur  t^ 
so  wachse  die  Dichte  der  äquivalenten 
Ladung,  von  Si  auf  e^.  Ist  q=0,  so  ändert 
sich  die  Dichte  der  kompensierenden  Ladung 
A  nur  infolge  der  seitlichen  Kontraktion 
des  Turmalins.  Sehen  wir  von  diesem  Ein- 
fluß ab,  so  ergibt  sich,  daß  die  Oberflächen- 
dichte H  im  wesentlichen  gleich  ist  der 
Differenz  der  Werte  So—Si,  welche  das 
molekulare  elektrische  Moment  der  Volum- 
einheit bei  den  Temperaturen  to  und  to-f-6> 
besitzt.  H  ist  also  gleich  der  Zunahme, 
welche  das  molekulare  Moment  der 
Volumeinheit  bei  einer  Abkühlung 
um  0  Grade  erfährt.  Dadurch  ist  die 
neue  Bedeutung  der  Größe  H  gegeben. 
Nimmt  man  an,  daß  e  von  der  Temperatur 
in  linearer  Weise  abhängt,  so  ergibt  sich,  daß 
H  mit  £o  ^i"d  mit  0  proportional  sein  muß. 
Man  erhält  dann  die  Formel: 


il=y@eo 6) 

wo  7  eine  Konstante  bezeichnet. 

Die  im  vorhergehenden  aufgeführten 
Sätze  stehen  mit  den  Beobachtungen  in 
vollkommen  befriedigender  Uebereinstim- 
mung.  Zur  Prüfung  von  Gleichung  1)  und  3) 
wurde  insbesondere  ein  schöner  Kristall 
von  Snaruni  benützt.  Aus  drei  verschiedenen 
Beobachtungsreihen  ergaben  sich  für  die 
Koeffizienten  h  und  q  die  folgenden  Werte: 
h  0,0196  0,0194  0,0204 
q  0,1052  :      0,1040        0,1095 

Die  mit  Hilfe  dieser  Werte  berechneten 
Ladungen  stimmen  mit  den  beobachteten 
sehr  wohl  überein.  Zur  Prüfung  der  Glei- 
chung 4)  wurde  die  Beobachtungsmethode 
von  Gaugain  benützt.  Dabei  ist  aller- 
dings vorausgesetzt,  daß  die  Selbstent- 
ladungen des  Elektroskops  genügend  schnell 
aufeinander  folgen,  um  den  in  der  Zwischen- 
zeit durch  Leitung  eintretenden  Elektri- 
zitätsverlust vernachlässigen  zu  können. 
Bei  Turmalinen  von  hinreichender  Isolation 
standen  die  Beobachtungen  mit  dem  ange- 
führten Exponentialgesetze  in  ausgezeich- 
neter Uebereinstimmung.  Abweichungen 
davon  konnten  in  allen'  Fällen  durch  eine 
Abhängigkeit  der  Leitungsfähigkeit  von  der 
Temperatur  erklärt  werden. 

Nach  Gleichung  6)  sollte  die  bei  einer 
Abkühlung  um  0  Grade  entwickelte  Dichte 
H  proportional  sein  mit  0.  Dieses  Gesetz 
wird  nur  näherungsweise  erfüllt.  In  Wirk- 
lichkeit wird  die  Abhängigkeit  der  maxi- 
malen Dichte  H  von  der  Temperatur  dar- 


Dielektrizitilt  der  Kristalle 


1005 


gestellt  durch  Ausdrücke,  welche  noch  das 
Quadrat    von    0  enthalten.      Es   wird   das 
erläutert     durch     die     folgenden     Formeln, 
welche  sich  auf  einige  beispielsweise  heraus- 
gegriffene   Turraahne    von     Brasilien    und 
von  Elba  beziehen.     Sie  geben  das  bei  der 
Abkühlung  um  @  gerade  in  der  Volumeinheit 
erzeugte  elektrische   Moment,  welches  nach 
dem  früheren  identisch  ist  mit  H. 
Turmaline  von  Brasilien. 
Hi=l,39  0+0,0022  02 
H3=l,33  0+0.0046  02 
H4=l,18  0+0,0051  02 
H5=0,70  0+0.0084  02 
H6=l,04  0+0,0056  02 
Turmaline  von  Elba. 
H= 1.420  0—0,000256  02 
H=l,181  0—0,000752  02 

Auf  die  komplizierteren  Erscheinungen 
einzugehen,  welche  bei  stärker  leitenden 
Turmalinen  auftreten,  würde  uns  zu  weit 
führen. 

5.  Piezoelektrische  Erscheinungen.  Aus 
den  Betrachtungen  der  vorhergehenden  Para- 
graphen ergibt  sich  die  Möglichkeit,  daß 
die  pyroelektrischen  Erscheinungen  im  we- 
sentlichen von  den  Verschiebungen  ab- 
hängen, welche  die  Moleküle  des  Kristalls 
bei  Temperaturänderungen  erleiden.  Solche 
Verschiebungen  können  aber  ebensogut  durch 
äußere  Drucke  oder  Spannungen  erzeugt 
werden.  Wenn  die  obige  Vermutung  richtig 
ist,  so  muß  man  also  erwarten,  daß  den 
pyroelektrischen  Erregungen  andere  Erregun- 
gen entsprechen,  welche  durch  Druck  oder 
Zug  verursacht  werden,  piT'Zoelektrische 
Erregungen.  In  der  Tat  haben  die 
Brüder  Curie  solche  Erregungen  an  Tiir- 
malin  und  anderen  hemimorph  ausgebildeten 
Kristallen  entdeckt.  Wir  wollen  im  folgenden 
auf  die  bei  Turmalin  beobachteten  Erschei- 
nungen etwas  ausführlicher  eingehen. 

Um  die  piezoelektrische  Erregung  bei 
Turmalin  nachzuweisen,  schneiden  wir  aus 
einem  Kristall  ein  Prisma,  dessen  Längs- 
kanten der  Hauptachse  parallel  sein  mögen. 
Dieses  stellen  wir  auf  eine  nach  der  Erde 
abgeleitete  Metallplatte,  und  bedecken  seine 
.obere  Fläche  mit  einer  Metallscheibe  M, 
von  welcher  ein  Draht  zu  dem  isolierten 
Quadrantenpaare  eines  Thomson  sehen 
Elektrometers  führt.  Die  Platte  M  ist  mit 
einer  Vorrichtung  verbunden,  mittels  welcher 
man  die  obere  Fläche  des  Prismas  einem 
beliebigen  Druck  unterwerfen  kann,  natür- 
lich ohne  daß  die  Isolation  von  M  und  dem 
damit  verbundenen  Quadrantenpaare  irgend- 
wie gestört  wird.  Um  den  Versuch  auszu- 
führen, leiten  wir  die  Platte  M  zuerst  gleich- 
falls nach  der  Erde  ab,  so  daß  die  Nadel 
des  Elektrometers  sicher  in  ihre  Nullage 
sich  einstellt.    Wenn  wir  die  Isolation  wieder 


herstellen,  und  nun  den  Turmalin  belasten, 
so  erfolgt  ein  Ausschlag  der  Nadel,  als 
Zeichen  einer  elektrischen  Ladung  der  oberen 
Endfläche.  Wir  leiten  nun,  während  die 
Belastung  bleibt,  die  Platte  M  von  neuem 
ab,  und  führen  dadurch  die  Nadel  des  Elek- 
trometers wieder  in  die  Nullstellung  zurück. 
Heben  wir  nach  hergestellter  Isolation  die 
Belastung  auf,  so  erfolgt  ein  Ausschlag  nach 
der  entgegengesetzten  Seite.  Diese  Be- 
obachtung wurde  von  den  Curies  erweitert 
durch  eine  zweite  wichtige  Entdeclamg.  Wir 
schneiden  aus  einem  Turmalin  ein  recht- 
winkliges Prisma;  seine  Längskanten  seien 
wieder  parallel  der  Hauptachse  des  Turmahns. 
Die  Endflächen  stehen  zu  der  Hauptachse 
senkrecht,  das  eine  Paar  der  Seitenflächen 
sei  parallel  mit  einer  Fläche  der  dreiseitigen 
Säule.  Der  Mittelpunkt  des  Prismas  sei  0; 
wir  ziehen  von  ihm  aus  drei  zueinander 
senkrechte  Achsen;  die  erste  OC  parallel 
mit  der  Hauptachse  des  Turmalins,  die 
zweite  OB  senkrecht  zu  den  einer  Seite 
der  dreiseitigen  Säule  parallelen  Flächen, 
die  dritte  OA  steht  dann  senkrecht  auf 
dem  zweiten  Paar  der  Seitenflächen  des 
Prismas.  Seine  Kanten,  welche  den  drei 
zueinander  senkrechten  Achsen  parallel  lau- 
fen, seien  a,  b,  c;  die  Flächen  des  Prismas 
mögen  dann  bezeichnet  werden  durch  ihre 
Inhalte  bc,  ca,  ab.  Wenn  wir  nun  auf  die 
Fläche  bc  einen  Druck  ausüben,  so  ergibt 
sich  eine  elektrische  Ladung  auf  den  End- 
flächen ab.  Sie  entspricht  nach  dem  Früheren 
einem  in  der  Volumeinheit  erregten  elek- 
trischen Momente,  dessen  Achse  parallel 
ist  mit  OC.  Es  ergibt  sich  aber  außerdem 
noch  eine  Ladung  auf  den  Flächen  AC, 
welche  der  Seite  der  dreiseitigen  Säule 
parallel  sind;  sie  entspricht  einem  elek- 
trischen Momente  in  der  Richtung  der  Achse 
OB.  Die  genauere  Untersuchung  zeigt,  daß 
bei  Kompression  in  der  Richtung  der  Haupt- 
achse die  Ladung  der  Endfläche  dieselbe 
ist  wie  bei  der  Abkühlung,  bei  Dilatation  die- 
selbe wie  bei  Erwärmung.  Diese  Ueberein- 
stimmung  macht  es  wahrscheinlich,  daß 
die  innere  Polarisation  des  Turmalins  der 
Hauptsache  nach  von  den  molekularen  Ver- 
schiebungen abhängt,  den  Dilatationen  und 
Kontraktionen,  welche  in  seinem  Inneren 
ebenso  durch  Temperaturänderungen,  wie 
durch  Zug  oder  Druck  bewirkt  werden 
können.  Von  diesem  Standpunkte  aus 
würden  die  pyroelektrischen  Erscheinungen 
im  wesentlichen  nur  einen  speziellen  Fall 
der  allgemeineren  piezoelektrischen  reprä- 
sentieren. Seine  Richtigkeit  kann  nur  an 
der  Hand  eines  theoretischen  Leitfadens  ge- 
prüft werden,  der  die  vermuteten  Beziehun- 
gen der  beiden  Erscheinungsklassen  in  be- 
stimmten Gesetzen  zum  Ausdruck  bringt. 
Ein    solcher    Leitfaden    wurde    zuerst    von 


1006 


Dielektrizität  der  Kristalle 


W.  Voigt    auf   Grund  der  phänomenologi- i       Die    12    auf    diese    Weise    eingeführten 
sehen  Methode  gegeben.  Parameter  der  Deformationen  und  der  Drucke 

6.  Phänomenologische  Theorie  der  sind  aber  natürlich  nicht  voneinander  un- 
piezoelektrischen Erscheinungen.  Im  i  abhängig.  Denn  wir  können  die  Drucke 
Inneren  des  Kristalls  ziehen  wir  von  einem  j  als  Ursache  der  Deformationen  oder  auch 
Punkte  0  aus  drei  zueinander  senkrechte !  umgekehrt  die  Deformationen  als  Ursache 
Achsen  OX,  OY,  OZ.     Die  in  dem  Kristall   der    Drucke    auffassen.        Wir    bestimmen 


vorhandene  elektrische  Erregung  kann  nun 
charakterisiert  werden  durch  drei  elek- 
trische Momente,  welche  in  der  Volumein- 
heit erregt  werden,  und  deren  elektrische 
Achsen  beziehungsweise  parallel  sind  mit 
OX,  OY,  OZ.     Wir  bezeichnen  sie  mit  pi, 

P2)   Pq- 

Wir  haben  nun  diese  elektrischen  Mo- 
mente mit  den  Parametern  in  Beziehung  zu 
setzen,  durch  welche  die  im  Inneren  des 
Kristalls  herrschenden  Drucke  oder  die 
daselbst  vorhandenen  Deformationen  be- 
stimmt werden.  Um  diese  Größen  zu  finden, 
grenzen  wir  im  Inneren  des  Kristalls  ein 
kleines  rechtwinkliges  Prisma  ab,  dessen 
Kanten  dx,  dy,  dz  den  Koordinatenachsen 
parallel  sind.  Die  von  den  angrenzenden 
Teilen  des  Kristalls  auf  die  Flächen  dieses 
Prismas  ausgeübten  Dnicke  stehen  im  all- 
gemeinen nicht  zu  ihnen  senkrecht.  Wir 
können  sie  daher  zerlegen  in  je  drei  zu  den 
Koordinatenachsen  parallele  Komponenten. 
Auf  die  zur  X-Achse  senkrechte  Fläche 
dy,  dz  wirke  so  die  zur  X-Achse  parallele  und 
zur  Fläche  normale  Druckkomponente   Xx, 


7) 


diese  Zusammenhänge  nach  der  Methode 
der  Phänomenologie  durch  die  beiden  Glei- 
chungssysteme: 

— Xx^SiiXx+SiaYy+SigZz+SiiYz+Sxä' 

Zx+SißXy. 
yy=S2iXx+S22Yy+S23Zz+S24  J-Z+S25 

^X+SißXy. 

— yZ=S4iXx+  SiaYy  +  S43ZZ+  S  44YZ+  S45 
•^X+S-gXy. 

und  umgekehrt  durch  Auflösung  dieser 
Gleichungen  nach  den  unbekannten  Xx,  Yy, 

LiZi       J^  Z?     ^X,     -Ä-y^ 

— Xx=CiiXx+Ci2yy+Ci3Zz+Ci4yz+Ci5- 

Zx^Cj^gXy. 

— Yy— C22XX+ C22  Yy+ C,3Zz+ C24YZ+ Ci5- 
Zx+CjßXy. 

Yz=C4iXy+C42Yy+ 643^2+^44^2+ 045' 

Zx+C46Xy. 

In  diesen  Gleichungen  bedeuten  die  c 
und  die  s  konstante  Koeffizienten,  deren 
Wert  durch  die  Natur  des  betreffenden 
Kristalls  bedingt  wird.  Wir  bezeichnen  die 
Koeffizienten  s  als  die  Elastizitätsmo- 
duln, die  Koeffizienten  c  als  die  Elasti- 
zitätskonstanten.    Aus  dem  Zusammen- 


8) 


sowie  die  zu  den  beiden  anderen  Achsen  j  hange  der  beiden  Gleichungssysteme  ergibt 
parallelen  tangentialen  Druckkomponenten :  sich,  daß  wir  die  Elastizitätskonstanten 
Yx  und  Zx.     Auf  die  Fläche  dz,  dx  wirke  \  durch  gewisse  Determinantenverhältnisse  der 


die  Normalkomponente  Yy,  die  tangentialen 
Komponenten  Xy  und  Zy.  Ebenso  seien 
die  Druckkomponenten  für  die  Flächen  dx.dy 
gleich  Zz,  Xz,  Zz.  Die  Anzahl  der  Kompo- 
nenten ist  zunächst  gleich  9;  sie  reduziert 
sich  aber  auf  6,  da  man  zeigen  kann,  daß 
Yz=Zy,  Zx=Xz,  Xy=Yx  ist.  Es  bleiben 
also   nur  die   6  Parameter  Xx,  Yy,  Zz,  Yz, 

Zx,     Xy. 

Die  Parameter  der  Deformationen  er- 
geben sich  aus  der  Betrachtung  desselben 
Prismas  dx,  dy,  dz.  Infolge  der  Deformation 
ändern  sich  die  Längen  seiner  Kanten.  Die 
Verhältnisse,  in  welchen  die  Verlängerungen 
von  dx,  dy,  dz  zu  den  ursprünglichen  Längen 
dx,  dy,  dz  selber  stehen,  bezeichnet  man  als 
die  Dilatationen  Xx,  yy,  Zz,  nach  den  Rich- 
tungen der  Koordinatenachsen.  Außerdem 
aber  ändern  sich  die  Winkel  des  Prismas. 
Nach  der  Deformation  sei  der  Winkel  der 
Kanten  dy,  dz  gleich  71/2—99,  der  von  dz,  dx 
gleich  7iß — ;f,  der  von  dx,  dy  gleich  jr/2 — t/;. 
Die  Winkel  99,  1^  xp  stellen  drei  weitere 
Parameter  der  Deformation  dar,  welche  im 


folgenden  mit  yz,  Zx,  Xy  bezeichnet  werden 
Hiernach  wird  auch  die  Deformation  durch 

6  Parameter  charakterisiert;  die  Dilatationen  !  — p3=d3lXx+d32Yy+d33Zz+d34- 
Xx,  Vy,  Zz,  die  Winkeländerungen  yz,  Zz,  Xy.  j       Yz+dajZx+dagXy 


Elastizitätsmoduln  ausdrücken  können.  Die 
Anzahl  der  Konstanten  s  oder  c  beläuft  sich 
zunächst  auf  je  36.  Durch  eine  Anwendung 
des  Energieprinzips  kann  gezeigt  werden, 
daß  die  Zahl  der  Koeffizienten  in  Wirklich- 
keit auf  21  sich  reduziert.  Es  wird  nämlich 
Sik  gleich  Ski  und  Cik=Cki.  Weitere  Re- 
duktionen werden  bedingt  durch  die  Sym- 
metrieverhältnisse der  Kristalle. 

Nach  diesen  Vorbereitungen  kommen 
wir  nun  zu  unserer  eigentlichen  Aufgabe, 
der  Aufstellung  eines  Zusammenhanges  zwi- 
schen den  piezoelektrischen  Momenten  und 
den  sie  erzeugenden  Drucken  oder  Defor- 
mationen. Wir  benützen  auch  hier  die  phä- 
nomenologische Methode,  indem  wir  die  in 
der  Volumeinheit  erregten  elektrischen  Mo- 
mente gleich  linearen  Funktionen  entweder 
der  Parameter  des  Drucks  oder  der  Para- 
meter der  Deformationen  setzen.  Wir  erhalten 
also  wieder  ein  doppeltes  System  von  Glei- 
chungen, nämlich: 
— Pl=dllXx  +  dl2Yv+dl3Zz+dl4- 
Yz+dl5Zx+dlRXy, 

— P2=d2lXx+d22Yy+d23Zz+d24 

Yy+do^Zx+dieXy, 


9) 


Dielektrizität  der  Ki^istallo 


1U07 


10) 


Drücken  wir  hier  die  Druckkomponenteii 
aus  durch  die  Parameter  der  Deformationen, 
so  ergibt  sich  das  zweite  System  von  Glei- 
chungen: 
Pi=enXx+ei2yy+ei3Zz+ei4yz+ei5- 

Zx+e^eXy, 

P2=e2iXx+eiiyy+ei23Zz+e24yz+e25- 

Zx+e26Xy, 

P3=e3iXx+e32yy+e33Zz+e34yz+e35- 

Zx+e36Xy. 

Wir  bezeichnen  die  konstanten  Koeffi- 
zienten d  als  die  piezoelektrischen  Mo- 
duln, die  Koeffizienten  e  als  die  piezo- 
elektrischen Konstanten.  Aus  der 
Herleitung  des  zweiten  Formelsystems  er- 
gibt sich,  daß  die  piezoelektrischen  Kon- 
stanten sich  zusammensetzen  aus  den  piezo- 
elektrischen Moduln  und  aus  den  Elasti- 
zitätskonstanten des  Kristalls.  Die  Anzahl 
der  piezoelektrischen  Moduln  und  der  piezo- 
elektrischen Konstanten  beläuft  sich  zu- 
nächst auf  je  18;  die  Anzahl  reduziert  sich 
bei  Berücksichtigung  der  Symmetriever- 
hältnisse der  Kristalls. 

7.  Piezoelektrische  Moduln  des  Tur- 
malins.  Wahre  und  falsche  Pyroelek- 
trizität.  Es  würde  zu  weit  führen,  wenn 
wir  den  Spezialisierungen  nachgehen  wollten, 
welche  die  vorhergehenden  allgemeinen  An- 
sätze bei  den  verschiedenen  Symmetrie- 
gruppen der  Kristallsysteme  erfahren.  Wir 
müssen  uns  begnügen  mit  der  Betrachtung 
einiger  Beispiele.  Ein  besonderes  Interesse 
bietet  zunächst  der  Turmalin. 

Wir  wählen  die  von  dem  analogen  zum 
antilogen  Ende  gehende  Hauptachse  des 
Kristalls  zur  z-Achse  des  Koordinaten- 
systems (Fig.  1). 


Antiloges  Ende 


Diese  Achse  ist 
dann  eine  soge- 
nannte drei- 
zählige  Sym- 
metrieachse, d. 
h.  der  Kristall 
kommt  mit  sich 
selber  zur 

Deckung,  so  oft 
man  ihn  um 
diese  x\chse  um, 
120"  dreht.  Man 
wird  dies  am 
einfachsten  ein- 
sehen ,  wenn 
man  den  Kri- 
stall durch  eine  reguläre  dreiseitige  Säule  be- 
grenzt, und  die  z-Achse  durch  den  Mittelpunkt 
des  Querschnittes  hindurchführt.  Der  Kri- 
stall besitzt  ferner  drei  Synimetrieebenen, 
welche  durch  die  z-Achse  hindurchgehen 
und  gegeneinander  unter  Winkeln  von  120° 
geneigt  sind.  Bei  der  regulären  dreiseitigen 
Säule  sind  dies  die  Ebenen,  welche  die 
Z-Achse    mit    einer    der    Säulenkanten    ver- 


Analoges  Ende 
Fig.  1. 


binden.  Wir  legen  die  y-Achse  des  Koordi- 
natensystems in  eine  der  Symmetrieebenen. 
Vermöge  der  Symmetrieverhältnisse  treten 
an  Stelle  der  früheren  allgemeinen  Formeln 
die  folgenden: 

Pi=di5Zx— 2d22Xy; 

P2=-d22(Xx-Yy)+di,Yz;  11) 

p  3=  d  3i(Xx + Yy)  -f  d  33ZZ , 
welche  noch  4  piezoelektrische  Moduln  ent- 
halten. Um  diese  zu  bestimmen,  schneidet 
man  zuerst  aus  dem  Turmahn  ein  recht- 
winkliges Prisma,  dessen  Kanten  mit  den 
Achsen  X,  Y,  Z  parallel  sind.  Die  zu  den 
Achsen  senkrechten  Flächen  haben  be- 
ziehungsweise die  Inhalte  cji,  q^,  q^.  Ein 
Druck  Zz  auf  die  Fläche  q^  erzeugt  in  der 
Volumeinheit  das  Moment: 

P3=d33Zz. 

Die  gesamte  Ladung  der  Grenzflächen  ist 
somit: 

q3P3=d33.q3.Zz. 
qg.Zz  ist  aber  nichts  anderes,  als  die  ge- 
samte auf  die  Endflächen  wirkende  Druck- 
kraft. In  Uebereinstimmung  mit  den  Be- 
obachtungen zeigt  sich  also,  daß  die  ge- 
samte elektrische  Ladung  der  Endflächen 
nur  von  dem  Gesamtdruck  und  nicht  von 
Querschnitt  und  Länge  des  Prismas  ab- 
hängt. Der  Modul  d^^  ergibt  sich,  wenn  man 
die  Gesamtladung  durch  den  Gesamtdruck 
dividiert. 

In  ähnhcher  Weise  dienen  Beobachtungen 
der  elektrischen  Momente  pa  und  P3,  welche 
durch  Normaldrucke  auf  die  Flächen  q^ 
und  cjx  des  Prismas  erzeugt  werden,  zur 
Bestimmung  der  Moduln  d22  und  da^.  Der 
Modul  di5  ergibt  sich  durch  Beobachtungen 
an  Prismen,  deren  eine  Kante  parallel  der 
X-Achse  gelegt  ist,  während  die  beiden 
anderen  Kanten  parallel  der  yz-Ebene  liegen 
und  gegen  die  z-Achse  unt.er  45"  nach  der 
einen  oder  anderen  Seite  geneigt  sind. 

Wenn  man  den  Druck  in  Dynen  pro 
qcm  und  die  elektrischen  Ladungen  in  elek- 
trostatischen Einheiten  mißt,  so  ergeben 
sich  die  folgenden  Werte  der  piezoelektrischen 
Moduln: 

d,o=— 0,69x10-8,  di5=ll,04xl0-8, 

d3i=0,74  X 10-8,      d33=5,78  x  lO-s. 

Die  piezoelektrischen  Konstanten  be- 
stimmen sich  aus  den  piezoelektrischen 
Moduln  mit  Hilfe  der  Formeln: 

622=^22(611— Cl2)—Cll3Cl4, 

ex5=di5C44        2d22Ci4, 
e31=d3i(Cii-fCi2)+d33C3i, 

633^^2d3iC3x+d33C33. 

Hier  sind  die  c  die  Elastizitätskonstanten 
des  Turmalins;  in  absolutem  Maße,  d.  h. 
wenn  der  Druck  in  Dynen  pro  qcm,  ge- 
rechnet wird,  haben  diese  Konstanten  die 
Werte : 


1008 


Dielektrizität  der  Kristalle 


Cii=-270xlOio,  C33=161xl0i°, 
C4,=67xl0io,  Ci2=69xl0io. 
0,3=8,8x10'°,  Ci4=— 7,8xlOio. 
Hieraus    ergeben    sich    die    Werte    der 
piezoelektrischen  Konstanten : 

622=— 0,53  X  10«,  ei5=  +  7,40  x  10^ 
631=4-3,09  xlO«,  633=  + 9,60  xlO^ 
Die   so   gewonnene    Kenntnis   kann   nun 
benützt  werden,  um  die  sogenannte  falsche 
Pyroelektrizität  des  Turmalins  zu  bestimmen, 
d.  h.  diejenige  elektrische  Erregung,  welche 
nur  durch  die  mit  der  Abkühlung  verbun- 
denen   Kontraktionen   erzeugt   wird.      Ver- 
stehen wir  unter   0  ebenso    wie  früher  die 
Temperaturdifferenz  zwischen  Trockenkasten 
und  umgebender  Luft,  so  ergibt  sich  für  das 
elektrische  Moment,  das  in  der  Volumeinheit 
in   der   Richtung   der  Z-Achse   bei  der  Ab- 
kühlung erzeugt  wird,  der  Wert: 
P3=(2e3ia2+e33a3)0. 
Hier  bezeichnen  a3  und  a^  die  thermischen 
Ausdehnungskoeffizienten   des  Turmalins  in 
der  Richtung  der  Hauptachse  und  senkrecht 
dazu;  ihre  Werte  sind: 

a3=(7,810+0,0215t)10-6, 
a2=(3,081  +  0,01235t)10-6. 

Setzen  wir  diese  Werte  und  ebenso  die 
Werte  der  piezoelektrischen  Konstanten  in 
die  Formel  für  p,  ein,  so  wird: 

p 3=  0,991  0+0,0014  ©^ 
Dabei    ist    für    t    das    arithmetische    Mittel 
aus  der  Temperatur  des  Trockenkastens  und 
der  Temperatur  der  Luft  gesetzt;  die  letz- 
tere ist  zu  18°  angenommen. 

Nimmt  man  auf  der  anderen  Seite  aus 
den  für  die  brasilianischen  Turmaline  früher 
angegebenen  Formeln  das  Mittel,  so  ergibt 
sich  für  das  gesamte  bei  der  Abkühlung  um 
0°  in  der  Richtung  der  Hauptachse  er- 
zeugte elektrische  Moment  der  Volumeinheit 
der  Wert: 

H=l,13  0+0,0052  02. 
Es  folgt  hieraus,  daß  das  Moment  H  größer 
ist  als  das  Moment  pg,  welches  die  falsche 
Pyroelektrizität  darstellt.  Die  Differenz 
H — P3  entspricht  dem  Anteil  des  Gesamt- 
momentes, dessen  Ursache  in  dem  direkten 
Einfluß  der  Temperatur  auf  die  molekularen 
elektrischen  Momente  zu  suchen  ist.  Er 
repräsentiert  also  die  wahre  Pyroelektrizität. 
Der  Koeffizient  des  quadratischen  Gliedes 
in  dem  Ausdrucke  für  H  ist  zwar  von  der- 
selben Ordnung,  wie  der  in  pg,  aber  doch 
erheblich  größer.  Das  kann  von  dem  Einfluß 
der  wahren  Pyroelektrizität  herrühren,  kann 
aber  andererseits  auch  durch  die  ganz  un- 
bekannte Abhängigkeit  der  Fllastizitätskon- 
stanten  c  von  der  Temperatur  bedingt  sein. 
Die  beiden  im  vorhergehenden  benützten 
Ausdrücke  beziehen  sich  auf  verschiedene 
Turmaline.    Der  aus  ihnen  eezoeene  Schluß 


wird  aber  bestätigt  durch  eine  direkte  Ver- 
gleichung  der  piezoelektrischen  und  pyro- 
elektrischen  Erregung  bei  Turmalinprismen, 
welche  aus  demselben  Kristall  geschnitten 
waren.  Nach  den  hiermit  von  Voigt  an- 
gestellten Beobachtungen  beträgt  die  wahre 
Pyroelektrizität  18%  der  gesamten  Er- 
regung. 

8.  Piezoelektrizität  des  Quarzes.  Wir 
haben  die  pyro-  und  piezoelektrischen  Er- 
scheinungen bisher  studiert  an  dem  Tur- 
malin,  den  wir  als  ein  klassisches  Beispiel 
für  eine  ganze  Reihe  elektrisch  erregbarer 
Kristalle  betrachten  können.  Seine  Kristall- 
form ist  wesentlich  ausgezeichnet  durch  die 
Existenz  polarer  Achsen,  an  deren  Enden 
er  verschiedene  Ausbildung,  verschiedene 
physikalische  Eigenschaften,  entgegengesetzte 
elektrische  Ladungen  zeigt.  Nun  ergibt 
sich,  daß  alle  Kristalle,  welche  eine  solche 
hemimorphe  Ausbildung  besitzen,  der  piezo- 
und  pyro  elektrischen  Erregung  fähig  sind. 
Dabei  ist  aber  der  Charakter  der  Erregung 
ein  wesentlich  verschiedener  je  nach  den 
Symmetrieverhältnissen  der  Kristalle.  All- 
seitig gleicher  Druck  oder  gleichmäßige 
Aenderung  der  Temperatur  erzeugen  elek- 
trische Momente  nur  bei  Kristallen  mit  einer 
einzelstehenden  polaren  Hauptachse.  Kri- 
stalle ohne  eine  solche  zeigen  elektrische 
Erregung  nur  bei  einseitigem  Druck  oder 
bei  ungleichförmiger  Verteilung  der  Tem- 
peratur. Ein  Beispiel  für  die  letztere  Klasse 
von  Kristallen  bietet  der  gleichfalls  dem 
hexagonalen  Systeme  angehörende  Quarz. 
Er  besitzt  in  einer  zu  der  Hauptachse  senk- 
rechten Ebene  drei  unter  120"  gegeneinander 
geneigte  polare 
Achsen  Aj,  A2, 
A3.  Sie  gehen 
durch  je  zwei 
gegenüberliegende 
Kanten  der  regu- 
lären sechsseitigen 
Säule,  die  bei  den 
meisten  Kristallen 
in  sehr  deutlicher 
Weise  hervortritt,  ^ 
senkrecht  hin- 
durch. Die  Achsen 
sind  sogenannte 
zweizählige  Sym- 
metrieachsen, d.  h. 
der  Kristall  kommt 
mit  sich  selbst  zur 
Deckung,       wenn 

man  ihn  um  eine  der  Achsen  A  um  180" 
herumdreht.  Man  überzeugt  sich  hiervon 
durch  die  Betrachtung  von  Figur  2,  wenn 
man  die  Mitten  zweier  gegenüberliegender 
Säulenkanten  durch  eine  Achse  A  verbindet 
und  nun  um  diese  dreht. 

Wir   wenden   uns    nun    zu    den    für   die 


Fig.  2. 


Dielektrizität  der  Kristalle 


1009 


piezoelektrische  Erregung'  des  Quarzes  gel- 
tenden Formeln.  Einen  Punkt  0  im  Inneren 
des  Kristalls  machen  wir  zum  Anfangspunkt 
des  Koordinatensystems.  Die  Z-Achse  falle 
in  die  Kichtung  der  Hauptachse  der  sechs- 
seitigen Säule.  Die  X-Achse  falle  zusammen 
mit  einer  der  zweizähligen  Symmetrie- 
achsen A.  Im  Falle  einer  regulären  sechs- 
seitigen Säule  geht  also  die  X-Achse  durch 
zwei  gegenüberliegende  Kanten  senkrecht 
hindurch,  während  die  Y-Achse  auf  einer 
Säulenfläche  senkrecht  steht.  Aus  den  Sym- 
metrieverhältnissen des  Kristalls  ergeben 
sich  die  folgenden  Formeln  für  die  in  der 
Richtung  der  Koordinatenachsen  erregten 
Momente  der  Volumeinheit: 

-Pl=d„(X:,— Yy)  +  dl4Yz, 

— P2=— di4Zx+2diiXy,  — P3=0. 

Daraus  ergibt  sich,  daß  Normaldrucke  in 
der  Richtung  der  X-  oder  Y-Achse  ein 
elektrisches  Moment  nur  in  der  Richtung 
der  X-Achse  erzeugen,  ein  Ergebnis  der 
Theorie,  das  mit  der  Beobachtung  voll- 
kommen übereinstimmt.  Die  Werte  der 
piezoelektrischen  Moduln  des  Quarzes,  wie 
sie  sich  aus  den  Beobachtungen  ergeben, 
sind: 

dii=— 6,45x10-«,  dl, =  +  1,45x10-8. 

Die  Werte  der  piezoelektrischen  Konstanten 
sind  in  derselben  Weise  zu  berechnen,  wie 
beim  Turmalin.    Wir  erhalten  die  Werte: 

eii=— 4,77x104,  ei4=— 1,23x10*. 

Die  ihnen  entsprechenden  Formeln  für  die 
elektrische  Erregung,  welche  bei  Defor- 
mationen des  Kristalls  erzeugt  werden, 
lauten: 

Pi=eii(xx— yy)+ei4xyz, 
P2=— ei4Zx— CiiXy,  p3=0. 

Für  yz=Zx=Xy=0  und  Xx=yy,  sind 
also  sämtliche  Momente  gleich  Null.  Die 
gemachte  Annahme  entspricht  dem  Falle 
der  gleichförmigen  Temperaturänderung  oder 
der  allseitig  gleichen  Kompression.  Die 
Theorie  steht  also  auch  hier  in  vollkommener 
Uebereinstimmung  mit  der  Erfahrung. 

Die    Formeln,    durch    welche    die    elek- 
trischen   Momente    in    ihrer    Abhängigkeit 
von  den  Deformationen  dargestellt  werden,  j 
bilden  auch  die  Grundlage  für  eine  Theorie  i 
der  pyroelektrischen  Erregung  des    Quarzes  | 
bei  ungleichförmiger  Erwärmung.   Mit  Bezug  \ 
hierauf  möge  nur  eine  Tatsache  der  experi- 
mentellen Forschung  erwähnt  werden.     Er- 
wärmt  man   eine    Quarzplatte,   welche   aus 
dem    Kristalle    senkrecht    zur    Hauptachse 
geschnitten  ist,  von  der  Mitte  aus,  so  teilt 
sie  sich  in  sechs  abwechselnd  positive  und 
negative    Felder.     Sie  werden    voneinander 
geschieden   durch   die   drei   auf   den    Seiten 
der  sechsseitigen  Säule  senkrecht  stehenden 
Durchmesser  der  Platte. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  n. 


9.  Reziproke  Erscheinungen.  Aus  ge- 
wissen allgemeinen  Prinzipien  der  Thermo- 
dynamik folgt,  daß  den  im  vorhergehenden 
untersuchten  pyroelektrischen  und  piezo- 
elektrischen Erscheinungen  gewisse  andere 
Erscheinungen  in  reziproker  Weise  gegen- 
überstehen müssen.  Wenn  sich  ein  Turmalin 
abkühlt,  so  wird  er  am  antilogen  Ende 
positiv,  am  analogen  Ende  negativ  elek- 
trisch; die  Achsen  der  neu  entstehenden 
molekularen  Momente  sind  vom  analogen 
Ende  zum  antilogen  gerichtet.  Bringt 
man  den  Turmalin  in  ein  elektrisches  Feld, 
dessen  Kraftlinien  vom  analogen  Ende  zum 
antilogen  laufen,  so  wird  er  sich  erwärmen. 
Die  Temperaturzunahme  ist  proportional 
mit  der  Feldstärke  und  mit  der  absoluten 
Temperatur;  sie  ist  umgekehrt  proportional 
der  auf  die  Volumeinheit  bezogenen  spezi- 
fischen Wärme  des  Turmalins,  endlich  pro- 
portional mit  der  sogenannten  pyroelek- 
trischen Konstanten,  d.  h.  proportional  mit 
dem  Verhältnis,  zwischen  dem  durch  eine 
Temperaturerhöhung  in  der  Volumeinheit 
erzeugten  Momente  und  zwischen  der  Tem- 
peraturerhöhung selber. 

Wenn  man  auf  eine  Turmalin  platte, 
welche  senkrecht  zur  Hauptachse  geschnitten 
ist,  einen  Druck  Zz  in  der  Richtung  der 
Hauptachse  ausübt,  so  entsteht  auf  der 
dem  antilogen  Ende  entsprechenden  Fläche 
eine  positive  elektrische  Ladung  von  der 
Dichte  daaZz.  Belegt  man  die  beiden  Flächen 
der  Platte  mit  Stanniol,  und  lädt  man  die 
dem  antilogen  Ende  zugewandte  Fläche 
positiv,  während  die  gegenüberliegende  zur 
Erde  abgeleitet  ist,  so  dehnt  sich  die  Platte 
in  der  Richtung  der  Z-Achse  aus.  Die  Dila- 
tation Zz  ist  gleich  dem  Produkte  aus  dem 
Modul  dga  und  aus  der  im  Inneren  des 
Kristalls  herrschenden  elektrischen  Feld- 
stärke. Analoge  Erscheinungen  bilden  auch 
bei  Quarz  das  Gegenstück  zu  den  durch 
Drucke  in  den  Richtungen  der  Achsen  A 
und  B  erzeugten  piezoelektrischen  Er- 
regungen. 

Diese  aus  thermodynamischen  Prinzipien 
abgeleiteten  Sätze  sind  durch  die  Erfahrung 
durchaus  bestätigt  worden. 

10.  Zur  molekularen  Theorie  der  Piezo- 
und  Pyroelektrizität.  Die  Beobachtungen 
an  Turmalin  haben  uns  zu  der  Anschauung 
geführt,  daß  die  Moleküle  des  Turmalins 
eine  permanente  elektrische  Polarisation  in 
der  Richtung  der  Hauptachse  besitzen.  Es 
liegt  nahe,  anzunehmen,  daß  die  Moleküle 
aller  Kristalle  von  elektrischen  Polsystemen 
umgeben  seien,  welche  ihren  besonderen 
Symmetrieverhältnissen  entsprechen.  Bei 
hemimorph  ausgebildeten  Kristallen  werden 
diese  Polsysteme  so  anzuordnen  sein,  daß 
jedem  positiven  Pole  ein  negativer  von 
gleicher  Stärke  entspricht,  welcher  ihm  mit 

64 


1010 


Dielektrizität  der  Kiistalle 


Bezug  auf  den  IVIittelpunkt  des  Moleküls 
diametral  gegenüberliegt.  Permanente  elek- 
trische Momente  sind  dann  nur  möglich  bei 
Kristallen  mit  einer  ausgezeichneten  Haupt- 
achse. Die  Vorstellung  setzt  ein  vollkommen 
symmetrisches  Verhalten  der  positiven  und 
der  negativen  Elektrizität  voraus.  Sie 
tritt  damit  in  Widerspruch  mit  den  Tat- 
sachen, aus  welchen  man  auf  eine  wesentliche 
Verschiedenheit  der  positiven  und  der  nega- 
tiven Elektrizität  schließen  muß.  Unsere 
Annahme  besitzt  daher  nur  den  Charakter 
einer  Hilfsvorstellung,  welche  sich  für  den 
vorliegenden  Zweck  durch  ihre  größere  Ein- 
fachheit empfiehlt. 

Es  ist  nun  die  Frage  zu  beantworten, 
wie  bei  einem  Kristall,  der  durch  eine  regel- 
mäßige Anordnung  solcher  Polsysteme  ge- 
bildet wird,  elektrische  Momente  infolge 
von  Deformationen  entstehen  können.  Man 
könnte  vielleicht  annehmen,  daß  das  Ge- 
rüste, von  welchem  die  elektrischen  Pole 
getragen  werden,  auf  rein  mechanischem 
Wege  deformiert  werde,  und  daß  dadurch 
die  Polsysteme  so  verändert  werden,  daß  sie 
ein  elektrisches  Moment  annehmen,  auch  wenn 
sie  von  Hause  aus  ein  solches  nicht  besitzen. 
Auf  der  anderen  Seite  sind  wir  aber  ge- 
wöhnt, als  Ursache  elektrischer  Momente 
elektrische  Ki'äfte  zu  betrachten.  Es  scheint 
daher  natürlicher,  anzunehmen,  daß  die 
Verschiebung  der  Pole,  welche  wir  als  Ur- 
sache der  entstehenden  elektrischen  Momente 
betrachten,  durch  elektrische  Ivräfte  er- 
zeugt werden.  Solche  Kräfte  sind  aber  im 
Inneren  des  Kristalls  notwendig  vorhanden, 
da  jedes  Molekül  ein  Sitz  elektrischer  La- 
dungen, also  auch  ein  Ausgangspunkt  elek- 
trischer Kräfte  ist.  Im  natürlichen  Zustande 
des  Kristalls  müssen  die  Polsysteme  in 
stabilem  Gleichgewichte  sich  befinden.  Die 
auf  sie  wirkenden  elektrischen  Kräfte  müssen 
durch  anderweitige  Molekularwirkungen  kom- 
pensiert werden.  Wenn  aber  der  Kristall 
deformiert  wird,  so  werden  die  von  den 
Molekülen  ausgehenden  elektrischen  Kräfte 
geändert.  Die  so  entstehenden  elektrischen 
Zusatzkräfte  wirken  in  entgegengesetzter 
Richtung  auf  die  positiven  und  die  negativen 
Pole.  Sie  erteilen  den  Polsystemen  elek- 
trische Momente,  oder  ändern  die  bei  Ivri- 
stallcn  mit  ausgezeichneter  Hauptachse  schon 
vorhandenen  permanenten  Moniente.  Mit 
Bezug  auf  den  letzteren  Fall  ergibt  sich 
aus  den  früheren  Betrachtungen,  daß  nur 
die  neu  erregten  Momente  zur  Beobachtung 
gelangen,  da  die  permanenten  Momente  selbst 
durch  elektrische  Oberflächenschichten  kom- 
pensiert werden.  In  allen  Fällen  wird  die 
Annahme  erlaubt  sein,  daß  das  erregte, 
nach  außen  wirksame  Moment  der  erregenden 
Kraft  proportional  sei.  Durch  diese  An- 
nahme wird  die  Möglichkeit  gewonnen,  eine 


molekulare  Theorie  der  piezoelektrischen 
Erscheinungen  zu  entwickeln.  Es  ist  in 
erster  Linie  nötig,  die  mit  den  Molekülen 
verbundenen  Polsysteme  so  zu  bestimmen, 
daß  sie  den  Symmetrieverhältnissen  des 
Ivristalls  genügen.  Man  hat  ferner  die  von 
diesen  Polsystemen  ausgeübten  Potentiale 
zu  berechnen  und  mit  ihrer  Hilfe  die  er- 
wähnten Zusatzkräfte,  welche  durch  Ver- 
schiebung und  Drehung  der  Moleküle  er- 
zeugt werden.  Proportional  mit  ihnen  sind 
dann  die  elektrischen  Momente,  welche  in 
der  Volumeinheit  durch  die  Deformation 
erzeugt  werden.  In  der  Tat  führt  die  Ver- 
folgung dieses  Weges  zu  Formeln,  welche 
mit  den  Ansätzen  der  phänomenologischen 
Theorie  vollkommen  übereinstimmen.  Die 
piezoelektrischen  Konstanten  werden  dar- 
gestellt durch  gewisse  Summen,  welche 
über  sämtliche  Moleküle  des  Kristalls  zu 
erstrecken  sind,  und  welche  von  den  La- 
dungen der  Pole,  von  ihrer  räumlichen  An- 
ordnung sowie  von  den  Molekularabständen 
abhängen 

Die  Anordnung  der  Polsysteme  möge 
noch  erläutert  werden  an  den  Beispielen 
des  Turmalins  und  des  Quarzes.  Die  Auf- 
gabe, Polsysteme  zu  bestimmen,  welche  den 
Symmetiieeigenschaften  eines  Ivristalls  ent- 
sprechen, ist  keine  eindeutige.  Die  im 
folgenden  beschriebenen  Polsysteme  haben 
daher  nur  die  Bedeutung  möglicher  und  ein- 
facher Lösungen  der  genannten  x\ufgabe. 

Den  Molekülen  des  Turmalins  haben 
wir  bei  den  früheren  Betrachtungen  ein 
System  zweier  Pole  zugeordnet,  dessen 
Achse  der  Hauptachse  des  Turmalins  parallel 
war.  Der  positive  Pol  war  dem  antilogen, 
der  negative  dem  analogen  Ende  zugekehrt. 
Eine  solche  Orientierung  ist  notwendig, 
damit  die  Formeln  der  Molekulartheorie 
mit  den  Ergebnissen  der  Beobachtung  über- 
einstimmen. Sie  folgt  auch  aus  Beobach- 
tungen über  die  Ladungen,  welche  beim 
Zerbrechen  einer  Turmalinsäule  an  den 
Bruchflächen  auftreten.  Die  Annahme  eines 
einzigen  Zweipolsystemes  genügt  aber  nicht 
der  Bedingung,  daß  die  Hauptachse  des 
Kristalls  eine  dreizählige  Symmetrieachse 
ist.  Dieser  entsprechen  wir  durch  die 
Hinzunahme  von  drei  weiteren  Zweipol- 
systemen; ihre  Achsen  stehen  zu  der  Haupt- 
achse senkrecht  und  liegen  in  den  Symmetrie- 
ebenen  des  Kj'istalls,  welche  durch  die 
j  Hauptachse  und  durch  die  Kanten  der 
I  gleichseitig  dreiseitigen  Säule  hindurchgehen. 
Die  so  noch  hinzukommenden  Pole  liegen 
in  den  Ecken  eines  regulären  Sechsecks, 
dessen  Fläche  zur  Hauptachse  senkrecht 
steht.  Die  Ecken  sind  abwechselnd  mit 
j  positiven  und  negativen  Polen  besetzt. 
I  Als  ein  bemerkenswertes  Resultat  der 
molekularen  Theorie  in  ihrer  Anwendung  auf 


Dielektrizität  der  Kristalle 


1011 


den  Turmaliu  möge  noch  folgendes  hervor-  j 
gehoben  werden.  Das  permanente  elektrische  I 
Moment,  welches  der  Turmalin  in  der  Rieh-  \ 
tung  seiner  Hauptachse  besitzt,  ist,  bezogen : 
auf  die  Einheit  des  Volumens,  gleich  0,80.15^ ! 
elektrostatischen  Einheiten  (cm— 'AgVcsec— ^).  i 
Das  Moment  eines  einzelnen  Moleküls  wird  j 
gleich  0,69.10-i«cmV2gV2sec-i.  Für  den  j 
Durchmesser  des  Turmahnmoleküls  ergibt 
sich  aus  Molekulargewicht  (1600),  spezifischen  i 
Gewicht  (3,11),  und  mittlerer  dielektrischer  | 
Konstanten  (6,1)  b=0,80. 10— ^cm.  Setzen  wir  , 
die  Poldistanz  gleich  b,  so  wird  die  Polstärke 
des  auf  der  Hauptachse  angenommenen  Pol-  j 
paares  e=8,62.10— ^<'.  Diese  Ladung  ist  nahe  i 
gleich  dem  doppelten  des  elektrischen  Elemen- 1 
tarquaiitums,  also  von  derselben  Größenord- ! 
nung,  wie  bei  den  Molekülen  eines  Elektro- 
lyten. 

Den  Symmetrieeigenschafteii  des  Quar- 
zes entspricht  man  in  erster  Linie  durch 
je  drei  positive  und  negative  Pole,  in  den  i 
Ecken  eines  regulären  Sechseckes,  dessen 
Ebene  wie  beim  Turmalin  zur  Hauptachse 
des  Kristalles  senkrecht  steht.  Dazu  kommen 
aber  noch  zwölf  weitere  Zweipolsysteme. 
Ihre  Achsen  bilden  mit  der  durch  den  Mittel- 
punkt des  Sechsecks  gelegten  Hauptachse 
gleiche  Winkel.  Die  Pole  selbst  liegen  mit 
abwechselndem  Vorzeichen  in  den  Ecken 
zweier  regulärer  Zwölfecke.  Ihre  Ebenen 
liegen  senkrecht  zur  Hauptachse,  ihre  Mittel- 
punkte in  gleichen  Abständen  senkrecht 
über  und  unter  dem  Mittelpunkt  des  regu- 
lären Sechsecks. 

Die  Vorstellung  von  einer  elektrischen 
Polarität  der  Moleküle,  auf  welche  die  Be- 
trachtung der  elektrischen  Erscheinungen 
der  Kristalle  geführt  hat,  dürfte  eine  über 
den  Kreis  der  Elektrizitätslehre  hinaus- 
greifende Bedeutung  besitzen.  Zu  der  An- 
nahme polarer,  d.  h.  von  der  Richtung  ge- 
wisser Achsen  der  Moleküle  abhängender 
Wirkungen  führen  auch  die  Untersuchungen 
der  Elastizitätstheorie.  Der  Vorgang  der 
Kristallisation  scheint  ohne  sie  völlig  un- 
verständlich, und  man  darf  daher  hoffen, 
daß  die  im  vorhergehenden  entwickelten 
Vorstellungen  einen  Leitfaden  bilden  werden 
für  Untersuchungen,  die  sich  auf  die  all- 
•  gemeinen  Kohäsionsverhältnisse  der  Kri- 
stalle und  die  Gesetze  ihrer  Bildung  be- 
ziehen. Für  den  Zusammenhang  der  elasti- 
schen und  der  piezoelektrischen  Eigen- 
schaften insbesondere  spricht  noch  der  zu- 
erst von  Riecke  hervorgehobene  Umstand, 
daß  diejenigen  Relationen,  welche  aus  der 
Annahme  einer  gleichförmigen  Ausbreitung 
der  Molekularkräfte  resultieren,  umso  weniger 
erfüllt  zu  sein  scheinen,  je  stärker  die  piezo- 
elektrischen Eigenschaften  eines  Kristalls 
ausgeprägt  sind,  je  mehr  also  der  polare 
Charakter  der  Molekularkräfte  hervortritt. 


Schließlich  sei  noch  aufmerksam  ge- 
macht auf  eine  gewisse  Analogie,  welche 
zwischen  dem  permanenten  elektrischen 
Momente  des  Turmahns  und  zwischen  dem 
magnetischen  Momente  ferro  magnetischer 
Körper  besteht.  Für  die  piezoelektrischen 
Konstanten  liefert  die  molekulare  Theorie 
das  richtige  Vorzeichen  nur,  wenn  man 
annimmt,  daß  die  elektrischen  Achsen  der 
Moleküle  parallel  sind  mit  der  Richtung 
vom  analogen  zum  antilogen  Ende.  Nun 
stimmt  aber  die  wahre  Pyroelektrizität  dem 
Sinne  nach  überein  mit  der  Piezoelektrizität. 
Wird  ein  Turmalin  in  der  Richtung  der 
Hauptachse  komprimiert,  so  wird  er  am 
antilogen  Ende  positiv  elektrisch;  dasselbe 
ist  der  Fall  bei  Abkühlung.  Folglich  muß 
das  permanente  elektrisclie  Moment  der 
Moleküle  zunehmen  mit  abnehmender  Tem- 
peratur. Das  entspricht  dem  Verhalten 
des  Ferroniagnetismus,  dessen  Stärke  gleich- 
falls zunimmt  bei  abnehmender  Temperatur. 

Literatur.  Gauguin,  Ann.  de  Chim.  et  de 
Phys.  (3)  57,  p.  5,  1859.  —  William  Thom- 
son (Lord  Kelvin),  in  31  ax IV eil ,  Trealisc  on 
Electricity  and  Magnetism,  V.  1,  p.  67.  — 
I.  und  JP,  Curie,  Dcvelopj)ement  par  compression 
de  l'eleciricite  polaire  dans  le  cristavx  hemir- 
Mres.  C.  R.  1880,  T.  91,  p.  224.  —  Biecke, 
Pyroelektricität  des  Turmalins.  Ann.  d.  Phys. 
u.  Chem.  1886,  Bd.  28,  S.  43.  —  Derselbe, 
Zwei  Fundamental  versuche  zur  Lehre  von  der 
Pyroelektrizität.     Ebenda  1887,    Bd.  31,   S.  889. 

—  Verselbe,  lieber  die  Pyroelektrizität  des 
Turmalins.  Ebenda  1890,  Bd.  40,  8.  264.  — 
Verselbe,  Ueber  eine  mit  den  elektrischen 
Eigenschajten  des  Turmalins  zusammenhängende 
Fläche.  Ebenda  1893,  Bd.  49,  S.  421.  — 
Verselbe,  Ueber  Wechselwirhtng  und  Gleich- 
geivicht  trigonaler  Polsysteme,  ein  Beitrag  zur 
Theorie  der  Kristallstruktur.  Ebenda  1900, 
Bd.  3,  tS.  545.  —  Verselbe,  ilolekulartheorie 
der  pil'zo elektrischen  und.  der  pyroelektrischen 
Erscheinungen.  Abh.  d.  Ges.  d.  Wiss.  zu  Göt- 
tingen, 1892,  Bd.  88.  Ann.  d.  Phys.  1893, 
Bd.  49,  S.  459.  —  Voigt,  Allgemeine  Theorie 
der  pii'zo-  und  pyroelektrischen  Erscheinungen 
an  Kristallen.  Abh.  d.  Ges.  d.  Wiss.  zu  Göt- 
tingen 1890,  Bd.  36.  —  Riecke  und  Voigt,. 
Piezoelektrische  Konstanten  des  Quarzes  und 
des  Turmalins.  Ann.  d.  Phys.  1892,  Bd.  45, 
S.  528.  —  Voigt,  Ann.  d.  Phys.  1897,  Bd.  60, 
8.  S68.  Versuch  zur  Bestimmung  des  wahren 
spezifischen  Momentes  eines  Turmalins.  —  Ver- 
selbe, Läßt  sich  die  Pyroelektrizität  der  Kri- 
stalle vollständig  auf  piiizoelektrische  Wirkungen 
zurückführen?     Ebenda  1898,    Bd.  66,    S.   lOSO. 

—  Verselbe,  Lehrbuch  der  Kristallphysik. 
Leipzig  und  Berlin  1910.  —  Bicliing maier ^ 
Die  Fläche  des  piezoelektrischen  Gesamtmomentes, 
Göttinger  Dissertation  1900.  —  Sträubet, 
Versuche  über  den  elektrokalorischen  Effekt  beim 
Turmalin.  Götting.  Nachr.  1902,  S.  161.  — 
Lange,  Experimentelle  Untersuchungen  über 
den  elektrokalorischen  Effekt  beim  brasilianischen 
Turmalin.  Dissert.,  Jena  1905.  —  Pockels^ 
Götting.   Abhandl.   1893,    S.    69.   —    Tamaru, 

64* 


1012 


Dielekti'izität  der  Kristalle  —  Diraorpliismus 


Bestimmung  der  piezoelektrischen  Konstanten 
von  kristallisierter  Weinsäure.  Phys.  Zeitschr. 
1905,  Bd.  6,  S.  379.  —  Holmann,  piezoelek- 
trische Erregimg  von  Rohrzucker.  Ann  d.  Phys. 
1909,  Bd.  29,  S.  160.  —  Rieche,  Zur  moleku- 
laren Theorie  der  Piezoelektrizität  des  Turma- 
lins.  Göttinger  Nachrichten  191 S,  Sitzung  vom 
S.  Febr. 

E.  Riecke. 


Differentiation 

bezeichnet  den  Vorgang  der  Teilung  eines 
vulkanischen  Magmas  durch  Abscheidung 
gewisser  Bestandteile  und  die  dadurch  herbei- 
geführte chemische  und  mineralogische  Aende- 
rung  desselben  (vgl.  den  Artikel  „Mineral- 
undGesteinsbildung  aus  dem  Schmelz- 
fluß.") 


Dimorphismus 

in    der    Mineralogie    siehe    den    Artikel 
„P  0 1  y  m  0  r  j)  h  i  s  m  u  s". 


Dimorphismus. 

1.  Begriff  des  Dimorphismus.  2.  Sexueller 
Dimorphismus.  3.  Generationsdimorphismus 
und  Heterogonie.  4.  Funktioneller  Dimorphis- 
mus.    5.  Saisondimorphismus. 

I.  Begriff  des  Dimorphismus.  Das  Wort 
Dimorphismus  bedeutet  Zweigestaltigkeit. 
Ganz  allgemein  ist  daher  unter  Dimorphis- 
mus die  Erscheinung  zu  verstehen,  daß  bei 
pflanzlichen  oder  tierischen  Organismen  ir- 
gendein Organ  oder  ein  Organkomplex  in 
zweierlei  Gestalt  auftritt.  In  dieser  weitesten 
Bedeutung  wird  der  Ausdruck  in  der  Botanik 
verwendet.  Es  kommt  vor,  daß  auf  dem- 
selben Individuum  zu  verschiedenen  Zeiten 
zweierlei  Blüten  entwickelt  werden;  das 
geschieht  z.  B.  bei  Viola-,  Streptocarpus-, 
Oxahs-  und  Lauriumarten;  auch  die  Bildung 
fertiler  und  steriler  Blüten,  wie  sie  bei  man- 
chen Kompositen  (Centaurea  Cyanus)  und 
in  anderer  Weise  bei  Trifohum  subterraneum 
gebildet  werden  (vgl.  hierzu  den  Artikel 
,, Blüte"  S.  6f),  gehört  hierher.  Ein  weiteres 
BeispielfürDimorphismus  bietet  die  alsHetero- 
stylie  bezeichnete  Erscheinung.  Diese  Ein- 
richtung, durch  die  bei  den  mit  ihr  ausge- 
statteten Pflanzen  Selbstbefruchtung  ausge- 
schlossen wird,  besteht  darin,  daß  die  Narben 
und  Staubbeutel  auf  verschiedenen  Individuen 
in  verschiedener  Höhe  entwickelt  werden. 
Bei  den  Primeln  z.  B.  besitzen  die  einen 
Pflanzen  Blüten  mit  kurzen  Griffeln  und 
langen  Staubblättern,  die  anderen  solche 
mit  langen  Griffeln  und  kurzen  Staubblättern. 


Da  die  Bestäubung  durch  Insekten  ausge- 
führt wird,  die  beim  Besuch  der  Blüten 
die  gleich  hohen  Organe  mit  den  gleichen 
Körperstellen  berühren,  so  wird  auf  diese 
Weise  Fremdbestäubung  gewährleistet. 
Solche  dimorphe  Heterostyhe  (Hetero- 
dystihe)  findet  sich  auch  bei  anderen  Pflanzen, 
so  bei  Pulmonaria,  Hottonia,  Forsythia, 
Linuni  usw.  (vgl.  den  Artikel ,, Bestäubung" 
S.  1005).  Mit  ihr  ist  aber  die  allgemeinste 
Form  von  Dimorphismus  insofern  schon 
verlassen,  als  sich  hier  die  Zweigestaltigkeit 
auf  verschiedene  Individuen  verteilt.  Das 
ist  nun  fast  überall  der  Fall,  wo  der  Ausdruck 
Dimorphismus  im  engeren  Sinne  Anwendung 
findet.  Er  bedeutet  dann,  daß  innerhalb 
derselben  Pflanzen-  oder  Tierart  zwei  Formen 
vorkommen,  die  in  bestimmten  Merkmalen 
konstant  voneinander  unterschieden  sind. 

2.  Sexueller  Dimorphismus.  Am  wei- 
testen ist  die  Form  des  Dimorplhsmus  ver- 
breitet, die  sich  in  der  primären  Gegensätz- 
lichkeit von  männlichem  und  weiblichem 
Geschlecht  dokumentiert.  Bei  den  einfachsten 
Organismen  bereits,  den  einzelligen  Protisten, 
sind  in  vielen  Fällen  zwei  deutlich  unter- 
schiedene Formen  nachweisbar,  die  als 
männlich  und  weil)lich  angesprochen  werden. 
Sie  unterscheiden  sich  voneinander  hinsicht- 
lich ihrer  Form,  ihrer  Größe  und  ihrer  Be- 
weglichkeit und  zwar  in  zunehmender  Aus- 
gesprochenheit. So  kommen  z.  B.  bei  den 
im  Darm  der  Eidechse  schmarotzenden  Flagel- 
laten  Bodo  lacertae  zwei  Formen  vor, 
von  denen  die  eine  nur  ein  wenig  kleiner  ist 
als  die  andere.  Erheblicher  ist  der  Größen- 
unterschied schon  bei  Chlorogonium  euchlo- 
rum.  Tritt  zu  dem  Unterschied  in  der  Größe 
noch  ein  solcher  der  Gestalt  und  damit  ver- 
bunden der  Beweglichkeit,  so  haben  wir  den 
Fall  typischer  Mikro-  und  ■Makrogameten  vor 
uns.  Bei  dem  in  der  Leber  des  Kaninchens 
parasitierenden  Coccidium  Schubergi  z.  B. 
entstehen  unter  gewissen  Bedingungen  einer- 
seits kleine  schmale  Individuen,  die  sich 
mit  Hilfe  von  Geißeln  fortbewegen  (Mikro- 
gameten),  andererseits  große,  fast  kugelig 
gestaltete  Formen,  die  nicht  mit  der 
Fähigkeit  begabt  sind,  sich  fortzubewegen 
(Makrogameten).  Analog  liegen  die  Ver- 
hältnisse bei  den  koloniebildenden  Flagellaten 
wie  Pandorina  morum,  Eudorina  elegans, 
Volvox  globator  usw.  Dieser  primäre  sexuelle 
Dimorphismus^)  steht  stets  im  Dienste  jenes 
vitalen  Geschehens,  das  als  Befruchtung  be- 
zeichnet wird  (vgl.  den  Artikel  ,, Befruch- 
tung") und  läßt  sich  als  eine  Anpassungser- 

^)  Die  Gegensätzlichkeit  vm  ,, männlich" 
und  ,, weiblich",  also  die  Bisexualität  selbst 
liegt  natürlich  tiefer  als  die  aus  ihr  resultierende 
Zweigestaltigkeit  der  Geschlechtsindividuen. 
Sie  kann  auch  vorhanden  sein,  ohne  daß  sie 
irgendwie  morphologisch  hervortritt. 


Diinor|)hisiuus 


1013 


scheinimg  aus  dem  Prinzip  der  Arbeitsteilung 
auffassen.  Die  Befruchtung'  nämlich,  die  als 
ein  für  den  Bestand  organischer  Wesen  not- 
wendiger Vorgang  gelten  muß,  besteht  darin, 
daß  sich  zwei  Zellindividuen  miteinander 
vereinigen.  Da  sich  nun  mit  diesem  Vorgang 
vielfach  der  der  Fortpflanzung  verbunden 
hat,  so  sind  damit  die  Bedingungen  gegeben, 
unter  denen  die  Differenzierung  in  die  zwei 
beschriebenen  Formen  von  Individuen  ver- 
ständlich wird.  Damit  sie  sich  vereinigen 
können,  muß  Möglichkeit  der  Bewegung  vor- 
liegen; diese  wird  auf  die  eine  der  beiden 
Zellarten,  nämlich  die  Mikrogameten,  be- 
schränkt, damit  die  andere,  der  Makrogamet, 
die  zur  Vermehrung  notwendige  Ansamm- 
lung von  Bildungsmaterial  vornehmen  könne. 

Ein  primärer  sexueller  Dimorphismus,  wie 
er  eben  beschrieben  wurde,  ist  auch  unter 
den  vielzelligen  Formen  des  Pflanzen-  und 
Tierreichs  verbreitet.  Unter  den  Pflanzen 
sind  es  die  ein-  und  zweihäusigen  (monö- 
cischen  und  diöci^chen),  bei  denen  männ- 
liche und  weibliche  Generationsorgane  von- 
einandergetrennt  auf  verschiedene  Blüten 
verteilt  werden,  die  entweder  auf  demselben 
Individuum  (Monöcie)  oder  auf  zwei  ver- 
schiedenen (Diöcie)  ihren  Stand  haben;  im 
Gegensatz  dazu  sind  Pollen  und  Samenanlage 
in  der  zwitterigen  Blüte  vereinigt.  Den 
Verhältnissen,  wie  sie  bei  den  zweihäusigen 
Pflanzen  vorliegen,  entspricht  es,  wenn  bei 
fast  allen  vielzelligen  Tieren  die  beiden  Arten 
von  Geschlechtszellen  auf  verschiedene  In- 
dividuen verteilt  sind.  Die  Männchen  sind 
die  Träger  der  Samenzellen  (Spermatozoen 
oder  Spermien),  die  Weibchen  die  der  Ei- 
zellen (Ovum  oder  Ovulum);  die  l)eiden  Or- 
gane, in  denen  diese  Keimzellen  enthalten 
sind,  heißen  Hoden  (Testes)  und  Eierstock 
(Ovarium).  Danach  dokumentiert  sich  der 
primäre  sexuelle  Dimorphismus  bei  den 
vielzelligen  Tieren  (Metazoen)  dadurch,  daß 
von  den  zu  einer  Art  gehörenden  Individuen 
die  einen  Hoden,  die  anderen  aber  Eierstöcke 
besitzen.  Die  Entstehung  dieses  Dimorphis- 
mus läßt  sich  in  derselben  Weise  begreifen, 
die  eben  schon  angedeutet  wurde;  sie  stellt 
eine  Anpassung  dar,  die  sich  aus  dem  Prinzip 
der  Arbeitsteilung  herleiten  läßt. 

Ueber  den  primären  sexuellen  Dimor- 
phismus hinaus  weichen  nun  aber  Männchen 
und  Weibchen  vielfach  noch  durch  andere 
Merkmale  voneinander  ab,  die  als  sekun- 
däre Geschlechtscharaktere  bezeichnet 
werden.  Am  allgemeinsten  sind  sie  bei  den 
höheren  Tieren  verbreitet;  in  den  Tierklassen 
der  Protozoen,  der  Cölenteraten,  der  Echino- 
dermen  und  Mollusken  sind  sie  überhaupt 
nicht  anzutreffen,  bei  den  Würmern  nur 
unter  besonderen  Bedingungen,  häufiger 
schon  bei  den  Arthropoden,  während  die 
Wirbeltiere    die    zahlreichsten   und   charak- 


teristischsten Beispiele  eines  auf  sekundären 
Geschlechtsmerkmalen  beruhenden  Dimor- 
phismus bieten.  Was  nun  diese  Merkmale 
selbst  angeht,  so  können  sie  sehr  mannig- 
facher Art  sein.  Im  einfachsten  Fall  stehen 
sie  mit  der  Ausübung  der  geschlechtlichen 
Funktion  in  unmittelbarem  Zusammen- 
hang. Bei  manchen  Crustacecn  z.  B.  ist 
die  rechte  vordere  Antenne  des  Männchens  im 
Vergleich  zur  linken,  die  mit  den  Antennen 
des  Weibchens  übereinstimmt,  erhel)lich 
modifiziert.  Sie  bildet  ein  Greiforgan  und 
dient  im  Verein  mit  einem  zu  einer  Schere 
umgewandelten  Hinterbein  derselben  Seite 
dazu,  das  Weibchen  bei  der  Begattung  fest- 
zuhalten. Bekannt  ist  es  auch,  daß  bei  vielen 
Dekapoden  die  Männchen  mit  weit  größeren 
Scheren  ausgestattet  sind  als  die  Weibchen, 
eine  Erscheinung,  deren  biologische  Bedeu- 
tung jedoch  nicht  völlig  klar  ist.  Einen  außer- 
ordentlich auffallenden  Größenunterschied 
zwischen  den  Geschlechtern  findet  man  bei 
manchen  parasitisch  lebenden  Würmern  und 
Krebsen.  Die  Männchen  sind  dann  so  stark 
reduziert,  daß  sie  fast  nur  noch  aus  dem 
Geschlechtsorgan  bestehen  und  den  um  vieles 
größeren  Weibchen  nicht  anders  wie  ein 
kleiner  Parasit  anhaften.  Besondere  Greif- 
organe sind  vielfach  bei  den  Männchen  der 
Insekten  ausgebildet.  So  besitzt  das  Männ- 
chen von  Corydalis  cornutus  sehr  große 
gekrümmte  Kiefer,  die  viele  Male  länger 
sind  als  die  des  Weibchens.  Oft  sind  bei 
Käfern  die  Tarsen  der  Vorderfüße  ver- 
breitert oder  mit  Haarpolstern  oder  bei 
Wasserkäfern  mit  flachen  Sauggruben  ver- 
sehen. Auch  die  gefiederten  oder  kamm- 
förmigen  Fühler,  durch  die  sich  die  Männchen 
vieler  Insektenarten  von  den  Weibchen 
unterscheiden  (z.  B.  Culex,  Anopheles  usw.) 
stehen  in  Beziehung  zum  Geschlechtsakt  und 
sind  als  sekundäre  Geschlechtscharaktere  zu 
betrachten.  Sekundärer  sexueller  Dimorphis- 
mus ist  bei  den  Insekten  überhaupt  weit 
verbreitet  und  tritt  außer  in  der  Färbung  auch 
in  der  Größe  zutage.  Meistens  sind  nämlich 
die  Männchen,  wie  es  auch  bei  vielen  Spinnen 
der  Fall  ist,  kleiner  als  das  Weibchen.  Doch 
gilt  dies  nicht  durchweg,  denn  bei  manchen 
Bienen  (Apis  mellilica)  und  Wespen  sind  die 
Männchen  größer  als  die  Weibchen.  In 
diesen  Zusammenhang  gehören  auch  die 
Einrichtungen,  die  zur  Hervorbringung  von 
musikartigen  Geräuschen  dienen  (Stridu- 
lationsorgane  der  Grillen,  Heuschrecken, 
Käfer)  und  durch  deren  Besitz  sich  die  männ- 
lichen von  den  weiblichen  Tieren  unter- 
scheiden. Bei  den  Käfern  stellen  hörner- 
artige Aufsätze  oder  manchmal  ungeheuer 
vergrößerte  Kinnladen  (Hirschkäfer)  Cha- 
raktere dar,  durch  die  die  Männchen  vor  den 
Weibchen  ausgezeichnet  sind.  Schmetter- 
linge sind  vielfach  in  beiden   Geschlechtern 


1014 


Diiuorphisnius 


gleichfarbig".  Doch  gibt  es  bemerkenswerte 
Ausnahmen  hiervon.  Bei  manchen  tropischen 
Arten  besitzen  die  Männchen  eine  Pracht 
der  Färbung,  die  den  zugehörigen  Weibchen 
völlig  abgeht;  andererseits  können,  wenn 
auch  selten,  die  Weibchen  schöner  gefärbt 
sein  als  die  Männchen  (Callidr\^as). 

Bei  den  Wirbeltieren  ist  sekundärer 
sexueller  Dimorphismus  in  allen  Ordnungen 
zu  finden.  Es  möge  genügen,  hier  einige 
Beispiele  anzuführen.  Oft  treten  die  Unter- 
scheidungsmerkmale nur  zur  Paarungszeit 
am  Männchen  hervor.  Der  Unterkiefer  des 
Lachsmännchens  verlängert  sich  dann  und 
bildet  einen  knorpeligen  Vorsprung  (,, Haken- 
lachse"); bei  einigen  Arten  von  Blennius  ent- 
wickelt sich  zur  Laichzeit  auf  dem  Kopf 
des  Männchens  ein  Schopf  und  vielfach  wer- 
den die  Farben  der  Männchen  um  diese  Zeit 
heller  und  glänzender  (Lachs,  Hecht,  Stich- 
ling,  Schleie,  Plötze,  Barsch  usw.).  Bei  an- 
deren Fischarten  sind  die  Männchen  ständig 
durch  schönere  Farben  vor  den  Weibchen 
ausgezeichnet,  und  bei  den  Lophobranchiern, 
zu  denen  das  Seepferdchen  gehört,  haben 
die  Männchen  Beutel  oder  halbkugelförmige 
Vertiefungen  am  Unterleib,  in  denen  die 
Eier  ausgebrütet  werden.  Wenden  wir  uns 
nun  zu  den  Amphibien,  so  ist  es  allgemein 
bekannt,  daß  sich  die  männlichen  Urodelen 
zur  Paarungszeit  durch  günstige  Färbung 
(Hochzeitskleid)  oder  auch  durch  die  Aus- 
bildung einer  über  Rücken  und  Schwanz 
gehenden  Kammes  auszeichnen.  Die  Anuren 
sind  in  beiden  Geschlechtern  wesentlich  gleich- 
gestaltet; nur  die  Daumenschwielen,  die  sich 
zur  Begattungszeit  an  den  vorderen  Extremi- 
täten der  Männchen  bilden,  stellen  ein 
charakteristisches  Unterscheidungsmerkmal 
dar;  auch  sind  bei  manchen  Arten  die  Schall- 
blasen der  Männchen  erheblich  stärker  aus- 
gebildet als  die  der  Weibchen,  wovon  natür- 
lich die  Kraft  des  Tones  abhängt,  den  die 
Tiere  hervorbringen.  Bemerkenswert  ist  es, 
daß  unter  den  Reptilien  sekundärer  sexueller 
Dimorphismus  geringe  Verbreitung  hat. 
Schildkröten  und  Krokodile  unterscheiden 
sich  äußerlich  dem  Geschlechte  nach  über- 
haupt nicht ;  bei  einigen  Arten  von  Schlangen 
sind  die  Männchen  etwas  kräftiger  gefärbt 
als  die  Weibchen;  nur  bei  den  Eidechsen 
treten  sekundäre  Geschlechtscharaktere  deut- 
lich hervor.  Die  Männchen  einiger  Arten 
tibertreffen  die  Weibchen  an  Größe  oder  sie 
besitzen  einen  tiber  Rücken  und  Schwanz 
laufenden  Kamm  oder  eine  Kehltasclie  oder 
sonstige  Kehlanhängsel.  Doch  sind  diese 
Merkmale  nicht  immer  auf  das  männliche 
Geschlecht  beschränkt.  Auffallender  sind 
hornartige  Kopfanhängsel,  die  sich  besonders 
bei  einigen  Chamäleonarten  im  männlichen 
Geschlecht  finden  (Chamaeleon   Qwenii). 

Indem  wir  nun  dazu  übergehen,  den  se- 


kundären sexuellen  Dimorphismus  der  Vögel 
und  der  Säugetiere  durch  einige  Beispiele 
zu  erläutern,  betreten  wir  ein  Gebiet  sehr 
bekannter  Tatsachen.  Es  darf  daher  ein 
ganz  kurzer  Ueberblick  genügen.     Was  zu- 

j  nächst  die  Vögel  anlangt,  so  fallen  die  Unter- 
schiede in  den  beiden  Geschlechtern  sofort  in 
die  Augen.  Die  Männchen  sind  meist  größer 
und  durch  eine  Farl^enpracht  des    Gefieders 

!  geschmückt,  die  den  Weibchen  fehlt  (Haus- 
hahn,   Fasan,    Pfau,   Paradiesvogel,    KoMbri 

;  usw.).     Darüber   hinaus   sind  die  Männchen 

j  mancher  hühnerartigen  Vögel  mit  ,, Sporen" 
versehen,  die  als  Waffen  beim  Kampf  mit  Ri- 

I  valen  gebraucht  werden.  Manche  Vögel 
haben  auch  an  den  Flügeln  Sporen,  die  dann 
beim    männlichen    Geschlecht    stärker    ent- 

i  wickelt  sind  als  beim  weiblichen  (Plectrop- 
terus  gambensis).    Auch  Kopfanhänge,  Lap- 

I  pen  und  Kämme,  sind  bei  den  Männchen  oft 
stärker  ausgebildet  als  bei  den  Weibchen. 
Die  Zahl  der  Merkmale,  durch  die  sich  die 
beiden  Geschlecliter  bei  den  Säugetieren 
unterscheiden  können,  ist  sehr  beträchtlich. 
Hörner,  Geweihe,  Zähne,  Barte,  Mähnen, 
Haarkämme,  Färbung  der  Haare  und  der 
Haut,  Größe  sind  Merkmale,  in  denen  bei 
Säugetieren  die  Geschlechter  differieren 
können.  Beispiele  hierfür  anzuführen,  dürfte 
sich  erübrigen,  da  sie  sieh  jedem  leicht  darbieten 
werden.  Wenige  Worte  über  den  sexuellen 
Dimorphismus  beim  Menschen  mögen  noch 
Platz  finden.  Der  Mann  ist  durchschnittlich 
größer  und  la'äftiger  gebaut  als  das  Weib, 

'  Die    Behaarung    seines    Körpers,    besonders 

I  seines  Gesichts  ist  stärker  als  beim  Weib. 
Andererseits  besitzt  das  Weib  einige  selcun- 
däre  Geschlechtscharaktere,  die  dem  Manne 
fehlen:  sein  Becken  ist  breiter,  seine  Körper- 
umrisse sind  runder,  insbesondere  sind  seine 

:  Brüste  stärker  ausgebildet  als  beim  Manne; 

1  mit   der  Formation  des  Beckens  hängt   die 

I  verschiedene   Stellung  der  Beine  im  männ- 

j  liehen  und  weiblichen  Geschlecht  zusammen. 
Auch  die  Schädelbildung  differiert,  inso- 
fern die  Kinnlade  und  die  Basis  des  weib- 
lichen Schädels  kleiner  ist  als  die  des  männ- 
lichen, wie  denn  überhaupt  der  Schädel  des 
Weibes  dem  des  Kindes  näher  steht  als  dem 
des  ausgewachsenen  Mannes. 

;       Eine  Erklärung  für  die  Entstehung  des 

I  sexuellen  Dimorphismus  versuchte  Ch.  Dar- 
win durch  seine  Theorie  von  der  geschlecht- 
lichen Zuchtwahl  zu  geben.     Er  geht  dabei 

'  von  der  Tatsache  aus,  daß  im  allgemeinen 
die  Männchen  es  sind,  die  durch  besondere 
und     auffallende    Merkmale     ausgezeichnet 

i  seien.  Da  nun  zur  Paarungszeit  unter  den 
Männchen  ein  Wettbewerb  um  den  Besitz 
der  Weibchen  stattfände,  so  hätten  die 
schönsten  oder  die  stärksten  Männchen  die 
meiste  Aussicht  von  den  Weibchen  angenom- 
men zu  werden  und  so   zur  Fortpflanzung 


Dimurplüsmus 


lOlfj 


zu  gelangen.  Durch  die  auf  diese  Weise  fort 
und  fort  stattfindende  Selektion  hätten  sich  die 
Männchen  allmählich  von  der  ursprünglicheren 
Form,  die  durch  die  Weibchen  repräsentiert 
werde,  entfernt  und  die  besonderen  Geschlechts- 
charaktere ausgebildet,  durch  die  sie  vor 
jenen  ausgezeichnet  seien.  Gegen  diese 
Theorie  der  geschlechtlichen  Zuchtwahl  sind 
beachtenswerte  Einwände  erhoben  worden. 
Diese  beziehen  sich  nicht  so  sehr  auf  die 
Merkmale,  die  den  Männchen  im  Kampf 
um  ihre  Existenz  von  greifbarem  Nutzen  sind 
wie  alle  Kampforgane,  als  vielmehr  auf  die 
zur  Erregung  der  Weibchen  dienenden  Ein- 
richtungen. Der  wesentlichste  Einwand  be- 
steht darin,  daß  die  Weibchen  gar  nicht 
zwischen  verschiedenen  Männchen  wählen 
und  daß  daher  die  Entstehung  solcher  Cha- 
raktere durch  züchtende  Auslese  nicht  an- 
genommen werden  könne.  Man  hat  infolge- 
dessen zu  anderen  Theorien  gegriffen,  um 
den  Geschlechtsdimorphismus  zu  erklären, 
ohne  jedoch  wirklich  Licht  in  dieses  dunkle 
Gebiet  gebracht  zu  haben  (vgl.  hierzu  auch 
den  Artikel  ,, Deszendenztheorie"). 

3.  Generationsdimorphismus  und  He- 
terogonie.  Diese  Art  von  Dimorphismus 
ist  dadurch  gekennzeichnet,  daß  zwei  ver- 
schieden gestaltete  Generationen  aufeiniinder 
folgen.  Es  liegt  dann  ein  Spezialfall  von 
Generationswechsel  (Metagenesis)  vor,  bei 
dem  Individuen  verschiedener  Fortpflan- 
zungsweise miteinander  abwechseln.  Die  eine 
Generation  vermehrt  sich  dann  nur  unge- 
schlechtlich, durch  Knospung,  die  andere 
nur  geschlechtlich,  durch  Eier  und  Sper- 
mien. Bei  den  H5^dromedusen  z.  B.  erzeugen 
die  festsitzenden  Polypen  durch  Knospung 
die  Medusen  oder  Quallen;  diese,  die  frei- 
beweglich und  den  Polypen  ganz  unähnlich 
sind,  produzieren  Eier  und  Spermien,  aus 
deren  Vereinigung  wiedemm  Polypen  ent- 
stehen. Von  dem  Generationswechsel  im 
engeren  Sinne  läßt  sich  die  Heterogonie  ge- 
nannte Erscheinung  insofern  unterscheiden,  i 
als  bei  ihr  an  die  Stelle  der  ungeschlechtlichen  ' 
Fortpflanzung  die  parthenogenetische  tritt.  \ 
Von  den  alternierenden  Generationen  geht 
dann  eine  (oder  mehrere)  stets  aus  unbe- 
. fruchteten,  die  andere  aus  befruchteten  \ 
Eiern  hervor.  Auch  diese  Form  des  Gene-  \ 
rationswechsels  kann  zum  Dimorphismus 
führen.  Ein  Beispiel  dafür  bietet  die  von 
R.  Leuckart  gefundene  Heterogonie  des 
Nematoden  Rhabdonema  nigrovenosa.  Bei 
diesem  Wurm  wechselt  eine  kleine,  1  bis 
2'mm  lange,  frei  in  der  Erde  lebende  Gene- 
ration, die  getrennten  Geschlechts  ist,  mit 
einer  zweiten  ab,  die  weit  größer,  etwa 
3,5  mm  lang,  auch  sonst^morphologisch  von 
der  ersten  Generation '^  verschieden  und 
hermaphrodit  ist.  Diese  zweite  Generation 
lebt  in  der  Lunge  von  Fröschen  und  Kröten. 


Auch  be  den  Distomeen,  parasitisch  lebenden 
Saugwürmern,  findet  sich  ein  mit  Heterogonie 
verbundener  Dimorphismus.  Die  befruch- 
teten Eier  des  in  der  Leber  des  Schafes  para- 
sitierenden Distomum  (Fasciola)  hepaticum 
I  gelangen  in  den  Darm  und  von  da  nach  außen, 
!  Finden  sie  hier  Wasser,  so  entwickeln  sie 
:  sich  zu  einer  Larve  (Miracidium),  die  zu 
1  ihrer  weiteren  Entwickelung  in  die  Atem- 
höhle der  Schnecke  Limnaeus  minutus  ge- 
langen muß.  Hier  wird  sie  zum  Keimschlauch 
(Sporocyste)  und  produziert  Eier,  aus  denen 
eine  zweite  Form  von  Keimschlauch  hervor- 
geht, die  als  Redie  bezeichnet  wird.  Die 
Redien  besitzen  einen  Pharynx  und  einen 
Darmblindsack  und  lassen  in  ihrem  Lmern 
parthenogenetisch  die  sogenannten  Cercarien 
entstehen,  die  aus  der  Schnecke  auswandern, 
sich  an  Pflanzen  festsetzen,  sich  encystieren 
und,  wenn  sie  mit  den  Pflanzen  von  Schafen 
gefressen  werden,  in  diesen  geschlechts- 
reif werden  und  die  Gestalt  des  Leberegels 
annehmen.  Dimorphismus  tritt  hier  also 
insofern  auf,  als  die  parthenogenetisch  sich 
fortpflanzende  Redie  morphologisch  von 
dem  hermaphroditen  Distomum  deutlich 
unterschieden  ist  (vgl.  hierzu  auch  den  Ar- 
tikel ,, Parasitismus"). 

4.  Funktioneller  Dimorphismus.  Wenn 
die  Uebertragung  verschiedener  Funktionen 
auf  Individuen  desselben  Geschlechts  sich 
in  der  morphologischen  Differenzierung 
zweier  Formen  ausspricht,  kann  von  funk- 
tionellem Dimorphismus  gesprochen  werden. 
Es  ist  bekannt,  daß  unter  den  Bienen  zweier- 
lei Weibchen  existieren,  die  sich  der  Gestalt 
und  der  Funktion  nach  voneinander  unter- 
scheiden. Die  einen  produzieren  die  Nach- 
kommenschaft und  werden  als  Königinnen 
bezeichnet.  Die  anderen  besitzen  zwar  auch 
die  zur  Fortpflanzung  nötigen  Organe,  aber 
in  verkümmertem  Zustand,  so  daß  sie  nur 
unter  exzeptionellen  Bedingungen  Eier  her- 
vorbringen können,  in  der  Regel  jedoch  un- 
fruchtbar bleiben;  sie  vollbringen  dagegen 
alle  anderen  für  die  Erhaltung  des  Stockes 
nötigen  Leistungen  und  heißen  daher  Ar- 
beiterinnen. Diese  Art  von  Dimorphismus 
wird  auch,  wenngleich  nicht  sehr  glück- 
lich, Sterilitätsdimorphismus  genannt. 
Aehnlich  liegen  die  Verhältnisse  bei  den 
Ameisen.  Auch  bei  ihnen  lassen  sich  zwei 
Formen  von  weiblicher  Tieren  unterscheiden, 
die  geflügelten  fortpflanzungsfähigen  Weib- 
chen und  die  ungeflügelten  sterilen  Arbeiter. 
In  vielen  Fällen  tritt  aber  eine  weitere  sekun- 
däre Aufspaltung  dieser  Formen  ein,  so  daß 
der  Dimorphismus  zu  einem  Polymorphis- 
mus wird  (vgl.  hierzu  den  Artikel  „Poly- 
morphismus"). Der  Polymorphismus  kann 
wiederum  sekundär  zu  einem  Dimor- 
phismus führen,  wenn  von  den  mehreren 
unterschiedlichen    Formen    alle    mit    Aus- 


1016 


Dimoqjliisinus 


nähme  von  zweien  aussterben.  Auf  diese 
Weise  ist  z.  B.  ein  Dimorphismus  innerhalb 
der  Ai'beiterform  bei  jenen  Ameisen  ent- 
standen, die  neben  dem  typischen  Arbeiter 
noch  die  sogenannten  Soldaten  besitzen. 
Diese  Soldaten  zeichnen  sich  vor  den  ge- 
wöhnlichen Arbeitern  durch  ihre  Größe, 
durch  eine  besondere  Kopfform,  durch 
säbelförmige  Mandibeln  u.  a.  aus  und  haben 
bei  den  verschiedenen  Ameisenarten  ganz 
verschiedene  Funktionen  auszuüben,  die 
aber  den  Arbeitern  nicht  zukommen.  Aehn- 
lich  liegen  die  Verhältnisse  bei  den  Termiten, 
nur  ist  hier  die  Tendenz  zur  Ausbildung 
polymorpher  Formen  erheblich  stärker  als 
bei  den  Ameisen.  1 

Die  Bedeutung  eines  Dimorphismus,  wie 
er  bei  Bienen,  Ameisen  und  Termiten  auf- ' 
tritt,  ist  ohne  weiteres  klar.     Anders  steht 
es,  wenn  es  sich  um  die  Tatsache  handelt,  ^ 
daß  bei  einigen  Schmetterlingsarten  zweierlei  j 
weibliche   Formen   vorkommen,    von    denen  j 
sich  die  eine  in  ihrem  ganzen  Aussehen  dem 
Männchen  stark  nähert,    während    sich  die 
andere    erheblich    von    ihm    unterscheidet 
(Papilio   meninon,   andromorphe  Weibchen), 
oder  daß  die  zu  den  Scherenasseln  gehörende 
brasilianische    Tanaide     Leptochelia    dubia ' 
nach  F.  Müller  zweierlei  Männchen  besitzt, 
die  dieser  Forscher  als ,, Riecher"  und,, Packer'' 
unterscheidet.    Die  zuerst  genannte  Form  ist 
mit     zahlreichen     Riechfäden     ausgestattet, 
während  die  andere  besonders  kräftige  und 
lange    Scheren   aufweist,    die   offenbar   zum 
Festhalten  des  Weibchens  dienen.     Müller 
meint,  daß  beide  Einrichtungen  in  Beziehung 
zur     Fortpflanzung     ständen,     indem     die 
,,  Riecher"  am  besten  imstande  seien,  Weib- 
chen   aufzufinden,    die   ,, Packer"    dagegen, 
sie  festzuhalten.    Da  beides  für  die  Art  von 
Vorteil  sei,  seien  beide  Formen  von  Männ- 
chen durch  Auslese  im  Kampf  ums  Dasein 
herangezüchtet  worden.    In  ähnlicher  Weise 
läßt  es  sich  vielleicht  auch  deuten,  daß  bei 
manchen      Schnabelkäfern      (Aphidae)     ge- 
flügelte und  ungeflügelte  Weibchen  zu  ver- 
schiedenen  Zeiten   des    Jahres   vorkommen, 
von  denen  jene  für  die  Verbreitung,  diese  für 
die  Vermehrung  der  Art  von  Bedeutung  sind. 
5.  Saisondimorphismus.     Unter  Saison- 
dimorphismus oder  Horadimorphismus  vfkd 
die  Erscheinung  verstanden,  daß  Schmetter- 
linge   zu    verschiedenen    Jahreszeiten    ver- 
schiedene   Färbungen    zeigen.        Besonders 
auffällige   Beispiele   für   diese    Art    des   Di- 
morphismus  bieten   die    Schmetterlinge   der 
Tropen,  So  sind  die  indischen  Blattschmetter- 
linge   (KalUma)    der    trockenen    Jahreszeit 
blasser  gefärbt  und  größer  als  die  der  nassen 
Jahreszeit;  auch  Unterschiede  in  der  Form 
der  Flügel  sind  festgestellt  worden.     Aehn- 
liehe    Beobachtungen    sind    an     Satyrinen, 
Nymphalinen  und  Pierinen  gemacht  w^orden. 


Noch  auffallendere  Unterschiede  zeigen  einige 
SchmetterHnge  Afrikas,  Precis  sesamus  z,  B. 
und  Precis  natalensis  unterscheiden  sich  in 
Größe,  Form,  Muster,  Farben,  Verhältnis 
der  oberen  zur  unteren  Oberfläche  und  Ge- 
wohnheiten, Dennoch  handelt  es  sich  dabei 
nur  um  Saisonunterschiede;  Precis  sesamus 
ist  die  Form  der  trockenen,  Precis  natalensis 
die  der  nassen  Jalu'eszeit,  wie  Guy  A,  K, 
Mars  hall  experimentell  erweisen  konnte, 
indem  er  durch  Einhaltung  der  entsprechen- 
den Bedingungen  die  eine  Form  aus  der 
anderen  züchtete.  In  diesen  Zusammenhang 
gehören  auch  die  sogenannten  Klima- 
varietäten gewisser  Schmetterlinge.  Poly- 
ommatus  Phlaeas  ist  im  Norden  rotgolden 
gefärbt  und  hat  einen  schmalen  schwarzen 
Außenrand;  im  Süden  dagegen  ist  er  fast 
gänzlich  schwarz,  A,  Weis  mann  ver- 
mochte den  experimentellen  Nachweis  zu 
liefern,  daß  sich  aus  der  südlichen  Form  die 
nördliche  züchten  läßt,  wenn  man  die  ent- 
sprechenden Bedingungen  einführt,  Aehn- 
licheVersuchewurden  von  Standfuß,  Merri- 
field  und  E.  Fischer  mit  Vanessaarten 
angestellt,  wobei  aber  zu  bemerken  ist,  daß 
die  so  erzielten  Aberrationen  der  Vanessa- 
arten in  der  Natur  sehr  selten  beobachtet 
werden. 

Die  Bedeutung  des  Saisondimorphismus 
der  Schmetterlinge  liegt  auf  dem  Gebiete  der 
Mimikry  und  wird  darin  gesehen,  daß  jede 
der  beiden  differenten  Formen  je  nach  der 
Jahreszeit,  in  der  sie  vorkommt,  sich  leichter 
gegen  Feinde  schützt,  indem  sie  in  ihrem 
Aussehen  den  dann  herrschenden  Verhält- 
nissen besser  angepaßt  ist.  In  der  Trocken- 
zeit z.  B,  zeigen  solche  Schmetterlinge  Formen 
und  Farben,  die  dürren  Blättern  entsprechen, 
während  sie  zur  Regenzeit  frische  Blätter 
nachahmen, 

I  Als  Saisondimorphismus  bezeichnet  man 
schließlich  noch  eine  Erscheinung,  die  sich 
bei  einigen  Wiesenpflanzen  findet,  Sie  treten 
nämlich  in  einer  frühblühenden  und  einer 
spätblühenden  Form  auf  und  zwar  in  der 
Art,  daß  die  eine  Form  vor,  die  andere  nach 
der  Heuernte  blüht.  Pflanzen,  die  sich  so 
verhalten,  sind  aus  den  Gattungen  x\lectoro- 
lophus,  Euphrasia  und  Gentiana  bekannt 
(v,  Wettstein), 

Literatur.  CJi.  Darwin,  Die  Ahstammumj  des 
I  Menschen,  üebersetzt  von  D.  Haek.  LeipzUj.  — 
i  A,\Veisniann,  Vorträge  über  Deszemlenztheorie. 
Jena  1902.  —  Clmis-Grobhen,  Lehrbuch  der 
1  Zoologie.  —  L.  Plate,  SelektionspHnzip  und 
,  Probleme  der  Artbildung.  Leipzig  1908.  — 
E.  Bognall  Foulton,  Essays  on  Evolution. 
]       0.rford  1908. 

E.   Teichviavn. 


Diriclilet  —  Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1011 


Dirichlet 

Peter  Gustav  Lejeune. 

Geboren  am  13.  Februar  1805  in  Düren,  gestorben 
am  5.  Mai  1859  in  Göttingen.  Er  studierte  seit 
1822  in  Paris,  wiirde  dann  Hauslehrer  bei  General 
Foy.  Infolge  einer  Abhandlung  über  die  Un- 
möglichkeit gewisser  Gleichungen  lenkte  er  die 
Aufmerksamkeit  wissenschaftlicher  Ivreise  auf 
sich  und  wurde  1825  von  der  Universität  Bonn 
zum  Ehrendoktor  ernannt.  1827  habilitierte 
er  sich  in  Breslau,  wurde  1828  Lehrer  an  der 
Kriegsschule  in  Berlin,  1831  Extraordinarius 
in  Berlin  und  im  gleichen  Jahr  Mitglied  der  Aka- 
demie, 1839  Ordinarius  daselbst,  1855  Nachfolger 
von  Gauß  in  Göttingen.  1829  gab  er  einen  voll- 
ständigen Beweis  der  Fourierschen  Reihendar- 
stellung, 1846  erschien  die  Hauptabhandlung 
über  das  Potential  und  das  Dirichlet  sehe 
Prinzip,  1852  seine  Theorie  der  Bewegung  der 
Kugel  in  einer  Flüssigkeit.  Ein  großer  Teil  seiner 
Arbeiten  liegt  auf  zahlentheoretischem    Gebiet. 

Literatur.  Kttmtner,  Gedächtnisrede.  Berlin 
1860.  —  Jahresbericht  der  deutschen  malhe- 
mulischen   Vereinigung,  B.   14,  S.  1^9,  1905. 

E.  Drude, 


Diskordanz 


bedeutet  die  ungleichförmige  Lagerung  im 
Gegensatz  zur  gleichförmigen  (Konkordanz), 
bei  welcher  die  Schichten  wie  die  Blätter 
eines  Buches  mit  paralleler  Schichtfläche 
aufeinanderliegen  (vgl. den  Artikel  ,,Schich- 
tenbau"). 


Disperse  Gebilde. 

Allgemeiner  Teil. 

1.  Einleitung:  a)  Allgemeines,  b)  Die  Stokes- 
schen  Gesetze.  2.  Die  dispersen  Systeme  im  all- 
gemeinen: a)  Der  Nachweis  der  Inhomogenität 
disperser  Systeme  mit  kleiner  Teilchengröße. 
a)  Die  mechanischen  Beweise  für  die  Inhomo- 
genität scheinbar  homogener  Systeme:  ß)  Die 
optischen  Beweise  für  die  Inhomogenität  schein- 
bar homogener  Systeme,  b)  Das  Ultramikroskop: 
cc)  Allgemeines.  ß)  Die  ultramikroskopische 
Untersuchung  von  dispersen  Systemen  mit 
festem  Dispergens :  aa)  Das  Goldrubinglas. 
ßß)  Das  blaue  Steinsalz.  7)  Die  ultramiki-o- 
skopische  Untersuchung  von  dispersen  Systemen 
mit  flüssigem  Dispergens:  cca)  Die  Brown  sehe 
Bewegung,  ßß)  Die  Theorie  der  Bro wuschen 
Bewegung;  der  osmotische  Druck  und  die  Dif- 
fusion in  dispersen  Systemen.  S)  Die  ultra- 
mikroskopische Untersuchung  von  dispersen 
Systemen  mit  gasförmigem  Dispergens.  c)  Die 
Teilchengröße  in  dispersen  Systemen,  d)  Die 
Bestimmung  molekularer  Größen  mit  Hilfe 
disperser  Systeme:  cc)  Die  Bestimmung  der  ab- 
soluten Dimensionen  der  Moleküle  durch  Unter- 
suchungen an  dispersen  Systemen  mit  flüssigem 
Dispergens.  ß)  Die  Ableitung  des  absoluten 
Wertes  des  elektrischen  Elementarquantums  aus 


Messungen  an  dispersen  Systemen  mit  gasförmigem 
Dispergens.  e)  Die  Kontinuität  der  Uebergäiige 
von  den  grobdispersen  zu  den  dispersen  und  den 
molekulardispersen  Systemen.  3.  Die  kolloidalen 
Lösungen  im  besonderen:  a)  Allgemeines.  b) 
Die  Adsorption  in  kolloidalen  Lösungen,  c)  Die 
physikalischen  Eigenschaften  der  kolloidalen 
Lösungen,  d)  Die  Beständigkeit  der  kolloidalen 
Lösungen,  e)  Der  Einfluß  von  Lösungsgenossen 
auf  das  Verhalten  kolloidaler  Lösungen:  a)  Der 
Einfluß  von  Elektrolyten  auf  das  Verhalten 
kolloidaler  Lösungen,  ß)  Der  Einfluß  von  Kol- 
loiden auf  das  Verhalten  kolloidaler  Lösungen, 
f)  Der  Vorgang  der  Koagulation  bei  kolloidalen 
Lösungen,  g)  Die  Gele:  cc)  Allgemeines,  ß) 
Die  quellbaren  Gele,    y)  Die  nicht  quellbaren  Gele. 

I.  Einleitung.  la)  Allgemeines  (s.  auch 
den  iVrtikel  ,,Mechanochemie").  Beim 
Studium  der  chemischen  Gleichgewichte  hat 
man  bekanntlich  zwischen  zwei  irrten  von 
Gleichgewichtssystemen  zu  unterscheiden, 
den  homogenen  und  den  heterogenen 
Systemen.  Die  homogenen  Systeme  sind 
dadurch  gekennzeichnet,  daß  physikalische 
Grenz-  oder  Trennungsflächen,  d.  h.  Flächen, 
an  denen  eine  sprunghafte  Aenderung  der 
physikalischen  und  chemischen  Eigen- 
schaften statthat,  in  ihnen  nicht  vorhanden 
sind,  während  die  heterogenen  Systeme 
stets  aus  mehreren,  in  diesem  Falle  auch 
als  Phasen  bezeichneten,  homogenen  Sys- 
temen zusammengesetzte  Gebilde  höherer 
Ordnung  mit  physikalischen  Trennungs- 
flächen im  Innern  darstellen.  Als  Beispiel 
für  ein  homogenes  System  sei  eine  wässerige 
Kochsalzlösung,  als  Beispiel  für  ein  hetero- 
genes System  eine  aus  den  beiden  Phasen 
Wasser  und  Gel  gebildete  wässerige  Oel- 
emulsion  angeführt.  Die  Verteilung  der 
Phasen  innerhalb  eines  heterogenen  Systems 
kann  in  verschiedener  Weise  erfolgen.  Gießt 
man  etwa  in  einen  Schüttelzyhnder,  der  zu 
einem  Drittel  mit  Wasser  gefüllt  ist,  vorsichtig 
ein  wenig  Gel,  dessen  spezifisches  Gewicht 
geringer  als  das  des  Wassers  sein  möge,  so 
erhält  man  ein  heterogenes  System,  in  dem 
alles,  was  zu  einer  Phase  gehört,  eine  einzige 
zusammenhängende  Masse  bildet:  Alles 
Wasser  liegt  unten,  alles  Gel  schwimmt 
oben.  Schüttelt  man  jetzt  aber  die  beiden 
Flüssigkeiten  kräftig  durcheinander,  so  zer- 
fällt die  in  sich  homogene  Oelschicht  in  eine 
große  Anzahl  kleiner  Tropfen,  die  sich  unter 
Bildung  einer  Emulsion  in  dem  Wasser  ver- 
teilen und  erst  nach  und  nach,  je  nach  den 
Umständen  mehr  oder  minder  langsam, 
wieder  zu  der  homogenen  Oelschicht  auf  dem 
Wasser  vereinigen.  Charakteristisch  für  die 
Emulsion  ist,  daß  bei  ihr  die  Grenzfläche 
Oel/Wasser  infolge  der  feinen  Verteilung 
der  einen  Phase  außerordentlich  viel  größer 
ist,  als  in  dem  Falle,  daß  das  Gel  eine  einheit- 
liche, in  sich  zusammenhängende  Masse 
bildet.      Heterogene    Systeme,   wie   sie    die 


1018 


Disperse  Grebilde  (Allgemeiner  Teil) 


Emulsion  darstellt,  d.  h,  heterogene  Systeme 
mit  ungewöhnlich  großer  Entwickelung  der 
Grenzfläche,  insbesondere  also  auch  solche 
Systeme,  bei  denen  wenigstens  eine  Phase, 
ohne  daß  sie  ihre  Individualität  aufgegeben 
hätte,  in  eine  große  Anzahl  kleiner  Einzel- 
mengen oder  ,, Teilchen"  aufgeteilt  ist, 
werden  als  disperse  Systeme  bezeichnet. 
Denkt  man  sich  in  einem  der  Einfachheit 
wegen  als  zweiphasig  vorausgesetzten  hetero- 
genen Systeme  die  Aufteilung  der  einen  Phase 
weiter  und  weiter  fortgesetzt,  die  Einzel- 
mengen also  mehr  und  mehr  verkleinert,  so 
nähert  man  sich  mehr  und  mehr  einer  Lösung, 
denn  eine  Lösung  ist  dadurch  gekennzeichnet, 
daß  bei  ihr  die  Aufteilung  der  einen  Phase 
bis  zur  Grenze  der  Teilbarkeit,  d.  h.  bis  zu 
den  molekularen  Dimensionen  fortgeschritten 
ist.  Die  dispersen  Systeme  stehen  also 
zwischen  den  makro  heterogenen  Systemen 
mit  nur  verhältnismäßig  geringer  Grenz- 
flächenentwickelung  einerseits  und  den  echten 
Lösungen  oder,  wie  man  sie  in  diesem  Zu- 
sammenhange auch  genannt  hat,  den  mole- 
kulardispersen Systemen  andererseits, 
ohne  daß  sie  von  diesen  oder  jenen  durch  eine 
scharfe,  exakt  angebbare  Grenze  geschieden 
wären.  Es  wird  später  gezeigt  werden,  daß 
nicht   nur  die  allgemeine  Theorie,  sondern 


j  auch  das  Experiment  auf  vollkommene 
Kontinuität  der  Uebergänge  zwischen  den 
verschiedenen  Arten  der  heterogenen  Systeme 
hinweisen. 

Aehnlich  wie  man  bei  den  Lösungen 
zwischen  dem  Lösungsmittel  und  dem  ge- 
lösten Stoff  zu  unterscheiden  pflegt,  kann 
man  auch  bei  den  dispersen  Systemen 
zwischen  der  dispergierenden  Phase,  dem 
Dispergens,  und  der  dispergierten  Phase, 
dem  Dispersum,  unterscheiden.  Im  all- 
gemeinen wird  man  als  Dispergens  die  Phase 
anzusehen  haben,  die  an  Menge  überwiegt, 
indessen  ist  diese  Anschauungsweise  nicht 
einwandfrei,  denn  wie  Wo.  Ostwald  vor 
kurzem  gezagt  hat,  kann  man  bei 
Oel -Wasser -Gemischen  innerhall)  weiter 
Mischungsverhältnisse  nach  Beliel)en  ent- 
weder einzelne  Oeltröpfchen  in  einem  in 
sich  zusammenhängenden  Netzwerk  von 
Wasser  oder  einzelne  Wassertröpfchen  in 
einem  in  sich  zusammenhängenden  Netz- 
werk von  Oel,  also  beliebig  Oel  oder  Wasser 
als  disperse  Phase  erhalten. 

Eine  allgemeine  Systematik  der  dispersen 
Systeme  ergibt  sich,  wenn  man  als  Haupt- 
kriterium den  Aggregatzustand  des  Dis- 
pergens und  als  sekundäres  Einteilungsprinzip 
den  des  Dispersums  benutzt: 


1.  Dispergens  gasförmig,     a)  Dispersum  gasförmig: 


b)  Dispersum  flüssig: 

c)  Dispersum  fest: 


Beispiele. 

eine  als  disperses  System  nicht  fmögliche 
Kombination,  da  alle  Gase  miteinander 
unbeschränkt  zu  einem  homogenen  Sy- 
stem mischbar  sind. 

Nebel. 

Staub  und  Rauch. 


Dispergens  flüssig  a)  Dispersum  gasförmig:        Schaum. 


3.  Dispergens  fest. 


b)  Dispersum  flüssig: 

c)  Dispersum  fest: 


a)  Dispersum  gasförmig: 

b)  Dispersum  flüssig: 

c)  Dispersum  fest: 


Emulsionen 
Suspensionen 


Gasförmige  1 
flüssige  /■ 

feste  ) 


bei  sehr  weitgehender 
Verteilung  der  disper- 
senPhase:  Kolloidale 
(und  bei  molekular- 
disperser Verteilung: 
echte)  Lösungen. 


Gresteinseinschlüsse. 


Von  den  in  der  vorstehenden  Tabelle 
angegebenen  Arten  von  dispersen  Systemen 
sind  keineswegs  alle  von  gleicher  Wichtigkeit. 
Im  Vordergrunde  des  Interesses  stehen  un- 
bedingt die  dispersen  Systeme,  bei  denen 
die  dispersen  Teilchen  sehr  klein  sind,  ins- 
besondere die  unter  dem  Namen  der  kolloi- 
dalen Lösungen  zusammengefaßten  Emul- 
sionen und  Suspensionen.  Die  dispersen 
Systeme  mit  gasförmigem  Dispergens  haben 
neuerdings  sehr  an  Bedeutung  gewonnen, 
weil  sie  zur  direkten  Bestimmung  der  abso- 
luten Höhe  des  elektrischen  Elementar- 
quantums gedient  haben,  während  die  dis- 
persen Systeme  mit  festem  Dispergens  end- 
lich nur  gelegentlich  zu  —  allerdings  sehr 


interessanten  —  Untersuchungen  speziellen 
Charakters  benutzt  worden  sind.  Dement- 
sprechend wird  sich  auch  die  Darstellung 
der  Lehre  von  den  dispersen  Systemen  in 
der  Hauptsache  mit  den  kolloidalen  Lösungen, 
an  denen  auch  bei  weitem  die  meisten  Unter- 
suchungen angestellt  worden  sind,  zu  be- 
schäftigen haben,  jedoch  werden  selbst- 
verständlich auch  die  anderen  Systeme  an 
dem  jeweils  passenden  Orte  in  den  Kreis  der 
Betrachtungen  gezogen  werden. 

ib)Die  Stokesschen  Gesetze.  Bevor 
indessen  in  die  Diskussion  der  Eigenschaften 
der  dispersen  Systeme  eingetreten  werden 
kann,  müssen  zunächst  einige  Vorbemer- 
kungen gemacht  werden. 


Disj)erse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


lull) 


Da  gerade  diejenigen  dispersen  Sj'steme, 
die  das  größte  Interesse  besitzen,  die  dis- 
perse Phase  in  so  feiner  Verteilung  enthalten, 
daß  ihre  Teilchen  sich  der  mikroskopischen 
Ausmessung  entziehen,  ist  man  über  die 
äußere  Form  der  dispersen  Teilchen,  über 
ihre  Begrenzung  gegen  das  Dispergens  nur 
sehr  mangelhaft  unterrichtet.  Für  viele 
Zwecke,  insbesondere  für  theoretische  Unter- 
suchungen hat  sich  jedoch  die  Annahme 
befriedigend  bewährt,  claß  die  Teilchen  Kugel- 
form besitzen,  eine  Annahme,  die,  sofern  die 
disperse  Phase  flüssig  und  in  ein  flüssiges  oder 
gasförmiges  Dispergens  eingebettet  ist,  wohl 
unbedenklich  ist,  aber  auch  für  Systeme  mit 
festem  Dispersum  oft  zuzutreffen  scheint, 
wenngleich  sich  Hinweise  auf  eine  andere 
Gestalt  fester  disperser  Teilchen  in  der 
Literatur  bisweilen  finden.  Für  den  Fall 
laigelförmiger  Dispersa  in  gasförmigem  oder 
flüssigem  Dispergens  sind  nun  schon  vor 
längerer  Zeit  von  Stokes  zwei  wichtige 
Gesetze  abgeleitet  worden,  die  in  der  Lehre 
von  de)i  dispersen  Systemen  neuerdings  eine 
erhebliche  Bedeutung  gewonnen  haben. 
Beide  Gesetze  beschäftigen  sich  mit  dem 
Fallen  kleiner  Kugeln  in  einem  gasförmigen 
oder  flüssigen  Medhim. 

Bezeichnet 
r      den  Radius  einer  kleinen  Kugel, 
7]      die  innere   Reibung  des  Dispergens,   in 

dem  die  Kugel  sich  unter  dem  Einflüsse 

der  Schwerkraft  oder  einer  anderen  Kraft 

bew^egt, 

das  spezifische  Gewicht  des  Dispergens, 
s'     das  spezifische  Gewicht  der  Kugel, 
g      die  auf  die  Kugel  wirkende  Ivraft,  also 

z.  B.  die  Konstante  der  Erdanziehung, 
so  ist  die  Reibung  F,  die  die  Kugel  in  dem 
Dispergens  erleidet, 

F  =  tOTCTjX 

und  die  Geschwindigkeit  v,  mit  der  sie  sich 
in  dem  Dispergens  bewegt 

v  =  g-g(s-s)^-. 

Das  Fallgesetz  ist  neuerdings  einer  ein- 
gehenden Untersuchung  von  Zeleny, 
Cunningham,  Keehan  u.  a.  unterzogen 
worden  mit  dem  Ergebnis,  daß  bei  gas- 
förmigem Dispergens 


l+A 


ist,  wenn 

A     eine    Konstante    mit    dem    Zahlenwert 

1,00  ±0,03  und 
1       die   mittlere   freie    Weglänge   der    Gas- 
moleküle ist. 

Da  die  mittlere  freie  Weglänge  der  Gas- 
moleküle von  der  Größenordnung  2  bis  10 .  10  -  ^ 
ist.  so  kommt  der  Einfluß  des  Korrektions- 
gliedes erst  bei  sehr  kleinen  r-Werten,  also 


bei  Kugeln  von  sehr  kleinem  Radius  in  Be- 
tracht. 

2.  Die  dispersen  Systeme  im  Allge- 
meinen. 2a)  Der  I\'achweis  der  Inho- 
mogenität disperser  Systeme  mit 
kleiner  Teilchengröße.  Gerade  bei  den- 
jenigen dispersen  Systemen,  die  in  theore- 
tischer und  praktischer  Hinsicht  die  größte 
Bedeutung  haben,  ist  die  Größe  der  dispersen 
Teilchen  oft  außerordentlich  gering,  bis- 
weilen so  gering,  daß  das  System  bei  der 
Betrachtung  zunächst  durchaus  den  Ein- 
druck der  Homogenität  macht,  und  erst 
durch  besondere  Untersuchungen  seine 
Heterogenität  nachgewiesen  werden  muß. 

a)  Die  mechanischen  Beweise  für 
die  Inhomogenität  scheinbar  homo- 
gener   Systeme. 

Das  einfachste  und  am  allgemeinsten  an- 
gewendete Verfahren  zur  Zerlegung  dis- 
perser Systeme  in  Dispersum  und  Dispergens, 
die  Filtration,  versagt  bekanntlich,  wenn 
die  Einzelteilchen  des  Dispersums  sehr  klein 
werden:  Das  Dispersum,  wie  z.  B.  ein  kalt 
gefällter  Niederschlag  von  Baryumsulfat 
oder  von  Calciumoxalat,  ,, läuft  durchs 
Filter".  Ihre  Erklärung  findet  diese  Er- 
scheinung in  der  Annahme,  daß  die  Poren 
des  Filters  zu  groß  sind,  so  daß  sie  die  zu 
filtrierenden  Einzelteilchen  nicht  zurückzu- 
halten vermögen,  und  dadurch  wird  es  be- 
greifhch,  daß  engerporige  Filter,  wie  z.  B. 
die  sogenannten  Barytfilter  oder  die  Filter 
aus  andere niMaterial,  so  die  Tonfilter  (Cham- 
berlandsche  Kerze,  Pukallfilter  usw.)  oder 
die  neuerdings  vorgeschlagenen  Kollodium- 
filter, noch  Niederschläge  von  ihrem  Dis- 
pergens zu  trennen  imstande  sind,  die  der 
gewöhnhchen  Filter  spotten.  Demnach 
müßte  es  prinzipiell  möglich  sein,  durch 
systejnatische  Verkleinerung  der  Poren  ein 
Filter  für  immer  kleinere  Teilchen  undurch- 
lässig, es  also  für  die  Filtration  von  dispersen 
Systemen  von  mehr  und  mehr  wachsendem 
Dispersitätsgrade  brauchbar  zu  machen.  Das 
Verdienst,  diesen  Gedanken  systematisch 
verfolgt  und  praktisch  durchführbar  ge- 
macht zu  haben,  kommt  H.  Bechhold  zu. 
Bechhold  imprägnierte  gewöhnliche  Papier- 
filter mit  Lösungen  von  Kollodium  in  Eis- 
essig von  verschiedener  Konzentration  und 
erhielt  so  eine  Serie  von  ,, Ultrafiltern", 
mittels  deren  es  ihm  gelang,  aus  kolloidalen 
Lösungen  mit  verschiedener  Teilchengröße 
die  gleich  großen  Teilchen  gewissermaßen 
auszusieben,  wobei  die  Kontrolle  für  den 
Erfolg  durch  optische  Untersuchungen  (siehe 
weiter  unten)  erbracht  wurde. 

Ein  anderes  und  ebenfalls  viel  benutztes 
Verfahren  zur  Trennung  eines  sehr  feinen 
Dispersums  von  seinem  Dispergens,  ein  Ver- 
fahren, dessen  Benutzung  sich  besonders 
dann  empfiehlt,  wenn  die  Teilchen  des  Dis- 


1020 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


persums  durch  Adsorption  die  Poren  des 
Filters  verstopfen  und  dadurch  die  Been- 
digung der  Filtration  unmöglich  machen,  ist 
die  Zentrifugierung.  Die  Zentrifugierung 
ist  nicht  nur  auf  zweifellos  heterogene 
Systeme  und  kolloidale  Lösungen,  sondern 
auch  auf  echte  Lösungen  angewendet  worden. 
Allerdings  sind  die  erstaunlichen  Resultate, 
die  van  Calcar  und  Lol)ry  de  Bruyn 
erzielt  haben  —  es  gelang  ihnen  z.  B.  durch 
bloßes  Zentrifugieren  die  Abscheidung  von 
Natriumsulfat  aus  der  wässerigen  Lösung 
dieses  Salzes  — ,  wohl  kaum  annehmbar,  da 
sie  von  Friedenthal  nicht  reproduziert  wer- 
den konnten  und  auch,  wie  Tolman  vor 
kurzem  dargetan  hat,  theoretischen  Be- 
denken unterliegen,  wohl  aber  haben  Ver- 
suche von  Colley,  Descoudres  und  neuer- 
dings von  Tolman  gezeigt,  daß  in  Elektrolyt- 
lösungen, die  in  einer  längeren,  in  einer 
wirksamen  Zentrifugiermaschine  radial  an- 
gebrachten Röhre  zentrifugiert  werden,  elek- 
trische Potentialdifferenzen  zwischen  dem 
im  Mittelpunkte  des  Schleuderkreises  und 
dem  an  seiner  Peripherie  befindlichen  Ende 
der  Röhre  auftreten,  die  sich  nach  Richtung 
und  Größe  aus  den  auf  die  Ionen  als  isolierte 
Einzelteilchen  wirkenden  Zentrifugalkräften 
mit  sehr  großer  Genauigkeit  berechnen  lassen. 
Diese  Tatsachen  erscheinen  ebenso  wie  auch 
die  bekannte  Theorie  der  galvanischen  Ele- 
mente von  Nernst  ohne  die  Annahme,  daß 
die  Ionen  in  den  Elektrolythisungen  diskrete 
Einzelteilchen,  die  Elektrolytlösungen  selbst 
also  disperse  Systeme  seien,  unverständlich. 

ß)  Die  optischen  Beweise  für  die 
Inhomogenität  scheinbar  homogener 
Systeme. 

Das  gegenwärtig  am  besten  ausgebildete 
Hilfsmittel  zur  Erkennung  von  Inhomogeni- 
täten in  einem  scheinbar  homogenen  System 
bietet  die  Methode  der  optischen  Unter- 
suchung. Grundtatsache  dieser  Methode  bil- 
det die  im  Phänomen  der  Sonnenstäubchen 
jedem  bekannte  Erscheinung,  daß  kleine 
Teilchen,  die,  in  einem  sonst  homogenen 
Medium  schwebend,  unter  gewöhnlichen  Um- 
ständen unsichtbar  sind,  sichtbar  werden, 
wenn  sie  von  einem  sehr  intensiven  Licht- 
strahl getroffen  und  von  der  Seite  her  gegen 
einen  dunkeln  Hintergrund  betrachtet  wer- 
den. Neben  diesen  einzeln  sichtt)aren  Teil- 
chen sind  dann  oft  noch  viele,  einzeln  aller- 
dings nicht  mehr  erkennbare  Teilchen  vor- 
handen, die  in  ihrer  Gesamtheit  doch  ge- 
nügend Leuchtkraft  besitzen,  um  wenigstens 
den  Weg  des  Lichtstrahls  durch  den  Raum 
in  Form  eines  schwach  leuchtenden  Streifens 
erkennen  zu  lassen.  Diese  seit  langem  be- 
kannte, theoretisch  besonders  von  Lord 
Rayleigh  studierte  und  zur  Lösung  prak- 
tischer Probleme  zuerst  von  John  Tvndall 
benutzte      Erscheinung,      Tvndalleffekt, 


i  Tyndallstreifen,  Tyndallphänomen 
usw.  genannt,  eine  Erscheinung,  die  einen 
ganz  außerordentlich  empfindlichen  Nach- 
weis für  das  Vorhandensein  selbst  sehr  ge- 
ringer Mengen  disperser  Teilchen  in  einem 
sonst  homogenen  Medium  darstellt,  bildet 
die  Grundlage  für  das  von  H.  Sie  den  topf 
und  R.  Zsigmondy  gebaute  Ultramikro- 
skop, mit  dessen  Erfindung  im  Jahre  1903 
eine  neue  Epoche  in  der  Geschichte  der  dis- 
persen Systeme  beginnt. 

2b)  Das  Ultramikroskop,  a)  Allge- 
meines (vgl.  auch  die  Artikel  ,,Optische 
Instrumente"  und  ,, Mikroskopische 
Technik").  Helmholtz  und  Abbe  haben 
gezeigt,  daß  dem  Auflösungsvermögen  des 
Mikroskops  insofern  eine  Grenze  gesetzt 
ist,  als  zwei  Punkte,  die  weniger  als  eine 
halbe  Wellenlänge  des  Lichtes  voneinander 
entfernt  sind,  nicht  mehr  einzeln  gesehen 
werden  können.  Die  Ursache  für  diese  Er- 
scheinung liegt  im  wesentlichen  darin,  daß 
ein  Punkt  bei  der  Abbildung  durch  ein  be- 
liebiges optisches  System  nicht  wieder  einen 
Punkt,  sondern  ein  kleines  Scheibchen,  ein 
Beugungsscheibchen.  liefert  und  daß  bei  zu 
großer  Nähe  zweier  Punkte  deren  Beugungs- 
scheibchen ineinander  übergreifen  und  damit 
das  deutliche  Erkennen  der  einzelnen  Punkte 
unmöglich  machen.  Sind  aber  die  beiden 
Punkte  oder  besser  gesagt  die  kleinen  Körper, 
da  es  sich  ja  hier  nicht  um  dimcnsionslose 
Punkte  im  mathematischen  Sinne  handelt, 
mehr  als  eine  hall)e  Wellenlänge  vonein- 
ander entfernt,  so  können  ihre  Beugungs- 
scheibchen einzeln  noch  gesehen,  kann  das 
Vorhandensein  der  Punkte  selbst  noch  wahr- 
genommen werden,  wenn  auch  die  Form 
der  Punkte,  da  ihre  Dimensionen  ja  unter 
einer  halben  Wellenlänge  des  Lichts  sind, 
nicht  mehr  erkannt  werden  kann.  Ist  die 
Entfernung  der  beiden  Punkte  kleiner  als 
die  halbe  Wellenlänge,  so  sind  sie  zwar  ein- 
zeln nicht  mehr  zu  sehen,  wohl  aber  wird 
sich  der  Umstand,  daß  kleine  Körper  an 
jener  Stelle  überhau])t  vorhanden  sind,  aus 
dem  Vorhandensein  der  Beugungsscheibchen 
ergeben,  der  Weg  des  Licht  bündeis  wird 
durch  einen  Tyndallkegel  markiert  werden. 
Die  Grenze  für  den  optischen  Nachweis  der 
Existenz  kleiner  Körper  durch  direkte  Sicht- 
barmachung liegt  also,  wenn  man  auf  Aehn- 
lichkeit  der  Abbildung  verzichtet,  bei  wesent- 
lich kleineren  Größenordnungen  als  die 
Grenze  für  die  ähnliche  Abbildung. 

Wendet  man  das  Gesagte  auf  ein  hetero- 
genes System  an,  bei  dem  die  Teilchen  der 
dispersen  Phase  unterhalb  des  Auflösungs- 
vermögens des  Mikroskops  liegen,  also  z.  B. 
auf  eine  feinteilige  kolloidale  Goldlösung,  so 
ergibt  sich  folgendes:  Geben  die  einzelnen 
Goldteilchen  Beugungsscheibchen  von  einer 
Intensität,   die   die   Intensität   der   von   der 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1021 


Umgebung-  erzengten  Bengnngsscheibchen 
um  einen  die  Größe  der  Reizschwelle  des  Auges 
übersteigenden  Betrag  übertrifft,  ist  also  ihr 
relatives  Lenchtvermögen  groß  genug, 
und  sind  die  einzelnen  Goldteilchen  noch 
mehr  als  eine  halbe  Wellenlänge  voneinander 
entfernt,  so  werden  sie  einzeln  wahrge- 
nommen werden.  Ist  ihre  gegenseitige  Ent- 
fernung aber  kleiner  als  eine  lialbe  Wellen- 
länge, so  werden  sie  einzeln  nicht  mehr 
wahrgenommen  w^erden,  wohl  aber  wird  dies 
geschehen,  wenn  die  Lösung  so  weit  verdünnt 
wird,  daß  die  angegebene  kritische  Distanz 
der  Einzelteilchen  voneinander  überschritten 
wird. 

Da  die  Helligkeit  der  Bengnngsscheibchen 
mit  zunehmender  Kleinheit  der  einzelnen 
Körperchen,  die  es  noch  sichtl)ar  zu  machen 
gilt,  rasch  abnimmt  und  mit  wachsender 
Intensität  des  beleuchtenden  Lichtes  nur 
ziemlich  langsam  zunimmt,  so  dient  beim 
ültramikroskop  zur  Beleuchtung  ein  stark 
konvergentes  Strahlenbündel  einer  möglichst 
intensiven  Lichtquelle  (Bogen-  oder  jjesser 
Sonnenlicht).  Da  ferner  die  Intensität  des 
abgebeugten  Lichtes,  das  sich  bei  der  Unter- 
suchung als  polarisiert  erweist  und  in  der 
Richtung  senkrecht  zum  belenchtenden  Licht- 
bündel ein  Maximum  der  Intensität  hat,  im 
allgemeinen  merklich  geringer  als  die  des 
belenchtenden  Lichtes  ist,  so  darf  nichts 
von  dem  beleuchtenden  Licht  in  das  Auge  des 
Beobachters  gelangen,  d.  h.  es  muß  die  so- 
genannte Dunkelfeldbeleuchtung  angewendet 
werden.  Da  es  schließlich  darauf  ankommt, 
noch  möghchst  nahe  benachbarte  Punkte  ge- 
trennt zu  sehen,  so  wird  der  Tyndallkegel 
mittels  eines  Mikroskops  von  möglichst 
starkem  Auflösungsvermögen,  d.  h.  von 
möglichst  hoher  Apertur,  betrachtet. 

Um  die  Ergebnisse  ultramikroskopischer 
Beobachtungen  kurz  angeben  zu  können, 
haben  Siedentopf  und  Zsigmondy  fol- 
gende heute  allgemein  angenommene  Nomen- 
klatur eingeführt:  Einzelteilchen  in  einem 
dispersen  System,  die  so  groß  sind,  daß  sie 
noch  im  gewöhnlichen  Mikroskop  einzeln 
gesehen  werden  können,  werden  als  Mikro- 
nen  bezeichnet.  Solche  Teilchen,  deren 
Dimensionen  unterhalb  der  Grenze  der  Auf- 
lösbarkeit für  mikroskopische  Beobachtung 
im  Abbe-Helmholtzschen  Sinne  liegen, 
werden  ultramikroskopische  Teilchen 
oder  LTltramikronen  genannt.  Lassen  sich 
die  Ultramikronen  mittels  des  Ultramikro- 
skops einzeln  sichtbar  machen,  so  heißen 
sie  submikroskopische  Teilchen  oder 
Submikronen  und  amikroskopische 
Teilchen  oder  Amikronen,  wenn  sie  sich 
auch  ultramikroskopisch  nicht  mehr  als 
Einzelteilchen  erkennen  lassen.  Solche 
Systeme,  die  im  Ultramikroskop  nicht  nur 
keine   Einzelteilchen,   sondern   nicht    einmal 


einen  von  Amikronen  herrührenden,  in  seine 
Einzelteilchen  nur  nicht  auflösbaren  Tyndall- 
kegel zeigen,  sind  „optisch   leer". 

/?)Die  ultramikroskopische  Unter- 
suchung von  dispersen  Systemen 
mit  festem  Dispergens.  aa)Das  Gold- 
rubinglas, Der  erste  Erfolg,  der  durch 
Anwendung  des  Ultramikroskops  auf  feste 
disperse  Systeme  erzielt  wurde,  betrifft 
das  durch  seine  schöne  rote  Farbe  bekannte 
Goldrubinglas.  Bei  der  Herstellung  der 
Goldruliingläser  erhält  man  zunächst  eine 
farblose  Schmelze,  die  bei  raschem  Erkalten 
ein  farbloses  Glas  liefert.  Dieses  farblose 
Glas  enthält  nach  der  ultramikroskopischen 
Untersuchung  nur  Amikronen  und  kann  so- 
gar optisch  leer  erscheinen.  Wird  dieses 
farblose  Glas  nun  nachträglich  noch  einmal 
bis  zum  Erweichen  angewärmt,  so  nimmt 
es  die  charakteristische  rote  Farbe  des  Gold- 
rubinglases  an,  ein  Vorgang,  der  in  der  Technik 
als  Anlaufen  des  Goldrubinglases  bezeichnet 
wird  und  auf  der  Bildung  ultramikroskopisch 
sichtbarer,  grün  erscheinender  Goldteilchen 
beruht.  Die  nebenstehende  Abbildung  zeigt 
ein  von  Zsigmondy  bei  a  einseitig  bis  zu 


beginnendem  Schmelzen  erhitztes,  ursprüng- 
Hch  farbloses  Goldrubinglas,  dessen  anderes 
Ende  beim  Anlassen  noch  kalt  gebheben 
w^ar.  Die  ultramikroskopische  Untersuchung 
dieses  interessanten  Stückes  ergab  ,,bei  a  und 
b  submikroskopische  Einzelteilchen,  die  grün 
aussahen,  in  sehr  kleinen  Abständen;  bei  b' 
einen  homogenen  grünen  Lichtkegel,  dci  um 
so  schwächer  wird,  je  weiter  man  nach  c 
fortschreitet.  Dieser  Lichtkegel  rührt  von 
amikroskopischen  Goldteilchen  her.  Soweit 
man  aber  die  Einzelteilchen  noch  verfolgen 
kann,  sind  ihre  mittleren  Abstände  die 
gleichen  wie  in  a,  nur  nimmt  die  Helligkeit 
bedeutend  ab  gegen  b'  hin".  Nach  Zsig- 
mondy ist  die  Hauptmenge  des  Goldes  im 
farblosen  Gold  rubinglase  in  Form  einer 
übersättigten  Lösung  kristalloidal  gelöst, 
zum  kleinen  Teil  aber  liegt  das  Edelmetall  in 
Form  von  Kristallisationskeimen  vor,  die 
bei  höheren  Temperaturen,  so  auch  beim 
Anlassen,  als  Wachstumszentren  dienen  und 
so  klein  sind,  daß  ihre  Anwesenheit  die 
Homogenität  des  Glases  nicht  oder  nur  in 
unbedeutendem  Maße  beeinträchtigt. 

^^)Das  blaue  Steinsalz.  Dasinder 
Regel  farlilose  Steinsalz  findet  sich  in  der 
Natur  auch  in  schön  gefärbten  Varietäten, 
von  denen  wohl  die  blaue  Varietät  die  be- 
kannteste sein  dürfte.  Die  künsthche  Dar- 
stellung dieser  farbigen  Varietäten,  die  durch 
Bestrahluno-    von    farblosem    Steinsalz    mit 


1022 


Disperse  Grebilde  (AUgemeiiier  Teil) 


Kathoden-,  Röntgen-  oder  Radiumstrahlen  7)  Die  ultramikroskopische  Unter- 
oder durch  Erhitzen  von  farblosem  Steinsalz  i  suchung  disperser  Systeme  mit 
in  dem  Dampfe  von  metallischem  Natrium  flüssigem  Dispergens:  au)  die  Brown- 
gelingt,  weist  daraufhin,  daß  als  Ursache 'sehe  Bewegung.  Unterwirft  man,  nach- 
her Färbung  ,, Lösungen"  des  Alkali met alles  dem  man  ein  festes  disperses  System  mit  Hilfe 
in  dem  Steinsalze  in  Betracht  zu  ziehen  seien,  .  des  Ultramikroskops  betrachtet  hat,  nun 
daß  es  sich  also  hier  um  einen  ganz  ähnlichen  auch  ein  disperses  System  mit  flüssigem 
Vorgang  wie  bei  der  soeben  besprochenen  |  (oder  gasförmigem)  Dispergens  der  Betrach- 
Färbung  des  Glases  durch  kolloidal  gelöstes  j  tung,  so  bemerkt  man  sofort  einen  sehr 
Gold  handele.  In  der  Tat  konnte  denn  auch  [wesentlichen  Unterschied:  Im  Gegensatz 
Siedentopf  zeigen,  daß  das  gefärbte  Stein-  zu    der   vollen    Ruhe    der    Submikronen    in 


salz,  sei  es  nun  ein  natürliches  Präparat  oder 
sei  es  künstlich  dargestellt,  im  IHtramikro- 


festen    Systemen    lassen    die    Submikronen 
flüssiger  oder  gasförmiger  Systeme,  die  sich 


skop  zahlreiche  Submikronen  erkennen  läßt,  im  übrigen  von  jenen  nicht  merklich  unter- 
deren  Wirksamkeit  als  färbendes  Prinzip  sehr  scheiden,  eine  außerordentlich  lebhafte,  in 
wahrscheinhch  ist.  Interessant  ist,  daß  die  1  einem  zitternden  Hin  und  Her  bestehende 
Farbe  der  Beugnngsscheibchen  sehr  |  Wimmelbewegung  erkennen.  Wie  unregel- 
verschieden  sein  kann:  Wenn  auch  in  Ueber- 1  mäßig  die  Bewegung  eines  einzelnen  Teilchens 
einstimmung  mit  der  meist  blauen  bis  vio-  ist,  zeigt  die  nebenstehende,  einer  Arbeit 
letten  Farbe  des  Steinsalzes  rostbraune  und  1  von  J.  Perrin  entnommene  Zeichnung,  die 
grüne  Teilchen  an  Zahl  übei'wiegen,  so  in  der  Weise  erhalten  wurde,  daß  man  in 
kommen  doch  auch  ebensowohl  —  wenn  auch  Intervallen  von  30  zu  30  Sekunden  die  Lage 
in  geringerer  Anzahl  —  gelbe,  blaue,  rote  eines  einzelnen  unter  Beobachtung  stehenden 
und  violette  Teilchen  vor.    Diese  Vielfarbig- 1  Teilchens    auf    quadriertem  Papier    fixierte 

und  die  so  erhaltenen  Punkte 
durch  gerade  Linien  verband. 
Es  wurde  so  eine  ebene  Pro- 
jektion der  tatsächlich  ja  im 
Räume  stattfindenden  Bewegung 
gewonnen.  Das  Bild  zeigt  zur 
Genüge,  wie  außerordentlich  kom- 
pliziert die  Wege  sind,  die  ein  ein- 
zelnes Teilchen  zurücklegt,  beson- 
ders wenn  man  bedenkt,  daß  das 
Teilchen  den  Weg  zwischen  je  zwei 
Fixpunkten  in  Wirklichkeit  keines- 
wegs geradlinig,  sondern  auf  ähn- 
lichen Umwegen  zurückgelegt  hat, 
wie  den  Weg  zwischen  dem  An- 
fangs- und  dem  Endpunkte  der 
ganzen  während  der  Beobach- 
tungszeit durchwanderten  Bahn. 
Diese  Bewegung  kleiner  Teil- 
chen, die  zuerst  von  einem  eng- 
lischen Botaniker ,  Ro  1)  e  r  t 
Brown,  l)ei  der  mikroskopischen 
Betrachtung  von  in  Wasser  sus- 
pendierten Pollenkörnern,  also 
an  einem  sehr  grob  dispersen 
System  beobachtet  worden  ist  und 
nach  ihrem  Entdecker  Brown - 
sehe  Bewegung  genannt  wird, 
besser  aber  vielleicht,  da  sich 
R.  Zsigmondy  die  größten  Ver- 
dienste um  ihre  Erforschung  er- 
worben hat,  als  Brown-Zsig- 
keit  der  dispersen  Teilchen  ist  besonders  in  mondy'sche  Bewegung  bezeichnet  wer- 
den kolloidalen  Lösungen  von  Metallen  eine  den  sollte,  zeigen  alle  dispersen  Einzel- 
recht häufige  Erscheinung,  die  man  z.  B.  auch  teilchen ,  die  sich  in  einem  gasförmigen 
sehr  tfut  beobachten  kann,  wenn  man  eine  oder  flüssigen  Dispergens  befinden,  sofern 
genügend  verdünnte  Lösung  des  in  jeder  Apo-  sie  nur  klein  genug  sind.  Bei  Erhöhung  der 
theke  käufüchen  Collargols,  einer  kolloidalen  inneren  Reibung  des  Dispergens  wird  die 
Silberlösung,  ultramikroskopisch  betrachtet.   Bro  wüsche  Bewegung  träger  und  träger  und 


2r                   ^ 

K'^                               ^5^      _r-^      ^ 

\                yiP? 

v                    fi±iT.\ 

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ZT     \       A    E      ^^ 

t      ^^    f-t    A 

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t^       J^^ 

S       ^^                    -^    ^ 

V    -^                      V- 

TZ      _    ^---S    _^V 

it       ^                     35 

^fc           -,              "^ÄZ^ 

~Ml^^       / 

«4^                      "*                                    t-^- 

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K       a"^ 

\-~~y^A  V-       /     ^  *>- 

\r  x^ai'^-^^-^- 

^          ^:/^   ^, 

Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1023 


hört  schließlich,  wie  in  dem  Falle  des  Gold- 
rubinglases oder  des  farbigen  Steinsalzes 
ganz  auf. 

ßß)  Die  Theorie  der  Brownschen 
Bewegung;  der  osmotische  Druck 
und  die  Diffusion  in  dispersen 
Systemen  (vgl.  auch  die  Artikel  „Gase", 
,, Molekularlehr e",  ,, Osmotische  Theo- 
rie" und  ,, Kinetische  Theorie  der  Ma- 
terie"). Die  Ursache  der  Brownschen 
Bewegung  kann  nicht  in  chemischen  oder 
physikahschen  Vorgängen  oder  in  von  außen 
her  auf  das  disperse  System  einwirkenden 
Störungen  gesehen  werden,  denn  die  in  den 
Flüssigkeitseinschlüssen  mancher  Mineralien 
vorhandenen  winzig  kleinen  Gasbläschen, 
die  mit  ihrer  Umgebung  sicher  schon  seit 
langem  in  physikalischem  und  chemischem 
Gleichgewichte  stehen,  eilen  ebenfalls  fieber- 
haft hin  und  her,  und  alle  Bemühungen,  die 
Erscheinung  durch  sorgfältige  Isolierung 
des  Systems  vor  den  Einwirkungen 
der  Außenwelt  zum  Aufhören  zu 
bringen,  haben  eine  merkhche  Verminde- 
rung der  Bewegung  nicht  zu  erzielen  ver- 
mocht. Die  Ursache  der  Bewegung  muß 
also  in  dem  System  selbst  liegen,  und  in  der 
Tat  ist  es  zwei  unabhängig  voneinander 
arbeitenden  theoretischen  Physikern,  A. 
Einstein  und  M.  von  Smoluchowski, 
gelungen,  eine  Theorie  der  Brownschen 
Bewegung  aufzustellen,  durch  die  sie  in 
vollkommene  Parallele  zu  den  Bewegungen, 
die  nach  der  kinetischen  Gastheorie  die 
Moleküle  in  den  Gasen  und  nach  der  van't 
Ho  ff  sehen  Theorie  der  Lösungen  die  den 
Gasmolekülen  sich  durchaus  analog  ver- 
haltenden Moleküle  oder  Ionen  eines  gelösten 
Stoffes  in  einer  echten  Lösung  besitzen,  ge- 
bracht wird  und  deren  Brauchbarkeit  durch 
eine  große  Zahl  neuerer  Experimentalunter- 
suchungen  erwiesen  worden  ist. 

Ebenso  wie  die  Gasmoleküle  den  Gas- 
druck und  die  gelösten  Moleküle  in  einer 
Lösung  den  osmotischen  Druck  ausüben, 
müssen  auch  die  Einzelteilchen  in  einem 
dispersen  System  einen  Druck  —  er  wird 
auch  hier  als  osmotischer  Druck  bezeichnet  — 
ausüben,  einen  Druck,  der  sich  unter  anderem 
dadurch  bemerkbar  machen  muß,  daß  sich, 
ebenso  wie  die  Gasmoleküle  der  Kompression 
des  Gases  durch  Verkleinerung  des  ihm  zur 
Verfügung  stehenden  Raumes  oder  die  gelösten 
Moleküle  in  einer  Lösung  der  Konzentrierung 
der  Lösung  durch  Entfernung  eines  Teiles 
des  Lösungsmittels  widerstreben,  auch 
die  Einzelteilchen  eines  dispersen  Systemes 
einer  Verkleinerung  ihres  mittleren  gegen- 
seitigen Abstandes  widersetzen.  Denkt  man 
sich  nun  ein  in  einem  hohen  Zylinder  befind- 
liches disperses  System,  so  erkennt  man  ohne 
weiteres,  daß  auf  die  Teilchen  in  der  höchsten 
Schicht  des   Systems  nur    die  Anziehungs- 


kraft der  Erde  wirkt,  auf  die  Teilchen  in  den 
tieferen  Schichten  aber  außerdem  noch  die 
'Last  der  über  ihnen  befindlichen  Teilchen 
drückt,  eine  Sachlage,  wie  sie  ganz  ähnhch 
für  den  Luftmantel  zutrifft,  der  unsere  Erde 
umgibt.  Ebenso  wie  die  Dichte  der  Luft, 
d.  h.  die  Zahl  der  Luftteilchen  in  der  Raum- 
einheit, um  so  geringer  wird,  je  höher  man 
steigt,  weil  der  Druck,  unter  dem  die  Luft 
an  einer  bestimmten  Stelle  oberhalb  der 
Erdoberfläche  steht,  um  so  kleiner  wird,  je 
geringer  das  Gewicht  der  oberhalb  jener 
Stelle  vorhandenen  Luftsäule  ist,  ebenso  muß 
auch  die  Konzentration  der  Teilchen  des 
dispersen  Systems,  d.  h.  ihre  Zahl  in  der 
Raumeinheit  von  unten  nach  oben  hin  ab- 
nehmen, und  zwar  nach  demselben  Gesetz 
abnehmen,  nach  dem  die  Dichte  der  Luft 
über  der  Erdoberfläche  abnimmt,  denn 
es  handelt  sich  ja  in  beiden  Fällen  im  Prinzip 
um  dieselbe  Erscheinung,  nur  die  Kon- 
stanten des  Gesetzes  werden  andere  sein, 
da  die  Versuchsbedingungen  andere  sind. 
Diese  Folgerung  ist  mit  größter  Sorgfalt 
direkt  experimentell  von  Perrin  bestätigt 
worden.  Ebenso  wie  die  Dichte  der  Luft 
über  der  Erdoberfläche  nimmt  auch  die  Zahl 
der  in  einem  Kubikzentimeter  enthaltenen 
Teilchen  eines  dispersen  Systems  in  geo- 
metrischer Progression  ab,  wenn  man  von 
dem  Boden  des  Zylinders  immer  um  dieselbe 
Strecke,  d.  h.  in  arithmetischer  Progression 
emporsteigt. 

Der  osmotische  Druck,  den  ein  einzelnes 
Teilchen  eines  dispersen  Systems  ausübt, 
läßt  sich  nach  Perrin  mittels  der  Gleichung 


P 


mgh(s — s') 
2,3.s.log^ 


berechnen.     In  dieser  Gleichung  ist 
m     die    Masse    des   Teilchens,    die    auf    in- 
direktem   Wege    durch    Benutzung    des 
!         zweiten  Stokesschen  Gesetzes  bestimmt 
I         werden  kann; 

g      die  Konstante  der  Erdanziehung; 
h      die  Höhe  über  dem  Boden  des  Gefäßes; 
s      das    spezifische   Gewicht    des  Teilchens ; 
's'      das  spezifische  Gewicht  des  Dispergens; 
Uo    die   durch   Auszählen   festgestellte   Zahl 
der    Teilchen   in    der    Raumeinheit    am 
Boden  des  Zylinders  und 
n      die  Zahl  der  Teilchen  in  der  Raumein- 
heit in  der  Höhe  h  über  dem  Boden  des 
Zylinders. 

Perrin  erhielt  aus  seinen  Versuchen  für 
:den   Druck   den  Wert   p  =  360.10  i«   ab- 
solute Einheiten.  Dieser  Wert  muß,  wenn  die 
grundlegende  Hypothese   von   der  Identität 
des  Gasdruckes  und  des  osmotischen  Druckes 
in    dispersen    Systemen    richtig    ist,    unab- 
j  hängig   von   der   chemischen  und   physika- 
i  nschen  Natur  der  Teilchen  sein,  denn  ebenso 


1024 


Disperse  Grebilde  (Allgemeiner  Teil) 


wie  nach  der  kinetischen  Gastheorie  zwischen 
den  Molekülen  zweier  beliebiger  Gase  bei 
gleichem  Druck  und  gleicher  Temperatur 
nur  dann  Gleichgewicht  herrscht,  wenn  ihre 
kinetischen  Energien  gleich  sind,  müssen 
auch  die  kinetischen  Energien  zweier  be- 
liebiger, im  Gleichgewicht  der  Temperatur 
und  des  Druckes  stehenden  dispersen  Systeme 
gleich  und  identisch  mit  derjenigen  eines 
Gasmoleküles  sein. 

Die  Frage,  ob  das  Boyle-Mariotte- 
Gay-Lussacsche  Gasgesetz  auf  die  dis- 
persen Systeme  anwendbar  sei,  hat  The 
Svedberg  einer  eingehenden  Untersuchung 
unterworfen.  Betrachtet  man  eine  ver- 
dünnte kolloidale  Lösung  im  Ultramikroskop, 
so  sieht  man,  daß  die  in  einem  bestimmten 
Volumen  der  Flüssigkeit  enthaltene  Teilchen- 
zahl  nicht  konstant,  sondern  infolge  von  zu- 
fälligen Schwankungen  bald  größer,  bald 
kleiner  als  der  Mittelwert  ist.  Der  Mittelwert 
dieser  Schwankungen  steht,  wie  v.  Smolu- 
chowski  durch  theoretische  Untersuchungen 
gefunden  hat,  in  einem  mathematisch  for- 
mulierbaren Zusammenhange  zu  der  wirk- 
lichen Kompressibilität  der  Teilchen  in  der 
Lösung,  so  daß  es  möglich  sein  muß,  diese 
zu  l)estimmen  und  sie  dann  mit  der  Kom- 
pressibilität zu  vergleichen,  die  die  Teilehen 
bei  strenger  Gültigkeit  des  einfachen  Druck- 
Volumgesetzes  der  Gase  für  die  dispersen 
Systeme  haben  würden.  Die  Versuche  haben 
gezeigt,  daß  das  genannte  Gesetz  l)ei  sehr 
großer  Verdünnung  der  kolloidalen  Lö- 
sungen genau  erfüllt  ist,  daß  aber  bei  höherer 
Teilchenkonzentration  die  wirkliche  Kom- 
pressibilität kleiner,  der  wirkliche  osmo- 
tische Druck  also  größer  als  der  berechnete 
ist,  daß  also  bei  den  weniger  verdünnten 
kolloidalen  Lösungen  die  Abweichungen  von 
den  einfachen  Gasgesetzen  in  derselben 
Richtung  wüe  bei  den  Gasen  selbst  und  bei 
den  echten  Lösungen  liegen.  Der  Umstand, 
daß  die  Abweichungen  von  den  einfachen 
Gasgesetzen  auch  mit  der  Teilchengröße, 
also  mit  dem  Eigenvolumen  der  Teilchen 
wachsen,  führte  weiter  zur  Prüfung  der  Frage, 
ob  etwa  die  van  der  Waalssche  Zustands- 
gieichung sich  auf  die  kolloidalen  Lösungen 
anwenden  lasse.  Das  Ergebnis  der  Unter- 
suchunggeht dahin,  daß  die'v  an  der  Waals- 
sche Gleichung  die  Versuchsergebnisse  nicht 
ohne  weiteres  wiederzugeben  vermag,  daß 
vielmehr  der  Wert  der  beiden  Konstanten 
a  und  b  der  Zustandsgieichung  vom  Volumen 
V  abhängt. 

Die  Fähigkeit  der  Gase,  sich  durch 
Diffusion  zu  mischen,  und  die  Konzentra- 
tionsverschiedenheiten ausgleichende  Wir- 
kung der  Diffusion  in  echten  Lösungen  sind 
allgemein  bekannt.  Daß  auch  in  dispersen 
Systemen  Diffusionserscheinungen  auftreten, 
hat  schon  der  Begründer  der  Kolloidchemie, 


Thomas  Graham,  festgestellt,  hat  doch 
Graham  selbst  schon  die  Diffusionsge- 
schwindigkeit in  einigen  kolloidalen  Lösungen 
direkt  gemessen  und  ihre  große  Verschieden- 
heit bei  echten  und  bei  kolloidalen  Lösungen 
erkannt.  Die  Theorie  der  Diffusion  in  dis- 
persen Systemen  ist  von  Einstein  und 
V.  Smoluchowski  entwickelt  worden. 

Unter  der  Annahme,  daß  die  dispersen 
Teilchen  in  dem  Dispergens  eine  völMg  un- 
geordnete und  nur  dem  Zufall  unterworfene 
Bewegung  ausführen,  ergab  sich  unter  Heran- 
ziehung des  ersten  St okes sehen  Gesetzes 
für  den  Diffusionskoeffizienten  D.  d.  h.  die 
Menge  des  diffundierenden  Stoffes,  die  bei 
dem  Konzentrationsgefälle  1  in  der  Zeit- 
einheit durch  die  Einheit  des  Querschnittes 
der  Lösung  in  der  Richtung  von  Punkten 
höherer  zu  Punkten  niedrigerer  Konzen- 
tration geht,  die  Formel 


D  = 


R.T 


K, 


in  der 

R     die  allgemeine  Gaskonstante; 
T     die  absolute  Temperatur; 
N     die  Avogadrosche   Konstante,  d,  h. 
die  absolute  Zahl  der  in  einem  Gramm- 
molekül eines  beliebigen  Stoffes  enthal- 
tenen Einzelmoleküle; 
Tj      der  Koeffizient  der  inneren  Reibung  des 

Dispergens: 
r      der   Radius   der  kugelförmig   angenom- 
menen dispersen  Teilchen  und 
k      eine  Konstante  ist,  die  nach  Einstein 
den  Wert  1,    nach   v.   Smoluchowski 
den  Wert  2,37  hat. 
Die  Brauchbarkeit  dieser  Formel  ist  von 
The    Svedberg  in  verschiedener  Weise  ge- 
prüft und  bestätigt  worden. 

Die  fortschreitende  Bewegung,  d.  h.  die 
geradlinig  gemessene  Entfernung  zwischen 
Anfang  und  Ende  der  von  einem  dispersen 
Teilchen  innerhall)  der  Zeit  t  zurückge- 
legten Strecke,  ist,  wie  schon  aus  der  Perrin- 
schen  Zeichnung  zu  ersehen  ist,  im  Verhältnis 
zu  dem  wirklich  durchlaufenen  Wege  nur 
sehr  gering.  Mit  dem  Diffusionskoeffizienten 
D  steht  diese  Entfernung  —  sie  heiße  zi  — , 
wie  Einstein  undv.  Smoluchowski  wieder 
durch  Anwendung  der  Prinzipien  der  kine- 
tischen Gastheorie  auf  die  dispersen  Systeme 
gezeigt  haben,  in  der  einfachen  Beziehung 


D 


-2^-f 


Durch  Kombination  dieser  Gleichung  mit 
der  soeben  angeführten  Gleichung  für  den 
Diffusionskoeffizienten  D  folgt  für  z/  der 
Wert 


^  = 


R.T.t 


K. 


Die 


Anwendbarkeit     dieser 


Gleichung, 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


102£ 


der  Untersuchungen,  die  an  kolloidalen 
Lösungen  angestellt  sind,  nur  sehr  gering  ist. 
Die  Brownsche  Bewegung  ist  an  Rauch 
und  Nebeln  zuerst  von  Bodaszewski  und 
vonO.  Lehmann  beobachtet,  ultramikrosko- 
pische Untersuchungen  sind  insbcsonders 
von  F.  Ehrenhaft  durchgeführt  worden. 
2c)Die  Teilchengröße  in  dispersen 
Systemen.  Wenn  im  Ultramikroskop  die 
Teilchen  eines  dispersen  Systems  einzeln 
sichtbar  sind,  so  bedarf  es  offenbar  nur  der 
Zählung  der  in  einem  bekannten  Volumen 
des  Systems  enthaltenen  Teilchen  sowie 
der  Kenntnis  ihrer  Gesamtmasse,  um  die 
Masse  eines  einzelnen  dispersen  Teilchens  und 
—  unter  gewissen  vereinfachenden  An- 
nahmen —  seine  absolute  Größe  berechnen 
zu  können.  Die  Abgrenzung  eines  Ijestimmten 
Volumens  wird  im  gewöhnlichen  Sieden- 
topf -  Z  s  i  g  m  o  n  d  y  sehen  Spaltultramikro- 
skop durch  Verwendung  einer  Spaltblende 
und  eines  Okularmikrometers  erzielt,  das 
Volumen  wird  also  optisch,  nicht  aber  mecha- 
nisch abgegrenzt.  Die  Masse  A  der  in  der 
Raumeinheit  enthaltenen  dispersen  Phase  folgt 
aus  der  Analyse  oder  auch  der  Synthese  des 
Systems.  Z  =  A/n  ist  demnach,  wenn  n  die 
Zahl  der  in  der  Raumeinheit  vorhandenen 
Einzelteilchen  ist,  die  Masse  eines  emzelnen 
Teilchens.  Die  räumlichen  Dimensionen  der 
Teilchen  ergeben  sich  dann,  wenn  das  spezi- 
fische Gewicht  der  dispersen  Phase  bekannt 
ist  oder  als  mit  genügender  Genauigkeit 
bekannt  angesehen  werden  kann,  unter  der 
Annahme  einfacher  geometrischer  Formen 
(Würfel  oder  Kugel)  durch  eine  einfache 
Rechnung.  Die  folgende  einer  Zusammen- 
stellung von  Zsigmondy  entnommene  Ta- 
belle gibt  eine  Uebersicht  über  die  Dimen- 
sionen der  Teilchen  disperser  Systeme,  die 
teils  durch  direkte  mikroskopische  Messungen, 
teils  nach  dem  angegel)enen  ultramikro- 
skopischen Verfahren  ermittelt  und  teils  aus 
der  kinetischen  Gastheorie  berechnet  wor- 
den sind: 

Durchmesser  7500  fif/^) 
Dicke  1600  n(i 

(absetzende  Goldsuspensionen: 
Würfelkante  =  75  bis  200  fift 
nicht  absetzende  Goldlösungen: 
]     Würfelkante  =  6  bis  15  ^^. 
amikroskopische  kolloidale  Goldlösungen^): 
^     Würfelkante =0,8  bis  1,7  fift 
Durchmesser  etwa  5     (i^ 
„    0,8    „ 
„    0,5    „ 
„    0,1    „ 

Die  Tabelle  zeigt  deutlich,  daß  sich  die  kolloidalen  Lösungen  der  Teilchengröße  nach 

im  großen  und  ganzen  zwischen  die  aus 
Mikronen  bestehenden  grobdispersen  Systeme 
(Blutkörperchen  und  '  absetzende  Goldsus- 
pensionen) und  die  amikroskopischen  mole- 
kulardispersen Systeme  —  die  Stärke  bildet 

65 


der  zZ-Formel,  auf  disperse  Systeme  ist 
von  Seddig,  Svedberg  und  Perrin  fest- 
gestellt worden. 

Seddig  maß  die  Lebhaftigkeit  der 
Brown  sehen  Bewegung  bei  verschiedenen 
Temperaturen  und  fand,  daß  sich  die  ver- 
schiedenen Temperaturen  entsprechenden  ^- 
Werte  d  sselben  dispersen  Systems,  wie  es  die 
^-Formel  verlangt,  nach  der  Beziehung 

^=-|/S„der^,= 

in  der  die  Indices  sich  auf  die  den  verschie- 
denen Temperaturen  T^  und  T 2  entsprechen- 
den 7]-  und  z/ -Werte  beziehen,  berechnen 
lassen. 

Svedberg  hatte  durch  experimentelle 
Untersuchungen,  die  er  ohne  Kenntnis  der 
Einstein-  v.  Smoluchowskischen  Ent- 
wickelungen  angestellt  hatte,  gefunden,  daß 
bei  konstanter  Temperatur  in  einem  dis- 
persen System  der  Wert  des  Quotienten  j/t 
und  in  dispersen  Systemen  desselben  Dis- 
persums  in  verschiedenen  Dispergentien  —  r 
war  in  den  verschiedenen  Fällen  annähernd 
konstant  —  das  Produkt  J.i]  konstant  ist, 
zwei  Gesetze,  die  sich  leicht  aus  der  J- 
Formel  ableiten  lassen. 

Von  Perrin  und  seinen  Mitarbeitern 
endlich  wurde  die  z/- Formel  durch  direkte 
Bestimmung  der  z:/ -Werte  verifiziert. 

ö)  Ultramikroskopische  Untersu- 
chung von  dispersen  Systemen  mit 
gasförmigem  Dispergens.  Die  engen 
Beziehungen,  die  zwischen  gasförmigen  Sy- 
stemen und  Lösungen  bestehen,  machen  es 
von  vornherein  wahrscheinlich,  daß  sich 
die  Erscheinungen,  die  sich  an  kolloidalen 
Lösungen  beobachten  lassen,  auch  bei  dispersen 
Systemen  mit  gasförmigem  Dispergens  wer- 
den wiederfinden  lassen.  Diese  Vermutung 
wird  in  der  Tat  im  allgemeinen  bestätigt, 
wenn  auch  die  Zahl  der  Untersuchungen, 
die  sich  mit  gasförmigen  dispersen  Systemen 
beschäftigen,    im    Verhältnis    zu    der    Zahl 

Blutkörperchen  im  Blute  des  Menschen 


Als  würfelförmig  vorausgesetzte  und  unter  der  An- 
.     nähme  eines  spezifischen  Gewichts  =  20  berech- 
nete Teilchen  kolloidaler  Goldlösungen     .    .    . 


Molekül  der  löslichen  Stärke 

Chloroformmolekül 

Alkoholmolekül 

Wasserstoffmolekül 


1)  1  Iti/i   =  0,000001  mm. 

^)  Die  unsichtbaren  Einzelteilchen  \Mirden 
von  Zsigmondy  durch  ein  besonderes  Ver- 
fahren soweit  gemästet,  bis  sie  einzeln  sichtbar 
und  zählbar  wurden. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  ü. 


1026 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


nicht  echte,  sondern  kolloidale  Lösungen  — 
einordnen,  aber  sowohl  in  das  Gebiet  dieser 
wie  auch  jener  übergreifen. 

2d)  Die  Bestimmung  molekularer 
Dimensionen  mit  Hilfe  disperser 
Systeme,  a)  Die  Bestimmung  der  ab- 
soluten Dimensionen  molekularer 
Größen  aus  Untersuchungen  an  dis- 
persen Systemen  mit  flüssigem  Dis- 
pergens.  Die  erfolgreiche  Uebertragung 
der  Vorstellungen  der  kinetischen  Gastheorie 
auf  die  dispersen  Systeme,  die  zur  Aufstellung 
der  mathematisch  scharf  definierten  Theorie 
von  Einstein  und  von  Smoluchowski 
geführt  hat,  hat  es  ermöglicht,  aus  experi- 
mentellen Daten  an  flüssigen  dispersen 
Systemen  die  Größe  einiger  absoluter  mole- 
kularer Dimensionen  zu  berechnen. 

Die  Glcichsetzung  der  Druck -Volum- 
Energie  der  Gasmoleküle  und  der  osmotischen 
Wirksamkeit  der  dispersen  Teilchen  fordert, 
daß  bei  gleicher  Temperatur  die  kinetische 
Energie  eines  einzelnen  Gasmoleküls  ebenso 
groß  sein  muß  wie  die  eines  dispersen  Teil- 
chens. Nun  ist  nach  der  allgemeinen  Gas- 
gleichuns: 

PV  =  KT, 
wo  P  den  Druck,  V  das  Volumen,  m  dem  ein 
Grammolekül  des  Gases  enthalten  ist,  R  die 
allgemeine  Gaskonstante  und  T  die  absolute 
Temperatur     bedeutet.       Nennt    man     die 
Avogadrosche    Konstante,    d.    h.    die    für 
alle  Stoffe  gleiche  absolute  Zahl  der  in  einem 
Grammolekül  eines  beliebigen   Stoffes,   also 
auch     des    Gases,     vorhandenen     einzelnen 
Moleküle  N,   so  ist  der  von  einem  einzelnen 
Gasmolekül  ausgeübte  Gasdruck  p 
_P_  RT 
P~N~V.N 
Nun  hat  Perrin  den  Wert  p  für  die  einzelnen 
Teilchen    disperser    Systeme    bestimmt,    es 
sind    also    in    der    vorstehenden    Gleichung 
alle  Werte  außer  N  bekannt,  d.  h.  sie  kann 
zur  Berechnung  der  Avogadro sehen  Kon- 
stanten   N    dienen.       Aus    Perrins    zuver- 
lässigsten Messungen  ergibt  sich  für  N  der  Wert 

N=  7,05.1023 
während    aus    der    kinetischen    Gastheorie, 
der  Wert 

6,2.1023 
folgt.    Die  Uebereinstimmung  ist  recht  gut, 
wenn  auch  eine  Diskrepanz  vorliegt,  die  über 
die  Versuchsfehler  hinausgehen  dürfte. 

Aus  direkten  Bestimmungen  des  Dif- 
fusionsko effizienten  einer  kolloidalen  Gold- 
lösung, deren  Teilchen  nach  Zsigmondy 
einen  Radius  von  r  =  0,5  haben,  berechnet 
sich  nach  der  Formel 


Aus  seinen  Messungen  der  fortschreiten- 
den Bewegung  A  der  Teilchen  von  Emul- 
sionen erhält  Perrin  unter  Zugrundelegung 
der  Formel 


z:/  = 


RTt      1 

N   *  67r?jr 


D 


R.T      1 

N   *  'onrf' 
für  N  der  Wert  6,6.1023. 


K 


den  wieder  auffallend  hohen  Wert 
N=  7,15.1023. 

Durch  Messungen  von  Ehrenhaft  an 
Zigarettenrauch  und  an  in  Luft  schwebenden 
Silberteilchen  wurden  die  Resultate  bestätigt, 
die  an  flüssigen  Systemen  gewonnen  waren. 

/?)  Die  Ableitung  des  Wertes  des 
elektrischen  Elementarquantums  aus 
Messungen  an  dispersen  Systemen 
mit  gasförmigem  Dispergens.  Aus  den 
Erscheinungen  bei  der  Elektrolyse  hatte 
Helmholtz  den  Schluß  gezogen,  daß  ebenso 
wie  die  Materie  auch  die  Elektrizität  atomi- 
stisch  konstituiert  sei.  Die  absolute  Größe 
eines  Elektrizitätsatomes  ergibt  sich,  da  ein 
Grammäquivalent  eines  einwertigen  Ions 
96540  Coulombs  =  9654  absolute  Einheiten 
mit  sich  führt,  zu 

9654 

wenn  N  wieder  die  Avogadrosche  Kon- 
stante darstellt.  Für  N  =  6,2 .1023 folgt  daraus, 
daß  ein  Elektrizitätsatom  eine  Ladung  von 
1,55.10-20  absoluten  elektromagnetischen 
Einheiten  besitzt. 

Die  Elektrizitätsatome,  die  Elektronen, 
sind,  wie  sich  schon  aus  der  Tatsache  ergibt, 
daß  alle  Stoffe  durch  Influenz  elektrisch 
gemacht  werden  können,  überall  verbreitet 
und  treten,  wie  die  neueren  Forschungen 
gelehrt  haben,  bei  vielen  Gelegenheiten  in 
isolierter  Form  auf.  Gelangen  Elektronen 
in  ein  Gas,  so  sprengen  sie  Je  nach  den  Um- 
ständen, besonders  auch  je  nach  ihrer  eigenen 
kinetischen  Energie,  eine  mehr  oder  minder 
große  Anzahl  von  Gasmolekülen  zu  elek- 
trisch geladenen  Komplexen  auseinander, 
an  die  sich  ebenso  wie  an  die  Elektronen 
selbst  neutrale  Gasmoleküle  unter  Bildung 
größerer  Komplexe  anlagern:  Es  entsteht 
ein  disperses  System,  dessen  disperse  Teilchen, 
die  Gasionen,  allerdings  nicht  einmal 
optisch  mehr  nachgewiesen  worden  sind. 
Gleichwohl  ist  ihr  Nachweis  mög- 
lich, und  zwar  dadurch  möglich,  daß 
sie,  wie  besonders  durch  die  Arbeiten  von 
C.  T.  R.  Wilson  festgestellt  worden  ist, 
übersättigten  Wasserdampf  zu  kondensieren 
vermögen.  Kühlt  man  gesättigten  Wasser- 
dampf ab,  so  tritt,  sofern  Staubteilchen, 
Gasionen  oder  Elektronen  nicht  vorhanden 
sind,  Verdichtung  zu  flüssigem  Wasser  erst 
bei  sehr  erheblicher  Untersättigung  ein. 
Anwesende  Staubteilchen,  Gasionen  oder 
Elektronen  aber  wirken  als  Kondensat ions- 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


lU'. 


kerne  oder  Keime,  indem  sich  um  jedes  ein- 
zelne von  ihnen  ein  Wassertröpfchen  konden- 
siert. Sind  nun,  was  sich  durch  zweckmäßige 
Versuchsanordnung  leicht  erreichen  läßt, 
Staubteilchen  ausgeschlossen,  so  läßt  sich 
aus  der  Zahl  der  gebildeten  Wassertröpfchen, 
deren  Bestimmung  keine  prinzipiellen  Schwie- 
rigkeiten bietet,  ein  Schluß  auf  die  Zahl  der 
vorhandenen  Ionen  oder  Elektronen  machen. 

Dieses  Experiment  ist  von  größter  Wich- 
tigkeit: Einerseits  beweist  es,  daß  in  scheinbar 
homogenen  reinen  gasigen  Systemen  indi- 
viduelle Einzelteilchen  vorhanden  sind  und 
daß  auch  die  Elektronen  tatsächlich  indi- 
viduelle Einzelteilchen  darstellen,  anderer- 
seits ermöglicht  es,  da  auch  die  Gesamtmenge 
der  Elektrizität,  die  in  den  Wassertröpfchen 
vorhanden  ist,  bestimmt  werden  kann,  durch 
Division  dieser  Gesamtmenge  durch  die  Zahl 
der  Wassertröpfchen  die  Ermittelung  der 
absoluten  Größe  der  elektrischen  Ladung, 
die  mit  einem  einzelnen  Wassertröpfchen,  und 
damit  auch  die  derjenigen,  die  mit  einem 
einzelnen  Gasion  oder  Elektron  verbunden 
ist.  Nach  den  besten  zurzeit  vorliegenden 
Bestimmungen  ist  der  Wert  des  elektrischen 
Elementarquantums  zu  1,62.10--°  absoluten 
elektromagnetischen  (=4.87.10-^°  absoluten 
elektrostatischen)  Einheiten  anzunehmen, 
ein  Ergebnis,  das  mit  dem  oben  angegebenen 
Werte  recht  gut  übereinstimmt.  Diese 
Uebereinstimmung  ist  besonders  bemerkens- 
wert, da  die  Grundlagen,  auf  denen  die  Er- 
mittelung der  Avogadro sehen  Konstanten 
in  der  kinetischen  Gastheorie  und  in  der 
Lehre  von  den  dispersen  Systemen  beruht, 
ganz  andere  sind,  als  diejenigen,  auf  denen 
die  Ermittelung  des  Absolutwertes  des  elek- 
trischen Elementarquantums  beruht.  Die 
Bestimmung  der  absoluten  Größen  der 
Atome  und  des  elektrischen  Elementarquan- 
tums sind  wohl  der  größte  Erfolg,  den  die 
Lehre  von  den  dispersen  Systemen  davon- 
getragen hat. 

Neuere  Untersuchungen  von  F.  Ehren- 
haft, die  ziemlich  erhebliches  Aufsehen 
erregt  haben,  schienen  darauf  hinzudeuten, 
daß  ein  elektrisches  Elementarquantum  von 
der  angegebenen  Größenordnung  nicht  exi- 
stiert, indessen  dürften  die  Ergebnisse  von 
Ehrenhaft,  der  die  Fallgeschwindigkeit 
der  elektrisch  geladenen  Teilchen  von  Silber- 
dampf unter  dem  Einflüsse  elektrischer 
Kräfte  maß  und  gleichzeitig  die  Größe  der 
Teilchen  nach  dem  zweiten  Stokesschen 
Gesetze  bestimmte,  nicht  einwandfrei  sein, 
denn  einerseits  war  die  weiter  oben  be- 
sprochene Korrektion  des  Stokesschen 
Gesetzes  damals  noch  nicht  bekannt,  und 
andererseits  erhielt  Millikan  bei  sehr  reinen 
Versuchsbedingungen  für  die  Größe  des 
elektrischen  Elementarquantums  sehr  merk- 
lich konstante  Werte  1,529.10-20. 


2e)  Die  Kontinuität  der  Ueber- 
gänge  von  grob  dispersen  zu  dis- 
persen und  molekulardispersen  Sy- 
stemen. Die  bisher  gegebenen  Ausein- 
andersetzungen haben  gezeigt,  daß  die  Forde- 
rungen der  kinetischen  Gastheorie  bei  den 
dispersen  Systemen  so  weitgehend  erfüllt 
sind,  daß  es  möglich  war,  aus  den  Beobach- 
tungen an  dispersen  Systemen  mit  im  ganzen 
recht  befriedigendem  Erfolge  die  Größe  der 
Moleküle,  insbesondere  den  Wert  der  Avo- 
gadro sehen  Konstanten  zu  berechnen.  Da- 
durch hat  natürlich  die  Lehre  von  den  Mole- 
külen und  Atomen,  d.  h.  die  Lehre  von  der 
Existenz  diskreter  Teilchen  von  moleku- 
laren Dimensionen,  an  Wahrscheinlichkeit 
außerordentlich  gewonnen,  so  daß  man 
sogar  von  einer  experimentellen  Be- 
gründung der  Atomistik  reden  kann, 
die  noch  vor  kurzem  unmöglich  erschien. 
Der  Unterschied  zwischen  dispersen  Systemen 
und  echten  Lösungen  bestände  demnach 
nur  in  der  Größe  der  diskreten  Teilchen, 
und  es  wäre  zu  erwarten,  daß  der  Uebergang 
von  den  dispersen  Systemen  zu  den  echten 
Lösungen  durchaus  kontinuierlich  erfolgt. 

In  der  Tat  haben  auch  in  diesem  Sinne 
angestellte  Untersuchungen  zur  Bestätigung 
dieser  Auffassung  geführt.  Ganz  allgemein 
lassen  sich  die  dispersen  Systeme  nach  zwei 
Klassen  von  Methoden,  den  Kondensations- 
und den  Dispersionsmethoden  darstellen. 
Bei  den  einengeht  man  von  molekulardispersen 
Systemen  aus  und  bewirkt  durch  geeignete 
Mittel  die  Kondensation  der  einzelnen  Mole- 
küle zu  größeren  Komplexen,  während  man 
bei  den  anderen  von  einem  grobdispersen 
System  ausgeht  und  die  grob  dispersen  Teil- 
chen in  geeigneter  Weise  soweit  zerkleinert, 
bis  sie  mit  ihrem  Medium  ein  disperses  System 
bilden.  Diese  beiden  in  entgegengesetzter 
Kichtung  verlaufenden  Vorgänge  erfolgen, 
soweit  bis  jetzt  bekannt  ist,  vollkommen 
kontinuierlich.  So  stellte  Zsigmondy 
Serien  kolloidaler  Goldlösungen  von  ab- 
nehmender Teilchengröße  dar:  Der  Ueber- 
gang von  den  grobdispersen  Suspensionen 
über  die  feindispersen  Systeme,  in  denen 
das  Gold  in  Form  von  Submikronen  vor- 
handen war,  zu  den  amikroskopischen  Lö- 
sungen, bei  denen  sich  die  Anwesenheit  der 
Teilchen  noch  durch  einen,  allerdings  nicht 
mehr  auflösbaren  Tyndallkegel  bemerkbar 
machte,  und  weiter  zu  den  optisch  leeren 
kolloidalen  Goldlösungen  ließ  keine  Dis- 
kontinuität erkennen.  Von  sehr  erheblichem 
Interesse  ist  eine  systematische  Unter- 
suchung von  The  Svedberg  über  die  Farbe 
kolloidaler  Goldlösungen.  The  Svedberg 
stellte  nämhch  fest,  daß  bei  den  kolloidalen 
Goldlösungen  die  von  den  einzelnen  Teilchen 
bewirkte  Absorption  des  Lichtes  mit  wach- 
sender Kleinheit  der  Teilchen  anfangs  lang- 

65* 


1028 


Disperse  (jebilde  (Allgemeiner  Teil) 


sam,  dann  rascher,  aber  durchaus  kontinuier- 
lich sinkt  und  dabei  die  ursprünglich  rote 
Farbe  der  Lösungen  einen  ausgesprochen 
gelblichen  Ton  annimmt,  wie  er  den  kristal- 
loidalen  Goldlösungen  zukommt. 

Aehnliche  Untersuchungen  an  dispersen 
Systemen  anderer  Stoffe  haben  ebenfalls 
vollständige  Kontinuität  der  Uebergänge 
von  den  molekulardispersen  über  die  dis- 
persen zu  den  grobdispersen  Systemen  er- 
geben. 

3.  Die  kolloidalen  Lösungen  im  be- 
sonderen. Nachdem  die  dispersen  Systeme 
im  allgemeinen  besprochen  worden  sind, 
soll  im  folgenden  eine  kurze  Uebersicht  über 
die  Resultate  gegeben  werden,  zu  denen  die 
Untersuchungen  an  dem  wichtigsten  Teil- 
gebiete der  dispersen  Systeme,  den  kolloi- 
dalen Lösungen,  im  einzelnen  geführt  haben. 

3a)  Allgemeines.  Ihren  Ausgangspunkt 
hat  die  Lehre  von  den  kolloidalen  Lösi  ngen 
in  den  berühmten  Arbeiten  von  Thomas 
Graham,  in  denen  gezeigt  wird,  daß  sich  die 
Lösungen  nach  der  Dilfusionslähigkeit  der 
gelösten  Stoffe  in  zwei  Gruppen  einteilen 
lassen:  die  eine  Gruppe  umfaßt  die  Lösungen 
mit  relativ  großem  Diffusionsvermögen,  zu 
denen  im  wesentlichen  die  Lösungen  kristalli- 
sierbarer Stoffe,  z.  B.  die  wässerigen  Salz- 
lösungen, gehören  und  die  daher  als  kristal- 
loidale  oder  auch  als  echte  Lösungen 
bezeichnet  werden,  die  andere  Gruppe  die 
Lösungen  mit  relativ  geringem  Diffusions- 
vermögen, als  deren  Repräsentant  eine 
wässerige  Leimlösung  angeführt  wird  und 
die  nach  dem  Worte  colla  =  Leim  kolloi- 
dale Lösungen  genannt  werden.  Im 
Gegensatz  zu  den  Kristalloiden  treten 
die  Kolloide  bei  Abscheidung  aus  ihren 
Lösungen  häufig  in  gallertartiger  Form  auf. 
Derartige  Gallerten  setzen  der  Diffusion 
reiner  Lösungsmittel,  z.  B.  der  Diffusion  von 
Wasser,  sowie  der  Diffusion  von  Iviistal- 
loiden  im  allgemeinen  kein  Hindernis  ent- 
gegen, für  kolloidale  Stoffe  aber  sind  sie 
mehr  oder  weniger  undurchlässig.  Sie 
wurden  daher  schon  von  Graham  zur 
Reindarstellung  der  kolloidalen  Lösungen, 
die  man  in  der  Regel  zunächst  mit  kristalloi- 
dalen  Lösungen  gemischt  erhält,  durch 
,, Dialyse"  benutzt.  Versetzt  man  z.  B.  eine 
verdünnte  wässerige  Lösung  von  Natron- 
wasserglas NajSiOa  mit  verdünnter  Salz- 
säure, so  bildet  sich  neben  Kochsalz  die  ,,in 
Wasser  eigentlich  unlösliche"  Kieselsäure; 
diese  aber  scheidet  sich,  wenn  die  Versuchs- 
bedingungen richtig  gewählt  sind,  nicht  aus, 
sondern  bleibt  kolloidal  gelöst.  Bringt 
man  nun  diese  Lösung  von  kristalloidalem 
Kochsalz  und  kolloidaler  Kieselsäure  in 
einen  Dialysator,  d.  h.  ein  Gefäß,  dessen 
Boden  aus  einer  Gallerte,  z.  B.  aus  Perga- 
mentpapier, besteht  und  das  in  einem  größ- 


eren Gefäß  mit  reinem  Wasser  schwimmt, 
so  diffundiert,  durch  den  osmotischen  Druck 
getrieben,  das  Kochsalz  durch  das  Perga- 
mentpapier hindurch,  bis  die  Konzentration 
des  Salzes  im  Innen-  und  im  Außengefäß 
gleich  ist.  Ersetzt  man  nach  dem  Konzen- 
trationsausgleich die  Außenflüssigkeit  durch 
reines  Wasser,  so  tritt  abermals  Konzen- 
trationsausgleich ein,  es  wird  also  bei  wieder- 
holter Erneuerung  der  Außenflüssigkeit  das 
Kochsalz  mehr  und  mehr  aus  der  Innen- 
flüssigkeit herausgezogen  und  damit  die 
Kieselsäure,  die  als  Kolloid  nicht  durch 
das  kolloidale  Pergamentpapier  diffundieren 
kann  und  daher  im  Innengefäß  des  Dialy- 
sators  verbleibt,  mehr  und  mehr  gereinigt. 
Das  Endergebnis  der  Dialyse  ist  eine  — 
praktisch  reine  —  kolloidale  Kieselsäure- 
lösung. 

Versucht  man  die  Eigenschaften  festzustel- 
len, die  für  die  kolloidalen  Lösungen  charak- 
teristisch sind  und  durch  die  sie  sich  wesent- 
lich und  prinzipiell  von  den  echten  Lösungen 
unterscheiden,  so  stößt  man  auf  Schwierig- 
keiten, weil,  wie  bereits  weiter  oben  darge- 
legt worden  ist,  kontinuierliche  Uebergänge 
von  den  kolloidalen  zu  den  echten  Lösungen 
existieren  und  die  Ziehung  einer  Grenzlinie 
unmöglich  machen,  und  ferner  auch  weil  die 
kolloidalen  Lösungen  selbst  in  zwei,  aller- 
dings ebenfalls  di  rch  LTebergänge  mitein- 
ander verbundene  Gruppen  zerfallen,  deren 
typische  Vertreter  sich  voneinander  ebenso 
sehr  wie  von  denen  der  echten  Lösungen 
unterscheiden. 

Die  Richtigkeit  des  Gesagten  ergibt  sich, 
wenn  man  die  Darstellung  der  kristalloidalen 
und  der  kolloidalen  Lösungen  vergleicht. 
Eine  kristalloidale  Lösung  kann  stets  in 
der  Weise  gewonnen  werden,  daß  man  den  be- 
treffenden Stoff,  z.  B.  Kochsalz,  mit  einer 
genügenden  Menge  des  reinen  Lösungs- 
mittels, z.  B.  Wasser,  zusammenbringt.  Es 
tritt  spontan  Lösung  des  Salzes  ein,  und 
scheidet  man,  etwa  durch  Verdampfung  des 
Wassers,  das  Kochsalz  wieder  ab,  so  tritt 
bei  nochmaligem  Wasserzusatz  genau  wie 
vorher  wieder  Lösung  ein.  Kristalloide 
werden  durch  bloße  Einwirkung  des  Lö- 
sungsmittels —  selbstverständlich  innerhalb 
der  Löslichkeitsgrenzen  —  bis  zu  moleku- 
laren Dimensionen  disjiergiert.  Auch  viele 
Kolloide,  so  der  gewöhnliche  Leim,  Agar- 
Aga.  oder  Gelatine,  werden  durch  bloße 
Berührung  mit  dem  Lösungsmittel  disper- 
giert,  ein  Vorgang,  der  nach  Ausscheidung 
des  Kolloids  chircli  Verdampfung  des  Lö- 
sungsmittels in  der  Regel  ohne  weiteres 
wiederholt  werden  kann.  Die  Kolloide  dieser 
Art,  also  die  Kolloide,  die  mit  den  Ivristal- 
loiden  die  Eigenschaft  vollkommener  Re- 
versibilität der  Auflösung  teilen,  werden  als 
reversible    Kolloide   bezeichnet.      Ihnen 


Disperse  Gebilde  (AJlgemeiner  Teil) 


1029 


gegenüber  stehen  die  irreversibelen  Kol- 
loide, wie  z.  B.  die  Kieselsäure,  die  kolloi- 
dalen Metalle  ii.  a.,  die  bei  Behandlung  mit 
dem  reinen  Lösungsmittel  spontan  nicht  in 
Lösung  gehen  und  die  in  kolloidaler  Lösung 
zu  erhalten  nur  auf  indirekten  Wegen,  durch 
Anwendung  besonderer  Kunstgriffe,  mög- 
lich ist;  daher  spielt  bei  den  irreversiblen 
Kolloiden  die  Methode  zur  Darstellung 
der  kolloiden  Lösungen  eine  wichtige  Rolle. 
Wird  aus  der  Lösung  eines  irreversibeln  Kol- 
loids das  Dispergens  entfernt,  so  geht  der 
Rückstand  bei  Wiederhinzufügung  des  Lö- 
sungsmittels gewöhnlich  nicht  wieder  in 
Lösung,  kann  es  aber  unter  bestimmten,  von 
Fall  zu  Fall  wechselnden  Bedingungen  doch 
tun,  wieder  ein  Beweis,  wie  unsicher  die 
Grenzen  sind,  in  die  man  die  Kolloide  zwingen 
möchte. 

Bestimmt  man  weiter  bei  den  ■ —  rever- 
sibelen  oder  irreversibelen  —  Kolloiden 
nach  den  üblichen  Methoden  das  Molekular- 
gewicht im  Lösungszustande,  so  findet  man 
außerordentlich  hohe  Werte,  Werte  von 
einer  ganz  anderen  Größenordnung,  als  sie 
bei  echten  Lösungen  auftreten.  Die  reve^- 
sibelen  Kolloide  unterscheiden  sich  also  von 
den  Kristalloiden  durch  die  Größe  ihres 
Molekulargewichtes,  d.  h.  bei  ihrer  Auf- 
lösung geht  die  aufspaltende  Wirkung  des 
Lösungsmittels  viel  w^eniger  weit  als  bei  den 
Kristalloiden,  wobei  es  dahin  gestellt  sein 
möge,  ob  die  MolekiÜe  der  Kolloide  an  sich 


sehr  groß  sind  —  dieser  Fall  dürfte  haupt- 
sächlich bei  den  Semikolloiden  vorliegen, 
die  zwischen  den  Kiüstal leiden  und  den  re- 
versiblen Kolloiden  stehen  —  oder  ob  sie 
in  Lösungen,  ähnlich  wie  es  bisweilen  auch 
Kristalloide  tun,  nur  in  weit  höherem  Maße 
Polymoleküle  bilden,  was  für  die  eigentlichen 
reversibelen  Kolloide  zutreffen  dürfte. 
Immerhin  al)er  sind  bei  den  kolloidalen  Lö- 
sungen die  dispersen  Einzelteilchen  noch  so 
klein,  daß  sie  ohne  weiteres  makroskopisch 
nicht  walirgenommen  werden  können,  d.  h. 
die  kolloidalen  Lösungen  sind  oft  so  klar 
wie  echte  Lösungen  und  unterscheiden  sich 
dadurch  von  den  Suspensionen,  bei  denen 
die  Heterogenität  des  dispersen  Systems 
durch  Trübheit  oder  gar  durch  Sichtbarkeit 
der  einzelnen  Teilchen  erkannt  werden  kann. 
Die  Unterschiede  zwischen  den  rever- 
sibelen und  den  irreversibelen  Kolloiden 
und  die  verwandtschaftlichen  Beziehungen 
zwischen  den  reversibelen  Kolloiden  und 
den  Kristalloidentretenauchin  vielen  anderen 
Hinsichten  noch  hervor,  und  daher  kommen 
die  meisten  Versuche,  eine  Systematik  der 
Kolloide  aufzustellen,  im  großen  und  ganzen 
immer  wieder  auf  den  Unterschied  zwischen 
den  reversibelen  und  den  irreversibelen 
Kolloiden  zurück.  Die  folgende  Tabelle 
gibt  eine  Uebersicht  über  die  von  den  ver- 
schiedenen Autoren  vorgeschlagenen  und 
einander  im  wesentlichen  entsprechenden 
Bezeichnunsen: 


Autor  Einteilung   der    Kolloide   in 

W.  B.   Hardy  und   R.   Zsigmondy   ,  Reversibele  Kolloide  und  irreversibele  Kolloide, 

H.   Bechhold Kolloide  erster  Ordnung  und  Kolloide  zweiter  Ordnung, 

A.  A.   Noyes Kolloidale  Lösungen  und  kolloidale  Suspensionen, 

J.   Perrin^ Hydrophile  Kolloide  und  hydrophobe  Kolloide, 

H.   Freundlich      Lyophile  Kolloide  und  lyophobe  Kolloide, 

Wo.   Ostwald Emulsionskolloide  (Emulsoide)  und  Suspensionskolloide 

(Suspensoide). 


Im  gelösten  Zustande  werden  die  Kol- 
loide auch  als  Sole  bezeichnet,  und  zwar 
unterscheidet  man  je  nach  dem  Dispergens 
Hydro  so  le  in  wässeriger,  Alkosole  in 
alkoholischer,  Glyzerosole  in  glyzeri- 
nischer, Aetherosole  in  ätherischer  Lö- 
sung usw.  Die  Ueberführung  fester  Kolloide 
in  den  Lösungszustand  wird  bei  den  rever- 
sibelen Kolloiden  in  der  Regel  Lösung  ge- 
nannt, während  man  bei  den  irreversibelen 
Kolloiden,  bei  denen  ja  besondere  Wege  zur 
Gewinnung  der  Lösungen  eingeschlagen  wer- 
den müssen,  von  Peptisiernng  zu  sprechen 
pflegt.  Die  Abscheidung  der  Kolloide  ans  ihren 
Lösungen,  die  Ueberführung  der  Sole  in 
die  Gele  heißt  Koagulation,  Pektisation 
oder  auch  wohl  Fällung.  Die  abgeschiedenen 
Produkte,  die  Gele,  werden  bei  den  rever- 
sibelen Kolloiden  auch  wohl  feste  Sole 
genannt. 


Die  Eigenschaften  der  kolloidalenSysteme, 
die  sich  sow^ohl  im  Sol-  als  auch  im  Gelzu- 
stande wohl  niemals  in  einem  wirklichen 
Gleichgewichtszustande  befinden,  sondern 
dauernd  bald  langsam,  bald  schnell  ver- 
laufende Zustandsänderungen  erleiden,  eine 
Erscheinung,  die  als  xVltern  der  Kolloide 
bezeichnet  wird,  hängen  von  verschiedenen 
Faktoren  ab.  Jedes  kolloidale  System  ist 
ein  Individuum,  dessen  Eigenschaften  nicht 
nur  von  der  stofflichen  Natur  des  Systems 
und  den  zur  Zeit  der  Untersuchung  vor- 
liegenden Nebenumständen,  sondern  auch 
von  der  Vorgeschichte  des  Systems  ab- 
hängen. Während  der  Begriff  etwa  einer 
0,1  "molaren  wässerigen  Kochsalzlösung  ein 
vollkommen  scharf  und  eindeutig  definiertes 
Gebilde  darstellt,  ist  mit  dem  Wort  0,01  %ige 
kolloidale  Goldlösung  in  Wasser  so  wenig 
wie    über    die    Natur    eines    Weines    durch 


1030 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


Angabe  seines  Alkoholgehaltes  gesagt.  Ist 
die  Vorgeschichte  der  Lösung  bekannt,  so 
ist  es  dem  Kenner  häufig  möglich,  über  ihre 
Eigenschaften  wenigstens  in  großen  Zügen 
einige  bestimmtere  Angaben  zu  machen,  so 
wie  etwa  der  Weinkenner  aus  der  Vorge- 
schichte des  Weines,  insbesondere  aus  seiner 
Herkunft  auf  seine  Eigenschaften  zu  scliließen 
vermag.  Ebenso  aber  wie  der  Kenner 
zwischen  den  verschiedenen  Jahrgängen  des- 
selben Weines  Unterschiede  findet,  so  findet 
auch  der  Kolloidchemiker  bei  sorgfältiger 
Untersuchung  zwischen  den  verschiedenen 
nach  derselben  Vorschrift  hergestellten  Gold- 
lösungen, um  bei  dem  Beispiele  zu  bleiben, 
Unterschiede,  Unterschiede,  die  — eine  jedem 
Praktiker  bekannte  Tatsache  —  nicht  selten 
unerwünscht  und  unerwartet  groß  sind.  Was 
hier  von  den  kolloidalen  Goldlösungen,  d.  h. 
jenen  kolloidalen  Lösungen  gesagt  ist,  die 
wohl  von  allen  kolloidalen  Lösungen  am 
besten  bekannt  sind,  gilt  auch  von  allen 
anderen  kolloidalen  Systemen.  Immerhin 
aber  ist  es  dank  den  vielen  Autoren,  die  sich 
in  den  letzten  Jahren  mit  den  Problemen 
der  Kolloidchemie  und  Kolloidphysik  be- 
schäftigt haben,  gelungen,  wenigstens  eine 
Reihe  von  wichtigeren  Gesetzmäßigkeiten 
zu  ermitteln,  wenngleich  die  Frage  nach  dem 
Gültigkeitsbereich  dieser  Gesetzmäßigkeiten 
sich  zurzeit  oft  noch  nicht  entscheiden  läßt 
und  die  Praxis  dem  Forscher  gar  häufig  un- 
vorhergesehene Ausnahmen  präsentiert. 

3b)  Die  Adsorption  kolloidaler 
Komplexe,  Die  außerordentlich  weit- 
gehende Zerteilung  der  dispersen  Phase  in 


•  mg  Pj  O5  in  lOOccm  der  Lösung 

200  "    30Ö  ^tOO 


den  kolloidalen  Lösungen,  die  sich,  falls  das 
Dispersum  als  Katalysator  wirken  kann, 
auch  in  starker  Steigerung  der  Katalysier- 
fähigkeit zeigt,  hat  eine  ungewöhnlich  große 
Entwickelung  der  Grenzfläche  gegen  das 
flüssige  Dispergens  zur  Folge,  und  darum  ist 
von  vornherein  zu  erwarten,  daß  gerade 
hier  die  Erscheinungen  der  Adsorption,  die 
ja  bekanntlich  erst  bei  großer  Oberflächen- 
entwickelung  merkliche  Beträge  anzunehmen 
pflegt,  besonders  deutlich  in  Erscheinung 
treten  werden.  In  der  Tat  ist  es  in  neuerer 
Zeit  besonders  durch  die  Arbeiten  von  Wo. 
Ostwald,  A.  Lottermoser  und  P.  Maffia 
gelungen,  die  experimentellen  Schwierig- 
keiten, die  sich  dem  Nachweise  der  Adsorp- 


tion in  kolloidalen  Lösungen  entgegen- 
stellen, so  weit  zu  überwinden,  daß  die  Tat- 
sächlichkeit der  Adsorption  auch  in  Lösungen 
nicht  mehr  in  Zweifel  gezogen  werden  kann. 
Daß  andererseits  auch  die  Gele  ein  starkes 
Adsorptionsvermögen  besitzen,  ist  bereits 
vor  längerer  Zeit  vor  allen  Dingen  durch  die 
umfassenden,  jalu-zehntelangen  Arbeiten  von 
J.  M.  van  Bemmelen  bewiesen  worden, 
die  neuerdings  mehr  und  mehr  die  ihnen 
gebührende  Aiierkennung  zu  finden  beginnen. 
Auf  die  Einzelheiten  der  Untersuchungen 
kann  hier  nicht  eingegangen  werden,  und 
zwar  um  so  weniger,  als  der  besonders  wich- 
tige und  interessante  Fall  der  Adsorption 
von  Wasser  durch  die  aus  wässeriger  Lösung 
abgeschiedenen  Gele  weiterhin  eingehend 
dislmtiert  werden  muß,  nur  sei  hier  auf 
einige  Punkte  hingewiesen,  die  für  die  Er- 
scheinungen in  kolloidalen  Lösungen  wesent- 
lich sein  dürften. 

Zunächst  sei  daran  erinnert,  daß  die 
Adsorptionsisotherme,  d.  h.  die  Kurve, 
die  die  von  einer  konstanten  Menge  des 
Adsorbens  bei  konstanter  Temperatur  ad- 
sorbierte Menge  des  Adsorbenden  als  Funk- 
tion der  Konzentration  des  Adsorbenden 
in  dem  das  Adsorbens  umgebenden  Räume, 
also  in  der  Lösung,  wiedergibt,  die  in  der 
obersten,  ausgezogenen  Kurve  der  neben- 
stehenden Zeichnung  abgebildete  typische 
Form  hat.  Die  Menge  des  Adsorbenden,  die 
von  einer  konstanten  Gewichtsmenge  des 
Adsorbens  festgehalten  wird,  hängt  unter 
sonst  gleichen  Umständen  sehr  wesentlich 
von  dem  physikalischen  Zustande  des  Ad- 
sorbens ab.  Dies  ergibt  sich 
aus     dem    nebenstehenden 

Diagramm,  in  das  die  unter 

,  sonst    völlig    gleichen   Um- 

' ständen      bestimmte      Ad- 

; Sorption      von     Phosphor- 

X säure  durch  fünf  unter  ver- 
schiedenen Bedingungen  ge- 
wonnene Zinndioxydpräpa- 
rate dargestellt  ist.  Die  Kur- 
ven lassen  ohne  weiteres  er- 
kennen, daß  die  fünf  Zinnsäuren  ein  qualitativ 
gleiches,  quantitativ  aber  völlig  verschiedenes 
Adsorptionsvermögen  für  Phosphorsäure  be- 
sitzen. Als  nun  von  den  fünf  Zinnsäurepräpara- 
ten unter  gleichen  Bedingungen  gleichkonzen- 
trierte Lösungen  hergestellt  wurden,  erwiesen 
sich  einige  der  wesentlichsten  Eigenschaften, 
nämlich  alle  die,  die  sich  auf  die  Koagulation 
der  Lösungen  beziehen,  als  Funktion  des 
Adsorptions Vermögens,  das  die  festen  Prä- 
parate besitzen.  Damit  ist  also,  wenigstens 
für  diesen  einen  Fall,  der  Nachweis  von  dem 
innigen  Zusammenhange  erbracht  worden, 
der  zwischen  dem  Adsorptionsvermögen  der 
Gele  und  der  aus  ihnen  erhaltenen  Sole  be- 
steht, so  daß  die  Vermutung,  daß  die  Eigen- 


500 


600 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1031 


Schäften  der  Lösungen  durch  das  Adsorptions- 1 
vermögen  der  in  ihnen  enthaltenen  Teilchen  j 
wesentlich    bestimmt    sei,   als    zulässig   an- 
gesehen werden  kann. 

Weiter  muß  darauf  hingewiesen  werden,  i 
daß  die  Gele  —  und  dasselbe  dürfte  auch 
für  die  Teilchen  in  den  Solen  gelten  —  fast 
ausschließlich  nur  solche  Stoffe  zu  adsor- 
bieren vermögen,  die  wie  z.  B.  die  Elektrolyte 
imstande  sind,  elektrische  Ladungen  aufzu- 
nehmen. Da  nun  erfahrungsgemäß  erstens 
die  kolloidalen  Teilchen  in  den  Solen  eine 
elektrische  Ladung  besitzen  und  zweitens 
die  Eigenschaften  kolloidaler  Lösungen  durch 
die  Anwesenheit  von  Elektrolyten  oder  von 
anderen   Kolloiden,   nicht   aber  von   Nicht- , 


elektrolyten  in  hohem  Maße  abhängen,  so 
ergibt  sich  auch  hier  wieder  als  wesentlich 
der  enge  Zusammenhang  zwischen  den  Eigen- 
schaften, die  die  Teilchen  im  Solzu stände 
besitzen,  und  ihrem  Adsorptionsvermögen. 
Li  den  folgenden  Abschnitten  wird  das  hier 
Gesagte  näher  ausgeführt  werden. 

3c)Die  physikalischen  Eigenschaf- 
ten der  kolloidalen  Lösungen.  Leitet 
man  durch  eine  wässerige  Kolloidlösung  einen 
elektrischen  Strom,  so  wandern  die  Kolloid- 
teilchen teils  mit,  teils  gegen  den  Strom  und 
beweisen  damit,  daß  sie  eine  elektrische 
Ladung  besitzen.  Die  folgende  Tabelle  gibt 
einige  Beispiele: 


Eine  negative  Ladung  besitzen  und  es  wandern 

darum  zur  Anode: 
Die  Metallhydrosole 
Jodsilber 
Kieselsäure 
Zinnsäure 
Schwefelarsen 
Schwefelantimon  usw. 


Eine  positive  Ladung  besitzen  und   es  wandern 

darum  zur  Kathode: 
Ferrihydroxyd 
Aluminiumhydroxvd 
Chromhydroxyd 
Titansäure 
Thoriumhydroxyd 
Methylenblau  usw. 


Die  Ladung,  die  ein  elektrisches  Teilchen 
besitzt,  ist  allerdings  keine  Konstante,  ihr 
Wert,  ja  sogar  ihr  Vorzeichen  hängt  vielmehr 
in  erheblichem  Maße  von  den  Stoffen,  die  sich 
außer  dem  Kolloid  noch  in  der  Lösung  be- 
finden, den  Lösungsgenossen,  ab.  Das  fol- 
gende interessante  Beispiel  sei  hier  ange- 
führt: Fügt  man  zu  einer  kolloidalen  Gold- 
oder Silberlösung,  deren  Teilchen  eine  nega- 
tive Ladung  besitzen,  nach  und  nach  und  sehr 
vorsichtig  eine  sehr  verdünnte  wässerige 
Alaunlösung,  so  wird  die  Ladung  der  Teilchen 
schwächer  und  schwächer,  geht  durch  einen 
neutralen  Punkt,  den  sogenannten  iso- 
elektrischen  Punkt,  —  die  Benennung 
stammt  von  Hardy  her,  der  die  Erschei- 
nung zuerst  beobachtet  hat  —  und  nimmt 
dann  ein  positives  Vorzeichen  an. 

Der  Besitz  einer  elektrischen  Ladung  ist 
keineswegs  etwa  ein  charakteristisches  Kenn- 
zeichen, das  die  kolloidalen  mit  den  echten 
Lösungen  teilen  und  durch  das  sie  sich  von 
den  groben  Suspensionen,  z.  B.  einer  Sus- 
pension von  Tonteilchen  in  Wasser,  unter- 
scheiden. Denn  einerseits  ermangeln  ja  die 
echten  Lösungen  aller  Nichtelektrolyte  der 
elektrischen  Teilchenladung,  und  anderer- 
seits treten  auch  bei  den  wässerigen  Suspen- 
sionen ganz  analoge  Erscheinungen  auf. 
Auch  in  Suspensionen  bewegen  sich  die  Teil- 
chen im  elektrischen  Felde  teils  mit,  teils 
gegen  die  Kraftlinien,  ein  Vorgang,  der  all- 
gemein als  Kataphorese  bezeichnet  wird 
und  neuerdings  auch  praktische  Anwendung 
gefunden  hat. 

Zu  bestimmen,  wie  weit  bei  den  kolloi- 
dalen   Lösungen    (resp.    Suspensionen)    der 


Transport  der  Elektrizität  durch  die  Kol- 
loidteilchen und  wie  weit  er  durch  die 
niemals  fehlenden  Elektrolytionen  bewirkt 
wird,  bietet  erhebliche  Schwierigkeiten, 
weil  die  Eigenleitfähigkeit  des  Kolloids, 
die  nur  sehr  gering  sein  kann,  als  Differenz 
der  Gesamtleitfähigkeit  von  Kolloid  plus 
Elektrolyt  und  der  Einzelleitfähigkeit  des 
Elektrolyten,  also  als  Differenz  zweier  größerer 
Zahlen  auftritt;  dazu  kommt  noch,  daß  in 
jedem  einzelnen  Falle  erst  festgestellt  werden 
muß,  ob  nicht  etwa  die  Leitfähigkeit  des 
Elektrolyten  durch  die  Anwesenheit  des  Kol- 
loids verändert  wird. 

Die  katapho  retische  Wanderungsge- 
schwindigkeit, d.  h.  die  absolute  Geschwin- 
digkeit, mit  der  die  kolloidalen  Teilchen  einer 
Lösung  unter  dem  Einflüsse  des  elektrischen 
Stromes  wandern,  ist  —  ein  selu  bemerkens- 
wertes, von  Theorie  und  Praxis  überein- 
stimmend gefundenes  Ergebnis  —  von  Größe 
(und  Gestalt)  der  Teilchen  unabhängig  und 
schwankt  zwischen  10  und  40.10  "  cm/sec 
für  ein  Potentialgefälle  von  einem  Volt  pro 
I  Zentimeter,  eine  Geschwindigkeit,  die  etwa 
mit  der  Wanderungsgeschwindigkeit  mittel- 
schnell wandernder  Ionen  zusammenfällt. 

Unter  den  Eigenschaften  der  kolloidalen 
I  Lösungen  fällt  bisweilen  eine  ausgesprochene 
j  Farbe  "auf,  die  nicht  selten  bei  der  Betrach- 
I  tung  der  Lösung  im  durchfallenden  Lichte 
eine  andere  als  im  auffallenden  Lichte  ist, 
so  daß  die  Lösungen  zu  fluoreszieren  scheinen. 
Allgemeine    Gesetzmäßigkeiten    über    diese 
Farben  sind  nur  wenige  bekannt.     Intensi- 
ve Farben  zeigen  außer  den  typischen  Farb- 
stoffen, die  in  der.  Regel  wohl  semikoUoi- 


1032 


Disperse  Gebilde  (Allgemeinea  Teil) 


dale  Lösungen  bilden,  vor  allen  Dingen 
die  kolloidalen  Lösungen  der  elementaren 
Metalle,  deren  Farbe  bisweilen  wie  bei  den 
von  The  Svedberg  dargestellten  kolloi- 
dalen Lösungen  der  Alkalimetalle  in  orga- 
nischen Lösungsmitteln  mit  der  Farbe  des 
Dampfes  des  betreffenden  Metalles  iden- 
tisch ist.  Mit  den  Farbstoffen  teilen  übrigens 
die  kolloidalen  Lösungen  der  Metalle  in  Wasser 
als  Dispergens  die  Fähigkeit,  von  der  Faser 
festgehalten  zu  werden,  also  als  Farbstoff  zu 
dienen.  Die  Farbe  des  kolloidalen  Goldes 
ist,  wie  schon  das  Goldrubinglas  zeigt,  rot, 
kann  aber  auch  blau  sein;  kolloidales  Silber 
weist  in  der  Regel  mehr  oder  minder  braune 
Töne  auf.  Von  intensiv  gefärbten  Sulfiden 
sei  hier  das  Schwefelantimon  genannt,  das 
in  der  Aufsicht  rotgelb,  in  der  Durchsicht 
tief  rot  ist.  Die  Verschiedenheit  der  Farbe 
in  der  Aufsicht  und  in  der  Durchsicht  steht 
mit  der  Teilchengröße  in  Zusammenhang, 
hängt  aber  auch  von  der  Konzentration  der 
Lösungen  ab. 

3d)  Die  Beständigkeit  der  kolloi- 
dalen Lösungen.  Während  sich  hinsicht- 
lich des  elektrischen  und  des  optischen  Ver- 
haltens prägnante  Unterschiede  zwischen  den 
reversibelen  und  den  irreversibelen  Kolloiden 
nicht  zeigen,  treten  sie  sehr  ausgesprochen 
in  einer  Reihe  anderer  Eigenschaften  hervor. 
Für  die  Lösungen  irreveisibeler  Kolloide, 
als  deren  typischster  Vertreter  eine  kolloi- 
dale Goldlösung  genannt  sein  möge,  gilt 
gerade  so  wie  für  die  groben  Suspensionen 
der  Satz,  daß,  abgesehen  nattirlich  von  dem 
optischenVerhalten  (Tyndallkegel,  Farbe  usw.) 
die  spezifischen  physikalischen  Eigenschaften 
des  Dispergens  durch  das  Vorhandensein  der 
dispersen  Phase  nicht  wesentlich  modifiziert 
sind:  Die  Dichte  des  Systems  setzt  sich  ad- 
ditiv aus  den  Dichten  der  Komponenten  zu- 
sammen, Oberflächenspannung  und  Zähigkeit 
sind  gleich  denen  des  reinen  Dispergens.  Ganz 
anders  aber  verhalten  sich  die  reversibelen 
Kolloide,  z.  B.  die  Gelatine.  Ueber  die  Dichte 
der  Lösungen  reversibeler  Kolloide  ist  aller- 
dings wenig  bekannt,  doch  dürfte  sie  sich 
kaum  additiv  aus  den  Dichten  der  Kom- 
ponenten zusammensetzen.  Oberflächen- 
spannung und  Zähigkeit  sind  vollkommen 
andere  als  bei  dem  reinen  Dispergens,  beson- 
ders die  Zähigkeit  hat,  wie  man  ja  schon  bei 
der  Auflösung  von  wenig  Gelatine  in  Wasser 
beobachten  kann,  sehr  erhebliche  Aende- 
rungen  erlitten. 

Sehr  beträchtliche  Unterschiede  treten 
auch  in  der  Beständigkeit  der  Sole  von  re- 
versibelen und  irreversibelen  Kolloiden 
hervor.  Schon  der  Umstand,  daß  sich  kolloi- 
dale Lösungen  der  irreversibelen  Kolloide 
in  der  Natur  kaum  finden  und  ihre  Darstel- 
lung besondere  Laboratoriumsmethoden  er- 
fordert, während  kolloidale  Lösungen  rever- 


sibeler Kolloide  in  der  organisierten  Natur 
eine  außerordentlich  wichtige  Rolle  spielen, 
weist  darauf  hin,  daß  die  Sole  der  rever- 
sibelen Kolloide  im  Gegensatz  zu  denen  der 
irreversibelen  Kolloide  ziemlich  beständige 
Gebilde  sein  müssen.  In  der  Tat  ist  unter  den 
Eigenschaften  der  irreversibelen  Kolloide 
die  Leichtigkeit,  mit  der  ihre  Sole  sowohl 
spontan  als  auch  unter  der  Einwirkung 
bestimmter  Faktoren  in  Gel  und  Dispergens 
zerfallen,  wohl  die  eigentümlichste  und  auch 
diejenige,  die  das  Literesse  der  Forschung 
am  meisten  in  Anspruch  genommen  hat. 

Die  spontane  Koagulation  der  Lösungen 
irreversibeler  Kolloide,  ein  Vorgang,  der  dem 
Kolloidchemiker  oft  viel  zu  schaffen  macht, 
findet  ihre  Erklärung  in  der  bereits  erwähnten 
Tatsache,  daß  diese  Lösungen  keine  stabilen 
Gebilde  sind.  Die  Zeit,  die  zu  spontaner 
Koagulation  erforderlich  ist,  ist  allerdings 
sehr  verschieden:  Manche  Lösungen  koagu- 
lieren schon  im  Augenblicke  ihrer  Ent- 
stehung —  dieser  Fall  tritt  in  der  Regel  auch 
dann  ein,  wenn  die  Konzentration  des  Kol- 
loids zu  groß  ist  —  andere  koagulieren  nach 
Stunden,  wieder  andere  nach  Tagen,  Wochen, 
Monaten  und  viele  halten  sich,  wenn  auch  in 
Wirklichkeit  wohl  nicht  unverändert,  Jahre 
hindurch,  so  daß  sie  für  praktische  Zwecke 
als   ,, beständig"   angesehen  werden  können. 

Dieser  Unterschied  in  der  Beständigkeit 
der  Lösungen  reversibeler  und  irreversibeler 
Kolloide  tritt  immer  wieder  hervor.  Alle 
Faktoren,  die  die  Koagulation  der  Lösungen 
irreversibeler  Kolloide  befördern,  befördern 
sie  bei  den  reversibelen  Kolloiden  entweder  in 
viel  geringerem  Maße  oder  üben  sogar  im 
Gegenteil  eher  eine  peptisierende  Wirkung 
aus.  So  hat  die  Erfahrung  gelehrt,  daß  eine 
Erhöhung  der  Temperatur  bei  den  irrever- 
sibelen Kolloiden  oft  Koagulation  zur  Folge 
hat,  bei  den  reversibelen  Kolloiden  aber  im 
Gegenteil  in  der  Regel  die  Lösung  begünstigt. 
Lidessen  ist  die  Empfindlichkeit  der  irrever- 
sibelen Kolloide  gegen  eine  Erhöhung  der 
Temperatur  nicht  immer  sehr  groß,  denn  oft 
lassen  sich  ihre  Lösungen  durch  Einkochen 
erheblich  konzentrieren,  ohne  daß  Koagu- 
lation eintritt.  Wesentlich  abhängig  ist  die 
Beständigkeit  der  Sole  von  der  Konzen- 
tration des  Kolloids:  Während  sich  von  den 
reversibelen  Kolloiden  Lösungen  von  bis- 
weilen sehr  erheblicher  Kduzentration  her- 
stellen lassen,  tritt  bei  den  irreversibelen 
Kolloiden  Koagulation  in  der  Regel  schon 
bei  recht  geringen  Konzentrationen  ein. 
Diese  Regeln  erleiden  indessen  in  vielen 
speziellen  Fällen  Ausnahmen,  weil  sich, 
wie  bereits  mehrmals  bemerkt  wurde,  die 
Unterscheidung  von  reversibelen  und  irre- 
versibelen Kolloiden  nicht  streng  durch- 
führen läßt  und  sehr  viele  Kolloide  nicht  zu 
der    einen    oder    der    anderen    Gruppe   des 


Disper.se  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1033 


Systems  gehören,  sondern  zwischen  ihnen 
ihren  Platz  haben. 

3e)  Der  Einflnß  von  Lösn'igsge- 
nossen  anf  das  Verhalten  kolloidaler 
Lösungen.  Sehr  zahlreiche  Untersuchungen 
liegen  über  die  Abhängigkeit  der  Beständigkeit 
kolloidaler  Lösungen  von  der  Anwesenheit 
von  Lösungsgenossen  vor.  Die  Lösungsge- 
nossen lassen  sich  in  drei  Gruppen  einteilen: 
Nichtelektrolyte,   Elektrolyte  und   Kolloide. 

Di  ersten,  die  Nichtelektrolyte,  d.  h. 
Stoffe  ohne  eigene  elektrische  Ladung  haben 
auf  die  Beständigkeit  kolloidaler  Lösungen 
nur  einen  sehr  geringen  Einflu  ß,  eine  Tatsache, 
die  offenbar  im  engsten  Zusammenhange 
mit  dem  Umstände  steht,  daß  Nichtclektro- 
lyte  von  den  dispersen  Teilchen  nicht  ad- 
sorbiert werden.  Um  so  größer  aber  ist  die 
Bedeutung,  die  die  Lösungsgenossen  mit 
elektrischer  Eigenladung  für  Lösungen  von 
Kolloiden  besitzen,  also  Stoffe,  die  von  den 
Teilchen  mehr  oder  minder  stark  adsorbiert 
werden. 

a)  Der  Einfluß  von  Elektrolyten 
auf  das  Verhalten  kolloidaler  Lö- 
sungen. Weiter  oben  war  die  Methode, 
die  zur  Reinigung  der  kolloidalen  Lösungen 
von  den  ihnen  in  der  Regel  von  der  Her- 
stellung her  anhaftenden  Elektrolyten  dient, 
besprochen  worden.  Hier  muß  nun  zunächst 
betont  werden,  daß  eine  vollkommen  elek- 
trolytfreie wässerige  Lösung  eines  Kolloids 
bisher  noch  kaum  gewonnen  worden  ist. 
Die  allgemeine  Erfahrung,  daß  wenn  man 
die  Dialyse  zu  lange  fortsetzt,  das  Kolloid 
sich  spontan  abscheidet,  und  die  weitere 
Erfahrung,  daß  sich  in  allen  kolloidalen 
Lösungen  in  der  Regel  ohne  besondere 
Schwierigkeiten  analytisch  nachweisbare 
Mengen  von  Elektrolyten  befinden,  weist 
darauf  hin,  daß  der  Elektrolytgehalt  der 
kolloidalen  Lösungen  mehr  als  zufälhg,  mehr 
als  eine  bloße  Verunreinigung  ist,  daß  die 
Elektrolyte  in  den  kolloidalen  Komplexen 
vielmehr  eine  Rolle  spielen,  daß  sie  aktiv 
sind. 

Lidessen  darf  man  aus  dem  Gesagten 
nun  nicht  etwa  schließen,  daß  die  Bestän- 
digkeit kolloidaler  Lösungen  durch  Elektro- 
lyte immer  gesteigert  wird;  im  Gegenteil, 
so  wesentlich  ein  kleiner  Elektrolytgehalt 
für  die  Stabihtät  der  Hydrosole  ist,  so 
störend  wirkt  ein  größerer  Gehalt:  Es  gilt 
als  Regel,  daß  alle  wässerigen  Lösungen  irre- 
versibler Kolloide  bei  etwas  größerem  Elektro- 
lytzusatz gefällt  werden,  eine  Eigenschaft, 
die  sie  mit  echten  wässerigen  Suspensionen, 
z,  B.  einer  Suspension  von  Kaolin  in  Wasser, 
teilen.  Die  etwas  unbestimmten  Ausdrücke 
,, klein"  und  ,, etwas  größer"  sind  hier  ab- 
sichtlich gebraucht  worden,  denn  über  die 
Menge  des  Elektrolyten,  welche  lösend  und 
welche  fällend  wirkt,  läßt   sich   allgemeines 


wohl  kaum  sagen.  Die  meisten  Versuche 
sind  erstens  an  ziemlich  verdünnten  und 
zweitens  an  ziemlich  elektrolytarmen  kolloi- 
dalen Lösungen  angestellt  worden.  Nun  sind 
aber  —  und  darin  liegt  ein  wesentlicher  und 
tiefgreifender  Unterschied  zwischen  den  lly- 
drosolen  irreversibeler  Kolloide  und  echten 
Lösungen  —  Peptisierung  und  Koagulation 
nicht  umkehrbare  Prozesse,  wie  Lösung  und 
Fällung,  und  entsprechen  nicht  wie  die  l)eidcn 
letztgenannten  Vorgänge  einem  wohldefi- 
nierten Gleichgewichtszustande.  Ob  eine 
kolloidale  Lösung  durch  einen  Elektrolyten 
gefällt  wird,  hängt  im  einzelnen  Falle  nicht 
nur  von  der  stofflichen  Natur  und  der  Kon- 
zentration von  Lösung  und  Elektrolyt  ab, 
sondern  auch  von  den  oft  mehr  oder  minder 
zufälligen  Arbeitsbedingungen.  So  zeigten 
gleiche  Mengen  der  gleichen  kolloidalen 
Zinnsäurelösung  gegen  dieselbe  Menge  der- 
selben Ammoniaklösung  ein  verschiedenes 
Verhalten,  je  nachdem  das  Ammoniak  in 
einem  Schuß  oder  so  schnell  als  irgend  mög- 
lich, also  innerhalb  weniger  Sekunden,  in 
zwei  Portionen  zur  Zinnsäure  gegeben  wurde, 
und  ähnliche  Beobachtungen  liegen  viel- 
fach vor.  Durch  das  Nichtvorhandensein 
eines  Fällungsgleichgewichtes  sind  auch  so 
eigentümliche  Erscheinungen  zu  erklären,  wie 
die  Beobachtung  von  Rose,  daß  eine  (kolloi- 
dale) Zinnsäurelösung  um  so  schwerer  von 
Salzsäure  gefällt  wird,  je  mehr  Salzsäure  die 
Lösung  bereits  enthält.  Ln  übrigen  ist  die 
Fällung  einer  bestimmten  kolloidalen  Lösung 
durch  einen  bestimmten  Elektrolyten  eine 
durchaus  spezifische  Reaktion:  Manche  kolloi- 
dale Lösungen  werden  durch  bestimmte 
Elektrolyte  besonders  leicht  gefällt.  So  hat 
Graham  eine  kolloidale  Kieselsäurelösung 
dargestellt,  die  gegen  Kohlensäure  äußerst 
empfindlich  ist,  so  daß  es  genügt,  durch  die 
Lösung  einige  Kohlendioxydblasen  zu  leiten, 
um  eine  Koagulation  des  Kolloids  zu  be- 
wirken, eine  Empfindlichkeit,  die  andere 
kolloidale  Kieselsäurelösungen  keineswegs 
zeigen. 

Sieht  man  von  allen  Einzelheiten  dieser 
Art  ab,  so  kann  man  als  Regel  die  folgenden 
Sätze  aufstellen: 

1.  Die  Fällung  einer  kolloidalen  Lösung 
durch  einen  Elektrolyten  ist  nicht  ein  mo- 
mentan verlaufender  Vorgang,  sondern  er- 
fordert eine  gewisse  Zeit,  die  um  so  größer  ist, 
je  kleiner  die  Menge  des  Elektrolyten  ist. 
Unterhalb  einer  bestimmten,  von  Fall  zu 
Fall  wechselnden  Minimalmenge,  des 
Schwellenwertes,  w^irkt  der  Elektrolyt 
überhaupt  nicht  fällend. 

2.  Die  Fällung  der  Kolloide  durch  Elek- 
trolyte ist  eine  Funktion  der  Ionen,  und  zwar 
wirkt  von  einem  Elektrolyten  immer  das 
Ion  fällend,  dessen  Ladung  der  Ladung  des 
Kolloids  entgegengesetzt  ist. 


1034 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


3.  Ein  Ion  wirkt  im  allgemeinen  um  so 
stärker  fällend,  je  höher  seine  elektrische 
Ladung  ist. 

4.  Adsorption  und  koagulierende  Wirkung 
gehen  einander  parallel;  äquivalente  Ionen 
wirken  um  so  stärker  fällend,  je  stärker  sie 
(d.  h.  der  Elektrolyt  oder  dessen  hydrolytische 
Spaltungsprodukte)  von  dem  gefällten  Gel 
festgehalten  werden. 

ß)  Der  Einfluß  von  Kolloiden  auf 
das  Verhalten  kolloidaler  Lösungen. 
In  vieler  Beziehung  ähnlich  der  Wirkung 
von  Elektrolyten  ist  die  Wirkung,  die  ein 
Kolloid  auf  ein  anderes  Kolloid  ausübt. 
Irreversibele  Kolloide  von  gleicher  elek- 
trischer Ladung  sind  aufeinander  in  der 
Regel  ohne  Einfluß.  Entgegengesetzt  ge- 
ladene Kolloide  aber  vermögen  sich  ganz  so 
wie  Kolloid  und  Ion  gegenseitig  auszufällen. 
Diese  Ausfällung  findet  jedoch  keineswegs 
immer  statt,  sondern  es  kommt  —  eine  Tat- 
sache, die  besonders  durch  Versuche  von 
Wilhelm  Biltz  aufgeklärt  worden  ist  — 
wesentlich  auf  das  Mengenverhältnis  der 
beiden  Sole  an.  Setzt  man  z.  B.  zu  gleichen 
Mengen  derselben  Antimonsulfidlösung  wach- 
sende Mengen  eines  Eisenoxydsols,  so  beob- 
achtet man,  daß  das  Gemisch  bei  kleinen 
Eisenoxydmengen  klar  bleibt,  bei  größeren 
Mengen  sich  mehr  und  mehr  trübt,  dann 
völlig  koaguliert,  bei  noch  größeren  Mengen 
nur  noch  partiell  gefällt  wird  und  schließlich, 
wenn  die  Eisenoxydmengen  sehr  groß  werden, 
wieder  vollständig  klar  bleibt.  Es  gibt  also 
ein  Fällungsoptimum,  und  zwar  fällt  dieses, 
wie  Billiter  gezeigt  hat,  mit  einem  iso- 
elektrischen Punkt  zusammen:  Di?  beiden 
Kolloide  vereinigen  sich  und  neutralisieren 
dadurch  ilire  Ladung  mehr  oder  minder  voll- 
kommen; je  vollständiger  die  Neutralisation, 
um  so  vollständiger  die  Fällung. 

Diese  gegenseitige  Beeinflussung  kol- 
loidaler Komplexe  hat  eine  sehr  erhebliche 
praktische  Bedeutung.  Indem  das  im  Ueber- 
schuß  befindliche  dem  in  geringerer  Menge 
vorhandenen  Kolloid  seine  elektrische  La- 
dung aufdrängt,  bestimmt  es  auch  einen 
Teil  seiner  Eigenschaften,  nämlich  alle  die 
Eigenschaften,  die  mit  der  elektrischen 
Ladung  in  direktem  Zusammenhange  stehen, 
insbesondere  also  auch  sein  Verhalten  gegen 
Elektrolyte  und  die  Beständigkeit  seiner 
Lösung  überhaupt.  Ist  nun  das  in  größerer 
Menge  vorhandene  Kolloid  in  Lösung  be- 
ständiger als  das  andere  Kolloid,  so  wird  es 
dessen  Beständigkeit  erhöhen,  es  wird  eine 
schützende  Wirkung  ausüben.  Als  Schutz- 
kolloide kommen  in  anbetracht  der  ge- 
ringen Beständigkeit  ihrer  Lösungen  die 
irreversibelen  Kolloide  weniger  in  Frage, 
wenngleich  in  einem  der  bekanntesten  Bei- 
spiele, dem  Cassiusschen  Goldpurpur,  ein 
irreversibeles     Kolloid,    die    Zinnsäure,    als 


Schutzkolloid  wirkt,  die  Hauptrolle  als 
Schutzkolloide  spielen  vielmehr  die  rever- 
sibelen  Kolloide;  die  präparative  Kolloid- 
chemie bietet  zahlreiche  Beispiele  dafür.  Als 
Maß  für  die  Wirkung  von  Schutzkolloiden, 
die  von  Zsigmondy  am  Beispiele  des  kolloi- 
dalen Goldes  studiert  worden  ist,  hat  dieser 
iVutor  die  als  Goldzahl  bezeichnete  Menge 
des  Schutzkolloids  angesehen,  die  gerade 
erforderlich  ist,  um  bei  10  ccm  eines  be- 
stimmten Goldsols  mit  einem  Gehalt  von 
0,5  bis  0,6  mg  Gold  im  Kubikzentimeter 
den  der  Fällung  vorangehenden  Farbum- 
schlag von  rot  in  blau  durch  einen  Kubik- 
zentimeter einer  etwa  doppelt  normalen 
Kochsalzlösung  zu  verhindern.  Die  folgende 
Tabelle  gibt  einige  der  von  Zsigmondy  er- 
haltenen Daten  wieder: 

Schutzkolloid  Goldzahl   in   rüg 

Gelatine 0,005 

Kasein 0,01 

Eieralbumin 0,1  bis  0,2 

Gummi  arabicum 0,15  bis  0,25 

Oelsaures  Natrium     ....  0,4  bis  i 

Tragantgummi etwa  2 

De.xtrin 10  bis  20 

Kartoffelstärke 25 

^  Wie  geringe  Mengen  eines  reversibelen 
Schutzkolloids  unter  Umständen  genügen 
können,  um  ein  irreversibeles  Kolloid  rever- 
sibel zu  machen,  beweist  ein  von  Baal 
dargestelltes  Silbersol  mit  Lysalbinsäure  als 
Schutzkolloid,  dessen  Silbergehalt  sich  auf 
93%  belief. 

3f)  Der  Vorgang  der  Koagulation 
bei  kolloidalen  Lösungen.  Nachdem 
die  Bedingungen,  unter  denen  die  Koagulation 
kolloidaler  Lösungen  erfolgt,  kurz  skizziert 
worden  sind,  sei  einiges  Wenige  über  den 
Vorgang  selbst  gesagt.  Die  Koagulation  be- 
ruht stets  auf  einer  so  weit  gehenden  Ver- 
größerung der  dispersen  Teilcheu,  daß  diese 
sich  nicht  mehr  in  dem  Dispergens  schwe- 
bend zu  erhalten  vermögen.  Diese  Teilchen- 
vergrößerung kann  in  zweifacher  Weise  er- 
folgen: einerseits  können  die  Einzelteilchen 
selbst  ähnlich  wie  die  Kristalle  in  einer 
übersättigten  Lösung  wachsen,  und  anderer- 
seits können  sie  sich  unter  Erhaltung  ihrer 
Individualität  zu  größeren  Teilchenkom- 
plexen vereinigen.  Eine  allgemeine  Regel, 
welche  Möglichkeit  von  beiden  in  einem 
konkreten  Falle  zutrifft,  läßt  sich  zurzeit 
noch  nicht  angeben.  Bei  den  echten  Sus- 
pensionen, zu  denen  z.  B.  auch  die  Bak- 
terien zu  rechnen  sind,  die  durch  Agglutine 
ausgeflockt  werden,  dürfte  wohl  allein 
,, Koagulation  durch  Komplexbil- 
dung" in  Frage  kommen,  und  nach  der 
bereits  mehrfach  hervorgehobenen  Analogie, 
die  zwischen  den  echten  Suspensionen  und  den 
irreversibelen  Kolloiden  besteht,  dürfte  auch 
bei   diesen   die    Koagulation   wesentlich   auf 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1035 


Komplexbildung  beruhen,  und  in  der  Tat 
liegen  denn  auch  bei  zwei  näher  studierten 
irreversibelen  Kolloiden,  dem  kolloidalen 
Golde  und  der  kolloidalen  Zinusäure  triftige 
Gründe  zur  Annahme  gerade  dieses  Koagu- 
lationsmechanismus vor.  Die  ,, Koagula- 
tion durch  Teilchenwachstum"  hin- 
gegen dürfte,  wie  sich  aus  den  engen  Bezie- 
hungen zwischen  den  Ivristalloiden  und  den 
reversibelen  Kolloiden  schließen  läßt,  w^esent- 
lich  für  diese  in  Betracht  zu  ziehen  sein,  in- 
dessen bedarf  es  noch  zahlreicher  Unter- 
suchungen, um  den  möglicherweise  auch 
von  den  Versuchsbedingungen  abhängigen 
Sachverhalt  in  Einzelfällen  aufzuklären. 

Mit  der  Bro wuschen  Bewegung  hat  der 
Koagulationsvorgang  nach  den  bisher  vor- 
liegenden Untersuchungen  direkt  nichts  zu 
tun:  Koagulation  tritt  nicht  ein,  weil  die 
Bro wüsche  Bewegung  schwächer  wird,  son- 
dern die  Bro  wüsche  Bewegung  wird  schwä- 
cher, weil  die  Teilchen  infolge  des  Koagula- 
tionsvorganges größer  werden. 

Von  wesentlicher  Bedeutung  ist  aber  die 
elektrische  Ladung  der  Teilchen.  Die  Un- 
beständigkeit der  Lösungen  hat  ein  Maxi- 
mum im  isoelektrischen  Punkt,  mag  die 
Neutralisation  der  Teilchenladung  nun  durch 
Adsorption  von  Ionen  oder  von  anderen 
kolloidalen  Komplexen  verursacht  sein. 
Diese  Tatsache  erklärt  auch  den  weiter  oben 
bereits  erwähnten  Schwellenwert  bei  der 
Kolloidfällung  durch  Elektrolytzusatz,  so- 
wie die  Erscheinungen  bei  der  gegenseitigen 
Ausfällung  von  Kolloiden.  Damit  Fällung 
eintritt,  muß  zunächst  die  Eigenladung  der 
Kolloidteilchen  durch  Adsorption  neutrali- 
siert werden;  dies  aber  kann  nur  geschehen, 
wenn  genug  elektrisch  geladene  Teilchen 
(Ionen  oder  Kolloidteilchen)  zur  Neutrali- 
sation vorhanden  sind. 

3g)  Die  Gele,  a)  Allgeraeines.  Unter 
den  äußeren  Erscheinungsformen  der  Gele 
kommen  in  der  Hauptsache  zwei  Grenz- 
typen in  Betracht:  Das  Kolloid  bildet  nach 
der  Koagulation,  wie  etwa  eine  durch  Tem- 
peraturerniedrigung gelatinierte  Gelatine- 
lösung, eine  in  sich  zusammenhängende,  mehr 
oder  minder  feste  Masse,  eine  Gallerte,  oder 
aber  es  scheidet  sich  in  einzelnen  Flocken 
"ab,  wie  es  etwa  eine  kolloidale  Goldlösung 
bei  der  Ausfällung  tut.  Welche  der  beiden 
Formen  auftritt,  hängt  nicht  nur  von  der 
Natur  des  Kolloids,  sondern  wesentlich  auch 
von  den  äußeren  Umständen  ab,  unter  denen 
die  Koagulation  erfolgt. 

Die  Struktur  der  Gele  ist  von  vielen 
Forschern  eingehend  studiert  worden.  Zahl- 
reiche mikroskopische  Untersuchungen  ins- 
besondere von  Bütschli  und  von  Quincke 
weisen  darauf  hin,  daß  es  sich  in  vielen  Fällen 
um  Zellen-  oder  wabenartige  Gebilde  handelt, 
bei  denen  die  Wände  der  Zellen  von  dem 


koagulierten  Kolloid  gebildet  sind,  während 
ihr  Inneres  von  der  Flüssigkeit  erfüllt  wird, 
die  vor  der  Koagulation  der  Lösung  als 
Dispergens  gedient  hat.  Einwandfrei  er- 
scheint allerdings  für  viele  Gele  die  Waben- 
struktur nicht  erwiesen,  denn  vielfach  müssen, 
um  die  ohne  weiteres  nicht  sichtbaren  Waben 
sichtbar  zu  machen,  Eingriffe  in  das  System 
vorgenommen  werden,  durch  die,  wie  vor 
allen  Dingen  W.  Pauli  betont  hat,  die 
Waben  überhaupt  erst  erzeugt  werden. 
Außerdem  hat  Zsigmondy  am  Gel  der 
Kieselsäure  neuerdings  nachgewiesen,  daß 
dort ,, Zellen"  allerdings  vorhanden  sind,  aber 
nicht  Zellen  im  eigentlichen  Sinn,  d.  h.  von 
Flüssigkeit  erfüllte  Hohlräume  mit  mehr  oder 
minder  festen  Wänden,  sondern  Luftbläschen 
in  einem  sonst  amikroskopischen  System.  Die 
Frage  der  Zellenstruktur  bedarf  also,  bevor 
sie  als  erledigt  angesehen  werden  kann,  von 
Fall  zu  Fall  noch  einer  näheren  Unter- 
suchung. 

Unter  den  Eigenschaften  der  Gallerten 
ist  die  wichtigste  ihre  Fähigkeit,  das  Disper- 
gens, aus  dem  sie  sich  abgeschieden  haben, 
in  der  Regel  Wasser,  festzuhalten  oder,  nach- 
dem es  ihnen  entzogen  worden  ist,  wieder 
aufzunehmen.  Nach  den  bei  der  Wasser- 
abgabe und  -wiederaufnähme  eintretenden 
Erscheinungen  lassen  sich  die  Gele  in  zwei 
Gruppen  einteilen,  die  quellbaren  Gele, 
zu  denen  hauptsächlich  die  Gele  organischen 
Ursprungs,  also  die  Gele  der  reversibelen 
Kolloide  gehören,  und  die  nicht  quell- 
baren Gele,  deren  typische  Vertreter  irre- 
versibele  Kolloide  anorganischen  Ursprunges 
sind. 

ß)  Die  quellbaren  Gele.  Die  Quel- 
lung, ein  vollkommen  reversibeler  Vorgang, 
beruht  darauf,  daß  ein  Gel,  z.  B.  eine  Ge- 
latinegallerte, in  feuchter  Luft  oder  bei 
Berührung  mit  flüssigem  Wasser  spontan 
unter  oft  recht  erheblicher  Volumvermehrung 
Wasser  bis  zur  Erreichung  eines  Gleichge- 
!  wichtszustandes  aufnimmt.  Zweifellos  han- 
i  delt  es  sich  hierbei  um  verschiedene  Einzel- 
■  erscheinungen,  von  denen  (wenn  man  von 
der  Möglichkeit  chemischer  Reaktionen  ab- 
sieht, wie  eine  solche  z.  B.  bei  der  ebenfalls 
unter  starker  Volumvermehrung  erfolgenden 
Hydratation  des  Gypses  vorliegt)  einerseits 
Kapillarwirkungen  und  andererseits  reine 
Adsorption  in  Betracht  kommen  —  so  liegen 
die  Dinge  z.  B.  bei  dem  Kieselsäuregel,  das 
weiterhin  besprochen  werden  wird  —  und  die 
sich  bei  der  Untersuchung  bislang  kaum 
voneinander  trennen  lassen.  Die  bei  der 
Quellung  eintretende  Volumvermehrung  hat, 
wenn  das  dem  Gel  zur  Verfügung  stehende 
Volumen  beschränkt  ist,  als  Aequivalent  einen 
sehr  erheblichen  Druck  zur  Folge,  über  dessen 
Wirkungen  in  der  biologischen,  insbesondere 
der  pflanzenphysiologischen  Literatur  zahl- 


1036 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teü) 


reiche  Mitteilungen  vorliegen,  über  dessen 
Größe  aber,  da  die  Messung  sehr  beträcht- 
liche Schwierigkeiten  bietet,  nicht  viel  be- 
kannt ist.  Mit  der  Quellung  ist  eine  bedeu- 
tende ^ärmeentwickelung  verbunden;  so 
entwickelte  z.  B.  nach  den  Bestimmungen 
von  W  i  e  d  e  m  a n  n  und  L  ü  d  e  k  i  n  g  ein  Gramm 
Gelatine,  Stärke  oder  Gummi  arabicum  bei 
der  Quellung  bei  Zimmertemperatur  eine 
Wärmemenge  von  5  bis  10  kleinen  Kalorien, 
jedoch  hängt  nach  Versuchen  von  Rode- 
wald die  entwickelte  Wärmemenge  in  sehr 
hohem  Grade  von  dem  vor  Beginn  der 
Quellung  schon  vorhandenen,  praktisch  nie- 
mals fehlenden  Wassergehalt  des  Gels  ab. 
Die  Quellungsgeschwindigkeit  v  scheint  dem 
einfachen  Gesetze  zu  gehorchen,  daß 

V  =  k(W— w) 
ist,  wenn  man  mit  k  eine  Konstante,  mit  W 
die  maximale  Wassermenge,  die  das  Gel  unter 
den  Versuchsbedingungen  aufzunehmen  im- 
stande ist,  und  mit  w  die  bereits  aufge- 
nommene Wassermenge,  mit  (W — w)  also 
die  Entfernung  des  im  Quellen  begriffenen 
Systems  vom  Quellungsgleichgewichte  be- 
zeichnet; dieses  Gesetz  gilt  aber  natürlich 
nur  dann,  wenn  alle  Teile  des  Gels  mit  Wasser 
oder  Wasserdampf  in  direkter  Berührung 
sind,  also  nicht  für  größere  Gelklum])en, 
bei  denen  ja  die  Wasseraufnahme  eine  vorher- 
gehende Diffusion  des  Wassers  durch  die 
Masse  des  Gels  in  das  Innere  voraussetzt. 

Von  den  äußeren  Faktoren,  die  auf  die 
Quellung  von  Einfluß  sind,  spielt  die  wäch- 
tigste Rolle  der  Elektrolytgehalt  des  Wassers. 
Manche  Elektrol}i^e  begünstigen,  andere  stören 
die  Quellung,  und  zwar  dürfte  der  allgemeine 
Satz  gelten,  daß  alle  Stoffe,  die  das  Gela- 
tinieren eines  Kolloids  begünstigen,  die 
Quellung  benachteiligen  und  umgekehrt  alle 
Stoffe,  die  das  Gelatinieren  benachteiligen, 
die  Quellung  erleichtern.  Quellung  ist  in  der 
Tat  wohl  nichts  anderes  als  beginnende 
Peptisation  oder  Lösung  des  Kolloids. 

y)  Die  nicht  quellbaren  Gele.  Ein 
wesentlich  anderes  Bild  als  die  quellbaren 
bieten  die  nichtquellbaren  Gele,  unter  denen 
die  wichtigsten  die  anorganischen  Hydroxyde 
sind  und  über  die  insbesondere  durch  die 
geduldigen  Untersuchungen  von  van  Bem- 
melen  Aufklärung  geschaffen  worden  ist. 

Als  Beispiel  seien  die  Ergebnisse  wieder- 
gegeben, die  van  Bemmelen  am  wasser- 
haltigen Gel  der  Kieselsäure  gewonnen  hat, 
die  aber  in  ihren  Hauptzügen  mutatis  mutandis 
auch  für  die  anderen  l)isher  untersuchten  an- 
organischen Gele  Geltung  haben.  Der  all- 
gemeine Gang  der  Entwässerung  und  der 
Wiederwässerung  ist  im  einzelnen  je  nach  der 
Vorgeschichte  des  Gels  verschieden,  im 
allgemeinen  aber  spielen  sich  die  Vorgänge 
nach  dem  in  dem  nebenstehenden  Diagramm 
gegebenen  Schema  ab.     In  dem  Diagramm 


gibt  die  Abszisse  den  Wassergehalt  des  Gels, 
die  Ordinate  den  Dampfdruck  an,  den  das 
in  dem  Gel  enthaltene  Wasser  besitzt;  die 
Pfeile  zeigen  die  Richtung  an,  in  der  die 
Kurven  allein  durchlaufen  werden  können. 
Geht  man  von  einem  aus  wässeriger 
Lösung  gefällten,  also  feuchten  Gel  aus  und 
entwässert  es  allmählich,  so  beobachtet  man, 

Druck  gesä_|^rijfen_Was^5erd£mpf5 _0j 


daß  die  Austrocknung  des  Gels  längs  der 
Kurve  AO  stattfindet.  Bei  Passierung  des 
Punktes  0,  des  Umwandlungspunktes,  wnrd 
das  vorher  klare  Gel  plötzlich  trübe,  wird 
dann  aber,  wenn  es  auf  dem  Wege  OOj 
weiter  eintrocknet,  allmählich  wieder  klar 
und  durchsichtig.  Das  Volumen  des  Gels 
nimmt  bis  0  entsprechend  der  Menge  des 
verdunstenden  Wassers  ab,  bleibt  aber  von 

0  ab  in  der  Regel  konstant.  Im  Punkte  Oq 
ist  der  Wasserdampfdruck  des  Gels,  obwohl 
es  noch  einen  kleinen  Wassergehalt  besitzt, 
gleich  Null.  Bringt  man  das  Gel,  nachdem 
man  es  bis  Oq  ausgetrocknet  hat,  wieder  in 
Räume  von  höherem  Wasserdampfdruck, 
so  nimmt  es  zunächst  das  Wasser  längs  des 
Kurvenstückes  OqOi  wieder  auf:  dieses 
Kurvenstück  kann  also  sowohl  in  Richtung 
der  Wasserabgabe  wie  der  Wasseraufnahme 
durchlaufen  w'erden,  es  ist  vollkommen 
reversibel.  Erhöht  man  den  Wasserdampf- 
druck in  dem  Räume,  in  dem  sich  das  Gel 
befindet,  noch  weiter  über  den  dem  Punkte 

01  entsprechenden  Grad  hinaus,  so  findet 
zwar  noch  eine  weitere  xAufnahme  von 
Wasser  durch  das  Gel  statt,  aber  die  Wasser- 
menge, die  das  Gel  bei  gegebenem  Dampf- 
druck aufnimmt,  ist  jetzt,  bei  der  Wieder- 
wässerung, geringer  als  die  Wassermenge, 
die  das  Gel  bei  der  Entwässerung  festge- 
halten hatte:  Die  Kurve  OjOa  zeigt,  daß 
gleiclier  Wassergehalt  des  Gels,  d.  h.  gleiche 

I  Abszissenlänge  bei  der  Wiederwässerung 
einem  liöheren  Dampf  drucke  des  Wassers 
entspricht  als  bei  der  Entwässerung.  Bei 
0,  erleidet  die  Kurve  einen  Knick  nach 
O3  hin,  d.  h.  von  diesem  Punkte  ab  erfolgt 
die  Aufnahme  des  Wassers  durch  das  Gel 
noch  schwerer  als  vorher.     Entwässert  man 


Disperse  Gebilde  (Allgemeiner  Teil) 


1037 


mm  von  O3  kommend  das  Gel  abermals, 
so  gelangt  man  bei  Ueberschreitung  von  O2 
nicht  auf  die  Wiederwässerungskurve  O1O2 
zurück,  sondern  geht  auf  ebenfalls  voll- 
kommen reversibelem  Wege  glatt  hinunter 
nach  0.  Von  0  ab  folgt  man  bei  der  wei- 
teren Entwässerung  wie  vorher  der  nicht 
reversibelen  Kurve  OOi.  Erhöht  man  nun, 
während  sich  das  System  bei  der  weiteren 
Entwässerung  noch  zwischen  0  und  0^ 
befindet,  den  Wasserdampfdruck,  so  findet 
wieder  Aufnahme  von  Wasser  statt, 
aber  nicht  längs  der  Kurve  OOi,  denn  diese 
ist  ja  nicht  reversibel,  sondern  längs  einer 
in  Co  mündenden  Zwischenkurve  aOa-  Unter- 
bricht man  andererseits  auf  der  Kurve  O1O2 
—  etwa  bei  b  — ■  die  Wiederwässerung,  indem 
man  den  Dampfdruck,  unter  dem  das  Gel 
steht,  plötzlich  erniedrigt,  so  gelangt  man 
wieder  auf  einer  Zwischenkurve  auf  00^ 
zurück. 

Eine  in  jeder  Hinsicht  befriedigende 
Theorie  dieser  komplizierten  Vorgänge,  die 
von  van  Bemmelen  wegen  der  Aehnlich- 
keit  der  Kurve  mit  der  Hysteresisschleife 
bei  der  Magnetisierung  verglichen  worden 
ist,  existiert  zurzeit  nicht.  Umfassende 
Untersuchungen  von  Bütschli  schienen 
darauf  hinzuweisen,  daß  die  Gele  eine  Waben- 
struktur hätten,  und  auf  Grund  der  Annahme 
der  Wabenstruktur  hat  van  Bemmelen 
eine  Theorie  der  beschriebenen  Erscheinungen 
ausgearbeitet,  die  sich  im  wesentlichen  auf 
den  Unterschied  des  in  den  Kapillaren  des 
Wabensystems  mechanisch  festgehaltenen  von 
dem  in  den  festen  Zwischenwänden  selbst 
enthaltenen  Wasser  gründet.  Diese  Theorie 
ist  indessen  in  dieser  Form  ohne  weiteres 
nach  einer  neueren  Untersuchung  von  Zsig- 
mondy  nicht  aufrecht  zu  erhalten:  Selbst 
im  Ultramikroskop  erscheinen  die  Kiesel- 
säuregele vollkommen  homogen,  und  die 
,, Waben",  die  sich  nn  Mikroskop  unter  be- 
stimmten Versuchsbedingungen  erkennen 
lassen,  sind  als  Gasbläschen  aufzufassen,  die 
sich  in  dem  amikroskopischen  System  Kiesel- 
säure-Wasser bilden.  Ueber  die  Struktur  des 
Gels  sagen  also  die  mikroskopischen  Beob- 
achtungen nichts  Bestimmtes  aus,  das 
Wabensystem  muß,  wenn  es  überhaupt  vor- 
handen ist,  wesentlich  feiner  sein.  Nach 
Zs.gmondy  dürfte  etwa  folgende,  auf  die 
Grundgesetze  der  Kapillarität  gegründete 
Vorstellung  der  Wirklichkeit  nahe  kommen: 
Ein  Gel  besteht  aus  einem  amikroskopischen 
Porensystem,  dessen  Wände  von  dem  Kolloid 
gebildet  werden  und  in  dessen  Innerem  die 
vor  der  Koagulation  als  Dispergens  dienende 
Flüssigkeit  enthalten  ist.  Beim  Austrocknen 
geht  zunächst  das  dem  Gel  äußerlich  an- 
haftende Wasser  fort,  und  gleichzeitig  nimmt 
das  Volumen  des  Gels  ab.  Die  allmähliche 
Austrocknung  hat  eine  Verfestigung  der  an- 


fangs weichen  und  nachgiebigen  Wände  zur 
Folge,  und  sobald  diese  Verfestigung  einen 
bestimmten  Grad  erreicht  hat,  vermag  das 
Gel  sich  bei  weiterem  Austrocknen  nicht  mehr 
zusammenzuziehen,  sein  Volumen  und  seine 
Porenweite  bleibt  konstant,  ein  Zustand,  der 
bei  Passierung  des  Punktes  0  erreicht  wird. 
Auf  dieses  System  lassen  sich  nun  die  Ge- 
setze der  Kapillarität  anwenden.  Die  weitere 
Austrocknung  bedeutet  eine  Entfernung  des 
Wassers  aus  den  Poren,  also  einen  Aufwand 
von  Arbeit  gegen  die  Kapillarkräfte,  d,  h. 
sie  geht  in  wesentlich  verlangsamtem  Tempo 
vor  sich.  Indessen  erfolgt  das  Austrocknen 
nicht,  wie  man  zunächst  anzunehmen  geneigt 
sein  möchte,  von  außen  nach  innen,  son- 
dern, wie  sich  übereinstimmend  aus  den 
Untersuchungen  von  Bütschli,  van  Bem- 
melen und  Zsigmondy  ei'gibt,  derart, 
,,daß  flüssigkeitsfreie  Hohlräume  im  Inneren 
entstehen,  und  zwar  gleichzeitig  an  vielen 
Stellen'*,  wodurch  das  mikroskopisch  sicht- 
bare Wabensystem  vorgetäuscht  wird.  Die 
Erklärung  dieser  Erscheinung  ist  folgende: 
Bei  Durchgang  durch  den  Punkt  0  des 
Diagramms  bildet  das  Wasser  in  den  Poren 
des  Gels  gegen  die  Gasphase  konkav  ge- 
krümmte Menisken.  Da  Menisken  von  der 
angegebenen  Form  eine  Zugwirkung  aus- 
üben, wie  man  ja  auch  am  Aufstiege  von 
Flüssigkeiten  in  kapillaren  Röhren  erkennen 
kann,  und  diese  Zugwirkung  in  dem  vor- 
liegenden Falle  bei  der  ungeheuren  Feinheit 
der  Kapillaren  sehr  groß  ist,  so  wird  auf  die 
Flüssigkeit  im  Inneren  des  Gels  eine  außer- 
ordentlich starke  Zugwirkung  ausgeübt,  die 
Flüssigkeit  zerreißt,  es  bilden  sich  mit  Luft 
gefüllte  Hohlräume  —  das  Gel  enthält  im 
Inneren  beträchtliche  Mengen  von  Luft,  die 
bei  Druckentlastung  zu  Bläschenbildung 
Veranlassung  geben  —  und  es  entsteht  das 
Pseudowabensystem.  Bei  0  sind  die  Poren 
im  wesentlichen  leer,  die  weitere  Wasserent- 
ziehung verläuft  reversibel  nach  den  Gesetzen 
der  ja  auch  reversibelen  Adsorption.  Daß 
die  Wasseraufnahme  nach  der  Austrocknung 
von  0  ab,  also  dann,  wenn  es  sich  um  die 
Wiederfüllung  der  Poren  handelt,  nicht 
längs  der  Kurve  00^,  sondern  schwächer 
längs  O1O2  erfolgt,  findet  seine  Erklärung 
in  der  bekannten  Erfahrung,  daß  das  Wasser 
in  noch  nicht  benetzten  Röhren  nicht  so 
hoch  aufsteigt  wie  in  benetzten,  und  bei  dem 
Anstieg  in  jenen  einen  Meniskus  von  größerem 
Krümmungsradius  ausbildet  als  in  diesen; 
einem  größeren  Krümmungsradius  aber  ent- 
spricht ein  höherer  Dampfdruck.  Wegen  der 
Einzelheiten  der  Ent-  und  Wiederwässerungs- 
kurve, für  die  sich  eindeutige  Erklärungen 
zurzeit  noch  nicht  geben  lassen,  sei  auf 
die  Originalarbeit  von  Zsigmondy  in  der 
Zeitschrift  für  anorganische  Chemie  (Bd.  71, 
S.  356)  verwiesen. 


1038     Disperse  Grebilde  (Allgemeines  Teil)  —  Disperse  Gebilde  (Präparativer  Teil) 


Literatur.  Es  gibt  in  deutscher  Sprache  vier 
große  Lehrlnlcher  über  die  dispersen  Systeme :  A. 
Müller,  Allgemeine  Chemie  der  Kolloide.  Leipzig 
1907.  —  H.  Fretindlich ,  Kapillarchemie. 
Leipzig  W09.  —  Wo.  Ostwald,  Grundriß  der 
Kolloidchemie.  Erste  Hälfte.  Dresden  1911.  Die 
ziveile  Hälfte  ist  im  Erscheinen  begriffen.  — 
R.  Zsigniondy,  KoUoidchcmie,  Leipzig  1912. 
—  Eine  eingehende  Darstellung  der  wichtigen 
Einstein  -  v.  Smol  u  chowsk  i  sehen  Theorie 
in  möglichst  leichiverständlicher  Form  findet 
imin  bei  W.  Mecklenbrirg ,  Die  experimentelle 
Grundlegung  der  Atomistik.  Jena  1910.  —  Eme 
karze  Uebersüht  über  die  praktische  Bedeu- 
tung der  Lehre  von  den  dispey-sen  Systemen 
gibt  die  kleine  Sihrift  von  K,  Arndt,  Die 
Bedeutung  der  Kolloide  für  die  Technik. 
Dresden  1911.  —  Außerdem  erscheinen  im  Verlage 
von  Theodor  Steinkopff  in  Dresden  zwei  der 
Kolloidchemie  geundmete  Zeitschriften,  beide  unter 
der  Redaktion  von  Ho.  Ostwald,  nämlich  die 
„Zeitschrift  für  Chemie  und  Industrie  der  Koilovle" 
(„Kolloid-Zeitschrift"),  die  hauptsächlich  kleinere 
Arbeiten  bringt  und  eine  unter  der  Kedaktion 
■von  A.  Lottermoser  stehende  Referatenabteilung 
enthält,  und  die  „Kolloidchemischen  Beihefte", 
die  diejenigen  größeren  Abhandlungen  bringt,  die 
für  die  Kolloid- Zeitschrift  zu  umfangreich  sind. 
W,   Mecklenburg. 


Disperse  Gebilde. 

Präparativer  Teil, 

1.  Begriff  und  Abgrenzung.  2.  Allgemeine 
Darstellungsmethoden.  3.  Spezielle  Bildungs-, 
Beständigkeitsbedingungen  und  Eigenschaften 
von  a)  Nebeln  (Dispersionsmittel  gasförmig, 
disperse  Phase  flüssig),  b)  Raufh  (Dispergens 
gasförmig,  Dispersum  fest),  c)  Schäume  (Dis- 
pergens flüssig,  Dispersum  gasförmig),  d)  Emul- 
sionen und  Suspensionen  (Dispergens  flüssig. 
Dispersum  flüssig  bezw.  fest):  a)  Kolloide 
Lösungen,  ß)  Gele,  e)  Systeme  mit  festem 
Dispeigens  und  gasförmigem,  flüssigem  oder 
festem  Dispersum. 

I.  Begriff  und  Abgrenzung.  Die 
Entwickelung  der  kinetischen  Theorie  hat 
dahin  geführt,  die  Existenz  vollkommen 
homogener  Systeme  im  strengsten  Sinne 
des  Wortes,  also  eine  kontinuierliche  Erfül- 
lung des  Raumes  mit  Materie  zu  verneinen. 
Denn  die  Gesetzmäßigkeiten  der  zunächst 
hypothetischen  Bewegungen  der  ebenso  hy- 
pothetischen Gasmoleküle,  die  die  kinetische 
Gastheorie  annimmt,  sind  gültig  befunden 
worden  für  die  mit  dem  Ultramikroskope  wahr- 
nehmbaien  Bewegungen  von  Teilchen,  die 
in  einem  flüssigen  oder  gasförmigen  Me- 
dium schweben.  Im  weitesten  Sinne  des 
Wortes  ist  deshalb  jede  Materie  ^in  dis- 
perses System,  aber  wenn  man  den  leeren 
Raum  nicht  als  selbständige  Phase  betrachtet, 
so  kann  man  den  Begriff  „disperse  Systeme" 
enger  fassen  und  als  zweiphasige  Systeme 
defnieren,    welch^    sich    in    einer     be- 


sonders großen,  nicht  in  sich  zu- 
sammenhängenden Obeifläche  be- 
rühren. Damit  scheiden  aus  dem  engeren 
Begriffe  der  dispersen  Systeme  die 
Gase,  Flüssigkeiten  und  gasförmigen,  flüssi- 
gen und  festen  Lösungen  aus,  wenn  auch  aus- 
drückhch  darauf  hingewiesen  werden  muß, 
daß  diese  als  disperse  Systeme  im  weite- 
ren Sinne  des  Wortes,  auch  molekular- 
disperse  Systeme  genannt,  angesehen  und 
als  Grenzfälle  auf  der  einen  Seite  betrachtet 
werden  müssen,  die  keine  scharfe  Grenze  von 
den  dispersen  Systemen  im  engeren  Sinne 
scheidet. 

Im  allgemeinen  kann  bei  den  letzteien 
natüihch  die  Grenzfläche,  die  die  beiden 
Phasen  voneinander  trennt,  sehr  verschie- 
dene Größe  besitzen,  die  Systeme  haben  ver- 
schiedenen Dispersitätsgrad.  Es  wird 
je  nach  der  Größe  dieser  Grenzfläche  der 
Energieinhalt  des  Systems  verschieden  groß 
sein,  ein  molekulardisperses  System  besitzt 
demnach  den  größten,  ein  System  aus  zwei 
Phasen  mit  der  kleinsten  Grenzfläche  zwi- 
schen den  Phasen  den  kleinsten  Energie- 
inhalt. Es  erfordert  die  Vergrößerung  der 
Grenzfläche  demnach  eine  Energiezufuhr. 
Das  ist  aber  zugleich  der  eine  Weg, 
um  disperse  Systeme  darzustellen. 
Aber  auch  ein  im  entgegengesetzten  Sinne 
laufender    Weg   führt    zu    demselben    Ziele. 

2.  Allgemeine  Darstellungsmethoden. 
Hiernach  kann  man  dieDarstellungsmcthoden 
disperser  Systeme  im  engeren  Sinne  mit 
einer  enorm  großen  Grenzfläche  zwischen 
den  beiden  Phasen  in  zwei  grundsätzlich 
verschiedene  Gruppen  einteilen,  die  Kon- 
densations- und  die  Dispersionsme- 
thoden. Von  diesen  Systemen  mit  enoim 
gesteigerter  Grenzfläche  soll  im  folgenden 
fast  ausschließlich  die  Rede  sein,  da  nur 
sie  besonderes  Interesse  darbieten.  Sie 
sollen  als  disperse  Systeme  schlechthin  be- 
zeichnet werden.  Sind  über  den  Dispersi- 
tätsgrad besondere  Bemerkungen  zu  machen, 
so  wird  dies  an  dem  entsprechenden  Orte 
ausdrückhch  hervorgehoben  werden.  Bei 
den  Kondensationsmethoden  geht  man  von 
einem  molekulardispersen  Gebilde  aus  und 
bringt  durch  Vorgänge  chemischer  oder 
physikalischer  Art  die  Moleküle  zum  Zu- 
sammentritt zu  Molekularkomplexen,  sorgt 
aber  dafür,  daß  nicht  Einwirkungen  sekun- 
därer Natur  den  Kondensationsprozeß  so 
weit  fortschreiten  machen,  daß  grobdisperse 
Gebilde,  die  schon  mit  dem  Mkroskop  oder 
gar  mit  unbewaffnetem  Auge  als  heterogene 
zweiphasige  Gebilde  erkannt  werden  können, 
entstehen.  Nach  Ostwalds  Gesetz  der 
Rtaktionsstufen  ist  dieses  Verfahren  auch 
durchaus  verständlich;  denn  zuerst  tritt 
stets  der  unbeständigere  Zustand  in  die  Er- 
scheinung, und  durch  die  erwähnten  besonde- 


Disperse  Gebilde  (Präparativer  Teil) 


1039 


ren  Maßnahmen  ist  es  möglich,  diesen  zu 
konservieren,  oder  doch  wenigstens  den 
Umwandlungsvorgang  in  beständigere  Zu- 
stände, hier  die  weitere  Kondensation  so 
bedeutend  zu  verlangsamen,  daß  die  dis- 
persen Systeme  pralitisch  wenigstens  voll- 
kommen beständig  erscheinen.  Es  wird 
sich  ergeben,  worauf  von  Weimarn  zuerst 
hinge^viesen  hat,  daß  Uebersättigung  und 
Unterkühlung  für  die  Kondensationsmethoden 
grundlegende  Ursachen  des  dispersen  Zu- 
standes   der  Materie   sind. 

Die  Dispersionsmethoden  sclilagen  den 
umgekehrten  Weg  ein.  Man  geht  von  grob- 
dispersen Gebilden  aus  und  verkleinert  die 
Molekularkomplexe  durch  Eingriffe  chemi- 
scher oder  physikahscher  Art  möglichst 
weitgehend,  wobei  abermals  für  die  Ab- 
wesenheit von  Faktoren  ni  sorgen  ist,  die 
eine  rückläufige  Kondensation  bewirken 
würden.  SelbstverständUch  darf  die  Dis- 
persion nicht  so  weit  gehen,  daß  molekular- 
disperse Gebilde,  die  man  ja  gemeinhin  als 
homogen ,  d.  h.  einphasig ,  betrachtet, 
also  gasförmige,  flüssige  oder  feste  Lösungen 
resultieren;  denn  das  würde  gegen  die  "Vor- 
aussetzung der  Darstellung  disperser  Systeme 
im  engeren  Sinne  sein. 

Daß  die  dispersen  Systeme  mit  großem 
Dispersitätsgrade  eine  große  Beständigkeit 
besitzen  und  daß  die  beiden  Phasen  nicht 
eine  räumliche  Trennung  entsprechend  der 
Verschiedenheit  ihrer  Dichte  erfahren,  hat 
seinen  Grund  einmal  in  der  Bro wuschen 
Molekularbewegung  der  dispersen  Phase  und 
zweitens  in  dem  Vorhandensein  von  Ivräften, 
welche  dem  oberflächenverkleinerndenStreben 
der  Oberflächenspannung  entgegen  wirken. 
Bei  Systemen  mit  kleinem  Dispersitätsgrade 
fehlen  diese  Wirkungen,  deshalb  treten  in 
ihnen  auch  alsbald  räumhche  Trennung 
der  Phasen  nach  den  Dichteunterschieden 
ein.  Einige  Beispiele  sollen  das  Gesagte 
erläutern.  Ein  in  einer  Flüssigkeit  durch 
eine  lonenreaktion  entstandener  fester  Nieder- 
schlag setzt  sich  schnell  zu  Boden,  eine  durch 
eine  Zerstäuberdüse  in  einem  Gasraume 
zerteilte  Flüssigkeit  sammelt  sich  alsbald 
in  sichtbaren  Tropfen  an.  Verhindert  man 
aber  die  Kondensation  des  festen  Stoffes 
m  der  Flüssigkeit  zu  einem  sichtbaren  Nieder- 
schlage, so  erkennt  man  auch  nach  langer 
Aufbewahrung  meist  keine  Aenderung  des 
Systems.  Weiter  ist  ein  Nebel,  welcher  eine 
ungeheuer  große  Zahl  minimaler  Flttssig- 
keitströpfchen  in  einem  Gase  enthält,  so 
beständig,  daß  er  meist  nicht  einmal  durch 
Durchleiten  des  Gases  durch  eine  Flüssig- 
keit zu  zerstören  ist. 

Die  Einteilung  der  dispersen  Systeme 
soll  nach  der  Formart  der  dieselben  bilden- 
den  Phasen   erfolgen,    dieselbe   ist   in    dem 


Artikel  „Disperse  Systeme,  allgemeiner 
Teil"  gegeben. 

Da  disperse  Systeme  im  engeren  Sinne 
mit  zwei  gasförmigen  Phasen  nicht  bekannt 
sind,  so  ist  zu  beginnen  mit  dem  Systeme, 
welches  eine  flüssige  disperse  Phase  (Dis- 
persum)  und  ein  gasförmiges  Dispersions- 
mittel (Dispergens)  enthält.  Das  sind 
die  sogenannten  Nebel. 

3.  Spezielle  Bildungs-,  Beständigkeits- 
bedingungen und  Eigenschaften  von  dis- 
persenSystemen.  3a)Nebel  (Dispersious- 
mittel  gasförmig,  disperse  Phase 
flüssig).  Zur  Herstellung  von  Nebeln  sind 
nur  Kondensationsmethoden  bekannt  Sie 
entstehen  überall  doit,  wo  eine  Uebersättigung 
von  Dämpfen  plötzlich  durch  adiabatische 
Ausdehnung  oder  Eintritt  in  eine  kältere  Um- 
gebung aufgehoben  wird,  aber  nur  dann 
spontan,  wenn  die  Uebersättigung  sehr  groß 
ist.  Ist  das  nicht  der  Fall,  so  bleibt  der 
metastabile  Zustand  der  Uebersättigung  so- 
lange bestehen,  als  keine  sekundäre  Ursache 
der  Aufhebung  desselben  hinzutritt.  Eine 
solche  sekundäre  Ursache  ist  das  Vorhanden- 
sein von  Kernen,  welche  als  Kondensations- 
mittelpunkte fungieren.  Als  Kerne  für  die 
Nebel bildung  wirken  Staubteilchen,  Ekktri- 
zitätsträger,  wie  sie  durch  Kathoden-,  Rönt- 
gen-, Bequerelstrahlcn  und  ultraviolettes 
Licht  von  großer  Brechbarkeit  geliefert 
werden,  ferner  Flammengase,  endhch  Elek- 
tronen, wie  sie  bei  gewissen  chemischen 
Reaktionen  ausgesendet  werden.  Als  zweite 
Ursache  kommt  in  Betracht  eine  Erhöhung 
der  Uebersättigung  durch  die  Nachbar- 
schaft kalter  Körper  oder  solcher  Stoffe, 
die  mit  dem  zu  kondensierenden,  also 
nebelbildenden  Stoffe  Lösungen  von  sehr 
geringem  Dampfdrucke  geben.  Man  sieht, 
daß  zur  Bildung  des  dispersen  Systems,  wie 
es  im  Nebel  vorliegt,  die  Kondensation  des 
übersättigten  Dampfes  an  einer  möglichst 
großen  Zahl  von  Punkten  unerläßhche  Be- 
dingung ist.  Und  das  ist  diejenige  Bedingung, 
die  bei  Bildung  sämtlicher  disperser  Systeme 
im  engeren  Sinne  nach  einer  Kondensations- 
methode vorhanden  sein  muß. 

Als  Ursache  der  Wirksamkeit  von  Staub- 
teilchen als  Nebelkerne  ist  die  Adsorption  des 
übersättigten  Dampfes  an  den  Staubteilchen, 
die  eine  starke  Erhöhung  der  Uebersättigung 
zur  Folge  hat,  anzusehen.  Bei  den  Elektri- 
zitätsträgern kommt  zu  dieser  Adsorption 
noch  der  Umstand  hinzu,  daß  die  Ladung 
der  Oberflächenspannung  entgegenwirkt,  den 
Dampfdruck  der  Flüssigkeit  herabsetzt,  also 
die  Kondensation  noch  mehr  begünstigt. 
Aus  dem  Gesagten  geht  hervor,  daß  diese 
Kerne  sogar  erst  an  ihrer  Oberfläche  selbst 
in  einem  gesättigten  oder  fast  gesättigten 
Dampf  eine  Uebersättigung,  die  unmittel- 
bar  zur    Kondensation   führt,   erzeugen. 


1040 


Disperse  Gebilde  (Präparativer  Teil) 


Daß  Nebel  wie  alle  dispersen  Gebilde  im 
engeren  Sinne  das  Tyndallphänomen  zeigen, 
geht  schon  aus  dem  allgemeinen  Teil  hervor. 
Nebel  mit  sehr  großem  Dispersitätsgrade 
haben  im  durchfallenden  Lichte  eine  rötliche,^ 
im  seithch  zerstreuten  Lichte  eine  blaue' 
Farbe.  Das  rülu-t  daher,  daß  die  Strahlen 
mit  kürzester  Wellenlänge  am  stärksten  zer- 
streut werden.  Nach  einer  mathematischen 
Formulierung  von  Strutt,  die  später  von 
Kayleigh  erweitert  und  strenger  gestaltet 
wurde,  ist  nämlich  die  Intensität  des  zer- 
streuten Lichtes  der  vierten  Potenz  der 
Wellenlänge  umgekehrt  proportional.  Ex- 
perimentell hat  das  Bock  bestätigen  können. 
Die  Unterschiede  werden  dann  für  die 
Strahlen  verschiedener  Wellenlänge  absolut 
immer  kleiner,  je  gröbere  Teilchen  der  Nebel 
enthält,  ein  solcher  Nebel  hat  dann  eine  weiße 
Farbe.  Mit  Hilfe  des  Stokesschen  Gesetzes 
hat  man  aus  der  Fallgeschwindigkeit  der 
Nebeltröpfchen  deren  Radius  berechnen 
können.  Da  hiernach  diese  Fallgeschwindig- 
keit proportional  dem  Quadrate  des  Radius 
der  Teilchen  und  proportional  dem  Dichte- 
unterschied zwischen  Dispergens  und  Dis- 
persum  ist,  so  folgt,  daß  ein  Nebel  um  so 
beständiger  sein  wird,  je  kleiner  die  Nebel- 
tröpfchen und  je  kleiner  dei  erwähnte  Dichte- 
unterscliied  ist.  Für  die  Beständigkeit  eines 
Nebels  kommen  aber  noch  andere  Faktoren 
in  Frage,  insonderheit  die  elektrische  Ladung 
der  Teilchen,  doch  ist  über  diese  Einflüsse 
noch  wenig  bekannt.  Sichergestellt  ist  nur 
die  Beobachtung,  daß  elektrische  Spitzen- 
entladungen offenbar  durch  ungleich  große 
Beladung  der  Teilchen  diese  zum  Zusammen- 
treten bringt.  Wahrscheinlich  rührt  auch 
daher  unter  anderem  die  Größe  der  Regen- 
tropfen während  eines  Gewitters. 

3b)  Rauch  (Dispergens  gasför- 
mig. Dispers  um  fest).  Die  Bildungs- 
bedingungen für  Rauch  und  Staub  sind 
denen  der  Nebel  ganz  analog,  nur  daß  es 
sich  hier  um  Kondensation  zu  festen  Teilchen 
handelt.  Diese  Kondensation  kann  zustande 
kommen  duich  physikahsche  oder  chemische 
Reaktionen,  z.  B.  elektrische  Verdampfung 
von  Metallen,  Zusammentreffen  von  HCl  mit 
NH3  in  einem  großen  Gasraum  usw.  Aber 
auch  durch  Dispersion  kann  ein  fester  Stoff 
Staub  bilden,  es  braucht  hier  bloß  an  Kohlen- 
und  Mehlstaub  erinnert  zu  werden,  die  auf 
rein  mechanischem  Wege  entstehen,  aber  trotz- 
dem sehr  beständig  sind.  Die  Beständigkeits- 
bedingungen sind  ganz  denen  der  Nebel  analog. 

3c)  Schäume  (Dispergens  flüssig, 
Dispers  um  gasförmig).  Die  Schäume, 
deren  disperse  Phase  ein  Gas  und  deren 
Dispersionsmittel  flüssig  ist,  sind  meist 
Systeme  von  so  geringem  Dispersitätsgrade, 
daß  ihre  heterogene  Natur  schon  mit  bloßem 
Auge  wahrgenommen  wird.     Reine  Flüssig- 


keiten bilden  niemals  Schäume,  sondern 
nur  Lösungen  von  Stoffen,  welche  die 
Oberflächenspannung  des  Lösungsmittels  stark 
herabsetzen  und  zähe  oder  gar  feste  Ober- 
flächenhäutchen  bilden.  Da  die  Oberflächen- 
spannung die  relativ  größte  Aenderung  durch 
die  ersten  Ideinen  Anteile  des  gelösten  Stoffes 
erfährt,  so  genügen  oft  minimale  Mengen 
eines  solchen  die  Oberflächenspannung 
erniedrigenden  Stoffes,  z.  B.  3.10— ^g  Pepton 
auf  eine  Oberfläche  von  1  qcm,  um  einen  be- 
ständigen Schaum  durch  Bildung  fester 
Oberflächenhäutchen  zu  erzeugen,  lieber 
die  Beständigkeitsbedingungen  der  Schäume 
für  sich  ist  hiermit  das  Nötige  gesagt.  Man 
wird  ohne  weiteres  die  Folgerung  ziehen 
können,  daß  alle  Einflüsse,  welche  die 
Bildung  fester  oder  zäher  Oberflächenhäut- 
chen verhindern,  auch  die  Schaumbildung 
verhindern  müssen.  Solche  Einflüsse  sind  die 
Gegenwart  von  Stoffen,  die  die  Oberflächen- 
spannung des  Dispersionsmittels  selbst  stärker 
herabsetzen,  als  es  die  häutchenbildenden 
Stoffe  tun,  die  diese  infolgedessen  von  der 
Oberfläche  verdrängen,  oder  die  Gegenwart 
von.  Substanzen,  die  wohl  nicht  die  Anreiche- 
rung des  gelösten  Stoffes,  aber  die  Bildung 
von  festen  oder  zähen  Oberflächenschichten 
durch  denselben  verhindern.  Der  erste  Fall 
ist  verwirldicht,  wenn  man  zu  einer  Saponin- 
lösung  etwas  Isobuttersäure  zusetzt,  die  die 
Oberflächenspannung  des  Wassers  sehr  stark 
herabsetzt:  dann  bildet  sich  kein  haltbaier 
Schaum.  Als  Beispiel  für  den  zweiten  Fall 
kann  die  Hinderung  des  Schäumens  von 
Saponinlösungen  durch  Alkoholzusatz  ange- 
führt werden. 

3d)  Emulsionen  und  Suspensionen 
(Dispergens  flüssig,  Dispersum  flüssig 
oder  fest).  Bei  weitem  das  größte 
Interesse  bieten  ehe  dispersen  Gebilde  nrit 
flüssigem  Dispersionsmittel  und  1.  fester 
oder  2.  flüssiger  disperser  Phase:  die  soge- 
nannten kolloiden  Lösungen,  wenn  eine 
enorm  große  Obeiflächenentwickelung  und 
deshalb  scheinbare  Homogenität  des  Systems 
vorhegt;  die  Gele,  wenn  die  Grenzfläche 
zwar  groß,  aber  den  bei  den  kolloiden  Lö- 
sungen auftretenden  gegenüber  stark  ver- 
mindert ist.  Diese  dispersen  Gebilde  sind 
von  Wolfgang  Ostwald  als  1.  Suspen- 
sions-  bezw.  2.  Emulsionskolloide  be- 
zeichnet worden.  Andere  Forscher  bevor- 
zugen die  Bezeichnungen  lyophobe  und 
lyophile,  d.  h.  solche  Kolloide,  die  keine 
bezw.  eine  besondere  Neigung  zur  Auf- 
nahme des  Dispersionsmitte Is  besitzen,  die 
nicht  quellbare  bezw.  die  quellbare  Gele  bilden. 

Zu  den  Siispensionskolloiden  gehören  viele, 
wenn  nicht  die  meisten  künstlich  dargestell- 
ten kolloiden  Lösungen  und  Gele,  die  natür- 
lichen Kolloide  sind  wohl  ohne  Ausnahme 
Emulsionskolloide. 


Disperse  Grebilde  (Präparativer  Teil) 


1041 


a)  Die  kolloiden  Lösungen.  Zur 
Darstellung  kolloider  Lösungen  dienen  wie 
allgemein  zur  Erzeugung  disperser  Gebilde 
Kondensations-    und    Dispersionsmethoden. 

Die  Kondensationsmethoden.  Wenn 
sich  ein  fester  oder  flüssiger  Stoff  aus  einer 
Lösung  ausscheiden  soll,  so  muß  unbedingt 
der  Ausscheidung  eine  Uebersättigung  der 
Lösung  an  diesem  Stoffe  vorausgehen.  Er- 
folgt dann  die  Ausscheidung  an  möglichst 
vielen  Punkten  in  der  Lösung  und  geht  die 
Kondensation  in  diesen  Punkten  vor  sich, 
so  erhalten  wir,  wenn  die  Kondensation 
nur  soweit  fortschreitet,  daß  die  Teilchen 
ultramikroskopische  Größe  haben,  kolloide 
Lösungen,  bei  weiterem  Fortschreiten  der  j 
Kondensation  dagegen  die   Gele.  ! 

Man  erkennt,  daß  zwischen  kolloiden 
Lösungen  und  Gelen  durchaus  keine  prin- 
zipiellen, sondern  nur  graduelle  Unterschiede 
bestehen.  Zur  Erzielung  beider  Gebilde  werden 
also  zunächst  dieselben  Grundbedingungen 
zu  erfüllen  sein,  nur  kommen  bei  der  Dar- 
stellung kolloider  Lösungen  noch  eine  Reihe 
Bedingungen  hinzu,  welche  erfüllt  werden 
müssen,  um  den  Kondensationsprozeß  im 
geeigneten  Momente  aufzuhalten  oder  wenig- 
stens   ungeheuer    zu    verlangsamen. 

Die    Grundbedingungen   zur   Darstellung 
von    Kolloiden     durch    Kondensation    sind 
folgende:   die   disperse  Phase   muß  im  Dis- 
persionsmittel   eine   möghchst  geringe   Lös- 
lichkeit besitzen  (eine  Bedingung,  die  übri- 
gens   auch    bei    den    Dispersionsmethoden 
erfüllt  sein  muß).     Chlornatrium  wird  z.  B. 
niemals    eine    wässerige     kolloide     Lösung, 
ein  sogenanntes  Hydrosol,  und  auch  kein 
Hydroge]  bilden  können.    Weiter  muß  die 
Bildungsgeschwindigkeit  des  Stoffes,  der  als 
disperse     Phase     auftreten    soll,     möglichst 
groß  sein,  eine  Bedingung,  die  in  den  meisten 
Fällen   bei   schwer   löslichen,    durch    lonen- 
reaktionen  entstehenden   Stoffen  erfüllt  ist, 
wenn    man    nicht    besondere    Vorkehrungen  | 
(Membranbildung)  trifft,  daß  nur  eine  ganz  i 
langsame     Heran diffusion     des     einen     der  i 
beiden  Ionen  zum  anderen,  mit  dem  es  rea-  j 
giert,   stattfinden   kann.      In    diesem   Falle  | 
bildet  sich  nämlich  der  schwerlöshche  Stoff  i 
in  sichtbaren   Kristallen.     Soll  der  schwer- 
löshche Stoff  als  kolloide  Lösung  auftreten,  | 
•  so  kommt  noch  die  Sonderbedingung  hinzu, ' 
daß   außerdem   bestimmte    Konzentrationen 
einzuhalten  sind,  die  von  der  Natur  des  Stoffes 
abhängig  sind.     In  der  Regel  dürfen  diese 
Konzentrationen  nur  klein  sein.    Verwendet 
man  lonenreaktionen  zur  Darstellung  kolloi- 
der Lösungen,  speziell  von   Hydrosolen,  so 
muß  außerdem  stets  eines  der  reagierenden 
Ionen  im  Ueberschusse  verbleiben,  welches 
die    Natur   und   den   Ladungssinn   der   ent- 
stehenden kolloiden  Lösung  bedingt.     End- 
lich   dürfen    sämtliche    vorhandenen    Ionen 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


nur  in  Konzentrationen  zugegen  sein,  welche 
unterhalb  des  Schwellenwertes  ihrer  Fäl- 
lungswirkung liegen,  eine  Bedingung,  die 
eigentlich  schon  in  der  ersten  der  aufge- 
zählten Sonderbedingungen  implizite  hegt 
(siehe  im  allgemeinen  Teil  den  Abschnitt 
über  den  Einfluß  von  Elektrolyten  auf 
kolloide  Lösungen). 

Als  Beispiel  für  lonenreaktionen,  durch 
die  kolloide  Lösungen  entstehen,  sind  anzu- 
führen die  Bildung  des  Kieselsäuresols  durch 
Eingießen  von  Wasserglaslösung  in  ver- 
dünnte überschüssige  Salzsäure,  die  ana- 
loge Darstellung  der  Sole  von  Wolfram-  und 
Molybdänsäure,  von  Titansäure,  sämtlich 
mit  nachfolgender  Dialyse,  die  direkte  Dar- 
stellung von  Arsen-  und  Antimontrisulfidsol 
durch  Einwirkung  von  Schwefelwasserstoff 
auf  wässerige  Lösungen  von  Arsentrioxyd 
bzw.  Brechweinstein  in  kleiner  Konzentration, 
die  Dialyse  der  verschiedenen  leicht  hydro- 
lysierbaren  Nitrate  nach  W.  Biltz  usf. 

Des  näheren  auf  Einzelheiten  einzugehen 
ist  hier  nicht  der  Ort,  doch  sollen  die  Verhält- 
nisse an  einem  besonders  durchsichtigen  und 
einfachen  Beispiele  erläutert  werden,  sie  lassen 
sich  leicht  auf  andere  Hydrosole,  welche  im 
Gegensatz  zu  andern  Solen  allein  durch  lonen- 
reaktionen entstehen,  übertragen.  Das  Hydro- 
sol des  Jodsilbers  entsteht  durch  Reaktion  von 
Jodkalium  und  Silbernitrat  nur  dann,  wenn 
die  Lösungen  dieser  Stoffe  bestimmte  Kon- 
zentrationen nicht  überschreiten  und  wenn 
entweder  Jodion  oder  Silberion  im  Ueber- 
schusse bleibt.  Im  ersten  Falle  hat  das  ent- 
stehende Jodsilbersol  negativen  Ladungs- 
sinn, da  das  für  die  Hydrosolbildung  maß- 
gebende Ion  negativ  geladen  ist,  die  Lö- 
sungen dürfen  höchstens  Vs  uormal  sein. 
Im  zweiten  Falle  ist  das  Sol  positiv  ge- 
laden, da  das  Silberion  das  hydrosolbildende 
ist,  hier  dürfen  die  reagierenden  Lösungen 
höchstens  Van  normal  sein.  Sicher  rührt 
diese  ladungerteilende  Funktion  der  hydro- 
solbildenden  Ionen  daher,  daß  dieselben 
vom  Kolloid  stärker  adsorbiert  werden,  als 
die  übrigen  gleichzeitig  in  der  Lösung  vor- 
handenen Ionen,  vor  allen  Dingen  stärker 
als  die  entgegengesetzt  geladenen  Ionen. 
Als  weitere  Kondensationsmethoden,  die 
auf  chemischen  Reaktionen  beruhen,  kommen 
die  Darstellungen  der  Metallhydrosole  durch 
Reduktion  von  Metallsalzen  in  stark  ver- 
dünnten Lösungen  in  Betracht.  Man  ver- 
wendet hier  meist  Lösungen  komplexer 
Metallsalze,  um  die  Konzentration  der  in 
der  Regel  mehrwertigen  Metallionen,  die  auf 
die  in  diesem  Falle  negativ  geladenen  Hy- 
drosole einmal  wegen  ihrer  Mehrwertigkeit, 
dann  aber  auch  wegen  ihrer  besonders  starken 
Adsorbierbarkeit  eine  starke  Fällungswir- 
kung ausüben  würden,  auf  ein  möghchst 
geringes  Maß  herabzudrücken.     So  benutzt 

66 


1Ü42 


Disperse  Gebilde  (Präparativer  Teil) 


man  sehr  verdünnte  Lösungen  von  Auri- 
oder  Platichlorwasserstoffsäure  oder  von 
deren  Natriumsalzen  und  behandelt  sie  mit 
gleichfalls  stark  verdünnten  Lösungen  von 
Reduktionsmitteln  wie  Formaldehyd,  Hy- 
drazinhydrat  und  dergleichen.  Dabei  machte 
Zsigmondy  die  wichtige  Beobachtung,  daß 
zwar  für  sich  in  solchen  mit  Reduktions- 
mitteln versetzten  Metallsalzlösungen  die 
Reduktion  lange  Zeit  auf  sich  warten  läßt, 
namenthch  wenn  sämtliche  Lösungen  ganz 
frei  von  fremden  Kolloiden  sind,  daß  man  aber 
die  Reaktion  sofort  auslösen  kann,  wenn  man 
schon  fertig  gebildetes  Hydrosol  dem  Re- 
duktionsgemische zusetzt.  Dabei  scheidet 
sich  aus  dem  Reduktiousgemisch  das  Metall 
nur  an  den  liineingebrachten  Metallteilchen 
ab,  da  Hydrosole  mit  um  so  gröberen  Teil- 
chen entstehen,  je  geringere  Mengen  fertig 
gebildeten  Hydrosoles  zugesetzt  wurden. 
Die  Teilchen  des  fertigen  Hydrosoles  wirken 
also  recht  eigenthch  genau  so  wie  bei  der 
Nebelbiklung  als  Keime,  welche  den  metasta- 
bilen Zustand  der  Uebersättigung  ver- 
nichten. Und  es  ist  diese  Wirkung  der  MetaU- 
keime  vor  der  Hand  nicht  zu  unterscheiden 
von  der  Wirkung  von  Kristallkeimen,  welche 
die  Kristallisation  in  einer  übersättigten 
Lösung  oder  einer  überkalteten  Schmelze 
auslösen.  Dieser  Versuch  bildet  deshalb 
auch  die  kräftigste  Stütze  der  Theorie 
von  Weimar  US,  welcher  die  Existenz  eines 
amorphen  Zustandes  leugnet  und  die  AUge- 
2neinheit  des  kristalhnischen  Zustandes  der 
Materie,  gleichviel  in  welcher  Formart  sie 
vorliegt,  annimmt. 

Die  Reduktion  der  Metallsalze  stellt 
sich  als  nichts  anderes  als  eine  Abgabe  von 
positiven  Ladungen  durch  die  Metallkationen 
dar.  Diese  Entziehung  positiver  Ladungen 
kann  aber  auch  auf  elektrolytischem  Wege 
durch  die  Kathode  erfolgen  und  wird  in  der 
Technik  bekanntlich  in  ausgiebigster  Weise 
zur  Gewinnung  kompakten  Metalles  ange- 
wendet. Die  Aufgabe  ist  im  vorliegenden 
Falle  also  die,  die  Ladungsentziehung  an 
einer  möghchst  großen  Zahl  von  Punkten 
zu  vollziehen  und  einer  bis  zu  kompaktem 
Metall  fortschreitenden  Kondensation  vor- 
zubeugen. Dieser  Aufgabe  ist  zuerst  Bil- 
liter  gerecht  worden,  indem  er  sehr  ver- 
dünnte Lösungen  (0,003  bis  0,004  fach  nor- 
male) von  Sillser-,  bezw.  Merkuronitrat  mit 
sehr  kleiner  Kathodenstromdichte  bei  ziem- 
lich hoher  Spannung  (220  Volt)  elektroly- 
sierte.  Es  entstehen  dabei  bräunhch  gefärbte 
Flüssigkeiten,  welche  die  Hydrosole  des 
Silbers  bezw.   Quecksilbers  enthalten. 

Weitere  elektrolytische  Gewinnungen  von 
Elementarsolen  sind  von  E.  Müller 
und  seinen  Schülern  durchgeführt  worden. 
Es  gelingt  langsam  schon  bei  geringer  Span- 
nung, schneller  bei  höherer  an  einer  Kathode, 


die  aus  Tellur  oder  einem  teilweise  mit  Selen 
bezw.  Schwefel  überzogenem  Platinbleche 
besteht,  diese  Elemente  in  Hydrosole  durch 
Elektrolyse  in  reinem  Wasser  oder  schwacher 
Alkahlauge  überzuführen.  Beim  Tellur  ist 
nach  Müllers  quantitativen  Untersuchungen 
der  Vorgang  so  zu  erklären,  daß  in  der  Haupt- 
sache dieses  einwertig  in  Lösung  geht  nach 
der  Formel  2Te+2r9=2Te',  und  daß  dann 
in  der  Lösung  dieses  einwertige  Anion 
in  elementares  Tellur  und  zweiwertiges 
Tellurion  zerfällt  nach:  2Te' =  Te  +  Te". 
Beim  Schwefel  und  Selen  verläuft  die  Reak- 
tion   höchst    wahrscheinhch    ganz    analog. 

Die  letzte  zu  erwähnende  Kondensations- 
methode beruht  darauf,  daß  man  eine 
molekulardisperse  Lösung  eines  Stoffes,  die 
in  diesem  Falle  meist  nicht  sehr  konzentriert 
sein  soll,  in  ein  Dispersionsmittel  plötzlich 
eingießt,  welches  den  gelösten  Stoff  prak- 
tisch nicht  löst.  Ein  Beispiel  für  diese 
Methode  bildet  die  Darstellung  eines  Mastix- 
hydrosoles  durch  Eingießen  einer  alkoho- 
hschen  Mastixlösung  in  sehr  viel  Wasser. 
Diese  Methode  ist  in  neuester  Zeit  von 
von  Weimarn  weiter  verfolgt  worden,  er 
hat  so  verschiedene  Stoffe,  darunter  einige 
Elemente  im  dispersen  Zustande  als  Sole 
gewonnen.  Die  Methode  beruht  darauf, 
daß  die  Kondensation  an  möglichst  vielen 
Punkten  einsetzt  und  dann  nur  ungemein 
langsam  fortschreitet. 

Hierher  würde  auch  die  von  Lottermoser 
beobachtete  Bildung  eines  Aetherosols  des 
roten  Phosphors  durch  Behchtung  einer 
ätherischen  Lösung  des  gelben  Phosphors 
mit    diffusem    Tageshcht    zu    rechnen    sein. 

Li  den  aufgezählten  Beispielen  sind  so- 
wohl Suspensionskolloide  (Metallsole)  als 
Emulsionskolloide  (Kieselsäure)  enthalten; 
die  künsthch  dargestellten  Hydrosole  fügen 
sich  aber  wohl  ausnahmslos  den  oben  dar- 
gelegten Gesetzmäßigkeiten  mit  den  quanti- 
tativen Unterschieden,  daß  die  Emulsions- 
kolloide in  der  Regel  in  höheren  Konzentra- 
tionen darstellbar  sind  als  die  Suspensions- 
kolloide, weil  sie  beständiger  als  diese  gegen 
Elektrolytwirkungen  sind. 

Diese  Beständigkeit  teilen  sie  auch  den 
Suspensionskolloiden  mit,  wenn  man  sie 
mit  diesen  mischt,  sie  üben  auf  sie  eine 
Schutzwirkung  aus.  Man  bezeichnet  sie  des- 
halb auch  als  Schutzkolloide  und  benutzt 
sie,  indem  man  sie  den  Lösungen  oder  einer 
derselben  beimischt,  welche  zur  Erzeugung 
des  Suspensionskolloids  dienen.  Dann  aber 
kann  man  bedeutend  höhere  Konzentrationen 
anwenden,  ja  in  einigen  Fällen  ist  die  Dar- 
stellung dieser  Sole  überhaupt  erst  durch 
die  Gegenwart  eines  Schutzkolloides  möglich 
geworden.  Bedingung  dabei  ist  nur,  daß  die 
vorhandenen  Ionen  das  Schutzkolloid  selbst 


Disperse  Gebilde  (Präparativer  Teil) 


1043 


nicht  koagulieren.  Zuerst  erkannt  worden  ist 
diese  Schutzwirkung  von  A.  Lottermosei' 
und  E.  von  Meyer  am  Eiweiß.  Später  hat 
sie  namentlich  Paal  ausgiebig  benutzt, 
indem  er  die  durch  Alkailabbau  des  Eiweißes 
erhaltenen  Produkte  verwendete,  um  eine 
ganze  Reihe  von  Metallhydrosolen  und 
einige  ihrer  Salze  darzustellen,  die  zum  Teil 
auch  technische  Bedeutung  erlangt  haben.  Die 
Grüße  der  Schutzwirkung  kann  man  nach 
Zsigmondy  durch  Bestimmung  der  Gold- 
zahl ermitteln.  Danach  haben  die  kräftigste 
Schutzwirkung  die  organischen  Emul- 
sionskolloide: Eiweiß  und  Gelatine,  während 
anorganische  Emulsionskolloide,  als  Kiesel- 
säure usw.  eine  bedeutend  geringere  schüt- 
zende Kraft  besitzen,  da  sie  weniger  elektro- 
lytbeständig und  vor  allen  Dingen  meist 
irreversibele  Kolloide  sind. 

Die  Dispersionsmethoden.  Bei  den 
Dispersionsmethoden  kann  man  ebenfalls 
wie  bei  den  Kondensationsmethoden  solche 
physikalischer  und  solche  chemischer  Natur 
unterscheiden.  Die  physikalischen  Dis- 
persionsmethoden bedienen  sich  meist  des 
elektrischen  Lichtbogens,  den  man  zwischen 
Elektroden,  welche  aus  dem  zu  disper- 
gierenden  Material  hergestellt  sind,  unter 
dem  Dispersionsmittel  spielen  läßt.  Der  erste, 
der  diesen  Weg  einschlug,  war  G.  Bredig. 
Er  benutzte  den  Gleichstromhchtbogen,  um 
Metallhydrosole  darzustellen.  Zu  diesem 
Zwecke  wird  zwischen  Elektroden,  bestehend 
aus  1  bis  2  mm  dicken  Drähten  des  zu  zer- 
stäubenden Metalles  bei  einer  Bogenspannung 
von  30  bis  50  Volt  und  einer  Stromstärke 
von  4  bis  10  Amp.  unter  möglichst  reinem 
Wasser  ein  Lichtbogen  erzeugt,  welcher 
nur  die  Kathode  zerstäubt,  da  nur  diese  an 
Gewicht  abnimmt.  Der  Vorgang  der  Zer- 
stäubung ist  wohl  kaum  als  eine  Verdampfung 
des  Metalles  durch  den  Lichtbogen  und  Kon- 
densation des  Metalldampfes  im  Disper- 
sionsmittel anzusehen,  vielmehr  handelt  es 
sich,  worauf  Wo.  Ostwald  wohl  zuerst 
ausdrückhch  hingewiesen  hat,  um  eine  Um- 
wandlung elektrischer  Energie  in  Oberflächen- 
energie. Nach  der  Bredigschen  Methode 
läßt  sich  nur  eine  beschränkte  Anzahl  von 
Metallen,  die  von  The  Svedberg  als  katho- 
.disch  weich  bezeichnet  wurden,  in  Hydrosole 
umwandeln,  es  ist  ihm  ferner  nur  gelungen, 
außer  Edelmetallen,  wie  das  Gold  und  die 
Platinmetalle,  noch  das  Cadmium  zu  einem 
Hydrosol  in  Leitfähigkeitswasser  zu  zer- 
stäuben. Annähernd  reine  Metallsole  lassen 
sich  außerdem  nach  dieser  Methode  nur  in 
Wasser  als  Dispersionsmittel  dai stellen.  Der 
Grund  hierfür  ist  in  der  starken  Erhitzung 
der  Umgebung  des  Lichtbogens  zu  suchen, 
welche  leicht  zu  einer  Oxydation  der  Metalle 
und  einer  energischen  Zersetzung  des  Dis- 
persionsmittels   führt,    welche    bei    Wasser 


ja  keine  schädigende  Wirkung,  bei  organi- 
schen Dispersionsmitteln  aber  eine  so  starke 
Beimischung  von  Kohlenstoff  zur  Folge 
hat,  daß  das  entstehende  Sol  hauptsächlich 
aus  Kohlenstoff  oder  einem  stark  kohlen- 
stoffhaltigen Zersetzungsprodukt  und  nur 
wenig  Metall  besteht.  Fragt  man  sich  aber, 
ob  die  nach  der  Bredigschen  Methode  dar- 
gestellten Hydrosole  solche  reiner  Metalle 
sind,  oder  ob  auch  hier  Elektrolytbeimen- 
gungen als  wesentliche  Bestandteile  der 
Hydrosole  wie  bei  den  Kondensationsmetho- 
den auftreten,  so  muß  diese  Frage  bejaht 
werden.  Denn  die  entstandene  kolloide 
Lösung  besitzt  eine  höhere  spezifische  Leit- 
fähigkeit als  das  zur  Zerstäubung  verwendete 
Wasser  und  beim  Silberhydrosol  kann  man 
direkt  einen  Elektrolytgehalt  durch  die 
alkalische  Reaktion  nachweisen.  Ist  somit 
die  Bredigsche  Methode  nur  einer  be- 
schränkten Anwendung  fällig,  so  hat  The 
Svedberg  das  Anwendungsgebiet  durch  eine 
kleine  Modifikation  der  Methode  bedeutend 
erweitert.  Er  verwendete  nicht  nur  zwei 
Drahtelektroden,  sondern  brachte  zwischen 
die  eigenthchen  Elektroden,  die  am  besten 
aus  schwer  zerstäubbarem,  gut  leitendem 
Material,  wie  Aluminium,  Zink  oder  Eisen 
bestanden,  das  zu  zerstäubende  Metall  in 
Form  von  Schnitzeln  (z.  B.  zerschnittene 
Zinnfolie).  Wird  nun  eine  Spannung  von 
110  Volt  beispielsweise  angelegt,  so  bildet 
sich  zwischen  den  Schnitzeln  eine  große 
Zahl  von  Lichtbogen  aus,  wobei  die 
Stromstärke  weniger  als  den  hundertsten 
Teil  der  bei  der  Bredig  sehen  An- 
ordnung auftretenden  beträgt  und  durch 
eine  parallel  geschaltete  Kapazität  noch 
weiter  herabgedrückt  werden  kann.  Infolge- 
dessen ist  die  Erhitzung  und  Zersetzung 
des  Dispersionsmittel  minimal.  Abtr  auch 
diese  Form  der  Zerstäubung  mit  dem  Gleich- 
stromhchtbogen führt  nur  bei  den  katho- 
disch weichen  Metallen  zur  Hydro-  oder 
Organosolbildung.  Dagegen  ist  die  zweite 
von  Svedberg  ausgearbeitete  Methode  der 
oszillatorischen  Entladung  für  die  Zerstäu- 
bung nicht  nur  sämthcher  Metalle,  sondern 
überhaupt  sämtlicher  Stoffe,  die  nicht  dabei 
einer  Zersetzung  anheimfallen,  anwendbar. 
Zur  Metallzerstäubung  in  organischen  Dis- 
persionsmitteln wird  die  Sekundärleitung 
eines  Funkeninduktoriums  von  15  cm 
Schlagweite,  welches  mit  90  Volt  Primär- 
spannung und  einem  Wehneltunterbrecher 
betrieben  wird,  durch  eine  parallel  geschal- 
tete Kapazität  (Leydener  Flasche  oder 
andere  Kondensatoren),  mit  den  Elektroden, 
zwischen  denen  das  zu  zerstäubende  Metall 
in  Form  von  zerschnittenem  Draht  oder  in 
granuliertem  Zustande  sich  befindet,  ver- 
bunden. Die  ganze  Operation  kann  meist 
in    einer    offenen    Schale    geschehen.       Die 

66* 


1044 


Disperse  Gel:»ilde  (Präparati\'er  Teil) 


Elektroden  zerstäuben  so  gut  wie  gar  nicht, 
können  deshalb  aus  beliebigem  Material, 
z.  B.  Eisen,  bestehen,  zwischen  den  ein- 
zelnen Metallteilen  bildet  sich  wieder  eine 
große  Zahl  von  Lichtbögen  aus,  durch  die 
die  Zerstäubung  erfolgt.  Zu  Messungszwecken 
verwendete  allerdings  Svedberg  kompakte 
Metallelektroden,  deren  Abstand  genau  re- 
guherbar  war,  außerdem  wurden  in  den 
Sedundärstromkreis  noch  ein  regulierbarer 
Flüssigkeits-,  ein  Drahtregulier-  und  ein 
Induktionswiderstand  zur  genauen  Be- 
stimmung sämtlicher  Strombedingungen  ein- 
geschalten. Er  fand  so  als  die  besten  Zer- 
stäubungsbedingungen bei  geringster  Zer- 
setzung des  Dispersionsmittels:  möglichst 
große  Kapazität,  möghchst  kleine  Selbst- 
induktion, kleinen  Widerstand  und  kleine 
Funkenlänge. 

Zur    Zerstäubung    der    Alkalimetalle    ist 
noch    insofern    eine    besondere    Apparatur 
notwendig,    als    das  Dispersionsmittel   (sehr 
reiner  Aether  oder  Pentan)  vor  dem  Luft- 
sauerstoff und  vor  Feuchtigkeit  sorgfältig  ge- 
schützt werden  muß.     Es  wird  ein  Rund- 
kölbchen  mit  sehr  langem  Halse  verwendet,  i 
in    welches    ein    engeres    Rohr    aus    schwer 
schmelzbarem  Glase  eingeführt  wird.    Dieses 
hat  unten  nur  einige  kleine  Oeffnungen  und 
trägt  außerdem  im  Innern  zwei  Platindrähte, 
zwischen  denen  das  Metall  in  Form  kleiner 
Kügelchen  liegt  und  welche   zur   Stromzu- 
führung dienen.     Der  ganze  Apparat  kann 
auch  in   einem   Dewarschen   oder   Wein-; 
hold  sehen    Vakuumgefäß    in    flüssige    Luft  I 
gebracht  werden,   um  die   Zerstäubung  des 
AlkaUmetaUes   in   flüssigem  Methan    durch- 
zuführen.     Im  ganzen   Gefäß  befindet  sich 
das  Dispersionsmittel,  man  leitet  erst  längere 
Zeit    ganz    trockenen     Wasserstoff    durch,  i 
nach   Abstellung   desselben   saugt   man   die 
Flüssigkeit    im    Innern    der    Zerstäubungs- ' 
röhre  hoch  und  setzt  endhch  das  Induktori- ; 
um   in    Tätigkeit.       Zur    Zerstäubung    sehr 
schlecht  leitender  Stoffe   endlich  verwendet 
man  einen  isohert  angebrachten  Aluminium- 
trichter,  welcher   Dispersionsmittel   und  zu 
zerstäubendes  Material  aufnimmt  und  führt 
in  die  Mitte  ebenfalls  isoliert  einen  Alumi- , 
niumdraht   als    andere    Elektrode   ein.      So 
konnte  z.  B.  Svedberg  amorphen  Phosphor! 
zu    einem    Isobutylalkosol    zerstäuben.  | 

Wie   oben  erwähnt  wurde,  scheinen  für  j 
die  Beständigkeit  der  durch  elektrische  Zer- 
stäubung dargestellten   Hydrosole  auch  ge- 
wisse Ionen  maßgebend  zu  sein.    Eine  solche 
Vorstellung   auch   auf   die    Organosole,    wie  I 
sie  hauptsächhch  von  Svedberg  dargestellt  | 
wurden,   anzuwenden,  stößt  auf  schier  un- 
überwindhche    Schwierigkeiten,    wenn    auch 
von    Burton    ein    solcher    Versuch    unter- 
nommen wurde.     Doch  hat  Svedberg  am 
Platinätherosol   das  sogennante   Gesetz   der 


kleinen  Zusätze  erkannt,  welches  folgender- 
maßen ausgesprochen  werden  kann.  Es 
besteht  für  jedes  Organosol  eine  bestimmte 
kritische  Temperatur,  oberhalb  welcher  das- 
selbe nicht  mehr  beständig  ist;  wenn  man  nun 
sj'stematisch  kleine  Zusätze  von  anderen 
Stoffen  (zum  Aether  z.  B.  Wasser)  macht, 
so  rückt  die  kritische  Temperatur  mit 
steigendem  Zusatz  herauf,  die  Kurve  der 
Abhängigkeit  der  kritischen  Temperatur 
von  dem  Zusatz  nähert  sich  asymptotisch 
der  Temperaturachse,  das  heißt,  in  ganz 
reinem  Dispersionsmittel  entsteht  auch  bei 
den  tiefsten  Temperaturen  durch  Zerstäu- 
bung kein  Sol.  Dieses  Gesetz  gilt  nur  für 
indifferente  Dispersionsmittel,  für  andere, 
wie  die  Alkohole,  dagegen  nicht. 

Einige  fein  verteilte,  auch  technisch  wich- 
tige Substanzen  bilden,  wenn  sie  mit  W' asser 
geschlämmt  werden,  nur  sehr  langsam  sich 
klärende  Suspensionen.  Hierher  gehören 
die  Tone,  Ultramarin  und  Tier-  bezw. 
Blutkohle.  Es  muß  hervorgehoben  wer- 
den, daß  alle  diese  Suspensionen  wesent- 
lich beständiger  werden,  wenn  ihnen  eine 
gewisse  Konzentration  an  Alkah  erteilt  wird. 
Das  rülu-t  daher,  daß  die  HydroxyMonen 
des  Alkahs  auf  diese  negativ  geladenen 
Suspensionen  eine  ausgesprochene  disper- 
gierende  Wirkung  ausüben. 

Außer  diesen  physikahschen  Dispersions- 
methoden gibt  es  nun  noch  eine  Reihe  che- 
mischer Dispersionsniethoden.  Diese  füliren 
allerdings  nur  zu  wässerigen  kolloiden  Lö- 
sungen, zu  Hydrosolen.  Man  kann  hier  zwei 
verschiedene  Arten  unterscheiden.  Bei  man- 
chen Stoffen,  die  in  gröber  disperser  Form 
meist  als  Gele  (siehe  unten)  vorhegen,  genügt 
einfach  die  Zuführung  gewisser  Elektrolyte 
in  sehr  geringer  Konzentration,  um  jene  in 
kolloide  Lösung  überzuführen.  Man  nennt 
diesen  Vorgang  eine  Peptisation.  In  anderen 
Fällen  dagegen  ist  es  notwendig  die  pepti- 
sierenden  Elektrolyte  in  beträchtlicher  Kon- 
zentration anzuwenden  und  dann  durch 
nachfolgendes  Waschen  mit  Wasser  die  Kon- 
zentration dieser  Elektrolyte  soweit  herab- 
zusetzen, daß  dieselbe  unter  den  Schwellen- 
wert der  Fällung  sinkt,  worauf  die  Pepti- 
sation zum  Hydrosole  erfolgt.  Nur  solche 
Elektrolyte  wirken  peptisierend,  welche  ein 
Ion  enthalten,  das  dem  betreffenden  Stoffe 
die  für  die  Hydrosolbildung  nötige  Ladung 
zu  erteilen  vermag,  d.  h.  welches  vom 
Kolloid  stärker  adsorbiert  wird,  als  das  gleich- 
zeitig mit  dem  Elektrolyten  in  die  Lösung 
gelangende  entgegengesetzt  geladene  Ion, 
Gewölinhch  ist  das  peptisierende  Ion  ein 
solches,  welches  auch  der  zu  peptisierende 
Stoff  in  Lösung  sendet,  dessen  Konzentra- 
tion aber  zur  Peptisierung  nicht  genügt, 
oder  ein  diesem  verwandtes  Ion,  oft  auch 
sind  es   Hydroxyl-   bezw.  Wasserstoffionen. 


Disperse  Gebilde  (Präparativer  Toll) 


1045 


Die  zweite  der  obengenannten  Peptisations- 
arten  unterscheidet  sich  von  der  ersten  nur 
dadurcli,  daß  hier  dem  Stoffe  durch  die  höhere 
Elektrolytkonzentration  eine  Struktur  er- 
teilt wird,  welche  die  unmittelbar  peptisier- 
baren  Kolloide  schon  besitzen.  Das  geschieht 
aber  dadurch,  daß  eine  teilweise  Lösung 
dieser  Stoffe  erfolgt,  derart,  daß  die  groben 
Teilchen  desselben  durch  clie  lösende  Wir- 
kung des  Elektrolyten  in  feinere  Teilchen 
verwandelt,  daß  dieselben  angeätzt  werden. 

Von  Weimarn,  welcher  den  kristalh- 
nischen  Zustand  als  den  allgemeinen  Zu- 
stand der  Materie  auffaßt,  formuliert  die 
Peptisationsbedingungen  folgendermaßen : 
1.  die  zu  peptisierencle  Substanz  muß  in 
dem  Dispersionsmittel  praktisch  unlöshch 
sein;  2.  sie  muß  aus  Kriställchen  von  so 
kleinen  Dimensionen  bestehen,  daß  die  phy- 
sikalischen und  chemischen  Eigenschaften 
schon  Funktionen  der  Größe  des  kristalli- 
nischen Kornes  sind;  3.  die  peptisierende 
Substanz  muß  die  Fähigkeit  besitzen,  bei 
genügend  großer  Konzentration  in  der  Lö- 
sung eine  bestänchge,  löshche  Verbindung 
mit  der  Substanz,  welche  sie  peptisiert,  zu 
ergeben,  bei  genügend  kleiner  Konzentration 
des  Peptisators  darf  aber  keine  solche  Ver- 
bindung entstellen. 

Die  folgenden  Beispiele  werden  das  über 
die  chemischen  Dispersionsmethoden  Ge- 
sagte erläutern  und  werden  zugleich  zeigen, 
daß  die  von  von  Weimarn  aufgestellten 
Bedingungen  nicht  in  allen  Fällen  zutreffen, 
lüeselsäuregel  wird  in  großen  Mengen  durch 
Kochen  mit  wenig  Natronlauge  in  kurzer 
Zeit  peptisiert  (1  Teil  NaOH  in  10000  Teilen 
Wasser  genügt  für  200  Teile  Kieselsäuregel), 
Zinnsäuregel,  durch  Hydrolyse  einer  sehr 
verdünnten  Stanniehloridlösung  odei  durch 
gleichzeitige  Oxydation  und  Hydrolyse  einer 
verdünnten  Stannochloridlösung  erhalten, 
wird  durch  sehr  wenig  NaOH  bezw.  HCl  in 
ein  Hydrosol  verwandelt.  In  diesen  Fällen 
stimmen  die  Regeln  von  Weimarns.  In 
großer  Konzentration  würden  die  genannten 
Agenzien,  die  Gele  zu  Salzlösungen  auf- 
lösen, in  den  angewendeten  minimalen  Kon- 
zentrationen tritt  nur  spurenweise  dieser 
Vorgang  ein,  durch  den  die  zur  Peptisation 

•nötigen    Ionen    SiOg",    SnO.,"    und    Sn 

gehefert  werden.  Die  Peptisation  des  Zinn- 
säuregels läßt  sich  aber  auch  und  zwar  am 
vorteilhaftesten  durch  Ammoniak  bewirken. 
Durch  Ammoniak  ist  aber  niemals,  auch  nicht 
in  den  größten  Konzentrationen  angewendet, 
die  Lösung  des  zinnsauren  Salzes  darzustellen, 
da  dieses  vollkommen  hydrolytisch  ge- 
spalten ist.  Hier  trifft  also  die  eine  Be- 
dingung von  Weimarns  nicht  zu,  die 
Peptisierung  muß  man  aber  doch  kleinen 
Mengen  von  Zinnsäureionen  zuschreiben.  Auch 
bei  der  Peptisation  der  Schwermetallsulfide 


durch    Schwefelwasserstoff  kann   von   einer 
Lösung  in  keinem  Falle  die  Rede  sein,  den 
Vorgang  hat  man  hier  der  größeren   Kon- 
zentration   der    Schwefelionen    durch    den 
Schwefelwasserstoff  zuzuschreiben.     Hierher 
gehören    auch    die    von    A.     Müller    stu- 
dierten   Peptisationen    von   Metalloxydgelen 
durch   die   entsprechenden    oder    verwandte 
Metallsalzlösungen   oder    Säuren.     Die    Bei- 
spiele   ließen    sich    noch    vermehren,    doch 
mögen    die    angeführten   genügen.     Es   darf 
aber    nicht    unerwähnt    bleiben,    daß    diese 
Peptisationen    auch    dann    eintreten,    wenn 
1  die  peptisierbaren  Gele  mit  anderen  für  sich 
j  nicht  peptisierbaren   Stoffen  gemischt  sind, 
!  und  dann  sich  auch  auf  diese  erstrecken.  Ein 
;  solcher    Fall    Hegt    beim    Goldpurpur    des 
I  Cassius  vor.     Derselbe  besteht  aus  einem 
I  Gemisch  von  Zinnsäure  und  Gold.   Während 
das    Gold,    wenn    es    aus    seinem    Hydrosol 
durch  Elektrolyte  gefällt  ist,  nicht  wieder 
zu  peptisieren  ist,  verhält  sich  seine  Mischung 
mit  Zinnsäure  ebenso  wie  die  letztere  allein. 
Sie  übt  also  auch  in  dieser  Hinsicht  auf  das 
Gold    eine     Schutzwirkung    aus.        Ebenso 
verhalten  sich  andere   Schutzkolloide.     Die 
Abbauprodukte  des  Eiweißes  werden  durch 
Alkalien    peptisiert,    durch    Säuren    gefällt, 
die  mit  ihnen  gemischten  Metallkolloide  usw. 
haben  dieselben  Eigenschaften  angenommen. 
Als  ein  technisch  wichtiges  Beispiel  der 
Peptisation  durch  Anätzung  und  nachfolgende 
Herabminderung    der    Elektrolytkonzentra- 
tion   mag    die    Darstellung    der    Hydrosole 
von    Wolfram,    Molybdän,     Uran    usf. 
nach      den      Patenten      von      H.      Kuzel 
dienen.      Danach    werden    die    mechanisch 
aufs  Feinste  gepulverten  Metalle  abwechselnd 
mit  alkalischen  und  sauren  Lösungen  unter 
Zwischenschaltung    ausgiebiger   Waschungen 
mit   Wasser   und  Dekantationen  behandelt, 
wodurch    schließlich    Hydrosole    entstehen. 
Dabei  mag  erwähnt  sein,  daß  das  Wolfram 
sich   sowohl  nach   Behandlung  mit   Säuren 
durch  nachträgliches  Dekantieren  als  nach 
Behandlung  mit  Alkalien  nach  Herabsetzung 
von  deren   Konzentration  sehr  vollkommen 
suspendieren    läßt,    im    ersten    Falle    aber 
ein    positives,    im    zweiten    ein    negatives 
Hydrosol   darstellt.      Das  nach  Wedekind 
aus  dem  Reaktionsprodukte  der  Einwirkung 
von    Natriumzirkoniumfluorid   auf   Natrium 
mit  Salzsäure  gereinigte  und  dann  dekantierte 
Zirkonium  und  das  ganz  analog  dargestellte 
Thorium  zeigen  schließlich,  in  Hydrosole  über- 
gegangen, positiven  Wanderungssinn,  sie  lassen 
sich  durch  Alkahen  nicht  peptisieren.    Wolf- 
ram   vermag    mit    Säuren    kleine    Mengen 
von  Wolframkationen  mit  Alkahen  Anionen 
zu  bilden,  die  den  Ladungssinn  im  Vereine 
mit   Wasserstoff    bezw.    Hydroxyhonen    be- 
dingen.   Zirkonium  und  Thorium  können  da- 
gegen nur  Kationen  bilden,  hefern  deshalb 


1046 


Disperse  Gebilde  (Präparativer  Teil) 


keine  negativ  geladenen  Hydrosole.  Andere 
ähnliche  Peptisationeu  sind  die  Anätzung 
von  Auroaurisulfid  oder  Ferrosiilfid,  Kupfer- 
sulfid mit  Cyankalium-  oder  Kaliumpolysul- 
fidlösung. Durch  Dialyse  des  ungelösten 
Rückstandes   entsteht   ein    Hydrosol. 

Uebrigens  haben  neuerdings  Traube- 
Mengarini  und  Llitarbeiter  gefunden,  daß 
schon  reines  Wasser  imstande  ist,  eine  Reihe 
von  Metallen  in  kürzerer  oder  längerer 
Zeit  teilweise  zu   dispergieren. 

ß)  Gele.  Aus  den  Hydrosolen  durch 
Fällung  mit  Elektrolyten  entstehen  die  so- 
genannten Gele.  Doch  haben  diese  ver- 
schiedene Struktur.  Die  Fällungen,  die 
die  Suspensionskolloide  geben,  sind  meist 
pulverförmig,  höchstens  flockig,  während  die 
aus  Emulsionskolloiden  sich  bildenden  gallert- 
artig beschaffen  sind.  Typen  solcher  eigent- 
licher Gele  bilden  beispielsweise  die  Gelatine 
und  die  Kieselsäure.  Die  aus  Hydiosolen  ent- 
standenen Gele  unterscheiden  sich  von  den 
ersteren  nur  durch  die  stark  verringerte 
Größe  der  Grenzfläche.  Von  Weimarn  ist 
es  gelungen  duich  passende  Wahl  der  Kon- 
zentrationen auf  dem  Wege  der  Tonenreak- 
tion eine  selir  große  Reihe  von  Stoffen  in 
Form  solcher  typischen  Gele  darzustellen. 
Zwar  ist  die  zu  wählende  Konzentration 
ganz  abhängig  von  der  Natur  des  betreffenden 
Stoffes,  im  allgemeinen  entstehen  aber 
niu"  durch  hohe  Konzentrationen  solche 
Gele.  Umgekelu-t  ist  es  auch  demselben 
Forscher  geglückt,  Stoffe,  die  für  gewöhn- 
lich, beispielsweise  bei  analytischen  Reak- 
tionen in  Gelfoim  auttreten,  durch  passende 
Wahl  der  Konzentrationen  der  Lösungen, 
die  in  diesem  Falle  sehr  klein  sein  müssen, 
in  Form  von  deutlichen,  wenn  auch 
mikToskopischen  Kiistallen  darzustellen.  Nach 
von  Weimarn  sind  mit  Rücksicht  auf  diese 
Tatsachen  die  Gele  nichts  anderes  als  Kon- 
glomerate feinster  Kriställchen,  die  bei  be- 
sonders hoher  Konzentration  der  reagieren- 
den Lösungen  so  klein  ausfallen  können,  daß 
das  Gel  anfänghch  eine  glasartige  Struktur 
besitzt.  Die  Gelbildung  ist  aber  nicht  auf 
wässerige  Lösungen  beschränkt,  im  Gegenteil 
ist  es  in  neuerei  Zeit  gelungen  eine  ganze 
Reihe  von  Stoffen,  z.  B.  Chlor-  und  Brom- 
natrium, die  Salze  der  Erdalkahen,  in  orga- 
nischen Dispersionsmitteln,  w^ie  Benzol  bezw. 
Alkohol  in  Form  von  Gallerten  zu  erhalten. 

30)  Gebilde  mit  festem  Dispergens 
und  gasförmigem,  flüssigem  und 
festem  Dispersum.  Zum  Schlüsse  sind 
die  dispersen  Systeme  mit  festem  Dis- 
persionsmittel  noch  einer  kurzen  Betrach- 
tung zu  unterziehen.  Systeme  mit  gasför- 
migem oder  flüssigem  Dispersum  hegen  in 
Gesteinseinschlüssen  vor.  Hier  handelt 
es  sich  aber  meist  um  keine  große  Grenz- 
flächenentwickelung,     zudem     bieten    diese 


Systeme  dem  Kolioidchemiker  wegen  ihrer 
Starrheit  und  ünveränderlichkeit  ein  ge- 
ringeres Interesse,  sind  auch  noch  wenig 
untersucht  worden,  so  daß  die  Erwähnung 
ihrer  Existenz  genügen  mag,  wenn  auch 
ihre  mineralogische  und  geologische  Unter- 
suchung von  höchstem  Interesse  ist.  Dis- 
perse Gebilde  mit  zwei  festen  Phasen  hegen 
in  sämtlichen  Gesteinen  vor  und  besitzen 
oft  recht  beträchtliche  Grenzflächengröße. 
Nicht  eigentüch  hierher  zurechnende  Systeme 
molekular  disperser  Natur  sind  die  optisch 
leeren  Gläser,  da  sie  nur  einphasig  sind. 
Diese  entstehen  bekanntlich  durch  schnelle 
Unterkühlung  eines  Schmelzflusses  und  kön- 
nen mit  Recht  als  Flüssigkeiten  mit  unend- 
lich großer  innerer  Reibung  aufgefaßt  werden. 
Es  gelingt  aber  durch  Verminderung  der 
inneren  Reibung  bei  langsamer  Erhitzung 
auf  die  Temperatur  größter  Kristalhsations- 
geschwindigkeit  eine  Entglasung,  d.  h. 
sichtbare  Kristallbildung,  die  sich  oft  nur  durch 
eine  Trübung  kennthcli  macht,  zu  erzielen. 
Deshalb  bezeichnet  von  Weimarn  die  Gläser 
als  disperse  Systeme  von  überultramikro- 
skopischen  Kristallen.  Diese  Gläser  sind  nun 
imstande,  andere  leste  Stoffe  in  feinster 
ultramikroskopischer  Verteiluns:  aufzuneh- 
men. Die  entstellenden  Systeme  können  recht 
zweckmäßig  als  starre  kolloide  Lösungen 
bezeichnet  werden.  Hierher  gehört  eine 
ganze  Anzahl  gefärbter  Gläser,  vor  allen  Din- 
gen die  Metallgläser :  Silber-,  Platin-,  Kupier- 
rubin- und  Goldrubinglas.  Namenthch  das 
letzte  ist  eingehend  von  Zsigmondy  unter- 
sucht worden.  Die  optischen  Eigenschaften 
sind  denen  des  Goldhydrosoles  vollkommen 
gleich.  Die  Bildung  desselben  wird  von 
Zsigmondy  folgendermaßen  erklärt:  Gold 
kann  sich  in  der  Hitze  in  Glasfluß  zu  einer 
molekulardispersen  Lösung  auflösen.  Kühlt 
man  den  Fluß  schnell  ab,  so  scheiden  sich  an 
vielen  Stellen  Goldkeime  aus,  die  aber  durch 
Kondensation  nicht  wachsen  können,  da  die 
innere  Reibung  des  Glases  bei  dieser  Tem- 
peratur zu  groß  ist.  Der  übrige  Teil  des  Goldes 
bleibt  in  stark  übersättigter  Lösung.  Wird 
das  Glas  nun  wieder  erwärmt,  angelassen, 
so  wird  die  innere  Reibung  soweit  ver- 
mindert, daß  die  Uebersättigung  durch  die 
Keime  aufgehoben  werden  und  das  in  Ueber- 
sättigung befindlich  gewesene  Gold  sich  an  den 
Keimen  ausscheiden  kann,  so  daß  diese  bis  zu 
ultramikroskopischer  Größe  wachsen.  Je  ge- 
ringer die  Zahl  der  Keime,  um  so  größer  werden 
die  Goldteilchen  bei  gleichem  Goldgehalte  des 
Glases  werden.  Uebrigens  hat  neuerdings 
von  Weimarn  behebige  Flüssigkeiten  durch 
rasches  Eintauchen  der  sie  enthaltenden  Ge- 
fäße in  flüssige  Luft  in  einfache  Gläser  über- 
geführt, welche  ebenfalls  bei  langsamer 
El  wärmung  eine  Entglasung  erleiden,  die 
sich    durch    das    Auftreten    einer    Trübung 


Disperse  Geljüdc  (l'räparativer  Teil)  —  Dissoziation  (Grewöhn liehe  Dissoziation)      1047 


geltend  macht.  Auch  zusammengesetzte 
Gläser  konnte  er  erhalten,  wenn  er  in  gleicher 
Weise  Lösungen  behandelte.  Man  sieht,  daß 
hier  dem  einfachen  gewöhnUchen  Glase 
und  dem  Goldrubinglase  durchaus  analoge 
Systeme  vorliegen. 

Endlich  muß  noch  stairer  disperser 
Systeme  Erwähnung  getan  werden,  die 
höchste  technische  Bedeutung  besitzen.  Es 
sind  manche  Gefügebestandteile  von  Le- 
gierungen, die  durch  metallographische  Unter- 
suchungen entdeckt  worden  sind.  So  ist 
der  im  ausgeglühten  Stahl  enthaltene  Perht 
ein  disperses  Gebilde,  bei  welchem  in  einem 
Dispersionsmittel  von  Ferrit  (reinem  Eisen) 
bis  zu  0,2  f.1  dünne  Lamellen  von  Zementit 
(Eisenkarbid)  enthalten  sind.  Wird 
Stahl  abgeschreckt,  so  entsteht  Martensit, 
welcher  aus  Mischkristallen  besteht,  demnach 
ein  molekulardisperses  Gebilde  ist.  Läßt 
man  aber  den  abgeschreckten  Stahl  an, 
d.  h.  erwärmt  ihn  nicht  zu  hoch,  so  erkennt 
man  einen  neuen  Gefügebestandteil,  den 
Troostit,  welcher  zwar  metallographisch  nicht 
differenzierbar  ist,  in  seinen  Eigenschaften 
aber  durchaus  denen  des  Perhts  gleicht, 
so  daß  er  von  Benedicks  mit  Recht  als 
eine  feste  kolloide  Lösung  von  Zementit  in 
Ferrit  bezeichnet  worden  ist.  Man  sieht, 
daß  seine  Bildung  in  allen  Stücken  der  des 
Goldrubinglases  analog  ist.  Ln  Martensit 
liegt  eine  übei  sättigte  feste  Lösung  vor,  er- 
hitzt man  sie,  so  daß  die  innere  Reibung 
vermindert  wird,  so  hört  die  Uebersättigung 
auf  und  die  Kondensation  beginnt.  Kann 
sie  weit  fortschreiten  durch  hohe  Erhitzung 
(Ausglühen),  so  entsteht  Perht,  duich  ge- 
ringe Kondensation  an  einer  großen  Zahl 
von  Punkten  dagegen  Troostit. 

Ganz  analoge  Verhältuisse  liegen  auch  im 
Meteoreisen  und  künstlichen  Eisennickel- 
legierungen vor,  die  auch  von  Benedicks 
untersucht  wurden. 

Literatur.  II.  Freuncllich,  Kapillarchemie. 
Leipzig  1909.  —  Wo.  Ostwalcl,  Grund- 
riß der  Kolloidchemie.  S.  Aufl.  Dresden  1911. 
—  JP.  P.  von  Weiniam,  Grundzüge  der 
Dispersoidchemie.  Dresden  1911.  —  Verschiedene 
Aufsätze  desselben  Verfassers  in  der  Zeitschrift 
für  Chemie  und  Industrie  der  Kolloide  und  den 
Kolloidchemischen  Beiheften  von  1908  bis  1911.  — 
•  The  Svedberg,  Die  ßlethoden  zur  Herstellung 
kolloider  Lösungen  cmorganischer  Stoffe.  Dresden 
1909.  —  A.  Lottermosev,  Verschiedene  Auf- 
sätze. Zeitschrift  für  angewandte  Chemie  1907, 
1908  und  1909  und  Oesterreichische  Chemiker- 
zeitung 1911. 

A.  Lottermosev. 


der  Farben;  oder  Verschiedenheit  in  der 
Stärke  der  Doppelbrechung  für  verschiedene 
Farben  =  Dispersion  der  Doppelbrechung; 
oder  Verschiedenheit  in  der  Größe  des  optischen 
Achsenwinkels  für  verschiedene  Farben  = 
Dispersion  der  optischen  Achsen;  oder 
Verschiedenheit  in  der  Lage  der  optischen 
Elastizitätsachsen  für  verschiedeneFarben  = 
Dispersion  der  optischen  Elastizitätsachsen; 
oder  verschiedenes  Drehungsvermögen  für 
verschiedene  Farben  bei  optisch-aktiven 
(zirkular-polarisierenden)  Kristallen  =  Disper- 
sion der  Zirkularpolarisation. 

Mit  der  Dispersion  der  optischen  Achsen 
und  der  Dispersion  der  optischen  Elastizi- 
tätsachsen hängt  die  Farbenverteilung  im 
Achsenbild  zweiachsiger  Kristalle  zusammen: 
Farbenverteilung  symmetrisch  nach  der  op- 
tischen Achsenebene  und  senkrecht  dazu  = 
rhombische  Dispersion;  Farbenverteilung 
symmetrisch  nach  der  optischen  Achsen- 
ebene =  geneigte  Dispersion  (monoklin); 
Farbenverteilung  symmetrisch  senkrecht  zur 
optischen  Achsenebene  =  horizontale  Dis- 
persion (monoklin);  Farbenverteilung  sym- 
metrisch nach  einer  Symmetrieachse  (übers 
Kreuz  gleich)  =  gekreuzte  Dispersion  (mono- 
klin); Farbenverteilung  unsymmetrisch  = 
asymmetrische  Dispersion  (triklin);  vgl.  den 
Artikel  „Kristalloptik". 


Dispersion. 

Zerstreuung.  In  der  Mineralogie  Dispersion 
des  Lichtes    durch  ein  Prisma  =  Dispersion 


Dissoziation. 

Gewöhnliche  Dissoziation. 

1.  Homogene  Systeme,  a)  Gasförmige*  b) 
Flüssige.     2.  Heterogene  Systeme. 

Dissoziation  nennt  man  den  Zer- 
fall einer  Molekülart  in  zwei  oder  mehrere 
einfachere  unter  dem  Einfluß  von  Tem- 
peratur- und  Druekänderungen.  Der  aus 
Jo-Molekülen  bestehende  Joddampf  z.  B. 
zerfällt  mit  steigender  Temperatur  allmäli- 
hch  immer  mehr  in  J-Atome,  bis  schließlich 
bei  sehr  hohen  Temperaturen  der  Zerfall 
praktisch  vollkommen  wird,  um  umgekehrt 
bei  sinkender  Temperatur  wieder  völlig  zu- 
rückzugehen. Dissoziation  ist  also  nur  ein 
Spezialfall  des  umkehrbaren  Gleichgewichts 
(vgl.  den  Artikel  ,,C  h  e  m  i  s  c  h  e  s  Gleich- 
gewicht") überhaupt,  so  daß  die  dort 
entwickelten  Gesetze,  das  Massenwirkungs- 
gesetz und  die  Reaktionsisochore,  ohne  wei- 
teres anwendbar  sind.  Je  nachdem  die 
Moleküle  und  ihre  Spaltungsprodukte  alle 
in  der  gasförmigen,  flüssigen  oder  festen 
Phase  koexistieren  (homogene  Systeme),  wie 
z.  B.  beim  Joddampf,  oder  in  verschiedenen 
Phasen  auftreten,  z.  B.  beim  Zerfall  von 
CaCOn  in  CaO  und  CO.  (heterogene  Systeme), 
sind   die   Erscheinungen   etwas  verschieden. 

I.  Homogene  Systeme.  la)  Gasförmige 
Systeme.  In  diesen  Abschnitt  fallen  die  ein- 


1048 


Dissoziation  (Gewöhnliche  Dissoziation) 


fachsten  und  beststudierten  Reaktionen,  wie  an 
ihnen  überhaupt  der  Begriff  der  Dissoziation 
zuerst  entwiclielt  wurde  (theoretisch  in  An- 
knüpfung an  die  Regel  von  Avogadro 
von  Cannizzaro,  Kopp,  Ke- 
kule,  Horst  mann,  experimentell  von 
St.  C  1  a  i  r  e  D  e  v  i  1 1  e  um  1860).  Daß 
sich  ein  Gas  im  Dissoziationszustand  be- 
findet, äußert  sich  in  verschiedenen  Eigen- 
schaften, zunächst  in  seiner  anormalen 
Dampfdichte.  Nach  Avogadro  ent- 
hält unter  gleichen  Druck-  und  Temperatur- 
bedingungen 1 1  verschiedener  Gase  gleich 
viel  Moleküle  oder  präzis:  1  Mol  Jedes 
Gases  erfüllt  22  412ccm  bei  0"  und  760  mm. 
Als  man  nun  das  Volumen  von  1  Mol 
NH4CI  im  Dampfzustand  bei  330"  maß, 
fand  man,  wenn  man  auf  0"  reduzierte, 
den  dop])elten  Wert,  was  sich  nur  erklären 
heß  durch  die  Annahme,  der  Dampf  sei 
vollständig  in  je  1  Mol  NH3  und  1  Mol 
HCl  zerfallen  den  chemischen  lü'äften 
entgegen,  die  diese  Moleküle  bei  gewöhn- 
licher Temperatur  zusammenhalten.  Bei 
anderen  Substanzen  fand  man  nicht  das 
doppelte  Volumen,  sondern  nur  ein  größeres 
als  man  eigentlich  nach  der  Formel  er- 
warten sollte,  d.  h.  der  Zerfall  war  nur 
partiell  eingetreten  und  der  Grad  dieses 
Zerfalls  heß  sich  imschwer  formulieren. 
Nennt  man  d  die  theoretisch  festzustellende 
Dampfdichte  des  unzerfallenen  Moleküls  und 
D  die  bei  gegebener  Temperatur  T  und  Druck 
P  wirklich  beobachtete  und  zerfällt  das 
Molekül  in  n  einfachere  (bei  J,  z.  B.  n  =  2: 
bei  NH.COOH.N  n  =  3,  nämlich  NH3 
+  NH3  +  CO 2),  so  würde  bei  vollständiger 

Dissoziation  D  =       sein,     bei    nicht    voll- 
n 

ständiger,    aber    zwischen    d    und        liegen. 

Setzt  man  die  betrachtete  Gasmasse  =  1, 
so  wird  der  dissoziierte  Bruchteil  oder  der 
Dissoziationsgrad  mit  a ,  der 
stets  ein  echter  Bruch  ist,  bezeichnet,  der 
nicht  dissoziierte  also  mit  1  —  a.  Von  z.  B. 
100  ursprünglich  un  zersetzten  Molekülen 
wächst  jetzt  die  Molekülzahl  auf  100  n  a 
+  100  (1  —  a)  =  100  [1  +  (n  —  l)a].  Dem 
Anwachsen  der  Molekülzahl  entsprechend 
ist  die  Abnahme  der  Dampfdichte: 

1  D  d  — D 

l+(n-l)a~  d  °^^^  "~(n-l)D 

(mit    den    beiden    Grenzfällen:    für  D  = 

wird  a=l:  vollständige  Dissoziation;  für 
D  =  d  wird  a  =  0:  keine  Dissoziation). 
Bei  derartigen  Messungen  von  a  stellte  sich 
nun  heraus,  daß  mit  steigender  Temperatur 
und  sinkendem  Druck  die  Größe  der  Dis- 
soziation zunimmt,  daß  sie  aber  bei  einem 
Gas  bei  tieferen  Temperaturen  schon  merklich 


wird  als  bei  einem  anderen.  Genau  ge- 
nommen wird  es  der  chemischen  Gleich- 
gewichtslehre entsprechend  überhaupt  kein 
völlig  undissoziiertes  wie  völlig  dissoziiertes 
Gas  geben,  vielmehr  werden  auch  bei  sehr 
tiefen  Temperaturen  neben  sehr  viel  J2- 
i\Iolekülen  einige  wenige  J-Atome  vorhanden 
sein.  Diese  Verochiedenheit  in  der  Größe 
von  a  bei  den  einzehien  Gasen  rührt  von 
den  Unterschieden  in  den  Affinitäten  oder^ 
angenähert,  Wärmetönungen  her,  mit  denen 
sich  die  einfachen  Moleküle  zu  den  kom- 
plizierteren verbinden.  Je  größer  die  Disso- 
ziationswärme ist,  um  so  schwieriger  zer- 
fallen die  Moleküle  und  um  so  höhere  Tem- 
peraturen muß  man  nach  dem  zweiten 
Hauptsatz  anwenden,  um  sie  zu  zerstören. 
N2O4  ist  z.  B.  schon  bei  Zimmertemperatur 
in  NO,  zerfallen,  bei  J2  muß  man  schon 
auf  OOO"  erhitzen,  um  merkliche  Dissozia- 
tion zu  erhalten  und  bei  H2O  tritt  Ho  und 
Oo  erst  bei  etwa  1200"  in  meßbaren  Mengen 
auf,  entsprechend  den  Reaktionswärmen: 

N2O4  =  2  NOo         —   13  000  cal 

J2  =  2  J  —   36  000  cal 

2  H2O  =  2  H2  +  O2  —  155  000  cal 

Uebersichtlich  kann  man  mit  großer  Annähe- 
rung diese  Beziehung  zwischen  Wärmetönung 
und  Dissoziationsgrad  mit  Hilfe  des  N  e  r  n  s  t  - 
sehen  Wärmetheorems  darstellen,  wenn  man 
mit  B  r  i  11  berechnet,  wie  groß  die  Disso- 
ziationswärme einer  Molekülart  sein  muß,  damit 
sie  bei  einer  gegebenen  Temperatur  T  bei  Atmo- 
sphärendi'uck  zur  Hälfte  in  zwei  einfachere  ge- 
spalten \vird  (man  nimmt  des  Vergleichs  halber 
a  =  0,5  und  nicht  a  =  1,  weil  dieser  Wert 
theoretisch  erst  für  T  =  00  erreicht  wird). 

cal  T  abs.  cal        T  abs. 


10  000 

281 

— 100  000 

2300 

20  000 

531 

—  150  000 

2400 

30  000 

770 

—  200  000 

4500 

50  000 

1230 

Bei  solchen  Molekülen  also  wie  Oo,  No, 
bei  denen  bisher  eine  Dissoziation  nicht 
beobachtet  ist,  hängen  die  Atome  mit  solch 
starker  Affinität  zusammen,  daß  man  bei 
den  zur  Trennung  nötigen  Temperaturen 
bisher  noch  keine  Messungen  anstellen  kann. 
Ein  schönes  Beispiel  für  einen  derartig 
steigenden  Zerfall  bietet  der  Schwefeldampf. 
Beim  Siedepunkt  des  Schwefels  (444")  be- 
steht dieser  aus  Sg-Molekülen ,  die  beim 
Höhererhitzen  erst  in  Sg  und  schließlich 
bei  etwa  800"  fast  vollständig  in  So -Moleküle 
zerfallen.  Bei  diesem  stufenweisen  Zerfall 
ist  jedoch  das  Temperaturgebiet  so  klein 
(450"  bis  800"),  daß  alle  3  Molekülsorten  (Sg, 
Sß,  So)  nebeneinander  koexistieren  und  sich 
kontinuierlich  die  Dampfdichte  von  der  den 
Sg-Molekülen  entsprechenden  bis  zu  der 
den  So-Molekülen  entsprechenden  auf  ein 
Viertel  reduziert.  Diese  Dichte  bleibt  dann 
lange  bestehen.    Erst  bei  2000"  bemerkt  man 


Dissoziation  (Grewölinlidie  Dissoziation) 


1049 


ein  weiteres  Sinken,  indem  bei  dieser  hohen 
Temperatur  nun  auch  die  fest  aneinander- 
haftenden  S-Atome  auseinanderfallen  und 
zu  50%  einzehi  bestehen  (Preuner, 
Stafford,  Nernst). 

Mit  diesem  Einfluß  der  Temperatur 
korrespondiert,  allerdings  ganz  wesentlich 
schwächer,  der  Einfluß  "des"  Druckes.  Hat 
man  z.  B.  N^O^  bei  50«  in  einem  Ballon 
abgeschlossen  beim  Druck  P  =  498  mm,  so 
findet  man  a  =  0,49.  Erniedrigt  man  nun 
P  auf  183  mm,  so  steigt  a  auf  ~0,G9.  Dem 
zweiten  Hauptsatz  entsprecliend  wirkt  das 
System  dem  Zwange,  der  mit  der  Druck- 
verkleinerung ausgeübt  wird,  entgegen:  Das 
Volumen  wächst  nicht  der  Druckver- 
minderung entsprechend  wie  bei  normalen 
Gasen  nach  dem  B  o  y  1  e  sehen  Gesetz, 
weil  das  dissoziierende  Gas  der  Erniedrigung 
durch  Nachlieferung  neuer  Moleküle  durch 
Spaltung  entgegenarbeitet.  Nur  auf  Disso- 
ziationen, die  ohne  Volum  Vermehrung  ver- 
laufen, ^yie  2HC1  =  H,  +  CI2,  hat  der 
Druck  keinen  Einfluß,  auch  kann  man  eine 
Aenderung  der  Dampfdichte  nicht  beob- 
achten. 

Der  Dissoziationszustand  eines  Gases  gibt 
sich  stets  durch  anomale  Eigenschaften"  zu 
erkennen,  z.  B.  wie  eben  erörtert  der  Dichte, 
des  Ausdehnungs-  und  Kompressibihtätskoef- 
fizienten  und  weiter  auch  der  spezifischen 
Wärme  und  der  Wärmeleitung.    Li  der  Tat 
muß  man  offenbar  bei  einem  dissoziierenden 
Gas  mehr  Wärme  zuführen  als  bei  einem  nor- 
malen, um  es  um  1°  zu  erwärmen,  da  ja  bei 
der   höheren    Temperatur   a  größer  ist  und 
damit  eine  Wärmemenge  absorbiert  wird,  die 
zur  Aufspaltung  einer  Anzahl  Moleküle  dient,  j 
So  ist  z.  B.  die  Molekulai wärme  von  46  g! 
(=  NO2)  Stickstoffdioxyd  bei  0o95  anstatt  15, 
wie  man  erwarten   sollte,   bei  100"  39  und 
bei  1570  7,1   (der  für  NO2  normale   Wert),  I 
indem  bei  steigender  Temperatur  a  immer  j 
größer  wird  und  eine  immer  kleiner  werdende 
Anzahl    von    N.O^-Molekülen    durch    Auf-! 
Spaltung    Wärme    verschluckt.       Hat    man 
weiter   ein   im   Dissoziationszustand   befind- 
liches Gas  zwischen  zwei  verschieden  warmen 
Platten,  so  findet  an  der  kälteren  fortwährend 
Vereinigung,     an     der     heißeren     Spaltung 
.  der  Moleküle  statt,  Vorgänge,  die  mit  Wärme- 
entwickelung    resp.   Wärmeabsorption    ver- 
bunden  sind.      Die   neben   dem   durch   die 
Molekülstöße      verursachten      gewöhnlichen 
Wärmetransport  so  hervorgebrachte  Wärme- 
leitung   übertrifft    die    normale    erheblich. 
So  leitet  z.  B.  Schwefeldampf  von  der  Kon- 
zentration  0,3  g    in   1  1    bei   500«  zweimal 
besser    als    Wasserstoff,     das     sonst     best- 
leitende Gas. 

Sehr  häufig  ist  die  Dissoziation  mit 
Farbänderung  verbunden,  indem  die  Spal- 
tungsprodukte    andere    Farbe     haben     als 


[die  größeren  Moleküle.  Das  farblose  N2O4 
wird  rot  beim  Zerfall  in  NO,,  das  farblose 
PCI5  wird  grün  infolge  Abspaltung  von  Gl.,, 
der  violette  Jj-Danipf  wird  hell  durch  Auf- 
treten farbloser  J-Atome. 

Häufig  tritt  der  Fall  ein,  daß  die  Disso- 
ziationsprodukte nicht  rein,  sondern  ver- 
mischt sind  mit  anderen  Gasen,  und  es 
fragt  sich  nun,  ob  dadurch  a  geändert 
wird.  Wird  ein  indifferentes  Gas,  z.  B.  N,  zu 
Jo-Dampf  zugesetzt,  ohne  daß  das  Volunien 
geändert  wird,  so  hat  dieser  Zusatz  gar  keinen 
Einfluß,  da  sich  dann  das  J,  nach  dem 
D  a  1 1  0  n  sehen  Gesetz  so  beträgt,  als  be- 
fände es  sich  im  Vakuum.  Wird  dagegen 
durch  das  indifferente  Gas  das  Volumen 
vermehrt,  so  steigt  natürlich  «,  da  diese 
Volumvergrößerung  denselben  Effekt  hat,  als 
ob  man  das  Volumen  des  Joddampfes  ver- 
mehrte oder  seinen  Druck  verminderte;  ein 
Fall,  der  z.B.  bei  der  Dampf  dichtebestimmung 
nach  V.  M  e  y  e  r  eintritt  wo  allmählich  Luft 
hinzu  diffundiert  und  die  Dampfdichte  ver- 
mindert. Setzt  man  aber  anstatt  eines  in- 
differenten Gases  eines  der  Dissoziations- 
produkte hinzu,  so  ist  ein  bedeutender  Ein- 
fluß nach  dem  Massenwirkungsgesetz  zu 
erwarten.  Hat  man  z.  B.  die  Dissoziation 
von  PCI3  =  PCI3  +  CI2,  so  gilt  nach  diesem 
Gesetz,  wenn  die  Partialclrucke  p  eingeführt 
werden : 


PPCI5 


=  konst. 


PPCl3-PCl2 

j  Setzt  man  nun  CU  hinzu,  so  kann  der  Aus- 
druck nur  konstant  bleiben ,  wenn  ppcu 
größer  wird,  d.  h.  also,  wenn  weniger  PCI5- 
Dampf  zerfällt.  Fügt  man  aber  CL  unter 
Volumvermehrung  hinzu,  d.  h.  unter  "Druck- 
verminderung des  PCI5,  so  kann  dies  den 
zurückdrängenden  Einfluß  überwiegen.  Kom- 
pensiert wird  er  gerade  oder  a  bleibt  un- 
verändert, wenn  der  Druck  des  zugefügten 
CI2  eben  so  groß  ist  wie  sein  Partialdruck 
im  partiell  zersetzten  reinen  PCI5. 

Schließhch  mögen  noch  einige  besonders 
gut  untersuchte  Beispiele  in  Formehi  an- 
geführt werden,  die  die  Größe  von  a  für 
behebige  absolute  Temperaturen  und  Partial- 
drucke  in  Atmosphären  berechnen  lassen, 
indem  sie  den  Ausdruck  der  Reaktions- 
isochore (vgl.  den  Artikel  ,,C  h  e  m  i  s  c  h  e  s 
Ct  I  e  i  0  h  g  e  w  i  c  h  t  ")  für  die  Gleichge- 
wichtskonstante  K  geben.  K  steht  in  nach- 
folgenden Beziehungen  zu  a,  wenn  kein 
Üeberschuß  eines  der  Dissoziationsprodukte 
vorhanden  ist,  und  P  der  Gesamtdruck  ist. 

1.  Für  Reaktionen  nach  dem  Schema 
J2  =  2  J  ist 

1 ^2 

K  = 


a^P 


1050 


Dissoziation  (GeAvöhnliclie  Dissoziation) 


2.    Für    Keaktionen 
2H2O  =  2  H2  +  O2  ist 


nach   dem    Schema 


3. 
2HC1 


2. 


4. 


0,0821  T     (2  +  a)(l  — a)2 
Für   Reaktionen   nach   dem    Schema 
=  H2  +  CL  ist 

.. «2 

^^  ~  4  (1  —  ay 
Wenn  man  also  K  kennt,  kann  man  a, 
nötigenfalls  durch  Probieren,  berechnen  für 
beliebige  absolute  Temperaturen  T  (vgl. 
auch  die  Zusammenstellung  in  L  a  n  d  0  1 1  - 
Born  Steins  Tabellen,^4.  Aufl.,  S.  406). 

1.  J2=2J 

bei  800"  zu  10  %  dissoziiert: 

log  K=  '^'^^^^^  — 1,75 log T+ 4,16.10-* 

+  0,422 
2HJ  =  J2  +  Ho 
bei  227°  zu    15%  dissoziiert: 

log  K  =  —^-  +  0,503  log  T  -  2,35 

2HC1  =  H2  +  CI2 

bei  170  0  7^u  0,4%  dissoziiert: 

log  K  =  -^  +  0,553  log  T  -2,42 

N2O4  =  2NO2, 

log  K=  7,337 -{^--^ 

5.  2H,0  =  2  H2  +  0, 

bei  1730°  zu  0,6%  dissoziiert: 

25  030  T 

log  K  =  11,46--^ 2,38  Ig  ^^ 

— 1,38.10-3  (T  __i000) 
—  6,85. 10-8  (T2  — 10002) 

6.  2CO2  =  2C0  +  O2 

bei  1700°  zu  1,3%  dissoziiert: 

log  K  =  15,48  -  ^^  +  2,93  lg  ^^ 

— 1,29.10-3  (T  —1000) 
+  1,61.10-^(12  —  10002). 

Wegen  der  Methoden  zur  Bestimmung 
solcher  Dissoziationen  kann  hier  nur  auf 
den  Artikel  ,,C  h  e  m  i  s  c  h  e  s  Gleich- 
gewicht" hingewiesen  werden.  Man 
kann  entweder  Dampfdichtemessungen 
machen  oder  analysiert  mit  besonderen 
Kunstgriffen  die  erhitzten  Gase. 

ibj  Flüssige  Systeme.  Wie  nach  der 
Analogie  gelöster  und  gasförmiger  Stoffe  zu 
erwarten  ist,  zeigen  auch  homogene  Lösungen 
häufig  Dissoziationserscheinungen,  die  sich  in 
anomalen  Gefrierpunktserniedrigungen  oder 
Siedepunktserhölmngen  äußern.  Da  diese 
in  verdünnten  Lösungen  der  Anzahl  der  ge- 
lösten Moleküle  proportional  sein  müssen, 
deuten  Abweichungen  von  der  nach  der 
Formel  zu  erwartenden  Molekulargröße  auf 
eine  Dissoziation  hin.  Dabei  können  einmal 
die  bei  organischen  Stoffen  häufigen  Doppel- 
molekülpolymerisationen, z.  B.  bei  Essig- 
säureanhydrid,    zerfallen    oder    es    können 


auch  Verbindungen  verschiedenartiger  Mole- 
küle dissoziieren,  z.  B.  Chlor alhydrat: 
CCl3CH(0H)  =  CCI3CHO  +  H2O 
oder  Ester  wie  Amylenacetat.  Zerfällt  ein  Mole- 
kül in  n  Teile  und  würde  es  undissoziiert  eine 
Gefrierpunktserniedrigung  umtg"  bewirken,  so 
wird  es  also  bei  völligem  Zerfall  eine  solche 
um  n.to"  hervorrufen.  Ist  der  Zerfall  nicht 
vollständig,  so  liegt  die  beobachtete  Er- 
niedrigung zwischen  beiden  Grenzen  und 
der  Dissoziationsgrad  ergibt  sich  zu 

t—U 


(n-l)to 

Diese  vielfach  geprüfte  Formel  versagt 
jedoch  in  bezug  auf  die  Genauigkeit  auch 
häufig,  da  sie  ja  nur  bei  verdünnten  Lösungen 
gilt,  wo  die  Messung  der  Konzentrationen 
unsicher  wird.  Hier  kann  man  sich  durch 
Verteilung  der  Substanz  auf  zwei  verschie- 
dene Lösungsmittel  helfen,  da  erfahrungs- 
gemäß der  Dissoziationsgrad  derselben  Sub- 
stanz in  verschiedenen  Lösungsmittehi  sehr 
verschieden  ist.  Man  kann  nach  Beck- 
mann die  letzteren  in  etwa  folgende 
Reihe  ordnen  nach  der  Stärke  ihrer  ,, dis- 
soziierenden" Kraft :  Wasser  an  erster  Stelle 
vermag  sogar  in  Ionen  zu  spalten,  Aether, 
Eisessig,  Alkohole,  Phenole,  Ester  lösen 
z.  B.  organische  Säuren  meist  mit  normalem 
Molekulargewicht;  über  Anethol,  Azobenzol, 
Paratoluidin  allmählich  weitergehend  lösen 
dagegen  Kohlenwasserstoffe  (Benzol,  Naph- 
talin),  Schwefelkohlenstoff,  Chloroform  meist 
unter  Bildung  größerer  Molekülkomplexe. 
Es  herrscht  hierbei  ein  Parallelismus  zur 
Größe  der  Dielektrizitätskonstante ;  je  größer 
diese,  um  so  größer  die  dissoziierende  Kr'aft. 
Ebensolche  Dissoziationen  treten  natürlich 
auch  in  Schmelzen  auf,  z.  B.  bei  Metallegie- 
rungen, wo  stets  deutlich  zu  bemerken  ist, 
daß  eine  in  reinem  Metall  z.  B.  Bi  gelöste 
Verbindung  z.  B.  BizMgg  partiell  disso- 
ziiert ist,  was  sich  aus  den  Schmelzdia- 
grammen  zu  erkennen  ergibt  (Ruer). 

2.  Heterogene  Systeme.  Der  Zerfall 
eines  heterogenen  Systems  unterscheidet 
sich  wesentlich  von  dem  eines  homogenen 
dadurch,  daß  nicht  allmählich  bei  stei- 
gender Temperatur  ein  immer  größerer  Teil 
des  festen  oder  flüssigen  Körpers  zerfällt, 
sondern  bei  gegebenem  Druck  setzt  sich 
bei  einer  Temperatur  der  Stoff  voll- 
ständig um.  Derartige  Dissoziationen,  z.  B. 
CaCOs  =  CaO  +  CO,,  fallen  unter  die  soge- 
nannten vollständigen  heterogenen  Gleich- 
gewichte. Erhitzt  man  z.  B.  CaCOg  bei 
Gegenwart  von  CO2  von  1  Atm.,  so  bleibt  es 
zunächst  bei  Steigerung  der  Temperatur  durch- 
aus unzersetzt,  bis  es  plötzlich  bei  900°  voll- 
ständig in  CaO  übergeht.  Geht  man  auch 
nur  ein  klein  wenig  mit  der  Temperatur 
herunter,  so  verwandelt  sich  das  CaO  wieder 
völlig  in   CaCOg,  ganz  unabhängig  davon, 


Dissoziation  (Grewölmliclie  Dissoziation) 


1051 


wieviel  CaO,  1  kg  oder  1  mg,  da  ist  (voraus- 
gesetzt natürlich,  daß  genügend  CO 2  von 
1  Atm.  vorhanden  ist).  Nur  bei  900»  können 
nelseneinander  CaCOg,  CaO,  COaVon  1  Atm. 
existieren.  Erhält  man  das  Gemisch  wohl 
auf  900°,  ermäßigt  aber  den  COa-Druck 
auch  nur  um  ein  "geringes,  so  zerfällt  alles 
CaCOa,  und  umgekehrt  kann  bei  Erhöhung 
kein  CaO  mehr  bei  900*^  existieren.  Die  Er- 
scheinung ist  genau  dieselbe  wie  bei  der 
Verdampfung,  wo  auch  einer  Temperatur 
nur  e  i  n  einziger  Dampfdruck  entspricht, 
bei  dem  Dampf  und  Flüssigkeit  koexistieren, 
während  unter  diesem  alle  Flüssigkeit,  über 
ihm  aller  Dampf  verschwindet,  imabhängig 
von  den  Mengen.  Wie  auf  alle  derartigen 
Gleichgewichte  ist  auch  auf  die  Dissoziation 
die  Phasenregel  anwendbar,  einfacher  ist 
aber  auch  hier  die  Anwendung  des  Massen- 
wirkungsgesetzes: wenn  man  sich  z.  B.  im 
Falle  der  CaCOg-Dissoziation  vergegen- 
wärtigt, daß  das  CaO  und  CaCOg  sicher 
einen  wenn  auch  sehr  kleinen  Dampfdruck 
haben,  die  wir  mit  jrcao  und  yrcaco,; 
gegenüber  dem  COo-Druck  pco,  bezeichnen 
wollen.        Das    Massenwirkungsgesetz    gibt 

dann  für  eine  Temperatur  K  =  Pco^  •  ^cao^ 

TtCaCOi 

und   da   yrcao   nnd   jrcaco.,   von    der   Menge 
des  CaO  und  CaCOg  unabhängig  und  damit 
konstant    sind,    muß  für    diese   Temperatur 
pco,.    konstant    sein,        K,    oder    hier    die 
Dissoziationsspannung,  ändert  sich  wie  bei 
allen   chemischen    Keaktionen  erheblich  mit 
der   Temperatur,    wie    das  einige  Beispiele 
zeigen  mögen ,  die  zugleich  Typen  für  der- 
artige Keaktionen  sind: 
1.        CaCOg  =  CaO  +  CO, 
9340 
log  pco.  (mm)  = ^-  +  1,1  log  T  — 

0,0012  T  +  8,882 

(bei  t=898o,C=  llTloabs.istp  =  7G0mm). 

2Ag20  =  4Ag+Oo 

2820 
log  po,  (Atm.)  =  —  ^1^  +  1,75  log  T  — 

0,0022  T  +  2,8 
20,5  Atm.). 


2. 


(bei  t  =  300»  ist  p  = 
Pt  J2  =  Pt  +  J2 

log  pj,  (Atm.)  =  — 


5900 
T 


+   1,75  log  T 


+  4,40 
(bei  t  =  164«  ist  p  =  3,4.10-5  Atm.). 
Aehnlich  wie  früher  beim  Beispiel  des 
S-Dampfes  kann  auch  bei  heterogenen  Reak- 
tionen ein  stufenweiser  Zerfall  stattfinden, 
z.  B.  häufig  bei  Hydraten  wie  CUSO4  mit 
5,3  und  1  Molekül  Kristallwasser  oder  bei 
Ammoniakverbindungen.  In  folgender  kleinen 
Tabelle  sind  die  NHg-Drucke  in  mm  bei  ver- 
schiedenen Temperaturen  verzeichnet,  die 
von  den  Verbindungen  AgCl .  1,5  NHg  und 
AgC1.3NH3  ausgeübt  werden.  Bringt  man 
z.  B.  AgCl  bei  12«  unter  immer  steigenden 


fC 

Salz  mit 

1,5  NHg       1 

3  NH3 

8 

24,9 

432 

12 

31,9 

520 

16 

40,9 

653 

20 

52,6 

793 

NHg-Druck,  so  bleibt  es  zunächst  unver- 
ändert; bei  31,9  mm  bildet  sich  dann  quanti- 
tativ das  Salz  mit  1,5  NH3,  das  nun  unver- 
ändert bleibt,  bis  der  Druck  520  mm  erreicht 
hat:  die  Dissoziationsspannung  des  Salzes  mit 
3  NH3.  Ganz  ähnlich  verhalten  sich  Hydrate, 
die  man  z.  B.  rein  darstellen  kann,  indem 
man  Salze  mit  zuviel  oder  zuwenig  Wasser- 
gehalt über  verdünnter  Schwefelsäure  von 
bekannten  HoO-Dampfdruck  stehen  läßt. 
Es  destilliert  dann  so  lange  HjO  vom  Salz 
zu  der  H2SO4,  bis  sich  das  Hydrat  ge- 
bildet hat,  dessen  HgO-Tension  kleiner  oder 
gleich  der  der  H2SO4  ist. 

Es  ist  gleichgültig,  ob  bei  derartigen 
Dissoziationen  neben  dem  abgespaltenen  Gas 
sich  ein  fremdes  befindet  oder  nicht.  Nur 
in  dem  einen  Falle,  daß  mehrere  Gase  auf- 
treten und  eins  derselben  im  Ueberschuß 
beigemengt  wird,  variiert  das  Verhalten 
etwas  dem  Massenwirkungsgesetz  ent- 
sprechend. Solche  Fälle  sind:  NH4SH  = 
NH3  +  H2S  oder  das  Ammoniumkarb- 
aminat,  das  3  Gase  liefert:  NH3  OCONH2 
=  2  NH3  +  CO 2.  Im  ersteren  Falle  ergibt 
das  Massenwirkungsgesetz,  daß: 

TTNHtSH 

bei  Gegenwart  des  ,, Bodenkörpers",  d.  h. 
festen  überschüssigen  NH4HS  konstant  ist  (bei 
einer  Temperatur).  Machen  wir  nun 
PnH;;  künstlich  größer,  so  muß  pH.,s  ab- 
nehmen, damit  K  konstant  bleibt.  Dabei 
wird  sich  die  Summe  von  pnH;,  +  pHjS, 
d.  h.  der  Gesamtdruck,  verändern,  wogegen 
das  Produkt  konstant  bleibt.  Die  Zahlen 
der  Tabelle  gelten  für  25,1«  C.  Während 
Pi  +  P2  stark  variiert,  bleibt  Pi.p,  praktisch 
konstant. 


pNH3  =  Pa 


PH.S  =  P2 


250 
208 

417 
453 


250 

294 
146 

143 


501 
502 

563 
596 


Pl-P2 


62  800 
61  000 
61  000 

64  800 


In  praxi  sind  derartige  Dissoziations- 
erscheinungen oft  schwer  zu  messen.  Beim 
Ansteigen  mit  der  Temperatur  stellt  sich 
meist  rasch  für  jede  Temperatur  ein  be- 
stimmter Druck  ein,  der  aber  beim  Wieder- 
heruntergehen mit  der  Temperatur  sich  nur 
langsam  wieder  ermäßigt,  da  jetzt  das  Gas 


1052     Dissoziation  (Gewöluiliciic  Dissoziation)  —  Dissoziation  ( El ektroly tische  Dissoziation) 


in  die  Poren  des  Körpers  liineindiffundieren 
muß.  Es  ist  daher  zweckmäßig,  mit  mög- 
lichst kleinen  Mengen  zu  arbeiten  und  wo- 
möglich eine  Lösung  des  festen  Körpers  anzu- 
wenden, z.  B.  CaCOa  in  geschmolzenem  KoCOg, 
da  diese  Lösung,  solange  noch  festes 
CaCOg  als  Bodenkörper  in  ihr  liegt,  genau 
dieselbe  Dissoziationsspannung  zeigt  wie 
reines  CaCOs  (natürlich,  wenn  die  eigene 
Spannung  des  Lösungsmittels  kleiner  ist). 
Ferner  können  leicht  sogenannte  feste  Lö- 
sungen des  Gases  im  Bodenkörper  oder  der 
festen  Restkörper  ineinander  auftreten,  die 
gerade  bei  wichtigen  Fällen,  wie  den  Metall- 
oxyden, FcsOg  usw.,  Messungen  unreprodu- 
zierbar machen. 

Dissoziationserscheinungen  treten  natür- 
lich auch  in  fest-flüssigen  Systemen  auf. 
Wird  ein  fester  dissoziierbarer  Körper,  z.  B. 
ein  Hydrat,  ein  Doppelsalz,  ein  Racem- 
körper,  der  sich  in  die  d-  und  1-Modifikation 
spalten  kann,  in  ein  Lösungsmittel  ge- 
bracht, so  ist  die  Konzentration  der  un- 
dissoziierten  Moleküle  konstant  c,  solange 
der  Bodenkörper  vorhanden  ist.  Die  Kon- 
zentrationen der  Spaltungsprodukte  Ciundca 
dagegen  stehen  nach  dem  Massenwirkungs- 
gesetz in  der  Beziehung  kc  =  c^.c^,  d.  h 
es  liegt  genau  derselbe  Fall  wie  vorhin  beim 
NH4SH  vor.  Sehr  ausführlich  ist  dieser 
Fall  am  Beispiel  des  Antliracenpicrats 
durchgefülu't  worden,  sowie  bei  zahlreichen 
Doppelsalzen  (v  a  n  '  t  Hof  f). 

Literatur.  Im  allgemeinen  :  Nernst,  Theoretische 
Chemie.  Stuttgart  1909,  Enke  6.  Aufl.  —  Im 
speziellen:  Brill,  Zritsrhr.  Physik.  Chem.  37, 
735,  1907.  —  Prcuncr  tind  Sctni2)i}f  Ebenda 
48, 1S9, 1909.  —  W.  Nernst,  Zeüschr.  Elektrochem. 
9,  627, 190S.  —  W,  Nernst f  Ann.  Phi/s.  Ju bei- 
band Boltzmunn  904,  190^.  —  Stafford, 
Zeitschr.  Phys.  Chem.  'j'j,  66, 1911.  —  W.  Nernst, 
Ebenda  8,  110,  1S91.  —  Rner,  Metallographie. 
Hamburg  1907,  S.  78  u.  99.  —  Behrend, 
Zeitschr.  Phys.  Chem.  15,  18S,  1S94.  —  J.  H. 
van't  Hoff,  Bildung  und  Spaltung  von  Dopjiel- 
salzen.     Leipzig  1897. 

H.  V.    W((rtetiberg. 


Dissoziation. 

Elektrolytische    Dissoziation. 

1.  Entwickclung  des  Begriffes.  2.  ^lethoden 
zur  quantitativen  Eestimmung  der  Dissoziation. 
3.  Dissoziationswärme.   4.  Dissoziationskonstante. 

I.  Entwickelung  des  Begriffs.  Die 
Tatsache,  daß  der  elektrische  Strom  beim 
Durchgange  durch  Lösungen  von  Säuren, 
Allialien  und  Salzen  Zersetzung  hervor- 
ruft, fand  ihre  nächstliegende  Deutung 
in  der  Annahme,  daß  der  Strom  die  Zer- 
reißung der  Moleküle  des  Elektrolyten  in 
ihre  entgegengesetzt  geladenen  Bestandteile 


bewirkt.  Daß  die  Zersetzungsijrodukte 
nur  an  den  Elektroden  erscheinen,  den 
Metallen,  welche  die  Ein-  und  Austrittsstellen 
des  Stromes  zum  elektrolytischen  Leiter 
bilden,  führte  Grotthus  (1805)  darauf  zu- 
rück, daß  im  Inneren  des  Elektrolyten  jedes 
aus  seinem  Molekülverbande  sich  ent- 
fernende geladene  Teilchen  (Ion)  in  seiner 
Nähe  ein  entgegengesetzt  geladenes  Teil- 
chen eines  anderen  Moleküls  findet  und 
sich  mit  diesem  zu  einem  Molekül  zusammen- 
schließt. Kur  an  den  Elektroden  ist  dies  nicht 
der  Fall  und  hier  sehen  wir  daher  die  Produkte 
der    elektrolytischen    Zersetzung    auftreten. 

Zur  Erklärung  der  neben  der  Abschei- 
dung an  den  Elektroden  im  Laufe  der 
Elektrolyse  allmählich  in  das  Innere  vorrücken- 
den Konzentrations-Aenderungen  bildete 
Hittorf  (1853—1859)  auf  der  von  Grott- 
hus gegebenen  Grundlage  die  Anschauung 
aus,  daß  die  beiden  Ionen  bei  Stromdurch- 
gang durch  den  Elektrolyten  die  Strecke  aus 
einem  Molekularverband  in  den  anderen  mit 
verschiedener  Geschwindigkeit   zurücklegen. 

Die  Untersuchung  endlich  der  Leit- 
fähigkeit von  Elektrolyten  (siehe  den  Artikel 
,,E1  e  k  t  r  0  ly  tis  ch  e  Leitfähigkeit") 
führte  F.  Kohlrausch  (1885)  zu  dem  Ge- 
setz von  der  unabhängigen  Wanderung  der 
Ionen:  In  sehr  verdünnten  Lösungen  ist 
die  Beweglichkeit  eines  Ions  eine  ihm,  eigen- 
tümliche Größe,  unabhängig  von  der  Natur 
des   mit  ihm  ,, verbundenen"  anderen  Ions. 

Die  scheinbar  naheliegende  Folgening, 
daß  die  elektrisch  geladenen  Bruchstücke 
der  Moleküle,  die  ,, Ionen",  auch  außerhalb 
des  Molekülverbandes  und  zwar  nicht  nur 
vorübergehend  existieren  können,  war  eine 
der  herrschenden  chemischen  Auffassung 
so  fremde,  daß  sie  nicht  gezogen  wurde, 
trotzdem  ihre  Notwendigkeit  von  Clausius 
bereits  von  anderem  Gesichtspunkte  aus 
erwiesen  w^ar.  Bestände  nämlich  die  Strom- 
wirkung im  Inneren  einer  Lösung  darin, 
daß  die  mit  endlicher  Kraft  zusammen- 
gehaltenen Teile  des  Elektrolyten,  z.  B. 
KCl,  auseinandergerissen  würden ,  so  be- 
dürfte es  zum,  Stromdurchgang  einer  be- 
stimmten, die  chemische  Verwandtschaft 
überwindenden  elektromotorischen  Ivraft. 
Das  ist,  wie  wir  später  sehen  werden,  für 
die  Ausscheidung  der  Bestandteile  des  Elek- 
trolyten an  den  Elektroden  auch  der  Fall, 
Umgehen  wir  aber  diese  wirkliche  Zersetzung 
des  Elektrolyten  an  den  Elektroden,  indem 
wir  sogenannte  unpolarisierbare  Elektroden 
verwenden,  z.  B.  Kupfer  in  Kupfersulfat,  Zink 
in  Zinksulfat  usw.,  wobei  nach  außen  alles 
unverändert  bleibt  —  so  genügt  schon  die 
kleinste  elektromotorische  Kraft,  um  Strom- 
durchgang zu  erzeugen.  Clausius  schloß 
daraus,  daß  die  stromleitenden  Salzteile 
in    Lösung    dissoziiert    seien,    wenn    auch 


Dissoziation  (Elektrolytiselie  Dissoziation) 


1053 


nur  vorübergehend  und  in  verschwindender 
Menge. 

Auch  Helmholtz  war  auf  Grund  ähn- 
licher Ueberlegungen  zu  dem  Schhiß  ge- 
langt, daß  „der  freien  Bewegung  der  positiv 
und  negativ  geladenen  Ionen  keine  chemi- 
schen   Kräfte    entgegenstehen    können". 

Das  Ziel,  das  sich  in  Richtung  der  Wege 
von  Hittorf-Kohlrausch  einerseits  und 
von  Clausius-Helmholtz  andererseits  ge- 
zeigt hatte,  wurde  von  Arrhenius  auf  einem 
dritten,  von  anderem  Forschungsgebiete 
ausgehenden  Wege  erreicht.  Es  ist  das  Ver- 
dienst von  Arrhenius,  die  Dissoziations- 
hypothese der  quantitativen  Forschung  zu- 
gänglich gemacht  zu  haben.  Er  zeigte,  daß 
nicht  nur  vorübergehend  und  in  minimaler 
Menge  freie  Ionen  in  Lösungen  existieren 
können,  sondern  daß  sich  ihre  Menge  in  Ab- 
hängigkeit von  verschiedenen  Faktoren,  Kon- 
zentration, Temperatur  usw.  angeben  läßt. 

DieDampfdruckerniedrigung,  Siedepunkts- 
erhöhung und  Gefrierpunktserniedrigung  einer 
Lösung  war  ihrer  Konzentration  proportional 
gefunden  worden  und  zwar  ist  die  Aende- 
nmg  aller  dieser  Größen  gegenüber  den- 
jenigen des  reinen  Lösungsmittels  für  ver- 
schiedene gelöste  Stoffe  die  gleiche,  wenn 
deren  Mengen  im,  Verhältnis  der  Molekular- 
gewichte stehen.  Diese  einfache  Gesetz- 
mäßigkeit der  seit  langem  häufig  unter- 
suchten Größen  hatte  sich  aber  erst  gezeigt, 
als  man  davon  absah,  die  nächstliegenden 
Beispiele  zu  wählen,  nämlich  die  Lösungen  der 
einfachen  anorganischen  Salze  in  Wasser, 
Diese  hatten  Werte  ergeben,  welche  von 
den  jener  einfachen  Gesetzmäßigkeit  ent- 
sprechenden stets  in  der  Richtung  abweichen, 
daß  eine  größere  Anzahl  von  Molekülen 
vorhanden  zu  sein  schien,  als  aus  der  ge- 
lösten Menge  zu  berechnen  war.  Man  mußte 
sich  hier  damit  begnügen,  für  jeden  solchen 
Stoff  denjenigen  Faktor  anzugeben,  mit 
welchem  der  geforderte  Wert  für  die  Dampf- 
druckerniedrigung, Siedepunktserhöhung  und 
Gefrierpunktserniedrigung  zu  multiplizieren 
war,  um  die  gefundenen   Werte  zu   geben. 

Zu  dieser  Gruppe  von  Erscheinungen 
kam  eine  neue,  deren  Gesetzmäßigkeit  und 
Ausnahmen  ganz  den  bei  jenen  gefundenen 
entsprachen.  Auch  der  osmotische  Druck 
(siehe  die  Artikel  ,, Osmotische  Theorie" 
und  ,, Lösungen")  ergab  für  verschiedene  ge- 
löste Stoffe  den  gleichen  Wert,  wenn  auf  gleiche 
Mengen  von  Lösungsmittel  die  gleiche  An- 
zahl gelöster  Grammoleküle  kam.  Voraus- 
gesetzt, daß  gewisse  nicht  salzartige,  zumeist 
organische  Stoffe,  wie  Rohrzucker,  Harnstoff 
usw.  in  Lösung  waren.  Für  Stoffe  dagegen 
wie  Chlorkalium  übertraf  wieder  der  ge- 
messene Wert  den  aus  dem,  Molekulargewicht 
berechneten  und  wenn  man  für  jedes  Salz 
den   Faktor   i   ermittelte,   mit  welchem  der 


berechnete  Wert  zu  multiplizieren  war, 
um  den  gefundenen  zu  geben,  so  war  dieser 
Faktor  gleich  dem  aus  dem  Dampfdruck, 
Siedepunkt    und    Gefrierpunkt    erhaltenen. 

In  seiner  Theorie  der  Lösungen  faßte 
van't  Hoff  alle  die  genannten  Gesetzmäßig- 
keiten unter  einheitlichem  Gesichtspunkt 
zusammen.  Er  leitete  aus  den  Beobach- 
tungen von  Pfeffer  über  den  osmotischen 
Druck  von  Rohrzuckerlösungen  bei  verschie- 
dener Konzentration  und  verschiedenen  Tem- 
peraturen die  Gültigkeit  der  Avoga dro- 
schen Regel  für  gelöste  Stoffe  ab:  der  os- 
motische Druck  des  gelösten  Rohrzuckers 
ist  gerade  so  groß  wie  der  Gasdruck,  den 
man  beobachten  würde,  wenn  man  das 
Lösungsmittel  entfernte  und  wenn  die  ge- 
löste Substanz  den  gleichen  Raum  bei 
gleicher  Temperatur  in  Gasform  erfüllend 
zurückbliebe;  es  gilt  für  gelöste  Stoffe  wie 
für  Gase  die  Gasgleichung  pv  =  RT  (siehe 
die  Artikel ,, Lösungen"  und  ,, Molekular- 
lehre"). 

Van't  Hoff  zeigte,  daß  der  osmotische 
Druck  ein  Maß  ist  für  den  Arbeitsaufwand, 
welcher  für  die  Trennung  von  gelöstem 
Stoff  und  Lösungsmittel  erforderlich  ist. 
Eben  dieselbe  Arbeit  kann  auf  anderem 
Wege  geleistet  werden,  indem  z.  B.  reines 
Lösungsmittel  aus  der  Lösung  zum  Ver- 
dampfen oder  zum  Ausfrieren  gebracht 
wird. 

Eine  Deutung  für  die  Abweichung  der 
wässerigen  Salzlösungen  von  den  z.  B. 
bei  Rohrzucker  aus  der  gelösten  Molekül- 
zahl berechneten  Nornialwerten  für  jene 
Trennungsarbeit  —  gemessen  direkt  am 
osmotischen  Druck  oder  indirekt  an  der 
Dampf  druckerniedrigung,  Siedepunktserhö- 
hung oder  Gefrierpunktserniedrigung  —  gab 
die  Theorie  von  van't  Hoff  nicht.  Ar- 
rhenius erkannte  das  Gemeinsame  der  nicht 
,, normal"  sich  verhaltenden  Stoffe  darin, 
daß  sie  in  Lösung  den  elektrischen  Strom 
leiten.  Daß  die  Fähigkeit  dazu  in  engem 
Zusammenhange  stehen  muß  mit  der  Ur- 
sache, welche  zur  Abweichung  von  den 
Nornialwerten  des  osmotischen  Druckes  usw. 
führte,  ging  schon  daraus  hervor,  daß,  wie 
die  Leitfähigkeit,  so  auch  jene  Abweichungen 
um  so  mehr  anstiegen,  in  je  mehr  Wasser 
ein    Grammolekül  eines    Salzes   gelöst   war. 

Van't  Hoff  hatte  die  Gültigkeit  der 
Avogadro sehen  Regel  für  gelöste  Stoffe 
erwiesen.  Abweichungen  der  Gase  von  dieser 
Regel  z.  B.  bei  der  Dampfdichtebestim- 
mung in  der  Richtung,  daß  die  gefundenen 
Werte  auf  eine  kleinere,  als  die  aus  der 
eingewogenen  Menge  berechnete  Molekül- 
zahl führten  (wie  z.  B.  beim  Benzoldampf 
oder  Essigsäuredampf),  waren  auf  eine  Asso- 
ziation, die  Bildung  von  Doppelmolekülen 
(CeHe)^,    (CH3C00H)2   usw.,    zurückgeführt 


1054 


Dissoziation  (Elektrolyüsche  Dissoziation) 


worden.  Die  Ergebnisse  in  umgekehrter 
Richtung,  z.  B.  beim  Chlorammonium  oder 
beim  Jod,  führten  entsprechend  zur  An- 
nahme einer  Dissoziation 

NH4CI  =  NH3  +  HCl;  J2  =  J  +  J. 

Es  schien  nur  eines  konsequenten  Weiter- 
schreitens  auf  dem  Wege  von  van't  Hoff 
zu  bedürfen,  um  bei  Lösungen  zu  den  gleichen 
Annahmen  zu  kommen.  Derjenigen  einer 
Assoziation  —  für  die  wenigen  Fälle,  welche 
sie  forderten  —  stand  keinerlei  Schwierig- 
keit im  Wege,  wohl  aber  schien  es  vom 
Standpunkte  der  Chemie  undenkbar,  in 
Lösung  eine  Dissoziation  von  Salzmolekülen 
in  ihre  Komponenten,  etwa  von  Chlornatrium 
in  Natrium  und  Chlor  anzunehmen.  War 
doch  die  heftige  Einwirkung  des  metallischen, 
molekularen  Natriums  auf  Wasser  bekannt; 
um  wieviel  mehr  glaubte  man  sie  den  Natrium- 
atomen in  Lösung  zuschreiben  zu  müssen. 
Nun  weist  aber  die  Fähigkeit  solcher  Lö- 
sungen, den  elektrischen  Strom  zu  leiten, 
darauf  hin,  daß  man  es  hier  nicht  mit  chemi- 
schen Atomen  —  wie  etwa  beim  Zerfall 
des  gasförmigen  molekularen  Jods  Ja  in 
J-Atome  ■ —  zu  tun  hat.  Aus  den  Ergeb- 
nissen bei  der  Elektrolyse,  insbesondere  aus 
den  von  Hittorf  und  von  Kohlrausch 
angeführten  Tatsachen,  folgt  vielmehr,  daß 
die  Bruchstücke  der  Salzmoleküle  in  Lösung, 
die  Ionen,  entgegengesetzte  elektrische  Ladung 
tragen  und  damit  andere  Eigenschaften 
haben  als  neutrale  Atome.  Und  nur  diese 
elektrisch  geladenen  Ionen  sind  es,  welche 
die  Leitung  des  Stromes  in  der  Lösung  über- 
nehmen. 

2.  Methoden  zur  quantitativen  Be- 
stimmung der  Dissoziation  (s.  auch  den 
Artikel  ,, Chemisches  Gleichgewicht"). 
Die  neue  Erkenntnis  von  Arrhenius  geht 
dahin,  daß  die  Fähigkeit  einer  Lösung,  den 
elektrischen  Strom  zu  leiten,  ein  Maß  gibt  für 
die  Anzahl  der  in  der  Lösung  vorhandenen 
freien  Ionen  (s.  den  Artikel  ,,Elektro- 
ly tische  Leitfähigkeit").  Befindet  sich 
ein  Grammolekül  NaCl  in  Lösung,  so  wächst 
seine  Leitfähigkeit  mit  der  Menge  des  Wassers 


bis    zu    einem   Maximum  A, 


Dieses   ist 


dann  eingetreten,  wenn  durch  weitere  Ver- 
dünnung die  Zahl  der  stromleitenden  freien 
Ionen  aus  dem  Grammolekül  NaCl  nicht 
mehr  wachsen  kann,  d.  h.  wenn  das  ge- 
samte NaCl  dissoziiert  ist.  In  allen  anderen 
Fällen  muß  die  Leitfähigkeit  des  Grammole- 
küls NaCl  kleiner  sein  Skh  A^.  Der  Bruch- 
teil a  des  Grammäquivalents,  der  in 
einer  Lösung  von  der  Leitfähigkeit 
A  dissoziiert     ist,     ist     also    gegeben 

durch    das    Verhältnis   -. —  =  a.    a  ist 

der  Dissoziationsgrad  der  Lösung. 
Arrhenius    zeigte,    daß    in    jeder    der 


Methoden,  welche  den  osmotischen  Druck 
direkt  oder  indirekt  zu  messen  erlauben, 
ein  zweiter  Weg  gegeben  ist,  um  den  Disso- 
ziationsgrad einer  Lösung  zu  ermitteln. 
Schreibt  man  nämlich  allen  aus  dem  ge- 
lösten Stoff  stammenden  Einzelindividuen, 
d.  h.  wie  jedem  Molekül,  so  auch  jedem  freien 
Ion  die  gleiche  Einwirkung  auf  den  osmo- 
tischen Druck  zu,  so  muß  sich  aus  dem  ge- 
messenen Mehrbetrag  des  osmotischen  Druckes 
über  den  für  ,, normales"  Verhalten  berech- 
neten der  Bruchteil  nicht  ,, normaler"  Mo- 
leküle, d.  h.  der  Dissoziationsgrad,  berechnen 
lassen. 

Führen  wir  die  Berechnung  an  der  in 
der  Handhabung  einfachsten  indirekten  Me- 
thode zur  Messung  des  osmotischen  Druckes 
aus,  der  Messung  des  Gefrierpunktes.  Es 
soll  der  Dissoziationsgrad  a  einer  Lösung 
bestimmt  werden,  in  welcher  eine  bekannte 
Menge  KCl  enthalten  ist.  Die  Messung  des 
Gefrierpunktes  der  Lösung  ergibt  eine  Er- 
niedrigung gegenüber  dem  des  AVassers 
um  t°.  Wäre  keine  Dissoziation  vorhanden, 
so  würde  aus  der  im  Liter  der  Lösung  be- 
findlichen Anzahl  von  Grammolekülen  KCl 
sich  der  Gefrierpunkt  angeben  lassen.  Wir 
wissen  ja  aus  den  Messungen  nicht  disso- 
ziierter  Substanzen,  daß  ein  Grammolekül 
in  einem  Liter  Wasser  den  Gefrierpunkt 
um  1,86°  erniedrigt.  Die  daraus  berechnete 
Gefrierpunktserniedrigung  für  unsere  KCl- 
Lösung  wäre  i°.  Mit  Kenntnis  dieser  beiden 
Werte  können  wir  den  Dissoziationsgrad  a  der 
Lösung  angeben.  Durch  die  Dissoziation  bis 
zum  Grade  a  ist  die  Zahl  der  Gefrierpunkt- 
erniedrigenden Einzelindividuen  vermehrt 
worden.    Wäre  z.  B.  für  die  KCl-Lösung  a 

4 
=  T ,  so  wären  von  100  gelösten  Molekülen 

4  /       4\ 

;-.  100=80  dissoziiert  und  der  Rest     1 — r  ) 

100  =  20  nicht  dissoziiert.  Jedes  disso- 
ziierte Molekül  würde  hier  zwei  Ionen  liefern. 
Statt  der  gelösten  100  Moleküle  wirkten 
also  auf  den  Gefrierpunkt  die  Summe  der 
nicht  dissoziierten  Moleküle  und  der  Ionen, 
also  20  +  2.80  =  180.  Allgemein:  die 
gelöste  Menge  gleich  1  gesetzt,  ist  1  —  a 
die  Anzahl  der  nicht  dissoziierten  Mole- 
küle und  2  a  die  Anzahl  der  Ionen.  Es 
sind  also  vorhanden  1  —  a  +  2a=l+a 
Moleküle  +  Ionen.  Für  diesen  Zustand  der 
Lösung  gilt  die  experimentell  gefundene 
Gefrierpunktserniedrigung  t°.  Die  für  die 
gelöste  Menge  unter  Annahme  fehlender 
Dissoziation  sich  berechnende  „normale" 
Gefrierpunktserniedrigung  war  i°.  Es  ist  also 
l-fa_t  t —  to 

Zerfällt  ein  Molekül  bei  der  Dissoziation 


Dissoziation  (Elektrolytische  Dissoziation) 


1055 


nicht  in  zwei  (wie  KCl),  sondern  in  n  Ionen 
[z.  B.  K2(S04)  in  3,  K4(FeCy6)  in  5J,  so  ist  die 
Gesamtzahl 

1  —  a  +  na  =  1  +  (n  —  1)  a  =  ,    . 

Die  auf  den  beiden  völlig  verschiedenen 
Wegen,  durch  Messung  der  Leitfähigkeit 
und  durch  direkte  oder  indirekte  Messung 
des  osmotischen  Druckes  erhaltenen  Zahlen- 
werte für  a  verglich  Arrhenius  und  fand 
Uebereinstimmung.  Von  dem  Grade  dieser 
Uebereinstimmung  mag  die  folgende  Zu- 
sammenstellung nach  van't  Hoff  und 
Keicher  ein  Bild  geben.  Es  sind  darin  die 
Werte  von  i  =  1  +  (n  ^ —  1)  a  verzeichnet,  d.i. 
derjenige  Faktor,  welcher  angibt,  in  welchem 
Verhältnis  die  Molekülzahl  durch  die  Disso- 
ziation vergrößert  ist.  i^  fand  de  Vries  aus 
Messungen  des  osmotischen  Druckes  (er 
verwendete  die  plasmolytische  Methode, 
bei  welcher  von  einer  halbdurchlässigen 
Membran  umgebene  Pflanzenzellen  in  Lö- 
sungen verschiedener  Konzentration  gebracht 
und  diejenigen  aufgesucht  wurden,  in  wel- 
chen die  Zelle  sich  weder  ausdehnte  noch 
zusammenzog,  welche  also  Wasser  weder  zum 
Ein-  noch  zum  Heraustreten  brachten,  d.  h. 
gleichen  osmotischen  Druck,  wie  der  Zell- 
inhalt hatten.  Indem  er  so  z.  B.  eine 
Zuckerlösung  mit  einer  Chlorkaliumlösung 
von  gleichem  osmotischen  Druck,  aber 
verschiedenem  Molekulargehalt  verglich,  er- 
gab sich  das  i  für  die  letztere),  i,  ist  der  aus 
der  Gefrierpunktserniedrigung  von  Arrhe- 
nius und  ig  der  aus  der  Leitfähigkeit  von 
van't  Hoff  und  Reicher  ermittelte  Wert. 


Essigsäure,  aus  der  Leitfähigkeit  zu  be- 
rechnen, fehlt  zunächst  die  Kenntnis  von 
^oo.  Denn  das  Aequivalentleitvermögen 
nähert  sich  hier  nicht  einem  annähernd 
konstanten  Werte,  welcher  die  Extrapolation 
auf  den  Wert  für  unendliche  Verdünnung 
erlaubt.     Die  Gleichung  von  Kohlrausch: 

ergibt  aber  eine  indirekte  Bestimmung  von 
^oo-  Wir  untersuchen  statt  der  schwachen 
Essigsäure  eines  ihrer  Neutralsalze,  die 
sämtlich  stark  dissoziiert  sind,  und  zwar  ein 
solches,  für  welches  die  Wanderungsgeschwin- 
digkeit des  Kations  1k  bekannt  ist,  z.  B. 
Natriumacetat.  Die  Ermittelung  von  ^oo 
ergibt  dann  für  das  Essigsäure-Ion  U  =  -^oo 
—  1k,  und  da  aus  Messungen  an  starken 
Säuren  das  1k  für  das  Wasserstoff-Ion  be- 
kannt ist,  so  ergibt  sich  das  direkt  nicht  zu 
ermittelnde  A,^  für  die  Essigsäure  und  man 
kann  somit  aus  der  Leitfähigkeit  A  der 
Essigsäure  bei  irgendeiner  Konzentration 
den  dieser  Konzentration  zukommenden  Disso- 


ziationsgrad a= 


Ar 


angeben. 


Salz 


KCl 

Ca(N03),> 
MgSO^  " 
LiCl 
SrCL 


O     I     ö 

CC     ^      rH 

■^n  > 

^  ^'^ 
o  d  cri 


i, 

12 

osm. 

Gefrier- 

Druck 

punkt 

13 

Leit- 
fähigkeit 


0,14 
0,18 
0,38 
0,13 
o,iS 


1,81 



2,48 

2,47 

1,25 

1,20 

1,92 

1,94 

2,69 

2,52 

1,86 

2,46 

1,35 
1,84 

2,51 


Mit  der  Verfeinerung  der  Methoden  ge- 
staltete sich  die  Uebereinstimmung  noch 
vollkommener.     So  fand  Loomis  für  KCl: 


Molekular- 
gehalt 


i  aus  dem 
Gefrierpunkte 


0,1 
0,05 
0,02 
o,oi 


1,857 
1,886 
1,911 
1,941 


i  aus  der 
Leitfähigkeit 


1,864 
1,888 
1,922 
1,941 


d. 


Um    den    Dissoziationsgrad    schwacher, 
h.    wenig'  dissoziierter   Elektrolyte,    wie 


3.  Dissoziationswärme  (s.  auch  den 
Artikel  ,, Thermochemie".)  Auch  das 
thermochemische  Verhalten  der  Elektrolyte 
findet  seine  Deutung  in  der  Dissoziations- 
theorie. Beim  Zusammenbringen  von  ver- 
dünnter Salzsäure  mit  verdünnter  Natron- 
lauge erhält  man  pro  Gramm-Aequivalent 
die  Wärmemenge  von  13700  Kalorien. 
Ebendieselbe  Zahl  findet  man,  wenn  2nan 
statt  der  Salzsäure  eine  andere  (gut  leitende) 
Säure  und  statt  der  Natronlauge  eine  andere 
derartige  Base  nimmt.  Diese  Tatsachen 
finden  ihre  zusammenfassende  Begründung 
in  der  Dissoziationstheorie.  Die  stark 
dissoziierten  Salze  KCl,  NaCl  usw.  sind 
in  verdünnter  Lösung  nur  in  Form  freier 
Ionen  vorhanden  und  es  ist  daher  kein 
Grund  zu  einem  chemischen  Vorgang  und 
damit  zu  einem  Wärmeeffekt  gegeben, 
wenn  diese  Lösungen  gemischt  werden.  Das- 
selbe ist  bei  HCl  und  HNO 3  der  Fall  und 
ebenso  auch  bei  KOH  und  NaOH.  Bringt 
man  dagegen  HCl  und  NaOH  zusammen, 
d.  h.  freie  Wasserstoff-,  Chlor-,  Natrium- 
und  Hydro xylionen,  so  bleiben  die  Chlor- 
und  Natriumionen  unverändert,  Wasser- 
stoff- und  Hydro  xylionen  aber  vereinigen 
sich  zu  Wasser  entsprechend  der  Tatsache, 
daß  Wasser  ein  außerordentlich  schlechter 
Leiter,  also  fast  völlig  undissoziiert  ist.  Die 
Gleichung  ist  hiernach  also  zu  schreiben: 

H  +.C1  +  Na  -I-  ÖH  =  Na  +  Ci  -I-  HgO. 

Die  Neutralisationswärme  starker  Säuren 
und  Basen  ist  demnach  nichts  anderes  als 
die  Bildungswärme  des  Wassers  aus  Wasser. 


1056 


Dissoziation  ( Elektro ly tische  Dissoziation) 


Stoff-  und  Hydro xylionen.  Die  früher  auf- 
fallende Tatsache,  daß  diese  Wärmetönung 
von  dem  Anion  der  Säure  und  dem  Kation 
der  Base  unabhängig  ist,  erweist  sich  jetzt 
als  von  der  Dissoziationstheorie  gefordert. 
Zugleich  sieht  man,  daß  diese  Forderung 
nur  erfüllt  sein  kann  bei  stark  dissoziierten 
Stoffen.  Die  schwach  dissoziierte  Essig- 
säure z,  B.  muß  bei  ihrer  Neutrahsation  mit 
Natronlauge  erst  in  die  Ionen  aufgespalten 
werden  und  um  die  Wärmemenge,  welche 
diesem  Vorgange  entspricht,  muß  die  normale 
Neutralisationswärme  verändert  erscheinen. 
Je  nachdem  die  gefundene  Wärmetönung 
größer  oder  kleiner  ist  als  13700  Kalorien, 
wird  sich  die  Dissoziation  der  schwachen 
Säure  oder  Base  als  unter  Wärmeentwicke- 
lung oder  War  nie  verbrauch  verlaufend  zu 
erkennen  geben.  So  findet  man  bei  Neu- 
tralisation von  Kalilauge  mit  der  wenig 
dissoziierten  Essigsäure  13400  Kalorien,  mit 
der  gleichfalls  schwachen  Flußsäure  16270 
Kalorien.  Die  Dissoziationswärrae  der  Essig- 
säure ist  also  positiv  13700  —  13400  =  300 
Kalorien,  die  der  Flußsäure  negativ  13700 
—  16  270  =  ~  2570  Kalorien. 

4.  Dissoziationskonstante  (s.  auch  den 
Artikel  „Chemisches  Gleichgewicht"). 
Wir  haben  gesehen,  daß  der  Dissoziations- 
grad, d.  h.  der  in  Ionen  zerfallene  Bruchteil 
der  überhaupt  vorhandenen  Moleküle  des 
Elektrolyten  aus  der  Gefrierpunktserniedri- 
gung und  den  ihr  entsprecheiulen  Methoden 
ebenso  wie  aus  der  Leitfähigkeit  sich  ergibt. 
Der  so  charakterisierte  Zustand  der  Lösung 
ist  nach  den  Anschauungen  der  kinetischen 
Gastheorie  kein  ruhender,  sondern  er  erhält 
sich  im  Schwanken  um .  einen  konstant 
bleibenden  Mittelwert:  das  sich  einstellende 
Gleichgewicht  zwischen  Molekülen  und  Ionen 
ist  kein  statisches,  sondern  ein  kinetisches. 
Es  findet  fortwährend  Zerfall  von  Molekülen 
KA  und  Wiedervereinigung  von  Kationen 
K  und  Anionen  A  statt.  Wenn  wir  diese 
Teilvorgänge  in  der  Vorstellung  trennen, 
so  haben  wir  die  Wiedervereinigung  um  so 
häufiger  in  der  Zeiteinheit  anzunehmen,  je 
•öfter  ein  Kation  mit  einem  Anion  zusammen- 
stößt. Man  kann  also  die  Geschwindigkeit 
Vi  dieses  Teilvorgangs,  der  Wiedervereini- 
gung, proportional  der  Konzentration  von 
Anion  ca  und  Kation  ck,  d.  h.  proportional 
dem  Produkt  beider  Konzentrationen  setzen: 

Vi  =  kl.  CK.  Ca, 
worin  ki  ein  Proportionalitätsfaktor  ist. 
Andererseits  wärkt  auf  jedes  vorhandene 
Molekül  KA  die  dissoziierende  Kjaft  des 
Wassers  (dessen  Konzentration  in  ver- 
dünnten Lösungen  bei  dem  großen  Ueber- 
schuß  des  Wassers  als  Lösungsmittel  konstant 
zu  setzen  ist).  Es  werden  "also  in  der  Zeit- 
einheit um  so   mehr  Moleküle  zerfallen,  je 


mehr  vorhanden  sind,  d.  h.  die  Geschwindig- 
keit V2  dieses  Teilvorganges  ist 

Vo  =  ka .  cka, 

wobei  wieder  ko  ein  Proportionalitätsfaktor 
ist.  Es  ist  nicht  möglich,  die  Einzelgeschwin- 
digkeiten Vi  und  V2  in  unserem  Falle  zu 
messen.  Wir  können  von  ihnen  nur  aussagen, 
daß  das  Gleichgewicht  zwischen  Disso- 
ziation und  Wiedervereinigung  dadurch  cha- 
rakterisiert ist,  daß  Vi  =  V2  ist.  Es  ist  also 
im  Gleichgewicht: 

kl .  Ck . Ca  =  ko , Cka 

Ck.  Ca  _  ka 

Cka         kl 

und  r_ "  =  K  gesezt : 


kx 


Ck  .  Ca 

Cka 


K. 


Dies  ist  der  Ausdruck  für  das  Gesetz 
der  chemischen  Massenwirkuug,  das 
für  Nichtelektrolyte,  angewandt  also  auf 
die  reagierenden  neutralen  Molekülarten,  von 
Williamson,  Guldberg  und  Waage, 
Pfaundler  u.  a.  erwiesen  worden  ist.  Auf 
die  elektrolytische  Dissoziation  hat  es  Ost- 
wald angewendet.  Er  zeigte  an  einer  großen 
Anzahl  organischer  Säuren,  daß  ihr  durch 
Messung  der  Leitfähigkeit  ermittelter  Disso- 
ziationsgrad für  verschiedene  Verdünnungen 
sich  mit  dem  Gesetz,  das  er  in  dieser  speziellen 
Form  als  Verdünnungsgesetz  der  Elek- 
tro lyte  bezeichnete,  in  Uebereinstimmung 
fand.  Da  bei  der  Auflösung  eines  binären 
Elektrolyten  die  Zahl  der  positiven  und 
negativen  Ionen  gleich  ist,  so  vereinfacht  es 
sich  (wenn  ci  die  Konzentration  des  einen 
Ions  und  Cm  die  der  Moleküle  bedeutet)  zu 

Cm 
Wenn  bei  der  Gesamtkonzentration  c 
des  gelösten  Stoffes  der  Dissoziationsgrad  a 
ist,  so  ist  die  Konzentration  jedes  der  Ionen 
ci  =  a.c  und  die  Konzentration  der  nicht 
dissoziierten  Moleküle  Cm  =  (1  —  a)  c,  also 


K  = 


a^c 


Um  den  Sinn  der  Dissoziationskonstante  K 
anschaulich  zu  machen,  setze  man  c  ==  K, 
die  Konzentration  gleich  dem  Werte  der 
Dissoziationskonstanten;  dann  wird  a^  = 
1  —  a  und  a  =  0,618,  d.  h.  die  Dissoziations- 
konstante ist  diejenige  Konzentration,  bei 
welcher  der  Dissoziationsgrad  0,618  beträgt. 

Oder  man  setze  a  =  t, ,  dann  wird  K  =  ^  ^' 

d.  h.  die  Dissoziationskonstante  ist  die  Hälfte 
derjenigen  Konzentration,  bei  welcher  der 
Elektrolyt   zur  Hälfte   dissoziiert   ist. 

Man  erhält  also  die  Dissoziationskonstante 


Dissoziation  (Elektrolytische  Dissoziation)  —  Dodonaeus 


1057 


K,  indem  man  den  Dissoziationsgrad  a  für 
irgendeine  Konzentration  c  feststellt,  sei 
es  durch  Messung  des  osmotischen  Druckes 
(Gefrierpunktserniedrigung,  Siedepunktser- 
höhung usw.),  sei  es  durch  Messung  der  Leit- 
fähigkeit Ä  bei  dieser  Konzentration,  nachdem. 
Aoo  auf  dem  oben  angegebenen  Wege  durch 
Untersuchung  der  Leitfähigkeit  eines  Neu- 
tralsalzes   bekannt   geworden   ist. 

Ist  die  Dissoziationskonstante  K  für  einen 
Elektrolyten  einmal  bestimmt,  so  ist,  wenn 
man  in  die  obige,  nach  a  aufgelöste  Gleichung 
den  Wert  für  K  einsetzt,  für  jede  Konzen- 
tration c'  der  Dissoziationsgrad  a  anzugeben. 
Die  Prüfung  der  Gleichung  bestand  darin, 
daß  der  so  "berechnete  Wert  für  den  Disso- 
ziationsgrad mit  dem  direkt  aus  der  Leit- 
fähigkeit bei  der  betreffenden  Konzentration 
gefundenen  verglichen  wurde.  So  fanden 
van't  Hoff  und  Reicher  für  Essigsäure 
nach  Ermittelung  der  Konstanten  K  = 
0,0000178  folgende  Werte  für  den  Disso- 
ziationsgrad  ))ei  verschiedenenVerdünnungen: 


1 

100 

a  aus  Leit- 

100 

a  aus  K 

n 

fähigkeit  Ä 

be 

rechnet 

o,994 

0,402 

0,42 

2,02 

0,614 

0,60 

15,9 

1,66 

1,67 

i8,i 

1,78 

1,78 

I  500 

14,7 

15,0 

3010 

20,5 

20,2 

7480 

301 

30,5 

15000 

40,8 

40,1 

Molekulargehalt 

u 

K 

0,0001 

0,987 

0,0075 

0,001 

0,972 

0,0337 

0,01 

0,934 

0,1322 

0,1 

0,853 

0,6230 

1,0 

0,748 

2,2200 

also    eine   Veränderlichkeit   des   Wertes   für 
K  um  das  400 fache. 

M.  Rudolphi  gab  den  Hinweis,  daß  der 


Ausdnick 


an^c 


der  Forderung  der  Konstanz 


Eine  ebenso  guteUebereinstimmung  liefer- 
ten mehrere  Hunderte  von  Säuren  und  Basen. 
Ihnen  allen  gemeinsam  ist,  daß  sie  nur 
schwach  dissoziiert  sind,  daß  also  wie  bei 
Essigsäure  und  Ammoniak  A^^  experimen- 
tell nicht  erreichbar  ist. 

Bemerkt  sei,  daß  für  den  Fall  sehr  ge- 
ringer Dissoziation,  für  den  Fall  also,  daß 

Ct"C" 

in  der  Formel  K=7:j ^    der   Wert   von 

(1 — a)c 

a  gegen  1  verschwindet,  die  Verhältnisse 
leicht  zu  überblicken  sind  unter  Berück- 
.sichtigung  der  sich  ergebenden  Verein- 
fachung, daß  dann  die  Konzentration  der 
Ionen  proportional  ist  der  Wurzel  aus  der 
Gesamtkonzentration:  ac  prop.  Vc. 

Für  stark  dissoziierte  Elektrolyte 
versagt  die  Ostwaldsche  Formel,  so 
für  alle  Neutralsalze  und  für  die  starken 
Säuren  und  Basen.  Versucht  man  z.  B. 
für  Chlorkalium  aus  den  für  verschiedene 
Konzentrationen  gemessenen  Dissoziations- 
graden a  die  Konstante  K  zu  berechnen, 
so  ergibt  sich: 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


bei    verschiedenen    Verdünnungsgraden    für 
starke  Elektrolyte  besser  genügt  und  van't 

Hoff  fand  dafür  den  Ausdruck  7^ — '—-c^  =  K. 

(1— a)2 

Der  Grund  aber  für  die  Abweichung  der 
starken  Elektrolyte  von  der  einfachen  Form 
des  Massenwirkungsgesetzes  hat  sich  bisher 
nicht  auffinden  lassen.  Möglich,  daß  hier 
physikalische  Ursachen  wirksam  sind  wie 
die  Wechselwirkung  zwischen  Ionen  und 
Molekülen  oder  Ursachen  mehr  chemischer 
Natur,  wie  die  Selbstkomplexbildung,  der- 
zufolge  in  KCl-Lösungen  ein  Zerfall  in  K  und 
das  komplexe  Ion  KClj  eintreten  kann, 
oder  daß  Hydratbildung  mitwirkt,  die  alle 
dazu  führen  würden,  daß  die  verwendeten 
Meßmethoden  nicht  den  wahren  Disso- 
ziationsgrad ergeben,  weder  die  Leitfähigkeit, 
von  der  man  das  aus  einem  anderen  Grunde 
ohnehin  annehmen  muß,  noch  auch  die 
osmotischen  Methoden.  Jedenfalls  war  diese 
Unstimmigkeit  hier  hervorzuheben,  da  sie 
ein  vielbearbeitetes  Problem  bildet,  von 
dessen  Erledigung  eine  wesentliche  Erwei- 
terung unserer  Kenntnisse  vom  Zustande 
gelöster  Stoffe  erwartet  werden  darf. 

Literatur.  Sv.  Arrhenitis,  Lehrbuch  der  Elektro- 
chemie. Leipzig  1901.  —  W.  Ostwald,  Lehrbuch 
der  allgemeinen  Chemie,  4-  Avfl.  Leipzig  1909.  — 
W.  Nevnst,  Theoretische  Chemie,  6.  Aufl.  Stutt- 
gart 1909.  —  M,  Le  Blanc,  L^ehrbuch  der  Elektro- 
chemie, 4.  Aufl.  Jjeipzig  1906.  —  R.  Abegg, 
Theorie  der  elektrolytischcn  Disitoziation.  Stuttgart 
1903.  —  A.  Coehn,  Elektrochemie  in  ßlüller- 
Pouillets  Lehrbuch  der  Physik,  IV,  10.  Avfl. 
Braunschweig  1909. 

A.  Coehn. 


Dodouaeus 

Rembertus. 


RembertDodoens wurde  im  Jahrel517  zuMecheln 
geboren,  studierte  frühzeitig  in  Löwen  und  wurde 
schon  mit  18  Jahren  Lizentiat  der  Medizin.  Daneben 
betrieb  er  hauptsächlich  Astronomie,  Geographie 
und  besonders  Botanik.  Er  besuchte  noch  viele 
deutsche,  französische  und  italienische  Uni- 
versitäten (Näheres    ist   nicht   bekannt),    wahr- 

67 


1058 


Dodonaeus  —  Dolmi 


scheinlich  (nach  Meerbeeck)  zwischen  1535  und 
und  1546,  und  wurde  1548  Stadtarzt  in  seiner 
Vaterstadt.  Dort  widmete  er  seine  Mußestunden 
der  Botanik,  in  der  er  auch  junge  ]\Iänner  unter- 
wies. 1557  \TOrde  ihm  eine  medizinische  Pro- 
fessur in  Löwen  angeboten,  die  er  jedoch  der 
sehr  ungittistigen  Betlingungen  wegen  ausschlug. 
Eine  sich  ihm  gegen  1568  bietende  Gelegenheit, 
Leibarzt  König  Philipps  II.  von  Spanien  zu 
werden,  ging  auch  unerfüllt  vorüber.  1574  folgte 
er  einem  Rufe  als  Leibarzt  Kaiser  Maximilians  IL 
nach  Wien,  wo  er  neben  Clusius  wirkte  und 
seine  Stellung  von  1576  bis  1579  auch  bei  dessen 
Nachfolger  Rudolf  IL  bekleidete.  Auf  der  Rück- 
reise hielt  er  sich  zun.ächst  in  Köln  auf  und  ge- 
langte erst  1582  wieder  nach  Mecheln.  Im  selben 
Jahre  übernahm  er  eine  medizinische  Professur 
in  Leyden  und  starb  im  ]\Iärz  1585. 

Ueber  seine  Werke  sei  folgendes  bemerkt:  Auf 
Veranlassung  des  Buchhcändlers  J.  Vanderloc 
zu  Antwerpen,  der  schon  1548  seine  Isagoge 
cosmographia  in  astronomiam  et  geographiam 
gedruckt  hatte,  gab  er  1552  als  erstes  botanisches 
Werk  sein  ,,De  frugum  historia  liber  unus  etc.". 
Erwähnt  sei  ferner  das  ,,Cruydeboek  etc."  (1554); 
sein  Hauptwerk  sind  die  „Remberti  Dodonaei 
Älechlinensis  medici  Caesarei  stirpium  historiae 
pemptades  sex  sive  libri  XXX  (Antwerpen  1583, 
fol.,  welches  1305,  teils  fremde,  teils  eigene, 
vielfach  schon  in  früheren,  hier  nicht  erwähnten 
Schriften  veröffentlichte,  oft  vorzügliche  Ab- 
bildungen enthält,  und  1616,  lange  nach  seinem 
Tode,  in  2.  Auflage  erschien).  Die  Beschreibungen 
der  Pflanzen  sind  präzise  und  meist  ausführ- 
licher als  bei  seinen  Vorgängern.  Viele  größere 
Gattungen  und  Familien,  auch  wo  die  Ver- 
wandtschaft nicht  so  augenfällig  ist,  treten  bei 
seiner  im  übrigen  noch  rohen  und  unwissen- 
schaftlichen Anordnung  hervor.  Auch  seine 
freilich  sehr  lairze  Erklärung  der  Pflanzenteile 
bedeutet  einen  Fortschritt  gegen  früher. 
Litesatur.     JP.    J.    von   MeerheeU,     Recherches 

historiqucs  sur  la  vie  et  les  ovvrages  de  Remhert 

Dodonaeus.     ßlecheln  18J,1,  IS.  354.  —  Ernst  H. 

F.   Meyer,     Geschichte    der   Botanik,    Bd.  IV, 

8.  340  bis  350.     Königsberg  1857. 

W.    Ituhlancl. 


Triadenlehre,  nach  der  Gruppen  von  drei  ähnlichen 
Elementen  mit  bestimmten  Unterschieden  der 
Atomgewichte  anzunehmen  sind.  Mit  dieser 
Idee  war  er  ein  Vorläufer  der  späteren  Begründer 
des  periodischen  Systems  der  Elemente.  Ueber 
sein  Leben  und  Wirken  vgl.  Vogels  Gedenkrede 
in  den  Schriften  der  Bayrischen  Akademie  1849. 

E.   von  Meyer. 


Doebereiner 

Johannes  Wolfgang. 

Geboren  am  15.  Dezember  1780  in  Hof,  gestorben 
am  24.  März  1849  in  Jena,  wo  er  seit  1810  als 
Professor  der  Chemie  und  Pharmazie  gewirkt 
hat.  Nachdem  er  zuerst  Apotheker,  dann  Fabri- 
kant chemischer  Präparate  gewesen  war,  hat  er 
sich  durch  Herausgabe  verschiedener  Lehrbücher 
verdient  gemacht.  Als  scharfer  Beobachter 
ist  er  imstande  gewesen,  eine  Reihe  ebenso  wich- 
tiger wie  merkwürdiger  Erscheinungen  festzu- 
stellen, die  vor  ihm  unbekannt  waren,  namentlich 
das  Verhalten  des  Platins  in  fein  zerteiltem  Zu- 
stand Gasen  gegenüber ;  er  konstruierte  daraufhin 
seine  Zündmaschine.  Seine  zahlreichen  Veröffent- 
lichungen aus  vielen  Teilen  der  anorganischen 
und  auch  der  organischen  Chemie  lassen  die  große 
Beobachtungsgabe  Doebereiners  erkennen. 
Sem  spekulativer  Sinn  bekundete  sich  in  seiner 


Dolirn 

Anton. 

Geboren  am  29.  Dezember  1840  in  Stettin,  ge- 
storben am  26.  September  1909  in  München, 
Er  interessierte  sich  schon  als  Knabe  sehr  lebhaft 
für  die  Entomologie  und  trat  auch  schon  als 
Schüler  mit  einigen  entomologischen  Publika- 
tionen hervor.  Seine  zoologischen  Studien  in 
Königsberg,  Bonn  und  Berlin  enttäuschten  ihn 
jedoch  so,  daß  er  sich  mit  dem  Gedanken  trug 
das  Studium  aufzugeben  und  Buchhändler  zu 
werden.  Noch  rechtzeitig  drangen  die  Ideen 
Darwins  wie  ein  leuchtender  Strahl  in  sein 
Leben.  Besonders  sind  es  Haeckel  und  Gegen- 
bau r  gewesen,  die  ihm  die  junge  Lehre  über- 
lieferten. Auf  ihren  Rat  hin  habilitierte  er  sich 
auch  1868  in  Jena  für  Zoologie.  Bald  jedoch 
traten  seine  Anschauungen  in  Gegensatz  zu 
denen  Gegenbaurs  und  Haeckels,  so  daß 
ein  gedeihliches  Wirken  ihm  nicht  möglich 
schien.  Zudem  reifte  in  ihm  der  Plan  zur  Grün- 
dung einer  zoologischen  Meeresstation.  1870 
ging  Do  hm  zur  Verwirkliclmng  dieses  Plans 
nach  Neapel.  Bei  Ausbruch  des  Iviieges  mußte 
er  jedoch  nach  Deutschland  zurückkehren,  so 
daß  er  erst  Herbst  1871  wieder  in  Neapel  eintraf 
und  sich  dann  dauernd  dort  ansiedelte.  Mit  außer- 
ordentlicher Geschicklichkeit  und  Energie  ging 
er  nun  an  die  Verwirklichung  seines  Planes 
heran.  Trotz  ungeheurer  Schwierigkeiten  konnte 
er  im  März  1874  die  zoologische  Station  eröffnen. 
Seine  Leistung  erscheint  noch  bedeutender, 
wenn  man  sich  vorstellt,  daß  er  —  wie  er 
selbst  sagt  —  ohne  jedes  Vorbild,  mit  durchaus 
unzureichenden  Geldmitteln  versehen,  völlig 
geschäftsunkundig ,  im  fremden  Lande ,  dessen 
Sprache  er  so  gut  wie  gar  nicht  handhaben 
konnte,  einen  Vertrag  mit  der  Verwaltung 
einer  Stadt  unterzeichnete,  die  zu  den  schwierigst 
zu  behandelnden  in  ganz  Italien  gehört.  Nun 
galt  es ,  dem  jungen  Unternehmen  auch  An- 
sehen m  Deutschland  und  überhaupt  in  der  Welt 
zu  verschaffen,  und  bald  hatte  er  die  Genug- 
tuung, daß  die  bedeutendsten  Vertreter  der  Bio- 
logie der  ganzen  Welt  seiner  Station  zuströmten. 
Die  Entstehung  und  Festigung  der  Zoologischen 
Station,  zu  der  Anfangs  Dohrns  Vater  das 
Kapital  nur  nach  heftigen  Konflikten  mit  seinem 
Sohne  hergab,  beruht  auf  zwei  originellen  Ideen, 
die  eine  war,  daß  er  mit  dem  Laboratorium  ein 
öffentliches  Aquarium  verband,  dessen  Gewinn 
der  Wissenschaft  selbst  zugute  kommen  sollte. 
Bald  jedoch  reichten  die  Einnahmen  aus  dem 
Aquarium  für  die  Kosten  des  Betriebes  nicht  mehr 
aus,  und  so  faßte  er  den  zweiten  Hauptgedanken, 
der  Station  Mittel  durch  Vermieten  von  Arbeits- 
plätzen an  Regierungen  und  Korporationen  zu 
verschaffen.     Dadurch  gewann  die  Station  den 


Dolu'n  —  Doppelbrechung 


1059 


rühmlich  bekannten  internationalen  Charakter. 
Durch  diese  glücklichen  Gedanken  Dohrns 
steht  die  zoologische  Station  in  der  Villa  Nazionale 
in  dem  Golf  von  Neapel  vollständig  auf  eigenen 
Füßen,  ein  Wahrzeichen  deutscher  Energie  und 
ein  Markstein  in  der  Geschichte  der  aufstrebenden 
biologischen  Wissenschaften. 

Es  erübrigt  sich  jetzt  noch  Dohrn  als 
Forscher  zu  würdigen.  Im  Anfang  liegen  seine 
Ai'beiten  hauptsächlich  auf  systematisch-ento- 
mologischem Gebiete.  Diese  Arbeiten  gipfeln 
in  der  Monographie  der  Pantopoden,  die  im 
Jahre  1881  erschienen  ist.  Nach  Abschluß 
dieses  Werkes  wandte  er  sich  vollständig  der 
Urgeschichte  der  Wirbeltiere  zu.  Den  Grundplan 
zu  diesen  beabsichtigten  Arbeiten  hatte  er  schon 
1875  in  einer  viel  beachteten  Schrift  „Der  Ur- 
sprung der  W^irbeltiere  und  das  Prinzip  des 
Funktionswechsels"  dargelegt.  Es  folgen  mm  bis 
1907  in  ununterbrochener  Reihenfolge  25  Publi- 
kationen unter  dem  Titel  „Studien  zur  Urge- 
schichte des  Wirbeltierkörpers". 

Literatur.  Th.  Boveri,  Anton  Dohrn.  Ge- 
dächtnisrede, gehalten  auf  dem  Internationalen 
Zoologen-Kongress  in   Graz  am  18.  August  1910. 

W.  Harms. 


Dolinen 


sind  trichterförmige  durch  das  in  Spalten 
hineinstürzende  Wasser  ausgewaschene  bis 
120  m  breite  und  20  m  tiefe  Einsenkungen 
der  Erdoberfläche  im  Karst.  In  ihnen 
sammelt  sich  auf  dem  sonst  kahlen  Karst- 
plateau der  Humus  an  und  sie  sind  deshalb 
zumeist  die  einzigen  Träger  der  Vegetation 
(vgl.  den  Artikel  „Meteorwasser"). 


Dolloiid 

John. 

Geboren  am  10.  Juni  1706  in  Spitalfields  bei 
London,  gestorben  am  30.  November  1761  in 
London.  Er  war  der  Sohn  eines  nach  England 
geflüchteten  französischen  Protestanten.  Bis 
1752  war  er  Seidenweber,  beschäftigte  sich  aber 
aus  Liebhaberei  mit  Optik  und  Astronomie.  Mit 
seinem  Sohn  Peter,  der  gelernter  Optiker  war, 
errichtete  er  eine  optische  Werkstätte.  Nachdem 
1754  der  Schwede  Klingenstierna  achroma- 
tische Prismen  konstruiert  hatte,  gelang  es 
Dollond  1757  achromatische  Linsen  aus  kon- 
vexem &on-  und  konkavem  Flintglas  und  mit 
ihrer  Hilfe  vortreffliche  Fernrohre   herzustellen, 

Literatur.  Montucla,  Histoire  de  Mathematiques, 
Paris,  XII.  Jahrg.,  Bd.  III,  S.  448.  —  Ballly, 
Histoire  de  l'Astronomie  moderne,  Paris  1785, 
Bd.  III,  S.  116.  —  Kelly,  Life  of  J.  D., 
8.  Ausg.,  London  1808.  —  Peter  Dollond. 
Account  of  the  discovery  hij  the  late  J.  D., 
London  1789. 

E.   Drude. 


Dolomieu 

Deodat     Guy    Silvain     Tancrede     Gratet     de. 

Geboren  am  24.  Juni  1750  zu  Dolomieu  bei  La 
Tour-du-Pin  (Dauphine);  gestorben  am  26.  No- 
vember 1801  zu  Chäteauneuf  (Saone-et- Loire). 
Seltsame  durch  seine  Zugehörigkeit  zum  Mal- 
teserorden bedingte  Lebensschicksale  bezeichnen 
den  Anfang  und  das  Ende  seiner  Laufbahn. 
Nach  seinen  Erstlingsarbeiten  in  Metz,  u.  a.  auch 
Uebersetzungen  von  Werken  T.  Bergmans  und 
A.  von  Cronstedts  ms  Italienische,  wurde 
er  1775  zum  Korrespondenten  der  Akademie  zu 
Paris  ernannt  und  widmete  sich  von  da  an  aus- 
schließlich der  Wissenschaft.  Forschungsreisen 
durch  Portugal,  Spanien,  Sizilien,  die  Pyrenäen 
und  nach  Süditalien  (anläßlich  des  kalabrischen 
Erdbebens  1783),  durch  Alpen,  Apennin,  Auvergne 
und  Vogesen  und  die  daraus  hervorgegangenen 
Veröffentlichungen  machten  seinen  Namen  be- 
kannt, so  daß  er  1796  zum  Ingenieur  des  mines, 
zum  Professor  an  der  Ecole  des  mines  und  gleich- 
zeitig zum  Mitglied  des  Instituts  ernannt  wairde. 
1798  schloß  er  sich  als  wissenschaftlicher  Begleiter 
der  Expedition  der  Republik  nach  Aegypten  an, 
hatte  aber  das  Unglück  bei  der  Rückkehr  aus 
politischen  Gründen  in  Messina  21  Monate  in 
schwerster  Kerkerhaft  gehalten  zu  werden;  da- 
durch war  seine  Gesundheit  so  angegriffen,  daß 
er  nur  noch  kurze  Zeit  im  Jahre  1801  als  Professor 
der  Mineralogie  am  Museum  d'histoire  naturelle 
wirken  konnte. 

Durch  seinen  frühzeitigen  Tod  war  ihm  eine 
Zusammenfassung  seines  reichen  Wissens  leider 
unmöglich.  Von  seinen  zahlreichen  Einzelabhand- 
lungen verdienen  seine  Beobachtungen  über  vul- 
kanische Erscheinungen  als  für  die  Geschichte 
des  Plutonismus  wichtig  erwähnt  zu  werden: 
1783  Voyage  aux  iles  de  Lipari;  1784  Sur  le 
tremblement  de  terre  de  la  Calabre;  1788  Sur 
les  lies  Ponces  et  Catalogiie  raisonne  des  produits 
de  l'Etna;  1802  Philosophie  mineralogique. 
Seine  Abhandlung  Sur  un  genre  de  pierres  cal- 
caires  tres-peu  effervescente  etc.  (Journ.  de 
phys.  XXXIX  1791)  wurde  die  Veranlassung, 
den  Dolomit  nach  ihm  zu  benennen. 

Literatur.  Brunn-Neeregard ,  Tagebuch  der 
letzten  Reise  Dol  omieus  durch  die  Schweiz. 
31it  einer  Charakteristik  Dolomieus  von  Eymar, 
Übersetzt  von  Karsten.  Berlin  1802.  — 
Lacepede,  Eloge  historique  de  Dolomieu,  Journ. 
des  mines  XII  und  Mem.  de  la  classe  des 
Sciences  de  l'Inst.,  1806,  II. 

K,  Spangenberot 


Doppelbrechang. 

1.  Allgemeines.  2.  Die  Erscheinungen  am 
Kalkspat.  3.  Die  Wellenfläche  einachsiger 
Kristalle.  4.  Allgemeine  Theorie.  5.  Die  Wellen- 
fläche zweiachsiger  Kristalle.  6.  Ein-  und  Aus- 
tritt des  Lichtes  in  den  Kristall,  konische  Re- 
fraktion. 7.  Totalreflexion  an  Kristallen, 
8.  Interferenzen  in  parallelem  Licht. .  9.  Inter- 
ferenzkurven in  konvergentem  Licht.  10.  Pleo- 
chroismus.     11.  Anwendungen. 

I.  Allgemeines.  Das  Snelliussche  Bre- 
chungsgesetz, durch  welches  die  Ablenkung 

67* 


1060 


Doppelbrecliimg 


eines  Lichtstrahls  beim  Uebertritt  aus  einem 
Medium  in  ein  anderes  bestimmt  ist  (vgl. 
den  Artikel  „Lichtbrechung"),  ist  nur 
gültig,  wenn  beide  Medien  isotrop  sind,  d.  h. 
wenn  ihre  physikalischen  Eigenschaften  in 
allen  Richtungen  genau  die  gleichen  sind. 
Bei  anisotropen  Medien  dagegen,  bei  denen 
je  nach  der  gewählten  Richtung  im  Medium 
die  physikalischen  Konstanten  verschiedene 
Werte  haben,  ist  zum  mindesten  zu  erwarten, 
daß  auch  die  Lichtgeschwindigkeit  nach  ver- 
schiedenen Richtungen  verschieden  sein  wird. 
Damit  würde  der  Brechungsindex  des 
Snel  Huschen  Gesetzes  mit  derFortpi'lanzungs- 
richtung,  wenn  das  eine  der  beiden  Medien 
anisotrop  ist,  variieren  müssen,  das  heißt 
aber,  das  Snelliussche  Gesetz,  das  gerade  die 
Konstanz  des  Brechungsindex  ausspricht, 
würde  nicht  zutreffen  können. 

Die  Erscheinungen,  die  beim  Durchgang 
des  Lichtes  durch  Kristalle,  denn  diese  sind 
anisotrope  Medien  im  oben  angegebenen 
Sinne,  zu  beobachten  sind,  zeigen  nun  noch 
eine  weitere  Besonderheit.  Fällt  ein  Licht- 
strahl auf  die  ebene  Grenzfläche  eines 
Kristalls,  so  wird  er  meist  im  Kristall  in 
zwei  Strahlen  gespalten,  die  noch  die  Be- 
sonderheit zeigen,  daß  sie  in  zwei  zueinander 
senkrechten  Ebenen  polarisiert  sind.  Man 
nennt  daher  auch  die  Gesamtheit  der  Er- 
scheinungen, die  beim  Durchtritt  des  Lichtes 
durch  kristallinische  Medien  zu  beobachten 
sind,  die  Erscheinungen  der  Doppelbrechung. 

Die  Erscheinungen  der  Doppelbrechung 
lassen  sich  nach  der  Art  der  Kristalle  in 
folgender  Weise  gruppieren.  Nach  den 
geometrischen  Formen  kann  man  6  ver- 
schiedene Kristallsysteme  unterscheiden:  das 
reguläre,  quadratische,  rhombische,  mono- 
kline,  trikline,  hexagonale  System.  Von 
diesen  besitzt  das  reguläre  System  drei  zu- 
einander senkrechte,  gleichwertige  Achsen. 
Die  Kristalle  dieses  Systems  verhalten  sich 
dem  Licht  gegenüber  ganz  wie  isotrope 
Körper  (Glas,  Flüssigkeiten);  für  sie  gilt 
also  das  Snelliussche  Brechungsgesetz  stets. 

Die  Kj-istalle  dos  quadratischen  und  des 
hexagonalen  Systems  liaben  das  Gemeinsame, 
das  sie  eine  bevorzugte  Achse  ))esitzen,  zu 
der  die  anderen  Achsen  senkrecht  stehen  und 
um  die  herum  letztere  symmetrisch  und 
gleichwertig  verteilt  sind.  Beim  quadra- 
tischen System  sind  es  zwei  zueinander  senk- 
rechte, gleichwertige  Achsen,  beim  hexa- 
gonalen sind  es  drei  gleichwertige  unter  60" 
gegeneinander  gestellte  Achsen.  Es  zeigt 
sich  nun,  daß  die  bevorzugte  Hauptachse 
auch  optisch  eine  bevorzugte  Stellung  ein- 
nimmt und  als  optische  Achse  des  Kristalls 
bezeichnet  werden  kann.  Die  Kristalle 
dieser  beiden  Systeme  werden  daher  als 
optische  einachsige  Kristalle  bezeichnet. 
Bei    den     Ivristallen    der    ül)rigen    drei 


Systeme  zeigt  sich,  daß  in  ihnen  stets  zwei 
Richtungen  dem  Lichte  gegenüber  besonders 
bevorzugt  sind,  deren  Lage  den  Kristall- 
achsen gegenüber  stets  im  einzelnen  Falle 
zu  bestimmen  ist.  Diese  beiden  bevorzugten 
Richtungen  heißen  die  optischen  Achsen 
des  Kristalls  und  alle  diesen  letzten  drei 
Systemen  angehörigen  Kristalle  sind  daher  als 
optisch  zweiachsig  zu  bezeichnen. 

Die  gesamten  Erscheinungen  der  Doppel- 
brechung lassen  sich  daher,  da  ja  die  regulären 
Kristalle  keine  Doppelbrechung  aufweisen, 
in  die  beiden  Hauptgruppen  einteilen,  die  der 
optisch  einachsigen  und  der  zweiachsigen 
Kristalle. 

2.  Die  Erscheinungen  am  Kalkspat. 
Das  Musterl)eispiel  für  einen  optisch  einach- 
sigen Kristall  bildet  der  isländische  Kalk- 
s  p  at.  Er  kommt  in  großen  vollkommen  klaren 
Stücken  vor,  so  daß  an  ihm  am  leichtesten 
alle  an  einachsigen  Ivristallen  auftretenden 
Erscheinungen  sich  beobachten  lassen.  Die 
Kristalle  des  Kallcspats,  auch  Doppelspat 
genannt,  sind  nach  drei  Richtungen  sehr 
vollkommen  spaltbar;  dadurch  kann  man 
leicht  aus  ihnen  Stücke  von  der  Form  eines 
Rhomboeders,  wie  es  Figur  1  zeigt,  lieraus- 


Fie;.  1. 


schneiden.  Ein  solches  Rhomboeder  hat  zwei 
gegenüberstehende  hacken,  A  und  B,  in  denen 
drei  Kanten  in  stumpfen  Winkeln  zusammen- 
stoßen; in  den  anderen  Ecken  bilden  die  drei 
zusammenstoßenden  Kanten  einen  stumpfen 
und  zwei  spitze  Winkel.  Diese  Kristallform 
gehört  zum  hexagonalen  System,  die  Rich- 
tung AB  ist  die  Hauptachse;  führen  wir 
einen  Schnitt  senkrecht  durch  die  Mitte 
von  A  B,  so  wird  die  Durchschnittsfigur 
ein  reguläres  Sechseck.  Die  drei  Diagonalen 
dieses  Sechsecks  entsprechen  den  anderen 
Achsen  des  Kristalls.  Die  Hauptachse  A  B 
ist  zugleich  die  optische  Achse. 

Teilt  man  ein  solches  Rhomboeder  noch 
einmal  nach  einer  seiner  Spaltungsrichtungen, 
so    erhält    man    zwei   planparallele   Platten. 


Doppelbrechung 


1U61 


Durch  weitere  Teüuugen  kann  man  auch 
prismatische  Stücke  erhalten.  Alle  solche 
Stücke  sind  sehr  geeignet  zur  Beobachtung 
der  Erscheinungen  der  Doppelbrechung,  da 
sie  stets  von  parallelen  Endflächen  begrenzt 
sind  und  aus  der  Ait  der  Ecken  stets  leicht 
die  Richtung  der  optischen  Achse  zu  er- 
kennen ist. 

Legt  man  eine  durch  Spaltung  erhaltene 
Kalkspatplatte  auf  ein  beschriebenes  Blatt 
Papier,  so  erscheinen  die  Schriftzeichen 
doppelt.  Dreht  man  die  Platte  auf  der  Papier- 
fläche, so  bleibt  das  eine  Bild  der  Schrift- 
zeichen  unverändert  am  gleichen  Orte,  das 
andere  Bild  wandert  dagegen  bei  der  Drehung 
um  ersteres  herum.  Letzteres  ist  gegen  ersteres 
stets  in  einer  Richtung  verschoben,  die 
durch  die  Kristallform  folgendermaßen  be- 
stimmt ist.  Die  Begrenzung  der  Platte  ist 
durch  die  Spaltungsrichtungen  so  zu  erhalten, 
daß  die  Platte  einen  Rhombus  bildet;  die 
Bildverschiebung  geschieht  dann  stets  in  der 
Richtung  der  kurzen  Diagonale  des  Rhombus 
und  nach  der  Seite,  auf  welcher  die  obere 
Fläche  der  Platte  über  die  untere  vorge- 
schoben ist. 

Beobachten  wir  die  beiden  durch  den 
Kalkspat  gesehenen  Bilder  durch  einen 
Analysator  (Nicoisches  Prisma,  vgl.  unter 
Polarisatoren  im  Artikel  ,, Lichtpolari- 
sation"), so  erkennen  wir,  daß  das  ruhende 
Bild  in  der  Ebene  der  kurzen  Diagonale,  das 


Gesetz  hindurch,  so  daß  er  beim  Austritt 
parallel  mit  sich  selbst  verschoben  erscheint, 
der  außerordentliche  wird  im  Kristall  auch 
seitlich  abgelenkt,  aber  beim  Austritt  wird  er 
ebenfalls  der  Anfangsrichtung  wieder  parallel. 
Es  verlassen  also  den  Kristall  zwei  parallele, 
um  einen  bestimmten  Abstand  voneinander 
getrennte  Strahlenbündel.  Die  Größe  des 
Abstandes  hängt  lediglich  ab  von  der  Dicke 
der  Kristallplatte  und  beträgt  beim  Kalkspat 
etwa  7io  der  Plattendicke.  Da  beide 
Strahlenbündel  so  verlaufen,  als  kämen  sie 
von  zwei  verschiedenen  Lichtpunkten  P' 
und  P"  her,  so  kann  man  sie  objektiv  dadurch 
sehr  viel  besser  sichtbar  machen,  daß  man 
durch  eine  Linse  L  auf  einem  Schirm  S  in 
großem  Abstand  die  Bilder  von  P'  und  P" 
entwirft.  Durch  Drehen  des  Kalkspats  um 
die  optische  Achse  der  Linse  kann  man 
dann  leicht  das  Wandern  der  Bilder  um 
einander  herum  zeigen. 

Der  leuchtende  Punkt  P  kann  dadurch 
erzeugt  werden,  daß  an  seiner  Stelle  eine 
Blende  mit  einer  Oeffnung  aufgestellt  wird, 
durch  die  das  Licht  einer  Lampe  von  links 
her  hindurchtritt.  Li  diesem  Falle  kann 
man  das  Licht,  bevor  es  die  Blende  durch- 
setzt, durch  Einschalten  eines  Polarisators 
polarisieren.  Die  wechselnde  Helligkeit  der 
beiden  Bilder  auf  dem  Schirm  beim  Drehen 
des  Kalkspats  läßt  dann  erkennen,  daß  von 
beiden  Lichtbündeln  stets  das  eine  in  einer 


Fig.  2 


bewegliche  Bild  in  der  Ebene  senkrecht 
dazu  polarisiert  ist.  Der  Strahl,  der  das 
ruhende  Bild  erzeugt,  heißt  der  ordent- 
liche Strahl;  dieser  folgt  ganz  den  einfachen 
.Gesetzen  der  Lichtbrechung  nach  dem 
Snelliusschen  Gesetz  und  seine  Polari- 
sationsebene geht  durch  die  Hauptachse  des 
Kristalls.  Der  andere  Strahl,  dem  das  be- 
wegliche Bild  seine  Entstehung  verdankt, 
heißt  der  außerordentliche  Strahl;  er 
folgt  einem  sehr  verwickelten  Gesetz;  seine 
Polarisationsebene  steht  senkrecht  zu  der 
des  ordentlichen. 

Lassen  wir  das  von  einem  Lichtpunkte 
P  (Fig.  2)  ausgehende  Licht  durch  die  Kalk- 
spatplatte K  hindurchtreten,  so  geht  der 
ordentliche  Strahl  nach  dem  Snelliusschen 


durch  die  Hauptachse  des  Kalkspats  gehen- 
den Ebene  polarisiert  ist;  diese  Ebene  ent- 
hält die  kurze  Diagonale  des  Rhombus, 
der  die  Platte  begrenzt,  in  sich;  der  so  polari- 
sierte Strahl  ist  der  ordentliche  Strahl.  Der 
andere  Strahl  ist  senkrecht  zu  dieser  Ebene 
polarisiert,  also  enthält  seine  Polarisations- 
ebene die  lange  Diagonale  des  Rhombus. 

Anstatt  das  Licht  schon  vor  dem  Durch- 
tritt durch  die  Blende  zu  polarisieren,  kann 
man  auch  hinter  der  Blende  eine  zweite 
Kalkspatplatte  anbringen.  Durch  diese 
erhält  man  zwei  polarisierte  Strahlen,  die 
dann  beide  den  anderen  Kalkspat  durch- 
dringen und  beide  in  zwei  Strahlen  zerlegt 
werden.  Auf  dem  Schirm  entstehen  dann 
vier  Bilder,  deren  wechselnde  Helligkeit  beim 


1062 


Doppelbrecliimg 


Drehen  der  einen  Platte  sich  aus  den  Polari- 
sationsverhältnissen leicht  erklären  läßt. 
Es  ist  dabei  nur  zu  beachten,  daß  ein  }Dola- 
risierter  Lichtstrahl  vollständig  charakterisiert 
ist  (vgl.  den  Artikel  „Lichtpolarisation") 
durch  einen  Lichtvektor,  der  senkrecht 
zur  Fortpflanzungsrichtung  steht  und  in 
der  Polarisationsebene  liegt.  Das  Quadrat 
der  Länge  dieses  Vektors  entspricht  dann 
der  Intensität  des  Strahls  und  wenn  der 
Strahl  beim  Eintritt  in  einen  Kalkspat  in  zwei 
Teile  gespalten  wird,  deren  Polarisations- 
ebenen vorgeschrieben  sind,  so  haben  wir 
den  Lichtvektor  nach  den  neuen  Polari- 
sationsebenen in  Komponenten  zu  zerlegen. 
Das  Quadrat  der  Längen  der  Komponenten 
entspricht  dann  wieder  der  Intensität  der 
beiden  neuen  Strahlen,  Gesetz  von  Malus. 

Alle  diese  Versuche  mit  Kalkspatplatten 
lassen  sich  in  genau  gleicher  Weise  mit  jeder 
aus  einem  einachsigen  Kristall  geschnittenen 
Platte  wiederholen ;  die  Lage  der  Polarisa- 
tionsebenen ist  stets  in  derselben  Weise 
durch  die  Hauptachse  des  Ki'istalls  bestimmt. 
Nur  wenn  die  Platte  so  geschnitten  ist,  daß 
sie  senkrecht  zur  Hauptachse  liegt,  so  daß 
ein  senkrecht  durch  sie  hindurchtretender 
Strahl  in  der  Richtung  der  Achse  fortsclu-eitet, 
treten  keine  doppelten  Bilder  auf.  Beim 
Kalkspat  würde  dies  der  Fall  sein,  wenn 
die  stumpfen  Ecken  des  Rhomboeders  senk- 
recht abgeschnitten  werden. 

3.  Die  Wellenfläche  einachsiger  Kri- 
stalle.   Um  das  Auftreten  von  zwei  Strahlen 


in  verschiedener  Richtung  in  einachsigen 
Kristallen  zu  erklären,  hat  Huygens  ange- 
nommen, daß  der  ordentliche  Strahl  in 
solchen  Kristallen  sich  in  allen  Richtungen 
mit  der  gleichen  Geschwindigkeit  ausbreitet. 
Breitet  sich  daher  von  einer  Stelle  im  Innern 
des  Kristalls  eine  Lichtbewegung  nach  allen 
Seiten  hin  aus,   so  ist  nach  einer  gewissen 


Zeit  die  Lichtbewegung  der  ordentlichen 
Strahlen  nach  allen  Seiten  hin  gleich  weit 
fortgeschritten;  die  Endpunkte  der  vom  Licht 
zurückgelegten  Wege  liegen  also  auf  einer 
Kugelfläche.  Anders  verhält  es  sich  bei  den 
außerordentlichen  Strahlen.  Diese  haben 
nach  Huygens  beim  Kalkspat  in  der 
Richtung  der  Hauptachse  des  Kjistalls  die 
geringste  Geschwindigkeit  und  diese  Ge- 
schwindigkeit ist  gleich  derjenigen  der  ordent- 
lichen Strahlen  und  in  allen  Richtungen 
senkrecht  zur  Hauptachse  die  gleiche  maxi- 
male Geschwindigkeit.  Nach  einer  gewissen 
Zeit  hat  die  Lichtbewegung  in  den  außer- 
ordentlichen Strahlen  allseitig  eine  Fläche 
erreicht,  die  ein  Rotationsellipsoid  ist,  dessen 
Rotationsachse  die  Hauptachse  des  Kj-istalls 
ist  und  das  die  Kugelfläche,  bis  zu  der  die 
ordentlichen  Strahlen  sich  in  der  gleichen 
Zeit  ausgebreitet  haben,  in  der  Rotations- 
achse berührt. 

Mit  Hilfe  der  so  konstruierten  Doppel- 
fläche, Kugel-  und  Rotationsellipsoid,  die 
Huygens  auch  Wellenfläche  nennt, 
lassen  sich  die  beiden,  beim  Eintritt  eines 
Lichtstrahles  in  einen  optisch  einachsigen 
Kristall  entstehenden  beiden  Strahlen  in 
folgender  Weise  finden  (man  vergleiche 
die  ganz  analoge  Konstruktion  des  ge- 
brochenen und  des  reflektierten  Strahls  in 
isotropen  Medien  in  den  Artikeln  ,, Licht- 
brechung" und  ,, Lichtreflexion".) 

Eine  ebene  Lichtwelle  0  W  habe  die 
Grenzfläche  AB  (Fig.  3)  des  Kristalls  in  0 
erreicht;  der  Punkt  P  der 
Grenzfläche  wird  dann  von 
der  Welle  erst  nach  der  Zeit 
erreicht,  die  das  Licht  braucht, 
um  in  Luft  die  Strecke  QP 
zurückzulegen.  Man  kon- 
struiere daher  um  0  die 
Wellenfläche  des  Ivristalls 
in  der  Größe,  wie  sie  sich 
innerhalb  dieser  Zeit  ausbildet 
und  lege  von  P  aus  an  beide 
Teile  der  Wellenfläche  die 
Tangentialebenen  PD  und  PE. 
Dann  sind  OD  und  OE  die 
Richtungen  der  beiden  im 
Kristall  entstehenden  Licht- 
strahlen. PD  und  PE  sind 
die  Wellenebenen  der  bei- 
den Lichtwellen.  Denkt 
man  sich  die  Wellenfläche 
im  Kristall  wachsen  und 
damit  die  Lichtausbreitung  fortschreiten, 
so  sieht  man,  daß  die  beiden  Wellenebenen 
fortrücken,  aber,  daß  wohl  beim  ordentlichen 
Strahl,  der  dem  Kugelteil  der  Wellenfläche 
entspricht,  die  Geschwindigkeit  der  Licht- 
bewegung und  die  der  Wellenebene  über- 
einstimmen, beim  außerordentlichen  Strahl 
aber  der  Radiusvektor  OE  nicht  mit  dem 


Doppelbrechung 


1063 


Lot  OF  auf  die  Wellenebene  zusammenfällt; 
daher  ist  die  Lichtgeschwindigkeit,  die  dem 
Wachsen  von  OE  eutspricht,  im  außer- 
ordentlichen Strahl  nicht  identisch  mit  der 
Geschwindigkeit  des  Fortschreitens  der  Wel- 
lenebene, die  durch  das  Anwachsen  von 
OF  zu  messen  ist.  Wir  haben  also  zu  unter- 
scheiden zwischen  Lichtgeschwindigkeit  und 
Wellengeschwindigkeit,  die  auch  Normalen- 
geschwindigkeit, d.  h.  Geschwindigkeit  in  der 
Richtung  der  Wellennormale  genannt  wird. 

In  Figur  3  ist  die  Lage  des  Kristalls  so 
angenommen,  daß  seine  Hauptachse  in  der 
Einfallsebene  des  Lichtstrahls  liegt  und  die 
Richtung  M-N  hat.  Es  ist  leicht,  die  gleiche 
Konstruktion  für  jede  andere  Lage  der 
Achse  auszuführen,  wenn  man  nur  bedenkt, 
daß  die  Berührungspunkte  von  Kugel  und 
EUipsoid  in  dieser  Achse  liegen  müssen. 

Nennen  wir  den  Radius  der  Kugel,  der  zu- 
gleich kleine  Achse  des  Ellipsoids  ist,  p,  die 
große  Achse  des  Ellipsoids  q,  und  machen  die 
Kristallachse  zur  X-Achse  eines  rechtwinkeligen 
Koordinatensystems,  dessen  Y-Achse  in  der 
Einfallsebene  liegen  soll,  so  wird  die  Gleichung 
der  Ellipse  in  der  Figur  3 

p2  ^  q2       ^• 
Wird    der  Radiusvektor  t)E    mit  q   bezeichnet, 
und    sei  ß  der   Winkel  zwischen  q  und  der   X- 
Achse,   so    wird   ferner   Qcosß  =  x;   Qsuiß  =  y; 


mithin  q~ 


pq 


;  ferner  sei  ö=OF 


yp2  sin2  ^  +  q2  cos2  ß 

und  cc  der  Winkel  zwischen  6  und  der  X-Achse, 

n2  

dann  ist  tg  u=  i^  tg^und  cr=yp2  cos^a+q^sin^a. 

Die  Strecke  QP  sei  gleich  s,  dann  entsprechen 
s,  p,  Q,  6  den  Geschwindigkeiten  des  Lichtes  in 
Luft,  im  ordentlichen  Strahl,  im  außerordent- 
lichen Strahl,  und  in  der  Wellennormalen.  Ver- 
steht man  unter  Brechungsindex  allgemein  das 
Verhältnis  der  Lichtgeschwindigkeiten,  so  haben 
wir  jetzt  also  drei  Brechungsindices  zu  unter- 
scheiden.   no=  —  ist  der  des  ordentlichen  Strahls; 

P 

g 

n'e  =  —  ist   der  des   außerordentlichen  Strahls: 

Q 

s 
N'e  =  —  ist  der  der  Wellennormale,    n'e  und  N'e 

o 

sind  mit  den  Einfallsrichtungen  veränderlich 
zwischen  dem  größten  Wert,  der  für  beide  ne  =Ne 

g 

,  =  —  ist  und  dem  kleinsten  der  für  beide  gleich 

Hq  =  —  ist. 
P 
r]s  ist  ferner 

n'e  =  l''no^  cos  /S-f-n^e  sin  ß 

1    1        i/cos^a       sin2  o£ 

und  vt,-  =  \  — o s — 

N'e      ^    no^     ^    n2e 

Ist  qp  der  Einfallswinkel  und  ip  der  Brechungs- 
winkel der  ordentlichen,  t/j'  der  Brechungs- 
winkel der  Wellennormalen,  so  gilt  die  Bezie- 
,  sin  OD      ,  ,,,       sin  cp     „ 

hung  Uo  =  .  -^und  N'e  =  ^-f>.  Für  diese  beiden 
sin  1^)  sin  i/j 

Größen   gilt  also  die  Form  des  Snelliusschen 


Gesetzes  und  Uo  ist  auch  konstant,  N'e  aber 
von  a  abhängig.  Für  n'e  gilt  ein  ähnliches  Gesetz 
nicht. 

Bestimmt  man  daher  nach  der  bekannten 
Prismenmethode  (vgl.  den  Artikel  „Licht- 
brechung") die  Brechungsindizes  der  beiden 
austretenden  Strahlen,  so  erhält  man  bei  ver- 
schiedenen Einfallswinkeln  für  den  ordent- 
lichen Strahl  stets  den  gleichen  Wert  n.  Für 
den  außerordentlichen  Strahl  erhält  man 
verschiedene  Werte,  die  nun  den  N'e,  also 
der  Wellengeschwindigkeit  entsprechen.  Nach 
g 

N'e  =      kann  man   dann  die  verschiedenen 
ö 

Werte  von  o  für  die  verschiedenen  Normalen- 

richtungen   a  bestimmen,  und,   indem  man 

die  Wellenebenen  senkrecht  zu  den  o  zeichnet, 

muß  man  als   Einhüllende    das   Huygens- 

sche    EUipsoid    erhalten.       Durch    derartige 

Messungen    läßt    sich    die    Richtigkeit ;.  der 

Hu ygens sehen  Konstruktion  experimentell 

prüfen  und  bestätigen. 

Beim  Kalkspat  findet  man  die  Werte 
no=l,6585  und  ne=Ne=l,4865.  Das  heißt 
die  Geschwindigkeit  des  außerordentlichen 
Strahls  im  Kristall  ist  größer  als  die  des 
ordentlichen.  Die  große  Achse  des  Ellipsoids 
ist  also  größer  als  der  Kugelradius.  Das  EUip- 
soid umfaßt  also  die  Kugel  nnd  berührt  diese 
in  seiner  kleinen  Achse.  Solche  Kristalle 
werden  negative  einachsige  Kristalle 
genannt.  Es  gibt  aber  auch  einachsige 
Kristalle,  bei  denen  der  außerordentliche 
Strahl  die  geringere  Geschwindigkeit  hat. 
Für  diese  läßt  sich  die  genau  entsprechende 
Konstruktion  einer  Huygensschen  Wellen- 
fläche ausführen,  nur  wird  dann  die  Rotations- 
achse des  Ellipsoids  seine  größte  Achse,  in 
deren  Endpunkten  sie  zugleich  die  Kugel  be- 
rührt. Das  EUipsoid  wird  also  dann  ganz 
von  der  Kugel  umschlossen.  Solche  Kristalle 
heißen  positive  einachsige  Kristalle,  Es 
ist  p  >  q;  alle  sonstigen  Ueberlegungen  und 
Formeln  bleiben  aber  in  genau  gleicher  Weise 
erhalten. 

Negative  einachsige  Kristalle  sind:  Kalk- 
spat, Turmalin,  Rubellit,  Corund,  Saphir, 
Rubin,  Smaragd,  Beryll,  Apatit,  Isoklas, 
Kaliumhydroarsenat,  Nickelsulfat,  Natrium- 
nitrat, Calciumphosphat,  Chlorcalcium,  Chlor- 
strontium und  andere. 

Positive  einachsige  Kristalle  sind: 

Zirkon,  Quarz,  Eisenoxyd,  Apophyllit, 
Magnesiahydrat,  Eis,  Zinnstein,  Rutil,  saures 
Schwefelkalium,  Kalomel,  Zinnober  und 
andere. 

4.  Allgemeine  Theorie.  Durch  die 
Hu  ygens  sehe  Konstruktion  werden  die 
Strahlenrichtungen  in  einachsigen  Kristallen 
erfahrungsgemäß  richtig  gefunden,  es  bedarf 
aber  noch  einer  weiteren  Erklärung,  durch 
welche  physikalischen  Eigenschaften  der 
Kristallsubstanz  es  bewirkt  wird,  daß  diese 


1064 


Doppelbreeliimg 


Aiisbreitungsgesetze  des  Lichtes  im  Kristall 
entstellen.  Theorien  zu  einer  solchen  Er- 
klärung, die  auf  besondere  Vorstellungen 
über  die  elastischen  Eigenschaften  der 
Kristalle  sich  aufbauen,  sind  von  Fresnel 
und  nach  ihm  von  Neu  mann  und  anderen 
aufgestellt  worden.  Den  heutigen,  bestbegrün- 
deten Vorstellungen  entsprechen  wir  am 
besten,  wenn  wir  nicht  an  elastische  Eigen- 
schaften anknüpfen,  sondern  an  die  elek- 
trischen Erscheinungen  und  dementsprechend 
die  elektromagnetische  Theorie  darstellen, 
wie  sie  am  vollständigsten  von  Drude  ent- 
wickelt worden  ist.  Drude  hat  auch  zugleich 
gezeigt,  daß  die  verschiedenen  Theorien 
nicht  in  ihren  Resultaten  voneinander  ab- 
weichen, sondern  daß  ihre  Verschiedenheit 
nur  auf  den  Vorstellungen  beruht,  auf  denen 
die  ersten  Gleichungen  aufgebaut  werden, 
aus  denen  dann  die  Resultate  geschlossen 
werden  können.  Welche  Theorie  bevorzugt 
werden  soll,  ist  daher  nicht  durch  rein 
optische  Versuche  zu  entscheiden,  denn  diese 
ergeben  für  alle  Theorien  das  gleiche,  sondern 
nur  durch  vergleichende  Messungen  einer- 
seits optischer  Art,  andererseits  elastischer 
oder  elektrischer  Art.  Die  Theorie,  die  am 
meisten  Aussicht  hat,  durch  solche  ver- 
gleichende Messungen  neue  Entdeckungen 
zu  machen  und  dadurch  neue  Einblicke  zu 
gewähren,  wird  am  meisten  verdienen,  weiter 
verfolgt  zu  werden.  Hierin  steht  zurzeit 
jedenfalls  die  elektromagnetische  Theorie 
den  anderen  Theorien  voran. 

In  dem  Artikel  „Lichtpolarisation"  (Ab- 
schnitt 2  ,,Fresnels  Reflexionsgesetze")  ist  ge- 
zeigt, warum  das  Maxwell-Hertzsche  Glei- 
chungssystem besonders  geeignet  ist,  die  Licht- 
ausbreitung in  isotropen  Medien  darzustellen. 
Um  dies  System  auch  auf  kristallinische  Medien 
anwenden  zu  können,  bedarf  es  einer  Erweite- 
rung. Das  Maxwell  sehe  Gleichungssystem 
lautet  ursprünglich 


tracht  kommen;  das  gleiche  gilt  jedoch  nicht 
von  den  Jx,  Jy,  Jz.  Es  ist  denkbar,  daß  die  elek- 
trische Strömung  im  kristallinischen  Äledium 
nicht  in  die  Richtung  der  elektrischen  Kraft 
fällt,  daher  wird  man  als  allgemeinste  Beziehung 
zwischen  den  J  und  den  X,  Y,  Z  zu  schreiben 
haben : 

.    ^  dX^      dY^      dZ 


4jrJv  = 


4jrJz 


'dt 
dX 

^dt 
dX 

'dt 


dt 


+  ^3 


dY 

dt 


+  £3 


dt 
dZ 

'dt 
dZ 

'dt 


4ä^       öN 

— Jx  =  ^^ —  - 

c            oy 

A7t          ÖL 
c"^>'==ö^~ 

ÖM 
öz 
ÖN 
öx 

47r^        ÖM 

—  Jz  =  ^^ 

C                  OX 

ÖL 

ÖV 

4«.,        öY      ÖZ 

—  Sx  ^  -c ^— 

c  öz       öy 

ÖX 

öz 


4ä„        öz 

—  öy  =  r— 
C  ÖX 

i7t  ÖX      ÖY 

—  Sz  —  "^ —  —  ^ — 

c  öy       ÖX 


Hier  bedeuten  X,  Y,  Z  die  elektrischen,  L, 
M,  N  die  magnetischen  Kräfte;  Jx,  Jy,  Jz  sind 
die  Komponenten  des  elektrischen,  Sx,  Sy,  Sz 
die  des  magnetischen  Stromes;  c  ist  die  Licht- 
geschwindigkeit im  Vakuum. 

Im  isotropen  Medium  woirden 

,     ^  dX    ,    „       dL 

471  Jx  =   S  -TT  ;     47r  Sx  =  -TT, 

dt  dt 

und  entsprechend  die  anderen  Komponenten, 
gesetzt,  und  dadurch  die  im  Artikel  ,, Licht- 
polarisation" benutzten  Gleichungen  erhalten. 
In  kristallinischen  Medien  können  die  Größen 
Sx  in  gleicher  Weise  ersetzt  werden,  da  erfah- 
rungsgemäß die  magnetischen  Eigenschaften 
gegenüber  den  Lichtschwingungen  nicht  in  Be- 


Die  hier  auftretenden  9  Konstanten  s  lassen 
sich  jedoch  auf  6  reduzieren,  wenn  man  die 
gleiche  Rechnung  ausführt,  die  in  der  Elektro- 
djTiamik  zum  Poyntingschen  Satz  über  die 
Bewegung  der  Energie  im  elektromagnetischen 
Felde  führt  (vgl.  den  Ai-tikel  ,,Elektrisches 
F  e  1  d").  Macht  man  nämlich  die  Annahme,  daß 
auch  im  kristallinischen  Äledium  die  Energie  sich 
stets  in  der  Richtung^f ortbewegt,  die  senkrecht 
zur  elektrischen  und  Magnetischen  Kraft  steht, 
so   ergibt   eine   einfache    Rechnung,    daß    dann 

^12—^21)    ^13=^31)    ^23~^32 

sein  müssen. 

Es  läßt  sich  dann  die  elektrische  Energie- 
dichte an  einer  Stelle  des  kristallinischen  Mediums 
stets  schreiben 

(g  =  ^  (£11X2+  s,,Y^+s,,Z^  +  2s,,YZ  +  2^31  ZX 

+  2b,,XY). 
Da  aber  X,  Y,  Z  die  Komponenten  desselben 
Vektors  sind,  so  muß  sich  dieser  Ausdruck  durch 
eine  Transformation  auf  ein  anderes  Koordinaten- 
system stets  auf  die  Form  6  =  ^-^  («iX^  +  ^'Y^ 

+  EßZ^)  bringen  lassen  ;  das  heißt  aber ,  die 
6  Konstanten  s  müssen  sich  durch  passende 
Wahl  des  Koordinatensj'stems  stets  auf  3  Haupt- 
dielektrizitätskonstanten £j ,  s„,  £3  redu- 
zieren lassen.  Es  müssen  in  jedem  kristallinischen 
Medium  sich  stets  drei  zueinander  senkrechte 
Richtungen  angeben  lassen,  auf  welche  bezogen 
die  Stromkomponenten  die  einfache  Form  an- 
nehmen 

,         fj  dX     ^         Sn,  dY     ,        £■,  dZ 

Jx  =  ":, TT  ;    Jy  =    7"   ~T,    '1    Jz 


4:r  dt 


47r  dt  ' 


4«  df 


In  diesen  drei  Richtungen  fallen  also  Strö- 
mung und  elektrische  lüaft  in  die  gleiche  Rich- 
tung. 

Jedes  kristallinische  Medium  hat  also  drei 
elektrische  Symmetrieachsen,  auf  diese 
als  Koordinatensystem  sollen  im  folgenden  die 
Gleichungen  stets  bezogen  sein.  Das  Max- 
well sehe  Gleichungssystem  im  kristallinischen 
Medium  erhält  dann  also  ganz  die  gleiche  Form 
wie  im  isotropen,  nur  daß  an  Stelle  der  einen 
Konstanten  s  in  den  drei  ersten  Gleichungen 
die  drei  verschiedenen  £j,  £21  ^s  zu  setzen  sind. 

Unter  einer  elektromagnetischen  ebenen  Welle 
hat  man  nun  einen  solchen  Zustand  in  einem 
kristallinischen  Medium  zu  verstehen,  bei  welchem 
in  allen  Punkten  einer  Ebene  genau  die  gleichen, 
periodisch  sich  ändernden  elektrischen  Kräfte 
bestehen.  Nach  dem  modifizierten  Maxwell- 
schen  Gleichungssystem  muß  ein  solcher  Zustand 


Doppelbrechung 


I06f 


im  Medium  fortschreiten,  und  wir  haben  dann 
bei  dieser  Fortbewegung  der  Welle  folgendes  zu 
unterscheiden.  Neben  der  an  jeder  Stelle  durch 
einen  Vektor  darstellbaren  elektrischen  Ivraft 
tritt  eine  magnetische  &aft  auf  und  eine  elek- 
trische Strünmng.  Letztere  kann  man  als  die 
Aenderungsgoschwindigkeit  der  Verschiebung 
elektrischer  Ladungen  ansehen,  so  daß  wir  die 
drei  Vektoren:  elektrische  lüaft,  magnetische 
Kraft  und  elektrische  Verschiebung  haben. 
Ferner  haben  wir  zu  unterscheiden  zwischen  der 
Geschwindigkeit,  mit  der  die  ebene  Welle  in 
der  Richtung  ihrer  Normalen  fortschreitet,  die 
Normalengeschwindigkeit,  und  der  Geschwindig- 
keit, mit  der  die  elektrische  Energie  strömt, 
die  wir  die  Strahlgeschwindigkeit  nennen  wollen. 
Es  kommt  dies  auf  die  gleiche  Unterscheidung 
hinaus,  wie  wir  sie  bereits  bei  einachsigen  Kri- 
stallen kennen  gelernt  haben,  wo  auch  die  Strah- 
lenrichtung im  außerordentlichen  Strahl  nicht 
mit  der  Wellennormalen  zusammenfiel. 

Aus  dem  Maxwellschen  Gleichungssystem 
folgt  nun,  daß  die  elektrische  Verschiebung 
und  die  magnetische  Kraft  «enki'echt  zur  Wellen- 
normalen, also  in  der  Wellenebene,  liegen  müssen, 
daß  aber  die  elektrische  Kraft,  die  stets  zur 
magnetischen  senki^echt  steht,  aus  der  Wellen- 
ebene heraustritt.  Die  elektrische  Energie 
strömt  nach  dem  Poyntingschen  Satz  senk- 
recht zur  elektrischen  und  magnetischen  Kraft, 
also  muß  der  Lichtstrahl,  der  in  der  Richtung  der 
Energieströmung  gerechnet  werden  soll,  zur 
Wellenebene  geneigt  sein. 


Fig.  4. 

Es  möge  in  Figur  4  WW  die  Wellenebene 
darstellen,  die  zur  Papierfläche  senkrecht  steht. 
Im  Punkte  P  sei  PR  der  Vektor  der  elektrischen 
Verschiebung,  die  magnetische  Kraft  steht  dann 
in  P  senkrecht  zur  Papierfläche,  die  elektrische 
Kraft  sei  PE.  Die  Welle  schreitet  dann  in  der 
Richtung  ihrer  Normalen  PN  fort.  Ist  die  Nor- 
malengeschwindigkeit durch  PN  dargestellt,  so 
ist  die  Richtung  des  Strahls  durch  PS  dargestellt, 
wenn  PS  senkrecht  zu  PE  ist,  und  die  Größe 
von  PS  ist  zugleich  die  Größe  der  Strahlgeschwin- 
digkeit. Ist  ^  der  Winkel  zwischen  Lichtstrahl 
und  Wellennormale,  33  die  Strahlgeschwindigkeit, 
V  die  Normalengeschwindigkeit,  so  ist  stets 
Sßcos^=V.  Die  Normalengeschwindigkeit  ist 
also  stets  kleiner    als  die  Stralilgeschwindigkeit. 

Um  nun  Lichtwellen  darzustellen,  ist  es  gleich- 
gültig, welchen  der  drei  Vektoren  man  als  Licht- 
vektor ansieht,  denn  sie  sind  durch  das  Max- 
well sehe  Gleichungssystem  miteinander  ver- 
knüpft. Aus  der  Bevorzugung  des  einen  Vektors 
vor  dem  anderen  entstehen  nur  verschiedene 
äußere  Formen  der  Theorie,  die  aber  inhaltlich 
das  gleiche  darstellen.  Wir  bleiben  der  klassischen 
Darstellung   von    Fresnel   am  nächsten,  wenn 


wir  die  elektrische  Verschiebung  als  Lichtvektor 
annehmen.     Dann  haben  wir  zu  setzen: 
2% 


s,X  =  Fm  cos 


£,Y  =  F?i  cos 


fgZ  =  F^  cos 


mx  +  ny+pz 

V 
mx  +  ny+  pz 

V  , 

mx  +  ny-f  pz 

V 


Es  bedeutet  dann  F  die  Amplitude  des  Licht- 
vektors, 2JJ,  5)t,  ^  seine  Richtungscosinus,  m, 
n,  p  die  Richtungscosinus  der  Wellennormale, 
V  die  Normalengeschwindigkeit  und  es  ist 
9}i2+9fJ2  +  ^2  =  l;  m2+n2+p2  =  l;  ajjm+Jln-f-^p 
=  0. 

Da  ferner  aus  dem  Maxwellschen  Gleichungs- 
system sich  die  Gleichungen  ergeben 

C2    dt2 

und  zwei  entsprechende,  so  läßt  sich  nunmehr 
leicht  ableiten,  wenn  man  zur  Abküi-zung  setzt 
c2:e,  =  A2;  c2:£2  =  B2;  c2:£3  =  C2 


_  /ÖX      ÖY      ÖZ 
öx\öx        öy       ÖZ 


+ 


+ 


0. 


A2_V2     '     B2— V2     '     C2— V2 

Diese  Gleichung  spricht  das  ,,Fresnelsche 
Gesetz"  aus  und  sagt  uns,  da  sie  eine  c^uadra- 
tische  Gleichung  für-  V2  ist,  daß  für  jede  Rich- 
tung der  Wellennormalen  zwei  Normalenge- 
schwindigkeiten existieren ;  mit  denen  die  Wellen 
fortschreiten. 

Die  Richtungen  der  Lichtvektoren  in  diesen 
beiden  Wellen  genügen  dabei  den  Bedingungen: 


m 


B2— Vi2 
n 


P 
C2— Vi2 

P 


A2— V2-   B2— V.2-C2- 


Es  läßt  sich  dann  zeigen,  daß 
+^1^2=0  sein  muß,  woraus  folgt,  daß  beide 
Vektoren  zueinander  senkrecht  stehen,  das 
heißt  also,  daß  beide  Wellen  in  zwei  aufeinander 
senkrecht  stehenden  Ebenen  polarisiert  sind. 

Sind  m,  n,  p  die  Richtungscosinus  der  Strah- 
lenrichtung, so  sind  diese  mit  der  Normalenrich- 
tung  durch  die  Beziehung  verknüpft  mm  +  nn  +^p 
=  cos  f  und  die  Strahlengeschwindigkeit  ist 
Sß  =  V:cos^.  Durch  diese  Beziehungen  läßt 
sich  auch  für  die  Strahlengeschwindigkeit  eine 
ganz  ähnliche  Beziehung  ableiten,  wie  das  Fres- 
nel sehe  Gesetz,  die  dann  lautet: 
ni2A2        Ji2B2_        p^C^ 

^2_A2  +  SS2_B2  +  Sß2_G2 

oder  auch 

2 


=  0 


A2  5^2  B2  5g2  C2     '      W 

5.  Die  Wellenfläche  zweiachsiger  Kri- 
stalle. Denken  wir  uns,  von  einem  Punkte 
im  Innern  eines  Kristalls  eine  Lichtbewegung 
nach  allen  Richtungen  hin  sich  ausbreiten, 
so  erhalten  wir  ein  übersichtliches  Bild  von 
der  Verteilung  der  Ausbreitungsgeschwindig- 
keiten des  Lichtes,  wenn  wir  die  Wellen- 
flächen konstruieren,  d.  h.  die  Gesamtheit 
aller    der   Punkte    ermitteln,    die    von    der 


1066 


Doppelbrechung- 


Liclitbewegung  gleichzeitig  erreicht  werden. 

Das  im  vorigen  Absatz  abgeleitete  Fresnel- 
m2  n2  p2     ^ 


sehe  Gesetz, 


\2 V2  ß2 V2  C^ V2 

gibt  uns  die  Abhängigkeit  zwischen  der  Ge- 
schwindigkeit V,  mit  der  die  Wellenebenen 
fortschreiten,  von  der  Richtung  m,  n,  p  der 
Normalen  zu  diesen  Ebenen.  Denken  wir 
uns  die  Größen  der  V  als  Radienvektoren 
um  den  Ausgangspunkt  der  Lichtbewegung 
herum  angetragen,  so  bilden  ihre  Endpunkte 
eine  Wellenfläche,  die  wir  in  diesem  Falle 
die  Normalenfläche  nennen  wollen. 

Wir  können  leicht  die  Schnittpunkte 
dieser  Fläche  mit  den  Ivoordinatenebenen, 
die  zugleich  die  drei  elektrischen  Svmmetrie- 


Fig.  5a. 


Figi  5ci 


ebenen  des  I{jistalls  sind,  bestimmen,  indem 
wir  der  Reihe  nach  m,  n,  und  p  gleich  Null 
setzen  und  jedesmal  die  beiden  Werte  von 
V^  bestimmen.  Für  m=o  wird  Vi2=A2; 
V,2=B^p^+C2n^;  entsprechende  Form  neh- 
men die  V-Werte  für  m=:o  und  p=o  an. 
Das  heißt  aber,  die  Schnittfigur  mit  den 
Symmetrieebenen  ist  stets  ein  Kreis  und 
ein  Oval,  wie   es   entsteht,  wenn  man  eine 

1  1 

Ellipse  mit  den  Achsen  ^  und  -^  reziprok 

abbildet;  ist  A>B>C,  so  entstehen  die 
Figuren,  wie  sie  in  Figur  5a,  b,  c  gezeichnet 
sind.  In  der  ZY-Ebene  liegt  das  Oval  ganz 
innerhalb  des  Kreises,  in  der  ZX- Ebene 
schneiden  sich  der  Kreis  und  das  Oval  und  in 

der  XY- Ebene 
umfaßt  das  Oval 
den  Kreis  voll- 
ständig.  Aus  der 

Zusammenfü- 
gung    der     drei 

Schnittfiguren 
erhalten  wir  als 
perspektives  Bild 
eines  Quadranten 
der  Fläche  die 
Figur  6. 

Zieht  man  vom 
Koordinatenan- 
fang in  irgend- 
einer Richtung 
eine  Gerade ,  so 
wird  diese  von 
der  Normalen- 
fläche in  zwei 
Punkten  ge- 

schnitten;       die 
beiden     so     auf 
der  Geraden  ent- 
stehenden   Radienvektoren    geben    die    Ge- 
schwindigkeiten der  beiden  in  dieser  Richtung 


Fi-,  6. 


Doppelbrechung 


1067 


fortschreitenden  Wellen.  Nur  in  der  XZ- 
Ebene  gibt  es  zwei  Richtungen,  die  durch 
die  Schnittpunkte  von  Oval  und  Kreis  gehen, 
in  welchen  die  beiden  Geschwindigkeiten 
einander  gleich  werden.  In  diesen  Richtungen 
bewegt  sich  also  nur  eine  Welle  fort;  diese 
Richtungen  heißen  auch  die  optischen 
Achsen  des  Kristalls. 

Wie  wir  schon  bei  den  einachsigen 
Kristallen  sahen,  haben  wir  von  der  Wor- 
malengeschwindigkeit,  mit  der  sich  die 
Wellenebenen  fortbewegen,  die  Geschwindig- 
keit in  den  Lichtstrahlen,  die  in  kristalli- 
nischen Medien  nicht  auf  den  Wellen- 
ebenen senkrecht  stehen,  zu  unterscheiden. 
Diese  Geschwindigkeit  entspricht  der  Strö- 
mung der  elektrischen  Energie.  Für  die 
Strahlengeschwindigkeit  35  war  die  analoge 
Gleichung  gefunden,  wenn  m,  n,  p  die  Strah- 
lenrichtung bestimmt: 


m'' 


Ä2" 


+ 


B2 


«52 


+ 


=  0 


Auch  diese  Geschwindigkeit  können  wir  als 
Wellenfläche,  die  wir  jetzt  die  Strahlen- 
f lache  nennen  wollen,  darstellen,  und  er- 
halten eine  ganz  entsprechend  gebaute 
zweischalige  Fläche.  Wir  denken  uns  dazu 
eine  Normalenfläche  konstruiert,  bei  der 
aber  die  Längen  A,  B,  C  durch  7a,  Vb.  Vc  er- 
setzt sind,  und  bilden  dann  diese  Fläche 
reziprok  ab.  Die  Schnitte  dieser  Fläche 
mit  den  Symmetrieebenen  sind  dann  Kreise 
und  Ellipsen,  denn  letztere  entstehen  durch 
die  reziproke  Abbildung  der  Ovale.  Die 
Normalenfläche  und  die  Strahlenfläche  schnei- 
den daher  beide  auf  den  Achsen  die  gleichen 
Abschnitte  ab,  nämlich  auf  der  X-Achse  die 
Strecken  B  und  C,  auf  der  Y-Achse  A  und  C, 
und  auf  der  Z-Achse  B  und  A.  Auch  diese 
wird  in  der  XZ-Ebene  zwei  Richtungen 
haben,  in  denen  die  beiden  sonst  verschie- 
denen Strahlgeschwindigkeiten  einander 
gleich  werden.  Diese  Richtungen  heißen 
auch  die  Strahlenachsen  im  Kristall. 

Die  Strahlenfläche  und  die  Normalen- 
fläche stehen  in  einer  leicht  zu  übersehenden 
reziproken  Beziehung  zueinander.  Die  sich 
fortbewegenden  Wellenebenen  sind  stets 
Tangentialebenen  an  die  Strahlenfläche.  Wenn 
wir  daher  alle  Punkte  der  Strahlenfläche 
als  neue  selbständige  Ausgangszentren  von 
Lichtbewegungen  ansehen  und  um  jeden 
dieser  Punkte  eine  neue  Strahlenfläche  kon- 
struieren, so  wird  die  Einhüllende  dieser 
sämtlichen  Strahlenflächen  wieder  eine  Strah- 
lenfläche der  ursprünglichen  Lichtausbreitung 
sein.  Die  Strahlenflächen  sind  also  bei  der 
Anwendung  des  Huygensschen  Prinzips 
(vgl.  den  Artikel  ,, Lichtinterferenz") 
zugrunde  zu  legen  und  deswegen  wird  die 


Strahlenfläche  oftmals  allein  die  Wellen- 
fläche genannt. 

Legt  man  an  die  Strahlenfläche  Tangen- 
tialebenen und  fällt  vom  Koordinatenanfang 
das  Lot  auf  diese,  so  liegen  die  Fußpunkte 
aller  dieser  Lote  auf  der  Normalenfläche. 
Legt  man  durch  die  Endpunkte  der  Radien- 
vektoren der  Normalenfläche  Ebenen  senk- 
recht zu  diesen,  so  hüllen  diese  Ebenen  die 
Strahlenfläche  ein. 

Die  Wellenflächen  lassen  sich  aus  rein 
geometrischen  Beziehungen,  wie  schon  Fres- 
nel  gezeigt  hat,  aus  gewissen  Ellipsoiden 
in  einfacher  Weise  ableiten,  und  dadurch 
eine  noch  bessere  Uebersicht  über  die  Lichtge- 
schwindigkeiten und  zugleich  über  die  Lage 
der  Schwingungsrichtungen  gewinnen.  Hat 
der    Radiusvektor    q    die    Richtungscosinus 

S)i,  ©25  2)35  so  ist  durch  die  Gleichung-^-  = 

A2®i2  ^B2®22+C2®32  ein  Ellipsoid  dargestellt, 
dessen  Achsen  Ya,  Vb»  Vc  sind.    Bilden  wir 

dies  Ellipsoid  reziprok  ab,  indem  wir  ^'  =  — 

setzen,  so  erhalten  wir  eine  Fläche  vierten 
Grades  mit  den  Achsen  A,  B,  C,  die  das 
Fresnelsche  Ovaloid  genannt  wird.  Diese 
Fläche  hat  die  bemerkenswerte  Eigenschaft, 
die  aus  ihrer  Herleitung  unmittelbar  folgt, 
daß  die  Diametralebenen,  die  das  Ellipsoid 
in  Kreise  schneiden,  auch  mit  ihr  Kreis- 
schnitte bilden,  und  daß  jeder  Diametral- 
schnitt mit  ihr  eine  größte  und  eine 
kleinste  Achse  hat,  die  zueinander  senkrecht 
stehen,  und  mit  der  kleinsten,  bzw.  größten 
Achse  des  Schnittes  der  gleichen  Ebene  mit 
dem  Ellipsoid  die  gleiche  Richtung  haben. 
Diese  größte  und  kleinste  Achse  eines  Ovaloid- 
schnittes  genügen  nun  der  Gleichung  des 
Fr  es  n  eischen  Gesetzes.  Hieraus  folgt 
folgende  einfache  Konstruktion  der  Wellen- 
geschwindigkeit mit  den  zugehörigen  Schwin- 
gungsrichtungen. 

Man  konstruiere  das  Fresnelsche  Ovaloid 
mit  den  Achsen  A,  B,  C  und  führe  senkrecht 
zu  der  Wellennormalen,  für  die  die  fraglichen 
Größen  bestimmt  werden  sollen,  einen  Dia- 
metralschnitt, die  Längen  der  großen  und  klei- 
nen Achse  dieses  Schnittes  geben  dann  die 
beiden  Normalengeschwindigkeiten  und  die 
Richtungen  dieser  Achsen  sind  zugleich 
die  Schwingungsrichtungen,  bzw.  Richtungen 
des  Licht  Vektors.  Da  wir  unter  dem  Licht- 
vektor hier  die  Richtung  der  elektrischen 
Verschiebung  verstanden  haben  und  diese 
nach  der  gebräuchlichen  Bezeichnung  senk- 
recht zur  Polarisationsebene  steht,  so  geht, 
wenn  q',  und  o'^  die  Achsen  des  Ovaloid- 
schnittes  sind, "  die  Polarisationsebene  der 
Welle,  die  die  Geschwindigkeit  q'  hat,  durch 
Q'2  und  umgekehrt.  Es  gibt  zwei  Richtungen, 
in    denen    die    Durchschnittsfiguren    Kreise 


1068 


Doppelbrechung 


werden,  in  diesen  gibt,  es  nur  eine  Normal- 
geschwindig'keit  der  Wellen.  Die  Polarisa- 
tionsrichtung  wird  dann  unbestimmt,  d.  h. 
es  kann  sich  in  dieser  Richtung  beliebig 
polarisiertes  Licht  ausbreiten.  Diese  Rich- 
tungen sind  die  optischen  Achsen;  Doppel- 
brechung tritt  in  ihnen  nicht  ein. 

Bildet  man  ferner  das  Ellipsoid  --  ==  --^ 

+  ^^  +  ^^-,   das  also  ebenfalls  die  Achsen 

A,  B,  C  hat,  so  genügen  die  Achsen  eines 
Diametralschnittes  dieses  EUipsoides  der 
Strahlengleichung,  die  korrespondierend  zu 
dem  Fr esn eischen  Gesetz  ist.  Führen  wir 
daher  durch  dieses  Ellipsoid  einen  Diametral- 
schnitt, so  entsprechen  die  Achsen  dieses 
Schnittes  den  beiden  Strahlengeschwindig- 
keiten, die  in  der  Richtung  des  Lichtstrahls 
senkrecht  zum  Schnitt  auftreten.  Wieder 
gibt  es  zwei  Richtungen,  in  denen  die  Durch- 
schnittsfiguren Kreise  werden,  in  diesen  sind 
die  beiden  Strahlengeschwindigkeiten  ein- 
ander gleich.  Diese  Richtungen  heißen  die 
Strahlenachsen.  Da  dies  zweite,  auch  nach 
Neu  mann  genannte  Ellipsoid,  von  jenem 
ersten  sich  dadurch  unterscheidet,  daß  ihre 
Achsen  einander  reziprok  sind,  so  zeigt  sich, 
daß  die  Kreisschnitte  im  zweiten  Fall  mit 
jenen  des  ersten  Falles  nicht  zusammen- 
fallen; die  beiden  optischen  Achsen  und  die 
beiden  Strahlenachsen  fallen  also  nicht  zu- 
sammen, wohl  aber  liegen  alle  vier  in  der 
gleichen  Ebene,  nämlich  in  der  XZ-Ebene, 
wenn  A>B>C  ist. 

Das    Fr  es  ne  Ische    Ovaloid    steht    zum 
Neu  mann  sehen     Ellipsoid     in     demselben 


Fig.  7. 


Verhältnis  wie  die  Normalenfläche  zur  Strah- 
lenfläche. Zieht  man  an  das  Ellipsoid  Tan- 
gentialebenen und  fällt  aus  der  Mitte  Lote 
auf  diese,  so  liegen  die  Fußpunkte  von  diesen 
auf  dem  Ovaloid. 

Die  Beziehung  der  Strahlenachsen  zu  den 
optischen  Achsen  übersehen  wir,  wenn  wir  die 
Schnittfigur  (Fig.  7)  von  Normalen-  und 
Strahlenfläche  mit  der  XZ- Achse  (A>B>C) 
betrachten.  In  dieser  Figur  sind  SiSgS'iS'a 
die  Schnittpunkte  von  Ellipse  und  Kreis  und 
OiOaO'jO'a  die  von  Oval  und  Ki-eis.  Es 
sind  dann  S'iMSi  und  S'aMSa  die  Strahlen- 
achsen und  O'iMOi  und  O'oMOs  die  op- 
tischen Achsen.  Letztere  sind  auch  dadurch 
zu  finden,  daß  sie  durch  die  auf  dem  lü'eis 
liegenden  Berührungspunkte  der  gemeinsamen 
Tangenten  an  Ellipse  und  Kreis  gehen.  Die 
Strahlenachsen  liegen  stets  zwischen  den 
optischen  iVchsen  und  der  kleinsten  Achse 
C  des  Fr  esn  eischen  Ovaloids. 

Man  nennt  den  spitzen  Winkel  zwischen 
den  optischen  Achsen  den  Winkel  der 
optischen  Achsen  und  die  Symmetrieachse, 
die  in  diesem  spitzen  Winkel  liegt,  die  Mittel- 
linie des  zweiachsigen  Kristalls.  Man  nennt 
einen  zweiachsigen  Kristall  positiv, 
wenn  die  Mittellinie  der  kleinsten  Achse 
das  Ovaloids  entspricht;  die  Strahlenachsen 
liegen  dann  im  Winkel  der  optischen  Achsen 
und  die  mittlere  Achse  B  des  Ovaloids 
steht  der  Größe  nach  der  größeren  xVchse  näher 
als  der  kleineren  (wie  in  Fig.  7).  Im  ent- 
gegengesetzten Fall,  wo  also  die  Mittellinie 
der  größten  Achse  A  des  Ovaloids  entspricht, 
heißt  der  Kristall  negativ. 

Wird  die  mittlere  Achse  B  des  Ovaloids 
und  des  Ellipsoids  einer  der  beiden  anderen 
Achsen  gleich,  so  werden  diese  Körper  zu 
Rotationskörpern;  die  Kristallform  wird  dann 
optisch  einachsig.  Wird  B  gleich  der  größeren 
Achse  A,  so  geht  die  Strahlenfläche  in  eine 
Kugel  und  ein  Ellipsoid  über,  die  sich  in  der 
Z- Achse  berühren;  das  Ellipsoid  liegt  ganz 
innerhalb  der  Kugel.  Der  Kristall  ist  dann 
einachsig  positiv  (vgl.  oben  Abs.  3).  Wird 
B  gleich  der  kleineren  Achse  C,  so  erhalten 
wir  als  Strahlenfläche  ebenfalls  eine  Kugel 
und  ein  Ellipsoid,  die  sich  jetzt  in  der  X-Achse 
berühren  und  von  denen  die  Kugel  ganz 
innerhalb  des  Ellipsoids  liegt.  Der  Kristall 
ist  dann  einachsig  negativ. 

Bei  allen  diesen  Verhältnissen  ist  weiter 
noch  zu  beachten,  daß  die  Größen  A,  B,  C 
von  den  Dielektrizitätskonstanten  gj,  £2»  £3 
abhängen  und  letztere  können  erfahrungs- 
gemäß für  verschiedene  Wellenlängen  des 
Lichtes  verschiedene  Werte  haben.  Es  wird 
daher  der  Winkel  der  optischen  Achsen  im 
allgemeinen  von  der  Farbe  des  Lichtes  ab- 
hängen, Dispersion  der  optischen  Ach- 
sen. Es  kann  ein  Kristall  für  eine  Farbe 
einachsig,  für  die  anderen  Farben  zweiachsig 


Doppelbrechung 


1069 


sein,  und  es  können  auch  die  optischen  Achsen 
für  verschiedene  Farben  in  verschiedenen 
Symmetrieebenen  des  Kristalls  liegen  (Näheres 
über  derartige  Fälle  siehe  im  Artikel  „Kri- 
stalloptik"). Beispiele  für  zweiachsig  posi- 
tive Kristalle  sind:  iVnglesit,  Chrysoberyll, 
Cölestin,  Fuldas,  Gips,  Olivin,  Schwefel, 
Schwerspat,  Topas,  Weinsäure.  Zweiachsig 
negativ  sind:  Ai'ragonit,  Achsinit,  Borax, 
Cordierit,  Glimmer,  Orthoklas. 

6.  Ein-  und  Austritt  des  Lichtes  in 
Kristallen,  konische  Refraktion.  Frreicht 
eine  ebene  Welle  von  einem  isotropen  Medium 
her  die  ebene  Grenzfläche  eines  Kristalls,  so 
haben  wir  für  einen  Punkt  der  Grenzfläche 
die  Wellenfläche  (Strahlenfläche)  zu  kon- 
struieren und  dann  genau  so,  wie  es  bereits 
in  Figur  3  gezeichnet  wurde,  die  beiden  im 
Kristallinnern  auftretenden  Wellenebenen 
als  Tangentialebenen  an  die  Wellenfläche  zu 
konstruieren.  Daraus  folgt,  wenn  (p  der 
Einfallswinkel  der  Wellennormalen  und  ip 
der  Brechungswinkel  einer  der  Wellennorma- 
len im  Kristallinnern  ist,  daß  stets  C :  V= 
sin  99 :  sin  t/;  ist,  wo  C  die  Lichtgeschwindig- 
keit im  äußeren  Medium  und  V  die  Normalen- 
geschwindigkeit im  Kristall  ist. 

Ist  der  t]infallswinkel  w=o,  fällt  also 
das  Licht  senkrecht  auf  den  Kristall,  so 
schreiten  auch  beide  Wellen  im  Kristall- 
innern in  der  gleichen  Richtung  fort.  Fällt 
eine  ebene  Welle  unter  beliebiger  Neigung 
auf  eine  planparallele  Kristallplatte,  so 
schreiten  auch  nach  dem  Verlassen  des 
Kristalls  beide  Wellen  in  gleicher  Richtung 
fort,  obwohl  sie  im  Kristallinnern  verschiedene 
Richtung  hatten.  Das  heißt  auch,  ein  Licht- 
strahl wird  in  zwei  Strahlen  zerlegt,  die  aber 
beide  nach  Verlassen  des  Ivristalls  der  An- 
fangsrichtung wieder  parallel  sind.  Die 
Erscheinung,  wie  wir  sie  in  der  Figur  2  am 
Kalkspat  beschrieben  haben,  gilt  also  für  jede 
planparallele  Kristallplatte  auch  bei  belie- 
biger Neigung  der  Platte  gegen  den  Strahl. 

Blicken  wir  durch  eine  Kristallplatte  nach 
sehr  fernen  Gegenständen  mit  dem  bloßen  Auge 
oder  einem  auf  Unendlich  eingestellten  Fern- 
rohr, so  werden  die  fernen  Gegenstände  nicht 
doppelt  gesehen,  da  unter  diesen  Verhält- 
nissen die  parallelen  Strahlen  in  demselben 
Punkt  der  Netzhaut  vereinigt  werden.  Blik- 
ken  wir  dagegen  durch  die  Platte  nach  einem 
auf  der  Unterseite  der  Platte  befindlichen 
Punkt,  so  erscheint  dieser  doppelt.  Li  diesem 
Falle  geht  nämlich  von  dem  Punkt  eine  Licht- 
bewegung aus,  die  sich  in  den  beiden  Schalen 
der  Wellenfläche  ausbreitet.  Jede  dieser 
Schalen  geht  beim  Austritt  aus  dem  Kristall 
bei  Abbiendung  einer  hinreichend  kleinen 
Zone,  was  schon  durch  die  Augenpupille  ge- 
schieht, in  eine  Kugelwelle  über,  so  daß  zwei 
von  verschiedenen  Zentren  herkommende 
Kugelwellen  das  Auge  erreichen. 


Schneiden  wir  aus  einem  Kristall  ein 
Prisma  und  lassen  paralleles,  aus  einem 
Collimator  kommendes  Licht  senkrecht  zur 
einen  Prismenfläche  einfallen,  so  können 
wir  mit  einem  Fernrohr  leicht  die  Richtungen 
der  beiden  austretenden  Strahlen  bestimmen. 
Wir  erhalten  so  nach  der  Prismenmethode 
(vgl.  den  Artikel  ,, Lichtbrechung")  die 
beiden  Verhältnisse  C/V  für  die  Normal- 
geschwindigkeiten oder  die  Brechungsindizes 
für  die  Wellennormalen.  Bei  den  ein- 
achsigen Kristallen  waren  diese  mit  Uq— Nq 
und  Ne,  bezeichnet. 

Die  Konstruktion  der  die  Kristallplatte 
durchsetzenden  Strahlen  nach  der  oben  be- 
schriebenen Weise  führt  in  zwei  Fällen  zu 
einer  Besonderheit,  wie  schon  von  Hamilton 
aus  der  Form  der  Wellenfläche  geschlossen 
wurde  und  danach  von  Lloyd  experimentell 
bestätigt  wurde.  Es  sind  dies  die  beiden 
Fälle  der  konischen  Refraktion. 

Fällt  eine  ebene  Welle  so  auf  eine  lü'istall- 
platte,  daß  die  beiden  Tangentialebenen,  die 
man  zur  Konstruktion  der  gebrochenen 
Wellen  an  die  Wellenfläche  zu  legen  hat, 


Fig.  8. 


zusammenfallen,  dann  berührt  diese  Tan- 
gentialebene die  Wellenfläche  in  einem  voll- 
ständigen Kreis,  wie  aus  der  Natur  der 
Wellenfläche  folgt,  die  an  der  Stelle  der 
Strahlenachse  eine  nabeiförmige  Vertiefung 
hat.  Die  Wellennormale  dieser  Tangential- 
ebene ist  dann  eine  optische  Achse  (vgl. 
Fig.  7).  Dem  einfallenden  Licht  entspricht 
dann  im  Lmern  ein  Strahlensystem,  das 
auf  einem  Kegelmantel  verteilt  ist.  Zu 
beobachten  ist  die  Erscheinung,  wenn  man  die 
eine  Seite  der  Platte  mit  Stanniol  bedeckt, 
das  nur  eine  kleine  Oeffnung  hat.  Läßt 
man  in  diese  einen  Lichtstrahl  eintreten  in 
solcher  Richtung,  daß  die  gebrochene  Wellen- 
normale in  eine  optische  Achse  fällt  (vgl. 
Fig.  8),  so  treten  auf  der  anderen  Seite  der 


1070 


Doppelbrechung 


Platte  nicht  zwei  Strahlen  aus,  sondern  ein 
ganzes  Strahlenbündel,  das  auf  einem  Zylin- 
dermantel angeordnet  ist.  Fällt  dieses  auf 
einen  Schirm,  so  zeichnet  es  einen  hellen 
Ring,  der  beim  Entfernen  des  Schirmes  die 
gleiche  Größe  behält.  Diese  Erscheinung 
heißt  die  ,, innere  konische  Refraktion" 
und  die  optischen  Achsen  heißen  auch  die 
Achsen  der  inneren  konischen  Refraktion. 

Einen  entsprechenden  Fall  erhalten  wir, 
wenn  von  einem  Punkt  auf  der  einen  Platten- 
oberfläche ein  Strahl  gerade  in  der  Richtung 
einer  Strahlenachse  fortschreitet.  Diesem 
Strahl  entspricht  dann  ein  ganzes  System 
von  Wellenebenen,  nämlich  alle  diejenigen, 
die  die  Strahlenfläche  im  Endpunkte  der 
Strahlenachse  berühren.  Diese  umhüllen 
wieder  einen  ganzen  Kegelmantel.  Die 
diesen  Wellenebenen  entsprechenden  Wellen 
müssen  daher  ebenfalls  nach  Verlassen  des 
Kristalls  einen  Kegel  umschließen.  Diese 
Erscheinung  ist  zu  beobachten,  wenn  man 
beide  Oberflächen  der  Kristalplatte  mit 
Stanniolplatten  bedeckt,  die  beide  eine  feine 
Oeffnung  haben  und  diese  Oeffnungen  so 
gegenüberstellt,  daß  ihre  Verbindungslinie 
in  die  Richtung  einer  Strahlenachse  fällt. 
Konzentriert  man  dann  durch  eine  Linse 
einen  Lichtkegel  auf  die  eine  Oeffnung,  so 
wird  nur  das  Licht  aus  der  anderen  Oeffnung 
austreten  können,  das  in  der  Strahlenachse 
fortgeschritten  ist.  Es  muß  daher  aus  der 
zweiten  Oeffnung  ein  Strahlenbündel  aus- 
treten, das  einen  Kegelmantel  umschließt. 
Fängt  man  dieses  auf  einem  Schirm  auf,  so 
entstellt  wieder  ein  heller  Ring;  beim  Ent- 
fernen des  Schirms  wird  der  Ring  jetzt  jedoch 
größer.  Diese  Erscheinung  heißt  die  ,,äußere 
konische  Refraktion"  und  die  Strahlen- 
achsen auch  die  Achsen  der  äußeren  konischen 
Refraktion. 


7.   Totalreflexion    an    Kristallen.     Die 

Konstruktion  der  Wellonel)cnen  des  in  den 
Kristall  eindringenden  Lichtes  nach  Figur  3 
kann  in  einem  Falle  versagen,  nämlich  dann, 
wenn  die  Lichtgeschwindigkeit  in  dem  um- 
gebenden, isotropen  Medium  geringer  ist, 
als    im    Kristall    selbst,    wenn    also    dieses 


Medium  selbst  stärkere  Lichtl)reehung  besitzt 
als  der  Kristall.  Zeichnen  wir  in  diesem  Falle 
nach  Figur  9  die  einfallende  Welle  OW,  wo 
AB  die  Grenze  des  Kiüstalls  ist,  und  zeichnen 
QP  senkrecht  OW,  so  daß  QP=s  gleich 
dem  Weg  des  Lichtes  in  der  Zeiteinheit 
im  isotropen  Medium  ist,  so  müssen  wir  im 
lijistall  die  Strahlenfläche  in  der  Größe 
zeichnen,  wie  sie  in  der  Zeiteinheit  entsteht. 
Es  können  dann  keine  oder  beide  Schnitt- 
kurven der  Strahlenfläche  mit  der  Einfalls- 
ebene so  weit  reichen,  daß  das  Lot  in  P  zu 
AB  diese  Kurven  schneidet;  dann  ist  keine 
Tangentialebene,  deren  Normale  in  das 
kristallinische  Medium  hineingerichtet  ist, 
von  P  aus  an  die  betreffende  Schale  der 
Wellenfläche  möglich.  Das  zu  dieser  Schale 
gehörende  Licht  kann  nicht  in  den  lüistall 
eindringen,  sondern  muß  total  reflektiert 
werden.  Die  Grenze  der  Totalreflexion  haben 
wir,  wenn  das  Lot  in  P  die  Schnittkurve 
gerade  berührt.  Durch  passende  Wahl 
des  Einfallswinkels  99  können  wir  stets  er- 
reichen, daß  P  in  die  Grenze  der  Total- 
reflexion fällt. 

Der  Grenzwinkel  der  Totalreflexion  kann 
sehr  bequem  mit  dem  Refraktometer  von 
Czapski  beobachtet  werden,  dessen  Kon- 
struktionsprinzip im  Artikel  ,,Licht- 
reflexion"  (Fig.  23)  angegeben  ist.  Ist 
C  die  Lichtgeschwindigkeit  im  isotropen 
Medium,  bei  dem  Instrument  von  Czapski 
in  der  Glashalbkugel,  und  V  die  Normalen- 
geschwindigkeit im  Kristall,  so  gilt  für  die 
Grenze  der  Totalreflexion  die  Beziehung 
V=C:sin  (p.  Da  bei  diesem  Instrument 
die  Halbkugel  mit  dem  Kristall  noch  um  eine 
zur  Trennungsfläche  beider  vertikale  Achse 
drehbar  ist,  so  kann  man  die  Werte  von  V 
für  alle  Azimute  leicht  bestimmen  und  erhält 
durch  graphische  Darstellung  dieser  Werte 
die  Durchschnittskurven  der  Normalenfläche 
mit  der  Oberfläche  des  Kristalls. 

Aus  der  Gleichung  für  die  Normalenfläche, 
dem  Fresnelschen  Gesetz,  folgt  nun,  daß 
in  jedem  Diametralschnitt  durch  die  Nor- 
malenfläche die  Werte  der  Radienvektoren 
V  stets  zwischen  dem  größten  Werte  A  und 
dem  kleinsten  C  liegen  müssen,  denn  ein  Wert, 
der  diese  Grenzen  überschritte,  würde  be- 
wirken, daß  die  drei  Glieder  der  Gleichung 
gleiches  Vorzeichen  erhielten;  dann  kann 
ihre  Summe  aber  nicht  Null  sein.  Ein  Dia- 
metralschnitt hat  aber  in  seiner  Durch- 
schnitt slinie  mit  der  YZ-Ebene  nach  Figur  5 
notwendig  einen  Wert  des  Vektors  V=A, 
und  in  der  Schnittlinie  mit  der  XY-Ebene 
einen  Wert  V=C.  In  jedem  Diametralschnitt 
sind  also  die  extremen  Werte  A  und  C  der 
Radienvektoren  der  Schnittkurven  vorhan- 
den. Bestimmt  man  daher  mit  dem  Refrak- 
tometer von  Czapski  an  einer  beliebigen 
Grenzfläche  des  Kiüstalls  die  extremen  Werte 


Doppelbrechung' 


1071 


von  V,  so  erhält  man  direkt  die  maximale 
und  die  minimale  Lichtgescliwindigkeit  im 
Kristall,  die  größte  und  kleinste  Achse  der 
Normalen-  und  zugleich  der  Strahlenfläche. 

Da  jede  Durchschnittsfigur  vier  extreme 
Werte  der  Kadienvektoren  V  aufweist, 
außer  dem  größten  und  kleihsten,  zwei 
mittlere,  so  muß  man,  um  zu  entscheiden, 
welcher  der  beiden  mittleren  Werte  dem 
Werte  B  entspricht,  die  Totalreflexion  noch 
an  einer  andersliegenden  Kristalloberfläche 
beobachten.  Derjenige  der  beiden  mittleren 
Werte,  der  für  beide  Oberflächen  gleich  ge- 
funden wird,  entspricht  der  XZ-Ebene  und 
ist  dann  gleicli  B. 

Auf  diese  Weise  wird  die  Methode  der 
Totalreflexion  die  bequemste  Methode,  die 
Werte  der  drei  Hauptlichtgeschwindigkeiten 
in  den  elektrischen  Symmetrieachsen  zu  be- 
stimmen. 

8.  Interferenzen  in  parallelem  Licht. 
Fällt  ein  paralleles  Strahlenbündel,  also 
eine  ebene  Welle,  senkrecht  auf  eine  plan- 
parallele Kristallplatte,  so  treten  aus  der 
Platte  zwei  ebene  Wellen  aus,  die  ebenfalls 
senkrecht  zur  Ivi'istallplatte  fortschreiten 
und  die  in  zwei  zueinander  senkrechten  Rich- 
tungen polarisiert  sind.  Diese  beiden  in  Luft 
mit  gleicher  Geschwindigkeit  fortschreitenden 
Wellen  müssen  sich  zu  einer  Lichtsclnvingung 
vereinigen,  deren  Charakter  wir  aber  erst 
erkennen  können,  wenn  noch  eine  weitere 
Bedingung  erfüllt  ist.  Ist  das  einfallende 
Licht  natürliches  Licht,  so  wird  seine 
Schwingungsrichtung  in  regelloser  Weise  sehr 
schnell  wechseln  (vgl.  im  Ai'tikel  ,,Licht- 
interferenz"  den  Abschnitt  „Kohärenz  des 
Lichtes"),  daher  werden  auch  die  im  Kristall 
entstehenden  beiden  Komponenten  fort- 
während wechselnde  Intensitätsverhältnisse 
haben  und  zu  keiner  im  einzelnen  erkenn- 
baren Interferenzwirkung  Veranlassung 
geben.  Ist  dagegen  das  einfallende  Licht  durch 
einen  Polarisator  gegangen  (vgl.  den  Artikel 
,, Lichtpolarisation"),  so  ist  es  in  einer 
bestimmten  Ebene  polarisiert.  Bildet  diese 
Polarisationsebene  mit  der  einen  Polarisa- 
tionsebene im  Kristall  den  Winkel  99,  so  sind 
die  Komponenten  der  Lichtschwingung  in  den 
beiden  austretenden  Wellen  J  cos  99 und  J sin  99, 
wenn  J  die  Amplitude  des  einfallenden  Lichtes 
ist.  Zwischen  diesen  Komponenten  wird 
nun  aber  noch  eine  Phasenverschiebung  be- 
stehen, da  die  beiden  Wellen  im  Kristall 
ungleiche  Geschwindigkeit,  also  auch  un- 
gleiche Wellenlänge  haben.  Demnach  ist  zu 
erw^arten,  daß  die  austretenden  Wellen  sich 
im  allgemeinen  zu  elliptisch  polarisiertem 
Licht  zusammensetzen. 

Das  austretende  Licht  wird  linear  pola- 
risiert sein,  zunächst  in  den  Fällen,  wo  eine 
der  Polarisationsrichtungen  mit  der  Polari- 
sationsebene   des    einfallenden    Lichtes    zu- 


sammenfällt, denn  in  diesem  Falle  tritt 
im  Kristall  nur  diese  eine  Welle  auf.  Muß 
das  austretende  Licht  noch  einen  Analy- 
sator (Nicoisches  Prisma)  passieren,  so 
wird  es,  wenn  dieser  mit  dem  Polarisator 
parallel  steht,  ungeschwächt  hindurchgehen, 
steht  er  um  90"^  gekreuzt,  so  wird  es  völlig 
ausgelöscht.  Durch  Aufsuchen  dieser  ,, Aus- 
löschstellungen" durch  Drehen  der  Platte 
zwischen  gekreuzten  Nikols  sind  also  die 
beiden  Polarisationsrichtungen  des  die  Platte 
senkrecht  durchsetzenden  Lichtes  leicht  fest- 
zustellen. 

Ferner  wird  dies  austretende  Licht  linear 
polarisiert  sein,  wenn  die  Phasendifferenz 
beider  Wellen  eine  ganze  Wellenlänge  oder 
gleich  2  n  oder  einem  geraden  Vielfachen 
von  n  ist.  In  diesem  Falle  ist  es  in  der 
gleichen  Ebene  wie  das  einfallende  Licht 
polarisiert.  Ist  die  Phasendifferenz  eine 
halbe  Wellenlänge  oder  ein  ungerades  Viel- 
faches von  71,  so  ist  das  austretende  Licht 
ebenfalls  linear  polarisiert,  aber  in  einer 
anderen  Ebene;  sind  die  Polarisationsebenen 
im  Kristall  unter  45 »  gegen  den  Polarisator 
gestellt,  so  steht  diese  senkrecht  zur  Polari- 
sationsebene des  einfallenden  Lichtes.  Im 
ersten  Falle  wird  es  durch  den  gekreuzt  ge- 
stellten Analysator,  im  letzten  durch  den 
parallel  gestellten  ausgelöscht. 

In  allen  anderen  Fällen  ist  das  austretende 
Licht  elliptisch  polarisiert  und  kann  nach  den 
im  Artikel  ,,Lichtpolarisation"  an- 
gegebenen Methoden  genauer  untersucht, 
niemals  aber  durch  den  Analysator  völlig 
ausgelöscht  werden.  Ist  die  Phasendifferenz 
''74  oder  gleich  ^l^  und  sind  die  Polarisations- 
ebenen im  Kristall  unter  45"  gegen  den 
Polarisator  gestellt,  so  ist  das  Licht  zirkulär 
polarisiert.  Die  Drehung  des  Analysators 
hat  dann  gar  keinen  Einfluß  auf  die  Hellig- 
keit des  hindurchtretenden  Lichtes,  Viertel- 
w^ellenlängenplättchen. 

Ist  das  einfallende  Licht  weißes  Licht,  so 
kann,  da  die  Phasendifferenz  von  der  Wellen- 
länge abhängt,  völlige  Auslöschung,  außer 
in  den  oben  genannten  Auslöschstellungen 
des  Kristalls,  immer  nur  für  einzelne  Farben 
eintreten.  Im  hindurchtretenden  Licht 
werden  also  diese  Farben  fehlen,  das  Licht 
wird  also  gefärbt  erscheinen.  Die  Färbung 
wird  am  lebhaftesten  bei  gekreuzter  Stellung 
der  Nikols,  wenn  zugleich  die  Polarisations- 
ebenen im  Ivristall  unter  45"  gegenüber  dem 
Polarisator  stehen.  Dreht  man  den  Analy- 
sator in  Parallelstellung  zum  Polarisator,  so 
werden  die  vorher  ausgelöschten  Farben  hin- 
durchgelassen, die  hindurchgelassenen  da- 
gegen ausgelösclit.  Die  entstehende  Misch- 
farbe ist  also  der  vorigen  komplementär. 

Die  entstehenden  Farben  haben  große 
Aehnlichkeit  mit  den  Newtonschen  Misch- 
farben   bei    den    Interferenzen    an    dünnen 


1072 


Doppelhreehiuig- 


Lamellen  (vgl.  den  Artikel  „Lichtinter- 
ferenz"), da  sie  in  ähnlicher  Weise  von  der 
Dicke  einer  Platte  abhängen,  daher  kann 
man  aus  dem  Charakter  der  Farbe  auf  die 
Dicke  der  Platte  schließen. 

Läßt  man  das  durch  Polarisation  gefärbte 
Licht  auf  einen  Spalt  fallen  und  entwirft 
von  diesem  ein  Spektrum,  so  fehlen  in  diesem 
einige  Farben;  das  Spektrum  ist  von  dunklen 
Streifen  durchzogen,  ebenso  wie  es  auch  zu 
beobachten  ist  bei  dem  durch  Drehung 
der  Polarisationsebene  gefärbten  Licht  (vgl. 
den  Ai'tikel  ,, Lichtpolarisation").  Dreht 
man  den  Analysator  um  45°,  so  verschwinden 
die  Streifen,  dreht  man  nochmals  um  45",  so 
treten  sie  wieder  auf,  aber  an  den  Stellen,  wo 
vorher  Helligkeit  war,  und  die  vorher  dunklen 
Stellen  sind  jetzt  hell.  Hierdurch  sind  diese 
Farben  von  den  durch  Drehung  entstandenen 
zu  unterscheiden. 

Beobachtet  können  diese  Farben  jederzeit 
werden,  wenn  man  die  Kristallplatte  zwischen 
irgendeinen  Polarisator  und  Analysator 
bringt  und  durch  das  System  hindurchsieht. 
Ein  einfacher  für  diesen  Zweck  bestimmter 
Apparat  ist  von  Nörremberg  angegeben. 
Sorgt  man  dafür,  daß  nur  paralleles  Licht 
einfällt,  so  kann  man  die  Erscheinung  nach 
der  Anordnung  von  Figur  10  sehr  schön 
projizieren. 

Das  parallele  Lichtbündel  durchsetzt 
Polarisator  P,  Kristallplatte  K  und  Analy- 


p 

r 

i              A        L 

/\      / 

~  /  \~  ~  -/     \ — ~-=-^  ZJ^ — ^"^ 

/         \  / 

/  -  ~  \.Y       i^---^^"^  '  ~^~^^^ 

^^^^^ 

Fig.  10. 


sator  A.  Die  Linse  L  entwirft  ein  Bild  der 
Platte  P  auf  dem  Schirm  S.  Ist  die  Platte 
überall  gleich  dick,  so  erscheint  das  Bild 
überall  gleich  gefärbt.  Hat  die  Platte  an 
verschiedenen  Stellen  ungleiche  Dicke,  so 
bilden  sich  diese  auf  S  in  den  entsprechend 
verschiedenen  Polarisationsfarben  ab.  Ist 
die  Platte  schwach  keilförmig  und  beleuchtet 
man  mit  einfarbigem  Licht,  so  erscheinen 
im    Bilde    parallel    zur    Keilkante    dunkle 


Streifen.  Der  Abstand  zweier  Streifen  ent- 
spricht einem  Dickenunterschied  der  ent- 
sprechenden Stellen  der  Platte  von  einer 
Wellenlänge.  Für  subjektive  Beobachtung 
tritt  das  Auge  an  Stelle  von  Linse  und  Schirm. 
Verwendet  man  an  Stelle  des  Analysa- 
tors A  einen  einfachen  Kalkspat  oder  ein 
Rochonsches  oder  ähnliches  Prisma  (vgl. 
den  Artikel  ,, Lichtpolarisation"),  so  ent- 
stehen auf  dem  Schirm  zwei  Bilder  der  Platte, 
die  stets  komplementäre  Färbung  zeigen. 
Dort,  wo  sie  sich  überdecken,  entsteht  reines 
Weiß. 

9.  Interferenzkurven  in  konvergentem 
Licht.  Die  beschriebenen  Interferenzfarben 
im  polarisierten  Licht  treten  nicht  nur  auf, 
wenn  die  Lichtstrahlen  die  Kristallplatte 
senkrecht  durchsetzen,  sondern  auch,  wenn 
der  Lichtdurchtritt  unter  beliebigem  Nei- 
gungswinkel erfolgt,  denn  wir  sahen,  daß 
ebene  Wellen  durch  eine  planparallele  Platte 
immer  in  zwei  in  gleicher  Richtung  fort- 
schreitende Wellen  zerlegt  werden.  Man  kann 
nun  die  verschiedenen  Interferenzfarben,  die 
unter  den  verschiedensten  Einfallswinkeln 
durch  dieselbe  Kjist allplatte  erzeugt  werden, 
gleichzeitig  sichtbar  machen,  wenn  man 
folgende  in  Figur  11  schematisch  gezeichnete 
Anordnung  trifft.  Es  ist  E^  die  vordere 
Brennebene  der  Kondensorlinse  L.,  und  Ej 
die  hintere  Brennebene  der  Linse  L3.  Wird 
dann  durch  die  Linse  L^  das  Bild  einer 
leuchtenden  Fläche,  für  subjek- 
S  tive  Beobachtung  etwa  einer 
weißen  Wolke,  für  Projektion 
das  vergrößerte  Bild  des  positiven 
Lichtkraters  einer  Bogenlampe, 
in  P^i  entworfen,  so  geht  von 
jedem  Punkt  der  Fläche  Ei  ein 
Strahlcnbündel  aus,  das  als 
ebener  Wellenzug  die  Kristall- 
platte K  durchsetzt  und  in  einem 
Punkt  der  Ebene  Eg 
wieder  zur  Vereinigung 
und  Interferenz  ge- 
bracht wird.  Beobach- 
ten wir  daher  die 
Ebene  E,  mit  der 
Linse  L4,  oder  proji- 
zieren wir  sie  mit' 
dieser  Linse  auf  einen 
Schirm,  nach  dem 
noch  der  Polarisator 
Ni  und  der  Analysator  Ng  in  den  Strahlen- 
gang eingeschaltet  sind,  so  erblicken  wir 
jeden  Punkt  der  Ebene  E2  in  der  Inter- 
ferenzfarbe, die  unter  dem  Neigungswinkel 
entsteht,  unter  welchem  das  hierhin  ge- 
langende Strahlenbündel  den  Kristall  durch- 
setzt hat.  Es  entstehen  auf  diese  Weise  in  der 
Ebene  Eo  farbige  Kurven,  die  in  der  Kristall- 
optik als  Interferenzkurven  in  konver- 
gentem Lichte  bekannt  sind.   Alle  Punkte, 


Doppelbrechung 


1073 


die  auf  einer  Kurve  gleicher  Färbung  liegen,  [  Aus  der  Gestalt  der  Fläche  Figur  12 
haben  das  Gemeinsame,  daß  das  zu  ihnen  ge- !  können  wir  entnehmen,  daß  die  Interferenz- 
langende Licht  in  der  Platte  die  gleiche  kurven  bei  konvergentem  Licht,  wenn  die 
Phasendifferenz  erhalten  hat.  Kristallplatte  senkrecht  zur   Mittellinie  der 

Von  der  Form  dieser  Kurven  können  wir  !  optischen  Achsen  geschnitten  ist,  Lemnis- 
durch  folgende  Ueberlegung  eine  Uebersicht  katen  sein  müssen,  wie  sie  in  Figur  13  und  14 
gewinnen.  Es  sei  M^  die  Eintrittsseite  des  zu  erkennen  sind.  Ist  die  Platte  sehr  dünn, 
Lichtes  an  der  Kristallplatte,  und  M2  die  oder  der  Winkel  der  optischen  Achsen  sehr 
Austrittsseite.  Wir  be- 
decken Ml  mit  einem  Ai  Az 
Schirm,  der  in  der  Mitte 
M  nur  eine  sehr  kleine 
Blendenöffnung  frei  läßt; 
dadurch  schränken  wir 
die  Lichtstrahlen  auf  sehr 
schmale  Bündel  ein.  Durch 
diese  dünnen  Strahlen- 
bündel ist  dann  jeder 
Punkt  der  Ebene  E2  in 
Beziehung  gesetzt  zu  einem 
bestimmten  Punkte  auf 
M2,  und  die  Kurven  in  E2 
sind  gewissermaßen  nach 
rückwärts  projiziert  auf 
M2.  Wir  haben  also  nur 
die  Kurven  auf  M2  zu 
bestimmen,  in  denen  sich 
hier  die  Punkte  gleicher 
Phasendifferenz  anordnen. 

Jedem  durch  M  in 
die  Platte  eintretenden 
Strahl  entsprechen  in 
dieser  zwei  Wellen- 
ebenen, die  im  Kristall  in  etwas  verschie- 1  spitz,  so  werden  nur  die  ellipsenartigen 
dener  Richtung  fortschreiten.  Wir  wollen  den  Kurven  sichtbar  sein.  Dreht  man  die  Platte 
Richtungsunterschied,  den  die  beiden  Wellen-   so,  daß  einmal  die  eine  und  dann  die  andere 


Fig.  13. 


Fig    14. 


normalen  haben,  für  die  Annäherungsrech- 
nung vernachlässigen,  dann  wird  die  Phasen- 
differenz beim  Austritt  dieses  Wellenpaares 
aus  M2  lediglich  durch  die  Länge  und  Rich- 
tung des  Weges  im  Kristall  bestimmt  sein. 
Schreitet  nun  im  Kristall  von  M  aus  in  der 
Richtung  des  Radiusvektors  q  ein  Wellenpaar 
mit  den  beiden  Normalengeschwindigkeiten 
Vi  und  V2  fort,  so  erreicht  es  im  Abstände 

M   die  Phasendifferenz  q 


Q  von 


irrh 


Drückt  man  in  diesem  Ausdruck  die  Werte 
von  Vi  und  V,  durch  die  Hauptlichtgeschwin- 
digkeiten und  die  Winkel  gj  und  ga  aus, 
welche  q  mit  den  optischen  Achsen  bildet,  so 
ward  der  Wert  der  Phasendifferenz  propor- 
tional mit  Q  sin  gi  sin  ga.  Eine  Fläche  um 
M  als  Mittelpunkt,  die  der  Gleichung  q  sin  gi 
sing2=  const.  genügt,  verbindet  daher  alle 
Punkte,  für  welche  die  Wellenpaare  die 
gleiche  Phasendifferenz  haben.  Die  Gestalt 
einer  solchen  Fläche  ist  durch  die  Figur  12 
dargestellt,  in  derOAi,  undOAa  die  optischen 
Achsen  sind.  Die  Durchschnittsfiguren  dieser 
Flächenschar  mit  der  Ebene  Mj  der  Platte 
ergeben  dann  die  gesuchten  Kurven  gleicher 
Phasendifferenzen. 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  n. 


optische  Achse  des  Kristalls  in  die  Richtung 
der  Achse  der  Kondensatorlinsen  L2  und  L3 
kommt,  was  daran  erkannt  wird,  daß  die 
Lemniskatenbrennpunkte  in  die  Mitte  des 
Bildes  kommen,  so  entspricht  der  Drehungs- 
winkel dem  scheinbaren  Winkel  der  optischen 
Achsen,  d.  h.  dem  Winkel,  den  die  Wellen- 
normalen miteinander  bilden,  deren  Wellen 
im  Kristall  in  der  Richtung  der  Achsen  fort- 
geschritten sind. 

Es  können  nur  dann  beide  Brennpunkte 
der  Lemniskaten  im  Bilde  zugleich  sichtbar 
sein,  wenn  der  Oeffnungswinkel  der  Linsen 
La  und  L3  größer  ist  als  der  Winkel  der 
optischen  Achsen.  Der  Abstand  dieser  beiden 
Brennpunkte  im  Bilde  ist  unabhängig  von 
der  Plattendicke.  Bei  zunehmender  Platten- 
dicke werden  dagegen  die  Kurven  feiner 
und  enger  aneinander  gedrängt.  Bei  homo- 
genem Licht  sind  es  abwechselnd  helle  und 
vollkommen  dunkle  Kurven,  bei  weißem 
Licht  sind  sie  farbig  in  ähnlicher  Farbenfolge 
wie  die  Interferenzringe  im  Newtonschen 
Farbenglase  (vgl.  den  Artikel  „Lichtinter- 
ferenz"). 

Ist  die  Platte  nicht  senkrecht  zur  Mittel- 
linie der    optischen  Achsen   geschnitten,   so 

68 


1074 


Doiipelbrechiing 


Fiff.  15. 


ersclieinen  die  Kurven  verzerrt  entsprechend 
den  Schnittkurven  einer  Ebene  mit  der  in 
Figur  12  dargestellten  Fläche.  Liegen  insbe- 
sondere die  optischen  Achsen  in  der  Ebene  der 
Platte  selbst,  so  werden  die  Kurven  Hyper- 
beln ähnlich,  deren  Asymptoten  den  Winkel 
der  optischen  Achsen  miteinander  bilden. 

Ist  der  Kristall  einachsig,  so  fehlt  in  der 
Fläche  der  Figur  12  der  Teil  im  spitzen 
Winkel  der  Achsen, 
und  die  Fläche 
nimmt  in  ihrem 
mittleren  Teil  sehr 
nahe  die  Gestalt 
eines  Kotations- 
hyperboloides  an, 
dessen  Achse  die 
optische  Achse  ist. 
Ist  die  Platte  senk- 
recht zur  optischen 
Achse  geschnitten, 
so  sind  die  Interfe- 
renzkurven lü'eise 
(vgl.  Fig.  15).  Eine  Drehung  der  Platte  in 
ihrer  eigenen  Ebene  ist  dann  ohne  Einfluß 
auf  die  Lebhaftigkeit  der  Farben. 

Ist  die  Platte  parallel  zur  optischen 
Achse  aus  einem  einachsigen  lüistall  ge- 
schnitten, und 
diese  Achse 
unter  45°  zu 
den  Polarisa- 
tionsebenen des 
Nicols  gestellt, 
so  entstehen 
wiederhyperbel- 
artige  Kurven, 
deren  Asym- 
ptoten aber 
diesmal  senk- 
recht zueinan- 
der stehen  und 
in  den  Polari- 
^  sationsebenen 
des  '  Nicols     liegen    (Fig.   l6). 

Außer  von  diesen  isochromatischen  Kur- 
ven ist  das  Bild  noch  von  bei  gekreuzten 
Nikols  dunklen,  bei  parallelen  Nikols  hellen, 
nach  außen  sich  fächerartig  verbreiternden 
Kurven  durchzogen.  Die  Entstehung  dieser 
farblosen  Streifen  ist  folgendermaßen  zu 
erklären.  Wir  sahen,  daß  eine  Ivristallplatte 
in  parallelem  Licht  zwischen  gekreuzten 
Nicols  gewisse  Auslöschstellungen  besitzt, 
in  denen  Dunkelheit  entsteht.  Diese  Stellun- 
gen liegen  dann  vor,  wenn  die  Polarisations- 
riclitungen  in  der  Platte  mit  denen  eines  Nikols 
zusammenfallen.  Verfolgen  wir  nun  bei  dem 
konvergenten  Strahlenbündel  die  Lage  der 
Polarisationsebenen  für  die  einzelnen  Strahl- 
richtungen, so  zeigt  sich,  daß  für  gewisse 
Zonen  der  Platte  tatsächlich  diese  Auslösch- 
stellung besteht,  und  daher  bleiben  diese  Teile 


bei  gekreuzten  Nikols  dunkel,  bei  parallelen 
hell  und  farblos.  Auf  diese  Weise  kommen 
die  dunklen  Schatten  bei  zweiachsigen 
Kristallen  in  den  Figuren  13,  14  zustande, 
in  Figur  13  steht  die  Ebene  der  optischen 
Achsen  des  Kristalls  in  der  Ebene  eines  der 
Nikols,  in  Figur  14  unter  45"  dagegen  geneigt. 
In  Figur  15  und  16  ist  das  dunkle  Schatten- 
kreuz, das  das  ganze  Bild  durchzieht,  auf  die- 
gleiche  Weise  zu  erklären. 

Wird  in  den  Strahlengang  an  einer  Stelle 
zwischen  Polarisator  und  Analysator  noch 
ein  Viertelwellenlängenplättchen  eingeschaltet 
und  dies  so  gestellt,  das  seine  Polarisations- 
ebenen gegen  die  der  Nicols  um  45"  geneigt 
sind,  so  macht  dieses  das  Licht  in  den  Aus- 
löschrichtungen zu  zirkulär  polarisiertem. 
Infolge  davon  verschwinden  die  dunklen 
Schattenkreuze  und  die  isochromatischen 
Kurven  erfüllen  das  ganze  Feld.  Aber  auch 
diese  Kurven  selbst  werden  zwar  nicht  in 
ihrer  Form,  aber  in  ihren  Dimensionen  ver- 
ändert, und  zwar  in  den  verschiedenen  Qua- 
dranten der  Figur  verschieden,  so  daß  die 
Bilder  der  verschiedenen  Quadranten  nicht 
mehr  aneinander  passen.  Die  Art  der  Ver- 
schiebungen in  diesen  Kiu^ven  dienen  als 
Erkennungsmittel  für  den  positiven  und  nega- 
tiven Charakter  des  Ivristalls  (Näheres  hier- 
über siehe  in  dem  Artikel  ,,Kristalloptik")^ 

10.  Pleochroismus.  Die  Polarisations- 
farben in  lü'istallen  erhalten  sehr  häufig  da- 
durch eine  erhebliche  Modifikation,  daß  der 
Kristall  selbst  farbig  ist,  d.  h.  gewisse  Farben 
absorbiert.  Es  zeigt  sich  nun,  daß,  wenn 
Absorption  in  einem  Kristall  vorhanden  ist,, 
diese  für  die  verschiedenen  Richtungen,  in 
denen  man  durch  den  Kristall  blickt,  meistens 
nicht  die  gleiche  ist.  Kristalle  erscheinen 
daher  häufig,  je  nach  der  Richtung,  in  der 
sie  vom  Lichte  durchsetzt  werden,  nicht  nur 
verschieden  dunkel,  sondern  auch  verschieden 
gefärbt.  Ursprünglich  nannte  man  diese 
Erscheinung  ,,Dichroismus",  indem  man 
annahm,  daß  sie  von  der  verschiedenen 
Absorption  der  beiden  im  Kristall  sich  fort- 
pflanzenden Strahlen  herrührte,  daß  also 
bei  einachsigen  Iviistallen  der  ordentliche 
und  der  außerordentliche  Strahl  verschieden 
absorbiert  würden.  Die  genaue  Untersuchung 
hat  jedoch  festgestellt,  daß  die  Absorption 
vollständig  durch  die  Schwingungsrichtung 
im  Kristall  bestimmt  ist,  und  daß  bei 
einer  gewissen  Schwingungsrichtung  eine  be- 
stimmte Absorption  am  stärksten  auftritt. 
Je  mehr  die  Strahlrichtung  im  Kristall 
so  liegt,  daß  die  zugehörige  Schwingungs- 
richtung derjenigen,  für  die  Absorption 
eintritt,  nahe  kommt,  desto  stärker  wird  die 
Absorption.  Man  kann  daher  je  nach  Wahl 
der  Strahlrichtung  alle  möglichen  Abstufun- 
gen der  Absorption  beobachten  und  nennt 


Doppelbrechung 


1075 


deswegen  die  Erscheinung;  jetzt  nicht  mehr 
„Dichroismus",  sondern  „Pleochroismus". 

Das  bekannteste  Beispiel  von  Pleochrois- 
mus ist  der  Turmalin.  Dieser  zeigt  starke 
Absorption  für  jedes  Licht,  dessen  Schwingun- 
gen (als  elektrischer  Vektor  aufgefaßt)  senk- 
recht zu  seiner  optischen  Achse  liegen.  In 
der  Richtung  dieser  Achse  ist  der  Turmalin 
daher  undurchsichtig.  Blickt  man  senkrecht 
zur  Achse  durch  den  Kristall,  so  erscheint 
er  durchsichtig.  Das  hindurchtretende  Licht 
besteht  aber  nur  aus  dem  außerordentlichen 
Strahl,  der  in  der  Richtung  der  Achse 
schwingt.  Der  ordentliche  Strahl,  der  ja 
senkrecht  zur  Achse  schwingen  muß,  wird 
auch  jetzt  absorbiert. 

Zur  Beobachtung  des  Pleoclu-onismus 
ist  die  Haidingersche  Lupe  sehr  bequem, 
bei  welcher  eine  kleine  Blende  mit  einer 
Lupe  unter  Zwischenschaltung  eines  Kalk- 
spats beobachtet  wird.  Das  Bild  der  Blende 
erscheint  dann  doppelt,  und  das  Licht  in 
beiden  Bildern  schwingt  in  zueinander 
senkrechten  Richtungen.  Bedeckt  man  die 
Blende  mit  einem  durchsichtigen  Kristall 
und  blickt  gegen  einen  hellen  Hintergrund, 
so  wird  die  Färbung  der  beiden  Blendenbilder, 
sobald  die  Absorption  in  den  beiden  Schwin- 
gungsrichtungen ungleich  ist,  eine  ver- 
schiedene sein.  Man  kann  so  leicht  auch 
nur  sehr  geringe  Farbendifferenzen  wahr- 
nehmen. 

Bei  den  zweiachsigen  Kristallen  erscheinen 
die  drei  zueinander  senkrechten  (elektrischen) 
Symmetrieachsen  bestimmend  für  die  Ab- 
sorption. Schleift  man  einen  Würfel  aus 
einem  solchen  Kristall,  dessen  Flächen  zu 
diesen  Achsen  senkrecht  stehen,  so  erscheint 
er  beim  Vorhandensein  von  Pleochroismus 
in  den  drei  Richtungen  senkrecht  zu  den 
Würfelflächen  verschieden  gefärbt.  Beobach- 
tet man  die  Farbe  durch  eine  Haidinger- 
sche Lupe,  so  kann  man  jede  durch  eine 
Würfelfläche  gesehene  Farbe  in  zwei  Kom- 
ponenten zerlegen,  deren  Schwingungsrich- 
tungen den  Symmetrieachsen  parallel  sind. 
Es  zeigt  sich  nun,  daß  die  Farbe  des  parallel 
einer  bestimmten  Achse  schwingenden  Lichtes 
stets  dieselbe  ist,  gleichgültig  durch  welches 
'der  beiden  dieser  Achse  parallelen  Paare 
von  Würfelflächen  man  hindurchblickt. 

Außer  dem  Turmalin  zeigen  besonders 
ausgeprägten  Pleochroismus:  Pennin,  Cor- 
dierit,  Apophyllit,  Zirkon,  essigsaures  Kup- 
fer, schwefelsaures  Kobaltoxydul-Ammoniak 
und  andere.  Bis  zu  geringem  Grade  ist 
Pleochroismus  bei  fast  allen  gefärbten 
Kristallen  wahrzunehmen. 

Der  Pleochroismus  hat  sich  auch  für  die 
nicht  sichtbaren  Strahlen,  Ultrarot  und 
Ultraviolett,  bei  einer  Reihe  von  Kristallen 
nachweisen  lassen,  und  zwar  auch  für  solche 


Kristalle,    die    im    Gebiet    der    sichtbaren 
Strahlen  noch  keinen  Pleochroismus  zeigen. 

Pleochroismus  hat  sich  auch  künstlich 
hervorrufen  lassen  an  sonst  farblosen  Kristal- 
len, wenn  diese  aus  einer  Lösung  auskristalli- 
sierten, der  ein  Farbstoff  zugesetzt  war. 
So  erhielt  Senarmont  künstlichen  Pleo- 
chroismus, indem  er  Strontiumnitrat  aus 
einer  mit  Campreheholz  gefärbten  Lösung; 
auskristallisieren  ließ. 

Theoretische  Untersuchungen  über  den 
Pleochroismus  sind  von  Voigt,  Drude, 
Carvallo  und  Moreau  ausgeführt  worden. 

II.  Anwendungen.  Von  den  Erschei- 
nungen der  Doppelbrechung  wird  in  einer 
sehr  großen  Zahl  von  Untersuchungen  Ge- 
brauch gemacht,  und  eine  Reihe  von  diesem 
Zwecke  dienenden  Hilfsapparaten  werden 
in  dem  Artikel  „Lichtpolarisation"  be- 
schrieben (Nicoisches  Prisma,  Prismen  von 
Glan,  Rochon,  Wollaston,  Savart- 
sche  Platte,  Polarimeter  von  Cornu).  Ein 
anderes  Anwendungsgebiet  dieser  Erschei- 
nungen findet  sich  in  den  Methoden  der 
Untersuchung  und  Bestimmung  von  Kristallen 
und  Mineralien;  hierüber  wird  im  Artikel 
„Kristalloptik"  berichtet. 

Als  weitere  wichtige  Anwendung  der 
Doppelbrechung  bleibt  aber  noch  die  An- 
wendung in  der  Photometrie  zu  nennen. 
Man  hat  hier  im  allgemeinen  eine  Fläche 
von  unbekannter  Helligkeit  zu  vergleichen 
mit  einer  anderen  Fläche  von  bekannter 
Helligkeit.  Kann  man  die  Helligkeit  der 
letzteren  in  meßbarer  Weise  verändern,  so 
ist  man  imstande,  diese  der  ersteren  gleich 
zu  machen  und  erhält  dadurch  ein  Maß  für  die 
Helligkeit  der  zu  bestimmenden  Fläche. 

Ein  sehr  einfaches  Mittel  eine  meßbar 
veränderliche  Helligkeit  herzustellen  wird 
nun  durch  die  Doppelbrechung  gegeben, 
indem  man  das  Licht  dieser  Fläche  durch 
zwei  hintereinander  geschaltete  Nicols  hin- 
durchtreten läßt.  Sind  diese  parallel  gestellt, 
so  ist  die  größte  Helligkeit  vorhanden;  wird 
der  eine  Kicol  aus  dieser  Anfangsstellung 
um  den  Winkel  a  gedreht,  so  wird  dadurch 
die  Helligkeit  auf  den  Wert  J  cos^  a  herab- 
gesetzt. Die  Helligkeit  der  Vergleichsfläche 
muß  bei  der  Methode,  da  nur  die  Hälfte 
des  gesamten  Lichtes  durch  die  parallel 
gestellten  Nicols  hindurchtritt,  mindestens 
doppelt  so  groß  sein,  wie  die  Helligkeit  der  zu 
messenden  Fläche. 

Größere  praktische  Bedeutung  haben  sol- 
che Anordnungen  gefunden,  bei  welchen 
die  Helligkeiten  beider  Flächen  in  entgegen- 
gesetztem Sinne  durch  Drehung  eines  Nikols 
verändert  werden.  Dazu  ist  erforderlich, 
daß  das  Licht,  das  von  diesen  Flächen  kommt, 
in  zueinander  senkrechten  Ebenen  polarisiert 
ist.  Eine  sinnreiche  Einrichtung,  in  welcher 
dieses  verwirklicht  ist,  ist  von  Wild  ange- 

68* 


1076 


Doppelbrechung 


geben  und  in  Figur  17  schematisch  dargestellt. 
Es  sind  hier  AB  und  BC  die  beiden  zu  ver- 
gleichenden Flächen;  das  von  ihnen  aus- 
gehende  Licht    geht    zunächst    durch    das 


B 


Fig.  17. 

Kalkspatrhomboeder,  Durch  dieses  hin- 
durch sieht  man  zwei  Bilder  der  Fläche  ABC, 
deren  eines  nach  unten  hin  über  das  andere 
teilweise  hinübergeschoben  ist.  Die  Mitte 
des  gesehenen  Bildes  erhält  daher  Licht 
sowohl  von  CB  als  auch  von  BA.  Wird  nun 
noch  vor  das  Auge  die  Savartsche  Doppel- 
platte (vgl.  den  Artikel  „Licht Polarisa- 
tion") und  der  Nicol  N  geschaltet,  so  werden, 
wenn  beide  Flächenstücke  gleich  hell  waren, 
und  wenn  die  Polarisationsebene  des  Nicols 
den  Winkel  zwischen  den  Polarisations- 
ebenen des  Rhomboeders  halbiert,  die  Streifen 
in  der  Savart sehen  Doppelplatte  verschwin- 


Sp 


L,        W 


Bp 
Fig.  18. 

den,  Ist  jedoch  eine  der  beiden  Flächen  heller 
als  die  andere,  so  sind  die  Streifen  sichtbar; 
durch  Drehen  des  Nicols  um  einen  Winkel 
a  kann  man  dann  die  Streifen  wieder  zum 
Verschwinden  bringen.  Das  Verhältnis  der 
Helligkeiten  beider  Flächen  ist  dann  gleich 
tg^a,  wenn  der  Winkel  a  von  der  Stellung 
aus  gemessen  wird,  wo  die  Ebene  des  Nicols 
mit  dem  Hauptschnitt  des  Rhomboeders  über- 
einstimmt. 

Eine  empfindlichere  Einstellung  als  auf 
das  Verschwinden  von  Interferenzstreifen 
erhält  man,  wenn  man  auf  das  Verschwinden 
einer  scharfen  Grenzlinie  einstellen  kann. 
Eine  derartige  Anordnung  ist  verwirklicht 
in  dem  Spektralphotometer  von  Glan  (Fig. 
18).  Der  Spalt  Sp  eines  Spektralapparates 
ist  durch  einen  quer  darüber  gelegten  Metall- 
streifen in  eine  obere  und  untere  Hälfte 
geteilt.  Das  aus  beiden  Spalthälften  kom- 
mende Licht  wird  durch  die  Colli matorlinse 
parallel  gemacht,  tritt  dann  durch  ein 
Wollastonprisma  W,  durch  das  Prisma 
P  des  Spektralapparates  und  gelangt  so  in  das 
Beobachtungsfernrohr,  das  mit  dem  Analj^- 


sator  A  versehen  ist.  Durch  das  Wollaston- 
prisma wird  bewirkt,  daß  im  Gesichtsfeld 
jede  Spaltöffnung  zwei  Spektren  gibt,  die 
in  zueinander  senkrechten  Ebenen  polarisiert 
sind.  Es  ist  nun  leicht  die  Dimensionen  so 
zu  treffen,  daß  ein  Spektrum  der  einen  und 
eins  der  anderen  Spaltöffnung,  die  senkrecht 
zueinander  polarisiert  sind,  gerade  überein- 
ander stehen  und  sich  in  einer  scharfen 
Grenze  berühren,  wälirend  die  anderen 
Spektren  abgeblendet  werden. 

Sind  beide  Spalthälften  ungleich  hell 
beleuchtet,  so  kann  man  für  jede  Farbenzone 
der  Spektren  durch  Drehen  des  Analysators 
Helligkeitsgleichheit  herstellen.  Nimmt  man 
als  Ausgangsstellung  des  Analysators,  von 
der  aus  der  Drehungswinkel  a  gemessen  wird, 
die  Stellung,  in  der  das  eine  Spaltbild  voll- 
kommen ausgelöscht  ist,  so  ist  das  Verhältnis 
der  Helligkeiten  wieder  proportional  tg-a. 

Eine  Verbesserung  dieser  photometrischen 
Anordnung  ist  durch  König  und  Martens 
noch  dadurch  herbeigeführt,  daß  vor  die  Linse 
La  noch  ein  in  Figur  18  gestrichelt  gezeich- 
netes Biprisma  Bp  vorgeschaltet  wird.  Da- 
durch werden  die  Strahlen  so  abgelenkt,  daß 
die  vorher  gerade  aneinander  stoßenden 
Spektren  übereinanderrücken.  Entfernt 
man  nun  das  Okular  des  Beobachtungsfern- 
rolires,  blendet  aus  den 
Spektren  durch  einen  Spalt 

^  eine    Farbe    heraus    und 

/v    /' — i       ^^lickt  mit  dem  Auge  durch 
/  x/i_|       diesen  Spalt  hindurch  nach 

1  der    Linse    Lj    mit    dem 

Biprisma,  so  erscheint  die 
eine  Hälfte  dieses  Pris- 
mas im  Lichte  der  einen 
Spaltöffnung,  die  andere  im  Lichte  der 
anderen  Spaltöffnung.  Bei  Einstellung  auf 
gleiche  Helligkeit  wird  die  scharfe  Kante 
des  Biprismas  unsichtbar.  Da  die  zu  ver- 
gleichenden Flächen  hierbei  größere  Aus- 
dehnung haben,  so  erreicht  man  auf  diese 
Weise  eine  bedeutend  leichtere  und  schärfere 
Einstellung  auf  gleiche  Helligkeit.  Dies 
photometrische  Prinzip  ist  unter  anderem  in 
dem  Pyrometer  von  Wann  er  (vgl.  den 
Artikel  ,,Thermometrie")  angewandt 
worden. 

Literatur.  P.  Drude,  Lehrbiich  der  Optik. 
2.  Avß.  Leipzig  1906.  —  P,  Groth,  Physi- 
kalische Kristallographie.  4-  Aufl.  Leipzig  1905. 
—  F.  Pockels,  Lehrblich  der  Kristalloptik. 
Jjeipzig  und.  Berlin  1906.  —  I7i.  Liebisch, 
Physikalische  Kristallographie.  Leipzig  1891.  — 
A.  Becker,  Kristallographie.  Stuttgart  1903.  — 
O.  Chwolson,  Lehrbuch  der  Physik.  Bd.  2. 
Braunschweig  1905.  —  A.  Winkeltnann, 
Handbuch  der  Physik.  2.  Aufl.,  Bd.  6.  Leipzig 
1908.  —  MilUer- PouiLlet,  Lehrbuch  der  Physik. 
9.  A%ifl.,  Bd.  2.    Braunschweig  1897. 

jr.  Classen. 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


1077 


Doppelbrechung 

Akzidentelle  Doppelbrechung. 

1.  Doppelbrechung  amorpher  Körper:  a)  Dop- 
pelbrechung von  Flüssigkeiten,  b)  Temporäre 
Doppelbrechung,  c)  Permanente  Doppelbrechung 
fester  amorpher  Körper.  2.  Temporäre  Doppel- 
brechung von  Kristallen  durch  mechanische  Ein- 
wirkung: a)  Reguläre  Ivristalle.  b)  Nichtreguläre 
Ivristalle.  3.  Optische  Anomalien  (permanente 
anomale  Doppelbrechung)  von  Kristallen:  a)  In- 
folge mechanischer  Druckwirkungen,  b)  Infolge 
isomorpher  Mischung,  c)  Infolge  von  Wasser- 
verlust, d)  Infolge  von  Paramorphose.  e)  In- 
folge  mimetischer   Zwillingsbildung. 

Unter  akzidenteller  Doppelbrechung  ver- 
steht man  Doppelbrechung,  die  nicht  der 
Substanz  bezw.  ihrer  Struktur  eigentümhch, 
sondern  erst  durch  irgendwelche  äußere 
Einwirkungen      hervorgerufen     ist.  An 

amorphen  Körpern  und  regulären  Kristallen 
ist  die  akzidentelle  Doppelbrechung  rein  zu 
beobachten,  an  Kristallen  der  übrigen  Systeme 
nur  als  Modifikation  der  ursprünghch  vor- 
handenen normalen  Doppelbrechung.  Die 
akzidentelle  Doppelbrechung  kann  vorüber- 
gehend (temporär)  oder  dauernd  (permanent) 
sein.  Kristalle,  welche  dauernde  akzidentelle 
Doppelbrechung  zeigen,  und  deren  optisches 
Verhalten  nicht  ihrer  geometrischen  Form 
entspricht,  nennt  man  optisch  anomal. 
Letztere  Erscheinung  kann  jedoch  auch 
darauf  beruhen,  daß  die  KristaUstruktur 
selbst  infolge  von  Umwandlungen,  die  der 
Kristall  seit  seiner  Bildung  erlitten  hat,  nicht 
mehr  mit  der  Form  im  Einklang  steht;  inso- 
fern ist  also  der  Begriff  der  optischen  Ano- 
mahe  ein  weiterer,  als  der  der  permanenten 
akzidentellen  Doppelbrechung.  Für  das 
Verständnis  der  in  der  Natur  vorkommenden 
optischen  Anomalien  ist  es  natürhch  wichtig, 
zunächst  die  Ursachen  und  Gesetzmäßig- 
keiten der  künsthch  erzeugten  akzidentellen 
Doppelbrechung,  speziell  in  ursprünghch 
isotropen  Körpern,  zu  kennen;  wir  betrachten 
daher  zunächst  diese. 

I.  Doppelbrechung  amorpher  Körper. 
Amorphe  Körper  sind  an  sich,  wie  in  bezug 
auf  jede  physikahsche  Eigenschaft,  so  auch 
optisch  isotrop.  Wenn  sie  also  dennoch 
.Doppelbrechung  zeigen,  so  muß  eine  äußere 
Einwirkung  vorhanden  sein,  welche  eine 
Verschiedenartigkeit  der  Richtungen  her- 
vorbringt. Von  solchen  Einwirkungen 
kommen  in  Betracht:  Mechanische  Einwir- 
kungen, ungleichförmige  Temperaturverände- 
rungen, elektrisches  und  magnetisches  Feld. 
Die  Doppelbrechung  infolge  letzterer  beiden 
Einwirkungen  soll  in  diesem  Artikel  nur  kurz 
berührt  werden;  Näheres  darüber  findet  man 
in  den  Artikeln  „Elektrooptik"  und 
„Magnetooptik". 

la)  Doppelbrechung  von  Flüssig- 
keiten.    Manche  mehr  oder  weniger  zähe 


Flüssigkeiten  (z.  B.  Oele)  werden,  wie  zuerst 
Maxwell  an  Kanadalbalsam  beobachtete, 
doppelbrechend,  wenn  sie  sich  in  ungleich- 
förmiger Bewegung  befinden,  d.  h.  derart, 
daß  nebeneinander  fließende  Stromfäden 
verschiedene  Geschwindigkeit  haben;  dann 
tritt  infolge  der  inneren  Reibung  oder  Zähig- 
keit eine  Druckverteilung  ein,  die  von  dem  in 
ruhenden  Flüssigkeiten  vorhandenen  all- 
seitig gleichen  Druck  verschieden  ist,  und  diese, 
nach  verschiedenen  Richtungen  ungleichen 
Drucke  oder  Spannungen  bedingen  die  Doppel- 
brechung. Beobachtungen  über  deren  Gesetze 
sind  von  Kundt,  de  Metz,  Schwedoff 
u.  a.  angestellt  worden,  meist  in  der  Weise, 
daß  sich  die  Flüssigkeit  zwischen  zwei  gegen- 
einander rotierenden  koaxialen  Zyhnder- 
flächen  befand,  und  der  optische  Gangunter- 
schied für  Stralden  parallel  zur  Zylinderachse 
beobachtet  wurde.  Es  zeigte  sich,  daß  für 
das  Auftreten  der  Doppelbrechung  das  Vor- 
handensein beträchthcher  Zähigkeit  aller- 
dings notwendig  ist,  daß  aber  letztere  doch 
keineswegs  allein  maßgebend  ist.  Bemerkens- 
wert ist,  daß  kolloidale  Lösungen  (z.  B.  ver- 
dünnte Gelatinelösung  und  nach  Tieri  kol- 
loidale Eisenlösung)  die  Erscheinung  auch 
bei  relativ  geringer  Zähigkeit  außerordenthch 
stark  zeigen.  Man  hat  daher  vermutet,  daß 
die  Dehnung  unsichtbarer  „Schaumwände" 
oder  Fäden  die  eigenthche  Ursache  der 
Doppelbrechung  bewegter  Flüssigkeiten  sei, 
so  daß  es  sich  also  um  inhomogene  Sub- 
stanzen handeln  würde. 

Außer  durch  den  Einfluß  der  inneren  Rei- 
bung bei  Bewegung  vermögen  Flüssigkeiten 
aber  auch  in  Ruhe  durch  Einwirkung  eines  elek- 
trischen oder  magnetischen  Feldes  doppelbrechend 
j  7Ai  werden,  und  zwar  gilt  dies  nach  den  Beobach- 
j  tungen  von  Cotton  und  Mouton  auch  von 
!  einer  großen  Reihe  chemisch  einheitlicher  organi- 
scher Flüssigkeiten;  am  stärksten  ist  sowohl 
die  elektrische  als  die  magnetische  Doppelbrechung 
bei  Nitrobenzol  und  Nitrotoluol.  Bei  dieser  Er- 
scheinung ist  nun  eine  Erklärung  durch  mechani- 
sche Spannungen  oder  durch  anisotrope  räumliche 
Anordnung  der  Moleküle  ganz  ausgeschlossen, 
und  man  muß  entweder  annehmen,  daß  die  Mole- 
küle bezüglich  ihrer  optischen  Eigenschwingungen 
anisotrop  werden  (Voigt),  oder  daß  sie  schon 
von  vornherein  anisotrop,  aber  infolge  der  Mole- 
kularbewegung regellos  orientiert  sind  und  durch 
das  elektrische  oder  magnetische  Feld  eine 
teilweise  Parallelorientierung  erfahren,  durch 
welche  die  molekulare  Anisotropie  optisch  als 
Doppelbrechung  der  ganzen  Flüssigkeit  zur 
Geltung  kommt  (Theorie  von  Cotton  und 
P.  Langevin).  Die  letztere  Erklärung  scheint 
zur  Zeit  aus  mehreren  Gründen  den  Vorzug  zu 
verdienen.  Man  kann  z.  B.  Suspensionen  von 
feinem  Kristallpulver  in  Flüssigkeiten  herstellen, 
die  im  elektrischen  und  magnetischen  Felde 
doppelbrechend  werden  und  in  denen  dieser 
Effekt  nachweislich  von  einer  Orientierung  der 
suspendierten  Kj-istallteilchen  herrührt  (Meslin, 
Chaudier).     Ferner   zeigen  nach   neuen   Beob- 


1078 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


achtungen  von  Leiser  auch  zahlreiche  Dämpfe, 
nach  Zeeman  Nebel  von  Salmiak  Doppelbrechung 
im  elektrischen  Felde.  Wenn  diese  Erklärung  sich 
bestätigt,  so  könnte  man  die  durch  ein  elektrisches 
oder  magnetisches  Feld  doppelbrechend  ge- 
machten Flüssigkeiten  als  eine  schwache  Nach- 
ahmung der  „flüssigen  Kristalle"  (vgl.  den  Artikel 
„Flüssige  Kristalle")  betrachten,  indem  man 
annimmt,  daß  bei  diesen  eine  Parallelorientierung 
der  Moleküle,  und  zwar  eine  in  kleinen  Bereichen 
vollkommene,  von  selbst  stattfindet  (man  beachte 
die  Herstellung  in  größeren  Bereichen  homogener 
Doppelbrechung  in  solchen  Flüssigkeiten  durch 
ein  Magnetfeld  nach  den  Beobachtungen  von 
0.  Lehmann  und  Maugain). 

ib)  Temporäre  Doppelbrechung 
fester  amorpher  Körper.  Am  früh- 
zeitigsten (Brewster)  und  genauesten  unter- 
sucht ist  die  akzidentelle  Doppelbrechung, 
welche  isotrope  Körper,  wie  insbesondere 
Glas,  durch  elastische  Deformation  an- 
nehmen. Die  einfachste  Art,  homogene, 
d.  h.  im  ganzen  Körper  gleiche  Deformation 
zu  erzeugen,  ist  die  Ausübung  eines  gleich- 
förmigen einseitigen  Zuges  oder  Druk- 
kes  auf  die  geraden  Endflächen  eines  pris- 
matischen Körpers.  In  dieser  Weise  sind 
daher  die  meisten,  namentlich  die  quanti- 
tativen Beobachtungen  angestellt.  Bei 
Beobachtung  senkrecht  zur  Eichtung  des  j 
Zuges  oder  Druckes  zwischen  gekreuzten  | 
Polarisatoren  gibt  sich  die  Doppelbrechung  j 
zunächst  durch  Aufhellung  des  Gesichtsfeldes,  i 
bei  stärkerem  Zug  oder  Druck  durch  das 
Auftreten  von  Interferenzfarben  zu  erkennen 
und  kann  leicht  mit  irgendeiner  Art  von 
Kompensator  (vgl.  den  Artikel  „Kr  istall - 
optik")gemessen  werden.  Daß  es  sich  wirklich 
um  Doppelbrechung  handelt,  hat  übrigens 
schon  Fre  s  nel  auch  direkt  durch  Ablenkungs- 
beobachtungen an  einseitig  gepreßten  Glas- 
prismen nachgewiesen. 

Die  erwähnten  Beobachtungen  zeigten 
folgendes.  I.  Die  Stärke  der  Doppelbrechung 
(gemessen  durch  den  Gangunterschied  auf 
der  Weglänge  Eins)  ist  für  alle  Richtungen 
senkrecht  zur  Druckrichtung  gleich  —  wie 
das  aus  Symmetriegründen  zu  erwarten  ist. 
II.  Die  Stärke  der  Doppelbrechung  ist  pro- 
portional dem  ausgeübten  Zug  oder  Druck 
pro  Querschnittseinheit.  III.  Zug  und  Druck 
erzeugen  Doppelbrechung  entgegengesetzten 
Vorzeichens  (dies  ist  eigentlich  schon  in  IT 
enthalten).  Das  Vorzeichen  der  durch  ein- 
seitigen Druck  erzeugten  Doppelbrechung 
ist  in  den  meisten  Fällen  negativ.  —  Der 
Satz  II  gilt  übrigens  nur  für  mäßig  große 
Deformationen,  die  innerhalb  der  Elastizi- 
tätsgrenze bleiben;  er  schließt  ein,  daß  nach 
Aufhebung  der  mechanischen  Einwirkung 
auch  die  Doppelbrechung  wieder  vollständig 
verschwindet.  Ueber  die  Wirkung  größerer 
Deformationen  siehe  unter  ic. 

Auf  Grund  dieser  Beobachtungstatsachen 


hat  F.  Neumann  eine  allgemeine  Theorie 
der  temporären  Doppelbrechung  in  elastisch 
deformierten  amorphen  Körpern  aufgestellt, 
indem  er  noch  die  Annahme  hinzufügte,  daß 
in  einem  homogen  deformierten  solchen 
Körper  die  Lichtfortpflanzung  dieselben  Ge- 
setze befolgt,  wie  in  einem  homogenen  Kristall. 

Eine  beliebige  homogene  Deformation  wird 
charakterisiert  durch  die  drei  zueinander  senk- 
rechten Richtungen  der  Hauptdilatationsachsen 
und  durch  die  Größe  der  3  Hauptdilatationen 
^11  ^21  <^3;  sie  ist  durch  ein  Ellipsoid  mit  den 
Halbachsen  1+6^,  1  +  ^2)  1+^3  darstellbar  (vgl. 
deuArtikel  „Elastizität").  Da  in  dem  amorphen 
Körper  eine  Verschiedenwertigkeit  der  Richtungen 
erst  durch  die  Deformation  bewirkt  wird,  so  müs- 
sen die  optischen  Symmetrieachsen  mit  den 
Symmetrieachsen  der  Deformation,  d.  h.  den 
Hauptdilatationsachsen  zusammenfallen.  Ferner 
müssen  nach  dem  Erfahrungssatz  II  die  Haupt- 
brechungsindizes, oder  auch,  was  bei  der  Klein- 
heit der  in  Betracht  kommenden  Aenderungen 
gleichbedeutend  ist,  die  Hauptlichtgeschwintlig- 
keiten  lineare  Funktionen  von  d^,  6 2,  S^  sein. 
So    ergibt    sich    der    Neumannsche    Ansatz: 


a  =  Vo  +  q^i  +  p^2  +  p^3, ) 
b  =  t'o  +  p^i  +  q^2  +  p^3,  ] 
c  =  Vo  +  p^i  +  p^2  +  q^3,  } 


1) 


wo  Vq  die  Lichtgeschwindigkeit  im  undeformierten 
Körper,  p  und  q  zwei  jedem  Körper  eigentüm- 
liche Konstanten  (die  aber  noch,  wie  v^  ja  auch, 
von  der  Wellenlänge  abhängen)  bedeuten.  Für 
die  Doppelbrechung  kommen  nur  die  Diffe- 
renzen der  Hauptlichtgeschwindigkeiten  in  Be- 
tracht, sie  wird  also  durch  die  eine  Konstante 
p — q  vollständig  charakterisiert. 

Da  innerhalb  der  Elastizitätsgrenzen  die 
Deformationen  den  in  dem  deformierten  Körper 
herrschenden  Spannungen  bezw.  Drucken  pro- 
portional sind,  so  kann  man  a,  b,  c  auch  als 
lineare  Funktionen  der  den  Spannungszustand 
charakterisierenden  Hauptdrucke  Pj,  P2,  P3 
darstellen,  d.  h.  derjenigen  Drucke,  welche  auf 
die  Flächeneinheit  senkrecht  zu  den  Hauptdila- 
tationsachsen wirken;  man  kann  also  statt  1) 
auch  setzen: 


,=  l-qP,-pP,-^P3, 
=  l-))P,-qP2-^P3, 
=  l-|)Pi-|)P2-qP3, 


2) 


wo  die  „piezooptischen"   Konstanten  p,  q  mit 
den    p,    q    folgendermaßen    zusammenhängen: 

.)^-^1.)-3) 

''11O  1)0/  '' 


Hier  bedeutet  E  den  Elastizitätsmodul,  v  das 
Verhältnis  der  Querkontraktion  zur  Längsdila- 
tation bei  einseitiger  Dehnung.  Diese  Form  der 
Grundgleichungen  ist  fiu  viele  Anwendungen  be- 
c[uemer  als  1),  weil  häufig  aus  der  gegebenen 
äußeren  Einwirkung  die  Hauptdrucke  direkt  be- 
kannt sind.  Ist  z.  B.  ein  prismatischer  oder 
zylindrischer  Körper  einem  einseitigen  Drucke 
unterworfen,   der  pro   Flächeneinheit  seiner  ge- 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


1079 


raden    Endflächen    die    Größe    P    habe,    so   ist 
Pj  =  P2  =  0,  P3  =  P,  und  man  erhält  aus  2): 


a  =  b  =  v«(l  — t)P),  c  =  i;»(l  — qP) 


4) 


Der  Körper  verhält  sich  dann  also  optisch 
wie  ein  einachsiger  Kristall  mit  den  durch  vor- 
stehende Ausdrücke  gegebenen  Hauptlichtge- 
schwindigkeiten.   Die  Differenz  des  außerordent- 


lichen und  ordentlichen  Hauptbrechungsindex  ist: 

ne  — no  =  n«.(q— ^)).P 5) 

(q — ^5).n"  ist  also  das  Maß  für  die  durch  den  ein- 
seitigen Druck  Eins  erzeugte  Doppelbrechung. 
Für  einige  Glassorten  gibt  nachstehende  Tabelle 
(nach  Messungen  von  Pockels)  die  Werte  von 
q — p,  wobei  als  Maßeinheit  des  Druckes  1  kg 
pro  mm2  vorausgesetzt  ist. 


/ 

Zusammensetzung  der  Gläsei 

Dichte 

(p-q)  10« 

n» 

SiOa 

B2O3 

AI2O3         K2O 

NajO 

PbO 

BaO 

68,1 

10,0 

2,0 

9,5 

10,0 

2,457 

+18,4 

1,5123 

— 

69,1 

18,0 

— 

8,0 

— 

4,7 

2,243 

23.3 

1,5075 

32,8 

31,0 

7,0 

3,0 

1,0 

25,0 

— 

2,758 

24,46 

1,5452 

54,2 

1,5 

— 

8,0 

3,0 

33,0 

— 

3,115 

18,75 

1,5700 

41,0 

— 

• — . 

7,0 

~ 

51,7 

— • 

3,88 

16,1 

1,6440 

29,3 

— 

— 

3,0 

— 

67,5 

— 

4,73 

7,8 

1,7510 

17,8 

— 

1,0 

0,4 

0,3 

80,1 

— 

6,335 

—  9,8 

1,9625 

Positives  Vorzeichen  der  charakteri- 
stischen Konstante  p — q  bedeutet,  daß  der 
Körper  unter  einseitigem  Druck  negativ 
einachsig  wird.  Dies  trifft  also  für  alle  unter- 
suchten Glassorten,  mit  Ausnahme  des 
schwersten  Bleisilikat-Flintglases  zu.  Es 
war  nach  obigen  Zahlen  zu  erwarten,  daß 
bei  einem  Bleioxydgehalt  von  ungefähr  75*^0 
der  Uebergang  von  der  negativen  zur  posi- 
tiven Doppelbrechung  stattfindet;  ein  solches 
Glas  würde  also  —  wenigstens  für  eine  be- 
stimmte Farbe  —  durch  einseitigen  Druck 
(aber  auch  durch  beliebige  Deformation) 
überhaupt  nicht  doppelbrechend  werden. 
In  der  Tat  konnte  an  einem  Glase  von  an- 
nähernd dieser  Zusammensetzung  nachge- 
wiesen werden,  daß  es  für  rotes  Licht  nur 
etwa  den  12.  Teil  so  stark  doppelbrechend 
wurde,  wie  das  obenerwähnte  schwerste 
Flintglas.  Da  die  Doppelbrechung  dieses 
Glases  für  kürzere  Wellenlängen  schon  be- 
trächtlich größer  ist,  so  zeigt  es  im  weißen 
Licht  zwischen  gekreuzten  Nicols  eine 
grünlichblaue  Aufhellung  (statt  des  normalen 
„Grau  1.  Ordnung").  Diese  Glasart  kann 
zu  Platten  bei  Polarimetern  usw.  Anwen- 
dung finden,  die  durch  mechanische  Spannung 
möglichst  wenig  doppelbrechend  werden 
sollen. 

Außer  Gläsern  sind  verschiedene  amorphe 
Körper  organischen  Ursprungs,  wie  Leim, 
Harze  und  Gummi,  Kautschuk,  Zelluloid, 
auf  die  akzidentelle  Doppelbrechung  durch 
einseitigen  Druck  untersucht  worden.  Die 
meisten  zeigen  das  negative  Vorzeichen  der 
Doppelbrechung;  positiv  erwiesen  sich  Kirsch- 
gummi und  Traganthgummi.  Bei  diesen 
Substanzen  ist  es  indessen  sehr  fraglich,  ob 
man  sie  als  homogen  und  strukturlos  an- 
sehen darf.  Es  erscheint  die  Möglichkeit 
nicht  ausgeschlossen,  daß  bei  ihnen  in  eine 
isotrope    Grundmasse    kristallinische,    sub- 


mikroskopische Teilchen  eingelagert  sind,  die 
durch  die  Dehnung  oder  Kompression  eine 
partielle  Orientierung  erfahren,  welche  zur 
beobachteten  Doppelbrechung  beiträgt  (H. 
Ambronn), 

Der  Neumannsche  Ansatz  gestattet 
auch  die  Berechnung  des  optischen  Verhaltens 
ungleichförmigdeformierter  Körper,  indem 
man  ihn  auf  die  einzelnen  Volumelemente 
anwendet.  Man  muß  nur  wissen  —  und 
darüber  gibt  die  Elastizitätstheorie  Auf- 
schluß —  wie  die  Richtungen  und  Größen  der 
Hauptdilatationen  in  dem  Körper  von  Stelle 
zu  Stelle  variieren.  Das  bekannteste  Bei- 
spiel eines  durch  ungleichförmige  Defor- 
mation doppelbrechend  gemachten  Körpers 
ist  ein  gebogener  Glasstreifen.  Ein  solcher 
ist  an  der  konvexen  Seite  longitudinal  ge- 
dehnt, an  der  konkaven  komprimiert;  sieht 
man  also  senkrecht  zur  Biegungsebene  hin- 
durch, so  beobachtet  man  in  der  einen  Hälfte 
positive,  in  der  anderen  negative  Doppel- 
brechung von  nach  dem  Rande  wachsender 
Stärke,  und  längs  der  Mittellinie  gar  keine 
Doppelbrechung.  Ein  anderes,  von  Neu- 
mann untersuchtes  Beispiel  ist  eine  von 
einer  Seite  her  erhitzte  Glasplatte,  in  der 
während  des  Eindringens  der  Wärme  un- 
gleichförmige Dilatation  und  Spannung,  und 
daher  Doppelbrechung  auftritt.  Erwähnt 
sei  noch,  daß  man  neuerdings  vorgeschlagen 
hat,  die  Doppelbrechung  von  Glas  oder 
Xylonit  zur  Bestimmung  der  Spannungen 
an  Modellen  technischer  Baukonstruktionen 
zu  benutzen. 

Die  Neumannsche  Theorie  verzichtete 
von  vornherein  auf  eine  molekulartheore- 
tische Erklärung  der  akzidentellen  Doppel- 
brechung infolge  von  Deformationen.  Ver- 
suche zu  einer  solchen  Erklärung  sind  ge- 
macht von  Voigt  auf  Grund  der  Vorstellung, 
daß  die  Schwingungsbedingungen  innerhalb 


1080 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


der  Moleküle  selbst  geändert  werden,   von  1 
Larmor    und    Havelock    auf    Grund    der! 
Annahme,  daß  die  veränderte  räumhche  An- 
ordnung   der    Moleküle    das    wirksame    sei.  j 
Letztere    Theorie    vermag    aber    das    meist 
negative    Vorzeichen    der    durch   einseitigen 
Druck  bewirkten  Doppelbrechung  nicht  zu 
erklären. 

ic)  Permanente  Doppelbrechung 
amorpher  Körper.  Solange  es  sich  um 
Deformationen  handelt,  die  innerhalb  der 
Elastizitätsgrenze  bleiben  und  den  Span- 
nungen exakt  proportional  sind,  ist  es  gleich- 
gültig, ob  man  die  Deformationen  oder  die  ' 
Spannungen  als  maßgebend  für  die  Doppel- 
brechung ansieht,  also  ob  man  den  Ansatz  i 
1)  oder  2)  deren  Berechnung  zugrunde  legt.  1 
Um  die  prinzipiell  wichtige  Frage  zu  ent-  \ 
scheiden,  welche  von  diesen  beiden  Annahmen 
der  Wirkhchkeit  am  besten  entspricht,  sind 
daher  Beobachtungen  nötig  über  die  op- 
tische Wirkung  solcher  Deformationen,  die 
entweder  nicht  mehr  proportional  den  Span- 
nungen sind,  oder  die  durch  Ueberschreitung 
der  Elastizitätsgrenze  permanent  geworden 
sind,  was  übrigens  meistens  gleichzeitig  ein- 
tritt. Versuche  unter  diesem  Gesichtspunkte 
sind  in  neuerer  Zeit  mehrfach  an  Substanzen, 
die  starke  vorübergehende  und  dauernde 
Dehnung  gestatten,  ausgeführt  worden.  Die 
Resultate  sind  noch  widersprechend.  Bei 
Gelatine  fanden  Leick  und  Rossi  Pro- 
portionalität mit  der  Dilatation,  bei  Glas 
Filon  und  bei  Kautschuk  Rossi  Proportio- 
nahtät  mit  der  Spannung,  bei  Zelluloid 
letzterer  keine  von  beiden;  letzteres  Resultat 
würde  nach  Bjerken  auch  für  Gelatine  und 
Kautschuk  gelten. 

Das  Verhalten  des  Zelluloids  ist  nach 
Beobachtungen  von  H.  Ambronn  besonders 
dadurch  merkwürdig,  daß  diese  Substanz 
bei  mäßiger,  vorübergehender  Dehnung  posi- 
tive, bei  starker  und  dauernder  dagegen 
negative  Doppelbrechung  zeigt;  dazwischen 
würde  es  also  einen  Uebergangszustand  geben, 
wo  das  Zelluloid  trotz  starker  Dehnung  ein- 
fach brechend  bleibt;  doch  tritt  dies  für  Licht 
verschiedener  Wellenlänge  nicht  gleichzeitig 
ein,  und  der  Erfolg  ist  Doppelbrechung  von 
sehr  staiker  Dispersion.  Dieses  Verhalten 
hängt  vielleicht  damit  zusammen,  daß  Zellu- 
loid kein  homogener  Körper,  sondern  ein 
Gemisch  von  Zelloidin  und  Kampfer  ist. 

Von  F.  Neu  mann  ist  auch  bereits  ein 
Ansatz  gemacht  und  auf  einige  spezielle 
Fälle  angewendet  worden,  um  die  seit 
Brewster  bekannten  und  häufig  demon- 
strierten schönen  Doppelbrechungserschei- 
nungen zu  berechnen,  welche  schnell  ge- 
kühlte Gläser  zeigen,  und  welche  zu  den 
(unten  zu  besprechenden)  optischen  Ano- 
malien regulärer  Kristalle  dadurch  einige 
Analogie  aufweisen,  daß  sie  wesenthch  von 


der  Begrenzung  der  gekühlten  Glasstücke 
abhängen  (vortreffhche  Abbildungen  findet 
man  in  H.  Hauswaldts  Tafelwerk:  Inter- 
ferenzerscheinungen im  polarisierten  Licht, 
Neue  Folge  1904,  Taf.  67  u.  68).  Hierbei 
legte  Neumann  die  x\nnahme  zugrunde,  daß 
für  die  Doppelbrechung  die  Unterschiede  der 
gesamten  und  der  bleibenden  Deforma- 
tionen, oder  was  auf  dasselbe  hinauskommt, 
die  inneren  Spannungen  bestimmend  sind. 
Eine  exakte  Prüfung  dieser  Annahme  an  den 
beobachtbaren  Erscheinungen  hegt  noch  nicht 
vor.  —  Aehnliche  Erscheinungen,  wie  durch 
schnelle  Kühlung  gehärtete  Gläser,  zeigt 
übrigens  auch  eingetrocknete  Gelatine 
(Klocke,  Quincke). 

2.  Temporäre  Doppelbrechung  in  Kri- 
stallen durch  mechanische  Einwirkung. 
Daß  auch  in  lü-istaUen  durch  Einwirkung 
einseitigen  Druckes  Doppelbrechung  erzeugt, 
bezw.  (he  schon  vorhandene  verändert  werden 
kann,  ist  ebenfalls  bereits  von  Brewster  an 
regulären  bezw.  optisch  einachsigen  Kristallen 
beobachtet  worden.  Eine  Uebersicht  der 
bei  beliebiger  Deformation  eintretenden  Ver- 
änderungen war  aber  bei  Kristallen,  selbst  bei 
regulären,  nicht  zu  gewinnen,  bevor  leitende 
theoretische  Gesichtspunkte  aufgestellt  waren. 
Der  Neumannsche  Ansatz  (1)  oder  (2)  ist 
nicht  ohne  weiteres  auf  Kristalle  übertrag- 
bar, weil  in  diesen  wegen  der  Ungleichwertig- 
keit  der  Richtungen  die  optischen  Sym- 
metrieachsen nach  der  Deformation  nicht 
(wie  bei  isotropen  Körpern)  von  vornherein 
bekannt  sind;  es  müssen  daher  hier  Formeln 
aufgestellt  werden,  welche  nicht  nur  die 
Größe  der  Hauptlichtgeschwindigkeiten,  son- 
dern auch  die  Richtungen  der  optischen 
Symmetrieachsen  als  Funktionen  der  De- 
formationen oder  Spannungen  darstellen; 
dabei  können  diese  Funktionen  selbst,  wenn 
es  sich  um  Deformationen  innerhalb  der 
Elastizitätsgrenzen  handelt,  wieder  als 
lineare  angenommen  werden. 

Formeln  der  genannten  Art  erhält  man,  wenn 
man  das  optische  Verhalten  durch  die  6  Para- 
meter ahk  der  auf  irgendein  im  Ivristall  festes 
rechtwinkhges  Achsensystem  bezogenen  Glei- 
chung des  Indexellipsoids  (dessen  Hauptachsen 
die  3  Hauptbreclnmgsindizes  darstellen): 
l=ai,x2  +  a„2y2+a33z2+2a23yz+2a3jzx+2ai3xy 
charakterisiert  und  den  "Deformationszustand 
durch  die  auf  das  gleiche  Achsensystem  bezogenen 
,, Deformationskomponenten"  xx,  yy,  Zz,  yz, 
zx,  Xy,  von  denen  die  3  ersten  die  linearen 
Dilatationen  parallel  den  Koordinatenachsen, 
die  drei  letzten  die  Winkeländerungen  zwischen 
diesen  bedeuten.  Man  hat  also  zu  setzen: 
an  — an«  =  PuXx  +  Piayy  +  Pi3Zz  +  Pi4yz  ) 

+  Pl5Zx  +  Pi6Xy,  I       ßx 

aos— a23"'  =  P4iXx+ -l-P46Xy  j       ^ 

wo  die  au",  aj»"  die  optischen  Parameter  im  un- 
deformierten  Zustand,  und  die  phk  individuelle 
Konstanten   des  Ivristalls  (die  ,,elastooptischen" 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


1081 


Konstanten)  bedeuten,  welche  aber  noch  von  der 
Wahl  des  Koordinatensystems  abhängen.  Auf 
der  rechten  Seite  von  6)  kann  man  statt  der 
Deformationskomponenten  mittels  der  linearen 
Grundformeln  der  Elastizitätstheorie  auch  wieder 

die   Druckkomponenten   Xx Yz (das  sind 

die  normal  und  tangential  auf  Flächenelemente 
senkrecht  zu  den  Koordinatenachsen  wirkenden 
Drucke)  einführen  und  erhält  dadurch  das  äc^ui- 
valente  System 

an  —an"  =  — [jr^Xx  +  Ttj^Yy  +  n^^Z  z  j 

....  i) 


'=-['^4iXx  + 


+  : 


dessen  Koeffizienten  jrhk,  die  „piezooptischen 
Konstanten",  sich  aus  den  phk  und  den  Elas- 
tizitätskonstanten des  Kjistalls  zusammensetzen. 

Die  Gleichungssysteme  6)  und  7)  nehmen 
eine  einfachere  Gestalt  (mit  weniger  verschiedenen 
Konstanten)  an,  wenn  der  Kristall  Symmetrie- 
eigenschaften besitzt  und  man  ein  durch  diese 
ausgezeichnetes  Achsensystem  zugrunde  legt. 
Diese  Vereinfachungen  ergeben  sich  durch  die 
Ueberlegung,  daß  die  Formeln  ungeändert  bleiben 
müssen  bei  jeder  Koordinatentransformation, 
die  dem  Uebergang  zu  einem  kristallographisch 
gleichwertigen  Achsensystem  entspricht,  also 
z.  B.  bei  einer  Drehung  um  die  Z-Achse  von  60°, 
120",  180",  wenn  der  Ivristall  hexagonal  und  die 
Z-Achse  seine  Hauptachse  ist. 

2a)  Reguläre  Kristalle.  Wählt  man 
hier  die  drei  untereinander  gleichwertigen  4- 
bezw.  2-zähIigen  Symmetrieachsen,  d.  h.  die 
Würfelnormalen,  zu  Koordinatenachsen,  so 
nehmen  die  Formeln  6)  nachstehende  einfache 
Gestalt  an: 

an  ==  an"  +  pii  Xx  +  pi2(yy  -\-  ^^)\ 


•-23  —  P44yx; 


.  8) 


darin  ist  an''  das  reziproke  Quadrat  des  ur- 
sprünglichen Brechungsindex  (a"-).  Ebenso 
wird  aus  7): 


a"' 


-7riXx-7r2(X^+Yy+Zz)| 


9) 


aas  —        ^3  J-Z)  ' 

wo  TTi  für  TTii — TTia,  71-1  für  7112,  ^3  für  77:44 
gesetzt  ist.  Von  diesen  Konstanten  sind  für 
die  Doppelbrechung  nur  die  beiden:  n^ 
und  TTg  bestimmend;  das  Glied  mit  dem 
Faktor  n^  bestimmt  nur  eine  hinzukommende 
.gemeinsame  Aenderung  der  Brechungsindizes. 
Die  Beobachtungen  beziehen  sich  auf  die 
Wirkung  einseitigen  Druckes.  Bildet 
dessen  Richtung  mit  den  Würfelnormalen 
Winkel,  deren  Kosinus  bezw.  1^,  lg,  I3  sind, 
und  ist  P  die  Größe  des  Druckes,  so  ist 
Xx  =  Y\\  Yy^  Pl^^,  Z,  =  PI32,  Yz  =  PI2I3, 

Zx  =   PI3I1,  Xy  ^=   PI1I2. 

Die  Einsetzung  ergibt,  daß  ein  regulärer 
Kristall  durch  einseitigen  Druck  im  allge- 
meinen optisch  zweiachsig  wird;  nur 
wenn  die  Druckrichtung  in  eine  Würfel- 
normale (li  =  1,  I2  =  I3  =  0)  oder  Oktaeder- 


normale (li  =  12  =  13  =  |/1  j    fällt,    wird   er 

einachsig,  wobei  die  Stärke  der  Doppel- 
brechung sich  im  ersten  Fall  durch  die  Kon- 
stante TTi,  im  zweiten  durch  71-^  bestimmt. 

Da  die  Art  der  Doppelbrechung,  d.  h.  die 
Lage  der  optischen  Symmetrieachsen  und 
der  optischen  Achsen,  nur  von  den  Ver- 
hältnissen der  Größen  a^ — a33,  a^ — aaa, 
a.i3,  agi,  ai2  abhängt,  und  letztere  hier 
sämtlich  dem  Drucke  proportional  sind,  so 
sind  in  einem  regulären  Kristall  die  Rich- 
tungen der  optischen  Symmetrieachsen  und 
optischen  Achsen  von  der  Größe  des  Druckes 
unabhängig  und  allein  durch  dessen  Rich- 
tung bestimmt.  Ferner  ist  für  letztere  Ab- 
hängigkeit nur  das  Verhältnis  x=  Tra/TCj  der 
piezooptischen  Konstanten  n^  und  Ux  maß- 
gebend. Es  lassen  sich  daher  die  möglichen 
Fälle  der  Doppelbrechung  regulärer  Kristalle 
durch  einseitigen  Druck  ziemlich  einfach 
von  vornherein  übersehen. 

Es  genügt  hierfür,  in  Rücksicht  auf  die  Sym- 
metrieverhältnisse, die  Lage  der  optischen  Achsen 
zu  verfolgen,  wenn  man  die  Druckrichtung  einer- 
seits einen  halben  Quadranten  einer  Würfelfläche, 
andererseits  einen  ganzen  Quadranten  einer 
Rhombendodekaederfläche  durchlaufen  läßt.  Die 
Rechnung  zeigt,  daß  dabei,  je  nach  dem  Werte 
der  Konstante  x,  vier  Typen  regulärer  Kristalle  zu 
unterscheiden  sind.  Für  clrei  dieser  Typen,  charak- 
terisiert durch:  II.  0<x<-fl,  III.  — l<x<0, 
IV.  K< — 1,  sind  Vertreter  bekannt:  zu  II  gehören 
Steinsalz,  Kali-  und  Ammoniak-Alaun,  Natrium- 
chlorat;  zu  III  Flußspat  und  Salmiak,  zu  IV 
Sylvin.  Ihr  Verhalten  wird  durch  untenstehende 
Figuren  1  bis  3  veranschaulicht,  in  denen  in 
stereographischer  Projektion  auf  eine  Rhomben- 
dodekaederfläche (mit  Normale  D)  für  eine  Reihe 
von  Druckrichtungen,  die  in  einem  Quadranten 
einer  Würfelebene  (X^Y")  und  einem  Quadranten 
einer  Dodekaederebene  (Z^D  oder  Aequatorkreis) 
liegen ,  die  ihnen  entsprechenden  optischen 
Achsen  und  eine  Mittellinie  dargestellt  sind. 
Die  Druckrichtungen  sind  durch  kleine  Kreuze, 
die  optischen  Achsen  durch  Kreise,  eine  ihrer 
Mittellinien    durch    Striche    markiert,   und    die 


Fig.  1. 


1082 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


Aß/    ^.'--''T 

^^VH^- 

£1ZZ^~-»<V^^              V' 

/      ;        '^VJ-  -."■■' '-i 

f\          \ 

;      ;  \lviy'' 

»            ^ 

/*' 

^\               MFlus 

Fig.  2. 


/ 

/       *" 

o                    \                                ,\ 

V^         " 

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*/J    2 

'  A  "^r"'  2  '  ♦ 

i'f 

^ 

/IT  6; 

/Ivin              ,y/ 

Fig.  3. 

zusammengeliörigen  Richtungen  durch  gleich- 
lautende Ziffern  bezeichnet;  außerdem  ist  die 
Zusammengehörigkeit  der  Druckrichtungen  und 
optischen  Achsenrichtungen  noch  durch  ge- 
strichelte Verbindungslinien  angedeutet.  Ferner 
sind  (ausgezogen)  die  Kurven  eingezeichnet,  auf 
denen  sich  die  Projektionspunkte  der  optischen 
Achsen  bewegen,  soweit  die  letzteren  nicht  in 
eine  Symmetrieebene  fallen.  Der  Rmkt  0  ist 
die  im  Quadranten  Z**D  liegende  Oktaedernormale, 
die  Punlrte  A  sind  die  speziellen  optischen 
Achsen,  die  zu  D  als  Druckrichtung  gehören. 
In  den  Fällen,  wo  die  zu  einer  Druckrichtung 
in  einer  Dodekaederebene  gehörigen  optischen 
Achsen  in  derselben  Ebene  liegen,  sind  diese  Rich- 
tungen auf  dem  Aec^uatorkreise  (der  ja  auch  eine 
Dodekaederebene  ist),  statt  auf  Z"D  eingetragen ; 
ferner  sind  Richtungen,  die  außerhalb  des  Aequa- 
torkieises  fallen  würden,  durch  die  ihnen  ent- 
gegengesetzten innerhalb  desselben  ersetzt.  Die 
Winkelgrüßen  in  den  Figuren  sind  die  speziellen, 
welche  bezw.  für  Steinsalz,  Flußspat  und  Sylvin 
gelten,  bei  denen  v.  die  Werte  +0,704,  —0,48, 
—2,63  besitzt. 

Die  Größen  %^  und  n^  in  9)  bedeuten,  mit  dem 

Faktor  -^(n")»  multipliziert,  die  Stärke  der  Doppel- 
brechung ne — no  des  durch  den  Druck  1  kg  pro 


mm^  optisch  einachsig  gemachten  Ivristalls,  wenn, 
die  Druckrichtung  eine  Würfel-  bezw.  Oktaeder- 
normale ist;  ihr  Vorzeichen  gibt  dabei  zugleich 
den  Charakter  der  Doppelbrechung  an.  In  nach- 
stehender Tabelle  sind  für  die  untersuchten  ICri- 

stalle  die  Zahlwerte  von  -^(n")'»!  und   -^{vi^)^Ti^ 

(gültig  für  Natriumlicht)  mitgeteilt: 

n"       -|-(nO)%i.l06    ^(nOj^s.lO^ 


Steinsalz    . 

.    1,544 

—  2,195 

—  1,540 

Kalialaun  . 

.   1,456 

—  6,65 

—  0,704 

Flußspat    . 

.    1,434 

—  2,105 

+  1,014 

Sylvin    .   , 

.   1,490 

+  2,78 

—  7,04 

Bei  den  Kristallen  der  Typen  III  und  IV, 
die  negatives  x  haben,  ist  der  Charakter  der  Dop- 
pelbrechung also  für  die  beiden  angegebenen 
Druckrichtungen  entgegengesetzt.  Wenn  man 
noch  die  möglichen  beiden  Vorzeichen  von  71^ 
und  TT,  berücksichtigen  würde,  so  hätte  man  im 
ganzen  8  mögliche  Typen  regulärer  Kj-istalle  zu 
unterscheiden. 

Es  sei  übrigens  bemerkt,  daß  die  durch  Druck 
herstellbare  Doppelbrechung  viel  zu  schwach  ist, 
umdie  angegebene,  berechnete  Lage  der  optischen 
Achsen  etwa  im  Achsenwinkelapparat  direkt 
beobachten  zu  können.  Die  Beobachtungen  an 
regulären  Kristallen  erstreckten  sich  vielmehr 
nur  auf  die  im  parallelen  Licht  in  verschiedenen 
Richtungen  gemessenen  Gangunterschiede  und 
auf  die  Auslöschungsrichtungen,  ergaben  hier 
aber  eine  so  gute  Bestätigung  der  Theorie,  daß 
auch  deren  weitere  Folgerungen,  wie  bezüglich 
der  Lage  der  optischen  Achsen,  gesichert  ersclieinen. 

Das  optische  Verhalten  des  einseitig  kompri- 
mierten regulär-tetartoedrischen  Natrium- 
chlorats  ist  insofern  noch  von  besonderem 
Interesse,  als  diese  Substanz  im  natürlichen 
Zustande  optisches  Drehungs vermögen  besitzt, 
und  sich  liier  also  die  künstlich  erzeugte  Doppel- 
brechung dem  Drehungsvermögen  superponiert. 
Die  Gesetze  dieser  Superposition,  die  sich  ohne 
eine  spezielle  Theorie  des  Drehungsvermögens 
aufstellen  ließen,  sind  allerdings  weniger  an  dem 
durch  Druck,  als  an  dem  durch  Einwirkung 
eines  elektrischen  Feldes  doppelbrechend  ge- 
machten Natriumchlorat,  ferner  an  dem  durch 
Druck  J.  zur  Hauptachse  zweiachsig  gemachten 
Quarz  experimentell  geprüft  worden. 

2b)  Nichtreguläre  Kristalle.  Am 
auffälligsten  ist  die  Veränderung  der  Doppel- 
brechung durch  mechanische  Einwirkung  an 
optisch  einachsigen  Kristallen  zu  beob- 
achten, wenn  man  sie  einseitigem  Drucke 
senkrecht  zur  Hauptachse  unterwirft  und 
in  der  Richtung  der  letzteren  im  Polarisa- 
tionsapparat für  konvergentes  Licht  beob- 
achtet: man  sieht  dann  das  Achsenbild  eines 
zweiachsigen  Kjistalls  entstehen,  wobei  sich 
die  optischen  Achsen  mit  wachsendem  Druck 
erst  schnell,  dann  langsamer  voneinander  ent- 
fernen. Diese  Erscheinung  ist  ebenfalls  zuerst 
von  Brewster  bemerkt  worden;  später  sind 
weitere  Beobachtungen  darüber  an  Quarz, 
Beryll,  Turmalin,  Kalkspat,  Apophyllit, 
Zirkon,Mellit,ApatitvonMoignoundSoleil, 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


1083 


Pf  äff  und  Bücking  angestellt  worden. 
Dabei  ergab  sich  die  Regel,  daß  die  Ebene 
•der  auseinandertretenden  optischen  Achsen 
bei  positiv  einachsigen  Kristallen  parallel, 
bei  negativen  senkrecht  zur  Druckrichtung 
liegt,  oder  anders  ausgedrückt,  daß  die  in 
die  Druckrichtung  fallende  Achse  des  Index- 
eUipoids  relativ  zu  den  zur  Druckrichtung  und 
Hauptachse  senkrechten  Achsen  durch  den 
Druck  verkleinert  wird.  Diese  Regel  entspricht 
dem  Verhalten  der  meisten  isotropen  Körper, 
durch  einseitigen  Druck  negativ  einachsig 
2U  werden;  denn  dies  kommt  auch  dadurch 
zustande,  daß  sich  die  in  die  Druckrichtung 
fallende  Achse  des  Indexellipsoids  relativ  zu 
den  beiden  anderen  verkleinert.  Wie  nun  aber 
bei  isotropen  Körpern  Ausnahmen  von  diesem 
Verhalten  bekannt  sind  (siehe  oben  unter  i  a), 
so  ist  zu  erwarten,  daß  auch  die  obige  Regel 
für  einachsige  Kristalle  keine  allgemeine 
Gültigkeit  haben  wird. 

Das  Gesetz,  nach  welchem  der  Winkel  der 
optischen  Achsen  2  ß  mit  dem  Druck  wächst, 
ist  nach  der  allgemeinen  Theorie  der  piezoopti- 
schen  Erscheinungen  (siehe  oben  S.  1081)  leicht 
vorherzusagen,  wenn  man  berücksichtigt,  daß 
a,llgemein 


sin  Sl 


-b2 


ist,  wenn  b  die  mittlere  der  drei  Hauptlichtge- 
schwindigkeiten bezeichnet. 

Da  nämlich  im  vorliegenden  Falle  a  und  b 
beide  durch  die  Einwirkung  des  Druckes  aus  a", 
der  ordentlichenLichtgeschwindigkeit  im  undefor- 
mierten  Kristall,  hervorgegangen  sind,  c  dagegen 
-aus  c",  so  ist  a^ — b^  sehr  klein  gegen  a^ — c^,  ferner 
nach  dem  allgemeinen  Ansatz  7)  dem  Drucke 
proportional,  dagegen  a^ — c^  nur  wenig  von  dem 
ursprünglichen  Werte  a"^ — c"^  verschieden.  So- 
mit muß  sin  ßoderauchder(immernur  sehr  kleine) 
Achsenwinkel  2  ß  selbst,  und  ebenso  der  in  Luft 
beobachtete  scheinbareAchsenwinkel,  proportional 
der  Quadratwurzel  aus  dem  Drucke  wachsen. 
Dieses  Gesetz  wird  in  der  Tat  durch  die  von 
Bücking  und  Pockels  angestellten  Messungen 
befriedigend  bestätigt. 

Der  Quarz,  der  sich  für  diese  Beobachtungen 
wegen  seiner  Homogenität  und  relativ  schwachen 
Doppelbrechung  (die  für-  ein  großes  Verhältnis 
Sl/fP  günstig  ist)  besonders  eignet,  bietet 
infolge  seines  Drehungsvermögens  noch  eine 
"Besonderheit  dar;  ist  er  durch  seitlichen  Druck 
optisch  zweiachsig  gemacht,  so  zeigt  er  nämlich 
Drehungsvermögen  in  der  Richtung  beider 
optischen  Achsen,  und  zwar  in  gleicher  Stärke, 
wie  vorher  in  Richtung  der  Hauptachse  (Mach 
und  Merten).  Der  seitlich  gepreßte  Quarz  bot 
so  in  der  Tat  das  erste  Beispiel  eines  zweiachsigen 
Kristalls  mit  Drehungsvermögen  dar;  erst  neuer- 
dings ist  dieses  auch  an  von  Natur  zweiachsigen 
Kristallen  aufgefimden  worden.  Die  eigenartigen 
Interferenzerscheinungen,  welche  der  zweiachsig 
gemachte  Quarz  z.  B.  bei  Beobachtung  in  zirku- 
larpolarisiertem Lichte  zeigt,  finden  sich  zum  Teil 
in  dem  großen  Hauswaldtschen  Tafelwerk 
(II,   Taf.  73;   III,   Taf.   24,  25)   photographisch 


dargestellt.  Erwähnt  sei  noch,  daß  der  Quarz 
auch  durch  Einwirkung  eines  zur  Hauptachse 
senkrechten  elektrischen  Feldes  optisch  zweiachsig 
wird,  was  mit  der  polaren  Natur  seiner  2-zähligen 
Nebenachsen  zusammenhängt  (Näheres  hierüber 
siehe  im  Artikel  ,,Elektrooptik"). 

Messungen,  welche  zur  Bestimmung  aller 
piezooptischen  Konstanten  (der  jrhk  der  Glei- 
chungen 7)  dienen  konnten,  sind  von  Pockels 
an  Quarz  und  Kalkspat  ausgeführt  worden.  Die 
Zahl  der  verschiedenen  Konstanten  beträgt  für 
diese,  dem  rhomboedrischen  System  angehörigen 
Kristalle  8.  Die  Größenordnung  dieser  Konstanten 
—  wenigstens  der  größeren  von  ihnen  —  ist  die- 
selbe wie  bei  den  oben  angeführten  regulären 
&istallen. 

3.  Permanente  anomale  Doppelbrechung 
(optische  Anomalien)  von  Kristallen. 
Ueberaus  häufig  beobachtet  man  an  natür- 
lichen und  künstlich  hergestellten  Kristallen 
Abweichungen  des  optischen  Verhaltens  von 
demjenigen,  welches  man  nach  ihrer  geo- 
metrischen Symmetrie  erwarten  sollte;  es 
zeigen  also  z.  B.  viele  reguläre  Kristalle 
Doppelbrechung,  solche  des  hexagonalen, 
rhomboedrischen  oder  tetragonalen  Systems 
erweisen  sich  optisch  zweiachsig,  in  rhom- 
bischen fallen  die  optischen  Symmetrieachsen 
nicht  mit  den  geometrischen  zusammen. 
Diese  ,, optischen  Anomahen"  können  sehr 
verschiedene  Ursache  haben.  Es  sind  zu- 
nächst die  Fälle,  wo  wirkHch  ein  Widerspruch 
zwischen  der  optischen  Symmetrie  und  der 
kristallographischen  besteht,  zu  unterscheiden 
von  denjenigen,  wo  dieser  Widerspruch  nur 
ein  scheinbarer  ist,  vorgetäuscht  dadurch, 
daß  die  äußere  KristaUform  eine  höhere 
Symmetrie  besitzt,  als  der  Kristallstruktur 
zukommt.  Wir  betrachten  hier  vorzugsweise 
die  erste  Gruppe,  die  eigenthch  optisch 
anomalen  Kristalle.  Es  muß  jedoch  bf  merkt 
werden,  daß  es  oft  durchaus  nicht  leicht  zu 
entscheiden  ist,  zu  welcher  der  beiden 
Gruppen  ein  optisch  anomaler  Kristall  zu 
rechnen  ist. 

3a)  Anomalien  durch  mechanische 
Einwirkung.  Es  sei  zunächst  an  die  unter 
IC  erwähnten  Beobachtungen  erinnert,  die 
zeigen,  daß  stark  deformierbare  isotrope 
Körper,  wie  Zelluloid,  halbeingetrocknete 
Gelatine,  durch  starke  Dehnung  dauernde 
Doppelbrechung  annehmen.  Bei  Kristallen 
sind  ähnhch  starke  Deformationen  ohne 
Zerbrechen  nicht  möghch,  ausgenommen  bei 
den  „weichen"  Kristallen  einiger  organischer 
Verbindungen  und  solchen  Kristallen,  die 
Gleitflächen  besitzen.  Zu  letzteren  gehört 
z.  B.  Steinsalz,  welches  daher  beträchthche 
permanente  Deformationen  erfahren  kann. 
Hierbei  tritt  nun  auch  bleibende  Doppel- 
brechung auf,  jedoch  nicht  gleichmäßig  in 
der  ganzen  Masse,  sondern  nur  in  scharf  be- 
grenzten Streifen,  die  parallel  zu  den  Rhom- 
bendodekaederflächen  —  den  Gleitflächen  — 


1084 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


verlaufen.  Solche  doppelbrechende  Streifen 
(oder  Schichten),  die  in  natürUchen  Kristallen 
vorkommen,  wird  man  demnach  ebenfalls  der 
Einwirkung  äußeren  Druckes  zuschreiben 
dürfen.  Aehnüches  gilt  von  S  y  1  v i  n  und  Z  i  n  k  - 
blende;  bei  letzterer  verlaufen  die  doppel- 
brechenden Streifen  nach  den  Oktaeder- 
flächen. An  künsthchen  Kristallen  von 
Bleinitrat  beobachtete  R.  Brauns  Doppel- 
brechung, die  dem  Anschein  nach  durch  den 
Druck,  den  angewachsene  Kristalle  beim 
Wachstum    ausgeübt    hatten,    erzeugt    war. 

In  anderen  Fällen  optisch  anomaler  natür- 
licher Kristalle  ist  es  durch  die  Umstände 
ihres  Vorkommens  und  die  Art  der  anomalen 
Doppelbrechung  wenigstens  wahrscheinlich, 
daß  letztere  von  äußeren  Druckwirkungen 
herrührt,  welche  die  Kristalle  nach  ihi'er 
Bildung  erfahren  haben,  —  namenthch  wenn 
man  erwägt,  daß  im  Gestein  eingeschlossene 
Kristalle  wohl  größere  einseitige  Drucke 
vertragen  konnten,  als  freie,  und  daß  ferner 
Drucke,  die  sehr  lange  Zeit  wirkten,  vielleicht 
beträchtlichere  Nachwirkungen  hinterlassen 
konnten,  als  die  kurz  dauernden  Drucke  bei 
Lab  Oratoriumsversuchen.  Von  Kristallen, 
deren  optische  Anomalien  wahrscheinhch 
so  zu  erklären  sind,  seien  genannt  Diamant, 
Beryll,  Quarz,  Zirkon,  Feldspat. 
Quarz  und  Feldspat  z.  B.  zeigen  als  Gemeng- 
teile von  Gesteinen,  welche  starke  Lagerungs- 
störungen, Faltungen  usw.  erlitten  haben, 
häufig  innerhalb  desselben  Kristalls  stetig 
veränderliche  Orientierung  der  optischen 
Symmetrieachsen,  die  sich  durch  sogenannte 
,,undulöse  Auslöschung"  im  polari- 
sierten Licht  zu  erkennen  gibt.  Im  konver- 
genten Licht  zeigen  in  solchen  Gesteinen 
Minerale,  die  normalerweise  optisch  ein- 
achsig sind,  nicht  selten  ein  zweiachsiges 
Interferenzbild.  Am  Apatit  hat  Bücking 
auch  experimentell  durch  Druck  remanente 
Zweiachsigkeit  erzeugen  könne. 

An  sich  erscheint  es  auch  denkbar,  daß 
optische  Anomahen  durch  schnelle  Abküh- 
lung hervorgerufen  sein  können;  denn  bei  Stein- 
salz und  Sylvin  hat  Brauns  in  dieser  Weise 
permanente  Doppelbrechung  künstlich  erzeugen 
können  (Abbildungen  im  Hauswaldtschen 
Tafelwerk  II,  T.  72).  Endlich  ist  hier  noch  zu 
erwähnen  die  lokale  Doppelbrechung  in  der  Um- 
gebung von  Einschlüssen  fremder  Körper,  die 
man  z.  B.  in  Diamant  beobachtet  hat.  Hier  sind 
wahrscheinlich  tatsächlichSpannungen  vorhanden, 
die  durch  abweichende  Ausdehnungskoeffizienten 
der  Einschlüsse  und  der  umgebenden  Kj'istallsub- 
stanz  entstanden  sind,  indem  die  bei  einer  höheren 
Temperatur  gebildeten  Kjistalle  sich  abkühlten. 

3b)  Anomalien  infolge  isomorpher 
Mischung.  Zahlreiche  Minerahen,  bei 
denen  man  besonders  ausgeprägte  optische 
Anomahen  beobachtet  hat,  sind  nicht  von 
konstanter  chemischer  Zusammensetzung, 
sondern  bestehen  aus  Mischungen  mehrerer. 


nachweislich  oder  wahrscheinlich  isomorph 
kristaUisierender  Verbindungen.  Brauns 
vermutete  daher,  daß  isomorphe  Bei- 
mischungen eine  Ursache  optischer  Anomahen 
sein  können,  und  erbrachte  den  Nachweis  für 
die  Richtigkeit  dieser  Vermutung  durch  eine 
ausgedehnte  Untersuchung  künstlich  her- 
gestellter Kristalle  verschiedener  isomorpher 
Salze,  insbesondere  der  regulär  kristallisieren- 
den Nitrate  von  Blei  und  Baryum  und  der 
ebenfalls  regulären  Alaune.  Es  zeigte  sich 
allgemein,  daß  die  Kristalle  der  einfachen 
Salze  einfachbrechend,  dagegen  diejenigen 
von  Mischkristallen  anomal  doppelbrechend 
waren.  Diese  anomale  Doppelbrechung  regu- 
lärer Mischkristalle  hat  aber  noch  ein  be- 
sonderes Charakteristikum:  die  Abhängig- 
keit von  der  äußeren  Begrenzung. 
Ein  solcher  KristaU  erscheint  nämhch  hin- 
sichtlich seines  optischen  Verhaltens  zu- 
sammengesetzt aus  Pyramiden  (sogenannten 
„Anwachspyramiden"),  die  sich  von  seinen 
einzelnen  Begrenzungsflächen  aus  in  das 
Innere  erstrecken  (so  daß  sie  bei  vöUig  regel- 
mäßiger Ausbildung  des  Kristalls  alle  ihre 
Spitzen  in  dessen  Mittelpunkt  haben  würden), 
und  deren  optischer  Charakter  durch  die 
kristallographische  Symmetrie  der  betreffen- 
den Kristallflächen  bestimmt  ist.  So  sind 
z.  B.  an  Kristallen  von  Bleinitrat  mit  Bei- 
mischung von  Baryumnitrat,  die  von  Flächen 
des  Würfels  (100),  Oktaeders  (111)  und  Pyra- 
midenwürfels (210)  begrenzt  sind,  die  An- 
wachspyramiden der  Würfelflächen  einfach- 
brechend, diejenigen  der  Oktaederflächen 
positiv  einachsig  mit  optischer  Achse  senk- 
recht zu  den  Flächen  (111),  diejenigen  der 
(210)-Flächen  negativ  zweiachsig  mit  Achsen- 
ebene parallel  der  Symmetrielinie  dieser 
Flächen.  Dieser  optische  Aufbau  gibt  sich 
an  Platten,  die  aus  dem  Kristall  geschnitten 
sind,  bei  Beobachtung  im  polarisierten  Licht 
in  einer  mehr  oder  weniger  regelmäßigen 
Felderteilung  zu  erkennen,  die  besonders 
deuthch  durch  verschiedene  Färbung  her- 
vortritt, wenn  man  mit  EiHschaltung  eines 
Blättchens  vom  Rot  1.  Ordnung  beobachtet. 
So  zeigt  z.  B.  nach  Brauns  eine  Platte 
parallel  (100)  aus  einem  oktaedrischen  Kristall 
das  Bild  der  Figur  4,  eine  solche  aus  einem 
KristaU    der   Kombination    (100)   (111)    das 


Fig.  4 


Fig.  5. 


Doppelbrecliung  (akzidentelle  Doppelbrecliimg) 


1085 


von  Figur  5  (die  heil  gelassenen  Felder  würden 
gelb,  die  punktierten  blau  erscheinen;  das 
Mittelfeld  in  Figur  5  ist  einfachbrechend). 

Ganz  ähnlich  ist  das  optische  Verhalten 
von  Alaunmischkristallen,  nur  insofern  ein- 
facher, als  hier  als  Begrenzungsflächen  ge- 
wöhnhch  nur  Oktaederflächen  auftreten, 
deren  Anwachspyramiden  optisch  einachsig 
mit  der  Achse  parallel  der  Oktaedernormale 
sind  (vgl.  Figur  6,  die  einen  Schnitt  parallel 
einer  Oktaederfläche  durch  die  Mitte  eines 
oktaedrischen  Kristalls  darstellt;  die  schraf- 
fierten Felder  sind  in  Auslöschstellung).  Der 
Charakter  der  Doppelbrechung  ist  negativ  bei 
Mischungen  von  Kali-  und  Ammoniak-Ton- 
erdealaun, positiv  bei  anderen  Mischkristallen; 
kombinierte  Mischkristalle  aus 
zwei  vereinigten  Lösungen,  die 
einzeln  Mischkristalle  entgegen- 
setzten Charakters  liefern, 
können  wieder  einfachbrechend 
werden.  Man  kann  einen 
Alaunkristall  bekannthch  leicht 
in  Lösungen  anderer  Alaune 
oder  Alaunmischungen  weiter- 
wachsen lassen  und  so  Ueber-  Fig.  6. 
wachsungen  von  abwechselnder 
Zusammensetzung  herstellen;  dabei  behält  jede 
Mischung  den  ihr  eigentümlichen  Charakter  bei 
und  man  erhält  eine  Zonenstruktur,  die  an 
Schnitten  aus  solchen  Kristallen  im  polari- 
sierten Licht  durch  die  verschiedene  Doppel- 
brechung der  Schichten  deutlich  hervortritt 
(vgl.  Figur  7,  die  einen  Oktaederschnitt 
durch  einen  Kristall  von  Ammoniakalaun 
mit  Ueberwachsungen  von  Ammoniak-Ton- 
erde- -f  Kali-Eisenalaun  (positiv)  und  Am- 
moniak-Tonerde-+  KaH-Tonerdealaun  (nega- 
tiv) darstellt,  letztere  beide  Schichten  sind 
durch  eine  schmale  isotrope  Zone  getrennt. 
Photographische  Abbildungen  der  Anomahen 
der  Nitrat-  und  Alaunmischkristalle  findet 
man  in  Hauswaldts  Werk  II,  Taf.  60—62). 

Zu  erwähnen  ist  noch,  daß  das  Auftreten 
sogenannter  vizinaler  Flächen,  z.  B.  einer 
stumpfwinkligen  Fazettierung  der  Oktaeder- 
flächen durch  Flächen  eines  dem  Oktaeder 
sehr  naheliegenden  Achtundvierzigflächners, 
sich  sogleich  auch  in  der  optischen  Struktur 
der  Mischkristalle  bemerklich  macht,  indem 
jede,  einer  einheitlichen  Oktaederfläche  zu- 
gehörige Anwachspyramide  in  sechs  solche 
von  optisch  zweiachsigem  Charakter  zerfällt, 
und  somit  auch  der  zentrale  Teil  einer  nach 
einer  Oktaederfläche  geschnittenen  Platte 
aus  einem  solchen  Kristall  eine  Teilung  in 
sechs  Felder  aufweist  (Fig.  8). 

Manche  regulär  kristallisierte  Mineralien 
zeigen  optische  Anomalien,  die  so  sehr  denen 
der  vorstehend  erwähnten  Nitrate  und  Alaune 
gleichen,  daß  man  (in  Berücksichtigung  auch 
der  auf  Mischung  hinweisenden  veränder- 
lichen   Zusammensetzung    dieser    Minerale) 


wohl  berechtigt  ist,  auch  bei  ihnen  die  anomale 
Doppelbrechung  isomorpher  Beimischung  zu- 
zuschreiben. In  erster  Linie  ist  hier  der 
Granat  in  seinen  verschiedenen  Varietäten 
zu  nennen,  der  von  C.  Klein  einem  eingehen- 
den Studium  unterzogen  worden  ist.  Die 
natürlichen  Kristallflächen,  welche  am  Granat 
vorzugsweise  auftreten  und  die  anomale 
Doppelbrechung  bestimmen,  sind  die  Flächen 
des  Oktaeders  (111),  Khombendodekaeders 
(110)  und  Ikositetraeders  (211);  die  Anwachs- 
pyramiden der  ersteren  sind  optisch  ein- 
achsig, die  der  letzteren  beiden  zweiachsig. 
Zur  Erklärung  der  durch  isomorphe 
Mischung  bedingten  anomalen  Doppelbre- 
chung nimmt  Brauns    an,   daß  durch  die 


Fiff.  7. 


Fis:.  8. 


Zwischeneinanderlagerung  der  den  iso- 
morphen Verbindungen  angehörigen  Mole- 
küle im  Mischkristall  Spannungen  ent- 
stehen, deren  Orientierung  von  den  Begren- 
zungsflächen des  wachsenden  Kristalls  ab- 
hängt, und  welche  die  anomale  Doppel- 
brechung hervorrufen.  Für  diese  Erklärung 
macht  Brauns  besonders  auch  die  künst- 
liche Nachahmung  der  optischen  Erschei- 
nungen anomaler  Mischkristalle  durch  Ge- 
latinepräparate geltend.  Solche  Präparate 
wurden  von  F.  Klocke,  C.  Klein  und  A. 
Ben -Saude  hergestellt,  indem  sie  Gelatine 
in  Hohlformen  gössen  und  darin  eintrocknen 
ließen;  daraus  geschnittene  Platten  zeigten 
dann  analoge  Felderteilung,  wie  die  regulären 
Mischkristalle.  Indessen  zeigt  gerade  diese 
Nachahmung,  daß  es  sich  kaum  um  wirk- 
liche Spannungen  handeln  kann;  denn  solche 
müßten  beim  Zerschneiden  verschwinden 
bezw.  sich  verändern,  dasselbe  müßte  also 
von  der  Doppelbrechung  gelten,  was  nicht 
der  FaU  ist.  In  der  Tat  handelt  es  sich  bei 
der  eingetrockneten  Gelatine  vielmehr  um 
bleibende  Deformationen,  und  etwas 
diesen  Analoges,  oder  allgemeiner  eine  Struk- 
turstörung, mag  bei  den  Mischkristallen 
vorliegen.  Die  Existenz  wirklicher  Span- 
nungen in  den  anomalen  Kristallen  ist  auch 
mechanisch  unvereinbar  mit  den  scharfen 
Grenzen  zwischen  den  Anwachspyramiden 
von  verschiedenem  optischen  Verhalten; 
ferner  geht  aus  den  piezooptischen  Messungen 
von  Pockels  am  Ammoniakalaun  hervor, 
daß  zur  Erzeugung  der  natürlichen  anomalen 
Doppelbrechung  desselben  einseitige  Drucke 


1086 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


oder  Spannungen  von  einer  Größe  (über 
öYa  kg  pro  mm^),  die  der  Kristall  nicht  aus- 
halten würde,  erforderhch  wären. 

Auf  eine  ganz  andere  Erklärungsmöglichkeit 
der  anomalen  Doppelbrechung  regulärer  Misch- 
kristalle, welche  schon  von  Biot  als  Hj^Dothese 
der  lamellaren  Doppelbrechung  ausgespro- 
chen, aber  nicht  be\\iesen  war,  hat  neuerdings 
Ü.  Wiener  hingewiesen.  F.  Braun  und  0.  Wie- 
ner haben  nämlich,  ersterer  experimentell  für- 
elektrische  Wellen,  letzterer  auf  Grund  der 
elektromagnetischen  Lichttheorie,  gezeigt,  daß 
ein  Medium,  das  aus  abwechsebiden  Schichten 
zweier  verschiedener  isotroper  Substanzen 
aufgebaut  ist,  sich  gegen  elektromagnetische 
Wellen,  deren  Wellenlänge  groß  ist  gegen  die 
Schichtdicke,  wie  ein  einachsig-doppelbrechendes, 
homogenes  Medium  verhalten  muß.  Die  Stärke 
der  Doppelbrechung  würde  von  der  Differenz  _/n 
der    Brechungsindizes    der    Schichten    abhängen 

gemäß  der  Gleichung   ne — no= ^<Ji^2>   wo 

d^,  ^2  die  Schichtdicken  sind  ((Ji+ö.^=l  gesetzt); 
der  Charakter  der  Doppelbrechung  wüi-de  aber 
immer  negativ  sein.  Hiernach  wäre  nun  z.  B.  das  op- 
tische Verhalten  oktaedrischer  Mischkristalle  von 
Kali-  und  Ammoniakalaun  sehr  gut  erklärbar, 
wenn  man  annimmt,  daß  diese  nicht  durch  mole- 
kulare Mischung,  sondern  durch  Ueberwachsung 
abwechselnder,  sehr  dünner  Schichten  der  beiden 
Komponenten  gebildet  sind ;  denn  bei  diesen 
Mischlvristallen  sind  ja  die  einzelnen  Anwachs- 
pjTamiden  der  Üktaederflächen  in  der  Tat  negativ 
einachsig  mit  der  optischen  Achse  senkrecht 
zur  Üktaederfläche.  Allein  schon  die  positive  \ 
Doppelbrechung  anderer  oktaedrischer  Alaun- 
mischkristalle  läßt  sich  durch  diese  Theorie 
nicht  erklären,  ebensowenig  das  optisch  zwei- 
achsige Verhalten  der  zu  anderen  Ki-istallflächen 
gehörigen  AnwachspjTamiden  regulärer  j\lisch- 
ki'istalle. 

Zahlreiche  Kristalle  des  hexagonalen, 
rhomboedrischen  und  quadratischen  Systems 
zeigen  Anomalien,  die  nach  Brauns  eben- 
falls isomorpher  Beimischung  zuzusclu:eiben 
sind,  da  sie  denselben  Charakter,  nämlich 
Abhängigkeit  von  den  Begrenzungsflächen, 
aufweisen,  wie  die  zuvor  besprochenen  Ano- 
malien regulärer  Mischkristalle;  es  zeigt  sich 
dieses  Verhalten  am  deutlichsten  in  Platten 
parallel  zur  Basis,  welche  in  optisch  zwei- 
achsige Felder  geteilt  erscheinen,  die  den 
Anwachspyramiden  der  seitlichen  Begren- 
zungsflächen (z.  B.  Prismenflächen)  ent- 
sprechen, und  in  denen  die  Lage  der  Achsen- 
ebene durch  die  Symmetrie  dieser  Flächen 
bestimmt  ist.  Von  künstlichen  Kristallen, 
welche  dieses  Verhalten  zeigen,  sind  die 
Mischkristalle  von  Blei-,  Calcium-  und 
Strontium-Hyposulfat  am  genauesten  unter- 
sucht. Von  natürlichen  Kristallen,  die  wahr- 
scheinlich hierher  gehören,  sind  als  die  be- 
kanntesten zu  nennen:  Korund,  Turmalin, 
Vesuvian,  Apophyllit.  —  Auch  an  rhom- 
bischen Kristallen  kommen  optische  Ano- 
malien vor  —  in  Schnitten  erkenntlich  durch 


Felderteilung  mit  verschiedenen  Auslö- 
schungsrichtungen der  einzelnen  Felder  — , 
die  nach  Brauns  isomorpher  Beimischung 
zuzuschreiben  sind.  Ein  bekanntes  Beispiel 
hierfür  ist  der  Topas. 

3c)  Optische  Anomalien  durch  Wasser- 
verlust. Die  quadratischen  Kristalle  des  mit 
6  Mol.  H2O  ki-istallisierten  Strychninsulfats 
sind  normalerweise  optisch  einachsig  (mit  Dre- 
hungsvermögen), werden  aber  durch  Vi'asserver- 
lust  beim  Liegen  im  Exsikkator  oder  bei  Erwär- 
mung rissig  und  optisch  zweiachsig,  bisweilen 
mit  Felderteilung;  diese  anomale  Doppelbrechung 
verschwindet  von  selbst  wieder  beim  L-egen  der 
liristalle  an  der  Luft.  Bei  länger  fortgesetzter 
Erwärmung  gehen  die  Kj-istalle  in  die  monoklin 
kristallisierende  Verbindung  mit  5  Mol.  HoO  über. 
Aehnlich  verhält  sich  das  Mineral  Heulandit, 
dessen  monokline  Ivristalle  durch  Erwärmen 
das  optische  Verhalten  des  rhombischen  Systems, 
annehmen. 

Auf  Wasserverlust  hat  man  auch  die  Anomalien 
anderer  Zeolithe  zurückgeführt,  so  von  Fau- 
jasit,  Chabasit,  Analcim,  die  regelmäßige  Felder- 
teilung zeigen.  Es  kann  zweifelhaft  scheinen,, 
ob  hier  eine  Analogie  zu  der  anomalen  Doppel- 
brechung eingetrockneter  Gelatinepräparate  vor- 
liegt, oder  ob  der  Wasserverlust,  wie  in  den 
zuvor  erwähnten  beiden  Beispielen,  den  Uebergang 
in  ein  niedriger  symmetrisches  Kristallsystem 
zur  Folge  hat. 

3d)  Scheinbare  Anomalien  infolge 
vonParamorphose.  Die  zuletzterwähnten 
Fälle  des  Auftretens  optischer  Anomalie 
durch  Wasserverlust  bilden  schon  den  Ueber- 
gang zu  solchen  Fällen,  wo  der  Widerspruch 
zwischen  optischem  Verhalten  und  geome- 
trischer Form  daher  rührt,  daß  die  KristaU- 
substanz  ohne  Aenderung  der  Zusammen- 
setzung und  unter  Aufrechterhaltung  der 
äußeren  Form  in  eine  andere  Modifikation 
von  niederer  Symmetrie  übergegangen  ist,, 
wo  also  die  vorliegenden  Kristalle  eine 
Paramorphose  nach  einer  dimorphen  Modi- 
fikation darstellen. 

Das  bekannteste  Beispiel  für  diese  Art 
von  scheinbaren  optischen  Anomalien  ist  der 
Boracit,  dessen  Kristalle  sehr  regelmäßig 
ausgebildete  Formen  des  regulären  Systems 
(bezw.  seiner  tetraedrischen  Hemiedrie)  auf- 
weisen, aber  sich  optisch  aus  doppelbrechen- 
den, und  zwar  optisch  zweiachsigen  Indivi- 
duen zusammengesetzt  erweisen,  derart,  daß 
Schnitte  aus  den  Kristallen  ähnliche  Felder- 
teilung zeigen,  wie  die  durch  isomorphe 
Mischung  anomalen  regulären  Kristalle.  Ein 
wichtiger  Unterschied  gegen  die  letzteren 
besteht  aber  darin,  daß  beim  Boracit  die 
Felderteilung  meist  mehr  oder  weniger  un- 
regelmäßige Grenzlinien  zeigt  und  nicht  von 
den  zufällig  ausgebildeten  Kristallflächen 
abhängt.  Die  rhombischen  Teilindividuen, 
die  einen  Boracitkristall  aufbauen,  sind  aber 
immer  so  orientiert,  daß  in  jedem  die  eine 
optische    Mittellinie    senkrecht    zu    je    einer 


Doppelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung) 


1087 


Fläche  des  Rhombendodekaeders  und  die 
Achsenebene  parallel  zu  deren  langer  Diagonale 
hegt,  —  einerlei,  ob  diese  Fläche  ausgebildet 
ist  oder  nicht;  der  Winkel  der  optischen 
Achsen  beträgt  90%  so  daß  die  optischen 
Achsen  senkrecht  zu  den  Würfelflächen  sind 
(allerdings  nur  annähernd,  da  der  Achsen- 
winkel nicht  gleichzeitig  für  alle  Farben  und 
nicht  bei  jeder  Temperatur  90°  sein  kann). 
Wie  Mallard  zuerst  fand,  wird  nun  der 
Boracit  bei  Erwärmung  über  265  •>  C  isotrop, 
und  diese  Umwandlung  ist  vollkommen  um- 
kehrbar, d.  h.  geht  beim  Abkühlen,  wenn 
wieder  265"  erreicht  sind,  zurück.  Es  handelt 
sich  also  zweifellos  um  eine  dimorphe  Um- 
wandlung: oberhalb  265°  ist  die  Boracit- 
substanz  wirklich  regulär,  unterhalb  wahr- 
scheinlich rhombisch;  die  mit  der  Umwand- 
lung verbundenen  Dilatationen  sind  aber 
so  gering,  daß  che  Form  des  Kristalls  dabei 
erhalten  bleibt.  Man  muß  also  annehmen, 
daß  der  Boracit  sich  unter  Bedingungen  ge- 
bildet hat,  unter  denen  die  reguläre  Modifi- 
kation stabil  war,  und  daß  er  nachher  sich  in 
die  rhombische  Modifikation  umgewandelt 
hat,  aber  derart,  daß  danach  der  ursprüngliche 
reguläre  Kristall  aus  einer  Anzahl  (im  all- 
gemeinen 12)  Teihndividuen  besteht,  die 
gegen  die  reguläre  Form  die  oben  angegebene 
gesetzmäßige  Orientierung  besitzen  (gesetz- 
mäßige Orientierung  der  neuen  Form  gegen  die 
alte  hat  man  auch  sonst  nicht  selten  bei  poly- 
morphen Umwandlungen  beobachtet). 

Aehnliche,  jedoch  etwas  kompliziertere  Ver- 
hältnisse, wie  beim  Boracit,  liegen  beim  Leucit 
vor.  Dieser  findet  sich  in  &istallen,  die  regu- 
lären Ikositetraedern  gleichen,  aber  in  den  Winkehi 
teilweise  Abweichungen  von  denen  der  regulären 
Form  zeigen, und  die  optisch  sich  aus  zweiachsigen 
Zwillingslamellen  aufgebaut  erweisen,  wobei  oft 
noch  das  ganze  Ikositetraeder  aus  drei,  sich  durch- 
dringenden, verzwillingten  (rhombischen)  Indivi- 
duen zusammengesetzt  ist,  so  daß  in  Durch- 
schnitten auch  Felderteilung  auftritt. 

Der  Leucit  wird  durch  Erhitzen  ebenfalls 
isotrop,  doch  tritt  die  Umwandlung  erst  bei  etwa 
500"  ein.  Da  nun  der  Leucit  in  \'iükanischen  Ge- 
steinen vorkommt,  so  ist  er  bei  seiner  Bildung 
jedenfalls  in  der  regulären  Modifikation  kristalli- 
siert und  bei  der  Erkaltung  in  die  doppelbrechende 
umgewandelt.  Diese  Umwandlung  war  aber  von 
§0  beträchtlichen  Volum-  und  Winkeländerungen 
begleitet,  daß  dabei  Spannungen  entstanden, 
die  zur  Bildung  der  Zwillingslamellen  und  damit 
zugleich  zu  einer  mehr  oder  weniger  großen  Ver- 
zerrung der  äußeren  Form  führten. 

Andere  Kristalle,  deren  optische  Anomalie 
auf  die  Umwandlung  in  eine  dimorphe,  niedriger 
symmetrische  Modifikation  zurückgeführt  werden 
kann,  sind  nach  Brauns:  Tridymit,  Ghristo- 
balit,  Katapleit. 

3e)  Scheinbare  Anomalien  durch  mime- 
tische Zwillingsbildung.  Ganz  ähnliche 
Erscheinungen,  wie  die  Kristalle  der  eben  bespro- 
chenen Gruppe,  können  auch  solche  Kristalle 
darbieten,  welche  durch  Zusammensetzung   aus 


niedriger  sjanmetrischen  Individuen  eine  höher 
symmetrische  Form  nachahmen  (pseudosymrae- 
trische  oder  mimetische  Gruppierungen),  aber 
nicht  erst  durch  polymorphe  Umwandlung  in 
diesen  Zustand  übergegangen  sind,  sondern  sich 
gleich  so  gebildet  haben ;  die  niedriger  symmetri- 
schen Teilindividuen  sind  dann  nach  den  Gesetzen 
der    Zwillingsbildung    miteinander    verwachsen. 

In  solchen  Fällen,  wo  die  Zwillingsindividuen 
deutlich  getrennt  sind  und  ihrer  niederen  Sym- 
metrie entsprechende,  konstante  optische  Eigen- 
schaften aufweisen,  wie  es  beispielsweise  bei  den 
hexagonale  äußere  Form  vortäuschenden  Drillings- 
ki-istallen  von  Aragonit  der  Fall  ist,  wird  man  von 
vornherein  nicht  von  optischen  Anomalien  reden 
können.  Aber  es  kommen  auch  Fälle  vor,  wo  die 
mimetischen  Kristalle  aus  vielen  Zwilüngslamellen 
derart  aufgebaut  sind,  daß  man  an  ihnen  das 
optische  Verhalten  der  einzelnen  Lamellen  nicht 
gut  konstatieren  kann.  Das  ganze  Aggregat 
weist  dann  schwankende  optische  Eigenschaften 
auf,  die  sich  denjenigen  nähern  können,  welche 
der  höheren  Symmetrie  der  mimetischen  äußeren 
Form  entsprechen  würden;  und  man  kann  dann 
meinen,  dem  Ivristall  komme  wirklich  diese 
höhere  Symmetrie  zu,  und  sein  optisches  Ver- 
halten sei  sekundär  gestört,  d.  h.  er  sei  optisch 
anomal.  Beispiele  für  solche,  aus  verschieden 
orientierten  Lamellen  niederer  Symmetrie  auf- 
gebaute Ivristalle  bieten  Ferro cyankalium  (dessen 
scheinbar  tetragonale  Kristalle,  ähnlich  einer 
Reuschschen  Glimmersäule,  aus  rechtwinklig  ge- 
kreuzten monoklinen  Lamellen  zusammengesetzt 
sind),  ferner  Prehnit  und  Pennin ;  letzterer  bildet 
scheinbar  rhomboedrische  Ivristalle,  die  aber  zum 
Teil  zweiachsig  sind. 

DieseFälle  polysynthetisch  zusammengesetzter, 
mimetischer  Kristalle  sind  deshalb  von  Interesse,, 
weil  Mallard  und  seine  Schüler  die  bei  ihnen 
zutreffende  Erklärung  auf  alle  optisch  anomalen 
Kristalle  ausdehnen  wollten.  Mallard  nahm  an,, 
daß  alle  lüistalle,  bei  denen  optische  Anomalien 
vorkommen,  ein  hinsichtlich  seiner  Symmetrie 
der  höheren  Symmetrie  der  äußeren  Ilristallform 
nicht  wirklich  entsprechendes,  aber  sehr  nahe 
kommendes  Raumgitter  besitzen,  und  daß  die 
lüistalle  durch  polysynthetische  Verwachsung^ 
von  Lamellen  jenes  niedrig  symmetrischen  Raum- 
gitters entstehen;  die  optisch  normalen,  im  regu- 
lären System  z.  B.  also  isotropen  lü-istalle  der 
betreffenden  Substanz  sollen  durch  besonders 
innige  und  gleichmäßige  Durchkreuzung  solcher,, 
wegen  ihrer  Feinheit  nicht  einzeln  wahrnehm- 
baren Lamellen  zustande  kommen.  Auch  den 
Uebergang  in  eine  höher  symmetrische  dimorphe 
Modifikation,  wie  beim  Boracit,  führte  er  auf  die 
Entstehung  solcher  feinster  Lamellen  zurück. 
Es  ist  wohl  heute  kein  Zweifel,  daß  Mallard  in 
der  Verallgemeinerung  seiner  Hypothese  zu  weit 
ging.  Eine  eingehende  Ivritik  derselben  findet 
man  in  dem  zitierten  Werke  von  Brauns. 

Literatur.  G.  de  Metz,  La  double  refraction 
accidentelle  dans  les  liquides.  ,,Scientia"  26. 
Paris  1906.  99  S.  —  -F.  Neutnann,  Die  Gesetze 
der  Doppelbrechung  des  Lichts  in  komprimierten 
oder  ungleichförmig  erwärmten  tinkristallinischen 
Körpern.  Abhandl.  Akad.  d.  Wiss.  Berlin  IS4I. 
Ges.  Werke  Bd.  3,  S.  1  bis  256.  —  F.  Fockels, 
lieber  die  Aenderung  des  optischen  Verhaltens 
verschiedener  Gläser   durch   elastische   Deforma- 


1088 


Doi^pelbrechung  (akzidentelle  Doppelbrechung)  —  Drehbewegung 


Honen.  Ann.  d.  Phys.  (4)  7,  S.  745 ;  9,  S.  220;  11, 
S.  651.  1902  und  1903.  —  Derselbe,  Ueber  den 
Einfluß  elastischer  Deformationen,  speziell  ein- 
seitigen Druckes,  auf  das  optische  Verhalten 
kristallinischer  Körper.  Wied.  Ann.  2i'j,  8.  144> 
269,  372,  1SS9;  39,  S.  44O,  1890.  —  R. 
Brauns,  Die  optischen  Anomalien  der  Kristalle. 
370  S.  Preisschrift  der  Jablonowskischen  Gesell- 
schaft. Leipzig  1891. — E.  Mallard,  Explication 
des  phenomenes  optiques  anomaux  qve  jyresentent 
iin  grand  nombre  de  sidistances  cristallisees.  .  . 
Annales  des  mines  1876.     S.  60  bis  196. 

F.  Pockels. 


Doppler 

Christian. 


Geboren  am  29.  November  1803  in  Salzburg, 
gestorben  am  17.  März  1853  in  Venedig.  Er 
studierte  1822  bis  1825  in  Wien  und  Salzburg, 
wurde  1835  Professor  der  Mathematik  in  Prag, 
später  an  der  Berg-  und  Forstakademie  in  Schem- 
nitz,  1851  Professor  und  Direktor  des  physika- 
lischen Instituts  in  Wien.  Er  veröffentlichte 
1842  die  Beobachtung,  daß  bei  relativer  Bewegung 
einer  Schall-  oder  Lichtquelle  vom  oder  zum 
Beobachter  die  Anzahl  der  wahrnehmbaren 
Schwmgungen  kleiner  oder  größer  wird,  bekannt 
als  Doppler-Effekt. 

JE.  Drude. 


DoTe 

Heinrich  Wilhelm. 

Geboren  am  6.  Oktober  1803  in  Liegnitz,  gestorben 
am  4.  April  1879  in  Berlm.  Er  habilitierte  sich 
1826  m  Königsberg,  wurde  1829  außerordent- 
licher und  1845  ordentlicher  Professor  in  Berlin, 
1846  Leiter  des  meteorologischen  Instituts  für 
Preußen.  Dove  ist  der  Begründer  der  wissen- 
schaftlichen Meteorologie;  1835  veröffentlichte  er 
sein  Drehungsgesetz  der  Winde.  Auch  auf  dem 
Gebiet  der  Optik  und  Elektrizitätslehre  hat  Dove 
gearbeitet.  1838  konstruierte  er  einen  Disjunktor 
zur  Erzeugung  von  Induktionsströmen. 

E.  Drude. 


Literatur,  Biographie  generale  t.  14,  p.  712, 
I845.  —  Dictionnaire  des  contemporains  de 
Vapereau.  Edit  de  1865,  p.  545.  —  Dictionnaire 
cncyclopedique  Larousse  t.  6,  p.  1172. 

W.   Harms. 


Drap  er 

John  William. 

Geboren  am  5.  Mai  1811  in  St.  Helens  bei  Liver- 
pool, gestorben  am  4.  Januar  1882  m  Hastings 
bei  New  York.  Er  studierte  in  London,  wanderte 
dann  mit  einem  Teil  seiner  Familie  nach  den 
Vereinigten  Staaten  aus,  setzte  seine  Studien 
1833  in  Philadelphia  fort,  wurde  1836  Professor 
der  Chemie  in  Virginia,  1839  in  New  York;  1874 
wurde  er  zum  Präsidenten  der  medizinischen  und 
naturwissenschaftlichen  Abteilung  der  dortigen 
Universität  ernannt.  Für  seine  vortrefflich  ein- 
gerichtete Privatsternwarte  konstruierte  er  selbst 
größere  Reflektoren.  1842  lieferte  er  mit  E.  Bec- 
querel  die  erste  brauchbare  Photographie  des 
Sonnenspektrums,  1843  mit  demselben  ein 
Photogramm  der  ultraroten  Strahlen.  1847 
stellte  er  das  in  der  Neuzeit  als  unrichtig  erkannte 
Gesetz  des  gleichförmigen  Glühens  aller  Körper 
bei  gleicher  Temperatur  auf. 

Literatur.     Nachruf  von  F.  Barker  in  den  Bio- 

graphical  ßfemoirs    of  the  National  Academy    of 
Science,  Bd.  2  und  S.      Washington  1886—1888. 

E.  Drude. 


Drehbewegung. 


Doyere 

Louis. 


Geboren  1811  in  St.  Jean  des  Essartiers  Calvados, 
gestorben  1863  auf  einer  Expedition  nach  Cor- 
sica.  Er  war  Professor  am  Institut  national 
agronomique  und  an  der  ficole  centrale  des 
arts  et  manufactures  in  Paris.  Sein  Hauptver- 
dienst liegt  auf  dem  Gebiete  der  angewandten 
Zoologie,  namentlich  ist  die  Insektenbiologie 
durch  eine  Reihe  von  Arbeiten  von  ihm  ge- 
fördert worden.  Auch  eine  Reihe  mehr  physio- 
logischer Arbeiten  hat  er  geliefert.  Ein  voll- 
ständiges Verzeichnis  seiner  Schriften  findet 
sich  In  H.  A.  Hagen,  Bibliotheca  Entomologica, 
1862,  und  im  Catalogue  of  Scientific  papers  of 
the  Royal  Sc.  London. 


A.  Kinematik.  1.  Drehung  eines  Körpers 
um  eine  feste  Achse.  Winkelgeschwindigkeit. 
Winkelbeschleimigung.  2.  Drehung  eines  Körpers 
um  einen  festen  Punkt,  Polodie  und  Herpolodie. 
Drehungsvektor.  3.  Zusammensetzung  von 
Drehungen.  4.  Spezielle  Bewegungsformen.  Prä- 
zession. 5.  Allgemeine  Bewegung  eines  Körpers 
im  Raum.  B.  Dynamik.  6.  Drehung  um  eine 
feste   Achse.     Drehmoment.     Trägheitsmoment. 

7.  Pendelschwingungen   eines    starren    Körpers. 

8.  Berechnung  von  Trägheitsmomenten.  9.  Ex- 
perimentelle Bestimmung  von  Trägheitsmomenten 
10.  Trägheitsmomente  für  verschiedene  Achsen 
desselben  Körpers.  11.  Trägheitselhpsoid.  Haupt- 
trägheitsachsen. Zentrifugalmomente.  12.  Arbeit 
und    lebendige    Kraft    bei    der    Drehbewegung. 

13.  Freie  Achsen.  Reaktionskräfte  der  Achsenlager. 

14.  Kräfte  freie  Bewegung  eines  starren  Körpers  um 
einen  festen  Punkt.    Erhaltung  des  Drehimpulses. 

15.  I&äftefreie  Bewegung  eines  symmetrischen 
Kreisels.  16.  Allgemeiner  Impids-  und  Flächensatz. 
17.  Anwendung  des  Impulssatzes  auf  den  symme- 
trischen Kreisel.  Grundgesetz  der  Kreiselwirkung. 
Kreiselkompaß.  18.  Stabilisierende  Wirkung  des 
Kreisels.  Geschoßpendelung.  Schiffskreisel. 
19.  Wirkung  eines  dauernden  Drehmomentes 
auf  den  Kreisel.  Präzession  der  Erdachse.  20.  Gy- 
roskope. Gyrostatische  Wirkungen  als  Erklärung 
für  die  Natur  des  Aethers.  21.  Bumerang.  22.  Zen- 
trifugalkraft und  ihre  Wirkungen.  23.  Gleich- 
gewicht eines   Systems  von   Körpern  relativ  zu 


Drehbewegung 


1089 


^•inera  rotierenden  Bezugskörper.  Abplattung 
der  Erde.  24.  Allgemeine  Relativbewegung  bei 
gleichförmig  rotierenden  Bezugskörpern.  25.  Be- 
wegungserscheinungen auf  der  Erde,  die  durch 
<lie  Erddrehung  hervorgerufen  werden. 

A.  Kinematik. 

I.  Drehung  eines  Körpers  um  eine 
feste  Achse;  Winkelgeschwindigkeit, 
Winkelbeschleunigung.  Wenn  in  einem 
starren  Körper  eine  aus  substantiellen 
Punkten  bestehende  Gerade  im  Raum  fest 
bleibt,  so  können  sich  die  übrigen  Punkte  des 
Körpers  nur  mehr  auf  Kreisen  bewegen, 
deren  Ebenen  auf  der  festen  Geraden  (der 
Achse)  senkrecht  stehen  und  deren  Mittel- 
punkte auf  der  Achse  Hegen.  So  dreht  sich 
etwa  ein  Rad  um  seine  Achse;  alle  Punkte 
des  Umfanges  und  der  Speichen  beschreiben 
konzentrische  Kreise.  Eine  bestimmte  Lage 
des  Rades  während  einer  solchen  Dreh- 
bewegung um  eine  feste  Achse  läßt 
sich  durch  Angabe  des  Winkels  festlegen, 
den  eine  Speiche  des  Rades  mit  ihrer  ur- 
sprüngHchen  Lage  im  Räume  (als  die  eine 
beliebige  senkrecht  zur  Achse  stehende 
Gerade  gewählt  werden  kann)  einschUeßt. 
Analog  ließe  sich  bei  jedem  Körper,  der  sich 
um  eine  feste  Achse  dreht,  eine  ,, Speiche" 
denken,  durch  deren  Winkel  mit  einer  im 
Raum  fest  gedachten  Speiche  sich  die  augen- 
bhcküche  Lage  des  Körpers  festlegen  läßt. 
Ein  starrer  Körper,  der  sich  nur  um  eine 
feste  Achse  drehen  kann,  hat  also  nur  einen 
Freiheitsgrad  wie  ein  Punkt,  der  sich  nur 
längs  einer  Geraden  bewegen  kann.  Zwischen 
diesen  beiden  Fällen  bestehen  auch  tatsäch- 
lich, wie  wir  sehen  werden,  zahlreiche  Ana- 
logien. I 

Die  Lage  des  Körpers  zu  einer  Zeit  wird 
also  durch  Angabe  eines  Winkels  festgelegt. 
Einen  Winkel  kann  man  bekanntlich  auf 
zwei  Arten  messen.  Erstens  durch  das 
eigenthche  Winkelmaß  in  Graden,  Minuten 
und  Sekunden,  und  zweitens  durch  die 
Länge  des  Kreisbogens  (im  Kreise  vom 
Radius  1),  der  den  betreffenden  Winkel  zum 
Zentriwinkel  hat.  Wir  wollen  die  Winkel 
stets  auf  die  letztere  Art  (im  Bogenmaß) 
messen.     Ein  Winkel  von  der  Größe  (p  im 

w 
•Bogenmaß    hat    im    Winkelmaß  ^--  x  360 

Grade. 

Hat  ein  substantieller  Punkt  des  Körpers 
den  Abstand  r  von  der  Drehungsachse  und 
dreht  sich  der  Körper  um  den  Winkel  q), 
so  legt  der  betreffende  Punkt  den  Weg 

s  =  r^ 1) 

zurück.  Für  r  =  1  wird  s  =  99 ;  d.h.  die  Punkte  ; 
im  xAbstand  1,  die  also  Kreise  vom  Radius  1 
beschreiben,  legen  Wege  zurück,  die  direkt 
den  Drehungswinkel  im  Bogenmaß  messen. 
Ein  . Körper,  dreht  sieh  gleichförmig, 
Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften,    Band  II, 


fP2- 
(O  =  — - 

t,- 


3) 


wenn  jeder  Punkt  für  sich  betrachtet  in 
gleichen  Zeiten  gleiche  Wege  zurücklegt. 
Da  r,  der  Abstand  eines  Punktes  von  der 
Achse,  sich  im  Laufe  der  Bewegung  nicht 
ändert,  ist  das  nur  dadurch  möghch,  daß 
der  Drehungswinkel  99  in  gleichen  Zeiten 
um  den  gleichen  Betrag  wächst.  Es  möge  cp 
pro  Zeiteinheit  um  den  Betrag  co  wachsen, 
so  ist,  wenn  zur  Zeit  t  =  0,  auch  99  =  0  war, 
zu  einer  beliebigen  Zeit  t 

99  =  cot,  s  =  rcot 2) 

Man  nennt  co  die  Winkelgeschwindig- 
keit der  gleichförmigen  Drehung.  Sie  ist 
offenbar  für  alle  Punkte  des  Körpers  die 
gleiche. 

Wenn  der  Körper  zur  Zeit  tj  sich  um 
den  Winkel  991,  zur  Zeit  t,  um  den  Winkel  993 
aus  der  ursprünglichen  Lage  gleichförmig 
gedreht  hat,  so  ist  wegen  Gleichung  2) 
(pi  =  coti,  992  =  f'jt2  und 

^1 

ti    

d.  h.  die  Winkelgeschwindigkeit  ist  gleich 
dem  Winkel  993 — 991,  um  den  sich  der  Körper 
während  eines  Zeitintervalls  tj,  ta  gedreht 
hat,  dividiert  durch  dieses  Zeitintervall. 
Diese  Regel  entspricht  ganz  der  für  die 
gleichförmige  Bewegung  des  Massenpunktes 
längs  einer  Geraden  (vgl.  den  Artikel  „Be- 
wegungslehre" Abschnitt  5). 

Die  Bewegung  des  einzelnen  Massen- 
punktes des  Körpers  ist  bei  der  gl3ichför- 
migen  Drehung  des  Körpers  eine  Kreisbe- 
wegung mit  konstantem  Betrage  der  Geschwin- 
digkeit (vgl.  den  Artikel  ,, Bewegungs- 
lehre" Abschnitt  8).  Diese  Geschwindig- 
keit ist  der  pro  Zeiteinheit  zurückgelegte 
Weg.  Betrachten  wir  das  Zeitintervall  t^,  tg, 
so  hat  ein  Punkt  des  Körpers,  der  den  Ab- 
stand r  von  der  Achse  hat,  nach  Gleichung 
1)  zur  Zeit  t^  den  Weg  s^  =  r(p^,  zur  Zeit 
ta,  den  Weg  S2  =  rq}2  zurückgelegt,  im  ganzen 
Zeitintervall  also  den  Weg  83  —  s^;  nun  ist 
nach  der  Definition  der  Geschwindigkeit  v 
eines  Massenpunktes  in  Verbindung  mit 
Gleichung  3) 

So  —  S,  Wo  —  fPi  A\ 

v  =  - =  r  ^ -—  =  roj  ....  4) 

t^         ti  t2  ll 

Die  Geschwindigkeit  eines  Punktes  bei  der 
gleichförmigen  Drehung  des  Körpers  ist 
also  gleich  der  Winkelgeschwindigkeit  dieser 
Drehung  multipUziert  mit  seinem  Abstände 
von  der  Achse.  Je  weiter  entfernt  die  Punkte 
von  der  Achse  liegen,  desto  rascher  bewegen 
sie  sich.  Die  Geschwindigkeit  der  am  wei- 
testen von  der  Achse  entfernt  gelegenen 
Teile  des  Körpers  bezeichnet  man  als  Um- 
fangsgeschwindigkeit. 

Wir  wollen  einige  numerische  Beispiele  geben. 
Wir  betrachten  etwa  ein  sich  drehendes  Rad  von 
1  m  Halbmesser,  das  in  einer  Minute  60  Um- 
drehungen macht  und  fragen  nach  seiner  Winkel- 

69 


1090 


Drehbewegung 


geschwindigkeit  und  Umfangsgeschwindigkeit. 
Das  Rad  dreht  sich  in  einer  Sekunde  einmal 
ganz  herum,  d.  h.  um  den  Winkel  360"  oder  in 
Bogenmaß  2  tt.  Die  Winkelgeschwindigkeit,  auf 
die  Sekunde  als  Zeiteinheit  bezogen,  beträgt  also 
gerade  2  Tt=  6,28. 

Die  Umfangsgeschwindigkeit  beträgt  dann, 
weil  r  =  1  m  ist,  6,28  m  pro  sec;  d.  i.  ungefähr  die 
Geschwindigkeit  eines  Schnelläufers.  Die  Erde 
dreht  sich  im  Laufe  eines  Tages  um  den  Winkel 

2  %,  also  in  einer  Stunde  um  den  Winkel  " 


imd  in   einer  Sekunde  um  den  Winkel 


24      12 


d.  i.  ungefähr 


12  X  3600 
,  so  gering  ist  also  ihre  Winkel- 


14,400 

geschwindigkeit  pro  sec.     Der  Radius  des  Erd- 
äquators   beträgt    aber  rund  6,378000  m,  des- 
halb  ist  ihre  Umfangsgeschwindigkeit     ,  ^  ^^^ 
°  14400 

=  rund  450  m  pro  sec. 

Wenn  die  Drehung  nicht  gleichförmig 
erfolgt,  SQ.  wird  die  Winkelgeschwindigkeit 
für  einen  bestimmten  Zeitpunkt  analog  defi- 
niert wie  die  Geschwindigkeit  eines  Massen- 
punktes bei  ungleichförmiger  Bewegung  (vgl. 
den  Artikel  ,, Bewegungslehre"  Ab- 
schnitt 6).  Wir  halten  die  durch  Gleichung  3) 
gegeöene  Definition  aufrecht;  nur  mnß  jetzt 
die  Zeitstrecke  ti,t2  sehr  klein  sein;  der 
Grenzwert,  dem  sich  der  Quotient  auf  der 
rechten  Seite  der  Gleichung  nähert,  wenn 
to  immer  näher  an  t^  rückt,  gibt  uns  die 
Winkelgeschwindigkeit  im  Zeitpunkt  t^;  man 
schreibt  kurz: 


schleunigung  (w)  durch  den  Drehungswinkel 
(99),  die  Winkelgeschwindigkeit  (oj),  die 
Winkelbeschleunigung  (/?)  ersetzt;  es  gilt 
daher  für  den  in  der  Zeit  t  zurückgelegten 
Winkel: 

^=\ß^' 8) 

Wenn  die  Drehung  ungleichförmig  beschleu- 
'  ni^t  ist,  so  nimmt  co  nicht  mehr  in  gleichen 
i  Zeiten    um    den    gleichen    Betrag    zu,    die 
Winkelbeschleunigung  für  den  Zeitpunkt  tj 
definieren  wir  dann  wieder  durch  den  Grenz- 
wert,   dem   der    Quotient   in    Gleichung    7) 
i  sich  nähert,  wenn  der  Zeitraum  t^,  to  immer 
kleiner  wird. 

Wir  schreiben  kurz: 


u-t,      t 


CO  2  —  C'Ji 


tl 


.9) 


w(ti)  =  hm 


fp2  —  (pi 


5) 


t2  =  ti      ta  —  tl 
oder  näherungsweise,    wobei  die   Gleichung 
um  so  genauer  gilt,  je  kleiner  i^,- — tj  ist: 

o,{i,)^^-^ 5a) 

L2     ii  I 

(das  Zeichen  ~  bedeutet  hier  überall ! 
,, näherungsweise  gleich"). 

Wenn  die  Drehung  ungleichförmig  ist, 
so  ändert  sich  co  von  Zeitpunkt  zu  Zeit- 
punkt. Wenn  co  in  gleichen  Zeiten  um 
Gleiches  zunimmt,  so  nennen  wir  die  Drehung 
eine  gleichförmig  beschleunigte  und  der 
Zuwachs  von  lo  pro  Zeiteinheit  heißt  die 
Winkelbeschleunigung.  Bezeichnen  wir 
diese  mit  ß,  so  gilt  für  die  gleichförmig  be- 
schleunigte Drehung: 

o)  =  ßi 6) 

und  wenn  Wy  und  co^  die  Winkelgeschwindig- 
keiten zur  Zeit  tj  bezw.  tg  sind: 

^        t,-ti   

Die  Formeln  für  die  gleichförmig  beschleu- 
nigte Drehung  gehen  übrigens  aus  denen 
für  die  gleichförmig  beschleunigte  Bewegung 
eines  Punktes  (vgl.  den  Artikel, , IBewegungs- 
lehre,  Abschnitt  6)  hervor,  indem  man  den 
Weg  (s),  die    Geschwindigkeit   (v),   die  Be- 


Wir  fragen  nun  noch  nach  der  Beschleu- 
nigung, mit  der  die  einzelnen  substantiellen 
Punkte  des  sich  drehenden  Körpers  sich 
bewegen.  Bei  der  gleichförmigen  Drehung 
mit  der  Winkelgeschwindigkeit  co  führt  ein 
substantieller  Punkt,  der  den  Abstand  r 
von  der  Achse  hat,  eine  gleichförmige  Kreis- 
bewegung längs  eines  Kreises  vom  Radius  r 
mit  der  Geschwindigkeit  v  =  r(o  (siehe  Glei- 
chung 4))  aus.  Der  Geschwmüigkeitsvektor 
hat  die  Richtung  der  Kreistangente.  In 
diesem  Falle  fällt  (vgl.  den  Artikel  „Be- 
wegungslehre", Abschnitt  8)  der  Beschleu- 
nigungsvektor in  die  Richtung  des  Kreis- 
radius und  zeigt  zum  Mittelpunkt.  Sein 
Betrag  w  ist: 

w  =  "^  =  rco2 10) 

r 

Bei  der  ,, gleichförmigen"  Drehung  ist  also 
die  Bewegung  der  einzelnen  substantiellen 
Punkte  eine  ,, beschleunigte"  im  Sinne  der 
Bewegungslehre;  da  oj  für  den  ganzen 
Körper  denselben  Wert  hat,  wächst  die 
Beschleunigung  (nicht  zu  verw^echseln  mit 
dem  im  gewöhnlichen  Sprachgebrauch  ver- 
wendeten Sinn  von  Beschleunigung),  je 
größer  er  wird,  d.  h.  je  weiter  der  betreffende 
Punkt  von  der  Achse  entfernt  ist. 

Wenn  die  Drehung  eine  ungleichförmige 
j  ist,  führt  ein  substantieller  Punkt  des  Kör- 
i  pers  eine  Kreisbewegung  mit  veränderUcher 
Geschwindigkeit  aus.    Wir  denken  uns  dann 
den    Beschleunigungsvektor   in    zwei    Kom- 
ponenten   zerlegt,   eine  tangentiale  Wt,   die 
in    die    Richtung    der    Kreistangente    fällt 
und    eine     dazu    normale    Wn,    welche    die 
Richtung  des  Radius  hat;  die  letztere,  die 
auch    Zentripetalbeschleunigung    heißt,    hat 
(vgl.     den     Artikel     ,,  Bewegungslehre", 
Abschnitt  8)  denselben  Wert  wie  bei  gleich- 
förmiger   Kreisbewegung,    also    nach    Glei- 
chung 10) 
j  Wn  =  r(o^ 11) 


Drehbewegung 


1091 


Die  tangentiale  Komponente  der  Beschleu- 
nigung rührt  von  der  Aenderung  der  Größe 
der  Geschwindigkeit  her.  Seien  Vj  und  Vg 
die  Geschwindigkeiten  des  betreffenden  sub- 
stantiellen Punktes  zur  Zeit  t^  bezw.  tg, 
dann  ist  die  Tangentialbeschleunigung  die 
Aenderung  des  Betrages  der  Geschwindig- 
keit pro  Zeiteinheit,  also  gegeben  durch 

wt~ '^^-'^^  =  r  ^-^~^^  (nach  Gl.  4) 

t2  tj  t2  ti 

Wenn  wir  noch  den  Grenzwert  des 
Quotienten  nehmen,  der  für  sehr  kurze 
Zeitstrecken  sich  ergibt,  folgt  wegen 
Gleichung  9) 

wt=r^ 12) 

d.  h.  die  Tangentialbeschleunigung  berechnet 
sich  aus  der  Winkelbeschleunigung,  wie  die 
Geschwindigkeit  v  aus  der  Winkelgeschwin- 
digkeit. 

2.  Drehungen  eines  Körpers  um  einen 
festen  Punkt.  Polodie  und  Herpolodie, 
Drehungsvektor.  Wir  nehmen  nun  an, 
ein  substantieller  Punkt  unseres  starren 
Körpers  sei  im  Raum  festgehalten;  dann 
hat  natürlich  der  Körper  eine  viel  größere  Be- 
wegungsfreiheit als  bei  der  Drehung  um 
eine  feste  Achse;  er  kann  sich  z.  B.  um  jede 
durch  den  festgehaltenen  Punkt  gehende 
Gerade  als  Achse  drehen.  Um  die  Lage  eines 
derartigen  Körpers  festzulegen,  denken  wir 
uns  ein  im  Raum  festes  rechtwinkehges 
Koordinatensystem,  das  den  festgehaltenen 
Punkt  zum  Ursprung  0  hat  und  dessen 
Achsen  die  x-,y-,z- Achse  heißen  mögen; 
um  immer  ein  konkretes  Bild  vor  Augen  zu 
haben,  wollen  wir  uns  die  z-Achse  immer 
vertikal  denken.  Wir  denken  uns  ferner 
ein  im  Körper  angebrachtes  substantielles 
Koordinatensystem  (ein  mit  dem  Körper 
starr  verbundenes  System),  das  ebenfalls 
den  festgehaltenen  Punkt  0  zum  Ursprung 
habe;  die  Achsen  mögen  die  ^-,  ?]-,  i^- Achse 
heißen.  Wir  werden  uns  bei  den  Anwendungen 
häufig  den  Körper  als  Rotationskörper 
denken;  dann  sei  immer  die  i^-Achse  seine 
Symmetrieachse  oder  Figurenachse.  Wenn 
wir  für  das  folgende  ein  anschauhches  Bild 
haben  wollen,  werden  wir  auch  immer  gut 
tun,  diese  Annahme  zugrunde  zu  legen. 
Wenn  der  Körper  irgendeine  Lage  annimmt, 
wobei  nur  der  Ursprung  der  beiden  Koordi- 
natensysteme immer  zusammenfallen  muß, 
werden  die  Ir^-Ebene  und  die  xy-Ebene 
sich  längs  einer  Geraden  schneiden,  die 
wir  die  Knotenlinie  für  die  betreffende 
Lage  des  Körpers  nennen  wollen.  Diese 
Lage  wird  nun  durch  drei  Winkel  festgelegt: 

1.  den  Winkel  99  zwischen  |-Achse  und 
Knotenhnie 

2.  den  Winkel  ip  zwischen  x-Achse  und 
Knotenhnie 

3.  den  Winkel  9-  zwischen  z -Achse  und 
^-Achse 


13) 


Falls  nur  der  Winkel  9?  sich  ändert,  führt 
der  Körper,  da  ja  die  Knotenhnie  in  der 
^rj-^hene  hegt,  eine  Drehung  um  die 
^-Achse  (Figurenachse)  als  feste  Achse 
aus,  wir  nennen  diesen  Winkel  daher 
Winkel  der  „Eigendrehung".  Falls  nur 
der  Winkel  xp  sich  ändert,  führt  der  Körper, 
da  sowohl  x-Achse  als  Knotenhnie  senk- 
recht auf  der  z-Achse  stehen,  eine  Drehung 
um  diese  als  feste  Achse  aus;  in  unserer 
anschaulichen  Vorstellung  beschreibt  also 
die  Figurenachse  einen  Kegelmantel  um 
die  Vertikale;  da  eine  solche  Bewegung 
Präzession  genannt  wird,  nennen  wir  diesen 
Winkel  yj  den  Präzessionswinkel;  falls  sich 
schheßhch  nur  der  Winkel  '&  ändert,  so 
dreht  sich  der  Körper  um  die  Knotenlinie 
als  feste  Achse,  im  anschauhchen  Bilde  neigt 
sich  die  Figurenachse  gegen  die  Vertikale 
und  von  ihr  weg,  was  Pendelbewegung 
heißt  und  weshalb  wir  den  Winkel  §  den 
Pendelungswinkel  nennen. 

Jede  Lage  eines  um  einen  festen  Punkt 
drehbaren  Körpers  läßt  sich  also  durch 
drei  Zahlen  festlegen;  der  Körper  hat  drei 
Grade  der  Bewegungsfreiheit  wie  ein  im 
Raum  frei  beweglicher  materieller  Punkt. 
Die  drei  von  uns  definierten  Winkel  heißen 
die  Euler  sehen  Winkel.  Nach  dem  Vorher- 
gehenden ist  sicher,  daß  man  einen  um  einen 
festen  Punkt  drehbaren  Körper  durch  drei 
nacheinander  um  verschiedene  Achsen  aus- 
geführte Drehungen  in  jede  behebige  Lage 
bringen  kann;  wenn  eine  bestimmte  Lage 
durch  die  zugehörigen  Euler  sehen  Winkel 
gegeben  ist,  braucht  man  den  Körper  nur 
nacheinander  um  die  ^-Achse,  die  z-Achse 
und  die  Knotenhnie  um  den  durch  die 
Winkelangaben  festgesetzten  Betrag  zu 
drehen. 

Man  kann  aber  noch  mehr  zeigen.  Man 
kann  nämlich  durch  eine  einzige  Drehung 
um  eine  feste  Achse,  wenn  Achse  und  Be- 
trag der  Drehung  nur  geeignet  gewählt 
sind,  den  Körper  in  jede  behebige  Lage  brin- 
gen. Ursprünghch  falle  das  System  |,  r],  C 
mit  dem  System  x,  y,  z  zusammen;  die 
Endlage  wollen  wir  dadurch  festlegen,  daß 
wir  die  Punkte  A^  und  B^  des  Raumes  an- 
geben, an  welchen  sich  nach  der  Bewegung 
die  substantiellen  Punkte  des  Körpers  be- 
finden, die  sich  anfangs  auf  der  x-  bezw. 
y-Achse  in  der  Entfernung  1  vom  Ursprung 
Ö,  d.  h.  in  den  Punkten  A(x=l,  y=z=o)  und 
B  (x=o,  y  =  l,  z  =  o)  befanden.  Diese  Punkte 
Ai  und  Bi  müssen  natürhch,  damit  sie 
überhaupt  trotz  der  Starrheit  des  Körpers 
möghclie  Endlagen  von  A  und  B  sind, 
von  0  den  Abstand  1  und  voneinander 
den  Abstand  AB  haben.  Wenn  das  aber 
der  Fall  ist,  so  ist  durch  die  Angabe  von 
Aj  und  Bi  die  Lage  des  Körpers  festgelegt; 
denn  wir  kennen,  den  festen  Punkt  0  mit- 

69* 


1092 


Drehbeweu'una- 


gerechnet,  die  Lage  dreier  Punkte  (vgl.  den 
Artikel  „Bewegungslehre",  Abschnitt  3). 
Wir  legen  dann  die  Symmetrieebenen  zu  den 
Strecken  AA^  und  BB^;  diese  Ebenen 
schneiden  einander  in  einer  durch  0  gehen- 
den Geraden;  führen  wir  um  diese  Gerade 
als  feste  Achse  einer  Drehung  aus,  durch 
die  A  in  A^  übergeführt  wird,  so  geht  zu- 
gleich B  in  Bj  über,  die  gewünschte  End- 
lage wird  also  erreicht;  dabei  wird  die 
ganze  Kugel  vom  Radius  1  in  sich  ver- 
schoben. 

Man  kann  also  den  Körper  durch  eine 
Drehung  um  eine  geeignete  durch  0  gehende 
Achse  in  jede  behebige  Endlage  bringen. 
Wenn  nun  der  Körper  vom  Zeitpunkt  t,, 
bis  zum  Zeitpunkt  tn  irgendwelche  Lagen 
durchläuft,  so  läßt  sich  dasselbe  Endresultat 
durch  eine  Drehung  um  eine  feste  Achse  er- 
reichen, ohne  daß  natürlich  in  den  Zwischen- 
zeiten die  beliebige  Bewegung  mit  der 
Drehung  um  die  feste  Achse  übereinstimmt. 
Wenn  wir  uns  aber  in  das  Zeitintervall  t^, 
tn  Zeitpunkte  tj,  ta.-.tn— i  eingeschaltet 
denken,  so  können  wir  durch  eine  Drehung 
um  eine  geeignete  feste  iVchse  St^  erreichen, 
daß  diese  Drehung  mit  der  vorgegebenen 
Bewegung  zu  den  Zeiten  t,,  und  t^  über- 
einstimmt, (d.  h.  dieselben  Lagen  des  Kör- 
pers liefert);  dann  durch  Drehung  um  eine 
zweite  Achse  '^2,  daß  diese  Drehung  in 
den  Zeitpunkten  t^  und  tg  mit  der  vorgegebe- 
nen Bewegung  übereinstimmt  usw.,  schließ- 
lich durch  Drehung  um  eine  Achse  2tn, 
daß  zu  den  Zeiten  tn— 1  und  tn  Ueberein- 
stimmung  besteht.  Wir  haben  dann  eine 
vorgegebene  Bewegung  im  Zeiträume  t^ 
bis  tn  und  n  hintereinander  ausgeführte 
Drehungen  um  die  festen  Achsen  'ä^ 
9l2---^tn.  Die  ursprüngliche  Bewegung 
und  die  Folge  von  Drehungen  liefern  in 
den  Zeitpunkten  t^,  ti...tn  übereinstim- 
mende Lagen  des  Körpers.  Da  wir  die 
Zeitpunkte  t^,  t^  usw.  beüebig  nahe  an- 
einander wählen  können,  so  läßt  sich  zu 
jeder  Bewegung  des  Körpers  eine  Folge 
von  Drehungen  um  feste  Achsen  angeben, 
die  in  behebig  vielen  Zeitpunkten  mit  der 
ursprüngUchen  Bewegung  übereinstimmt; 
oder  mit  anderen  Worten:  jede  Bewegung 
eines  Körpers,  von  dem  ein  Punkt  0 
festgehalten  ist,  läßt  sich  mit  be- 
liebiger Genauigkeit  als  eine  Folge 
hintereinander  ausgeführter  Dre- 
liungen  um  geeignet  gewählte  feste 
Achsen  auffassen,  die  durch  0  hin- 
durchgehn.  Für  einen  genügend  klein 
gewählten  Zeitraum  ist  also  jede  solche 
Bewegung  eine  Drehung  um  eine  feste 
Achse:  im  Laufe  einer  längeren  Bewegung 
wechselt  diese  Achse  aber  fortwährend  ihre 
Lage. 

Man  könnte  die  Bewegung  eines  Körpers 


dadurch  beschreiben,  daß  man  die  Euler- 
schen  Winkel  als  Funktionen  der  Zeit  an- 
gibt. AnschauUcher  wird  die  Beschreibung 
aber,  wenn  wir  die  eben  besprochene  Analyse 
jeder  Bewegung  verwenden  und  die  Be- 
wegung dadurch  beschreiben,  daß  wir  für 
jeden  Zeitpunkt  die  Lage  der  augenbUck- 
lichen  Drehungsachse  (Instantanachseoder 
auch  Momentanachse  genannt)  und  die 
Winkelgeschwindigkeit  der  Drehung  um  diese 
angeben. 

„Lage  der  Achse"  kann  zweierlei  be- 
deuten: erstens  die  Lage  im  Räume,  d.  h, 
die  Winkel,  die  sie  mit  den  festen  Koordi- 
natenachsen X,  y,  z  einschließt  und  zweitens 
ihre  Lage  im  Körper,  d.  h.  die  Winkel,  die 
sie  mit  den  im  Körper  festen  Koordinaten- 
achsen ^,  rj,  C  einschließt.  Zur  Beschreibung 
der  Bewegung  muß  offenbar  beides  bekannt 
sein. 

Wenn  wir  uns  die  Lagen,  welche  die 
Momentanachse  im  Raum  im  Laufe  der 
Bewegung  nach  und  nach  einnimmt,  alle 
gezeichnet  denken,  so  erhalten  wir  eine 
stetige  Folge  von  geraden  Linien,  die  alle 
durch  den  Punkt  0  gehen,  die  also  eine  Art 
Kegel  bilden,  den  wir  den  Herpolodiekegel 
der  Bewegung  nennen. 

Wenn  wir  uns  die  Lagen  der  Momentan- 
achse im  Körper,  die  nach  und  nach  ein- 
genommen werden,  irgendwie  markieren 
(z.  B.  durch  hineingesteckte  Stiicknadeln), 
so  bilden  auch  diese  eine  Art  Kegel  mit 
dem  Scheitel  in  0,  den  wir  den  Polodiekegel 
nennen. 

Polodie  kommt  von  Pol  und  hodos  =  \Veg 
und  heißt  soviel  wie  Weg  des  Drehpols,  Herpolodie 
von  herpo  =  kriechen  und  heißt  soviel  wie  Weg, 
den  der  Drehpol  entlang  kriecht. 

Der  Polodiekegel  ist  im  Körper  fix  und 
je  eine  seiner  Geraden  (Erzeugenden)  muß 
zu  einer  bestimmten  Zeit  t  mit  einer  be- 
stimmten Erzeugenden  des  Herpolodiekegels. 
die  eben  die  räumliche  Lage  der  Momentan- 
achse für  den  betreffenden  Zeitraum  gibt, 
zusammenfallen.  Die  ganze  Bewegung 
besteht  also  darin,  daß  der  Polodie- 
kegel, mit  dem  der  Körper  starr  ver- 
bunden ist,  auf  dem  Herpolodie- 
kegel abrollt.  Dieses  anschauliche  Bild 
für  jede  Bewegung  eines  starren  Körpers 
um  einen  festen  Punkt  stammt  von  Poinsot. 

Wenn  wir  nun  für  einen  bestimmten 
Zeitpunkt  von  0  aus  eine  Strecke  ziehen,  wel- 
che die  Richtung  der  Momentanachse  und  zur 
Länge  die  augenblickliche  AVinkelgeschwin- 
digkeit  der  Drehung  um  diese  Achse  hat,  in 
der  außerdem  durch  einen  Pfeil  ein  Rich- 
tungssinn ausgezeichnet  ist,  und  zwar  so, 
daß  der  Pfeil  dorthin  zeigt,  woher  gesehen 
die  Drehung  im  Sinne  des  Uhrzeigers  er- 
folgt, so  nennt  man  den  so  bestimmten 
Vektor    den    Drehunssvektor    für    den 


Drehbeweciinff 


1093 


betreffenden  Zeitpunkt.  Denken  wir  uns 
für  jeden  Zeitpunkt  der  Bewes;ung  den 
Drehungsvektor  im  Raum  gezeic-hnet,  so 
bilden  die  Endpunkte  dieser  Vektoren  eine 
Kurve,  die  man  Herpolodiekurve  nennt; 
sie  liegt  offenbar  auf  dem  Herpolodiekegel. 
Markieren  wir  uns  hingegen  für  jeden  Zeit- 
punkt den  substantiellen  Punkt  des  Kör- 
pers, mit  dem  der  Endpunkt  des  Drehnngs- 
vektors  eben  zusammenfällt,  so  bilden  alle 
diese  Punkte  eine  starr  mit  dem  Körper  ver- 
bundene substantielle  Kurve,  die  wir  Polo- 
diekurve  nennen;  sie  liegt  offenbar  auf 
dem  Polodiekegel. 

Der  Drehungsvektor  für  einen  bestimmten 
Zeitpunkt  sei  etwa  (Fig.  1)  durch  die  Strecke 


jeder  Anfangslage  durch  eine  Drehung  um 
eine  feste  Achse  hervorgehen  kann.  Dreht 
sich  also  ein  Körper  erst  um  eine  feste 
Achse  31 1  um  den  Winkel  (pi,  dann  um 
eine  Achse  21.2  um  den  Winkel  (p2,  so  kann 
dasselbe  Resultat  auch  durch  eine  einzige 
geeignet  gewählte  feste  Achse  3t  um  einen 
geeignet  gewählten  Winkel  <]p  erzielt  werden. 
Die  neue  Drehung  heißt  die  aus  den  beiden 
ersten  zusammengesetzte  oder  resul- 
tierende Drehung.  Es  ist  leicht  einzu- 
sehen, daß  es  im  allgemeinen  nicht  gleich- 
gültig ist.  in  welcher  Reihenfolge  die  Drehun- 
gen um  die  Achsen  St^  und  %,^  stattfinden. 
Der  Körper  werde  z.  B.  nacheinander  um 
zwei  zueinander  parallele  Achsen  gedreht,  u.  zw 


A' 


Fig.  1. 

OA  gegeben ;  M  sei  ein  substantieller  Punkt 
des  Körpers;  wir  fragen:  Wie  groß  ist  die 
Geschwindigkeit  des  substantiellen  Punktes 
in  diesem  Zeitpunkt?  Wir  bezeichnen  mit 
CO  den  Betrag  der  Drehungsgeschwindigkeit; 
dann  ist  <x)  =  üA;  der  Abstand  des  Punktes 
M  von  der  Strecke  OA  sei  MP;  dann  ist  die 
Geschwindigkeit  von  M  nach  Gleichung  4) 
durch  das  Produkt  OA.MP  gegeben;  das 
ist  aber  gleichzeitig  der  doppelte  Flächen- 
inhalt des  Dreiecks  OAM.  Die  Richtung 
des  Geschwindigkeitsvektors  b  des  Punktes 
M  steht  senkrecht  auf  der  Ebene  dieses 
Dreiecks. 

Wenn  also  der  Drehungsvektor  (wir 
nennen  ihn  u)  gegeben  ist,  so  findet  man 
den  Geschwindigkeitsvektor  jedes  beliebigen 
Punktes  M,  indem  man  M  mit  den  Endpunkten 
von  u  verbindet,  ü  hat  dann  zur  Länge 
•den  doppelten  Flächeninhalt  dieses  Drei- 
ecks, zur  Richtung  die  Normale  auf  dessen 
Ebene.  Der  in  einem  sehr  kleinen  Zeitraum 
T  vom  Punkt  M  zurückgelegte  Weg  ist 
gleich  der  Geschwindigkeit  (d.  h.  dem  Flächen- 
inhalt des  Dreiecks  AOM)  multipliziert  mit 
dieser  Zeit  t;  diese  Verschiebung  von  M 
kann  also  auch  durch  einen  Vektor  dar- 
gestellt werden,  dessen  Richtung  mit  b 
übereinstimmt,  dessen  Länge  aber  rmal 
größer  ist. 

3.  Zusammensetzung  von  Drehungen. 
Wir  haben  gesehen,   daß  jede  Endlage  aus 


X, 


.16, 


Fig.  2. 

zuerst  um  die  Achse  21  ^  um  180",  dann  um 
die  Achse  Stg  ebenfalls  um  180"^.  Wir  be- 
trachten etwa  (Fig.  2)  das  Schicksal  eines  sub- 
stantiellen Punktes  M,  der  anfangs  gerade 
in  der  Mitte  zwischen  den  beiden  Achsen 
(in  M)  sich  befindet;  nach  der  Drehung  um 
21 1  wird  er  in  M,  und  nach  der  darauf  folgen- 
den Drehung  um  2I2  sich  in  M2  befinden. 
Führen  wir  aber  zuerst  die  Drehung  um  2t2 
und  dann  um  21  ^  aus,  so  kommt  M  zuerst 
nach  M/  und  dann  nach  Mj',  einer  Endlage, 
die  von  M^  ganz  verschieden  ist. 

Die  Formeln  für  die  aus  zwei  beliebigen 
Drehungen  zusammengesetzten  Drehungen 
sind  ziemlich  verwickelt.  Sie  werden  aber 
recht  einfach  und  durchsichtig,  wenn  die 
Drehungen  nur  um  sehr  kleine  Winkel  er- 
folgen. 

Wir  betrachten  zunächst  die  Zusammen- 
setzungen von  Drehungsgeschwindigkei- 
ten um  verschiedene  Achsen.  Wir  hätten 
etwa  zwei  Drehungen  durch  ihre  Drehungs- 
vektoren Ui  und  Ug  gegeben;  jeder  dieser 
Drehungsvektoren  bestimmt  Achse  und  Win- 
kelgeschwindigkeit einer  Drehung;  durch 
jede  dieser  Drehungen  wird  jedem  substan- 
tiellen Punkte  des  Körpers  eine  bestimmte 
Geschwindigkeit  erteilt.  Wir  fragen:  Welche 
Geschwindigkeit  haben  die  substantiellen 
Punkte  des  Körpers,  wenn  die  bei  diesen  beiden 
Drehungen  entstehenden  Geschwindigkeiten 
zusammengesetzt  werden.    Nach  dem  in  der 


1094 


Drehbewegung 


„Bewegungslehre"  (Abschnitt  lo)  Gesag- 
ten setzen  sich  für  jeden  substantiellen  Punkt 
die  Geschwindigkeitsvektoren  nach  der  Paral- 
lelogrammregel zu  einer  resultierenden  Ge- 
schwindigkeit zusammen.  Daraus  ergibt  sich 
der  wichtige  Satz:  Die  resultierenden  Ge- 
schwindigkeiten, die  bei  zwei  Dre- 
hungen u,  und  U2  sich  ergeben,  be- 
deuten für  den  Körper  wieder  eine 
Drehung  um  eine  feste  Achse,  die 
durch  einen  Drehungsvektor  gegeben 
ist,  der  durch  Addition  von  Uj  und 
u»  nach  der  Parallelogrammregel  ent- 
steht. Oder  kurz:  Die  Eesultierende  zweiei 
Drehungen  ergibt  sich  aus  den  Einzel- 
drehungen, indem  man  die  Parallelogramm- 
regel auf  die  Drehungsvektoren  anwendet. 

Man  beweist  diesen  Satz  folgendermaßen: 
Wir  haben  zwei  Vektoren  u^  und  u.^  und 
den  Summenvektor  aus  beiden  u  gegeben. 
(Fig.  3.)  Alle  drei  gehen  von  0  aus  und  enden 


Fig.  3. 

in  Ai  bezw.  A«  und  A;  sie  mögen  Drehungs- 
vektoren bedeuten.  Wir  beweisen  nun: 
Irgendein  substantieller  Punkt  M,  der  in  der 
Ebene  der  Vektoren  liegt,  erhält  durch  die 
Drehung  u  allein  dieselbe  Geschwindigkeit 
wie  durch  Uj  und  u,  zusammengenommen. 
Die  Geschwindigkeiten  des  Punktes  M  bei 
den  genannten  Drehungen  sind  nach  dem 
im  Abschnitt  2  (am  Ende)  Gesagten  durch 
die  Flächeninhalte  der  Dreiecke  OMAi  bezw. 
OMA,  und  OMA  gegeben.  Nun  gilt  nach 
einem  geometrischen  Satze  für  diese  Flächen- 
inhalte: 

OMA  =  OMA  1+ OMA  2 

Dieser  auch  sonst  verwendete  (leicht  durch 
planimetrische  Ueberlegungen  beweisbare)  geo- 
metrische Satz  lautet:  Wenn  ein  Punkt  M  außer- 
halb eines  Parallelogramms  liegt,  so  hat  das  mit 
M  als  Scheitel  über  der  Diagonale  als  Basis  er- 
richtete Dreieck  denselben  Flächeninhalt  wie  die 
mit_M  als  Scheitel  über  den  Seiten  errichteten 
Dreiecke  zusammengenommen. 

Die  Richtung  der  Geschwindigkeit  ist 
bei  allen  drei  Drehungen  dieselbe,  nämlich 
senlcrecht  zur  Zeichenebene;  daher  addieren 
sich  einfach  die  Beträge  der  Geschwindig- 
keiten  und   die   Drehung    u  ist   tatsächlich 


die    Zusammensetzung    der    Drehungen    u^ 
und  U2. 

Was  für  Drehungsgeschwindigkeiten  gilt, 
gilt  nun  auch  für  die  Drehungswinkel,  wenn 
sie  sehr  klein  sind.  Denn  nach  Gleichung  5a) 
ist  der  Drehungswinkel  9?,  der  während 
der  kleinen  Zeit  t  zurückgelegt  wird,  wenn 
CO  die  Winkelgeschwindigkeit  ist: 

(p—(or 
Es  multiplizieren  sich  also  einfach  alle  Dre- 
hungsvektoren mit  derselben  Konstanten  t; 
die  Parallelogrammregel  bleibt  erhalten. 
Wenn  wir  also  die  während  der  Zeit  t 
zurückgelegten  Drehungswinkel  samt  der 
Achsenrichtung  analog  wie  die  Geschwindig- 
keiten durch  Vektoren  darstellen,  so  ad- 
dieren sich  zwei  solche,  wie  man  kurz  sagt, 
,, unendlich  kleine"  Drehungen  wie  die  Vek- 
toren, durch  welche  sie  dargestellt  sind: 
es  kommt  also  bei  der  Zusammensetzung 
unendlich  kleiner  Drehungen  nicht  mehr 
auf  die  Reihenfolge  der  Einzeldrehungen  an. 

Wie  man  Drehungsgeschwindigkeiten  zu- 
sammensetzt, kann  man  sie  natürlich  auch, 
genau  wie  Vektoren  (z.  B.  Kräfte  oder  Ver- 
schiebungen) in  Komponenten  zerlegen.  Die 
häuiigste  Zerlegung  besteht  darin,  daß  man 
den  Drehungsvektor,  der  den  momentanen 
Bewegungszustand  des  Körpers  darstellt. 
in  drei  zueinander  senkrechte  Komponenten 
zerlegt,  welche  die  Richtung  der  im  Körper 
festen  Koordinatenachsen  haben.  Es  seien 
CO  die  momentane  Winkelgeschwindigkeit, 
a,  ß,  y  die  Winkel,  welche  die  momentane 
Drehungsachse  mit  der  <^-,  r]-,  <^-Achse 
einschließt,  so  sind  die  Komponenten  des 
Drehungsvektors,  die  wir  mit  p,  q,  r  be- 
zeichnen: 
p=fo  cos  a,    q=  CO  cos  ß,    r=  co  cos  }' . . .  15) 

Wenn  die  Euler  sehen  Winkel  als  Funk- 
tionen der  Zeit  gegeben  sind,  so  lassen  sich 
aus  diesen  Bewegungsgleichungen  die  Kom- 
ponenten des  Drehungs Vektors  berechnen. 

4.  Spezielle  Bewegungsformen.  Prä- 
zes.sion.  Wir  betrachten  jetzt  wieder  der 
Anschaulichkeit  halber  den  Körper  als  Ro- 
tationskörper, der  die  C-Achse  zur  Figuren- 
achse hat;  die  z-Achse  denken  wir  uns 
vertikal.  Ein  sehr  einfacher  Typus  von 
Bewegungen  bseteht  darin,  daß  die  t-Achse 
in  irgendeiner  vertikalen  Ebene  Schwingungen 
nach  der  Art  eines  Pendels  ausführt.  Hier 
ist  unter  den  Eni  ersehen  Winkeln  nur  der 
Pendelungswinkel  veränderlich,  und  zwar 
ändert  er  sich  im  einfachsten  Fall  wie  der 
Pendelungswinkel  eines  mathematischen  Pen- 
dels. Es  können  auch  komphzierte  Pendel- 
bewegungen auftreten,  wenn  die  Figuren- 
achse (t-Achse)  nicht  in  einer  festen  Ebene 
schwingt,  sondern  während  der  Schwingung 
einen  Kegelmantel  beschreibt.  Wir  haben 
dann  ein  sogenanntes  konisches  Pendel  vor 


Drehbewegung 


1095 


uns.     Hier  sind  der  Pendelungs-  und  Prä- 
zessionswinkel veränderlich. 

Eine   andere   sehr   wichtige   Bewegungs- 
form  ist   die   sogenannte    reguläre    Prä-; 
Zession.    Sie  besteht  darin,  daß  der  Körper 
gleichförmig  (d.  h.  mit  konstanter  Winkel- 
geschwindigkeit)  um   die   Figurenachse   ro- 1 
tiert,    während    diese    Achse    selbst    gleich- j 
förmig  einen  Kegelmantel  um  die  Vertikale 
(z-Achse)  beschreibt.    Diese  Bewegung  setzt 
sich   offenbar  in   jedem   Moment   aus   zwei 
Drehungen    um    zwei    verschiedene    Achsen  j 
zusammen.    Erstens  die  Eigenrotation  (ihre  [ 
Winkelgeschwindigkeit  sei  etwa  co),  um  die  j 
^- Achse,  und  eine  Rotation  um  die  z- Achse; 
ihre  Winkelgeschwindigkeit    heiße   etwa   //.  ! 
Man   nennt   jul    die   Präzessionsgeschwindig- 1 
keit,    ft>    die    Eigenrotationsgeschwindigkeit. 
Den  resultierenden  Drehungsvektor  für  jeden 
Zeitpunkt  erhält  man,  wenn  man  den  Vektor 
der  Eigenrotation  (Richtung    der    C-Achse, 
Länge  a>)  und  den  Vektor  derr  Präzession 
(Richtung  der  z-Achse,  Länge  p)   nach  der 
Parallelogrammregel  zusammen  setzt.     Der 
resultierende  Drehungsvektor  beschreibt  of 
fenbar    selbst    einen    Kreiskegel,    den    Her- 
polodiekegel  um  die  z-Achse. 

Wenn  die  Figurenachse  nicht  einen  wirk- 
lichen Kjeiskegel  (für  den  der  Pendelungs- 
winkel konstant  bleibt)  beschreibt,  sondern 
über  die  reguläre  Präzession  sich  Pendelungen 
von  kleiner  Amphtude  lagern,  welche  die 
Figurenachse  nie  weit  von  der  Präzessions- 
bewegung entfernen,  so  heißt  die  so  ent- 
stehende Bewegung  pseudoreguläre  Prä- 
zession, und  die  Pendelungen  selbst  heißen 
Nutationen.  Man  kann  diese  Bewegung 
durch  den  bloßen  Augenschein  oft  schwer 
von  der  regulären  Präzession  unterscheiden. 

5.  Allgemeine  Bewegung  eines  starren 
Körpers  im  Raum.  Wenn  kein  Punkt  des 
starren  Körpers  im  Raum  festgehalten  wird, 
sondern  volle  Bewegungsfreiheit  herrscht,  so 
läßt  sich  eine  bestimmte  Lage  des  Körpers  fol- 
gendermaßen festlegen:  wir  denken  uns  ein 
im  Raum  festes  Koordinatensystem  (x,  y,  z) 
und  fassen  ein  für  allemal  einen  bestimmten 
substantiellen  Punkt  des  Körpers  ins  Auge 
und  bestimmen  zunächst  die  Koordinaten 
X,  y,  z  dieses  Punktes  (er  heißt  etwa  M). 
■  Wenn  diese  festgelegt  sind,  kann  sich  der 
Körper  noch  immer  um  M  drehen;  um  die 
Lage  weiter  festzulegen,  denken  wir  uns 
den  Punkt  M  als  Ursprung  eines  mit  dem 
Körper  fest  verbundenen  Koordinatensystems 
(1^,  77,  C)  ^md  geben  die  Lage  dieses  Systems 
zu  dem  im  Raum  festen  (x,  y,  z)  durch  die 
Eulerschen  Winkel,  wie  im  Abschnitt  2 
beschrieben  wurde,  an. 

Um'  ganz  den  Fall  dieses  Absclinittes2  zuhaben, 
denken  wir  uns  durch  M  zu  den  im  Räume  festen 
Achsen  Parallele  gezogen;  dann  haben  das  feste 
und  bewegliche  System  auch  denselben  Ursprung. 


Zur  Festlegung  der  Lage  eines  starren 
Körpers  im  Raum  benötigen  wir  also  sechs 
Größen:  die  drei  Koordinaten  x,  y,  z  des 
Punktes- M  und  die  drei  Eulerschen  Winkel 
q>,  -&,  xp.  Wir  haben  also  ein  System  von 
sechs  Freiheitsgraden  vor  uns  (vgl.  den 
Artikel  „Bewegungslehre"  Abschnitt  12). 

B.    Dynamik. 

6,  Drehung  um  eine  feste  Achse. 
Drehmoment.  Trägheitsmoment.  Ein 
starrer  Körper,  den  wii  uns  aus  einer 
Reihe  starr  verbundener  Massenpunkte  mit 
den  Massen  nii,  m.,  m^. . .  bestehend  vor- 
stellen, möge  sich  unter  der  Einwirkung 
irgendwelcher  Kräfte  um  eine  feste  Achse 
drehen.  Die  Kräfte,  die  wir  uns  durch 
die  Vektoren  Rj,  R2,  R3...  nach  Richtung 
und  Größe  gegeben  denken,  mögen  an  den 
Massenpunkten  angreifen,  und  zwar  Rj  an 
mi  usw.  Wir  fragen:  Wie  wird  sich  der 
Körper  unter  dem  Einfluß  dieser  Kräfte  dre- 
hen ?  Wir  beantworten  die  Frage  mit  Hilfe  des 
d'Alembertschen  Prinzips  (vgl.  den  Ar- 
tikel „Bewegungslehre''  Abschnitt  23); 
gemäß  diesem  bewegt  sich  der  Körper  so, 
daß  in  jedem  Zeitpunkt  Gleichgewicht  zwi- 
schen den  äußeren  Kräften  und  den  durch 
die  Bewegung  geweckten  Trägheitskräften 
besteht.  Wir  müssen  daher  zunächst  die 
Trägheitskräfte  berechnen.  Die  auf  die 
Masse  m^  wirkende  Trägheitskraft  ist  durch 
einen  Vektor  gegeben,  dessen  Betrag  dem 
Produkt  aus  Masse  und  Beschleunigung 
gleich  ist  und  dessen  Richtung  der  Beschleu- 
nigung entgegengesetzt  ist.  Die  Masse  mj 
möge  den  Abstand  r^  von  der  Achse  haben: 
die  Winkelgeschwindigkeit  des  Körpers  sei 
CO,  die  Winkelbeschleunigung  ß\  wir  denken 
uns  dann  den  Beschleunigungsvektor  der 
Masse  m^,  die  ja  einen  I{j:eis  vom  Radius  ri 
beschreibt,  in  eine  tangentiale  und  eine 
normale  Komponente  zerlegt.  Ihre  Werte 
sind  aus  Abschnitt  i,  Gleichung  11)  und 
12)  zu  entnehmen.  Die  Komponenten  der 
Trägheitskrait  erhält  man,  indem  man  diese 
Beschleunigungen  mit  der  Masse  mi  multi- 
phziert  und  mit  negativen  Vorzeichen  ver- 
sieht. Bezeichnen  wir  die  tangentiale  Kom- 
ponente der  auf  die  Masse  m^  wirkenden 
Trägheitskraft  mit  Pti,  die  Normalkompo- 
nente mit  Pni,  so  ist: 

Pt^  =  — mjri^ 16) 

Pni  =  — m^r^co^ 17) 

Die  negativen  Vorzeichen  bedeuten,  daß 
die  tangentiale  Komponente  der  Winkelbe- 
schleunigung entgegenwirkt,  die  Normal- 
komponente aber  ein  Streben  der  Masse 
von  der  Achse  weg.  eine  Fliehkraft  (Zentri- 
fugalkraft) darstellt.  Diese  Trägheitskräfte 
sollen  nun  den  äußeren  Kräften  das  Gleich- 
gewicht halten.     In  der  Lehre  vom  Gleich- 


1096 


Drelibeweo-une,' 


gewicht  (vgl.  den  Artikel  „  Gleichgewicht") 
wird  gezeigt,  daß  Kräfte,  die  an  einem  Körper 
angreifen,  der  sich  nur  um  eine  feste  Achse 
drehen    kann,    einander    dann    das    Gleich- 
gewicht halten,  wenn  die  Summe  der  Dreh- 
momente   aller    Kräfte    um    diese    Achse 
Null  ist.     Das   Drehmoment  oder  statische 
Moment  einer  Kraft  ist  aber  nichts  anderes 
als  das  Produkt  aus  dem  kürzesten  Abstand 
der  WirkungslJnie  der  Kraft  von  der  Achse 
und  ihrer  zu  diesem  Abstand  und  zur  Achse 
senkrechten   Komponente.     Dieser    Abstand 
heißt  der  Arm   der  Kraft,  ein  vom  Hebel 
entliehener    Ausdruck,     wie     ja     auch    der 
ganze  Lehrsatz  nur  eine  Verallgemeinerung ; 
des    Hebelgesetzes    ist.      Man    versieht    ein  | 
Drehmoment  mit  den  positiven  oder  negativen 
Vorzeichen,  je  nachdem  die  Ivraft  den  Körper  j 
im    Sinne    oder    entgegen    dem    Sinne    des  | 
Uhrzeigers  zu  drehen   strebt,    wobei   natür- 
lich vorher  die  Kichtung  festgesetzt  werden 
muß,  in   dei    man  auf  die  Drehung  bückt.  | 
Wir    berechnen    nun    das    Drehmoment 
der  äußeren  Kräfte.    Wir  zerlegen  jede  der- 
selben zunächst  in  zwei  Komponenten,  eine 
parallel  zur  Achse,  die  zweite  senkrecht  zur 
Achse.     Die  letztere  zerlegen  wir  weiter  in  i 
eine     Komponente    in    der    Richtnng    des 
Normalabstandes  rk  der  Masse  mk   von  der  \ 
Achse,  die  zweite  senkrecht  dazu.    Man  sieht  \ 
leicht,   daß  nur   diese  senkrecht  zur  Achse 
und  senkrecht  zum  Abstände  der  Masse  von  ; 
der  Achse  (also  zum  Radius  der  Drehung) ' 
stehenden    Komponenten    ein    Drehmoment 
liefern.   Wir  wollen  diese  Kraftkomponenten, 
die  offenbar  in  die  Richtung  der  Tangente, 
also  der  augenblicklichen   Geschwindigkeits-  j 
richtnng  fallen,  mit  F,,  Fg  usw.  bezeichnen. 
Die  entsprechenden   Kraftarme    sind  dann 
Ti,    T^...    und    das    Drehmoment    Mk   der 
kten  Kraft: 

Mk  =  rkFk 18) 

Von  den  Trägheitskräften  liefern  offenbar 
nur  die  Tangentialkomponenten  (16)  ein 
Drehmoment;  und  zwar  lautet  das  Dreh- 
moment Mk  der  k^n  Trägheitsloraft  Ptk: 

Mk  =  — nikru^/? 19) 

Nach  dem  d'Alembertschen  Prinzip 
muß  die  Bewegung  so  stattfinden,  daß 
diese  beiden  Aiten  von  Kräften  einander  das 
Gleichgewicht  halten,  also: 

Ml  +  M2+  . . . .  +  Ml  +  Ma  -f  . . .  =  0 

oder   nach  Einsetzen  der  Werte  18)  und  19) 

(m^ri^  +  m^v,^  +...)ß^  r^Fj  +  r  ^F^  +  . .  20) 

Man  nennt  das  Produkt  aus  dem  Betrage  mk 
einer  Masse  und  dem  Quadrate  ihres  Ab- 
standes  rk  von  der  Achse  ihr  Trägheits- 
moment für  diese  Achse  und  die  Summe 
der  Trägheitsmomente  aller  Massen 

nijri^  +  mar ,2. .  .=  Si^mkrk^  =  @. .  .21) 


-OJo 


das  Trägheitsmoment  des  Körpers  für 
diese  Achse.  Wenn  wir  noch  die  Summe 
der  Drehmomente  aller  äußeren  Kräfte,  das 
resultierende  Drehmoment,  mit  M  bezeichnen 

i:k3Ik  =  :Skr,Fk  =  M 22) 

so  können  wir  die  Bewegungsgleichung  20) 
des  Körpers  kurz  schreiben: 

0/3=  M 23) 

Und  dies  ist  die  Grundgleichung  der  ganzen 
Lehre  von  der  Drehbewegung.  Sie  ist  ganz 
analog  gebaut  wie  die  Newtonsche  Grund- 
gleichung für  die  Bewegung  eines  Massen- 
punktes (vgl.  den  Artikel  „Bewegungs- 
lehre"), nur  steht  bei  der  Drehbewegung 
anstatt  Beschleunigung  Winkelbeschleuni- 
gung, anstatt  Kraft  Drehmoment  und  an- 
statt Masse  Trägheitsmoment.  Dieses  letzte 
ist  also  das  Analogon  zur  Masse,  also  zum 
Trägheitswiderstande  eines  materiellen  Punk- 
tes gegenüber  einer  Aenderung  seiner  Ge- 
schwindigkeit. 

Wenn  man  in  Gleichung  23)  die  Winkel- 
beschleunigung ß  nach  Gleichung  9)  durch 
die  Winkelgeschwindigkeiten  coq  und  w^  zu 
den  benachbarten  Zeiten  to  und  tj  aus- 
drückt, erhält  man  die  Näherungsgleichung: 
M(t,--to)  .^\^ 

d.  h.  die  Aenderung  der  Winkelgeschwindig- 
keit, die  ein  gegebenes  Drehmoment  er- 
zeugt, ist  um  so  kleiner,  je  größer  das  Träg- 
heitsmoment des  Körpers  ist.  Wenn  wir 
z.  B.  einem  Körper,  der  um  eine  Achse 
drehbar  ist,  eine  sehr  große  Anfangsge- 
schwindigkeit erteilen,  und  ihn  dann  sich 
selbst  überlassen,  so  wirkt  keine  andere 
äußere  Kraft  auf  ihn  als  die  Reibung  im 
Achsenlager,  eventuell  noch  die  Luftreibuug. 
Unter  dem  Einfluß  des  Drehmomentes 
dieser  Reibungskräfte  wird  seine  Winkel- 
geschwindigkeit allmählich  abnehmen,  aber 
je  größer  das  Trägheitsmoment  des  Körpers 
ist,  desto  länger  wird  es  dauern,  bis  seine 
Geschwindigkeit  auf  unmeßbar  kleine  Be- 
träge herabsinkt.  W^ill  man  also,  daß  die 
Anfangsgeschwindigkeit  etwa  eines  rotieren- 
den Maschinenteiles  sich  auch  ohne  äußere 
Kräfte  (z.  B.  über  den  toter  Punkt  hinaus) 
erhält,  so  muß  man  sein  Trägheitsmoment 
sehr  groß  machen,  also  die  Massen  sehr  groß 
machen  und  weit  entfernt  von  der  Achse 
anbringen  (damit  auch  r-  groß  wird).  Von 
dieser  geschwindigkeiterhaltenden  Wirkung 
rührt  auch  der  Name   Trägheitsmoment. 

Die  Schwungräder  bei  Maschinen  bilden 
eine  Anwendung  solcher  großen  Trägheitsmomente ; 
sie  wirken  regulierend  auf  den  Gang  ein,  weil 
sie  sowohl  einer  stoßweisen  Erhöhung  als  Herab- 
setzung der  normalen  ^Yinkelgeschwindigkeit 
durch  ihren  Trägheitswiderstand  entgegenarbeiten. 

7,  Pendelschwingungen  eines  starren 
Körpers.    Wir  nehmen  nun  an,  der  Körper 


Drehbewemuii 


1097 


befinde  sich  im  stabilen  Gleichgewicht.  Bei- 
spiele hierfür  sind:  Ein  um  eine  horizon- 
tale Achse  drehbarer  schwerer  Körper, 
dessen  Schwerpnnkt  vertikal  unterhalb  der 
Achse  liegt;  eine  Magnetnadel,  die  im  ma- 
gnetischen Meridian  eingestellt  ist,  und  ande- 
res mehr.  Die  Gleichgewichtslage  sei  durch 
den  Wert  99  =  0  des  Drehungswinkels  ge- 
kennzeichnet. Bringen  wir  den  Körper 
aus  seiner  Gleichgewichtslage,  so  werden  die 
äußeren  Kräfte  ihn  wieder  zurücktreiben; 
falls  die  Gleichgewichtslage  stabil  ist,  wird 
das  Drehmoment  dieser  Kräfte  bei  kleinen 
Abweichungen  aus  der  Kuhelage  deren  Ab- 
weichungswinkel 99,  um  den  der  Körper 
aus  der  Ruhelage  gedreht  ist,  proportional 
sein;  wenn  wir  den  Proportionahtätsfaktor 
mit  D  bezeichnen,  so  ist  das  Drehmoment  M 
gegeben  durch: 

M-— D97 25) 

Man  nennt  D  die  Direktionskraft,  weil 
durch  sie  das  Bestreben  der  äußeren  Kräfte 
bestimmt  wird,  die  Gleichgewichtslage  auf- 
recht zu  erhalten.  Die  Bewegungsgleichung 
lautet  dann  wegen  2.3) 

0ß^—Brp 26) 

Das  negative  Vorzeichen  steht,  weil  die 
Direktionskraft  der  Winkelvergrößerung  von 
99  entgegenwirkt.  Wir  wollen  nun  die  Dauer 
einer  Schwingung  berechnen,  die  der  Körper 
ausführt,  wenn  man  ihn  aus  der  stabilen 
Gleichgewichtslage  bringt.  Wir  machen 
dabei  von  der  Analogie  zwischen  der  Be- 
wegung eines  materiellen  Punktes  und  der 
Drehung  eines  starren  Körpers  Gebrauch. 
Wenn  ein  materieller  Punkt  um  das  Stück  x 
aus  seiner  stabilen  Gleichgewichtslage  ent- 
fernt wird,  so  wirkt  auf  ihn  eine  der  Ent- 
fernung proportionale  Kraft 

K  =  — ax 27) 

die  ihn  zurücktreibt,  die  Bewegungsgleichung 
lautet,  wenn  m  die  Masse,  w  die  Beschleu- 
nigung bedeutet: 

mw  =  — ax 28) 

Es  wird  nun  gezeigt  (vgl.  den  Artikel 
.,  Schwingende  Bewegung"),  daß  die 
Dauer  T  einer  Schwingung  (Hin-  und  Her- 
gang) gegeben  ist  durch:  | 


drehbaren  Körpers,  falls  die  Schwingungen 
kleine  Amplituden  haben  und  um  die  stabile 
Gleichgewichtslage  erfolgen,  die  wichtige 
Formel  folgt: 


T  = 


■^/'d 


,30) 


Um  die  Formel  in  speziellen  Fällen  anzu- 
wenden, muß  man  0  und  die  Direktionskraft 
D  für  diese  Fälle  berechnen.  Wir  wollen  das 
letztere  für  einige  wichtige  Fälle  tun. 

Wenn  auf  den  Körper  nur  die  Schwer- 
kraft wirkt,  so  können  wir  uns  dieselbe 
ganz  im  Schwer- 
punkt vereinigt 
denken.  Der  Be- 
trag der  Schwer- 
kraft ist  durch  das 
Gewicht  G  des 
Körpers  gegeben ; 
sie  wirkt  vertikal 
nach  abwärts;  um 
ihr  Drehmoment 
für  die  horizontal 
gedachte  Achse  zu 
:  berechnen,  müssen 
wir  die  Kompo- 
nente der  Schwere 
berechnen,        die 

'  senkrecht  zur  Entfernung  des  Angriffs- 
punktes (d.  i.  hier  der  Schwerpunkt  s)  von 
der  Achse  steht  (Fig.  4.).  Diese  Komponente 
'  ist  hier  G  sin  99,  wenn  cp  die  Abweichung 
des  Schwerpunktes  von  der  Vertikalen  mißt. 
Wenn  s  die  Entfernung  des  Schwerpunktes 
von  der  Achse  bedeutet,  so  ist  dieses  s  der 
Arm  der  Kraft,  das  Moment  lautet  also: 

M  =  — sG  sin  99 
oder  für  kleine  Winkel : 

M  =  —Gs(p 31) 

:  Die  Direktionskraft  ist  daher  nach  Gleichung 
25)  gegeben  durch 

D  =  Gs 32) 

und  die  Schwingungsdauer  nach  30)  durch: 


Fig.  4. 


^-^fS 


,33) 


T=2; 


,29) 


Nachdem  nun  die  Formeln  für  Drehbewe- 
gungen aus  denen  für  Bewegungen  eines 
materiellen  Punktes  dadurch  hervorgehen, 
daß  man  setzt:  an  Stelle  von  Masse  Träg- 
heitsmoment, an  Stelle  von  Kraft  Dreh- 
moment, an  Stelle  von  linearer  Entfernung 
Winkelentfernung  usw.,  so  tritt  in  Gleichung 
29)  an  Stelle  von  m  hier  0,  an  Stelle  von 

K                M 
a  = hier =  D,    so   daß   für   die 

X  99 

Schwingungsdauer    eines    um    seine    Achse 


Das  ist  die  Schwingungsdauer  des  sogenann- 
ten physischen  Pendels:. 

Analog  läßt  sich  auch  die  Direktionskraft 
einer  Magnetnadel  berechnen;  wenn  H  die  Hori- 
zontalkomponente des  Erdmagnetismus  bedeutet, 
ft  das  magnetische  Moment  des  Magneten,  so  ist 
das  Drehmoment,  wenn  9  der  Ablenkimgswinkel 
ist,  gegeben  durch: 

M= — ;iH  sin  cp 
oder  für  kleines  qp  durch 

M  =  — fA  H  qp 
Die  Direktionskraft  hat  also  den  Wert: 

D  =  ftH 34) 

und  die  Schwingungsdauer,  die  zur  Bestimmung 
von  H  verwendet  wird: 


T  =  2«1/ A 


.35) 


1098 


Drehbeweo'ung" 


Wenn  ein  Körper  an  einem  vertikalen  Faden 
so  aufgehängt  ist,  daß  er  sich  im  Gleich- 
gewicht befindet  und  der  Faden  wird  ver- 
dreht (tordiert),  so  sucht  der  Faden  sich 
wieder  in  seinen  natürlichen  Zustand  zu 
bringen,  es  treten  Direktionskräfte  auf  und 
der  Körper  führt  Schwingungen  um  seine 
Oleichgewichtslage  aus  (Torsionsschwin- 
gungen), wobei  er  sich  um  eine  vertikale 
Achse  dreht.  Auch  die  Schwingungsdauer 
T^olcher  Schwingungen  ist  durch  Gleichung  30) 
gegeben,  wobei  aber  D  nur  mipirisch  be- 
stimmt werden  kann. 

8.  Berechnung  von  Trägheitsmomenten. 
Wir  haben  gesehen,  daß  für  alle  Probleme 
der  Drehbewegung  der  Betrag  des  Träg- 
heitsmomentes des  Körpers  in  bezug  auf 
die  Drehungsachse  von  der  allergrößten 
Bedeutung  ist. 

Wenn  die  Massen  des  Körpers  in  einzel- 
nen Punkten  konzentriert  gedacht  sind, 
so  berechnet  man  das  Trägheitsmoment 
<  Gleichung  21))  einfach  dadurch,  daß  man 
jede  Masse  mit  dem  Quadrat  ihres  x\b- 
standes  von  der  Achs«  multipliziert  und 
diese  Produkte  addiert.  Dieses  Trägheits- 
moment ist  also  ledighch  durch  die  Lage 
der  Massen  im  Körper  relativ  zur  Achse 
bestimmt  und  seine  Berechnung  ist  eine  rein 
mathematische  Aufgabe. 

Wenn  die  Massen  kontinuierlich  im  ganzen 
Körper  verteilt  sind,  so  muß  man  ihn  in 
kleine  Stücke  zerlegt  denken  und  die  Masse 
jedes  Teilchens  mit  dem  Quadrate  seines 
Abstandes  (der  um  so  mehr  einen  bestimmten 
Wert  hat,  je  kleiner  das  Teilchen  ist)  multi- 
plizieren. Die  Summe  aus  diesen  Produkten 
bildet  einen  Näherungswert  für  das  Träg- 
heitsmoment, der  um  so  genauer  ist,  je 
kleiner  die  Teilchen  (Volumelemente)  sind, 
in  die  der  Körper  zerlegt  ist.  Wenn  die 
Masse  des  kten  Volumelementes  durch  mu, 
die  Größe  (das  Volumen)  dieses  Elementes 
durch  Vk  bezeichnet  wird,  so  ist 


wenn  die  Massen  homogen  im  Körper  ver- 
teilt sind,  wenn  also  die  Dichten  ^k  in  allen 
Volumelementen  gleich  sind. 

Qi  =  92= =Q 

Dann  wird  aus  Gleichung  38) 

&=Q     lim     2i<rj^2vjr 40) 

Dann  hängt  das  Trägheitsmoment  bis  auf 
den  Faktor  q  überhaupt  nur  mehr  von 
der  Gestalt  des  Körpers  und  der  Lage  der 
Achse  im  Körper  ab.  Bei  homogenem 
Körper  brauchen  wir  also  bloß  das  Träg- 
heitsmoment  für  die  Dichte  ^  =  1 

0=     hm     Skrpvk   41) 

^k        o 

zu  berechnen,  und  erhalten  es  für  jede  andere 
Dichte  durch  Multiphkation  mit  q.  Wenn 
man  von  dem  ,, Trägheitsmoment  eines 
Würfels,  einer  Kugel,  usw."  spricht,  so  meint 
man  immer  das  durch  41)  gegebene.  Die 
wirküche  Berechnung  der  Trägheitsmomente 
geschieht  mit  Hilfe  der  Integralrechnung, 
deren  Aufgabe  es  ja  ist,  Grenzwerte,  wie 
sie  in  Gleichung  38)  und  41 )  vorkommen,  aus- 
zuw^erten.  Wir  geben  deshalb  nur  die  Resul- 
tate an,  die  man  für  einige  besonders  wichtige 
Körper  erhält. 

Eine  Kugel  vom  Radius  r  und  der  Masse  m 
hat  in  bezug  auf  eine  durch  den  Mittelpunkt 
gehende  Achse  das  Trägheitsmoment: 


0  =  ^  mr2 

0 


,42) 


Für  einen  Zyhnder  von  der  Länge  1  und 
dem  Radius  r  ist  in  bezug  auf  die  geometrische 
Achse 


0  = 


mr-^ 


i3) 


^k  = 


mk 

Vk] 


.36) 


die  Massendichte.  Das  Trägheitsmoment 
ist  nun,  wenn  rk  der  Abstand  des  kt«i 
Teilchens  von  der  Achse  ist,  nach  Gleichung 
21)  näherungsweise  gegeben  durch: 

0^.  :^k  mkrk-^Hi^^kVkrk' 37) 

Der  genaue  Wert  ist  der  Grenzwert  dieses 
Ausdruckes  für  klein  werdende  Volumelemente 
Vk: 

0=      hm     Ik^kVkrk^ 38) 

Vj,    -o 

In  der  Ausdrucksweise  der  Integralrechnung 
schreibt  man  diesen  Grenzwert,  wenn  wir  mit  dv 
das  Voliimelement  bezeichnen: 

0=  /prMv 39) 

Am    einfachsten    werden    die    Formeln, 


in  bezug  auf  die  zur  geometrischen  Achse 
senkrecht  durch  den  Mittelpunkt  gehende 
Achse  ist  aber 

®='^(5+^> «) 

Für  einen  geraden  Kreiskegel  vom  Basis- 
radius r  und  der  Höhe  h  ist  in  bezug  auf 
die  Figurenachse  (geometrische  Achse) 


0=j^mr^ 


,45) 


in  bezug  auf  die  durch  den  Schwerpunkt 
gehende  zur  Figurenachse  senkrechte  Achse: 

0=|ymh=' 46) 

Für  ein  rechtwinkehges  ParaUelepiped  mit 
den  Kantenlängen  a,  b,  c  ist  in  bezug  auf 
eine  Achse,  die  durch  den  Mittelpunkt  geht 
und  mit  den  Kanten  die  Winkel  a,  bezw. 
ß,  y  einschheßt: 

0  =:  1^  [(b^+  c2)  (cos  df  +  (f  +  a2)  (cos  ßf  + 

(a2+b2)(cos7)2] 47) 


Di'elibewegung- 


1099 


Ist  speziell  die  Achse  parallel  der  Kante  c, 
so  ist  7  =  0,  a=  ß  =  ^  und 

0=^(a^+b^) 48) 

und  für  den  Würfel  (a=b) 


,49) 


0  =  — ma- 

Oft  sind  die  Körper  nur  scheibenartig 
oder  fadenartig.  Dann  können  wir  die 
Massen  als  flächenhaft  oder  Hnienhaft  ver- 
teilt ansehen  und  die  Trägheitsmomente 
dieser  Flächen  und  Linien  berechnen.  Wir 
zerlegen  dann  nicht  in  Volumelemente,  son- 
dern in  Flächen-  oder  Linienelemente.  Wir 
definieren  die  Dichte  nicht  durch  Gleichung  36) 
als  Raumdichte,  sondern  als  Flächendichte 
ök  oder  Liniendichte  Ak  durch: 


nik    ,       mk 

ök  =  >— )  /k^ 

Ik  Sk 


,50) 


den  Winkel  a  gegen   die  Achse  geneigt   ist 

und    ihr   der   Achse   nächstgelegener  Punkt 

den  Achsenabstand  c  hat,  ist: 

m 
0=  '"    (3c2  +  3  clsin  a  +  1'  sin2a). . .  .56) 

9.  Experimentelle  Bestimmung  von 
Trägheitsmomenten.  Nur  bei  einigen  sehr 
regelmäßig  gestalteten  Körpern  läßt  sich 
das  Trägheitsmoment  berechnen.  Bei  an- 
deren muß  man  es  experimentell  bestimmen. 
Man  verwendet  dabei  die  im  Abschnitt  7 
aufgestellten  Schwingungsformeln.  Wir 
haben  zunächst  einen  Körper  von  unbe- 
kanntem Trägheitsmoment  0,  hängen  ihn 
an  einen  Faden  und  lassen  ihn  (wie  im  Ab- 
schnitt 7  beschrieben)  Torsionsschwingungen 
ausführen;  die  Schwingungsdauer  r  der- 
selben, die  wir  betrachten,  ist  nach  Gleichung 
30)  gegeben  durch 


T=27r 


wobei  mk  die  Masse  des  Elementes,  fk  und 
Sk  Siine  Flächen-  bezw.  Längenausdehnung  ist. 
Wir  erhalten  dann  für  das  Trägheitsmoment 
der  homogenen  Fläche  bezw.  I^inie  analog 
Gleichung  41)  die  Gleichungen: 

0=  lim    S^rk^fk 

fk  — o 

und     0=:  lim    Ski-j.2g|. f^i^ 

■sk-o 

In  der  Sprache  der  Integralreclinung  schreibt 
man  dafür,  wenn  df  und  ds  Flächen- bezw. Linien- 
elemente bedeuten: 


0 


I  ThU  und  0  =  /  ihh 


.52) 


0^ 
D' 

dabei  sind  0  und  D  noch  unbekannt;  wir 
vermehren  nun  das  Trägheitsmoment  0 
um  emen  beträchthchen,  aber  bekannten 
Betrag  0^,  indem  wir  einen  regelmäßig 
gestalteten  Körper,  dessen  Trägheitsmoment 
wir  berechnen  können,  mit  dem  ersten 
verbinden  und  mitschwingen  lassen;  die 
Schwingungen  werden  nun  langsamer,  wir 
beobachten  die  neue  Schwingungsdauer  t', 
die  durch 


r'  =  2 


i'-^ 


Wir  geben  wieder  die  Resultate  einiger 
Berechnungen  wieder: 

Das  Trägheitsmoment  einer  Parallelo- 
grammfläche von  den  Seitenlängen  a  und  b 
und  der  Masse  m  in  bezug  auf  eine  Achse, 
die  durch  den  Mittelpunkt  geht  und  auf 
der  Ebene  des  Parallelogramms  senkrecht 
steht,  beträgt: 

0  =  ^(a^+b2) 53) 

in  bezug  auf  eine  Achse,  die  durch  den 
Mittelpunkt  geht  und  zur  Seite  b  parallel 
ist,  beträgt,  wenn  a  der  Winkel  zwischen 
den  Parallelogrammseiten  ist: 


gegeben  ist;   aus   den  beiden  letzten   Glei 
chungen  folgt  nun: 

01  t2 


0  = 


57) 


0  =  -;  a2(sin  af 


.54) 


F^ür  eine  Dreiecksfläche  mit  den  Seiten 
a,  b,  c  in  bezug  auf  eine  Achse,  die  durch 
den  Schwerpunkt  geht  und  auf  der  Ebene 
des  Dreiecks  senkrecht  steht,  ist: 


m 


0=3g  (a2+b2+c2) 


.00 


Für  eine  gerade  Strecke  von  der  Länge  1, 
in  bezug  auf  eine  Achse,  die  mit  ihr  in  der- 
selben Ebene  liegt,   wobei  die   Gerade  um 


Hier  sind  auf  der  rechten  Seite  alle  Größen 
bekannt;  denn  r'  und  r  werden  beobachtet, 
und  es  kann  das  unbekannte  Trägheits- 
moment 0  berechnet  werden. 

IG.  Trägheitsmomente  für  verschiedene 
Achsen  desselben  Körpers.  Wenn  uns  das 
Trägheitsmoment  0s  eines  Körpers  in  bezug 
auf  irgendeine  durch  den  Schwerpunkt 
gehende  Achse  gegeben  ist,  so  läßt  sich 
das  Trägheitsmoment  0a  um  jede  beUebige 
zur  ersten  parallelen  Achse  21  leicht  be- 
rechnen. Es  ist  nämlich,  wenn  die  neue 
Achse  von  der  alten  den  Abstand  a  hat 
und  wir  mit  M  die  Gesamtmasse  des  Körpers 
bezeichnen: 

0a=a+Ma2 58) 

Unter  allen  untereinander  parallelen  Achsen 
hat  der  Körper  das  kleinste  Trägheitsmoment, 
wenn  a  =  0  ist,  d.  h,  wenn  die  x\chse  durch 
den  Schwerpunkt  geht. 

Der  Beweis  für  diese  Beziehung  wird 
folgendermaßen  geführt:  Wir  denken  uns  den 
Körper     aus     den    punktförmig    konzentrierten 


1100 


Drehbewegung 


Fig.  5. 


Massen  nii,  mo  .  .  •  zusammengesetzt,  ihre  Ab- 
stände von  der  Schwerpunktsachse  seien  r^,  r^ 
usw.,  dann  ist: 

0s  =  2:kinkrk2 
Wir  betrachten  eine  auf  der  Achse  senkrecht 
stehende  durch  nik  ge- 
hende Ebene  (Fig.  5). 
Diese  schneide  die 
Schwerpunktsachse  im 
Punkte  B,  die  Achse 
%  im  Punkte  A,  im 
Dreieck  ABmk  sind  uns 
die  Seiten  AB=  a  und 
Bmk=  Tk  bekaimt ,  der 
Winkel  bei  A  heiße  ßk, 
die  Entfernung  derMasse 
nik  von  der  neuen  Achse 
31  heiße  dk.    Nun  ist: 

0a.  =  i^knikdk^ 

Nach  dem  Cosinussatz  der  ebenen  Trigono- 
metrie ist  aber  in  dem  betrachteten  Dreieck. 

dk'^  =  a^  +  rk^  —  2ark  cos /3k 
folglich  ' 

0a  =  afiZ^vük  +  2^k luk rk^  —  2a2^mkrk  cos ^k 

Denken  wir  uns  den  Schwerpunkt  als  Koor- 
dinatenursprung, die  Schwerpunktsachse  als 
z-Achse,  die  Richtung  AB  als  x-Achse,  so  ist, 
wenn  wir  mit  xk,  yk,  zk  die  Koordinaten  der 
Masse  mk  bezeichnen,  xk=rkcos|3k  und  wir 
können  die  Gleichung  schreiben: 

0a  =  a^M  +  0s  —  2a^mkxk 59) ! 

.Smkxii  ist  aber  (vgl.  den  Artikel  ,, Bewegungs- 
lehre" Abschnitt  ii)  die  x-Koordinate  des 
Schwerpunktes,  also  hier  gleich  Null,  weil  der 
Schwerpunkt   Koordinatenursprung  ist. 

Während  wir  hier  die  Veränderung  des 
Trägheitsmomentes   eines    Körpers    betrach- 
teten,   die    durch    Parallelverschiebung    der 
Achse  entsteht,  wollen  wir  jetzt  fragen,  wie 
sich  0  ändert,  wenn  die  Achse  immer  durch 
einen    und    denselben    Punkt    0    hindurch 
geht  und  ihre  Richtung  ändert.    Wir  denken 
uns  die  Richtung  der  Achse  durch  die  Winkel 
gegeben,  welche  sie  mit  den  drei  von  0  aus- ; 
gehenden     im     Körper    fixen    Achsen    ein- 
schließt; die  Cosinusse  dieser  Winkel  seien 
a,  ß,  y;  die  Masse  mk  habe  die  Koordinaten 
Xk,  jk,  Zk,  ihr  Abstand  von  der  Achse  sei  j 
dk;    dann   ist    das    Trägheitsmoment    0   inj 
bezug  auf  die  genannte  Achse:  i 

0=Ekmkdk2 60)1 

Wir  haben  nun  die  dk^  durch  Größen, 
welche  die  Lage  der  Achse  bestimmen,  (a, 
ß,  y)  und  die  (Größen  mk,  Xk,  yk,  Zk,  welche 
die  Lagerung  der  Massen  festlegen,  aus- 
zudrücken. Wir  legen  zu  diesem  Zweck 
durch  mk  eine  zur  Achse  normale  Ebene, 
welche  die  Achse  in  einem  Punkt  A  trifft 
und  betrachten  das  rechtwinkelige  Dreieck 
OAmk. 

Es  ist  nach  dem  pythagoräischen  Lehr 
satz: 


dk2=0mk2- 
Nun  ist  offenbar: 


0A2 


,61) 


I  Oim^=Xk2+ yk2+  Zk2     und 

j  OA=Xka+yk/3+Zk7. 

I  Wenn  wir  dies  in  61)  und  weiter  in  60)^ein- 
j  setzen,  erhalten  wir: 

!  0=Vkmk[(Xk2-f  y^^+zk^)- 

(Xka4-yk)ff+Zk7)2] 62) 

Die  a,  ß,  y  Richtungskosinusse  einer  Ge- 
raden sind,  gilt  nach  der  analytischen  Geo- 
metrie die  Regel 

a'+/^'+f  =  1. 
Daher  können  wir  statt  61)  auch  schreiben: 

0=Ikmk[(Xk2+yk'+Zk2)(a2-f  ^2^/^)  — 
(Xka  +  yki5+Zky)2] 63) 

Wenn  wir  hier  ausmultiplizieren,  ausquad- 
rieren, und  umordnen,  erhalten  wir  für  0 
eine  Funktion  der  a,  ß,  y,  die  eine  quadra- 
tische Form  derselben  (homogene  Funktion 
zweiten  Grades)  darstellt.  Sie  lautet  nach 
geeigneter  Bezeichnung    der    Koeffizienten: 

0=  0ja2+  0,^2^  03^  —  2a/SZ3  — 2/Sj'Zi  — 

^ayZ^ 64) 

Dabei  ist: 

01  =  Si<mk(yk2+  Zk2);  02  =  Skmk(Xk2-fZk2); 
03  =  Skmk(Xk2+yk2) 65) 

Zj  =  Hk  mk  yk  Zk  ;  Z  2  =  Sk  mk  Xk  Zk  : 

Z3  =  Hknik  Xkyk 66) 

Die  durch  Gleichung  65)  gegebenen  Größen 
Wj,  (-j^,  (-j^  sind  offenbar  die  Trägheits- 
momente des  Körpers  in  bezug  auf  die 
X  bezw.  y-  und  z-Achse  als  Drehungs- 
achsen. Die  Größen  Z^  usw.  sind  ähnlich 
wie  die  Trägheitsmomente  durch  die  Lage- 
rung der  Massen  bestimmte  Größen  und 
heißen  D  e  v  i  a  t  i  0  n  s  m  0  m  e  n  t  e  oder 
aus  später  zu  besprechenden  Gründen 
Zentrifugalmomente.  Die  Größen  h^ 
usw.,  Zj  usw.  sind  für  einen  bestimmten 
Körper  durch  die  Wahl  des  Koordinaten- 
systems bestimmte  Größen,  durch  Gleichung 
64)  ist  dann  das  Trägheitsmoment  des 
des  Körpers  in  bezug  auf  jede  durch  den 
Koordinatenursprung  gehende  Achse  gegeben. 
II.  Trägheitsellipsoid.  Hauptträg- 
heitsachsen. Zentrifugalmomente.  Um 
sich  ein  Bild  von  der  Aenderung  des  Träg- 
heitsmomentes mit  der  Richtung  der  Achse 
zu  machen,  kann  man  folgendermaßen  vor- 
gehen: Man  trägt  auf  jeder  durch  0  gehenden 
Geraden  eine  Strecke  auf,  deren  Länge 
gleich  ist  dem  reziproken  Werte  der  Wurzel 
aus  dem  Trägheitsmoment  des  Köri)ers  in 
bezug  auf  diese  Gerade  als  Achse.  Die 
Endpunkte  dieser  Strecken  erfüllen  eine 
Fläche,  und  jeder  von  0  aus  zu  dieser  Fläche 
gezogene  Halbmesser  gibt  nun,  wenn  h 
das  Trägheitsmoment  für  diesen  Halbmesser 
als  Achse  ist,   durch  seine  Länge   den   Be- 

1 
trag  "— .    Wie  sieht  diese  Fläche  nun  aus? 


ürehbe\ve"uiia" 


1101 


Ein  Punkt,    der    von   0    den  Abstand 


& 


und  dessen  Verbindungslinie  mit  0  zu  Rich- 
tungskosinussen die  Größen  a,  ß,  y  hat,  be- 
sitzt Koordinaten  j,  t),  §,  die  gegeben  sind 
durch : 

a  ß  y  ,.„v 

Wenn  wir  nun  Gleichung  64)  auf  beiden 
Seiten  durch  0  dividieren  und  vermöge 
Gleichung  67)  die  a,  ß,  y  durch  j,  t),  g  aus- 
drücken, so  erhalten  wir  für  die  Koordinaten 
der  Punkte,  aus  denen  die  fragUche  Fläche 
besteht,  die  Gleichung: 

0,f  +  02t)2  +  03ä2  —  2Z3jt)  —  2Zit)ä  — 

2Z,3r;5=l 68) 

Wenn  wir  hier  tc,  t),  §  als  laufende  Koordi- 
naten auffassen,  haben  wir,  wie  die  analytische 
Geometrie  lehrt,  die  Gleichung  eines  El- 
lipsoides  vor  uns,  das  den  Punkt  0  zum 
Mittelpunkt  besitzt.  Man  nennt  dieses 
ElUpsoid,     durch     dessen     Halbmesser     die 

Trägheitsmomente     (genauer     gesagt     ^ 

für  alle  Richtungen  gegeben  sind,  das  Träg- 
heitsellipsoid  des  Körpers  für  den  Punkt  0. 

Jedes  Elhpsoid  hat,  wie  aus  der  Geo- 
metrie bekannt  ist,  drei  aufeinander  senk- 
recht stehende  Hauptachsen,  von  denen 
auch  zwei  oder  alle  drei  untereinander  gleich 
sein  können.  Man  nennt  die  Hauptachsen 
des  EUipsoids  die  Hauptträgheitsachsen 
des  Körpers  (für  den  Punkt  0)  und  die  Träg- 
heitsmomente in  bezug  auf  diese  Achsen 
die  Hauptträgheitsmomente.  Sind  alle 
drei  Hauptachsen  verschieden  lang,  so  ist 
die  eine  von  ihnen  der  größte,  eine  andere 
der  kleinste  Durchmesser  des  EUipsoids. 
Demgemäß  sind  die  Hauptträgheitsachsen 
die  Achsen  des  größten  und  des  kleinsten 
Trägheitsmomentes;  dazu  kommt  noch  die 
auf  beiden  senkrechte  Achse. 

Falls  wir  die  Hauptträgheitsachsen  zu 
Koordinatenachsen  machen  und  die  neuen 
Koordinaten  wieder  mit  j,  t),  g  bezeichnen,  so 
lautet  die  Gleichung  des  EUipsoids  einfach 
(wie  in  der  analytischen  Geometrie  gelehrt 
wird): 

0i?'+02t)'+03ä'  =  l  69) 

Hier  sind  0j,  ©2,  03,  die  Trägheitsmomente 
in  bezug  auf  die  Koordinatenachsen,  zugleich 
die  Hauptträgheitsmomente.  Die  Zentri- 
fugalmomente sind  offenbar  Null.  Es  gilt 
offenbar  auch  umgekehrt:  Wenn  die  durch 
Gleichung  66)  definierten  Zentrifugalmomente 
verschwinden,  so  geht  Gleichung  68)  in  69) 
über,  d.  h.  die  Koordinatenachsen  sind 
Hauptträgheitsachsen.  Wir  können  also 
auch  definieren:  Drei  aufeinander  senk- 
rechte Achsen,  inbezug  auf  welche  die 
Zentrifugalmomente  verschwinden,  sind 
Hauptträgheitsachsen. 


Eine  bestimmte  Achse  SC  nennt  man  eine 
Hauptträgheitsachse,  wenn  die  Zentrifugal- 
momente Zj  und  Zj  verschwinden,  sobald 
man  91  zur  z-Achse  macht. 

Wenn  zwei  Hauptachsen  eines  EUipsoids 
gleich  lang  sind,  so  haben  wir  ein  Rotations- 
eUipsoid  vor  uns;  es  sind  dann  auch  aUe 
anderen  in  derselben  Ebene  hegenden  Achsen 
gleich  lang  und  es  können  irgend  zwei  andere 
aufeinander  senkrecht  stehende  Durch- 
messer ebensogut  als  Achsen  gewählt  wer- 
den. Dies  tritt  beim  TrägheitseUipsoid 
(Gleichung  69))  ein,  wenn  irgend  zwei  Haupt- 
trägheitsmomente einander  gleich  sind.  Wenn 
z.  B.  ^1=^2  ist,  so  ist  jeder  andere  in  der 
j-,  ^-Ebene  "gelegene  Halbmesser  ebensogut 
Hauptträgheitsachse  und  hefert  dasselbe 
Trägheitsmoment.  Dieser  FaU  tritt  z.  B. 
ein,  wenn  die  Massen  um  die  z-Achse  sym- 
metrisch gelagert  sind. 

Wenn  schließlich  alle  drei  Trägheits- 
momente einander  gleich  sind  (■j^=(-j2=(-j^, 
so  wird  aus  dem  Elhpsoid  (Gleichung  69)) 

eine  Kugel  vom  Halbmesser  -^   und   sämt- 

Uche    Achsen    liefern    gleiche    Trägheitsmo- 
mente und  sind  Hauptträgheitsachsen. 

12.  Arbeit  und  lebendige  Kraft  bei 
der  Drehbewegung.  Wir  fragen:  Welche 
Arbeit  leisten  die  angreifenden  Kräfte,  wenn 
ein  Körper  sich  um  einen  kleinen  Winkel  99 
dreht  ?  Die  Arbeit  bei  Bewegung  eines  Massen- 
I  Punktes  ist  (vgl.  den  Artikel  „Arbeit") 
das  Produkt  aus  dem  zurückgelegten  Weg 
und  der  Kraftkomponente,  die  in  die  Rich- 
tung des  Weges  fällt.  Wenn  der  Körper 
sich  um  den  Winkel  (p  dreht,  legt  ein  Massen- 
punkt des  Körpers,  der  die  Entfernung  rk 
!  von  der  Achse  hat,  den  Weg  x^q)  zurück;  ist 
dieser  Weg  so  kurz,  daß  wir  ihn  als  eine 
Gerade  ansehen  können,  so  steht  diese 
senkrecht  auf  der  iVchse  und  der  Richtung 
I  des  kürzesten  Abstandes  von  der  Masse 
I  zur  Achse ;  die  in  die  Richtung  des  Weges 
fallende  Kraftkomponente  ist  also  dieselbe, 
die  wir  im  Abschnitt  6  mit  Fk  bezeichnet 
haben;  die  x\rbeit  A,  die  bei  der  Drehung 
um  den  Punkt  99  geleistet  wird,  ist  also  für 
alle  Kräfte  gegeben  durch: 

A=Ik9,r^Fk 70) 

oder  nach  Gleichung  22)  • 

A=M(p 71) 

Diese  Gleichung  sagt  uns:  Arbeit  =  Dreh- 
moment X  Drehungswinkel;  sie  geht  wieder 
I  aus  der  entsprechenden  Beziehung  für  den 
'  Massenpunkt  hervor,  indem  man  Kraft  durch 
Drehmoment  und  Weg  durch  Drehungs- 
winkel ersetzt. 

Wir   woUen   nun   den    Satz   für   die   Er- 

j  haltung    der    Energie    bei    Drehbewegungen 

'herleiten:   Wir  multipUzieren   Gleichung  23) 

links  und  rechts  mit  dem  sehr  kleinen  Winkel 


1102 


Drehbewegimg 


fp,  um  den  sich  der  Körper  unter  dem  Einfluß 
des  Drehmomentes  M  in  der  sehr  kurzen 
Zeit  T  gedreht  hat;  wir  erhalten  dann: 

0ß(p  =  M(p 72) 

Für  eine  sehr  kurze  Zeit  können  wir  die 
Beschleunigung  ß  als  konstant  ansehen, 
also  die  Formeln  6)  und  8),  die  für  gleich- 
förmig beschleunigte  Bewegungen  gelten,  an- 
wenden. 

Wenn  wir  gemäß   Gleichung  8)  auf  der 

hnken  Seite  99  =  ^,^07:^  und  gemäß  Gleichung  6) 

ßz^co  setzen,  so  erhalten  wir 


.73) 


Wir   bezeichnen  die   Größe  ^(-jco^    als    die 

lebendige  lü-aft  des  sich  drehenden  Körpers ; 
ihr  Ausdruck  geht  wieder  aus  dem  ent- 
sprechenden   ^mv^    für    den    Massenpunkt 

hervor,  indem  man  Masse  durch  Trägheits- 
moment, Geschwindigkeit  durch  Winkel- 
geschwindigkeit ersetzt.  Die  Gleichung  73) 
sagt  dann  aus:  Die  von  den  äußeren  Kräften 
in  einem  kurzen  Zeitraum  geleistete  Arbeit 
ist  gleich  der  Zunahme  der  lebendigen  Kraft 
der  Körper  während  desselben  Zeitraumes. 
Am  Anfang  der  Bewegung  wurde  nämlich  bei 
Verwendung  der  Beziehung  co  =ßr  sowohl  die 
Winkelgeschwindigkeit  <x>,  als  auch  die  leben- 
dige Kraft  als  Null  angenommen.  Wir  nehmen 
jetzt  an,  der  Körper  habe  schon  zur  Zeit  to 
den  Drehungswinkel  q)^  und  die  Winkel- 
geschwindigkeit (Oo,  also  die  lebendige  Kraft 

^  0(Oo^;  wir  fragen  nach  seiner  lebendigen 

Kraft  zur  Zeit  tj,  die  von  to  den  sehr  kurzen 
Abstand  r  hat;  in  dieser  Zeit  hat  sich  der 
Körper  um  den  kleinen  Winkel  cp  =  (q^i — (^(,) 
gedreht.  An  Stelle  von  Gleichung  72)  tritt 
jetzt 

&ß{(p,  -  cpo)  =  M(9ri  -9:0) 74) 

Ä.n  Stelle  von  Gleichung  8)  tritt  99,-990 
=  <^oT:-\-i)  A^;  und  an  Stelle  von  Gleichung  6) 

tritt  ßr  =  u)i — coq'  setzen  wir  diese  Bezie- 
hungen in  Gleichung  74)  ein,  so  erhalten 
wir: 

^  0wi2  —  ^  0ojo^  =  M(99i  —  9"o) . . .  '75) 

d.  h.  die  während  einer  beliebigen  sehr 
kurzen  Zeit  geleistete  Arbeit  ist  gleich  dem 
Zuwachs  der  lebendigen  Kraft  während  dieser 
Zeit. 

Wenn  wir  nun  sehr  viele  Zeitpunkte  to, 
ti,  t2...tn  berechnen,  von  denen  je  zwei 
den  kleinen  Abstand  r  haben,  so  können 
wir  die  Gleichung  75)  auf  je  zwei  benach- 
barte anwenden;  wir  erhalten  dann,  wenn  coq, 


(Ol, ...  con  die  Winkelgeschwindigkeiten, 
(po,  9?i-...  cfn  die  Drehungswinkel  und  Mo, 
Mj. ..  die  Drehmomente  der  äußeren  Kräfte 
in  diesen  Zeitpunkten  sind,  für  je  zwei  be- 
nachbarte Zeitpunkte: 

l  0oj^^  -  l  &o^o'  =  Mo        (991  -  (po) 


-  ©COn^  —  ^0C(Jn-i^=Mn-i(9?n— 99n-i) 

und  durch  Addition  aller  dieser  Gleichungen: 

l  0(ün^-l  0Wo==-S'<Mk(9)n-9:'o  ). . .  .76> 

d.  h.  wenn  t,,  und  tn  zwei  beliebige  Zeit- 
punkte sind,  so  ist  die  Zunahme  der  lebendigen 
Kraft  während  dieser  Zeit  gleich  der  von 
den  äußeren  Kräften  geleisteten  Arbeit. 

13.  Freie  Achsen.  Reaktionskräfte  der 
Achsenlager.  Wir  denken  uns  nun  einen 
Körper,  der  sich  um  eine  feste  Achse,  die 
wir  zur  ^-Achse  wählen,  gleichförmig  dreht. 
Die  Achse  werde  durch  zwei  Lager,  das 
eine  im  Punkte  0,  das  andere  im  Punkte  A,, 
festgehalten.  Für  die  gleichförmige  Rotation 
ist  ß  =  0,  also  auch  M  =  0  (Gleichung  23), 
d.  h.  sie  kann  sich  ohne  ein  Drehmoment 
der  äußeren  Kräfte  von  selbst  aufrecht- 
erhalten, wie  die  gleichförmig  geradhnige 
Bewegung  eines  Massenpunktes.  Doch  muß 
hier  wohl  beachtet  werden:  aus  Gleichung 
23)  folgt  nur,  daß  zur  Aufrechterhaltung  der 
Drehung  kein  Drehmoment  um  die  J-Achse 
vorhanden  sein  muß,  denn  nur  für  diese 
Achse  verschwindet  nach  Abschnitt  6  bei 
Erfüllung  von  Gleichung  23)  die  Summe 
der  Drehmomente  aller  wirklichen  und 
Trägheitskräfte.  Nach  dem  d'Alembert- 
schen  Prinzip  und  den  Regeln  der  Statik 
muß  aber  diese  Summe  für  jede  beliebige 
durch  den  Körper  gelegte  Achse  verschwin- 
den. Wir  denken  uns  etwa  durch  den  Punkt 
0  (das  linke  Lager)  eine  |-  und  eine  r^-Achse 
gezogen,  die  im  Körper  fest  sind  und  mit 
C  ein  rechtwinkeliges  Achsensystem  bilden. 
Nach  dem  d'Alembertschen  Prinzip  muß 
für  jede  Bewegung  auch  z.  B.  in  bezug  auf 
die  |-Achse  die  Summe  der  Drehmomente  der 
äußeren  und  der  Trägheitskräfte  verschwin- 
den. Wenden  wir  dies  auf  die  gleichförmige 
Drehung  um  die  C-Achse  an,  so  bedeutet 
es:  Es  muß  ein  Drehmoment  der  äußeren 
Kräfte  um  die  |-Achse  (und  ebenso  um 
die  ty-Achse)  vorhanden  sein,  das  dem  Dreh- 
moment der  Trägheitskräfte  in  bezug  auf 
diese  Achsen  gleich  ist  (aber  mit  entgegen- 
gesetztem Vorzeichen).  Und  nur,  wenn  das 
Drehmoment  der  Trägheitskräfte  bei  gleich- 
förmiger Rotation  um  die  ^-Achse  auch 
in  bezug  auf  die  |-  und  7;-Achse  verschwindet. 


Drehbewegung' 


11U3 


braucht  es  gar  kein  Drehmoment  äußerer 
Kräfte,  um  die  gleichförmige  Rotation  auf- 
recht zu  erhalten.  Wenn  auch  keine  resul- 
tierende Einzelkraft  zur  Aufrechterhaltung 
der  gleichförmigen  Eotation  erforderlich  ist, 
so  nennt  man  die  betreffende  Achse  eine 
freie   Achse. 

Wir  fragen  nun:  wie  müssen  die  Massen 
um  die  ^-Achse  verteilt  sein,  damit  sie 
eine  freie  Achse  ist?  Die  Antwort  darauf 
ist  offenbar:  erstens  so,  daß  die  Dreh- 
momente der  Trägheitskräfte  in  bezug  auf 
die  i-  und  jy-Achse  bei  gleichförmiger  Drehung 
um  die  C- Achse  verschwinden.  Wir  denken 
uns  diese  Trägheitskräfte  wieder  in 
tangentiale  und  radiale  Komponenten  zer- 
legt (wie  im  Abschnitt  6),  die  tangentialen 
(Gleichung  16)  verschwinden  wegen  ß  =  0; 
es  kommen  also  nur  die  Zentrifugalkräfte 
in  Betracht:  wenn  die  Masse  nik  die  Ko- 
ordinaten Ik,  >?k.  Ck  hat,  so  lautet  nach 
Gleichung  37)  die  darauf  wirkende  zentri- 
fugale Trägheitskraft; 


nik  l^k^  +  1p  -  w2  =  mk  rk  co^ ; 
ihre  Richtung  We^t  parallel  der  |-,  ?y-Ebene; 
um  ihr  Drehmoment  um  die  |-Achse  zu 
finden,  legen  wir  durch  mk  eine  zur  ,^-Achse 
normale  Ebene,  die  natürlich  zur  ■)]-,  t^- 
Ebene  parallel  ist. 

Die  in  diese  Ebene  fallende  Komponente 
der  Zentrifngalkraft  wird  erhalten,  indem 
man  diese  mit  dem  Cosinus  des  Winkels 
zwischen    der    Kraftrichtung    rk     und    der 

/y-Achse,    d.    h.    mit    '     multipliziert ;    der 

Arm  der  Kraft  ist  der  Abstand  der  Wirkungs- 
linie rk  von  der  |-Achse,  also  offenbar  i^k, 
so  daß  das  Drehmoment  der  Trägheitskräfte 
in  bezng  auf  die  |- Achse  den  Wert  nikrykCkOJ- 
hat.  Wenn  wir  das  Drehmoment  der  äußeren 
Kräfte  in  bezug  auf  die  |-Achse  mit  M&  be- 
zeichnen, so  muß  bei  gleichförmiger  Rotation 
um  die  (^-Achse  mit  der  Winkelgeschwindig- 
keit CO  die  Gleichung  bestehen: 

M^  =  (o22kmkr;kCk 77) 

Analog  geht  aus  der  Forderung  das  Gleich- 
gewicht zwischen  dem  Drehmoment  M    und 

den  Trägheitskräften  in  bezug  auf  die  ?^- Achse 
hervor: 

M^  =  co2Skmk^kCk 78) 

Dazu  kommt  wegen  ^  =  0  für  die  C-Achse: 
M^  =  0 79) 

Die  Koeffizienten  von  co^  sind  aber  nach 
Gleichung  66)  nichts  anderes  als  die  Zentri- 
fugalmomente Zi  und  Zj,  woraus  auch  der 
Sinn  dieses  Namens  hervorgeht.  Wir  können 
also  auch  kurz  schreiben: 

M|  =  Ziaj2,  M^=Z2w2,    Mj  =  0..80) 

Kräftefrei    kann    die   Rotation    um    die    'C- 


Achse  also  nur  vor  sich  gehen,  wenn  die 
Zentrifugalmomente  Z^  und  Zg  verschwinden, 
d.  h.  wenn  L,  eine  Hauptträgheitsachse  ist. 
Jede  freie  Achse  muß  also  eine  Hauptträg- 
heitsachse sein. 

Weiterhin  muß  aber,  damit  die  C- Achse 
eine  freie  Achse  sein  soll,  bei  gleichförmiger 
Rotation  auch  Gleichgewicht  zwischen  der 
resultierenden  äußeren  Einzelkraft  und  der 
aus  denTrägheitskräften  resultierenden  Einzel- 
kraft bestehen.  Bezeichnen  wir  die  drei 
Komponenten  der  ersteren  mit  K|,  K?j,  K^C- 
Die  Trägheitskräfte  liegen  alle  in  der  ^-^ 
ty-Ebene,  auf  die  Masse  mk  wirkt  tan- 
gential die  Trägheitskraft  — nikrk^,  radial 
—  mkrkw-,  daraus  folgt,  daß  die  Kompo- 
nente in  der  Richtung  der  |-Achse:  +  co-mk<^k 
-|-/?mk^k,  in  der  Richtung  der  7^-Achse 
oj^mki^k — /^mklk  beträgt.  Die  Bewegungs- 
gleichungen lauten  also: 

•       R^  +  fo^Smk lk+  /5Smk  ?;k  =  0, 

R,j-f  w^Smk^jk-i^Smk  lk=  0  .,  .81) 

Für  die  gleichförmige  Rotation  ist  /;=()  und 
wenn  sie  kräftefrei  vor  sich  geheii  soll. 
auch  K|  =  K^  =  0;  wenn  das  bei  nicht  ver- 
schwindendem CO  möglich  sein  soll,  müssen 
2JmkCk  und  ^nik^k  verschwinden,  d.  h. 
(vgl.  den  Artikel  ,, Bewegungslehre")  der 
Schwerpunkt  des  Körpers  muß  auf  der 
4-Achse  liegen. 

Das  Ergebnis  ist:  Eine  freie  Achse  ist 
eine  durch  den  Schwerpunkt  des  Körpers- 
gehende Hauptträgheitsachse. 

Nur  für  eine  freie  Achse  gilt  das  dem 
Trägheitsgesetz  analoge  Gesetz:  erteilt  man 
dem  Körper  eine  Winkelgeschwindigkeit 
CO  und  wirken  keine  äußeren  Kräfte  auf 
ihn,  so  behält  er  diese  Winkelgeschwindigkeit 
um  dieselbe  Achse  bei  und  der  Drehungs- 
vektor bleibt  nach  Länge  und  Richtung" 
konstant. 

Falls  die  Drehungsachse  keine  freie 
Achse  ist,  so  können  die  zur  Aufrechterhal- 
tung der  Winkelgeschwindigkeit  nötigen 
Kräfte  von  den  Lagern,  in  denen  die  Achse 
läuft,  ausgeübt  werden;  dann  übt  aber  die 
Achse  während  der  Drehung  auch  eine 
Rückwirkung  auf  die  Lager  aus,  sie  „schlägt'" 
gegen  die  Lager.  Die  Stärke  dieses  ,,'Schla- 
gens"  ist  durch  resultierende  Einzelkraft 
und  Drehmoment  der  Trägheitskräfte  ge- 
geben, ist  also  um  so  stärker,  je  größer  die 
Zentrifugalmomente  in  bezug  auf  die  Achse 
und  der  Abstand  des  Schwerpunktes  von 
der  Achse  ist. 

Jede  Symmetrieachse  (Figurenachse)  ei- 
nes Körpers  ist  offenbar  eine  freie  Achse. 
Um  sie  verläuft  eine  Rotation  ohne  Bean- 
spruchung der  Lager. 

14.  Kräftefreie  Bewegung  eines  starren 
Körpers  um  einen  festen  Punkt.  Erhaltung 


,1104 


iJrehbewee'una: 


des  Drehimpulses.  Wenn  ein  Punkt  0  des 
Körpers  festgehalten  wird,  so  läßt  sich 
(nach  Abschnitt  2)  sein  augenblicklicher 
Bewegungszustand  durch  Angabe  der  momen- 
tanen Drehungsachse  und  der  Winkelge- 
schwindigkeit um  dieselbe,  d.  h.  durch  An- 
gabe des  Drehungsvektors  (den  wir  uns 
stets  durch  0  gezogen  denken)  angeben. 
Wenn  die  anfängliche  Drehungsachse  eine 
freie  Achse  war,  so  bleibt  der  Drehuugs- 
vektor  bei  Abwesenheit  äußerer  Kräfte  er- 
halten; dies  tritt  z.  B.  ein,  wenn  der  Körper 
ein  um  eine  Figurenachse  symmetrischer 
ist,  der  feste  Punkt  0  auf  der  Figurenachse 
liegt  und  man  ihm  eine  anfängliche  Winkel- 
geschwindigkeit um  diese  Achse  erteilt. 
Die  Kräftefreiheit  läßt  sich  praktisch  am 
leichtesten  dadurch  realisieren,  daß  man 
zum  festen  Punkt  0  den  Schwerpunkt  wählt, 
weil  dann  die  Resultierende  der  auf  alle 
Punkte  des  Körpers  wirkenden  Schwerkräfte 
durch  die  Befestigung  des  Punktes  aufgehoben 
wird. 

Falls  aber  die  anfängliche  Drehungsachse 
keine  freie  Achse  ist,  so  wird  auch  ohne 
Einwirkung  äußerer  Kräfte  der  Drehungs- 
vektor sich  nach  Länge  und  Richtung  ändern. 
Wir  fragen  nun,  nach  welchem  Gesetz  dies 
geschieht.  Als  Ergebnis  wird  sich  heraus- 
stellen: Ein  Körper,  der  um  einen 
festen  Punkt  0  sich  ohne  Einfluß 
äußerer  Kräfte  nur  unter  der  Wir- 
kung seiner  Anfangsgeschwindigkeit 
bewegt,  tut  dies  so,  daß  sein  Dreh- 
impuls in  bezug  auf  den  Punkt  0 
<vgl.  den  Artikel  ,, Bewegungslehre",  Ab- 
schnitt 21)    konstant   bleibt. 

Wir  suchen  nun  den  Satz  zu  beweisen. 
Der  Drehimpuls  des  Körpers  in  bezug  auf 
■0  ist  die  Vektorsumme  aus  den  Dreh- 
impulsen der  einzelnen  Massenpunkte  und 
der  Drehimpuls  einer  solchen  Masse  ist 
gleich  dem  Vektor  ilu-er  Flächenge- 
schwindigkeit multipliziert  mit  der  Größe 
der  Masse.  Die  Flächengeschwindigkeit  haben 
wir  im  Artikel  „Bewegungslehre"  (Ab- 
schnittg)  als  den  Quotienten  aus  dem  Flächen- 
inhalt des  in  der  kleinen  Zeit  t  vom  Lage- 
vektor r  überstrichenen  Dreiecks  und  dieser 
Zeit  T  kennen  gelernt.  Dieses  Dreieck  kann 
man  auch  als  das  durch  den  Lagevektor 
und  den  Verschiebungsvektor,  wenn  diese 
hintereinander  aufgetragen  werden,  be- 
stimmte Dreieck  ansehen.  Die  Division 
durch  T  können  wir  so  ausführen,  daß  wir 
die  Länge  des  Verschiebungsvektors  durch  t 
■dividieren  und  seine  Richtung  beibehalten. 
Dieser  neue  Vektor  geht  für  sehr  kleine  x 
(nach  „Bewegungslehre",  Abschnitt  7) 
in  den  Geschwindigkeitsvektor  b  über  und 
wir  können  kurz  sagen:  Die  Flächengeschwin- 
tiigkeit  ist  durch  den  Flächeninhalt  des 
Dreiecks   gegeben,    das   wir   erhalten,   wenn 


der  Lagevektor  r  von  0  aus  und  im 
Endpunkt  von  r  der  Geschwindigkeits- 
vektor ö  aufgetragen  wird:  die  Richtung 
des  Vektors  f  der  Flächengeschwindigkeit 
steht  senkrecht  auf  der  Ebene  des  Dreiecks 
und  zeigt  dorthin,  woher  gesehen  die  Drehung 
von  r  in  die  Richtung  von  0,  wenn  sie  auf 
dem  kürzesten  Wege  erfolgt,  im  Sinne  des 
Uhrzeigers  geschieht.  Diesen  Zusammenhang 
zwischen  f,  r  und  ö  drückt  die  Vektorberech- 
nung kurz  durch  die  Formel 

f  =  [rb] 82) 

aus. 

Wir  fragen  nun:  Wenn  die  Flächenge- 
schwindigkeit im  Zeitpunkt  to  durch  fo 
=  [rotio]  gegeben  ist,  wie  groß  ist  ihr  Wert  f^ 
im  Zeitpunkt  t^,  wenn  der  Lagevektor  jetzt 
ti  und  der  Geschwindigkeitsvektor  bj  ist. 
Es  ist  natürhch  fi=[ribil;  doch  wollen  wir 
den  Wert  von  fi  durch  to  und  die  Beschleu- 
nigung lüo  zur  Zeit  to  ausdrücken.  Der 
Zeitraum  to,  tj  sei  sehr  klein;  dann  gelten 
die  Formeln  (vgl.  den  Artikel ,, Bewegungs- 
lehre", Abschnitt  8,  Gleichung  34)): 

r^  (^  tfl  -f-  öo(ti  —  tß) 

üi^öo+Jt)o(ti  — to). 
Wenn  wir  nun  demgemäß,  um  das  Dreieck 
[tibi]  zu  zeichnen,  erst  den  Vektor  to,  dann 
von  seinem  Endpunkt  den  Vektor  bo(ti — to) 
zeichnen,  deren  Summenvektor  bilden,  von 
dessen  Endpunkt bo  und  weitertOo  (ti — to)  auf- 
tragen, den  Summenvektor  der  letzteren  bilden 
und  das  Dreieck  aus  den  beiden  Summen- 
vektoren betrachten,  so  sehen  wir,  daß  es 
sich  für  kleine  tj — to  von  dem  Dreieck  [toöo] 
nur  um  ein  Dreieck  unterscheidet,  das  analog 
aus  to  und  tüo(ti — to)  gebildet  ist,  so  daß  wir 
schreiben  können: 

fi^fo+  MoKti  — to) 83) 

Wenn  wir  den  Drehimpuls  des  be- 
treffenden Massenpunktes  mit  9t  bezeichnen, 
so  ist 

5R  =  mf 84) 

gegeben  durch 

^^f-»  ^m[ron)o] 85) 

tj  to 

Diese  Aenderung  ist  selbst  ein  Vektor. 

Seine    Richtung    steht    senkrecht    auf    dem 

Lagevektor    to    (der    die    Entfernung    der 

Masse  m  vonO  gibt)  und  der  Beschleunigung 

tüo-     Man  sieht  leicht,  daß  der  Betrag  von 

m[rotDo]  nichts  anderes  ist  als  das  Drehmoment 

der  Trägheitskraft  — miPo  der  Masse  m  in 

bezug  auf  die  Richtung  des  durch  Gleichung 

85)  gegebenen   Vektors    als    Drehungsachse. 

Diese  Richtung  steht  nämlich  senkrecht  auf  i^ 

und  tüo,  der  Betrag  von  [roiOo]  ist  aber  nichts 

anderes  als  der  Flächeninahit  des  Dreiecks 

1  aus  beiden  Vektoren,  also  gleich  der  Länge 

j  von  to  multipliziert  mit  der  vom  Endpunkt 

I  von   tüo  anf  x^  gefällten  Höhe ;  diese  Höhe 


Drehbeweg'uns: 


1105 


multipliziert  mit  m  ist  also  die  Komponente 
der  Trägheitskralt  senkrecht  zu  to  und  zur 
Achse ;  also  ist,  weil  Xq  der  Arm  der  Kraft  ist, 
das  Produkt  das  genannte  Drehmoment. 

Wir  betrachten  nun  beliebig  viele  Massen 
mj,  ma  usw.,  ihre  Flächengeschwindigkeiten 
in  bezug  auf  0  seien  f^,  fj...  usw\,  also 
ihre  Drehimpulse  die  Vektoren:  g^^^m^fi, 
IRa^nisfa  nsw.  Der  resultierende  Dreh- 
impuls ist  dann  nach  Gl.  84)  und  82)  der 
Summenvektor: 
m  =  %+m,-\- . .  .  =  mifi+  m2f2+  . . .  = 

mi[tiöi]+  mo[r,02]+ 86) 

Wenn  nun  die  Beschleunigungen  Wi,  tu 2 
usw.  sind,  so  ist  die  Aenderung  des  Dreh- 
impulses im  Zeitraum  t,  dividiert  durch 
diesen  Zeitraum  nach  Gleichung  85)  gegeben 
durch 

^  —  ^0  ^  niJr.iüil  +  nuluw  ,1  + 87) 

d.  h.  durch  die  Resultierende  der  Dreh- 
momente der  Trägheitskräfte  aller  Massen. 
Wenn  nun  keine  äußeren  Kräfte  wirken, 
so  bewegt  sich  der  Körper  nach  dem  d'Alem- 
bertschen  Prinzip  so,  daß  die  Trägheits- 
kräfte einander  das  Gleichgewicht  halten,  daß 
<ilso  die  Resultierende  der  Drehmomente 
aller  Trägheitskräfte  verschwindet.  Dann 
verschwindet  die  rechte  Seite  von  Gleichung 
87)  und  es  folgt: 

9l  =  9?o 88) 

d.  h.  der  Vektor  des  Drehimpulses  behält, 
solange  keine  äußeren  Kräfte  wirken,  den 
Wert  bei,  den  er  zur  Zeit  t^  hatte;  das  ist  die 
Verallgemeinerung  des  Trägheitsgesetzes  auf 
Drehbewegungen.  Sie  führt  nur  für  freie 
Achsen  auf  den  Drehungsvektor,  im  all- 
gemeinen, wie  wir  eben  gesehen  haben,  auf 
den  Vektor  des  Drehimpulses. 

Wir  wollen  nun  die  Größe  und  Richtung 
des  Drehimpulses  berechnen,  wenn  der 
Drehungsvektor  durch  seine  drei  Kompo- 
nenten p,  q,  r  nach  den  drei  Koordinaten- 
achsen gegeben  ist. 

Wir  betrachten  zuerst  die  Drehung  um 
die  1^- Achse;  die  Winkelgeschwindigkeit  ist 
hier  p.  Die  Masse  m  mit  den  Koordinaten  |, 
■7],  C  hat  den  Abstand  ]'f]^-\-l^-  von  dieser 
Achse,  ihre  Geschwindigkeit  hat  also  den 
•Betrag  ]}]'-}f-^l^-,  die  Richtung  derselben, 
steht  senkrecht  auf  der  |-Achse  und  der 
von  m  zur  Achse  gezogenen  Normalen;  die 
drei  Komponenten  des  Geschwindigkeits- 
vektors sind  also  nach  der  analytischen 
Geometrie 

Og  =  0,    \  =  ~l\,     ög  =  p>/ 89) 

Da  die  Komponenten  des  Lagevektors  |, 
77,  C  sind,  so  hat  das  aus  diesen  beiden  Vek- 
toren gebildete  Dreieck  [rb],  durch  welches 
der  Drehimpuls  bestimmt  ist,  nach  den 
-Regeln    der    analytischen    Geometrie    einen 


Flächeninhalt,  dessen  drei  Projektionen  auf 
die  Koordinatenebene  sind: 

r,^^-C\     Cö.-|ü^,     10^-770,, 
daher  wegen   Gleichung  89),  wenn  wir  mit 
der  Masse  m    multiplizieren  und  diese  ein- 
zelnen Drehimpulse  aller  Massen  summieren: 

pSm(77.2+C2),    -pSm,^>7,    -pSra,^C 
und  wenn  wir  die  Bezeichnungen  der  Glei- 
chung 65)  und  66)  einführen,   sind  die  drei 
Komponenten    des  Drehimpulses,   wenn   die 
Drehung  nur  um  die  |-Achse  erfolgt: 

p0i,    -PZ3,     -pZ^ 90) 

Analog  erhalten  wir,  wenn  nur  die  Drehung 
q  um  die  ?/-Achse,  bezw.  nur  die  Drehung  r 
um  die  ^-Achse  vorhanden  wäre: 

—  qZg,         q6)o,     —  qZil  ^.. 

bzw.  —  rZ,,    — rZi,         rög  /    ''^^ 

Und  für  die  Komponenten  dti,  $R,j,  9f?^ 
des  Drehimpulses  einer  beliebigen  durch  die 
Komponenten  des  Drehungsvektors  p,  q,  r 
gegebenen  Drehung  erhalten  wir  durch  ein- 
fache Addition  die  in  Gleichung  90)  und  91) 
gegebenen  Werte: 

'Sii=      0iP  — Zgq— Zgr) 

m'^  =  -Z,x,+  0,q-zA    92) 

9l.  =  -Z2p-Z,q+03r) 

Diese  Formeln  lehren  uns,  den  Impuls- 
vektor aus  dem  Drehungs  vektor  zu  berechnen. 
Sie  vereinfachen  sich,  wenn  wir,  wie  im 
folgenden  stets,  die  Hauptträgheitsachsen 
durch  0  als  Koordinatenachsen  wählen 
wollen;  dann  verschwinden  die  Zentrifugal- 
momente und  es  wird: 

JRe=0iP,    \=@2q,    9?^  =  03r...93) 

Der  Betrag  des  Drehimpulses  ]$R|  ist  gegeben 
durch : 

l/0i2p2  4r0^2q::-^2 94) 

Die  Cosinusse  A,  //,  v,  die  seine  Richtung 
mit  den  Koordinatenachsen  einschließt,  sind 
wegen  Gleichung  93)  und  94) 


©iP 


ß- 


02q 


0.r 


95) 


Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II, 


Der  Drehungsvektor  fällt  also  nur  dann  in 
die  Richtung  des  Drehimpulses,  wenn 

0ip:0oq:03r  =  p:q:r. 
Das  ist  entweder  dadurch  erfüllbar,  daß 
S^='S^=H^  wird  oder  dadurch,  daß  p=c[=0, 
ohne  Bedingung  für  die  (-)  (natürUch  auch 
analog  für  clie  anderen  Komponenten). 
Aber  diese  Fälle  bedeuten  nichts  anderes, 
als  daß  die  Drehungsachse  eine  Hauptträg- 
heitsachse ist.  Und  dann  folgt  aus  der  Er- 
haltung des  Drehimpulses  die  Erhaltung 
des  Drehvektors. 

15.  Kräftefreie  Bewegung  eines  sym- 
metrischen Kreisels.  Wir  nehmen  nun  an, 
der  Körper  sei  um  die  t-Achse  symmetrisch 

70 


1106 


Drehbewegung 


und  im  Schwerpunkte  festgehalten.  Wir 
nennen  einen  solchen  Körper,  wenn  wir 
insbesondere  seine  raschen  Drehungen  um 
eine  der  Figurenachse  nahehegende  Achse 
betrachten,  einen  symmetrischen  Kreisel. 
Wegen  der  Svmmetrie  ist  (-)^=(-)^=i-J  und 
wir  haben  so  den  Drehimpuls 

gt,  =  0'p,  $R,^  =  0'q,  9?.  =  ©r  . . .  .96) 


Aus  diesen  Gleichungen  folgt  K|:E,j=p:q, 
d  h  der  Drehimpuls  9i  hegt  mit  dem  Dre- 
hungsvektor u  in  einer  und  derselben  durch 
die  Figurenachse  C  gehenden  Ebene  und 
teilt  den  Winkel  zwischen  ;  ^nd  u  m  einem 
bestimmten  nur  von  der  Massenverteilung 
abhängigen  Verhältnis. 

Wir  nehmen  etwa  an,  zu  Anfang  der  Zeit 
falle  9i  mit  der  im  Räume  festen  (vertikalen 
z-\chse  zusammen.   Und  denken  uns  durch  U 
die    drei    Geraden    4,    91    und    u    gezogen. 
Sie  heften  stets  in  einer  Ebene;  die  Figuren- 
achse C  ist  mit  dem  Körper  starr  verbunden; 
91  fällt  wegen  der  Erhaltung  des  Drehimpulses 
während    der    ganzen    Bewegung    dauernd 
mit  der  vertikalen  z-Achse  zusammen;  wir 
betrachten   einen  Punkt   der  Figurenachse, 
(er  heiße  F)  und  legen  durch  ihn  eine  Kugel 
mit  dem  Mittelpunkt  0.    Im  ersten  Moment 
wird  die  Bewegung  von  F  normal  zur  Ebene  . 
durch  F  und  u  erfolgen  (weil  u  Momentachse 
ist)  d  h  in  der  Richtung  des  durch  F  gehen- 
den Parallelkreises  der  Kugel,  dessen  Ebene  ^ 
auf  der  z-Achse  normal  steht.      Wenn  die  : 
Figurenachse    so    wandert,    muß    auch    die 
Drehungsachse  u  mitwandern,  weil  sie  immer 
in  der  durch  9t  (das  mit  z  dauernd  zusammen- 
fällt)   und   C  gehenden  Ebene  hegen  muß; 
da  sie  den  Winkel  zwischen  w  und  gt  auch  m 
einem  festen  Verhältnis  teilt,  stellen  sich  ge- 
nau dieselben  Verhältnisse  ein.  wie  anfangs, 
nur  in  einer  der  ersten  benachbarten  durch  z 
o-ehenden  Meridianebene.     Und    so   geht   es 
weiter    F  beschreibt  den  Parallelkreis  und  die 
Fio-urenachse    denioemäß    einen    Kreiskegel, ; 
der  z  zur  Mittellinie  hat:  ebenso  der  Drehungs- 1 
vektor  u.     Es  dreht  sich  daher  der  Kreisel 
mit    konstanter  Winkelgeschwindigkeit    um 
eine  Achse  u,   die   sich  ihrerseits   mit   kon- 
stanter Geschwindigkeit  um  die  anfängliche 
Impulsrichtung  dreht. 

Jede    kräftefreie    Bewegung    eines 
symmetrischen   Kreisels  ist  also  eine  | 
reguläre    Präzession   (vgl   Abschnitt   4) 
mit    der    anfänglichen    Impulsrichtung    als 
Achse  der  Präzession.  •  -    i   i. 

Wenn  r  sehr  groß  gegen  p  und  q  ist,  d.  h. 
wenn  die  Drehungsachse  nahezu  mit  der 
Fio-urenachse  zusammenfällt,  so  ist  auch 
die  Impulsachse  wenig  gegen  diese  geneigt 
und  die  „Oeffnung  des  Präzessionskegels  , 
der  Pendelungswinkel  d  (vgl.  Abschnitt  2), 
ist  sehr  klein.  Fällt  die  anfängliche  Drehungs- 
achse   geradezu    mit    der   Figurenachse    zu- 


sammen, so  haben  wir  eine  Drehung  um 
eine  freie  Achse,  der  Präzessionswinkel  wird 
Null,  der  Körper  dreht  sich,  als  ob  die  Achse 
fest  wäre. 

16.  Allgemeine  Bewegung  eines  starren 
Körpers  um  einen  festen  Punkt.     Allge- 
meiner Impuls-  und  Flächensatz.     Wenn 
Kräfte    an    dem    starren    Körper,    der    um 
einen  festen  Punkt  drehbar  ist,    angreiten, 
so  halten  sie  nach  der  Lehre  vom  Gleichge- 
wicht   starrer     Körper    (vgl.     den    Artikel 
„Gleichgewicht"),     einander     dann    das 
Gleichgewicht,    wenn  die  Vektorsumme  der 
Drehniomente   aller  angreifenden   Kräfte  in 
bezug   auf  den  festen  Punkt   verschwindet. 
Nach  dem  d '  Ale mb er t sehen  Prinzip  bewegt 
sich  daher  ein  solcher  Körper  so,  daß  das  resul- 
tierende Drehmoment  der  durch  die  Bewegung 
geweckten  Trägheitskräfte  genau  gleich  groß 
und    entgegengesetzt    gerichtet    ist    wie  das 
resultierende  Drehmoment  der  äußeren  Kräfte. 
Nun  ist  nach  Abschnitt  14  das  Drehmoment 
der      Trägheitskräfte      gleich      und      ent- 
i  gegengesetzt    gerichtet    dem    Zuwachs    des 
!  Dr°ehimpulses    in    einer    sehr    kleinen    Zeit; 
daher  lauten  die  Bewegungsgleichungen  ein 


fach:  der  Zuwachs  des  Drehimpulses  m 
einer  sehr  kleinen  Zeit  x  ist  gleich  dem  Dreh- 
moment der  äußeren  Kräfte;  dies  ergibt, 
wenn  wir  das  letztere  mit  9Jl  und  den  Dreh- 
impuls wie  im  Abschnitt  14  bezeichnen: 

9L-  ^0  =  gjl  oder  9?  =  9^0+  93Jt  . . .  .97) 

T 

d.  h.   in  jedem   kleinen  Zeitintervall  x  ad- 
diert sich'  zum  Impulsvektor  9ln  ein  Zusatz- 
vektor mx,    der    die    Richtung    des    Dreh- 
moments der  äußeren   Kräfte  hat.      Dieser 
Satz  ist  wieder  ganz  analog  dem  Newton- 
schen   Kraftgesetz  für  die  Bewegung  eines 
1  Massenpunktes   (vgl.    den    Artikel    „Bewe- 
■gungslehre",    Abschnitt     18);     nur    tritt 
hier  '  an     Stelle    der     Geschwindigkeit  ^  der 
Drehimpuls,    an    Stehe    der    äußeren    Kraft 
das    äußere    Drehmoment.       Der    Satz    97) 
heißt  der  „Impulssatz".    Er  ist  auch  die  Ver- 
allgemeinerung  des   Flächensatzes     für    die 
Zentralbewegung    (vgl.    den    Artikel    „Be- 
wegungslehre",   Abschnitt  •  21),    weil    ]a 
der    Drehimpuls    sich    durch    Addition    der 
mit    den    Massen    multiplizierten    Flächen- 
geschwindigkeiten ergibt. 

Man  sieht  leicht,    daß   der   Flächensatz  (97) 

nicht  nur  für  den  starren  Körper,  sondern  für 

ein  beliebiges   System  von  INIassenpunkten  gilt, 

wenn  abgesehen  von  den  in  3J1  enthaltenen  äußeren 

I  Kräften   nur   solche    innere    Krätte   wirken,    die 

i  dem  Prinzip  der  Gleichheit  von  Aktion  und  Re- 

I  aktion  genügen.    Dann  kann  man  nämlich   das 

d'Alembertsche    Prinzip    auf    jeden    emzelnen 

Massenpunkt  anwenden  und  bei  der  Summieriuig 

heben  sich  die  inneren  Kräfte  auf ,   weil  immer 

I  je   zwei  entgegengesetzt  gleiche  auftreten,  und 


Drehbeweu'une,' 


IK)-; 


in  Gleichung  (97)  bedeutet  M  ^^^eder  nur  das 
Drehmoment  der  äußeren  Kräfte. 

17.  Anwendung  des  Impulssatzes  auf 
den  symmetrischen  Kreisel.  Kreiselwir- 
kung. Wir  denken  uns  nun  einen  um  eine 
Figurenachse  symmetrischen  Körper,  der  um 
diese  Achse  ein  beträchtliches  Trägheits- 
moment besitzt;  einen  solchen  Körper  nennt 
man  einen  Kreisel.  Wir  denken  uns  den- 
selben so  befestigt,  daß  der  Schwerpunkt 
im  Räume  fixiert  ist,  und  der  Kreisel  sich 
in  jeder  damit  vereinbaren  Lage  im  Gleich- 
gewicht befindet.  Das  Gleichgewicht  ist 
dann  ein  indifferentes.  Eine  derartige 
Befestigung  kann  durch  die  sogenannte 
Cardanische  Aufhängung  erzielt  werden, 
die  aus  einem  festen  und  zwei  beweglichen 
Ringen  besteht. 

Wir  nehmen  nun  an,  der  Kreisel  habe 
anfangs  eine  beträchtliche  Winkelgeschwin- 
digkeit um  die  Figurenachse.  Es  wird  sich 
während  dieser  Eigendrehung  von  den 
drei  Euler  sehen  Winkeln  (vgl.  Abschnitt  2) 
]iur  der  Winkel  9)  ändern;  seine  Aenderung 
pro  Zeiteinheit  (für  eine  sehr  kleine  Zeit- 
strecke) wollen  wir  mit  (p  bezeichnen;  es  ist 
dies  dann  die  Winkelgeschwindigkeit  der 
Eigendrehung  und  der  Drehimpuls  9^  hat 
nach  Gleichung  96)  den  Wert 


m^  = 


,98) 


Länge  beibehalten,  also  ebenfalls  eine  Dre- 
hung um  den  Winkel  xpr  in  der  xy-Ebene 
ausgeführt  haben.  Es  fragt  sich  nun:  Welchen 
Vektor  müssen  wir  zum  ursprünglichen 
Lnpulsvektor  addieren,  um  den  neuen  zu 
erhalten  ?  Wenn  etwa  die  Strecken  ORj 
und  ORo  die  beiden  Lagen  darstellen  (wobei 
die  Pfeile  wie  immer  dorthin  zeigen,  woher 
gesehen  die  Drehung  im  Sinne  des  Uhr- 
zeigers erfolgt),  so  stellt  die  Strecke  RjRg 
den  Vektor  dar,  der  uns  den  Zuwachs  des 
Drehimpulses  in  der  Zeit  r  gibt.  Wegen  der 
Kleinheit  dieser  Strecke  können  wir  sie  mit 
dem  Kreisbogen  identifizieren,  der  um  0 
mit  dem  Radius  OR^  von  R^  nach  Rg  be- 
schrieben wird.  Die  Länge  dieses  Rogens  ist 
aber,  weil  der  Radius  durch  Gleichung  98)  ge- 
geben ist  und  der  Winkel  xxp  beträgt:  ©cpipr. 
Nach  dem  Liipulssatz  (Gleichung  97))  ist 
aber  der  Zuwachs  des  Drehimpulses  gleich 
dem  Drehmoment  der  äußeren  Ivräfte  multi- 
pliziert mit  der  Wirkungszeit,  also 

und  wenn  wir  der  Einfachheit  halber  den 
Drehimpuls  der  Eigendrehung,  den  Eigen- 
drall, wie  man  oft  kurz  sagt,  mit  N  be- 
zeichnen, so  wird: 


M=  %, 


.100) 


Wir  lassen  nun  in  einem  Punkte  der  Figuren- 
achse, der  die  Entfernung  s  vom  festen 
Punkt  0  hat,  eine  senkrecht  zur  Achse  wir- 
kende Kraft  P  durch  eine  kurze  Zeitstrecke  r 
hindurch  angreifen.  Diese  Kraft  übt  ein 
Drehmoment  aus,  das  den  Kreisel  um  eine 
senkrecht  zur  Figurenachse  und  zur  Kraft- 
richtung liegende  durch  0  gehende  Achse 
zu  drehen  sucht.  Das  Drehmoment  selbst 
hat  den  Betrag  M,  wo 

M  =  Ps 99) 

Wir  fragen:  Wie  muß  diese  Kraft  be- 
schaffen sein,  damit  der  Betrag  der  Eigen- 
drehung erhalten  bleibt  und  nur  die  Rich- 
tung der  Figurenachse  sich  ändert? 

Wir  wollen  etwa  annehmen,  die  Figuren- 
achse liege  anfangs  in  der  im  Raum  festen 
X-Achse  und  sie  soll  nun  um  einen 
kleinen  Winkel  in  eine  in  der  xy-Ebene  lie- 
gende Richtung  gedreht  werden.  Dabei  wird 
sich  der  Euler  sehe  Winkel  xp  ändern, 
und  zwar  wird  seine  Aenderung  in  der  kleinen 
Zeit  T,  wenn  wir  wieder  mit  w  seine  Aende- 
rung pro  Zeiteinheit  bezeichenn,  durch  ipi 
gegeben  sein.  Nach  Verlauf  dieses  Zeit- 
raumes soll  also  die  Figurenachse  den  Winkel 
ipr  mit  ihrer  ursprünglichen  Lagt  einschließen. 
Der  Vektor  des  Drehimpulses  wird,  da  die 
Winkelgeschwindigkeit  um  die  ;-Achse  die 
um  die  z-Achse  (die  durch  ip  gegeben  ist) 
weit  überwiegen  soll,  noch  immer  nahezu  mit 
der     Figurenachse     zusammenfallen,     seine 


Diese  Gleichung  besagt:  um  die  Figuren- 
achse des  Kreisels  um  einen  Winkel  wr 
in  der  Zeit  t  zu  drehen,  bedarf  es  eines  Dreh- 
momentes, der  dem  Produkt  aus  dem  ,, Eigen- 
drall"  des  Kreisels  und  dem  in  der  Zeit- 
einheit zurückzulegenden  Winkel  gleich  ist. 
Noch  wichtiger  ist  aber,  festzustellen,  um 
welche  Achse  dieses  Drehmoment  wirkt. 
Nach  dem  hnpulssatz  muß  die  i\chse  dieses 
Drehmoments  mit  der  Richtung  des  Zusatz- 
impulses zusammenfallen.  Das  ist  aber  die 
Richtung  R^Ra,  und  sie  steht  also  senkrecht 
auf  der  Figurenachse  und  der  Achse  z,  um 
welche  die  Figurenachse  gedreht  werden 
soll.  Das  muß  daher  auch  die  Achse  des 
Drehmomentes  M  tun;  sie  muß  also  mit 
der  y-Achse  zusammenfallen  (da  ja  die 
Figurenachse  anfangs  mit  der  x-Achse  zu- 
sammenfiel). Wenn  die  x-Achse  nach  rechts, 
die  z-Achse  nach  oben,  die  y-Achse  nach 
vorne  zeigt,  so  muß  die  Kraft  P,  die  ein 
solches  Drehmoment  hervorbringen  soll,  nach 
unten  ziehen.  Um  also  die  Figurenachse 
eines  sich  schnell  drehenden  Kreisels  etwas 
nach  vorne  (gegen  die  y-Achse  zu)  zu  richten, 
muß  man  nach  unten  ziehen. 

Daraus  folgt  aber  weiter:  wenn  man 
diesen  Zug  nach  unten  nicht  ausübt,  und 
den  Kreisel  doch  in  der  genannten  Art  zu 
richten  sucht,  wird  seine  Figurenachse  sich 
nach  oben  (gegen  die  z-x\chse  zu)  zu  richten 
streben,  und  diesem  Streben  muß  durch  das 
äußere  Drehmoment  widerstanden  werden, 
d.  h.  also:  Wenn  man  zu  der  Eigendrehung 

70* 


1108 


ürelibeweo'unt 


eine  Drehung  um  die  z-Achse  (d.  i.  eine ' 
Drehung  der  Figurenachse  gegen  vorne) 
hinzuzufügen  sucht,  so  sucht  sich  die  Fi- 
gurenachse von  selbst  gegen  oben  zu  richten, 
d.  i.  so,  daß  die  Achse  der  Eigendrehung  mit 
der  Achse  der  Zusatzdrehung,  zusammen- 
fällt. Dieses  Gesetz  ist  das  Grundgesetz  der 
I{jeiselwirkung;  nach  ihm  sucht  die  Figuren- 
achse sich  immer  in  die  Richtung  derjenigen 
Achse  zu  stellen,  um  die  der  Kreisel  ge- 
dreht wird;  der  Betrag  dieses  Strebens  ist 
durch  Gleichung  100)  gegeben,  solange  wir 
daran  festhalten,  daß  die  Achse  z  der  Zu- 
satzdrehung auf  der  Achse  der  Eigendrehung 
(x)  senkrecht  steht. 

Falls  dies  nicht  der  Fall  ist,  und  die 
Achse  der  Eigendrehung  anfangs  nicht  den 
Winkel  90**,  sondern  den  Winkel  d'  mit  der 
Achse  z  der  Zusatzdrehung  einschheßt,  so 
tritt  an  Stelle  von  Gleichung  100),  wie  man 
leicht  sieht,  einfach  die  Beziehung: 

M=  Nsin{^^, 101) 

Eine  wichtige  Anwendung  dieses  Ge- 
setzes der  Kreiselwirkung  bildet  der  Kreisel- 
kompaß. Wenn  ein  Kreisel  so  aufgehängt 
ist,  daß  seine  Figurenachse  horizontal  hegt, 
um  eine  vertikale  Achse  frei  drehbar  ist, 
sich  aber  aus  der  horizontalen  Lage  nicht 
entfernen  kann,  so  wird  durch  die  Drehung 
der  Erde  auch  die  Lage  der  Figurenachse 
im  Raum  fortwährend  gedreht.  Dadurch 
wird  ein  Drehmoment  auf  den  Kreisel  aus- 
geübt, das  um  eine  der  Erdachse  parallele 
Achse  zu  drehen  sucht.  Nach  dem  Gesetz 
der  Kreiselwirkung  sucht  sich  die 
Figurenachse  des  Kreisels  dieser  Achse  des 
hinzutretenden  Drehmoments  parallel  zu 
stellen.  Wenn  ich  also  d  ^m  Kreisel  einen 
genügend  starken  Eigenimpuls  um  die  Figu- 
renachse erteile,  so  wird  sich  diese  in  die 
Nord-Südrichtung  zu  stellen  suchen.  Dieses 
Streben  wirkt  aber  wegen  der  fortwährenden 
Erddrehung  so  lange,  bis  die  Nordsüdstellung 
Avirklich  erreicht  ist.  Ein  solcher  Kreisel- 
kompaß ist  insbesondere  auf  Kriegsschiffen 
sehr  bedeutungsvoll,  wo  die  Eisenmassen 
auf  die  Magnetnadeln  sehr  störend  wirken. 
i8.  Stabilisierende  Wirkung  des  Krei- 
sels. Wir  denken  uns  wieder  wie  im  vorigen 
Abschnitt  die  Figurenachse  mit  der  im 
Raum  festen  x-Achse  zusammenfallend,  las- 
sen auf  den  Kreisel,  der  schon  einen  be- 
trächtlichen Drehimpuls  um  diese  Achse  be- 
sitzt, eine  nur  einen  kurzen  Zeitraum  t 
wirkende  Kraft  einwirken,  die  ihm  ein 
Drehmoment  um  die  (zur  Figurenachse  senk- 
rechte, im  Raum  vertikale)  z-Achse  er- 
teilt. Nach  Abschnitt  17  wird  der  Kreisel  diesen 
„Drehstoß"  mit  einem  Ausweichen  gegen 
oben  (gegen  die  z-Achse  zu)  beantworten. 
Durch  dieses  Ausweichen  erhält  aber  der 
Kjeisel    einen    Drehstoß    um    die    v-Achse, 


und  zwar,  wenn  wir  das  Drehmoment  wie 
bisher  durch  einen  mit  Richtungssinn  be- 
hafteten Vektor  darstellen,  um  die  nach 
hinten  (die  negative  Seite)  gerichtete  y-Achse ; 
denn  von  dorther  gesehen  erfolgt  das  Aus- 
weichen nach  oben  im  Sinne  des  Uhrzeigers. 
Das  hat  aber  nach  dem  Grundsatz  der 
Kreiselwirkung  zur  Folge,  daß  sich  die  Figu- 
gurenachse  gegen  rückwärts  zu  bewegen 
sucht,  also  genau  in  der  Richtung,  die  dem 
Drehstoß,  der  anfängUch  durch  die  äußere 
Kraft  erteilt  wurde,  entgegengesetzt  ge- 
richtet ist.  Dieser  Drehstoß  nach  rückwärts 
hat  wieder  einen  nach  abwärts,  dieser  wieder 
einen  nach  vorwärts  zur  Folge,  womit  der 
Kreis  geschlossen  ist  und  die  Wirkungen 
sich  periodisch  wiederholen,  d.  h.  wenn 
die  Figurenachse  durch  eine  momentan  wir- 
kende Kraft  eine  Ablenkung  erfährt,  so 
wird  sie  dadurch  angeregt,  dauernd  schwin- 
gende Bewegungen  um  ihre  ursprünghche 
Lage  auszuführen,  als  wäre  diese  eine  stabile 
Gleichgewichtslage.  Wenn  also  auch  der 
Kreisel  ohne  Eigendrehung  ein  indifferentes 
Gleichgewicht  besäße,  so  wird  dieses  durch 
die  Eigendrehung  stabil;  es  ist  so,  als  würde 
eine  elastische  Kraft  ihn  in  der  ursprüng- 
lichen Lage  (wo  die  Figurenachse  die  x- 
Achse  war)  festhalten;  diese  Kraft  ist  durch 
die  Größe  der  Kreiselwirkung  (Gleichung  100) 
bezw.  101))  gegeben,  ist  also  um  so  größer, 
je  größer  der  Eigenimpuls  war. 

Man  kann  diese  Kraft  auch  als  das  Be- 
streben deuten,  die  Richtung  der  Figuren- 
achse, um  welche  die  Eigendrehung  statt- 
findet, im  Räume  festzuhalten.  Durch  kleine 
Stöße  wird  die  Figurenachse  nur  zu  Schwin- 
gungen um  ihre  Lage  angeregt.  Und  das  ist 
auch  die  populärste  Eigenschaft  des  Kreisels, 
für  ihn  sind  Lagen,  die  für  ruhende  Körper 
indifferent  oder  selbst  labil  sind,  noch  stabil, 
er  kann  auf  den  dünnsten  Fäden  tanzen 
und  ähnliches. 

Diese  Wirkung  der  Eigendrehung  findet 
auch  zahlreiche  praktische  Anwendungen.  Die 
Projektile  der  modernen  Feuerwaffen  erhalten 
durch  den  gezogenen  Lauf  üne  Eigendrehung 
und  wirken  als  Kreisel  Ohne  diesen 
Drehimpuls  würden  sie  infolge  des  Dreh- 
momentes, das  der  Luftwiderstand  auf  sie 
ausübt,  bei  ihrer  länglichen  Gestalt  sich 
überschlagen  (vgl.  den  Artikel ,, Ballistik"). 

Durch  die  Kreiselwirkung  führen  sie  aber 
nur  Schwingungen  (die  Geschoßpendelungen) 
um  die  Tangente  der  Flugbahn  aus.  Aehn- 
lich  wirkt  der  ,, Geradlauf apparat"  der  Tor- 
pedogeschosse. 

Das  Streben  der  Kreiselachse,  ihre  Orien- 
tierung im  Raum  beizubehalten,  hat  man 
auch  verwendet,  um  die  unangenehmen 
Schwankungen  von  Schiffen  zu  vermindern. 
Man  hat  Schiffskreisel  konstruiert,  elek- 
trisch ausgetriebene  Schwungräder  von  orroßem 


Drehbeweffune,- 


1109 


Trägheitsmoment,  welche  in  Schiffe  ein- 
gebaut wurden.  ,  Der  erfolgreichste  ist  der 
Schlicksche  Schiffskreisel.  Hierher  ge- 
hört noch  die  Verwendung  des  Kreisels  zu 
Stabilisierungen  von  Einschienenbahnen. 

19.  Wirkung  eines  beständig  vorhan- 
denen Drehmoments  auf  den  Kreisel. 
Präzession  der  Erdachse.  Wir  nehmen  nun 
an,  das  Drehmoment  der  äußeren  Ivräfte 
wirke  nicht  nur  momentan,  sondern  an- 
dauernd mit  konstanter  Stärke  auf  den 
Kreisel.  Ein  Punkt  0  der  Figurenachse 
werde  wie  bisher  festgehalten,  im  Punkte  S 
derselben  Achse  im  Abstand  s  von  0  wirke 
wie  bisher  eine  Kraft,  die  das  Drehmoment 
erzeugt.  Im  ersten  Moment  wird,  wie  im 
Abschnitt  17  geschildert  ist,  die  Figurenachse 
senkrecht  zu  der  Ebene,  die  durch  Achse 
und  äußere  Kraft  bestimmt  ist,  sich  bewegen. 
Wenn  die  äußere  Kraft  innen  nach  Größe 
und  Richtung  sich  gleich  bleibend  am  selben 
Punkt  der  Figurenachse  angreift,  wird  am 
Ende  der  zuerst  betrachteten  kurzen  Zeit- 
strecke dieselbe  Situation  vorhanden  sein 
wie  anfangs  und  die  Figurenachse  wird  sich 
wieder  senkrecht  zu  der  durch  Achse  und 
Kraft  bestimmten  Ebene  bewegen  und  so  fort. 
Das  Ergebnis  wird  sein,  daß  die  Figuren- 
achse, da  ja  ein  Punkt  0  festgehalten  ist, 
einen  Kegelmantel  mit  dem  Scheitel  0  be- 
schreibt. Die  Mittellinie  des  Kegels  muß 
dabei  offenbar  der  Richtung  der  wirkenden 
äußeren  Kraft  parallel  sein.  Den  Kegel 
nennt  man  den  Präzessionskegel.  Die  Prä- 
zession ist  aber  keine  reguläre  Präzession 
(vgl.  Abschnitt  4);  denn  zu  der  Bewegung 
der  Figurenachse  längs  des  Kegelmantels 
kommen  noch  die,  wie  im  Abschnitt  18  be- 
schrieben wurde,  entsprechenden  Schwin- 
gungen der  Figurenachse,  welche  sie  pendel- 
artig zur  Mittellinie  des  Präzessionskegels 
hin  und  wieder  zurück  beschreibt,  aber  mit  so 
kleinen  Amplituden,  daß  diese  Schwingungen 
nur  wie  ein  Zittern  beim  Beschreiben  des 
Kegels  aussehen.  Nur  wenn  die  Eigendrehung 
schwächer  wird,  werden  diese  Erzitterungen 
(die  Veränderungen  des  Pendelungswinkels 
»  darstellen)  stärker.  Man  sieht  das  schon 
daraus,  daß  beim  vollständigen  Verschwinden 
.der  Eigendrehung  der  Ivreisel  offenbar  nur 
mehr  diese  Pendelschwingungen  um  die 
Richtung  der  äußeren  Kraft  ausführt.  Man 
nennt  diese  Erzitterungen  oft  Nutationen 
und  die  ganze  Bewegung  ist  eine  pseudo- 
reguläre   Präzession    (vgl.   Abschnitt   4). 

Eine  wichtige  Anwendung  dieser  Betrach- 
tungen bildet  die  Theorie  der  Bewegung 
des  Kreisels,  der  unter  der  Einwirkung  der 
Schwerkraft,  auf  einer  Unterlage  spielt.  Den 
Punkt  des  Kreisels,  mit  dem  er  auf  der  Unter- 
lage sitzt,  können  wir  annähernd  als  den 
festen  Punkt  0  ansehen,  die  Schwerkraft 
können  wir  uns  im  Schwerpunkt  S  angreifend 


denken.  Sie  hat  den  Betrag  P  und  wirkt 
vertikal  nach  abwärts.  Ihr  Arm  ist  die 
Projektion  der  Entfernung  US  auf  die  Hori- 
zontale, deren  Betrag  sei  s,  so  daß  das  Moment 
der  Schwerkraft  durch  Ps  gegeben  ist. 
Es  ist  offenbar  um  so  größer,  je  mehr  die 
Figurenachse  von  der  vertikalen  Richtung 
abweicht.  Wir  haben  hier  ganz  die  anfangs 
dieses  Abschnittes  geschilderten  Verhältnisse. 
Die  Figurenachse  des  Kreisels  wird  daher, 
wenn  man  sie  irgendwie  schief  aufstellt, 
einen  Kegelmantel  um  die  Vertikale  be- 
sclu-eiben.  W^enn  die  Eigendrehung  langsam 
wird,  werden  immer  deutlicher  und  deutlicher 
pendelnde  Bewegungen  zu  der  Präzessions- 
iDcwegung  hinzutreten.  Anstatt  auf  einer 
Unterlage  zu  spielen,  kann  der  Kreisel  auch 
an  einem  Punkte  der  Figurenachse  auf- 
gehängt sein.  Dann  sieht  man  deutlich 
beim  Erlöschen  der  Eigendrehung  den  Ueber- 
gang  der  Präzessionsbewegung  in  einfache 
Pendelbewegung, 

Die  wichtigste  Anwendung  dieser  Lehre 
fmdet  aber  in  der  Astronomie  statt.  Die 
Erde  dreht  sich  ja  wie  ein  Kreisel  um  seine 
Figurenachse. 

Wenn  wir  die  Bewegung  der  Erde  be- 
trachten, so  bewegt  sich  ilur  Schwerpunkt 
wie  ein  materieller  Punkt  (vgl.  den  Artikel 
,, Bewegungslehre"  Abschnitt  25),  in  dem 
die  ganze  Erdmasse  vereinigt  ist ;  er  bewegt 
sich  nach  den  Kepler  sehen  Gesetzen  um  die 
Sonne;  die  Bewegung  des  Erdkörpers  um  den 
Schwerpunkt  findet  dann  so  statt,  als  Wäre 
der  Schwerpunkt  im  Räume  fest.  Wir 
können  also  auf  den  Erdkörper  die  in  den 
letzten  Abschnitten  angestellten  Betrach- 
tungen anwenden.  Der  Schwerpunkt  ist 
der  Punkt  0,  die  Erdachse  ist  die  Figuren- 
achse, um  die  eine  beträchtliche  Eigendrehung 
stattfindet.  Die  Erde  ist  an  den  Polen  abge- 
plattet, am  Aequator  also  wulstartig  erweitert 
und  die  Erdachse  steht  schief  zur  Ebene 
der  Erdbahn  (Ekliptik).  Wenn  wir  nun 
die  Anziehungskräfte  betrachten,  so  läßt 
sich  deren  Wirkung  nicht  durch  eine  Einzel- 
kraft ersetzen,  sondern  durch  die  schiefe 
Achsenstellung  und  Abplattung  üben  diese 
Kräfte  auch  noch  ein  Drehmoment  aus, 
das  die  Erdachse  senkrecht  zur  Ekliptik  zu 
stellen  sucht.  Wegen  der  starken  Eigen- 
drehung können  wir  die  Erde  als  einen  sym- 
metrischen Kreisel  auffassen;  das  Dreh- 
moment der  Gravitationskräfte  erzeugt  eine 
Präzessionsbewegung  der  Erdachse,  sie  be- 
schreibt einen  Kegelmantel,  zeigt  also  nicht 
immer  zum  selben  Punkte  des  Fixstern- 
himmels; es  werden  nach  und  nach  immer 
mehr  und  andere  Sterne  Polarsterne. 

Ebenso  wie  die  Sonne  übt  auch  der  Mond 
ein  Drehmoment  auf  die  Erde  aus  und  je  nach 
der  relativen  Lage  von  Sonne,  Erde  und  Mond 
wechselt  Betrag   und    Richtung   dieses  Drehmo- 


1110 


Drehbeweeuno- 


mentes.  Die  Verhältnisse  sind  also  ziemlich  kom- 
pliziert. Die  Astronomen  unterscheiden  eine 
lange  Periode  von  26  000  Jahren,  in  der  die  Erd- 
achse den  Präzessionskegel  vollständig  durchläuft 
und  wieder  in  ihre  alte  Lage  zurückkehrt,  man 
nennt  diese  Bewegung  Präzession  der  Aequi- 
noktien,  weil  je  nach  der  Stellung  der  Erd- 
achse das  Datum  der  Tag-  und  Nachtgleiche  sich 
ändert;  darüber  lagert  sich  noch  eine  in  kurzen 
Perioden  wiederkehrende  Bewegung  der  Erd- 
achse, die  sogenannte  Nutation. 

20.  Gyroskope.  Gyrostatische  Wirkungen 
als  Erklärung  für  die  Natur  des  Aethers. 
Wenn  ein  rotierender  Kreisel  in  eine  Hülle 
eingeschlossen  ist,  bei  deren  Drehung  die 
Kreiselachse  sich  mitbewegen  muß,  so  folgt 
diese  Hülle,  obwohl  man  den  Kreisel  gar 
nicht  sehen  muß,  anderen  Gesetzen,  als  wenn 
sich  in  ihrem  Inneren  nichts  drehen  würde. 
Die  Hülle  setzt  gewissen  Drehungen  Wider- 
stand entgegen;  es  hat  den  Anschein  als 
würde  sie  von  unsichtbaren  Kräften  in  ihre 
Stellung  immer  wieder  zurückgezogen.  Man 
kann  diese  scheinbaren  Kräfte,  die  bei  der 
Umdrehung  auftreten,  als  Anzeichen  der 
Verdrehung  benutzen;  man  nennt  den  Kreisel 
in  dieser  Verwendung  Gyroskop  (Drehungs- 
anzeiger). 

Es  liegt  aber  nun  auch  die  Annahme 
nahe,  dort,  wo  ein  Widerstand  gegen  Ver- 
drehungen ohne  sichtbaren  Grund  auftritt, 
verborgene  Kreisel  als  Erzeuger  dieser 
Wirkungen  anzunehmen. 

Es   wirken  ja  Kreisel   so    wie   elastische  | 
Kräfte.    Ob  eine  Achse  durch  eine  elastische  j 
Feder  oder  durch  ihreEigendrehung  stabilisiert : 
wird,  ergibt  ganz  ähnliche  Wirkungen.    Man  ' 
hat  bekanntlich  die  Fortpflanzung  der  Lieht- 
wellen  als  die  Fortpflanzung  von  Deforma- 
tionen  in   einem   elastischen   Medium,   dem 
sogenannten  Aether,  gedeutet.     Nun  haben 
sich  aber  in  dieser  von  Frcsnel  und  F.  Neu-  [ 
mann  durchgeführten  Theorie  Schwierigkei- 
ten ergeben.      Diese  ließen  sich  beseitigen, 
wenn  die  Volumelemente  des  Aethers  sich  nur 
gegen  Drehungen,  nicht  aber  gegen  sonstige 
Deformationen  sträuben  würden.    Das  kann 
aber  bei  einem  elastischen  Körper  nicht  der  [ 
Fall  sein  und  es  stellten  daher  Lord  Kelvin  i 
und    MacCullagh    die    Theorie    auf,    daß' 
der  Aether  kein  elastischer  Körper  ist,  dafür  '■ 
aber  in  jedem  Volumelement  ein  rotierender 
Kreisel  verborgen  ist.    Dann  tritt  natürlich 
sofort,    ohne    daß    irgendwelche    elastische 
Kräfte    vorhanden    sein    müssen,    das    ge- 
wünschte  Sträuben  gegen  Verdrehung  auf. 
Da  man  einen  zur  Stabilisierung  verwendeten 
Kreisel    auch     Gyrostaten    nennt,    führt 
dieser  Kelvinsche  Aether  im  Gegensatz  zum 
elastischen  Aether  Fresnels  den  Namen: 
gyrostatischer  Aether  oder  auch  adyna- 
mischer (kräftefreier)  Aether.  H.Hertz  hat 
dann  die  Theorie  aufgestellt,  daß  es  Kräfte 
überhaupt    nicht    gibt,    und    wo    scheinbar 


solche  wirken,  immer  verborgene  Bewe- 
gungen und  verborgene  starre  Verbindungen 
vorhanden  sind. 

21.  Bumerang.  Eine  merkwmdige  Er- 
scheinung der  Drehbewegung  bietet  uns 
der  von  den  australischen  Wilden  als  Waffe 
verwendete  Bumerang.  Er  besteht  aus  einem 
hyperbelähnlich  gebogenen  Stab.  Beim 
Wurf  wird  er  mit  der  konkaven  Seite  nach  vor- 
wärts gehalten  und  ihm  gleichzeitig  eine 
horizontale  Translationsgeschwindigkeit  und 
eine  Drehung  um  eine  horizontale  zu  seiner 

j  Ebene  senkrechten  Achse  erteilt.  Er  be- 
schreibt dann  eine  Schleife  die  recht  weit 
I  vom  Schleuderer  weg  und  schließlich  wieder 
zu  ihm  zurückführt.  Die  Erklärung  dieser 
Erscheinung  ist  recht  kompliziert.  Wir  ver- 
weisen deshalb  auf  den  Artikel  von  G.  T. 
Walker  ., Spiele  und  Sport".  Enzyklo- 
pädie der  mathematischen  Wissenschaften 
Bd.  IV.,  wo  auch  die  Literatur  über  den 
Bumerang  zusammengestellt  ist. 

22.  Zentrifugalkraft  und  deren  Wir- 
kungen. Wir  haben  bei  Ableitung  der  Be- 
wegungsgesetze des  rotierenden  Körpers  (Ab- 
schnitt 6)  diesen  als  vollkommen  starr 
angesehen  und  daher  die  Gesetze  für  das 
Gleichgewicht  starrer  Körper  angewendet. 
Dabei  kamen  nur  die  Tangentialkomponenten 
der  Trägheitskräfte  in  Frage;  die  radialen 
dachten  wir  uns  durch  die  Starrheit  des 
Körpers  aufgeholfen.  Wenn  wir  aber  einen 
empirischen  Körper  vor  uns  haben,  der 
wohl  durch  starke  Kohäsionskräfte  zusam- 
mengehalten wird,  aber  nicht  absolut  starr 
ist,  so  kommt  zu  den  Bewegungsgesetzen  der 
starren  Körper  nach  dem  d'Alembertschen 
Prinzip  noch  folgendes  hinzu:  die  Radial- 
komponenten der  Trägheitskräfte  müssen 
den  Radialkomponenten  der  äußeren  und  der 
Kohäsionskräfte  das  Gleichgewicht  halten. 
Da  die  Radialkomponenten  der  Trägheits- 
kräfte nach  außen  wirken,  also  Zentrifugal- 
kräfte sind,  müssen  die  Kohäsionskräfte 
und  äußeren  Kräfte  gleich  starke  nach  innen 
gerichtete  Radialkomponenten  besitzen.  Die 
Zentrifugalkraft  der  Masse  m,  welche  die 
Entfermuig  r  von  der  Achse  hat,  hat  bei 
der  Winkelgeschwindigkeit  co  den  Betrag: 
mr^fo  (Abschnitt  6).  Genau  so  stark  müssen 
die  anderen  Kräfte  die  Masse  m  nach  innen 
ziehen.  Sind  sie  nicht  so  stark,  so  entfernt 
sich  die  betreffende  Masse  von  der  Achse, 
der  Körper  verändert  seine  Gestalt  oder  zer- 
bricht gar. 

Die  Zentrifugalkraft  ist  um  so  stärker,  je 
größer  m,  r  und  co  sind.  Wenn  Teilchen  ver- 
schiedener Art  in  einer  Flüssigkeit  einge- 
bettet sind  und  wir  versetzen  die  Flüssigkeit 
mit  einer  gewissen  Winkelgeschwindigkeit 
in  Rotation,  so  wird  dadurch  auf  die  Teilchen 
mit  den  größten  Massen  die  stärkste  Zentri- 
fugalkraft ausgeübt,  sie  wandern  nach  außen; 


Drelibewegung 


1111 


wenn  die  Winkelgeschwindigkeit  immer  mehr 
und  mein'  erhöht  wird,  werden  immer  kleinere 
und  kleinere  Teilchen  gegen  den  äußersten 
Rand  getrieben.  Auf  diesem  Prinzip  beruht 
das  sogenannte  Zentrifugieren  von  Flüssig- 
keiten, in  denen  feste  Teilchen  eingebettet 
sind.  Es  gelingt,  die  Teilchen  ihrer  Größe 
nach  zu  sortieren. 

23.  Gleichgewicht  eines  Systems  von 
Körpern  relativ  zu  einem  gleichförmig 
rotierenden  Bezugskörper.  Abplattung 
der  Erde,  Wir  nehmen  nun  an,  der  Bezugs- 
körper S'  (vgl.  den  iVi'tikel  ,, Bewegungs- 
lehre" Abschnitte  I  und  II,  2),  relativ  zu 
dem  wir  nun  die  Bewegungen  besclu^eiben 
wollen,  sei  in  gleichförmiger  Rotation  um  seine 
^-Achse  begriffen.  Das  ruhende  Koordinaten- 
system S  denken  wir  uns  mit  einem  Funda- 
mentalkörper (vgl.  den  Ai'tikel  ,,Bewe- 
gungslehre"  Abschnitt  15)  zusammen- 
fallend. Jeder  Massenpunkt,  der  relativ 
zu  S'  ruht,  beschreibt  offenbar  relativ  zu  S 
eine  Kreisbahn  um  die  4-Achse.  Wenn  die 
Winkelgeschwindigkeit  von  S'  den  Wert  co 
hat,  so  hat  eine  in  S'  im  Abstand  r  von  der 
C-Achse  ruhende  Masse  relativ  zu  S  die 
gegen  die  ^-Achse  gerichtete  ,, absolute" 
Beschleunigung  rco^.  Es  muß  daher,  um 
diese  ,, relative  Ruhe"  der  Masse  m  zu  erzielen 
(nach  Abschnitt  22)  auf  die  Masse  m  eine 
äußere  gegen  die  Achse  zu  gerichtete  Kraft 
vom  Betrage  mco-r  wirken;  denn  diese  erzielt 
gerade  die  Beschleunigung  orv  relativ  zu  S, 
d.  h.  Ruhe  relativ  zu  S';  um  das  Gleichgewicht 
der  Massen  relativ  zum  rotierenden  Bezugs- 
system aufrecht  zu  erhalten,  müssen  daher 
Kräfte  vom  genannten  Betrage  wirken. 
Wenn  aber  eine  äußere  Kraft  P  zur  Achse  hin 
auf  die  Masse  m  wirkt,  so  kann  sich  diese 
nur  in  einer  durch  die  Gleichung  P=mrc'j- 
gegebene  Entfernung  r  im  Gleichgewicht 
relativ  zu  S'  erhalten.  Wenn  wir  nun  ein 
ganzes  System  von  Massen  haben,  deren  kt^mk 
sei,  die  in  der  Entfernung  rk  von  der  Achse 
sich  befindet  und  auf  welche  die  Kraft  Pk 
gegen  die  Achse  zu  radial  wirkt,  so  kann 
Gleichgewicht  relativ  zu  S'  nur  bestehen, 
wenn  die  Beziehungen 

Pk-mkrkw2=0 102) 

für  alle  Massen  erfüllt  sind,  d.  h.  aber,  die 
äußeren  Kräfte  und  die  Kräfte  —  mkrkw^, 
die  Zentrifugalkräfte,  müssen  einander 
aufheben.  Wenn  S'  ruhen  würde,  müßten 
die  Kräfte  Pk  für  sich  einander  aufheben. 
Man  kann  also  das  Gleichgewicht  relativ  zu 
einem  rotierenden  Bezugskörper  genau  wie 
das  relativ  zu  einem  abslout  ruhenden 
behandeln,  wenn  man  einfach  zu  den 
„wirklichen"  Kräften  Pk  (wie  z.  B.  Schwer- 
kraft, Druck  usw.)  noch  die  fingierten 
Zentrifugalkräfte  hinzufügt.  Diese  sind  also 
Reduktionskräfte     im     Sinne     der     Be- 


wegungslehre (vgl.  den  Artikel ,, Bewegungs- 
lehre" Abschnitt  27). 

Wir  lassen  z.  B.  ein  Gefäß  mit  Wasser 
rotieren  und  fragen,  welche  Stellung  der 
Wasserspiegel  einnimmt,  sobald  gleich- 
förmige Rotation  der  ganzen  Wassermasse 
samt  dem  Gefäß  eingetreten  ist.  Das  Wasser 
ist  hier  das  System  S',  Der  Wasserspiegel 
stellt  sich  im  ruhenden  Zustand  bekanntlich 
normal  zur  Resultierenden  der  äußeren  Kräfte. 
Das  ist  im  ruhigen  Zustand  die  Schwerkraft. 

Nach  dem  vorhergehenden  finden  wir  die 
Gleichgewichtslage  des  Wasserspiegels  im 
rotierenden  Zustand,  wenn  wir  zur  Schwer- 
kraft noch  die  Zentrifugalkraft  hinzufügen. 
Wenn  die  Rotation  um  die  vertikale  Mittel- 
linie stattfindet,  so  ist  die  Zentrifugalkraft 
horizontal  gerichtet.  Mit  der  vertikalen 
Schwerkraft  nach  der  Parallelograraiiiregel 
zusammengesetzt  ergibt  sie  eine  Resul- 
tierende, die  schräg  gerichtet  ist  und  die 
um  so  mehr  von  der  Vertikalen  abweicht, 
je  größer  die  Zentrifugalkraft  ist,  also  je 
mehr  man  gegen  den  Rand  des  Gefäßes 
kommt.  Daher  stellt  sich  auch  der  Wasser- 
spiegel schräg  gegen  die  Horizontale  und 
zwar  gegen  den  Rand  zu  immer  steiler. 

Eine  Anwendung  im  großen  bildet  die 
Erklärung  für  die  Gestalt  des  Erdkörpers. 
Wenn  wir  uns  die  Erde  noch  flüssig  denken, 
so  haben  wir  eine  Menge  von  Massenpunkten 
vor  uns,  die  einander  nachdem  Newtonschen 
Gravitationsgesetz  anziehen.  Wir  fragen  nun 
nach  den  Gleichgewichtslagen  dieser  Teilchen 
relativ  zu  einem  um  die  Erdachse  rotierenden 
Bezugssystem.  Es  müssen  sich  offenbar 
die  Teilchen  so  einstellen,  daß  Gravitations- 
kräfte und  Zentrifugalkräfte  einander  das 
Gleichgewicht  halten. 

Mit  dieser  Frage  beschäftigt  sich  eine  umfang- 
reiche Theorie,  die  Lehre  von  den  „Gleichgewichts- 
figuren rotierender  Flüssigkeiten". 

Ohne  die  Erddrehung  würde  die  Erde 
eine  kugelförmige  Gestalt  angenommen  haben, 
da  die  Oberfläche  überall  senkrecht  auf  der 
gegen  den  Mittelpunkt  gerichteten  Gravita- 
tionskraft stehen  müßte.  Fügen  wir  aber 
noch  die  Zentrifugalkraft  hinzu,  so  muß  die 
Oberfläche  überall  senkrecht  auf  der  Resul- 
tierenden aus  Gravitationskraft  und  Zentri- 
fugalkraft stehen.  Diese  Resultierende 
weicht  natürlich  um  so  mehr  von  der  radialen 
Richtung  ab,  je  größer  die  Zentrifugalkraft 
ist  und  je  mehr  deren  Richtung  von  der 
radialen  abweicht.  Am  Pol  entfällt  die 
Zentrifugalkraft  vollständig,  am  Aequator 
ist  sie  am  größten,  aber  radial  gerichtet. 
An  diesen  beiden  Punkten  bleibt  also  die 
Oberfläche  senkrecht  zur  Richtung  gegen 
den  Mittelpunkt,  in  den  übrigen  Punkten 
stellt  sie  sich  aber  schief  ein  und  zwar,  weil 
die  Zentrifugalkraft  gegen  den  Aequator  zu 


1112 


Drehbewegung 


anwächst,  so,    daß   die    Erde   am  Aequator  \  Zeitteilchens,  in  welchem  die  Beschleunigung 
wulstartig  erweitert  wird.  1  berechnet  wird,  sich  längs  einer  Linie  (nach 

24.  Relativbewegung  bei  rotierendem  Größe  und  Richtung)  konstanter  Fahrzeug- 
Bezugssystem.  Wir  nehmen  wieder  an,  geschwindigkeit  bewegt  oder  nicht.  Das 
der  Bezugskörper  S'  sei  in  gleichförmiger  '  erste  ist  der  Fall,  wenn  die  Geschwindigkeit 
Rotation  relativ  zum  Fundamentalsystem  S  von  m  der  Rotationsachse  des  Bezngskörpers 
begriffen.  Um  einen  konkreten  Fall  vor  j  parallel  ist.  In  diesem  Falle  tritt  die  Ab- 
Augen zu  haben,  denken  wir  uns  als  S'j  weichung  vom  Falle  der  gleichföimigen 
die  Erde  und  reden  demgemäß  von  Polen,  i  Bewegung  des  Bezugskörpers  nicht  auf; 
Meridianen,  Parallelkreisen  usw.  Wir  unter- 1  wir  können  mit  einer  bestimmten  Fahrzeug- 
scheiden ferner  die  Drehrichtungen  dadurch, '  geschwindigkeit  und  Falirzeugbeschleunigung 
daß  wir  die  Richtung  in  der  die  Drehung  j  rechnen,  und  es  ist  einfach  wieder  Relativ- 
des  Bezugskörpers  S'  stattfindet,  wie  bei  |  beschleunigung  to'  und  Fahrzeugbeschleu- 
der  Erde,  als  Richtung  von  Westen  nach  nigung  tu  nach  dem  Parallelogramm- 
Osten  bezeichnen.  regel  zu  addieren,  um  die  absolute  Beschleu- 

Der  Fall  des  rotierenden  Bezugssystems   nio-unf  lü  zu  erhalten: 
unterscheidet  sich  von  dem  in  der  ,, Bewe- 


gungslehre" (Abschnitt  27)  behandelten  Fall 


\v 


lü'+  lü 


,103) 


des  geradlinig  bewegten  Bezugssvstems  vor !  Dabei  ist  to  eine  zentripetale  Beschleuni- 
allenr  dadurch,  daß  bei  der  geradlinigen  Be-'gung  vom  Betrag  reo'-.  Wenn  nun  eine 
wegung  sämthche  substantiellen  Punkte  des  i  äußere   Kraft  S?  auf  die  Masse  m  wirkt,  so 


Bezugssystems  eine  und  dieselbe  Geschwin- 
digkeit und  Beschleunigung  hatten,  daß  also 
eine  einheitliche  ,, Fahrzeuggeschwindig- 
keit" vorlag.  Darum  ergab  sich  die  einfache 
Beziehung: 

Absolute  Beschleunigung  =  Relative  Be- 
schleunigung -f  Falirzeugbeschleunigung. 

In  unserem  Falle  aber  hat,  wenn  die 
Winkelgeschwindigkeit  der  Rotation  co  ist, 
jeder  Punkt  eine  von  seinem  Achsenabstand 
abhängige  Fahrzeuggeschwindiokeit  reo  und 


ist  die  absolute  Beschleunigung  to  durch 
miü  =  ^  gegeben  (vgl.  den  Artikel  ,,Be- 
wegungslehre"  Abschnitt  27).  Darum 
folgt  wegen    Gleichung   103) 

mit)'  =  t  —  nito 104) 

d.  h.  die  Relativbeschleunigung  tu'  berechnet 
sich  aus  der  äußeren  Kraft  l£  wie  eine  abso- 
lute, wenn  man  zu  ^  noch  eine  ,, Reduk- 
tionskraft" (vgl.  den  Artikel  ,,B  e - 
w  e  g  u  n  g  s  1  e  h  r  e"  Abschnitt  27)  — mm 
hinzufügt,    d.     h.    eine     Kraft    vom     Be- 


Fahrzeugbeschleunigung  rco^    '  j  mnzunigt,    d.     h.    eine     Kraft    vom 

Wirnehmennunan,  ein  materieUer  Punkt  trage  roj\  die  der  zentripetalen  Be- 
m  falle  in  einem  gewissen  Zeitpunkt  mit  einem  schleumgung  entgegenges^etzt  gerichtet  ist, 
bestimmten  substantiellenPunktM' des  rotie-i  mit  ""^m  Worte  die  ZentrifuJi-alkraft 
renden  Bezugssystems  S'  zusammen.  Wir  I  ^""^^i^iigt  Man  berechnet  also  die  Bewe- 
nennen  die  Geschwindigkeit  von  m  relativ  jungen  relativ  zu  emein  rotierenden  Körper 
zu  S'  seine  .,relative  Geschwindigkeit"  und  ;  für  den  Fall,  daß  die  Bewegung  parallel  der 
bezeichnen  sie  mit  b';  seine  Geschwindigkeit  Rotationsachse  erfolgt  einfach  wie  eine 
relativ  zum  Fundamentalsystem  S  heiße  absolute  Bewegung,  nur  muß  zur  äußeren 
seine  absolute  Geschwindigkeit,  wir  ^  I^^aft  noch  die  Zentrifugalkraft  hinzugefügt 
bezeichnen   sie  mit  b:   die  Geschwindigkeit '  werden.  _  Em  spezieller  Fall  dieses _  Satzes, 


der  des  Gleichgewichtes  ist  durch  Gleichung 
102)  im  Abschnitt  23  ausgesprochen. 

Etwas  umständlicher  wird  das  Bewegungs- 
gesetz, wenn  die  Geschwindigkeit  des  mate- 
riellen Punktes  m  nicht  nur  eine  zur  Rota- 


von  M'  relativ  zu  S',  die  Fahrzeugge- 
schwindigkeit des  mit  m  im  betreffenden 
Zeitpunkt  zusammenfallenden  Punktes  von 
S',  heiße  b;  dann  ist  offenbar  wegen  der  all- 
gemeinen Regeln  über  die  Zusammensetzung  ^.  ,  „1  ,  ,  •  -i 
von  Geschwindigkeiten  (vd.  „Bewegungs^  tionsachse  parallele,  sondern  auch  eine  zu  ihr 
lehre"  Abschnitt  10)  0  0  senkrechte  Komponente  besitzt.  Im  früheren 
^'  _  !  Falle  setzte  sich  die  absolute  Beschleunigung 
^^  =  ^'+0,  n^ij-  ans  der  relativen  und  der  Fahrzeug- 
wo  die  Addition  als  Vektoraddition  aufzu- ,  beschleunigung  zusammen;  wenn  aber  eine 
fassen  ist.  Diese  Regel  stimmt  noch  genau  ]  Geschwindigkeitskomponente  senkrecht  zur 
mit  der  für  die  Berechnung  der  absoluten  [  Achse  vorhanden  ist,  so  kommt  m  während 
Geschwindigkeit  bei  Relativbewegungen  in  1  jedes  noch  so  kleinen  Zeitteilchens  in 
bezug  auf  geradlinig  bewegte  Bezugskörper  Gegenden  des  Bewegungskörpers  S',  wo  die 
überein.  Anders  wird  es  aber  bei  den  Be- ;  Fahrzeuggeschwindigkeit  nach  Richtung  oder 
schleunigungen.  Wir  bezeichnen  wieder  mit  i  Betrag  von  der  an  seinem  Ausgangspunkte 
tu,  lü',  tv  die  absolute,  relative  bezw.  Fahr-:  verschieden  ist;  und  dadurch  ist  eine  dritte 
Zeugbeschleunigung.  Dann  sind  die  Fälle  zu  Quelle  der  Aenderung  seiner  absoluten  Ge- 
unterscheiden, ob  der  materielle  Punkt  m  schwindigkeit  im  Verhältnis  zur  relativen 
bei   seiner  Bewegung   während    des    kleinen   gegeben. 


Di-elibewesune- 


1113 


Wir  wollen,  um  eine  einfache  Berechnung 
zu  ermöglichen,  annehmen,  daß  sich  m  im 
Anfang  am  Nordpol  befindet  und  ?ich 
während  einer  kurzen  Zeit  x  längs  eines  Meri- 
dians mit  der  Geschwindiglveit  p  relativ  zu  S' 
bewegt.  Wir  fragen:  Wie  groß  ist  die  absolute 
Beschleunigung  dieser  Bewegung?  Wir  neh- 
men an.  die  Bewegungsrichtung  falle  an- 
fangs mit  der  positiven  x-Achse  des  ruhen- 
den Systems  zusammen,  der  Nordpol  sei 
der  Ursprung  und  die  x,  y  -  Ebene  sei 
die  dort  an  die  Erde  gelegte  Tangential- 
ebene. Die  Drehung  von  der  positiven 
X-Achse  in  die  positive  y-Achse  auf  dem 
kürzesten  Wege  erfolge  wie  die  Drehung 
der  Erde  in  der  West-Ostrichtung.  Dann 
wird  zur  Zeit  r  der  Punkt  m  die  Entfernung 
pr  vom  Nordpol  (dem  Ursprung)  haben; 
seine  Verbindungslinie  mit  dem  Ursprung 
wird  sich  dabei  um  den  Winkel  cot  aus  der 
X- Richtung  gegen  die  y-Richtung  gedreht 
haben,  wird  aber  dabei  wegen  der  angenom- 
meneu Kleinheit  von  r  noch  immer  sehr  wenig 
von  der  Richtung  der  x-Achse  abweichen. 
Die  Projektion  dieser  Verbindungslinie  auf 
die  X- Richtung,  also  die  x-Koordinate  von  m 
zur  Zeit  r,  hat  also  auch  nahezu  den  Wert  pr; 
die  y- Koordinate  von  m,  d.  h.  seinen  Abstand 
von  der  x-Achse,  können  wir  seiner  Kleinheit 
halber  als  einen  Kreisbogen  vom  Radius 
pr  und  dem  Zentriwinkel  cot  auffassen, 
es  ist  daher 

X  =  pt;  y  =  pc'jT^ 105) 

d.  h.  die  Bewegung  ist  in  der  x- Richtung  eine 
gleichförmige,  in  der  y-Richtung  eine  gleich- 
förmig beschleunigte  (für  kleine  Zeiten  t). 
Wenn  wir  bedenken,  daß  für  die  Beschleu- 
nigungskomponenten tüx  und  lüy  einer  gleich- 
förmig beschleunigten  Bewegung  in  der  y- 
Richtung  (vgl.  den  Artikel  ,,Bewegungs- 
lehre"  Abschnitt  8)  die  Gleichungen: 


töx  =   0       y  =    ^  tüyT^  . . . 

gelten,  so  folgt  aus  105)  und  lOG): 


tü^ 


2pco 


,106) 


.107) 


d.  h.  dadurch  daß  m  eine  relative  Geschwin- 
digkeit p  längs  des  Meridians  besitzt,  erhält 
es  eine  absolute  Beschleunigung  2pco  die  senk- 
'recht  zu  p,  und  zwar  im  Sinne  der  Drehung 
von  S'  gerichtet  ist;  diese  Beschleunigung 
ist  noch  zur  relativen  Beschleunigung  und 
Fahlzeugbeschleunigung  zu  adcheren,  um  die 
absolute  Betchleunigung  zu  erhalten.  Man 
nennt  diese  Beschleunigung  (107)  nach  ihrem 
Berechner  die  Coriolissche  Beschleunigung. 
Wir  wollen  sie  mit  tt)c  bezeichnen.  Es  ist 
darum  für  eine  Bewegung  von  m  längs  des 
Meridians : 

to  =  h)'+lü+tt)c  108) 

Mit  Hilfe  einer  leichten   Berechnung  zeigt 
sich,  daß  die  Gleichung  107)  für  die  Coriolis- 


sche Beschleunigung  allgemein  gilt,  wenn 
wir  mit  p  die  Geschwindigkeitskomponente 
senkrecht  zur  Rotationsachse  (d.  h.  parallel 
zur  Aequatorebene)  verstehen.  Die  Richtung 
der  Coriolisschen  Beschleunigung  liegt 
immer  in  der  Aequatorebene  senkrecht  zur 
Geschwindigkeit  und  ihr  Sinn  ist  so,  daß  sie 
den  Geschwindigkeitsvektor  im  Sinne  der 
Drehung  des  Bezugskörpers  zu  drehen  sucht. 
Wir  schreiben  allgemein 

Wc=2pco 109) 

Wie  aus  der  zentripetalen  Beschleunigung 
das  Auftreten  der  Zentrifugalkraft,  so  ergibt 
sich  aus  der  Coriolisschen  Beschleunigung 
das  Auftreten  einer  besonderen  Reduktions- 
kraft, der  Coriolisschen  Kraft. 

Wenn  wir  nämlich  wieder  von  der  Grund- 
gleichung mnj  =  ^  ausgehen,  so  folgt  aus  108): 

mm'  =  t  —  mit)  —  mtüc   HO) 

Hierbei  ist  — mit),  wie  wir  gesehen  haben, 
die  Zentrifugalkraft  und  den  Ausdruck  — mtüc 
bezeichnen  wir  als  die  Coriolissche  Kraft; 
ihr  Betrag  ist  durch  Gleichung  109)  be- 
stimmt; ihr  Sinn  ist  dem  von  tUc  entgegen- 
gesetzt, d.  h.  so,  daß  sie  den  Geschwindig- 
keitsvektor entgegen  der  Drehung  des 
Bezugskörpers  zu  drehen  sucht;  beim  Bei- 
spiel des  Punktes  m,  der  sich  vom  Nordpol 
längs  eines  Meridians  gegen  Süden  bewegt, 
ist  daher  die  Coriolissche  Kraft  der  Erd- 
drehung entgegen,  d.  h.  gegen  Westen,  ge- 
richtet. 

Wir  haben  also  das  folgende  Gesetz  für 
die  Bewegung  einer  Masse  m  relativ  zu 
einem  rotierenden  Bezugskörper  gewonnen: 
die  Bewegung  geschieht  nach  den  Gesetzen 
für  die  absolute  Bewegung,  wenn  man  zur 
äußeren  Kraft  ^  noch  als ,, Reduktionskräfte" 
die  Zentrifugalkraft  und  die  Coriolissche 
Krafthinzufügt. 

Analog  wie  bei  der  Relativbewegung  bei  ge- 
radlinig bewegtem  Bezugssystem  (vgl.  den  Artikel 
,, Bewegungslehre"  27)  können  wir  wieder 
die  den  Reduktionskräften  entgegengesetzten 
Kräfte,  die  Zentripetalkraft  und  die  negative 
Coriolissche  Kraft,  als  ,, Führungskräfte" 
betrachten. 

25.  Bewegungserscheinungen,  die  durch 
die  Erddrehung  hervorgerufen  werden. 
Die  gewöhnhehen  Gesetze  für  den  freien  Fall, 
das  Pendel  usw.  beschreiben  diese  Bewegun- 
gen relativ  zu  einem  Fundamentalsystem. 
Stillschweigend  wird  dann  dieses  Fundamen- 
talsystem mit  der  Erde  identifiziert.  Wie 
wir  aber  aus  der  Erfahrung  wissen,  gelten 
die  so  abgeleiteten  Bewegungsgesetze  nicht 
streng;  man  merkt  z.  B.,  daß  die  Schwingungs- 
ebene des  Pendels  sich  relativ  zur  Wand  des 
Zimmers  dreht,  daß  ein  abgeschossenes  Pro- 
jektil nicht  genau  in  der  durch  Anfangsge- 
schwindigkeit und  Lothnie  bestimmten  Ver- 


IIU 


Drehbewec-un.o- 


tikalebene  bleibt,  wie  es  der  Fall  wäre, 
wenn  das  Newton  sehe  Bewegnngsgesetz 
relativ  zur  Erde  gültig  wäre,  d.  h.  wenn  die 
Erde  ein  Fundamentalkörper  wäre.  Man 
wird  dadurch  zu  der  Annahme  geführt,  daß 
die  Erde  kein  Fundamentalkörper  ist  und 
die  einfachste,  auch  durch  astronomische 
Erwägungen  nahe  gelegte  Annahme  ist  die, 
daß  die  Erde  sich  relativ  zum  Funda- 
mentalkörper in  24  Stunden  einmal  um 
ihre  x\chse  dreht,  eine  Annahme,  die  man 
gewöhnüch  kurz  mit  den  Worten  ausspricht: 
die  Erde  ist  nicht  im  Räume  ruhend,  sondern 
dreht  sich  um  ihre  Achse.  Diese  Aussage 
hat  wie  jede  Bewegungsaussage  nur  relativ 
zu  einem  Bezugskörper  einen  Sinn  und 
es  ist  zu  ergänzen:  relativ  zum  Fundamental- 
körper, d.  h.  zu  einem  Körper,  in  bezug  auf 
den  die  Newtonschen  Bewegungsgesetze 
gelten. 

Wenn  wir  aber  diese  Annahme  machen, 
so  folgt  aus  den  Ueberlegungen  des  vorigen 
Abschnittes,  daß  wir  die  Bewegungserschei- 
nungen relativ  zur  Erde  nur  dann  richtig 
erhalten,  sobald  wir  zu  den  äußeren  Kräften, 
wie  Schwere  usw.  die  Reduktionskräfte: 
Zentrifugalkraft  und  Coriolissche  Kraft 
hinzufügen. 

Wir  betrachten  zunächst  den  horizontalen 
Schuß  eines  Projektils  auf  der  nördlichen 
Halbkugel  gegen  Süden.  Die  Anfangsge- 
schwindigkeit sei  v;  sie  ist  tangential  zur 
Erde  gerichtet.  Für  die  Coriolissche  Kraft 
kommt  nur  ihre  Komponente  in  der  Aequi- 
torialebene  p  in  Frage.  Diese  ist  offenbar 
am  Pole  dem  v  selbst  gleich  und  ver- 
schwindet am  Aequator.  Im  allgemeinen 
ist,  wenn  cp  die  geographische  Breite  des 
Ortes  ist 

p  =  V  sin  r/9 111) 

Daher  hat  die  Coriolissche  Kraft  Rc  nach 
Gleichung  109)  und  110)  den  Wert: 

mwc  =  Rc  =  2mvco  sin  99 112) 

und  wirkt  gegen  Westen.  Wenn  wir  die 
Wirkung  der  Kraft  durch  eine  sehr  kleine 
Zeit  T  betrachten,  können  wir  die  Bewegung 
als  gleichförmig  beschleunigt  betrachten  und 

die  westliche  Verschiebung  a  beträgt    ./VcT^ 

oder  nach  Gleichung  112) 

a  =  vroT^  sin  cp 113) 

Dadurch  bekommt  aber  die  Geschwindigkeit 
V  eine  nach  Westen  gerichtete  Komponente 
und  auch  die  Coriolissche  Kraft  ändert  ihre 
Richtung;  aber  was  man  zuerst  bemerkt, 
ist  die  durch  113)  gegebene  westliche  Ab- 
weichung des  nach  Süden  geschossenen  Pro- 
jektils. Analog  weicht  ein  nach  Westen  ge- 
worfener Körper  nördlich,  ein  nach  Norden 
geworfener  östlich  und  ein  nach  Osten 
geworfener  südUch  von  seiner  anfänglichen 
Geschwindigkeitsrichtung  ab. 


i  Man  gibt  gewöhnlich  folgende  populäre 
Erklärung  dieser  Erscheinung:  ein  auf  der 
nördhchen  Halbkugel  nach  Süden  geworfener 
Körper  kommt  in  Gegenden,  wo  die  nach 
Osten  gerichtete  Geschwindigkeit  der  Erde 
(die  Umfangsgeschwindigkeit)  größer  ist  als 
an  seinem  Ausgangspunkt ;  er  bleibt  daher 
etwas  hinter  der  Erdrotation  zurück  und 
weicht  scheinbar  gegen  Westen  ab.  Diese 
Erklärung  formuliert  nur  unscharf,  was 
wir  präzise  in  der  Einführung  der  Coriolis- 
schen  Kraft  formuliert  haben. 

Wir  betrachten  ferner  den  ■freien  Fall 
eines  Körpers.  Wenn  seine  augenblickliche 
Geschwindigkeit,  die  gegen  den  Erdmittel- 
punkt gerichtet  ist,  v  beträgt,  so  beträgt  ihre 
Projektion  P  auf  die  Aequatorebene 

p  =  V  cos  99 114) 

und  die  Coriolissche  Kraft  hat  den  Betrag: 
mwc  =  Rc'=  2mojv  cos  99 115) 

Ihre  Richtung  weist,  weil  sie  der  Erd- 
drehung entgegen  zu  drehen  sucht,  gegen 
Osten,  der  fallende  Körper  weicht  also  etwas 
östlich  von  den  Vertikalen  ab  (Benzen- 
bergs  Fall  versuche).  Weil  beim  freien  Fall 
die  der  Aequatorebene  parallele  Komponente 
der  Geschwindigkeit  gegen  den  Erdmittel- 
punkt zugerichtet  ist,  entsteht  dieselbe  iVb- 
lenkungsrichtung  wie  beim  horizontalen 
Wurf  auf  der  nördlichen  Halbkugel  gegen 
Norden.  Wenn  g  die  Schwerebeschleunigung 
ist,    so  ist   die    in  der  Zeit  x  erreichte  Ge- 


schwindigkeit V  gegeben  durch 


also 


V=gT 


116) 


Rc  =  2mgTw  cos  97 117) 

Daraus  folgt,  daß  wc  =  2  grw  cos  (p  d.  h. 
daß  die  Beschleunigung  der  Zeit  proportional 
wächst.  Wenn  wir  aus  dieser  Beschleunigung 
den  in  der  Zeit  t  zurückgelegten  Weg  be- 
rechnen, so  erlialten  wir  die  Abweichung  a 
aus  der  Lotlinie;  sie  beträgt: 

a  =  ^  gx^io  cos  09  118) 

o 

Die  Berechnung  des  Weges  geschieht  (vgl. 
den  Artikel  ,, Bewegungslehre'"  Abschnitt  8), 
indem  man  die  Beschleunigung  zweimal  nach 
der  Zeit  integriert.     Es  ist: 


j 


XOcäit  =  2j'03  cos 


5  qp  i  rÜT  = 


gT'^OD  cos  qp 


und  wenn   wir  noch  einmal  integrieren  und  die 
elementaren  Integrationsformel 


jWr=| 


berücksichtigen,  folgt  Gleichung  (118). 

Die  Gleichung  118)  ließe  sich  auch  ohne 
„höhere  Mathematik"  in  ähnlicher  Weise 
durch    eine    Summierung   herleiten,    wie   in 


ürehbewemino-  —  Drelmuu-  der  Polarisationsebene 


1115 


der  „Bewegungslehre"  (Abschnitt  8)  der 
bei  gleichförmiger  Beschleunigung  zurückge- 
legte Weg  hergeleitet  wurde. 

Wir  behandeln  schheßhch  noch  die  freie 
Schwingung  eines  mathematischen  Pendels 
unter  Berücksichtigung  der  Erddrehung.  Wir 
wollen  die  Schwingungsamplitude  so  klein 
annehmen,  daß  die  Geschwindigkeitsrichtung 
V  fortwährend  nahezu  horizontal  ist.  Wir 
erhalten  dann  wie  beim  horizontalen  Wurf 
für  die  Coriolissche  Kraft  die  Formel  112). 
Ihre  Kichtung  steht  normal  auf  der  Schwin- 
gungsebene des  Pendels  und  sucht  diese  ent- 
gegengesetzt der  Erddrehung  zu  drehen. 
Wir  können  durch  folgende  rohe  Betrachtung 
uns  plausibel  machen,  um  welchen  Winkel 
die  Schwingungsebene  des  Pendels  sich 
relativ  zur  Erde  in  24  Stunden  dreht.  Wenn 
das  Pendel  sich  am  Nordpol  befände, 
und  die  Schwingungsebene  etwa  am  Anfange 
der  Zeit  dem  Nullmeridian  parallel  wäre, 
so  würde  wegen  des  Trägheitsgesetzes  die 
Schwingungsebene  des  Pendels  ihre  Richtung 
im  Räume  (d.  h.  relativ  zum  Fundamental- 
system) beibehalten,  die  Erde  sich  aber  unter 
dem  Pendel  in  24  Stunden  um  360 *'  herum- 
drehen, so  daß  nach  dieser  Zeit  das  Pendel 
wieder  im  Nullmeridian  schwingt.  Die 
Schwingungsebenc  des  Pendels  hat  sich 
also  in  24  Stunden  unter  dem  Einflüsse  der 
Coriolisschen  Kraft  um  360"  gedreht. 
Nach  Gleichung  112)  wird  nun  die  Coriolis- 
sche Kj-aft,  in  je  niedere  Breiten  (p  wir 
kommen,  immer  kleiner  und  unter  der  geo- 
graphischen Breite  tp  verhält  sie  sich  zu  ihrem 
Wert  am  Nordpol  wie  sinr/:?:!;  es  ist  daher 
plausibel,  daß  auch  der  Winkel,  um  den  durch 
diese  Kraft  die  Schwingungsebene  des  Pendels 
gedreht  wird,  im  selben  Verhältnis  verkleinert 
wird.  Wir  erhalten  so  für  den  Winkel  a, 
um  den  sich  die  Schwingungsebene  eines 
Pendels  in  der  geographischen  Breite  99 
in  24  Stunden  relativ  zur  Erde  dreht: 

a  =  360°  sin  <p 119) 

Diese  Beziehung  wurde  durch  den  bekannten 
Foucaultschen  Pendelversnch  experi- 
mentell bestätigt. 

Eine  exakte  BehaiKlhing  des  Foucaultschen 
Pendels,  wie  überhaupt  der  in  diesen  Abschnitt 
besprochenen  Erscheinungen  findet  man  be- 
sonders gut  in  L.  Boltzmann  Prinzipe  der 
Mechanik  IL  Band. 

Literatur.  Außer  der  allgeincincn  Literatur  zur 
Mechanik  (vgl.  den  Artikel  „Bewegungs- 
lehre") kommt  in  Betracht:  J.  Perry,  Dreh- 
kreisel. Leipzig  1904-  (Populäre  Darstellung).  — 
Klein  und  Sommerfeld,  lieber  die  Theorie 
des  Kreisels.  Leipzig  1897  bis  1910.  (Mit  zahl- 
reichen Literaturangaben,  auch  über  die  An- 
wendungen des  Kreisels.  Erfordert  Kenntnis 
der  höheren  Mathematik).  —  Streints,  Die  physi- 
kalischen Grundlagen  der  Mechanik.  Leipzig. 
Behandelt  die  prinzipiellen  Fragen. 

Ph.  Frank. 


Drehung  der  Polarisationsebene. 

1.  Experimentelle  und  theoretische  Definition 
des  Vorgangs  der  Drehung  der  Polarisationsebene. 

2.  Drehung  der  Polarisationsebene  durch  lineare 
Polarisation:  a)  Durchgang  durch  isotrope  Kör- 
per, b)  Reflexion  an  gewöhnlichen  Kristallen, 
c)     Durchgang     durch     gewöhnliche     Kristalle. 

3.  Drehung  der  Polarisationsebene  durch  zir- 
kuläre Polarisation:  a)  Magnetische  Drehung  bei 
der  Reflexion  (Ke  rr- Effekt),  b)  Magnetische 
Drehung  beim  Durchgang  (Faraday- Effekt): 
cc)  Physikalische  Gesetzmäßigkeiten,  ß)  Bezie- 
hungen zur  chemischen  Konstitution,  c)  Natür- 
liche Drehung  beim  Durchgang  durch  optisch- 
aktive Kristalle:  a)  Physikalische  Gesetzmäßig- 
keiten, ß)  Beziehungen  zum  kristallographischen 
Aufbau.  Gewendete  Formen,  Drehspiegelung, 
Versuch  von  Reu  seh.  d)  Natürliche  Drehung 
beim  Durchgang  durch  optisch-aktive  isotrope 
Körper:  cc)  Auftreten  der  Drehung  bei  organischen 
Körpern:  aa)  Asymmetrisches  Kohlenstoffatom. 
ßß)  Racemverbindungen  und  ihre  Spaltung, 
intramolekidare  Kompensation  und  Molekül- 
asymmetrie, ß)  Auftreten  der  Drehung  bei  an- 
organischen Körpern.  7)  Betrag  der  Drehung 
(spezifisches  und  molekrdares  Drehungsvermögen, 
Saccharimetrie,  ^lutarotation). 

I.  Experimentelle  und  theoretische 
Definition  des  Vorgangs  der  Drehung  der 
Polarisationsebene  (vgl.  dazu  den  Artikel 
,, Lichtpolarisation").  Läßt  man  einen  ge- 
wöhnlichen Lichtstrahl  L 
(Fig.  1)  durch  ein  sogenanntes 
Nicoisches  Prisma  Ni(den 
Polarisator)  hindurchtre-  p 
ten,  welches  aus  zwei  in  be- 
stimmter Weise  begrenzten 
und  zusammengekitteten  f\j^ 
Kalkspatstücken  besteht,  so 
zeigt  das  austretende  Licht 
besondere  Eigentündich-       Si 

keiten.    Der  Strahl  falle  auf 
ein  zweites  derartiges  Prisma 
(den    Analysator),    wobei 
die  seithchen  Kanten  beider 
Prismen  einander  parallel  sein 
mögen.     Dreht  man  nun  das       p 
zweite  Prisma  um  den  Licht-         ^ 
strahl  L^   als  Achse,   derart, 
daß   der  Einfallswinkel   kon- 
stant   bleibt,    so    verändert       '^2 
sich   die    Intensität    des   aus 
dem    zweiten    Prisma    aus-       5 
tretenden    Strahls    L.,.      Die         ^ 
Intensität  hat  ein  Maximum.  "\|R. 

wenn   die  Ebenen  SiQi  und 
S0Q2  parallel  sind  (beiparal-         L 
lelen  Nicols).     Dies  tritt  bei 
der    Drehung    des    Einfalls-  Fig,  l. 

lotes  N  um  Li  zweimal,  bei 
zwei  um  180°  in  bezug  auf  diese  Rotation  von- 
einander verschiedenen  Lagen  ein.  Die  Inten- 
sität hat  ein  Minimum,  und  zwar  ist  sie 
gleich  Null,  es  erfolgt  Auslöschung  in 
den  beiden  Stellungen  des  Prismas,  welche 


Li 


Ri 


2,, 


1116 


Drehun"'  der  Polarisationsebene 


eintreten,  wenn  man  N  um  L^  als  Achse  nm 
90°  aus  der  Lage  der  parallelen  Nicols 
herausdreht.  Diese  zweite,  ebenfalls  zweimal 
vorkommende  Hauptstellung  der  Nicols  zu- 
einander wird  als  die  der  gekreuzten 
I^icols  bezeichnet.  Man  nennt  den  Strahl 
Lx  polarisiert,  um  ihn  von  einem  gewöhnlichen 
Lichtstrahl  zu  unterscheiden.  Sein  Verhalten 
gegenüber  dem  zweiten  Nicol  zeigt,  daß  seine 
Beschaffenheit  bezüghch  der  verschiedenen 
Ebenen  des  Ebenenbüschels,  welches  ihn 
zur  Achse  hat,  nicht  mehr  die  gleiche  ist. 
Dieser  an  sich  rein  geometrische,  experimen- 
telle Befund  wird  nun  von  der  herrschenden 
Theorie  des  Lichtes,  der  elektro-magne- 
tischen,  in  folgender  Weise  interpretiert 
(s,     den    Artikel     „Strahlende     Aether- 

energie"). 

Die  genannte  Theorie  nimmt  an,  daß  an 
jedem  von  Licht  erfüllten  Punkte  des  leeren 
Raumes  oder  auch  eines  materiellen  Körpers 
in  jedem  Augenblicke  eine  elektrische 
Kraft  von  bestimmter  Größe  und  Richtung 
vorhanden  sei,  die  im  Laufe  der  Zeit  außer- 
ordenthch  schnell  wechselt.  Gleichzeitig 
mit  dieser  existiert  an  dem  gleichen  Orte 
auch  eine  schnell  wechselnde  magnetische 
Kraft.  Beide  stehen  in  jedem  Augenbhcke 
aufeinander  und  auf  der  Richtung  des 
Strahles  senkrecht.  Die  Besonderheit  eines 
durch  ein  Nicoisches  Prisma  polarisierten 
Lichtstrahls  soll  nun  darin  bestehen,  daß  an 
einem  bestimmten  Punkte  die  elektrische 
Kraft  zwar  ihre  Größe  und  ihr  Vorzeichen, 
nicht  aber  ihre  Richtung  im  Laufe  der  Zeit 
periodisch  ändert.  Das  gleiche  gilt  dann 
auch  von  der  magnetischen  Kraft.  Trägt 
man  die  elektrische  und  die  magnetische 
Kraft   in   dem   betrachteten    Punkte   P   als 

Vektoren  auf 
(Fig.  2),  so  bilden 
elektrische,  ma- 
gnetische Kraft 
und  Strahlrich- 
tung ein  recht- 
winkliges Koor- 
dinatensystem, 
und  zwar  sind  die 
drei  Richtungen 
in  der  eben  erwähnten  Reihenfolge  die  Achsen 
eines  rechtshändigen  Systems;  d.  h.  sie  liegen, 
wie  es  Figur  2  zeigt,  zueinander  stets  wie  die  drei 
ersten  Finger  der  gespreizten  rechten  Hand. 
Die  Endpunkte  der  Vektoren  elektrische  und 
magnetische  Kraft  erfüllen  mit  deii  Lagen, 
die  sie  im  Laufe  der  Zeit  einnehmen,  je  eine 
gerade  Linie.  Man  pflegt  daher  die  unter 
diesem  elektromagnetischen  Bilde  darge- 
stellte Art  von  polarisiertem  Licht  als  linear- 
polarisiertes  zu  bezeichnen.  Von  den  Rich- 
tungen rund  um  den  Strahl  sind,  wie  es  nach 
dem  Verhalten  des  Strahls  L^  (Fig.  1)  sein 
muß,   zwei    Richtungen   (und   die   um   180" 


Strahl 


Magnetische 
Kraft 


Elektrische  Kraft 
Fla;.  2. 


gegen  sie  gedrehten)  als  solche  der  elektri- 
schen und  der  magnetischen  Kraft  vor  den 
übrigen  ausgezeichnet.  Die  durch  den  Strahl 
und  die  magnetische  Kraft  bestimmte  Ebene 
heißt  die  Polarisationsebene  des  Licht- 
strahls. Die  Lage  der  Polarisationsebene  in 
einem  linear-polarisierten  Strahl  ist  experimen- 
tell durch  sein  Verhalten  bei  der  Reflexion 
definiert.  Fällt  ein  solcher  unter  einem  Winkel 
von  57",  dem  sogenannten  Polarisations- 
winkel, auf  einen  unbelegten  Glasspiegel 
vom  Brechungsexponenten  1,53,  so  kann 
man  durch  Drehen  des  Spiegels  um  den  Strahl 
als  Achse  erreichen,  daß  der  reflektierte 
Strahl  verschwindet.  Die  durch  diese  Stellung 
festgelegte  Einfallsebene  steht  senkrecht  zur 
Polarisationsebene.  Li  den  meisten  uns  hier 
interessierenden  Fällen  genügt  es  indes,  den 
Winkel  zwischen  den  Polarisationsebenen 
zweier  paralleler  Strahlen  zu  kennen.  Dieser 
ergibt  sich  leicht  mit  Hilfe  eines  Nicolschen 
Prismas.  Wir  lassen  dazu  den  ersten  Strahl 
kantenparallel  auf  das  Prisma  fallen  und 
drehen  es  so  um  den  Strahl  als  Achse,  daß 
Auslöschung  eintritt.  Fällt  jetzt  der  zweite 
Strahl  auf,  so  werden  wir  das  Prisma  um 
einen  bestimmten  Winkel  um  den  Strahl 
herum  nachdrehen  müssen,  bis  wir  wieder 
Dunkelheit  erhalten.  Dieser  Winkel  ist 
offenbar  gleich  demjenigen  der  Polarisations- 
ebenen der  beiden  Strahlen.  Die  Gesamt- 
heit der  in  einem  bestimmten  Strahle  mög- 
hchen  Lagen  der  Polarisationsebene  ist 
durch  das  Ebenenbüschel  gegeben,  das  den 
Strahl  zur  Achse  hat.  Bei  gegebener  Strahl- 
richtung bleibt  also  für  die  Polarisations- 
ebene nur  noch  ein  Grad  von  Freiheit  übrig, 
und  die  verschiedenen  möglichen  Lagen  der 
Polarisationsebene  können  durch  eine  Dre- 
hung um  den  Strahl  ineinander  übergeführt 
werden. 

Das  ist  zunächst  eine  rein  geometrische 
Betrachtung.  Es  entsteht  nun  die  Frage, 
ob  in  der  Natur  Vorgänge  bekannt  sind, 
bei  denen  in  der  Tat  eine  Drehung  der 
Polarisationsebene  erfolgt.  Solcher  Vorgänge 
gibt  es  eine  ganze  Reihe. 

Wenn  wir  uns  überlegen,  wo  wir  der- 
artige Erscheinungen  etwa  zu  erwarten  haben 
werden,  so  stoßen  wir  auf  eine 
eigentümliche  Schwierigkeit. 
Denken  wir  uns.  daß  sich  ein 
linear-polarisierter  Strahl  in 
irgendeinem  homogenen  Medium 
I  fortpflanzt  und  blicken  wir  dem 
ankommenden  Strahle  entgegen 
(s.  Fig.  3).  Die  Polarisations- 
ebene im  Punkte  P^  stehe  senk- 
recht auf  der  Ebene  des  Papiers, 
was  wir  stets  einrichten  können, 
da  diese  letztere  keine  physi- 
kahsche  Bedeutung  hat.  Dann  wäre  zunächst 
denkbar,  daß  die  Polarisationsebene  des  Lichtes 


Strahl    P, 


Beobachter 
Fiir.  3. 


Drehuriü,-  der  Polarisationsebene 


1117 


in  Po  entweder  noch  senkrecht  zum  Papiere 
steht  oder  um  einen  gewissen  Winlcel  a 
nach  rechts  oder  hnlcs  gegen  die  ursprüng- 
liche Kichtung  gedreht  ist.  Besitzt  nun  das 
Medium  keine  besondere  Art  von  inner- 
licher Asymmetrie,  so  ist  kein  Grund  dafür  ! 
einzusehen,  warum  die  Drehung  gerade , 
nach  rechts  oder  gerade  nach  links  erfolgen 
sollte.  Es  ist  somit  überhaupt  kein  zureichen- 1 
der  Grund  für  eine  Drehung  der  Polarisations- 
ebene vorhanden.  Wir  sehen  also,  daß  die 
Drehung  der  Polarisationsebene  bei  der 
geradhnigen  Fortpflanzung  des  Lichtes  in 
einem  homogenen  Medium  überhaupt  keine 
allgemeine  Erscheinung  sein,  sondern  nur 
einer  bestimmten  Klasse  ausgezeichneter 
Medien  zukommen  kann.  So  ist  es  auch  in 
der  Tat,  und  man  pflegt  die  verhältnismäßig 
recht  seltenen  Medien,  deren  besondere 
Natur  eine  Drehung  der  Polarisationsebene 
des  Lichtes  bedingt,  als  natürlich-aktive 
Körper  zu  bezeichnen.  Außerdem  aber  kann 
man  auch  allen  übrigen  Medien  sozusagen 
von  außen  mit  Hilfe  eines  Magnetfeldes 
unter  Störung  der  Symmetrieverhältnisse 
des  Mediums  eine  Drehung  der  Polarisations- 
ebene aufzwingen,  die  man  magnetische 
Drehung  nennt. 

2.  Drehung  der  Polarisationsebene 
durch  lineare  Polarisation.  2a)  Durch- 
gang durch  isotrope  Körper  (vgl.  die 
Artikel  ,, Lichtreflexion"  und  ,, Licht- 
brechung"). Die  Bedingungen  für  die 
Bevorzugung  einer  bestimmten  Drehungs- 
richtung, die  bei  der  Fortpflanzung  inner- 
halb eines  homogenen  Mediums  so  schwer 
eintreten,  sind  dagegen  in  der  Regel  erfiUlt, 
wenn  es  sich  um  den  Uebergang  des  Lichtes 
über  die  Grenzen  zweier  Medien  bei  der 
Brechung  oder  Reflexion  handelt.  Wir 
setzen  beide  Medien  zunächst  als  isotrop 
voraus.  Es  handle  sich  etwa  um  Glas  und 
Luft.  Worin  diese  Bevorzugung  besteht, 
können  wir  uns  auch  hier  wieder  durch  eine 
einfache  geometrische 
Betrachtung  klar- 
machen. In  Figur  4 
haben  P^,  P2,  die 
gleiche  Bedeutung 
wie  früher  in  Figur  3. 
B  bezeichnet  die  Stel- 
lung des  Beobachters. 
Durch  P2  aber  möge 
eine  Ebene  E  hin- 
durchgehen (ihr 
Schnitt  mit  der 
Ebene  des  Papiers  sei 
El  E,),  welche  das 
Medium  I  vom  Bre- 
chungsexponenten Ui  vom  Medium  II  mit 
dem  Brechungsexponenten  w^  trennt.  Das 
Lot  N  auf  der  Ebene  E  kann  dann  noch 
irgendeine  der  von  P.,  ausgehenden  Geraden 


-P, 


B 

Fisr.   4. 


sein,  welche  in  die  durch  Pg  E^  E2  gelegte 
Ebene  fallen.  Legen  wir  jetzt  durch  P1P2B 
eine  Ebene  senkrecht  zu  derjenigen  des 
Papiers,  so  werden  die  beiden  Halbräume 
zur  Rechten  und  zur  Linken  von  P1P2B 
nicht  mehr  symmetrisch  in  bezug  auf  diese 
Ebene  sein,  insofern  die  Spur  der  Ebene  E 
in  der  Papierebene  mit  P1P2  in  dem  einen 
Halbraum  einen  stumpfen  Winkel  E1P2P1, 
in  dem  anderen  Halbraum  einen  spitzen 
Winkel  P1P2E.,  bildet.  Soweit  sich  der 
Einfluß  der  Grenzfläche  physikalisch  be- 
merkbar macht,  wird  dann  einer  Drehung 
der  Polarisationsebene  in  bestimmtem  Sinne 
kein  Symmetriegrund  mehr  entgegenstehen; 
d.  h.  im  reflektierten  und  gebrochenen  Strahl 
braucht  also  die  Polarisationsebene  nicht 
mehr  senkrecht  zur  Ebene  des  Papiers  zu 
stehen.  Allerdings  ändert  bei  der  Reflexion 
und  Brechung  auch  der  Strahl,  die  von  uns 
angenommene  Drehungsachse  der  Polari- 
sationsebenen, seine  Richtung,  und  es  wird 
infolgedessen  schwierig  zu  definieren,  was 
man  in  einem  solchen  Falle  eigentlich  unter 
Drehung  der  Polarisationsebene  zu  verstehen 
hat.  Immerhin  besitzen  wir  ein  System  von 
Formeln,  welches  uns  ganz  allgemein  ge- 
stattet, für  den  Fall,  daß  zwei  durchsichtige 
isotrope  Körper  aneinander  grenzen,  die 
Lage  der  Polarisationsebene  im  reflektierten 
und  gebrochenen  Strahle  eindeutig  und 
der  Erfahrung  entsprechend  anzugeben,  wenn 
ihre  Richtung  im  einfallenden  Strahle  (natür- 
Hch  daneben  auch  die  Richtung  des  Strahles 
selbst)  gegeben  ist.  Dieses  Formelsystem 
soll  hier  nicht  ausführUch  angegeben  werden. 
Man  findet  es  in  den  Lehrbüchern  der  Optik, 
Wir  wollen  hier  nur  einige  vom  Standpunkte 
der  Drehung  der  Polarisationsebene  aus  be- 
sonders charakteristische  Spezialfälle  be- 
handeln. 

Daß  bei  der  Reflexion  und  Brechung 
Aenderungen  des  Winkels  der  Polarisations- 
ebene gegen  die  Einfallsebene  stattfinden, 
folgt  schon  aus  den  Grundtatsachen  der 
Erzeugung  polarisierten  Lichtes  durch  diese 
beiden  Phänomene.  Trifft  natürliches  Licht 
unter  dem  Polarisationswinkel  aus  Luft  auf 
eine  Glasplatte,  so  ist  der  gebrochene  Strahl 
teilweise  senkrecht  zur  Einfallsebene  polari- 
siert, der  reflektierte  hingegen  vollständig 
in  der  Einfallsebene.  Dies  wird  so  erklärt, 
daß  das  natürliche  Licht  als  ein  Gemisch 
aus  gleichen  Teilen  von  Licht  angesehen 
werden  kann,  das  in  der  Einfallsebene  und 
senkrecht  zu  ihr  polarisiert  ist,  und  daß 
jede  dieser  beiden  Lichtarten  einen  ver- 
schiedenen Reflexionskoeffizienten  besitzt. 
Ist  nun  das  einfallende  Licht  tatsächUch 
hnear- polarisiertes  von  der  angegebenen 
Beschaffenheit,  so  steht  die  Polarisations- 
ebene des  einfallenden  Lichtes  unter  einem 
Winkel    von    45°   gegen    die    Einfallsebene. 


1118 


Drehima-  der  Polarisationsebene 


Fig.  5. 


Das  reflektierte  Licht  wird  auch  jetzt  voll- 
ständig in  der  Einfallsebene  polarisiert  sein, 
d.  h.  es  hat  also  diesmal  eine  Drehung  der 
Polarisationsebene  bei  der  Reflexion  statt- 
gefunden. Natürlich  könnte  man  dies 
Resultat  auch  mit  Hilfe  der  oben  erwähnten 
Formeln  ableiten. 

Während    hier   die   Drehungserscheinung 
durch     Aende- 
5  rung  der  Strahl- 

'  ^  richtung    kom- 

pliziert wird, ; 
gibt  es  bei  der 
Brechung  Fälle 
von  Drehung 
der  Polarisa- 
tionsebene, in 
denen  der  Strahl 
seine  Rich- 
tung beibehält. 
Es  sei  (Fig.  5)  P  eine  planparallele  Glasplatte 
in  Luft,  auf  welche  ein  linear-polarisierter 
Strahl  Si  unter  dem  Einfallswinkel  cp  auf- 
fällt, X  der  iiach  dem  Snelliusschen  Gesetz 

sin  w 
aus     dem    Brechungsexponenten    n  =  .,-•„—- 

zu  berechnende  Brechungswinkel.  Der  aus 
der  Platte  austretende  Strahl  S.,  ist  dem  ein- 
fallenden parallel,  und  wir  können  deshalb 
hier  wieder  von  einer  Drehung  der  Polari- 
sationsebene auch  im  strengen  Sinne  sprechen. 
Wie  bereits  erwähnt,  wird  die  in  der  Einfalls- 
ebene polarisierte  Komponente  am  Glase 
stärker  reflektiert  als  die  senkrecht  dazu 
polarisierte;  das  gleiche  gilt  für  die  zweite 
Reflexion  an  Luft  in  Glas.  Im  Strahl  Sa 
wird  daher  der  senkrecht  zur  Einfallsebene 
polarisierte  Anteil  stärker  sein  als  in  Si. 
Die  Polarisationsebene  hat  sich  also  in  dem 
Sinne  gedreht,  daß  der  im  ersten  Quadranten 
liegencie  Winkel  derselben  mit  der  Ebene 
des  Papiers  größer  geworden  ist. 

Man  kann  dieses  Resultat  auch  leicht  quanti- 
tativ mit  Hilfe  von  Formeln  des  erwähnten  Sy- 
stems herleiten.  Sei  Ep  die  Amplitude  der  in  der 
Einfallsebene  liegenden  Komponente  der  elek- 
trischen Ivraft,  Es  die  Amplitude  der  senkrecht 
zur  Einfallsebene  liegenden  Komponente  der- 
selben. Dann  sind,  wenn  qp  und  %  allgemein  den 
Einfalls-  und  Brechungswinkel  bezeichnen,  die 
Amplituden  nach  dem  Uebergang  über  die  Grenze 
der  beiden  Medien  nach  den  sogenannten  Fres- 
n eischen  Reflexionsformeln: 


Dp  =  E 


sm  %  cos  qp 


Ds  =  Es 


^  sin  {q)+%)  cos  ((p 
sin  X  cos  qp 


-%)' 


Ds      Es        .         , 

JJp         -Cip 


sin  (qp-f  j;) 

also  nach  dem  Uebergang  über  die  Grenzfläche 
Glas  — Luft,  wo  qpund  %  ihre  Rollen  vertauschen: 

~=  ~  cos  {if—x)  cos  (qp— ;u)  =  g^  cos2  (qp— ;j). 

Da  cos^  (qp — %)  notwendig,  außer  bei  senkrechter 
Inzidenz,  <1,  so  ist  hiernach  also  im  Strahle  Sj 


die  elektrische  Kraft  mehr  nach  der  Einfalls- 
ebene zu  geneigt  als  im  Strahle  Sj;  die  der  Po- 
larisationsebene entsprechende  magnetische  Karft 
hingegen  ist  stärker  gegen  die  Einfallsebene 
aufgerichtet,  so  daß  wir  das  vorher  durch  quali- 
tative Betrachtung  gewonnene  Resultat  wieder- 
finden. 

Die  Fälle,  in  denen  die  beiden  Medien, 
über  deren  Grenze  das  Licht  geht,  nicht 
beide  durchsichtig  sind,  gehören  nicht  hierher. 
Denn  dabei  bleibt  einfallendes  linear-polari- 
siertes  Licht  im  allgemeinen  überhaupt 
nicht  hnear,  sondern  wird  infolge  eintreten- 
der Phasenverschiebung  elliptisch-polari- 
siert;  d.  h.  das  Verhalten  des  Strahls  be- 
züglich der  verschiedenen  zu  ihm  senkrechten 
Richtungen  ist  ein  solches,  als  ob  die  End- 
punkte des  Vektors  elektrische  Kraft  den 
Umfang  einer  Ellipse  durchliefen.  Es  ver- 
steht sich,  daß  das  geradlinig-polarisierte 
Licht  den  Spezialfall  des  elliptisch-polari- 
sierten  darstellt,  in  welchem  die  kleine  Achse 
der  Ellipse  auf  Null  zusammenschrumpft. 
Auch  bei  der  Reflexion  an  der  Grenze 
zweier  durchsichtiger  Medien  kann  der 
lineare  Charakter  des  einfallenden  polari- 
sierten Lichtes  in  gewissen  Fällen  zugunsten 
der  allgemeineren  elliptischen  Form  ver- 
loren gehen.  Dies  ist  der  Fall,  wenn  die 
Trennungsfläche  infolge  von  Uebergangs- 
schichten  keine  scharfe  Grenze  darstellt  oder 
bei  Totalreflexion. 

2b)     Reflexion      an     gewöhnlichen 
Kristallen  (vgl.  auch  den  Artikel ,, Doppel- 
brechung").   Dagegen  bleibt  an  der  Grenze 
eines  durchsichtigen  isotropen  Körpers  (der 
Luft)  und   eines  durchsichtigen  anisotropen 
Körpers  (eines  Kristalls)  der  lineare  Charakter 
des   Lichtes   sowohl   bei   der   Reflexion   wie 
1  bei  der  Brechung  erhalten.     Die  Lage  der 
Polarisationsebene  im  reflektierten  und  ge- 
I  brochenen  Strahle  (es  sind  bei  der  Brechung 
[  wegen  der  Doppelbrechung  der  Kristalle  hier 
lim  allgemeinen  zwei  Strahlen,  der  ordent- 
\  liehe  und  der  außerordentliche,  zu  unter- 
i  scheiden)  kann  wieder  aus  der  Beschaffenheit 
i  des    einfallenden    Strahles    mit    Hilfe    von 
Formeln,  die  eine  Verallgemeinerung  der  auf 
S.  1117  erwähnten  sind,  erschlossen  werden. 
Während   ein  linear-polarisierter  Strahl,  der 
\  senkrecht  aus  Luft  auf  einen  isotropen  Körper 
auffällt,     aus     Symmetriegründen    bei     der 
Reflexion  keine  Drehung  der  Polarisations- 
ebene erfährt,  weil  dann  die  auf  S.  1117  ge- 
machte Unterscheidung  zwischen  dem  Halb- 
ranm    mit   stumpfem   und    spitzem    Winkel 
ihre  Bedeutung  verliert,  kann  eine  Drehung 
bei  der  Reflexion  an  Kristallen  auch  bei  nor- 
maler Inzidenz  eintreten.  Die  Anisotropie  des 
Kristalls  stellt  nämlich  einMoment  dar,  welches 
die  allseitige  Symmetrie  um  einen  senkrecht 
auf  eine  Grenzfläche  fallenden  Strahl  herum 
aufhebt.    Sei  (Fig.  6)  EjE,  in  der  Ebene  des 


Dreliune-  der  Polarisationsebene 


1119 


—  U 


Fi>.  6. 


Papiers  die  Spur  der  ebenen  Grenzfläche 
zwischen  Luft  und  einem  einachsigen  Kristall, 
J1J2  die  Richtung  des  einfallenden  Strahls, 

A  die  in  die 
Papierebene  fal- 
lende Richtung 
der  optischen 
Achse.  Die 

Ebene   des  Pa- 
piers ist    dann 
ein    Haupt- 
schnitt   des 
Kristalls.      Die 
durch  J1J2  ge- 
legte   Polarisationsebene     des     einfallenden 
Strahles    wird    im    allgemeinen    den    Raum 
in   zwei  Halbräume  teilen,    derart   daß   der 
Strahl    in     Luft     mit     der    Richtung     der 
optischen    Achse   in    dem    einen    Halbraum 
einen    spitzen  Winkel   aj,    in    dem  anderen 
einen    stumpfen    Winkel    a^    bildet.        Die 
Drehungen  in  diese  beiden  Halbräume  hinein 
sind  also  nicht  mehr  untereinander  gleich- 
wertige  Vorgänge,    und   es   kann   also   sehr 
wohl  eine  Drehung  in  dem  einen  oder  anderen 
Sinne   bei   der   Reflexion   stattfinden.      Ge- 
wisse   Sonderfälle   nehmen   indes   eine   Aus- 
nahmestellung ein.   Ist  z.  B.  ai=o  und  damit 
«2=1800,  ^]^    }i_  fällt  die  optische  Achse  mit 
dem  Einfallslote  und  bei  senkrechter  Inzidenz 
also    auch    mit    dem    einfallenden    Strahle 
zusammen,    so    ist    aus    Symmetriegründen 
wieder  keine  Drehung  möglich.  Experimentell 
ist  die  besprochene  Drehung  der  Polarisations- 
ebene     bei     normaler 
Reflexion  an  Kristallen 
von  S  e  n  a r  m  0  n  t  nach- 
gewiesen worden.     Da- 
bei   bediente    er    sich 
eines  Kunstgriffes  von 
Fizeau,    welcher    ge- 
stattet     den      normal 
reflektierten  Strahl  auf- 
zufangen, ohne  den  ein- 
fallenden    abzuhalten. 
Ein  linear-polarisierter 
Lichtstrahl  AB  (Fig.  7) 
wird  von  der  Glasplatte 
ST  nach  einer  zweiten 
•Glasplatte  KL  reflektiert  und  von  der  letzteren 
normal  reflektiert.  Der  reflektierte  Strahl  CM 
fällt  auf  ein  Nicol  N,  welches  auf  Auslöschung 
eingestellt  ist.    Legt  man  nun  eine  Kristall- 
platte   eines    einachsigen    Kristalls    auf    die 
Glasplatte  KL  und  steht  die  Polarisations- 
ebene nicht  gerade  im  oder  senkrecht  zum 
Hauptschnitt  der  Kristallplatte,  so  erscheint 
das  früher  ausgelöschte  Bild  wieder  und  kann 
durch   eine   Drehung   des   Nicols   um   einige 
Grade  neuerdings  ausgelöscht  werden.    Daß 
die  Beträge  der  Drehung  dem  Formelsystem 
der    Kristalloptik   entsprechen,    wies    später 
Cornu  nach. 


Fisr. 


Die  obige  Betrachtung  über  die  geometri- 
sche Möghchkeit  der  Drehung  der  Polarisa- 
tionsebene bei  normaler  Inzidenz  kann  durch 
eine  mehr  ins  einzelne  gehende  physikahsche 
Bemerkung  ergänzt  werden.  Wir  hatten 
gesehen  (s.  oben  S.  1117),  daß  bei  der  Reflexion 
an  einem  isotropen  Körper  die  in  der  Ein- 
fallsebene polarisierte  und  die  senkrecht 
dazu  polarisierte  Welle  einen  verschiedenen 
Reflexionskoetfizienten  besitzen.  In  analoger 
Weise  besitzen  bei  der  KristalLreflexion  die 
beiden  im  Hauptschnitt  und  senkrecht 
dazu  polarisierten  Wellen  verschiedene  Re- 
flexionskoeffizienten, und  die  verschieden- 
artige Schwächung  der  in  den  beiden  aus- 
gezeichneten Ebenen  polarisierten  Kompo- 
nenten der  einfallenden  Welle  bedingt  natür- 
lich auch  hier  nach  der  Reflexion  eine 
Drehung  des  Winkels  der  Polarisationsebene 
mit  einer  ausgezeichneten  Ebene,  etwa  dem 
Hauptschnitt. 

2c)  Durchgang  durch  gewöhnliche 
Kristalle  (vgl.  auch  die  Artikel  ,, Doppel- 
brechung" und  „Kristalloptik").  Wir 
wenden  uns  zur  Brechung  an  der  Grenze 
kristallinischer  Medien.  Auch  hier  ist  wie 
bei  isotropen  Körpern  der  interessanteste 
Fall  derjenige  der  Brechung  an  einer  plan- 
parallelen Platte.  Wir  führen  hier  nur  zwei 
charakteristische  Spezialfälle  an,  in  deren 
einem  nach  dem  Durchgang  der  ordentliche 
und  der  außerordenthche  Strahl  sich  wieder 
miteinander  zusammensetzen,  im  anderen 
nicht. 

I.  Ein  schmales  Lichtbündel  S  (Fig.  8)  falle 
senkrecht  auf  eine  Kalkspatplatte,  deren  optische 
Achse  A  weder  senkrecht  noch  parallel  zur 
Grenzfläche  sei.  Dann  geht  der  ordentliche 
Strahl  S,  nnabgelenkt  durch  die  Platte  hin- 
durch und  ist  im  Hauptschnitt  polarisiert;  der 
außerordentliche  Strahl  hmgegen  ist  senkrecht 
zum  Hauptschnitt  polarisiert.  Bei  dem  ordent- 
lichen Strahle  kann  man  nun,  da  die  Strahl- 
\  richtung  unverändert  ist,  von  einer  Drehung  der 
Polarisationsebene  in  strengem  Sinne  sprechen. 
Beseitigt  man  den  außerordentlichen  Strahl  Sg, 
was  leicht,  z.  B.  durch  Abblenden,  zu  bewerk- 
stelligen ist,  so  tritt  aus  der  Kalkspatplatte  nur 
ein  einziger  linear  polarisierter  Strahl  der  gleichen 
Richtung  wie  der  einfallende  aus,  dessen  Pola- 


Fiff.  8. 


Fig.  9. 


risationsebene  gegen  die  des  ursprünglichen  um 
einen  bestimmten  Winkel  gedreht  ist.  Die  Größe 
dieser  Drehung  ist  offenbar  gleich  dem  Winkel 
zwischen  der  p]bene  des  Hauptschnittes  und  der 
Polarisationsebene  des  ursprünglichen  Strahls. 
Dieser  Wmkel  kann  beliebige  Werte  zwischen  0** 


1120 


Dreliunff  der  Polarisationsebene 


und  90"  haben.  Je  größer  er  ist,  desto  kleiner 
ist  die  Intensität  des  durchgehenden  ordent- 
lichen Strahls,  weil  für  ihn  nur  die  in  Richtung 
■des  Hauptschnittes  liegende  magnetische  Kom- 
ponente des  einfallenden  Strahls  in  Betracht 
kommt.  Die  Größe  der  Drehung  ist,  wie  aus  dem 
Gesagten  unmittelbar  folgt,  hier  unabhängig 
von  der  Dicke  der  Kristallplatte,  was  diese  Er- 
scheinung der  Drehung  der  Polarisationsebene 
beim  Durchgang  sehr  wesentlich  von  denjenigen 
Durchgangserscheinungen  unterscheidet,  die  wir 
später  noch  kennen  lernen  werden. 

IL  Es  falle  (Fig.  8)  die  Ivilstallachse  A  in  die 
Grenzebene;  dann  wird  weder  der  ordentliche 
noch  der  außerordentliche  Strahl  abgelenkt. 
Die  Strahlen  treten  also  zusammen  in  der  gleichen 
Richtung  aus  und  setzen  sich  zu  einem  einzigen 
zusammen.  Aber  wegen  ihrer  ungleichen  Fort- 
pflanzungsgeschwindigkeit im  Ivristall  haben  sie 
eine  Phasenverschiebung  gegeneinander  erlitten, 
und  die  beiden  zueinander  senkrechten  Strahlen 
setzen  sich  daher  im  allgemeinen  gar  nicht  mehr 
zu  einem  linearen,  sondern  zu  einem  elliptisch 
polarisierten  zusammen.  Nur  in  Ausnahmefällen, 
wenn  nämlich  der  Gangunterschied  der  Strahlen 
im  Kristall  ein  Vielfaches  einer  halben  Wellen- 
länge beträgt,  ist  das  austretende  Licht  linear. 
Ist  der  Gangunterschied  ein  gerades  Vielfaches 
einer  Halbwellenlänge,  so  stimmt  die  Polarisations- 
ebene des  austretenden  mit  der  des  eintretenden 
Strahles  überein,  ein  Fall,  der  also  hier  nicht  in- 
teressiert. Anders  dagegen  liegen  die  Dinge, 
wenn  er  ein  ungerades   Vielfaches   einer   Halb- 

n      3 
weilenlänge  h^,    ^  ?.  usw.)  ist.    Sei  P^  (Fig.  9) 

aach  Lage  und  Größe  ein  Maximalwert  des 
Polarisationsvektors,  d.  h.  des  Durchschnitts 
der  Polarisationsebene  mit  einer  zum  Strahl 
senlaechten  Ebene,  vor  Eintritt  in  den  Kristall. 
Der  Polarisationsvektor  fällt  nach  dem  früheren 
(s.  oben  S.  1116)  offenbar  mit  dem  Vektor  magne- 
tische Kraft  zusammen.  Seien  o,  und  ej  die  Kom- 
ponenten des  Polarisationsvektors  im  Haupt- 
schnitt und  senkrecht  dazu;  dann  wird,  sofern 
der  Gangunterschied  eine  Halbwellenlänge  be- 
trägt, nach  dem  Austritt  aus  dem  Kristall  dem 
nach  Richtung  und  Größe  dem  Werte  ej  gleichen 
Wert  62  jetzt  der  Vektor  Oo  von  der  gleichen 
Größe  aber  der  entgegengesetzten  Richtung 
Avie  Ol  entsprechen,  eo  und  0,  setzen  sich  zu  einem 
linearen  Strahle  P,  zusammen,  der  mit  Pj  einen 
Winkel  2a,  symmetrisch  zur  Polarisationsebene 
des  außerordentlichen  Strahles,  bildet,  wenn  a 
den  spitzen  Winkel  zwischen  dieser  letzteren 
und  der  des  eintretenden  Lichtes  bezeichnet. 
Bringt  man  also  ein  solches  Kristallblättchen 
zwischen  gekreuzte  Nicols  und  beleuchtet  mit 
•einer  geeigneten  Farbe,  (nämlich  einer  solchen, 
für  welche  der  Gangunterschied  ein  ungerades 
Vielfaches  einer  Halbwellenlänge  ist),  so  klärt 
sich  das  Gesichtsfeld  auf,  und  es  tritt  erst  wieder 
Auslöschung  nach  einer  Drehung  des  Analysators 
um  2c^  ein. 

3.  Drehung  der  Polarisationsebene 
<iurch  zirkuläre  Polarisation.  3a)  Magne- 
tische Drehung  bei  der  Reflexion. 
Kerr-Effekt  (vgl.  auch  den  Artikel  „Mag- 
netooptik"). Eine  Vorzugsrichtung,  wie 
"die  optische  Achse  sie  in  einem  einachsigen 


Kristall  darstellt,  kann  man  künstlich  in 
isotropen  Substanzen  durch  Magnetisierung 
derselben  schaffen  (s.  oben  S.  1117).  Allerdings 
machen  sich  Wirkungen  hiervon  auf  die 
Lage  der  Polarisationsebene  bei  der  Re- 
flexion, die  wir  ebenso  wie  vorher  bei  den 
Kristallen  auch  hier  zuerst  behandeln  wollen, 
nur  an  sehr  stark  magnetischen  Substanzen, 
insbesondere  den  drei  in  diesem  Sinne  aus- 
gezeichneten Metallen,  Eisen,  Nickel  und 
Kobalt,  geltend.  Die  drei  genannten  Körper 
sind  stark  absorbierend,  und  man  sollte  da- 
her nach  S.  1118  erwarten,  daß  das  von  ihnen 
reflektierte  Licht,  auch  wenn  es  beim  Auf- 
treffen linear-polarisiert  ist,  nach  der  Re- 
flexion im  aligemeinen  elliptisch  sein  wird. 
Aber  es  hat  sich  herausgestellt,  daß  das 
Verhältnis  der  kleinen  zur  großen  Achse 
der  Ellipse  in  dem  uns  hier  vor  allem  an- 
gehenden Falle  der  normalen  Inzidenz  jeden- 
falls einen  so  geringen  Betrag  hat,  daß  man 
das  zurückgeworfene  Licht  praktisch  als 
linear-polarisiert  ansehen  kann.  Der  Einfluß 
der  Magnetisierung  auf  die  Beschaffenheit 
des  reflektierten  Lichtes  ist  von  Kerr  ent- 
deckt worden  und  wird  daher  als  Kerr- 
Effekt  bezeichnet.  Läßt  man  Licht  senk- 
recht auf  einen  magnetischen  Spiegel  fallen, 
so  tritt  im  allgemeinen  gerade  wie  beim 
Auftreffen  auf  einen  optisch  anisotropen 
Kristall  eine  Drehung  der  Polarisationsebene 
ein.  Ihr  Betrag  hängt  von  der  Richtung  und 
Stärke  des  Magnetfeldes  ab.  Die  Erfahrungen, 
über  den  Einfluß  beider  Umstände  kann  man 
nach  duBois  dahin  zusammenfassen,  daß 
die  Rotation  der  dem  einfallenden  Strahle 
parallelen  Komponente  der  Magnetisierung 
proportional  ist.  Es  tritt  also  überhaupt 
keine  J)rehung  ein.  wenn  die  Richtung  der 
magnetischen  Kraftlinien,  resp.  der  Magneti- 
sierungslinien in  die  Ebene  des  Spiegels 
fällt.  Wie  die  Magnetisierung  im  Gegensatz 
zur  Feldstärke  einen  Grenzwert  aufweist, 
so  tut  dies  auch  die  magnetische  Drehung 
der  Polarisationsebene  bei  der  Reflexion, 
Für  eine  Feldstärke  von  20000  Gauß  ist 
z.  B.  nach  Kundt  für 
Eisen  praktisch  der 
Grenzwert  der  Drehung 
mit  0,66"  erreicht. 
Ist  J  die  Intensität 
der  Magnetisierung,  e 
der  Drehungswinkel 
und  bedeutet  (J,N) 
den  spitzen  Winkel  zwischen  der  Normale  zum 
Spiegel  und  der  Richtung  der  Magnetisierung 
(Fig.  10),  so  wird  also  nach  duBois: 

£=KJcos(J,N). 
Die  in    dieser   Gleichung   auftretende   Kon- 
stante     wird      die     Kerr  sehe      Konstante 
genannt. 

Blicken   wir   auf   den    Spiegel   und   ver- 
gleichen die  Lage  der  Polarisationsebene  des 


Drehimg  der  Polarisationsebene 


1121 


reflektierten  und  des  einfallenden  Lichts, 
so  kann  die  eingetretene  Drehung  entweder 
im  Sinne  des  Uhrzeigers  oder  im  entgegen- 
gesetzten erfolgt  sein.  Es  fragt  sich  nun, 
welche  Art  von  Drehung  in  irgendeinem  be- 1 
sonderen  Falle  (gegebenes  Spiegelmaterial 
und  gegebenes  Magnetfeld)  eintritt  und  von  : 
welchen  Umständen  der  Drehungssinn  ab- 
hängt. Um  hierüber  Klarheit  zu  erhalten, 
müssen  wir  etwas  auf  die  Symmetriever- 
hältnisse innerhalb  eines  magnetisierten  Me- 
diums eingehen.  Da  fällt  vor  allem  auf,  daß 
der  Kerr-Effekt  auch  eintritt,  wenn  bei  nor- 
maler Inzidenz  die  magnetischen  Kraft- 
resp.  Magnetisierungshnien  senkrecht  auf 
der  Grenzfläche  stehen,  ja  daß  sogar  die 
dem  Strahl  parallele  Komponente  der  Magneti-  \ 
sierung  allein  für  den  Effekt  maßgebend  ist. 
Dies  steht  in  einem  auffälligen  Gegensatz  zu 
der  sonst  analogen,  vorher  besprochenen 
Erscheinung  der  Drehung  bei  der  Reflexion 
an  Kristallen.  Denn  dort  ist  keine  Drehung 
vorhanden,  wenn  die  optische  Achse,  die 
wir  zunächst  als  ein  der  Richtung  der  Magneti- 
sierungslinien gleichwertiges  Element  der 
Asymmetrie  betrachtet  hatten,  bei  normaler 
Inzidenz  dem  einfallenden  Strahle  parallel 
wird.  Dieser  Gegensatz  hängt  mit  dem  ver- 
schiedenen geometrischen  Charakter  der  op- 
tischen Achse  eines  Kristalles  und  demjenigen 
einer  Magnetisierungshnie  zusammen.  Die 
erstere  gibt  ledighch  eine  bestimmte  Richtung 
im  Räume  an,  diejenige  Richtung  nämUch, 
in  welcher  sich  der  ordentHche  und  der 
außerordenthche  Strahl  mit  gleicher  Ge- 
schwindigkeit fortpflanzen  (wobei  die  beiden 
zueinander  entgegengesetzten  Richtungen  der 
optischen  Achse  einander  gleichwertig  sind). 
Eine  magnetische  Kraft-  resp.  Magnetisie- 
rungshnie hingegen  gibt  allerdings  auch  eine 
Richtung  an,  diejenige  nämhch,  in  welcher 
ein  isoherter  magnetischer  Nordpol  im  Felde 
getrieben  wird;  zugleich  aber  ist  dieser 
Richtung  ein  bestimmter  Drehungssinn  zu- 
geordnet, nämhch  der  Umlaufs- 
sinn des  zu  der  Magnetkrafthnie 
senkrechten  Systems  von  elek- 
trischen Kreisströraen,  welche  ein 
magnetisches  Feld  der  in  Frage 
stehenden  Richtung  erzeugen. Diese 
Ströme  sind,  wie  dies  Figur  11  an- ; 
deutet,  erfahrungsgemäß  so  ge-  \ 
Fig.  11.  richtet,  daß  einBeobachter,  welcher 
in  Richtung  der  Kraft- resp.  Magne- 
tisierungshnie bhckt,  den  Strom  in  jedem  ein- 
zelnen Kreise  in  Richtung  des  Uhrzeigers  ver- ; 
laufen  sieht.  Es  erscheint  so  geometrisch  ver- 
ständhch,  daß  der  in  Richtung  der  Magnet- 
krafthnien  auf  treffende  Strahl  eine  Drehung  in  i 
einem  bestimmten  Sinne  erleidet.  Man  be- 
zeichnet dabei  die  Drehung  als  positiv,  wenn 
sie  in  dem  gleichen  Sinne  erfolgt,  in  welchem 
die    das   Magnetfeld   erzeugenden    positiven 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  LT. 


c:^ 


Ströme  fUeßen.  Diese  gesetzmäßige  Zu- 
ordnung einer  Drehung  zu  einer  Richtung 
wird  uns  bei  allen  noch  zu  besprechenden 
Erscheinungen  begegnen.  Auch  rein  mecha- 
nisch (durch  Torsion)  läßt  sich  einem  Medium 
ein  solcher  rotatorischer  Charakter  auf- 
zwingen, der  unter  Umständen  zu  einer 
Drehung  der  Polarisationsebene  (nach  A.  W. 
Ewell  bei  Gelatine)  führen  kann. 

Beim  Kerr-Effekt  hat  sich  ergeben, 
daß  die  Drehung  der  Polarisationsebene 
für  einen  dem  reflektierten  Strahl  entgegen- 
bhckenden  Beobachter  in  entgegengesetztem 
Sinne  erfolgt,  je  nachdem  die  zur  reflektieren- 
den Fläche  normale  Komponente  der  Magneti- 
sierungslinie in  die  Luft  oder  in  das  magnetische 
Metall  hineinweist.  Da  sich  also  der  Drehungs- 
sinn zugleich  mit  der  Magnetisierungshnie 
umkehrt,  so  erfolgt  bei  einem  bestimmten 
Metall  die  Drehung  stets  entweder  im  Sinne 
oder  im  Gegensinne  der  magnetisierenden 
Ströme.  Sie  ist  also  im  Sinne  der  obigen 
Definition  entweder  positiv  oder  negativ, 
und  die  Materialkonstante  des  Kerr-Effektes 
K  hat  daher  ein  bestimmtes  Vorzeichen. 
Die  Konstante  K  ist  für  Eisen,  Nickel  und 
Kobalt  negativ,  hingegen  positiv  für  dasMineral 
Magnetit.  Vollständig  ist  der  Wert  der  Kon- 
stanten K  indes  erst  durch  Angabe  der  Wellen- 
länge des  angewandten  Lichtes  bestimmt, 
da  sie  eine  namenthch  beim  Eisen  recht 
beträchthche  Dispersion  besitzt.  Diese  ist 
in  großen  Spektralgebieten  —  beim  Eisen, 
dem  wichtigsten  ferromagnetischen  Material, 
sogar  durchgehend  —  anomal;  d.  h.  der 
absolute  Betrag  der  Konstanten  nimmt  von 
Rot  nach  Violett  zu  ab.  DuBois  hat  für 
die  vier  oben  genannten  Substanzen  die 
Werte  der  Konstanten  K  bei  verschiedenen 
Wellenlängen  zusammengestellt. 

3b)  Magnetische  Drehung  beim 
Durchgang.  Faraday-Effekt  (vgl.  auch 
den  Artikel  „Magnetooptik"),  a)  Physi- 
kalische Gesetzmäßigkeiten.  Die  Unter- 
schiede im  Verhalten  eines  Kristalles  und 
eines  magnetisierten  Metalles,  die  uns  schon 
bei  den  Reflexionserscheinungen  entgegen- 
getreten waren  (s.  oben),  werden  noch 
auffälliger,  wenn  wir  jetzt  das  in  das  Metall 
eindringende  Licht  verfolgen.  Das  ist  wegen 
des  außerordentlich  starken  Absorptions- 
vermögens der  Metalle  schwierig  und  er- 
fordert die  Herstellung  sehr  dünner  Schichten. 
Diese  gelang  Kundt,  indem  er  beispiels- 
weise Eisen  elektrolytisch  auf  Glasplatten 
niederschlug.  Es  wurde  in  der  Tat  eine  Dreh- 
ung der  Polarisationsebene  beobachtet,  und 
zwar  in  demjenigen  Sinne,  in  welchem  die  das 
magnetische  Feld  erzeugenden  Kreisströme 
verlaufen,  also  nach  der  Definition  im  vor- 
hergehenden Abschnitt  eine  positive  Drehung, 
Da  also  auch  hier  wie  beim  Kerr-Effekt  der 
Umdrehungssinn  nur  von  der  Richtung  des 

71 


1122 


Drehunc,'  der  Polarisationsebene 


Magnetfeldes  abhängt  und  derselbe  ist, 
gleichgültig  ob  der  Strahl  in  der  Richtung 
oder  entgegengesetzt  zur  Richtung  der  magne- 
tischen Kraftlinien  verläuft,  so  kann  man 
den  absoluten  Betrag  der  Rotation  ver- 
größern, indem  man  einen  Strahl  mehrfach 
durch  Spiegelung  durch  das  magnetisierte 
Medium  hindurchschickt,  ehe  man  nach 
seinem  Austritt  in  die  Luft  die  Lage  seiner 
Polarisationsebene  feststellt.   Figur  12  deutet 


Fig.  1^ 


dies  an.  Das  Verfahren  ist  zwar  nicht  beim 
Eisen,  wo  die  Werte  der  Drehung  an  sich 
schon  sehr  große  sind,  wohl  aber  bei  schwach 
drehenden  Substanzen  von  Faraday,  nach 
dem  als  Entdecker  der  ganzen  Erscheinung 
sie  als  Faraday-Effekt  bezeichnet  wird, 
zur  Vergrößerung  der  Drehung  benutzt 
worden. 

Der  Faraday-Effekt  ist  wie  der  Kerr- 
Effekt  der  dem  Strahle  parallelen  Komponente 
der  Magnetisierung  proportional.  Er  wächst 
außerdem  im  einfachen  Verhältnis  der  im 
Metall  durchlaufenen  Strecke.  Dies  ist  ein 
völhg  anderes  Verhalten,  wie  es  der  in  einen 
durchsichtigen  Kristall  normal  eindringende 
ordentliche  Strahl  zeigt  (s.  oben  S.  1119). 
Somit  ist,  wenn  Strahl  und  Magnetisierungs- 
linien einander  parallel  sind,  die  Drehung^) 
Sl  für  die  Strecke  1: 

a^xplJ  cos  ( J,N), 
wobei  N  jetzt  die  Strahlrichtung  bezeichnet. 
Die  Konstante  yj  wird  die  Kundtsche 
Konstante  genannt.  Wegen  des  Sättigungs- 
wertes der  Magnetisierung  in  den  ferro- 
magnetischen  MateriaHen  strebt  auch  die 
Drehung  für  eine  gegebene  Strecke  mit 
wachsender  Stärke  des  Magnetfeldes  einem 
Grenzwerte  zu.  Die  Dispersion  ist  bei  Eisen, 
Nickel  und  Kobalt  durchweg  anomal.  Die 
absoluten  Werte  der  Drehung  würden  in 
starken  Magnetfeldern  bei  einigermaßen  be- 


^)  Ein  Unterschied  der  Größe  von  ip  bei 
Umkehrung  des  Magnetfeldes  kann  eintreten, 
wenn  die  Substanz  zugleich  sehr  stark  natürlich- 
aktiv ist.  Dies  ist  von  G.  Vieth  für  den  kri- 
stallinisch-flüssigen Anisalamino-fi-Methylzimt- 
f^äure-akt-amylester  gezeigt  worden. 


1  trächtlichen  Längen  ganz  ungeheure  sein. 
'  So  berechnet  sich  nach  Kundt  die  Drehung 
;  in  1  cm  gesättigtem  Eisen  für  rotes  Licht 
zu  rund  200000°!  Dies  legt  die  Vermutung 
nahe,  daß  ein  beobachtbarer,  wenn  natürlich 
auch  wegen  der  sehr  viel  kleineren  erreich- 
baren Magnetisierung  weit  kleinerer  Effekt 
auch  bei  anderen,  para-  wie  diamagnetischen 
Substanzen,  auftreten  wird.  Das  ist  in  der 
Tat  der  Fall,  und  die  Erscheinung  der 
Drehung  der  Polarisationsebene  beim  Durch- 
gang durch  magnetisierte  Medien  ist  auch 
gar  nicht  an  den  ferromagnetischen  Metallen, 
an  denen  sie  wegen  der  Absorption  schwierig 
zu  untersuchen  ist,  entdeckt  worden.  Fara- 
day, der  die  Erscheinung  auf  Grund  theore- 
tischer Betrachtungen  vorausgesehen  und 
gesucht  hatte,  hat  sie  an  einem  Stücke  von 
blei-  und  borsäurehaltigem  Glase  aufge- 
funden. Sie  läßt  sich  bei  den  festen  und 
flüssigen,  nicht  zu  stark  absorbierenden 
Substanzen  leicht  mit  Hilfe  eines  kräftigen 
Elektromagneten  nachweisen,  und  nur  bei 
den  Gasen  wird  die  Drehung  so  klein,  daß 
dieser  Nachweis  besondere  Hilfsmittel  er- 
fordert. Aber  auch  hier  ist  ihre  Existenz 
von  Kundt  und  Röntgen  gezeigt  worden. 
Die  Abhängigkeit  der  Drehung  von  der 
durchlaufenen  Strecke  und  der  Intensität 
und  Richtung  der  Magnetisierung  ist  bei  den 
durchsichtigen  Substanzen  die  gleiche  wie 
bei  den  ferromagnetischen  Metallen.  Nur 
kann  hier  wegen  der  Konstanz  der  magne- 
tischen Suszeptibilität  bei  den  nicht  gerade 
ferromagnetischen  Substanzen  die  Drehung 
auch  der  magnetischen  Feldstärke  H  pro- 
portional gesetzt  werden,  so  daß  man  erhält 

^^=folH. 
Die  Konstante  co  heißt  die  Verdetsche 
Konstante.  Die  enormen  Werte  der  Dre- 
hung in  Eisen,  Nickel  und  Kobalt,  auf  die 
Längeneinheit  berechnet,  sind  ausschließlich 
durch  die  außerordenthch  hohe  erreichbare 
Magnetisierung  bedingt.  Die  absoluten 
Werte  der  Konstante  yj  für  die  genannten 
drei  Metalle  stehen  sogar  denjenigen  einer 
ganzen  Reihe  von  Substanzen  wie  Wasser, 
Schwefelkohlenstoff  und  Faraday s  Glas 
nach. 

Tiefer  als  die  oben  gegebene  Betrachtung 
über  die  rein  geometrische  MögHchkeit  der 
Erscheinung  dringt  eine  speziellere  optische 
Auffassung  in  das  Wesen  der  magnetischen 
Drehung  ein.  Hiernach  wird  in  einem 
magnetisierten  jMedium  ein  parallel  den  Kraft- 
linien eintretender  linear-polarisierter  Strahl 
in  zwei  entgegengesetzt  zirkular-polarisierte 
von  verschiedener  Fortpflanzungsgeschwin- 
digkeit zerlegt.  Es  läßt  sich  dann  zeigen, 
daß  sich  diese  beiden  Strahlen  beim  Austritt 
aus  dem  Magnetfelde  wieder  zu  einem 
hnearen  zusammensetzen,  der  aber  nach  rechts, 
d.  h.  für  den  dem  Strahl  entgegenblickenden 


Drehung  der  Polarisationsebene 


112a 


Beobachter  im  Sinne  des  Uhrzeigers,  oder 
nach  links  gegen  die  ursprüngMche  Richtung 
gedreht  ist,  je  nachdem  die  rechts-  oder 
hnkszirkular-polarisierte  Welle  die  schnellere 
ist.  In  der  Tat  ist  von  verschiedenen  Seiten 
(Righi,  H.  Beccjuerel,  Cornu)  nach  einer 
Interferenzmethode  gezeigt  worden,  daß  ein 
rechts-  und  ein  linkszirkularer  Strahl  in 
einem  magnetisch  erregten  Faraday sehen 
Glase  verschiedene  Geschwindigkeit  be- 
sitzen. 

Die  Ungleichheit  der  Fortpflanzungs- 
geschwindigkeit weist  nach  der  Resonanz- 
theorie  der  Dispersion,  die  diese  Erschei- 
nung durch  das  mehr  oder  weniger  starke 
Mitschwingen  geladener  Teilchen,  namenthch 
von  Elektronen  und  positiv  geladenen  Atomen 
des  Körpers  erklärt,  zugleich  auf  eine  etwas 
verschiedene  Lage  der  Absorptionsmaxima 
für  rechts-  und  hnkszirkulares  Licht  (zirku- 
larer Dichroismus)  in  magnetisierten  Me- 
dien hin.  Eine  solche  ist  in  der  Tat  vor- 
handen; es  ist  der  sogenannte  longitudinale 
inverse  Zeeman-Effekt.  Nach  der  durch 
die  Erfahrung  bestätigten  Resonanztheorie 
erreichen  ferner  die  Brechungsexponenten 
in  unmittelbarer  Nähe  eines  Absorptions- 
maximums abnorm  hohe  Werte.  Die  Ab- 
sorptionsmaxima für  d-  und  1-Licht  fallen 
aber  wie  erwähnt  nicht  zusammen,  sondern 
entsprechen  Perioden  des  Lichtes,  die  einer- 
seits ein  wenig  größer,  andererseits  ein  wenig 
kleiner  sind  als  die  Periode  des  Absorptions- 
maximums im  nichtmagnetisierten  Medium. 
Figur  13  gibt  schematisch  den  Gang  des 
Absorptionsindex  k  und  den  des  der  Ge- 
schwindigkeit umgekehrt  pro- 
portionalen Breehungsexponen- 
ten  n  für  d-  und  1-Licht  wieder. 
Man  erkennt  daraus,  daß  man 
beiderseits  außerhalb  der  Linien 
des  Zeemanschen  Dupletts 
Ld  und  Li  eine  abnorm  hohe 
Drehung  eines  und  desselben  Vor- 
zeichens und  zwischen  ihnen  einen 
abnorm  hohen  Drehungswert  des 
entgegengesetzten  Vorzeichens  zu 
erwarten  hat.  In  der  Tat  haben  Macalu  so 
und  Corbino  bei  Natriumdampf  unmittelbar 
"außerhalb  der  Linien  des  Dupletts  außer- 
ordenthch  stark  positive  Drehung,  Zeeman 
innerhalb  des  Dupletts  abnorm  hohe  negative 
Drehung  gefunden.  Auch  an  gewissen  ge- 
färbten Kristallen  (Xenotim  usw),  die 
sich  in  Richtung  der  optischen  Achse  wie 
isotrope  Körper  verhalten,  hat  J.  Becquerel 
bei  tiefen  Temperaturen  die  Forderungen  der 
Theorie  bestätigen  können.  Die  anomale 
Dispersion  der  Rotationspolarisation 
(aUmähhche  Drehung  der  Polarisationsebene 
beim  Durchgang  durch  aktive  Medien),  die 
uns  schon  früher  bei  den  ferromagnetischen 
Metallen  begegnet  ist  (s.  oben  S.  1122)  er- 


scheint so  aufs  engste  mit  ihrem  starken 
Absorptionsvermögen  verknüpft.  In  größerer 
Entfernung  von  den  Absorptionsgebieten 
läßt  die  Resonanztheorie  der  Dispersion 
zwar  keine  so  auffäUigen  Erscheinungen 
voraussehen ;  aber  sie  beansprucht  doch  auch 
den  Gang  der  hier  im  allgemeinen  normalen 
Dispersion  darzustellen.  Es  ist  daher  von 
Interesse,  die  Untersuchung  der  magneti- 
schen Drehungen  über  ein  möghchst  großes 
Spektralgebiet  auszudehnen,  wie  dies  in 
neuerer  Zeit  durch  S.  Landau  für  das  Ultra- 
violett, durch  U.  Meyer  für  das  Ultrarot  ge- 
schehen ist. 

ß)  Beziehungen  zur  chemischen 
Konstitution.  Wenn  der  Physiker  einen 
formelmäßigen  Zusammenhang  zwischen  ver- 
schiedenen für  eine  Erscheinung  maßgeben- 
den Größen,  z.  B.  der  Drehung  und  der 
Intensität  der  Magnetisierung,  gefunden  hat, 
so  sucht  er  die  in  der  Formel  vorkommenden 
Konstanten  mit  anderen  auf  denselben 
Körper  bezüghchen  Konstanten,  etwa  dem 
Brechungsexponenten  oder  der  Dichte^), 
in  Verbindung  zu  bringen.  Anders  verfährt 
der  physikalische  Chemiker.  Er  vergleicht 
vielmehr  die  Werte  einer  und  derselben 
Konstanten  für  verschiedene  chemische 
Individuen  und  knüpft  dabei  an  das,  was 
ihm  für  ein  chemisches  Individuum  am 
meisten  charakteristisch  erscheint,  an  die 
Konstitutionsformel  an. 

In  dieser  Beziehung  liegt  auf  dem  Gebiete 
der  magnetischen  Drehung  der  Polarisations- 
ebene ein  außerordentHch  großes  Material 
vor.    Wie  überall  in  den  Fällen,  wo  eine  be- 


Fig.  13. 

stimmte  physikahsche  Eigenschaft  in  be- 
trächthchem  Maße  allen  Substanzen  zu- 
kommt, ist  eine  Vorfrage  mehr  physikahscher 
Natur  zu  erledigen,  die  nämhch,  wie  sich  die 
Konstante  einer  rein  physikahschen  Mischung 
aus  denjenigen  der  Komponenten  zusammen- 
setzt. Die  große  Mehrheit  aller  anorganischen 
Substanzen,  insbesondere  die  Salze,  können 
praktisch  nur  in  Lösung,  speziell  in  wässe- 
riger Lösung,  zur  Untersuchung  gelangen. 
Um  diese  in  bezug  auf  den  Betrag  ihrer 
magnetischen  Drehung  miteinander  zu  ver- 
gleichen,  muß   man  sich  also   darüber  klar 


1)  Aehnlich   auch   bezüglich   der   Dichte   Cr. 
Winther  für  die  natürüche  Drehung. 

71* 


1124 


Drehims-  der  Polarisationsebene 


werden,  in  welchem  Maße  die  Kotations- 
polarisation  des  Salzes  durch  die  des  Lösungs- 
mittels modifiziert  Avird.  Das  einfachste 
Verhalten  der  Mischung  wäre  ein  additives, 
d.  h.  die  Konstante  des  Gemisches  sollte  sich 
nach  der  Mischungsregel  aus  denen  der  Be- 
standteile berechnen  lassen;  in  einigen  Fällen 
wie  bei  Alkohol  und  Wasser  trifft  das  auch 
zu,  in  anderen,  Schwefelsäure  und  Wasser, 
zeigen  sich  indes  erhebhche  Unterschiede 
zwischen  den  so  berechneten  und  den  wirk- 
lich beobachteten  Werten  der  Drehung. 
Auch  ergibt  sich  bei  Verwendung  einer  und 
derselben  Substanz  in  verschiedenen  Lösungs- 
mitteln häufig  ein  sehr  verschiedener  Wert. 
Immerhin  gehngt  es  wenigstens  beim  Ver- 
gleich der  verschiedenen  Salze  in  Wasser 
miteinander  Gesetzmäßigkeiten  zu  finden. 
Um  diese  zu  formulieren,  müssen  wir  indes 
zunächst  den  Begriff  der  spezifischen  und  mo- 
lekularen Rotation  einfülnen.  Ist  co  der  Win- 
kel, um  welchen  ein  Lichtstrahl  gedreht  wird, 
wenn  er  eine  in  einem  Magnetfeld  von  bestimmter 
Intensität  befindliche  Flüssigkeitssäule  von  der  , 
Länge  1  und  der  Dichte  d  passiert  hat,  so  definiert  | 

Perkin  als  spezifische  Rotation  den  Ausdruck  ,  ,• 

Um  die  Molekularrotation  zu  erhalten,  ist  dieser  I 
noch  mit  dem  Molekulargewicht  M  zu  multipli-  J 
zieren.    Die  von  Perkin  gewählte  Formulierung 

der  Molekularrotation   durch  den  Ausdruck    , , 

Id 

bietet  den  für  stöchiometrische  Vergleiche  be- 
sonders wichtigen  Vorteil,  daß  dadurch  solche 
Flüssigkeitsschichten  miteinander  in  Beziehung 
gesetzt  werden,  bei  denen  das  Licht  stets  die 
gleiche  Anzahl  von  Molekülen  durchsetzt.  Be- 
ziehen sich  die  Indices  1  und  2  auf  zwei  ver- 
schiedene Substanzen,  so  ist  nämlich  die  mole- 
kulare Drehung  im  ersten  Falle  die  einer  Flüssig- 

M 
keitsschicht    von    der    Länge    -r^,    im    zweiten 

dj 

M, 
einer  solchen  von  der  Länge  -^~.   Denkt  man  sich 
d, 

die  beiden  Flüssigkeiten  in  Dampf  von  gleichem 

Druck     und     gleicher    Temperatur    verwandelt 

und  läßt  man  den   Querschnitt  unverändert,  so 

ist    die    Schichtlänge,    wenn   z/j   resp.    z/o   die 

Dampfdichten    sind,     nunmehr    gegeben    durch 

Ml  dl       Ml  ,      1,^2   ^   .   ,    ,  ,.  ^        . 

-^  -^  =  --^  resp.  durch—.  Dajedoch  die  Dampf- 
dichten den  Molekulargewichten  proportional 
sind,  so  sind  damit  auch  die  Schichtlängen  der 
Dämpfe  einander  gleich.  Gleiche  Schichtlängen 
von  Gasen  aber  enthalten,  auf  den  gleichen 
Querschnitt  berechnet,  nach  Avogadro  bei 
Gleichheit  von  Druck  und  Temperatur  die 
gleiche  Anzahl  von  Molekülen. 

Die  eben  definierten  Ausdrücke  für  die 
spezifische  und  molekulare  Rotation  werden 
meist  auf  Wasser  als  Einheit  bezogen.  Gilt 
der  Index  Null  für  Wasser,  so  wird  also  die 
spezifische  Rotation 

CO     OJq 

""^Id-lodo 
und  die  Molekularrotation 


Mm 


MqCOq. 


Berechnet  man  nun  für  zwei  Salze  mit 
dem  gleichen  Kation  und  verschiedenen 
Anionen  die  Differenz  der  so  definierten 
Molekulardrehungen,  so  ist  diese  annähernd 
die  gleiche,  welches  auch  das  gemeinsame 
Kation  sei.  Zum  Beispiel  ^NaBr — ^Naci=3,83, 
QKBr — ^Kci  =3,70    Und    andererseits    ^Naj— 

^NaCl  =  13,10,    ^KJ— ^KCI=13,29. 

Besonders  durchgearbeitet  ist  namentüch 
von  Perkin  das  Gebiet  der  magnetischen 
Drehung  organischer  Flüssigkeiten.  Das  so 
erhaltene  Material  an  Molekularrotationen 
hat  er  in  ähuhcher  Weise  behandelt,  wie  dies 
auch  in  anderen  Kapiteln  der  physikahschen 
Chemie,  etwa  bei  der  Molekularrefraktion, 
üblich  ist.  Er  hat  z.  B.  das  Verhalten  homo- 
loger Reihen  studiert.  In  diesen  wächst 
die  Molekularrotation  um  den  Betrag  von 
1,023  für  jede  Vergrößerung  des  Moleküls 
um  den  Komplex  CH2.  Von  dieser  Regel 
machen  meistens  die  Anfangsglieder,  die  ja 
auch  sonst  eine  Sonderstellung  einnehmen, 
eine  Ausnahme.  Dabei  ist  die  Drehung  des 
Anfangsgliedes  selbst,  etwa  der  Ameisen- 
säure, eine  unauflösbare,  nicht  ohne  weiteres 
auf  Atomdrehungen  zurückführbare  Kon- 
stante. Das  zeigt,  daß  in  der  magnetischen 
Drehung  ein  ausgesprochen  konstitutives 
Element  steckt.  Dementsprechend  erhält 
man  auch  recht  verschiedene  Molekular- 
drehungen für  isomere  Verbindungen.  Ebenso- 
wenig haben  chemische  Individuen  die  gleiche 
Drehung  wie  Gemische  derselben  Brutto- 
zusammensetzung. So  besitzt  Glyzerin 
(CsHsOa)  die  Molekularrotation  4,lli,  ein 
Gemisch  äquimolekularer  Mengen  Propion- 
säure und  Wasser  (C^ROa+HaO)  die  Dre- 
hung 4,512.  Der  Unterschied  entspricht  der 
verschiedenen  Bindungsweise  des  Wassers 
in  beiden  FäUen. 

3c)     Natürliche     Drehung     beim 
Durchgang  durch  optisch-aktive  Kri- 
stalle (vgl.  auch  den  Artikel  ,,Isomerie"); 
a)    Physikalische    Gesetzmäßigkeiten. 
Ein   ähnhches   Verhalten,   wie   es   allgemein 
unter  dem  Einfluß  des  magnetischen  Feldes 
1  eintritt,  zeigen  eine  Anzahl  von  Kristallen, 
'  Flüssigkeiten,    Lösungen    und     Gasen,    die 
I  natürlich-drehenden,  optisch-aktiven, 
j  auch  ohne  ein  solches.  Die  natürhche  Drehung 
;  der  Kristalle,  mit  denen  wir  uns  zunächst  be- 
schäftigen   wollen,    unterscheidet    sich    von 
1  der  früher  besprochenen,   aUen  optisch  an- 
isotropen Kristallen  zukommenden  Rotation 
'  wesentlich  dadurch,  daß  sie.  bei  senkrechter 
'  Inzidenz,    auch   bei  Platten    auftritt,    deren 
Grenzflächen  senkrecht  zur  optischen  Achse 
liegen,  ja  daß  sich  die  Erscheinung  hier  sogar 
am  reinsten  darstellt.      Die   Symmetriever- 
hältnisse   des    Phänomens    gleichen   so    der 


Drehung  der  Polarisationsebene 


112[ 


eben  besprochenen  magnetischen  Drehung. 
Durchsetzt  hnear-polarisiertes,  monochroma- 
tisches Licht  senkrecht  eine  optisch-aktive, 
senkrecht  zur  Achse  geschnittene  Quarzplatte, 
wobei  keine  Doppelbrechung  eintritt,  so  ist 
nach  Arago  die  Polarisationsebene  des  aus- 
tretenden Lichts  gegen  die  des  eintretenden 
um  einen  bestimmten  Winkel  gedreht.  Es 
gibt  Exemplare  von  Quarzkristallen,  bei 
denen  diese  Drehung  für  den  dem  Strahl 
entgegenblickenden  Beobachter  im  Sinne  des 
Uhrzeigers,  andere,  bei  denen  sie  entgegen- 
gesetzt dem  Sinne  des  Uhrzeigers  erfolgt. 
Man  pflegt  die  erstere  Varietät  als  rechts- 
drehenden, die  letztere  als  linksdrehenden 
Quarz  zu  bezeichnen.  Dabei  ist  für  die 
gleiche  Lichtart  und  bei  gleichen  Dicken 
der  Platten  der  absolute  Betrag  der  Drehung 
in  beiden  Fällen  genau  der  gleiche. 

Der  Drehuiigssinn  ist  hier  von  der  Strahl- 
richtung abhängig.  Deshalb  ergibt  bei  einem  be- 
stimmten Stücke  von  optisch-aktivem  Quarz,  sei 
es  Rechts-  oder  Links- Quarz,  der  auf  S.  1122  er- 
wähnte Versuch  von  Faraday  ein  wesentlich 
anderes  Resultat  wie  bei  der  magnetischen 
Drehung.  Es  wird  bei  Umkehrung  der  Strahl- 
richtung auch  der  Sinn  der  Drehung  in  bezug 
auf  den  Raum  umgekehrt,  und  das  in  Fig.  12 
wieder  an  der  vorderen  Fläche  F^  der  Platte 
anlangende  Licht  hat  neuerdings  die  ursprüngliche 
Lage  seiner  Polarisationsebene.  Eüie  Multipli- 
kation des  Effekts  findet  nicht  statt.  Auch  wenn 
der  Strahl  noch  so  oft  von  der  einen  Fläche  zur 
anderen  reflektiert  worden  ist,  hat  er,  wenn  er 
durch  die  Fläche  Fi  eingetreten,  beim  Austritt 
durch  die  Fläche  F,  nur  die  gleiche  Drehung 
erlitten,  als  wenn  er  nur  einmal  die  Strecke 
zwischen  Fj  und  Fo  passiert  hätte. 

Die  Drehung  ist,  wenn  der  Strahl  seine 
Kichtung  nicht  ändert,  wie  beim  Faraday- 
Effekt  der  durchlaufenen  Strecke  einfach 
proportional,  so  daß  der  Drehungswinkel 
wird 

ß=al, 
wobei   1   die    Schichtlänge,   a  eine   von   der 
Wellenlänge  und  Temperatur  abhängige  Kon- 
stante darstellt. 

Die  vorhandene,  beim  Quarz  normale  Disper- 
sion von  a  gibt  zu  eigentümlichen  Farbenerschei- 
nungen Anlaß.  Bringt  man  eine  Quarzplatte 
zwischen  zwei  Nicols,  so  erscheint  sie  je  nach  der 
.  relativen  Stellung  von  Polarisator  und  Analysator 
in  verschiedenen  Nuancen  lebhaft  gefärbt.  Zur 
Erklärung  der  Erscheinung  bemerken  wir,  daß 
wegen  der  Dispersion  von  a  die  Polarisations- 
ebenen der  verschiede- 
nen Farben,  nachdem  sie 
die  Quarzplatte  durch- 
setzt haben,  nicht  mehr 
identisch  sein  werden 
und  daß  deshalb  die  vom 
Analysator  durchgelas- 
senen Komponenten  bei 
den  einzelnen  Farben 
verschiedene  Bruchteile 
ihrer  Gesamtintensität  bilden  werden.  So  resul- 
tiert eine   Färbung,   die  natüi'lich   je   nach   der 


Fig.  14. 


Lage  des  Polarisationsvektors  A  (Fig.  14)  des 
Analysators  zu  dem  System  der  monochroma- 
tischen Polarisationsvektoren  (s.  oben  S.  1120) 
[R  (Rot),  G  (Grün),  V  (Violett)]  in  ihrer  Nuance 
variieren  wird. 

Zur  Darstellung  von  a  als  Funktion  der 
Wellenlänge  2  sind  vom  Standpunkte  der 
Resonanztheorie  der  Dispersion  aus  ver- 
schiedene Formeln  entwickelt  worden,  von 
denen  hier  eine  von  Drude  gegebene  erwähnt 
sei,  die  die  Beobachtungen  von  219  ß/u  bis 
2140  jiifi  recht  gut   darstellt.      Sie  lautet: 

kl      ,  k^ 

Wohl  die  neueste  Zusammenstellung  der 
Zahlenwerte  für  a,  bezogen  auf  1  mm  Schicht- 
lange,  gibt  Pockels  in  seinem  Lelnrbuch  der 
Kristalloptik.  Es  ist  z.  B.  für  Zinnober 
0=325"  (rotes  Licht),  Natriumperjodat 
a=23,3o  (Na-Licht),  Natriumchlorat  0=3,16» 
(Na-Licht). 

ß)  Beziehungen  zum  kristallogra- 
phischen  Aufbau.  Gewendete  Formen, 
Drehspiegelung,  Versuch  von  Keusch 
(vgl.  auch  den  Artikel  ,,Kristalloptik"). 
In  der  genannten  Zusammenstellung  ist 
neben  der  Farbe,  auf  die  sich  die  Drehungs- 
konstante bezieht,  auch  das  Kristallsystem 
und  die  Klasse  innerhalb  desselben  angegeben. 
Das  ist  insofern  wichtig,  als  Kristalle  mit 
optischem  Drehungsvermögen  nur  in  Klassen 
auftreten,  deren  Formen  sieh  mit  ihrem 
Spiegelbild  nicht  zur  Deckung  bringen  lassen, 
mit  ihm,  wie  man  sich  ausdrückt,  enantio- 
morph  sind. 

Derartige  Iviistallformen  besitzen  keine  Sym- 
metrieebene.  Aber  unter  den  Ivristallen  ohne 
Symmetrieebene  existieren  wohl  noch  solche, 
die  m  idealer  Ausbildung  mit  ihrem  Spiegelbilde 
deckbar  süid,  wenn  sie  statt  dessen  ein  Sym- 
metriezentrum haben,  d.  h.  wenn  in  ihnen 
je  zwei  entgegengesetzte  Richtungen  gleichwertig 
süid.  Es  sincl  das  diejenigen  der  pinakoidalen 
Klasse  des  triklinen  Ivristallsystems  und  der 
rhomboedrischen  Klasse  des  tiigonalen 
Systems.  Kristalle,  die  weder  eine  Symmetrie- 
ebene  noch  ein  Symmetriezentrum  haben,  be- 
zeichnete H.  Marbach  als  gewendete.  Aber 
auch  bei  dieser  Defüntion  gibt  es  noch  gewendete 
Ivristalle,  nämlich  diejenigen  der  bisphenoidi- 
schen  Klasse  des  tetragonalen  Systems,  die 
mit  ihrem  Spiegelbüd  zur  Deckung  gebracht 
werden  können ;  dagegen  werden  alle  drei  erwähn- 
ten, mit  ihrem  Spiegelbild  kongruenten  Kristall- 
klassen von  den  gewendeten  ausgeschlossen, 
wenn  man  mit  B.  Minnigerode  von  ihnen 
außer  denjenigen,  welche  eine  Symmetrieebene 
besitzen,  auch  diejenigen  ausschließt,  die  durch 
die  Kombination  einer  Drehung  um  eine  Achse 
und  Spiegelung  an  einer  dazu  senkrechten  Ebene 
mit  sich  selbst  zur  Deckung  gebracht  werden 
können.  ]\Ian  pflegt  die  Kombination  der  ge- 
nannten beiden  Operationen  als  Drehspiege- 
lung zu  bezeichnen  und  sagt  von  den  letzter- 
wähnten Ivristallen,  sie  hätten  eine  Ebene  der 
zusammengesetzten     Symmetrie.         Dami 


1126 


Drehuncr  der  Polarisationsebene 


werden  also  gewendete  Formen  diejenigen,  welche 
keine  Sjnnmetrieebene,  weder  eine  einfache 
noch  eine  zusammengesetzte,  besitzen,  oder  auch 
solche,  welche  weder  durch  eine  Spiegelung 
nach  einer  Ebene  noch  durch  eine  Drehspiegelung 
mit  sich  selbst  zur  Deckung  gebracht  werden 
können.  Wii-  können  jetzt  die  obige  Erfahrungs- 
tatsache dadurch  ausdrücken,  daß  wir  sagen: 
Optisch-aktive  Kristalle  kristallisieren  stets 
in  gewendeten  Formen  (die  vertiefte  Theorie 
läßt  gewisse,  allerdings  der  Beobachtung  bisher 
nicht  zugänglich  gewordene  Fälle  voraussehen, 
bei  denen  Drehungsvermögen  auch  bei  nicht 
gewendeten  Formen  auftreten  könnte.  Die  später 
zu  besprechende  Aktivität  in  Lösungen  hingegen 
ist  notwendig  unter  allen  Umständen  auf  die  im 
kristallisierten  Zustande  gewendeten  Formen 
beschränkt).' 

Die  beiden  enantiomorphen  Modifika- 
tionen kommen  nun  tatsächlich  im  allge- 
meinen bei  jedem  optisch-aktiven  Kristall 
vor.  Dabei  besitzen,  wie  zuerst  J.  Herschel 
beobachtet  hat,  alle  rechtsdrehenden  Quarze 
eine  bestimmte  kristallographische  Orien- 
tierung, während  den  Links- Quarzen  die 
spiegelbildhche  Orientierung  der  kristaUo- 
graphischen  Flächen  zukommt.  Der  Kiistallo- 
graph  kann  so  einem  Quarzstück  schon 
äußerhch  ansehen,  ob  eine  daraus  geschnittene 
Platte  rechts-  oder  Mnksdrehend  sein  wird. 
Eine  besondere  Stellung  nehmen  die  Kristalle 
des  regulären  Systems  ein.  Da  sie  keine 
optische  Achse  haben  und  alle  Eichtungen  in 
ihnen  optisch  gleichwertig  sind,  so  kann  man 
hier  bei  behebig  geschnittenen  Platten  die 
Erscheinung  der  Rotationspolarisation  be- 
obachten, die  bei  den  optisch-einachsigen 
Kristallen  sich  wesenthch  auf  Platten  be- 
schränkt, die  senkrecht  zur  Achse  geschnitten 
sind.  Am  schwierigsteu  gestaltet  sich  der 
Nachweis  der  Rotationspolarisation  bei  zwei- 
achsigen Kristallen.  Aber  sie  ist  doch  beim 
Rohrzucker  von  Pocklington  und  bei 
einer  Reihe  anderer  Kristalle  von  Dufet 
neuerdings  nachgewiesen  worden.  Bezüglich 
der  komphzierten  Erscheinungen,  die  aus  dem 
Zusammenwirken  der  im  allgemeinsten  Falle 
von  der  Richtung  abhängigen  Drehung  mit 
der  Doppelbrechung  bei  einachsigen  und 
namenthch  bei  zweiachsigen  Kristallen  sich 
ergeben,  muß  auf  das  im  Literaturverzeichnis 
angeführte  Lehrbuch  der  Kristalloptik  von 
Pockels  verwiesen  werden. 

Es  hegt  nun  nahe,  daran  zu  denken,  daß 
die  Asymmetrie  des  kristallinischen  Aufbaues 
die  Ursache  des  einsinnigen  Drehungsver- 
mögens ist.  Diese  geometrische  Ueberlegung 
wird  in  mehr  physikalischer  Weise  durch 
einen    Versuch   von    E.    Reusch   bestätigt. 

Ein  dünnes  Spaltungsblättehen  von  Glimmer, 
einer  optisch  zweiachsigen  Substanz  ohne  op- 
tisches Drehungsvermögen,  besitzt  in  seiner 
Oberfläche  eine  ausgezeichnete  Richtung,  die- 
jenige nämlich,  welche  der  Ebene  der  optischen 
Achsen  angehört.     Reusch  schichtete  nun  eine 


größere  Anzahl  von  Glimmerblättchen  in  der 
Weise  aufeinander,  daß  die  durch  die  längere 
Rechteckskante  angedeutete  Vorzugsrichtung 
(Fig.  15)  in  jedem  folgenden  Blättchen  mit  der 
Vorzugsrichtung  im  vorangehenden  einen  Winkel 
von  120"  bildete.  Die  Orientierung  war,  wie  es 
die  Figur  andeutet,  so  gewählt,  daß  für  einen 
von  oben  auf  den  Stapel  blickenden  Beobachter 
die  obere  gegen  die  untere  Schicht  im  Sinne  des 
Uhrzeigers  gedreht  erschien.  Als  er  parallel  zur 
Achse  der  so  erhaltenen  Schraube  geradlinig- 
polarisiertes  Licht  einfallen  ließ,  erhielt  er  beim 
Austritt  wieder  nahezu  geradlinig-polarisiertes 
Licht,  dessen  Polarisationsebene  für  den  dem 
Strahl  entgegenblickenden  Beobachter  gegen  die 
des    ursprünglichen    im    Sinne    des    Uhrzeigers 


Fiff.  15. 


Fis;.  16. 


wie  in  einem  Rechts-  Quarz  gedreht  war.  Genauer 
gesprochen  war  das  austretende  Licht  elliptisch 
mit  einer  sehr  gestreckten  Schwingungsellipse 
polarisiert,  und  die  Polarisationsebene  ist  streng 
genommen  die  durch  den  Strahl  und  die  große 
Achse  der  Ellipse  gelegte  Ebene.  Die  Polarisation 
des  austretenden  Lichtes  war  mit  um  so  größerer 
Annäherung  genau  geradlinig,  je  düimer  die 
einzelnen  Glimmerblättchen  waren.  Dies  spricht 
dafür,  daß  eine  Quarzplatte  aus  außerordentlich 
dünnen  Lamellen  aufgebaut  ist,  die  in  der  geschil- 
derten Weise  gegeneinander  verdreht  sind  oder 
daß  doch  wenigstens  ihre  Struktur  eine  einiger- 
maßen ähnliche  ist.  Erfolgt  die  Aufschichtung 
im  entgegengesetzten  Drehungssinn,  wie  in 
Fig.  16,  so  wird  die  Polarisationsebene  entgegen 
dem  Uhrzeiger  gedreht,  und  ein  solcher  Glimmer- 
stapel entspricht  dann  einem  Links- Quarz. 

Für  den  optischen  Mechanismus  des 
Vorganges  hat  Fresnel  schon  lange  vor  Ent- 
deckung des  Faraday-Effekts  eine  Auf- 
fassung gegeben,  die  vollkommen  der  bei  der 
magnetischen  Drehung  erwähnten  (s.  oben 
S.  1122)  entspricht.  Hier  lassen  sich  sogar  der 
rechts-  und  links-zirkulare  Strahl,  die  wegen 
ihrer  verschiedenen  Geschwindigkeit  ungleich 
stark  gebrochen  werden,  direkt  räumhch  von- 
einander trennen.  Die  Analogie  dieser  Erschei- 
nung mit  der  Doppelbrechung  am  Kalkspat, 
die  auf  die  Entstehung  zweier  verschieden 
schneller  hnear-polarisierter  Wellen  zurück- 
geführt werden  kann,  hat  veranlaßt,  daß 
man  die  Erscheinung  der  Drehung  der 
Polarisationsebene  im  Quarz  auch  mit  dem 
Namen  Zirkularpolarisation  belegt. 
Die  ungleiche  Geschwindigkeit  der  beiden 
zirkulären  Wellen  im  Verein  mit  der  ge- 
wöhnhchen  Anisotropie  des  optisch  ein- 
achsigen Quarzes  bedingt  eine  Anzahl  merk- 
würdiger Interferenzerscheinungen,  vor  allem 


Dreliune-  der  Polarisationsebene 


1127 


die  sogenannten  Airyschen  Spiralen.  Auch 
diese  lassen  sich  mit  Hilfe  der  Ghmmer- 
kombinationen  von  Keusch,  die  ja  ge- 
wissermaßen die  makroskopischen  Modelle 
des  optisch-aktiven  Quarzes  sind,  erzeugen. 
sä)  Natürliche  Drehung  beim  Durch- 
gang durch  optisch-aktive  isotrope 
Körper  (vgl.  auch  den  Artikel  „Isomerie"). 
Die  gleiche  Erscheinung  wie  die  optisch- 
aktiven Kristalle  zeigen,  wie  Biot  entdeckt 
hat,  auch  eine  Anzahl  von  isotropen  Körpern. 
Bei  Flüssigkeiten  ist  sie  z.  B.  am  Limonen, 
bei  Lösungen  an  denjenigen  von  Rohrzucker 
und  Weinsäure  in  Wasser  beobachtet  worden. 
Wie  von  den  Kristallen,  so  gibt  es  auch  von 
diesen  aktiven  Substanzen  stets  zwei  Modifi- 
kationen, von  denen  im  reinen  Zustande, 
resp.  in  gleicher  Konzentration  die  eine 
ebenso  stark  rechts  wie  die  andere  links 
dreht  und  die  in  allen  Eigenschaften,  bei 
denen  der  Gegensatz  von  Rechts  und  Links 
keine  Rolle  spielt,  sich  genau  gleich  verhalten; 
sie  besitzen  also  beide  streng  die  gleiche 
Löshchkeit,  den  gleichen  Schmelzpunkt  usw. 

Die  physikalischen  Gesetze  sind  hier  die 
gleichen  wie  bei  der  Zirkularpolarisation  der 
Kristalle.  Die  Drehung  ist  der  Schichtlänge 
proportional  und  ändert  bei  Umkehrung  der 
Strahlrichtung  mit  dem  Strahle  ihren  Sinn 
relativ  zum  Raum.  Sie  besitzt  eine  Disper- 
sion, die  in  der  Mehrheit  der  Fälle  normal  ist. 
In  der  Nähe  starker  Absorptionsgebiete 
•wird  die  Dispersion  wie  im  Falle  der  magne- 
tischen Drehung  (s.  oben  S.  1123)  anomal, 
und  es  tritt  ebenfalls  zirkularer  Dichroismus 
auf.  Dies  hat  Cotton  für  Lösungen  von 
Kupfertartrat  und  Chromtartrat  in  Kah- 
lauge gezeigt.  Die  Untersuchungen  sind 
dann  später  von  M.  F.  McDowell,  H. 
Großmann  und  L.  Tschugajew  weiter 
ausgedehnt  worden.  Ein  anderer,  mehr 
trivialer  Fall  anomaler  Rotationsdispersion 
tritt  im  durchsichtigen  Spektralgebiete  ein, 
wenn  der  Lichtstrahl  zwei  Flüssigkeits- 
schichten durchsetzt,  die  die  Polarisations- 
ebene in  entgegengesetzter  Richtung  drehen 
und  zugleich  einen  verschiedenen  Gang  der 
Dispersion  besitzen.  Zwei  zirkular-polarisierte 
Strahlen  pflanzen  sich,  wie  v.  Fleischl  nach- 
•gewiesen  hat,  in  einer  aktiven  Flüssigkeit 
mit  ungleicher  Geschwindigkeit  fort  und 
lassen  sich  auch  räumhch  voneinander  trennen. 
Natürlich  ist  bei  den  notwendig  isotropen 
Flüssigkeiten  und  Lösungen  die  Drehung 
unabhängig  von  der  Richtung,  und  hierin 
schheßt  sich  also  die  Erscheinung  vielmehr 
an  die  Drehung  beim  Natriumchlorat  und 
anderen  regulären  Kristallen  als  an  die  beim 
Quarz  an. 

Worin  besteht  nun  aber  in  einer  isotropen 
Flüssigkeit  oder  Lösung  die  Asymmetrie,  die 
für  das  Phänomen  der  Zirkularpolarisation 
notwendig  ist  ?  Bestehen  etwa  beim  Limonen 


Gebilde,  die  aus  einer  Anzahl  von  Molekülen 
so  aufgebaut  sind  wie  die  Ghmmerkom- 
binationen  von  Reu  seh  aus  den  einzelnen 
GhmmerlameUen  ?  Daß  die  Drehung  in  dem 
jetzt  uns  beschäftigenden  Falle  nicht  einen 
derartigen  Grund  haben  kann,  geht  daraus 
hervor,  daß  auch  Dämpfe  drehen,  und  zwar 
solche,  die  eine  dem  normalen  Molekular- 
gewicht entsprechende  Dichte  besitzen.  Dies 
zeigt  nämlich,  daß  die  im  Sinne  der  kinetischen 
Gastheorie  völhg  zusammenhanglos  durch- 
einander fhegenden  molekularen  Gebilde  nur 
aus  einem  einzigen  Molekül  bestehen,  daß 
also  von  einem  festen  Aufbau  der  Moleküle 
in  Schraubenform  nicht  die  Rede  sein  kann. 
Die  Drehung  der  Dämpfe  hat  D.  Gernez 
bei  rechtsdrehendem  Campher  sowie  einer 
Anzahl  von  Oelen  (Pomeranzen-,  Bigaraden-, 
Terpentinöl)  nachgewiesen.  Wenn  aber  in 
den  Dämpfen  trotz  der  völligen  Isolierung 
der  Moleküle  die  optische  Aktivität  noch 
besteht,  so  wird  man  notwendig  dazu  ge- 
führt, anzunehmen,  daß  der  schrauben- 
förmige Aufbau  im  einzelnen  Molekül  bereits 
vorhanden  ist  oder,  allgemeiner  gesprochen, 
daß  die  Moleküle  der  aktiven  Flüssigkeiten, 
gelösten  Substanzen  und  Dämpfe  in  der  Art 
asymmetrisch  sind,  daß  sie  sich  mit  ihrem 
Spiegelbilde  nicht  zur  Deckung  bringen 
lassen. 

a)  Auftreten  der  Drehung  bei 
organischen  Körpern,  aa)  Asymme- 
trisches Kohlenstoffatom.  Wenn  in  den 
isotropen  optisch-aktiven  Medien  das  Mole- 
kül selbst  asymmetrisch  ist,  so  hegt  die 
Frage  nahe,  ob  man  der  chemischen  Kon- 
stitutionsformel nicht  von  vornherein  diese 
Asymmetrie  ansehen  kann.  Eine  Antwort 
hierauf  war  erst  zu  einer  Zeit  möghch,  als 
die  Strukturchemie  der  Kohlenstoffverbin- 
dungen, zu  denen  alle  optisch-aktiven  Körper 
gehören  (auch  diejenigen  mit  metaUischem 
Zentralatom,  s.  unten  S.  1132)  hinreichend 
fortgeschritten  war.  Pasteur,  der  im  Jahre 
1860  das  asymmetrische  Molekül  mit  einem 
irregulären  Tetraeder  verghch,  das  mit 
seinem  Spiegelbilde  nicht  zur  Deckung  ge- 
bracht werden  kann,  war  noch  nicht  in  der 
Lage,  den  Atomen  des  Moleküls  innerhalb 
eines  solchen  Gebildes  einen  bestimmten 
Platz  anzuweisen.  Das  geschah  erst  durch 
van't  Hoff  und  durch  leBel  im  Jahre 
1874. 

Die  von  diesen  beiden  Forschern  unabhängig 
voneinander  entwickelte  Anschauung  ist  die 
folgende:  Die  einfachste  Wasserstoff  Verbindung 
des  vierwertigen  Kohlenstoffs,  das  Methan, 
whd  durch  die  gewöhnlichen  ebenen  Struktur- 
formeln in  der  Weise  dargestellt,  daß  man  sich 
(Fig.  17)  die  vier  Wasserstoffatome  an  den  Ecken 
eines  Quadrats  (die  Seiten  desselben  sind  in  der 
Figur  gestrichelt)  befindlich  vorstellt,  in  dessen 
Mittelpunkt  sich  das  Kohlenstoffatom  befindet. 
Dieses  hält  durch  seine  vier  Valenzen  (durch  die 


1128 


Di'ehun"-  der  Polarisationseltene 


ausgezogenen  Striche  angedeutet)  die  vier  Wasser- 
stoffatome zusammen.  Die  gewählte  Verteilung 
der  vier  Wasserstoffatome  ist  die,  wenn  man  sich 
auf  die  Ebene  beschränkt,  denkbar  gleichmäßigste. 
Die  Winkel  der  Verbindungslinien  je  zweier 
benachbarter  Wasserstoffatome  mit  dem  zentralen 
Kohlenstoffatom  sind  alle  untereinander  gleich, 
und  die  Entfernungen  der  sämtlichen  Wasser- 
stoffatome vom  Kohlenstoffatom  sind  ebenfalls 
die  gleichen.  Es  liegt  aber  eigentlich  gar  kein 
Grund  vor,  wenn  man  von  der  Bequemlichkeit 
der    Darstellung    absieht,    das    ganze    Molekül 


trieebene  des  Gesamtmoleküls.  Das  gleiche 
gilt  natürlich  auch  für  die  Ebenen  H111-C-CH3 
und  H1V-C-CH3.  Das  Molekül  CH.-CHg  ist 
also  mit  seinem  Spiegelbilde  noch  zur"  Deckung 
zu  bringen.  In  der  Tat  ist  denn  auch  CHo-CHs 
(Aethan)  optisch  inaktiv. 

Wir  gehen  einen  Schritt  weiter  und  denken 
uns  auch  das  zweite  Wasserstoffatom  durch  einen 
einwertigen  Rest,  COOH  (die  Carboxylgruppe), 
substituiert.  Das  so  entstandene  Molekül 
CHj-CHo-COOH  (Propionsäure)  wird  natür- 
lich wieder  durch  ein  irreguläres  Tetraeder  (Fig.  20) 


4'^ 


Hm  \ 


ni\ 


-4H, 


^^\ 

Hn 

/  ,        \ 

y'\^^^ ' 

~    ~    -    _^ 

\'::^---^ 

Hiv 

Fisr. 

18. 

COOH 


Fi-.  17. 


als  in  einer  Ebene  befindlich  anzunehmen.  Wenn 
man  nun  eine  Verteilung  der  Wasserstoffatome 
(genauer  gesprochen  ihrer  Mittel-  oder  Schwer- 
punkte) im  ganzen  Räume  zuläßt  und  wieder 
nach  der  gleichmäßigsten  Verteilungsart  fragt, 
bei  welcher  nach  Möglichkeit  Gleichheit  der  Winkel 
und  Entfernungen  stattfindet,  so  ist  diese  diesmal 
durch  ein  regelmäßiges  Tetraeder  gegeben,  an 
dessen  vier  Ecken  sich  die  Wasserstoffatome  und 
in  dessen  Älittelpunkt  sich  das  Kohleiistoffatom 
befindet  (Fig.  18).  Die  Entfernungen  CHi,  CHii. 
CHiii,  CHiv  sind  einander  wieder  gleich;  hier 
sind  alle  \aer  Wasserstoffatome  untereinander 
benachbart,  und  die  Winkel  je  zweier  beliebiger 
Verbindungslinien  zwischen  dem  Kohlenstoff- 
atom und  je  zwei  Wasserstoffatomen  sind  einander 
gleich.  Die  Winkel  sind  aber  nicht,  wie  bei  zwei 
benachbarten  Wasserstoffatomen  in  der  Ebene, 
rechte,  sondern  solche  von  je  109"  28'.  Das  so 
erhaltene,  das  Molekül  des  Methans  darstellende 
Gebilde  besitzt  cme  Anzahl  von  Symmetrie- 
ebenen. Jede  durch  den  Schwerpunkt  des  C- Atoms 
und  durch  diejenigen  zweier  H-Atome  gelegte 
Ebene  ist  eine  solche.  Infolgedessen  ist  das 
Älolekül  als  Ganzes  mit  seinem  Spiegelbild 
zur  Deckung  zu  bringen,  und  seine  Konfiguration 
kann  nach  unserer  Anschauung  keinen  Anlaß 
zu  optischer  Aktivität  geben.  Diese  ist  in  der 
Tat  beim  Methan  auch  nicht  vorhanden. 

Denken  wir  uns  das  Wasserstoffatom  Hi 
durch  ein  anderes  einwertiges  Element  oder  einen 
einwertigen  Rest,  etwa  die  Methylgruppe  CH3, 
ersetzt.  Dann  werden  wir,  da  die  vier  Substituenten 
nicht  mehr  untereinander  gleichwertig  sind, 
auch  nicht  mehr  voraussetzen  dürfen,  daß  das 
Tetraeder  regulär  ist.  Wohl  aber  werden  sich  die 
untereinander  gleichwertigen  Atome  Hii,  Um, 
Hiv  an  den  Ecken  eines  gleichseitigen  Dreiecks 
befinden,  und  die  Projektion  P  von  ü  (des 
Schwerpunktes  des  Kohlenstoffatoms)  auf  die 
Ebene  dieses  Dreiecks  (s.  Fig.  19)  wird  in  dessen 
Mittelpunkt  fallen.  Da  GH.,  aus  Symmetrie- 
gründen in  der  Verlängerung  von  PC  liegen  wird, 
so  steht  die  Ebene  Hii-G-CH:.  senkrecht  zur 
Ebene  liii-IIin-Hiv  und  ist  somit  eine  Symmc- 


^CH3 


Fig.  19. 


Fig.  20. 


dargestellt.  Unter  den  Begrenzungsfiächen  die- 
ses Tetraeders  kommen  zwar  keine  gleichseitigen  , 
aber  doch  wenigstens  wegen  der  Gleichwertigkeit 
der  beiden  zurückbleibenden  Wasserstoffatome 
gleichschenklige  Dreiecke  vor,  nämlich  Hm- 
Hiv-COOH  und  Hm-Hiv-CIIa.  Da  hier 
unter  Einrechming  des  zentralen  Kohlenstoff- 
atoms bereits  drei  Radikale  nur  ein  einziges  Mal 
im  Molekül  auftreten,  so  kann  als  Symmetrie- 
ebene nur  die  durch  die  Schwerpunjvte  dieser 
drei  gelegte  Ebene  in  Betracht  kommen.  Daß 
die  Wasserstoffatome  Hm  und  Hiv  aber  doch 
noch  symmetrisch  zu  dieser  Ebene  liegen,  läßt 
sich  in  folgender  Weise  zeigen.  ]\l  sei  die  Mitte 
von  HiiiHiv.  iM-GOOH  und  M-GH3  stehen 
dann  senkrecht  auf  Hin  Hiv  wegen  der  Gleich- 
schenkligkeit der  Dreiecke,  die  zwei  Wasser- 
stoffatome enthalten.  Wenn  aber  zwei  Richtungen 
innerhalb  einer  Ebene  auf  einer  Geraden  senk- 
recht stehen,  so  steht  diese  Ebene  selbst  senkrecht 
auf  der  betreffenden  Geraden;  d.  h.  die  Ebene 
M-COOH-GH3  steht  senla-echt  zu  HiiiHiv. 
Da  außerdem  nach  Voraussetzung  Hm  M  =  Hiv  M, 
so  liegen  Hm  nnd  Hiv  symmetrisch  zur  Ebene 
^M-GHo-CUOH.  Weiter  ist  wegen  der  Gleich- 
berechtigung der  beiden  Wasserstoffatome  auch 
das  Dreieck  HmHivC  gleichschenklig,  d.  h. 
der  geometrische  Ort  von  G  ist  die  Ebene,  zu 
welcher  Hm  und  Hiv  symmetrisch  sind.  Also 
liegt  G  in  der  Ebene  M-CH3-GOOH.  Die  Ebene 
C-CH3-GOÜH  ist  somit  identisch  mit  dieser. 
Da  wir  bereits  wissen,  daß  Hm  und  Hiv  symme- 
trisch zu  M-GH3-GOOH  liegen,  so  liegen  sie  aucli 
symmetrisch  zu  G-CH3-COOH.  Bei  der  Gleich- 
berechtigung von  Hm  und  Hiv  läßt  sich  somit 
das  Molekül  der  Propionsäure  noch  mit  seinem 
Spiegelbild  zur  Deckung  bringen  und  bietet 
daher  keinen  Anlaß  zu  optischer  Aktivität, 
die  auch  nicht  vorhanden  ist. 

Wir  ersetzen  nun  auch  noch  das  dritte 
Wasserstoffatom  durcli  ein  neues  Radikal  und 
zwar  durch  OH.  Das  dadurch  entstehende 
Molekül  GH3-C(H)(0H)-G00H  ist  das  der  Milch- 
säure. Es  wird  durch  das  Tetraeder  Figur  21  dar- 
trestellt.    Es  besitzt  keine  e-leichwertig-en  Radikale 


Drehung  der  Polarisationsebene 


1129 


und  daher  auch  keine  Symmetrieebenen  mehr 
und  kann  deshalb  mit  seinem  Spiegelbild  (Fig.  22) 
nicht  zur  Deckung  gebracht  werden.  Hier  also 
haben  wir  einen  Fall,  in  dem  wir  aus  Gründen 
der  chemischen  Konstitution  oder  \ielmehr 
Konfiguration,  wie  man  die  räumliehe  Dar- 
stellung der  Moleküle  zu  nennen  pflegt,  optische 
Aktivität  zu  erwarten  haben.  In  der  Tat  ist  die 
von  Berzelius  im  Jahre  1808  in  der  Muskel- 
flüssigkeit entdeckte  Milchsäure,  die  sogenannte 
Para-Milchsäure,  eine  rechtsdrehende  Substanz. 
Ehae  andere  Modifikation,  die  1-Milchsäure, 
stimmt  in  allen  ihren  Eigenschaften  mit  der 
Para-Milchsäure  überein,  nur  daß  sie  ebenso 
tark  nach  links  dreht  wie  die  erstgenannte  Säure 
nach  rechts.  Das  Verhältnis  dieser  beiden  spiegel- 
bildlichen Säuren  wird  also  sehr  gut  durch  die 
Figuren   21    und    22    wiedergegeben.      Welches 


OH^ 


Fig.  21 


der  beiden  Tetraeder  der  Rechts-  und  welches 
der  Links-Milchsäure  zukommt,  darüber  läßt 
sich  zurzeit  kaum  etwas  aussagen. 

Zieht  man  die  allgemeinen  Folgerungen 
aus  unseren  speziellen  Betrachtungen  an 
einzelnen  kohlenstoffhaltigen  Molekülen,  so 
wird  man  sagen  müssen,  daß  überall  da 
optische  Aktivittät  zu  erwarten  ist,  wo  an 
ein  C-Atom  vier  voneinander  verschiedene 
Kadikaie  gebunden  sind,  und  daß  umgekehrt 
optische  Aktivität  da  ausgeschlossen  ist, 
wo  wenigstens  zwei  Kadikaie  untereinander 
identisch  sind.  Das  ist  der  Schluß,  den 
van't  Hoff  und  leBel  gezogen  haben  und 
der  sich  im  Laufe  der  Zeit  durchgehend 
bewährt  hat.  Die  folgende  Liste  zeigt  für 
eine  Anzahl  optisch-aktiver  Substanzen, 
welches  die  vier  voneinander  verschiedenen 
•Kadikaie  sind,  welche  die  optische  Aktivität 
bedingen: 

Methyläthylpropylmethan 

•(CH3)(H)-C-(C,H,)(C3H,) 
gewöhnhcher  aktiver  Amylalkohol 

(C3H,)(CH3)-C-(H)(CH,0H) 
Valeriansäure  (Methyläthylessigsäure) 

(CH3)(C,H5)-C-(0H)(C00H) 
a-Oxybuttersäure 

(C2H5)(H)-C-(OH)(CO,OH) 
Tyrosin 

(0H-C6H4-CH,)(H)-C-(NH2)(C00H) 
Glyeerinsäure 

'     (CH20H)(H)-C-(0H)(C00H) 


Weinsäure 

(CiOOH)  (OH)  (H)-C2-C3  (H)  (OH)  (C^OOH) 

Aepfelsäure 

(H)(0H)-C-(C00H)(CH2C00H) 

Die  optische  Aktivität  verschwindet  gemäß 
den  entwickelten  Grundsätzen,  wenn  man  von 
diesen  Verbindungen  durch  Veränderung 
einzelner  Kadikaie  zu  solchen  übergeht,  bei 
welchen  kein  C-Atom  mehr  existiert,  das 
vier  verschiedene  Gruppen  gebunden  ent- 
hält. So  z.  B.  ist  der  zur  Glyeerinsäure 
gehörige  Alkohol,  das  Glycerin,  inaktiv, 
weil  nach  Ersatz  der  Carboxylgruppe  durch 
CHgOH  an  dem  mittleren  Kohlenstoff- 
atom neben  H  und  OH  nun  zweimal  das 
Kadikal  CH2OH  haftet.  Ersetzt  man  ferner 
etwa  in  der  aktiven  Valeriansäure  die  Aethyl- 
durch  die  Methylgruppe,  geht  also  zu  Iso- 
buttersäure (CH3).,— C— (H)(COOH)  über, 
so  besitzt  diese  wieder  kein  Drehungsver- 
mögen wegen  der  Bindung  des  in  der  Formel 
herausgehobenen  Kohlenstoffatoms  an  zwei 
untereinander  gleichwertige  Methylgruppen. 

/?yS)  Kacemverbindungen  und  ihre 
Spaltung;  intramolekulare  Kompen- 
sation und  Molekülasymmetrie.  Eine 
Tatsache  scheint  zunächst  mit  dieser  Theorie 
des  asymmetrischen  Kohlenstoff- 
atoms in  Widerspruch  zu  stehen.  Außer 
der  rechtsdrehenden  Paramilchsäure  und 
der  spiegelbildhchen  Linksmilchsäure  exi- 
stiert nämlich  noch  eine  dritte  Säure  von 
der  gleichen  Zusammensetzung  wie  diese 
beiden,  der  wir  aus  chemischen  Gründen 
auch  die  gleiche  Struktur  zuschreiben  müssen. 
Es  ist  dies  die  sogenannte  Gärungsmilch- 
säure, die  aus  verschiedenen  Zuckern  durch 
einen  besonderen  Gärungsprozeß  entsteht 
und  sich  auch  in  der  sauren  Milch  vorfindet, 
woher  sie  ihren  Namen  hat.  Sie  ist  sogar 
länger  bekannt  als  die  beiden  anderen. 
Diese  Säure  aber  ist  optisch  inaktiv.  Wie 
kommt  das  ?  Wie  kann  das  gleiche  Molekül 
zugleich  symmetrisch  und  asymmetrisch 
sein?  Diese  Frage  hat  schon  Pasteur  von 
seiner  im  Verhältnis  zu  van't  Hoff  und 
le  Bei  unbestimmteren  Anschauung  über 
das  asymmetrische  Molekül  aus  gestellt.  Es- 
handelte  sich  dabei  nicht  um  die  Milch- 
säure, sondern  um  drei  andere  Körper  von 
untereinander  gleicher  Konstitution,  nämhch 
das  traubensaure  Natrium-Ammonium- 
Doppelsalz  und  die  beiden  weinsauren  Na- 
trium-Ammonium-Doppelsalze. Die  beiden 
letzteren  drehen  nach  rechts  und  links  in  dem 
gleichen  Betrag;  das  erstere  ist  optisch- 
inaktiv. Wenn  diese  Salze  infolge  der  kom- 
phzierteren  Konstitution  der  Wein-  resp. 
Traubensäure  auch  einige  weitere,  zunächst 
nicht  hierher  gehörige  Besonderheiten  bieten, 
so  beziehen  sich  die  anzuführenden  Kesultate 
i  von  Pasteur  doch  auch  auf  den  einfachsten 
I  typischen    Fall    der    Milchsäure   resp.    ihrer 


1130 


Drehung  der  Polarisationseliene 


Salze.     Pasteur,  welcher  zunächst  nur  das 
rechts-weinsaure  und  das  traubensaure  Salz 
kannte   (das  hnksweinsaure   wurde   erst  ge- 
legenthch  seiner  Untersuchung  von  ihm  ent- 
deckt) fand  es  merkwürdig,  daß  diese  beiden 
Salze  nach  Mitsc herlich  außer  ihren  übrigen 
Eigenschaften,  neben  gleicher  Refraktion  in 
wässeriger  Lösung  und  gleichem  spezifischen  j 
Gewicht  auch  die  gleiche   Kristallform  mit 
den    gleichen    Winkeln    haben    sollten.      Er  | 
erwartete  vielmehr,  daß  das  weinsaure  Salz  [ 
in  gewendeten  Formen  kristaUisieren  würde, ! 
das  traubensaure  in  nicht  gewendeten.    Die 
erstere  Forderung  Meß  sich  auch  bestätigen,  i 
Aber  zu  seiner  Ueberraschung  waren  auch  ! 
die    Kristalle   des   traubensauren    Salzes   ge-  j 
wendete.    Doch  die  Flächen,  welche  au  zwei 
enantiomorphen     Kristallen     in     ungleicher 
Weise   auftreten   können,   neigten   sich   hier 
bald  nach  rechts,  bald  nach  links.    Die  eine 
Hälfte    der    Kristalle    war    nichts    anderes 
wie    Rechts-Natriumammoniumtartrat,    wie 
sich  nach   Aussonderung  der   Kristalle  und 
Bestimmung  der  Drehung  der  Lösung  zeigte; 
die     andere     Hälfte     war     Links-Natrium- 
ammoniumtartrat.   Somit  ist  das  traubensaure 
ein    Gemisch    gleicher    Mengen    des    rechts- 
und     links-weinsauren     Salzes,     das     durch 
Kompensation   inaktiv   geworden   ist.     Pa- 
steur   hatte    seine    Versuche    bei    Zimmer- 
temperatur angestellt.     Läßt  man  nun  das 
traubensaure  Salz  oberhalb  27"  auskristalli- 
sieren, so  erhält  man  einheitUche,  nicht  ge- 
wendete  Kristalle,   die   durchaus   nicht   mit 
denen    des    rechts-    oder   links-weinsauren 
Salzes    identisch    sind,    sondern    sich    schon 
durch    einen    geringeren    Wassergehalt    von 
ihnen  unterscheiden.     Es  liegt  nahe,  anzu- 
nehmen,  und   das  ist  auch   die   herrschend 
gewordene  Anschauung,   daß   hier  die  Aus- 
gleichung   der    As^^mmetrie    durch    gleich- 
mäßige Mischung  der  Moleküle  des  rechts- 
und  links-weinsauren  Salzes  bereits  innerhalb 
eines    einzelnen    Kristallindividuums    statt-  j 
gefunden  hat.     Da  die  hier  für  die  wein-  resp.  j 
traubensauren    Salze   geschilderten   Verhält- 
nisse für  alle  optisch-aktiven  Verbindungen 
typisch   sind,   so    hat   man   eine    allgemeine 
Nomenklatur    dafür    eingeführt.       Man    be- 
zeichnet   die    rechtsdrehende,    dextrogj^re 
Kristallart  durch  ein  vorgesetztes  d,  die  links- 
drehende, laevogyre   durch  1,    das   durch 
Kompensation  inaktive  Gemisch  der  d-  und 
1-Kristalle  durch  (d-f-l),  endhch  die  durch  die 
Kompensation     innerhalb     eines     einzelnen 
KristaUindividuums      inaktiv      gewordenen 
Kristallarten   durch   r   (racemisch)   von   der 
lateinischen  Bezeichnung   Racemate  für  die 
traubensauren  Salze,  an  denen,  wie  erwähnt, 
die  betreffende  Erscheinung  zuerst  studiert 
wurde.     Ob  im   einzelnen   Falle   die   (d+1)- 
Verbindung  oder  die  r- Verbin  düng  erhalten 
wird,    hängt    allgemein    wie    beim   trauben- 


sauren Salze  davon  ab,  ob  mau  die  be- 
treffende Kristallisation  oberhalb  oder  unter- 
halb einer  bestimmten  Temperatur,  der  so- 
genannten Umwandlungstemperatur, 
vornimmt,  und  wir  erhalten  meistens  die 
bei  gewöhnlicher  Temperatur  gerade  be- 
ständigen Modifikationen.  Zur  Unterscheid 
düng  von  Mischungen  der  Komponenten  und 
Racemverbindungen,  wozu  noch  als  dritte 
Gattung  die  Mischkristalle  treten,  hat  B. 
Roozeboom  aus  den  Schmelz-  und  Löshch- 
keitserscheinungen  mit  Hilfe  der  Phasen- 
lehre die  erforderhchen  Kriterien  entwickelt. 
Es  bedarf  nach  allem  wohl  kaum  noch  der 
Erwähnung,  daß  die  Gärungsmilchsäure  in 
dem  gleichen  Verhältnis  zu  den  beiden 
aktiven  Säuren  steht  wie  das  traubensaure 
Natrium-Ammonium-Doppelsalz  zu  den 
rechts-  und  hnks-weinsauren  Salzen.  Zur 
Spaltung  der  Gärungsmilchsäure  durch  Aus- 
lese entgegengesetzt  asymmetrischer  Kri- 
stalle hat  sich  das  Zinkammoniumlaktat  als 
geeignet  erwiesen. 

Das  Molekül  der  Milchsäure  enthält  ein 
einziges  asymmetrisches,  d.  h.  mit  vier  ver- 
schiedenen Gruppen  verbundenes  C-Atom. 
Dasjenige  der  Weinsäure  aber  enthält  deren 
zwei;  an  dem  C-Atom  2  (s.  oben  S.  1129) 
hängen  die  vier  verschiedenen  Reste  COOH, 
OH,  H.  C(H)(OH)(COOH),  und  an  dem 
C-Atom  3  befinden  sich  ebenfalls  vier  mit- 
einander nicht  identische  Radikale,  die, 
wie  sich  herausstellt,  dieselben  sind  wie  an  2. 
Durch  den  letzteren  Umstand  ist  eine  in 
bezug  auf  die  Symmetrie  Verhältnisse  eigen- 
tümliche Situation  gegeben.  Es  läßt  sich 
nämhch  durch  das  Molekül  eine  Symmetrie- 
ebene legen,  die  nicht,  wie  wir  dies  in  dem 
einfacheren  Falle  angenommen  hatten,  durch 
den  Schwerpunkt  eines  C-Atoms  hindurch- 
gehen muß.    Ist  Figur  23  die  Projektion  der 


H 


HOOC — C? 1 C3 COOH 

1        :        1 

HO  ;  OH 

Fig.  23. 

räumhchen  Formel  einer  Weinsäure  auf  die 
Ebene  des  Papiers  und  legt  man  eine  Ebene 
senkrecht  zu  C2C3  durch  den  Mittelpunkt 
von  C.^Cg,  so  können,  wie  die  Figur  es 
andeutet  und  wie  am  räumhchen  Modell 
leicht  demonstriert  werden  kann,  die  einander 
entsprechenden  Radikale  zu  beiden  Seiten 
der  Ebene  so  verteilt  werden,  daß  diese  zur 
Symmetrieebene  wird.  Ein  solchesMolekül  aber, 
das  also  mit  seinem  Spiegelbild  zur  Deckung 
gebracht  werden  kann,  wird  nicht  mehr 
optisch-aktiv  sein  können.     Es  ist  wohl  zu 


Di-ehune-  der  Polarisationsebene 


1131 


unterscheiden  von  einem  Gemisch  gleicher 
Mengen  entgegengesetzt  aktiver  Moleküle, 
wie  es  in  der  Traubensäure  vorliegt.  Die 
durch  Figur  23  angedeutete  Verbindung 
ist  vielmehr  ein  selbständiges  viertes  Isomeres 
der  Weinsäure,  die  sogenannte  Mesoweinsäure, 
die  durch  Schmelzpunkt,  Löslichkeit  usw. 
als  ein  von  der  Trauben-  und  den  Weinsäuren 
verschiedenes  chemisches  Individuum  charak- 
terisiert wird.  Sie  unterscheidet  sich  von 
der  ebenfalls  inaktiven  Traubensäure  dadurch, 
daß  weder  sie  noch  ihre  Salze  bei  irgendeiner 
Temperatur  beim  Kristaihsiereu  in  ent- 
gegengesetzt enantiomorphe  Kristalle  zer- 
fallen. Man  pflegt  die  Mesoweinsäure  auch 
als  (inaktive)  i-Weinsäure  zu  bezeichnen, 
und  allgemein  wird  die  Bezeichnung  i  für 
solche  ^'erbindungen  reserviert,  deren  Mole- 
kül aus  zwei  au  sich  asymmetrischen,  zu- 
einander spiegelbildhchen  Hälften  besteht 
und  deren  Aktivität  also  durch  intra- 
molekulare Kompensation  vernichtet 
wird.  Je  nachdem  die  eine  oder  die  andere 
Hälfte  der  i-Weinsäure  mit  sich  selbst 
kombiniert  wird,  entstehen  dann  die  un- 
komj)ensiert  aktiven  Formen  der  d-  und 
1-Weinsäure.  Mit  wachsender  Kohlenstoff- 
kette komplizieren  sich  diese  Verhältnisse 
immer  weiter.  Es  treten  bei  gleicher  Bin- 
dungsweise der  Atome  infolge  der  Ver- 
schiedenheit der  räumhchen  Gruppierung 
immer  mehr  aktive  Isomerenpaare  und 
inaktive  Isomere  hinzu.  Beispielsweise 
sind  bei  den  Hexiten  (den  sechswertigen 
Alkoholen  der  Sechskohlenstoffreihe)  von 
der  Strukturformel  CHoOH— (CH[0H])4— 
CfF( JH  nicht  weniger  als  acht  optisch-aktive 
Modifikationen  mit  vier  zugehörigen  Racem- 
verbindungen  sowie  zwei  durch  intramole- 
kulare Kompensation  inaktive  Formen  mög- 
lich. Alle  diese  Verbindungen  sind  zum 
größten  Teile  bekaimt. 

Unter  den  verschiedenen,  durch  die 
räumliche  Lagerung  (stereo chemisch)  von- 
einander abweichenden  P'ormen  einer  Ver- 
bindung mit  bestimmter  Strukturformel  sind 
die  optisch-aktiven  die  interessantesten,  schon 
ihres  häufigen  natürhchen  Vorkommens 
halber.  Sie  durch  Totalsynthese  aus  den 
"Elementen  herzustellen,  ist  daher  eine  wichtige 
Aufgabe  der  präparativen  Chemie.  Nun 
werden  aber  hierbei  stets  nur  die  (d+1), 
resp.  r-Formen  erhalten.  Das  ist  auch  be- 
greiflich: denn  da  man  hierbei  von  inaktiven 
Materialien  ausgeht  und  da  die  Hilfsmittel 
der  chemischen  Laboratorien  im  allgemeinen 
keinen  asymmetrischen  Charakter  tragen, 
besteht  kein  zureichender  Grund  für  die 
Bevorzugung  eines  der  asymmetrischen  Kör- 
per. Wird  also  etwa  die  Aufgabe  gestellt 
d-Weinsäure  vollständig  zu  synthetisieren, 
so  erhält  man  notwendigerweise  und  in  der 
Tat   stets   zuerst    Traubensäure.      Zur   Um- 


wandlung der  Traubensäure  in  d- Weinsäure 
haben  wir  bereits  eine  Methode  kennen 
gelernt,  nämhch  die  KristaUisation  von 
Natrium-Ammonium-Doppelsalzen  unterhalb 
27"  und  Auslese  der  entgegengesetzt  asym- 
metrischen Kristalle  des  d-  und  des  1-Tartrats. 
Aus  dem  d-Tartrat  läßt  sich  dann  nämhch 
die  freie  d- Weinsäure  leicht  gewinnen.  Neben- 
bei erhält  man  auf  diese  Weise  auch  noch 
zugleich  die  1-Weinsäure.  Pasteur,  der 
Begründer  dieser  ersten  Methode,  hat  aber 
zugleich  noch  zwei  andere  zur  Spaltung 
von  Racemverbindungen  augegeben.  Die 
zweite  besteht  in  der  Bildung  von  Ver- 
bindungen der  durch  Kompensation  in- 
aktiven, spaltbaren  Gemische  mit  aktiven 
Körpern,  insbesondere  bei  der  Traubensäure 
in  der  Bildung  von  Salzen  mit  aktiven  Basen. 
Sättigt  man  eine  Lösung  von  Traubensäure, 
die  wenigstens  zum  großen  Teile  als  eine 
Mischung  gleicher  Mengen  von  d-  und  1-Wein- 
säure angesehen  werden  kann,  mit  der  optisch- 
aktiven Base  Cinchonin  ab,  so  kristallisiert 
hieraus  beim  Eindunsten  der  Lösung  zuerst 
schwerer  lösliches  links-weinsaures  Cinchonin 
aus,  aus  welchem  man  die  freie  l-AVeinsaure 
abscheiden  kann.  Eine  Löshchkeitsverschie- 
denheit  des  d-  und  1-weinsauren  Cinchonins 
wäre  unmöghch,  wenn  die  Moleküle  beider 
Körper  Spiegelbilder  voneinander  wären 
(s.  oben  S.  1127).  Aber  das  sind  sie  auch 
gar  nicht.  Denn  um  das  Spiegelbild  des 
d-weinsauren  Cinchonins  zu  erhalten,  müßte 
man  beide  Teile  des  Moleküls  durch  ihr 
Spiegelbild  ersetzen.  Das  I-weinsaure  Cin- 
chonin kann  aber  aus  dem  d-weinsauren 
in  der  Weise  abgeleitet  werden,  daß  nur  im 
sauren  Teile  des  MolektÜs  der  Uebergang 
zum  Spiegelbilde  stattfindet.  Hat  die 
Racemverbindung  den  chemischen  Charakter 
einer  Base,  so  gebraucht  man  zur  Spaltung 
aktive  Säuren,  neben  den  Weinsäuren  vor 
allem  Camphersulfonsäure  und  Bromcampher- 
sulfonsäure.  Das  in  Rede  stehende  Spaltungs- 
prinzip kann  auch  auf  andere  Verbindungs- 
typen als  den  der  Salzbildung  aus  Base  und 
Säure  angewendet  werden.  So  ist  von 
C.  Neuberg  der  Aldehyd,  r-Arabinose  von 
der  Formel  CH2OH— (CH.0H)3— COH  durch 
Kombination  mit  einem  optisch-aktiven  Hy- 
drazin,  1-Menthylhydrazin,  in  ein  Gemisch 
zweier  nicht  mehr  gleich  löslicher  Hydrazone 
verwandelt  worden,  von  denen  das  d- 
x\rabinose-l-Menthylhydrazon  zuerst  aus- 
kristalli^ierte ;  aus  diesem  konnte  dann  die 
freie  d-Arabinose  gewonnen  werden. 

Die  erwähnten  Methoden  beruhen  auf  den 
verschiedenen  Eigenschaften  der  fertig  ge- 
bildeten Verbindungen  zweier  Antipoden, 
wie  man  die  entgegengesetzt  aktiven  Formen 
auch  nennt,  mit  einem  und  demselben 
aktiven  Körper,  Verbindungen,  die  zuein- 
ander im  Verhältnis  der  p  a r  t  i  e  1 1  e  n  R  a  c e  m  i  e 


1132 


Drehunc-  der  Polaiisationsebene 


stehen.  Man  kann  aber  anch  zur  Raceni- 
spaltung  die  Tatsache  benutzen,  daß  partiell- 
racemische  Verbindungen,  wie  aus  Symme- 
triegründen verständlich,  von  vornherein 
mit  ungleicher  Geschwindigkeit  gebildet  wer- 
den. So  gelang  es  Marckwald  und  Me 
Kenzie  auf  die  mit  ungleicher  Geschwindig- 
keit erfolgende  Veresterung  optisch  ent- 
gegengesetzter Säuren  durch  denselben  ak- 
tiven Alkohol  eine  Spaltungsmethode  zu 
gründen,  die  mit  r-a-Aethoxypropionsäure 
und  1-Menthol  durchgefülu-t  wurde. 

Die  dritte  von  Pasteur  angegebene 
Methode  zur  Spaltung  von  Racem Verbin- 
dungen ist  eine  biochemische.  Gewisse 
Sproß-  und  Spaltpilze,  speziell  Penicillium 
glaucum,  zerstören  durch  ihre  Lebenstätigkeit 
vielfach  eine  unter  zwei  aktiven  Modifi- 
kationen und  lassen  die  andere  übrig.  So 
entsteht  durch  diesen  Pilz  aus  Traubensäure 
1-Weinsäure.  Man  kann  auch  aus  den  Mikro- 
organismen gewisse,  kompliziert  konstituierte 
optisch-aktive  Körper,  die  Enzyme,  iso- 
üeren,  die  sich  in  manchen  Fällen  gegenüber 
zwei  optischen  Antipoden  verschieden  ver- 
halten, somit  eine  Trennung  herbeiführen. 
So  läßt  nach  E.  Fischer  das  Enzym  Emulsin 
von  den  zwei  enantiomorphen  Methyl-Gluko- 
siden  das  eine  unverändert,  während  es  das 
andere,  ohne  selbst  dabei  angegriffen  zu  wer- 
den, in  Methylalkohol   und  Glukose  zerlegt. 

Trotzdem  nach  den  drei  Pasteurschen 
Methoden  d-Weinsäure  aus  vollständig  syn- 
thetisierter Traubensäure  erhalten  werden 
kann,  erscheint  es  zweifelhaft,  ob  man  be- 
rechtigt ist  von  einer  Totalsynthese  der 
d- Weinsäure  zu  sprechen.  Bei  der  zweiten 
Methode  wird  nämlich  von  einer  optisch- 
aktiven Base  Gebrauch  gemacht,  die  wir 
in  ihrer  optisch-aktiven  Form  zunächst 
durch  Totalsynthese  nicht  herstellen  können, 
sondern  der  lebenden  Natur  entnehmen 
müssen,  und  bei  der  biochemischen  Methode 
ist  sogar  die  direkte  Mitwirkung  von  Lebe- 
wesen erforderlich.  Am  ehesten  könnte 
man  noch  bei  der  Methode  der  Auslese  der 
Kristalle  an  eine  Totalsynthese  denken.  Aber 
auch  hier  ist  es  schwer  vorstellbar,  daß  so- 
zusagen durch  Urzeugung  einmal  ein  Ueber- 
schuß  der  einen  aktiven  Form  entstanden 
sein  sollte.  Das  Problem  der  totalen  asymme- 
trischen Synthese  ist  trotz  seiner  Wichtig- 
keit, die  darin  liegt,  daß  optische  Aktivität 
geradezu  ein  Kriterium  der  lebenden  Sub- 
stanz zu  sein  scheint,  wohl  noch  nicht  als 
vollständig  gelöst  zu  betrachten. 

Daß  überall  und  nur  da  optische  Aktivität 
auftritt,  wo  ein  C-Atom  mit  vier  verschiedenen 
Radikalen  verbunden  iot,  ist  zwar  in  den 
meisten  Fällen  zutreffend.  Aber  wir  haben 
bereits  am  Beispiel  der  Mesoweinsäure  ge- 
sehen, daß  diese  Regel  auch  Ausnahmen 
durch    intramolekulare    Kompensation    der 


Asymmetrie  erleiden  kann.  Hierin  hegt 
natürlich  kein  Widerspruch  gegen  die  Theorie 
vom  asymmetrischen  Kohlenstoffatom.  Nur 
muß  man  in  einigermaßen  komphzierten 
Fällen  stets  auf  die  allgemeinere  ursprüng- 
liche Auffassung  von  Pasteur  zurückgehen 
und  zusehen,  ob  das  Molekül  irgendeine 
Symmetrieebene  besitzt  oder  nicht. ^  Dies 
ist  nicht  nur  in  den  Fällen  vom  Typus  der 
Mesoweinsäure  nötig,  wo  Moleküle  trotz  der 
Gegenwart  asymmetrischer  Kohlenstoffatome 
als  solche  inaktiv  sind;  sondern  es  gibt  auch 
umgekehrt  Fälle  (man  pflegt  sie  als  Mole- 
külasymmetrie zu  bezeichnen),  namentlich 
bei  Ringverbindungen,  in  denen  das  Molekül 
keinerlei  Symmetrieebene  besitzt,  trotzdem 
man  schwer  im  einzelnen  sagen  kann,  daß 
irgendein  besonderes  C-Atom  mit  vier  ver- 
schiedenen Radikalen  verbunden  sei.  Dahin 
gehören  gewisse  Derivate  des  Hexamethylen- 
rings  wie  die  aktiven  Inosite. 

ß)  Auftreten  der  Drehung  bei 
anorganischen  Körpern.  Nachdem  ein- 
mal beim  Kohlenstoff  die  räumliche  Be- 
trachtungsweise eingeführt  war,  lag  es  nahe, 
auch  bei  anderen  Elementen  nach  asymme- 
trischen Molekülen  mit  optischer  Aktivität 
zu  suchen.  Da  in  der  Natur  aber  keine  Körper 
vorkommen,  deren  Aktivität  an  andere 
Bestandteile  als  den  Kohlenstoff  geknüpft 
ist,  so  war  man  ausschließUch  auf  die  Synthese 
angewiesen.  Diese  führt  aus  den  bereits 
oben  auseinandergesetzten  Gründen  auch 
im  günstigen  Falle  immer  nur  zu  racemischen 
Gemischen,  die  erst  einmal  nach  einer  der 
bekannten  Methoden  getrennt  werden  müssen. 
Da  für  die  Betrachtungsweise  von  van'  t  Hoff 
und  le  Bei  die  Vierwertigkeit  des  Kohlen- 
stoffs wesenthch  ist,  so  waren  die  Bemühungen 
vor  allem  auf  Herstellung  aktiver  Derivate 
anderer,  wenigstens  unter  Umständen  vier- 
wertiger  Elemente  gerichtet.  So  haben  wir 
eine  Anzahl  aktiver  Derivate  von  tetra- 
valentem  Schwefel,  Selen,  Sihcium  und  Zinn 
kennen  gelernt.  Die  Herstellung  derartiger 
Verbindungen  wird  sehr  durch  ihre  starke 
Neigung  zur  Autoracemisation,  d.  h. 
zur  spontanen  Umwandlung  einer  etwa  ent- 
stehenden aktiven  Form  in  ein  Gemisch 
gleicher  Mengen  der  beiden  entgegengesetzten 
Modifikationen,  erschwert.  Um  dem  aktiven 
Molekül  die  nötige  Beständigkeit  zu  geben, 
mußte  man  hier  von  der  typischen  Reaktions- 
trägheit der  Kohlenstoffverbindungen  Ge- 
brauch machen.  So  erhalten  denn  alle  bisher 
dargestellten  aktiven  Verbindungen  der  ge- 
nannten Elemente  kohlenstoffhaltige  Reste 
an  das  Metallatom  gebunden.  Ein  der- 
artiger Körper  ist  z.  B.  Methyläthylpropyl- 
zinnjodid 

CH3,  C,H, 


Di'ehimg  der  Polarisationsebene 


1133 


Es  können  natürlich  nur  solche  Verbindungen 
in  Betracht  kommen,  bei  welchen  die  organi- 
schen Radikale  nicht  etwa  selbst  ein  asym- 
metrisches Kohlenstoffatom  enthalten.  Das 
ist  bei  der  eben  genannten  Zinnverbindung 
denn  auch  nicht  der  Fall. 

Bei  Elementen,  deren  Wertigkeit  größer 
ist  als  vier,  wird  man  vom  stereochemischen 
Standpunkte  aus  erst  recht  die  Möglichkeit 
asymmetrischer  Moleküle  vermuten  dürfen. 
Aber  die  Wahl  der  räumlichen  Formelbilder 
ist  zunächst  hier  noch  ziemlich  willkürlich, 
und  es  ist  daher  nicht  so  leicht,  von  vorn- 
herein zu  sehen,  bei  welchen  Verbindungen 
man  überhaupt  optische  Aktivität  erwarten 
kann.  Immerhin  ist  es  gelungen,  bei  fünf- 
wertigem  Stickstoff  optisch-aktive  Salze 
quaternärer  Ammoniumbasen  herzustellen, 
bei  welchen  der  Stickstoff  außer  an  den  sauren 
Rest  an  vier  verschiedene  Kohlenstoff- 
radikale gebunden  war.  Das  erste  derartige 
Salz  war  das  von  Pope  und  seinen  Mit- 
arbeitern bereitete  Benzyl-allyl-phenyl- 
methyl-ammonium-jodid.  Auch  hier  besteht 
namentlich  in  Lösung  eine  starke  JN'eigung 
zur  Autoracemisation.  In  letzter  Zeit  ist 
es  Werner  gelungen,  optisch-aktive  kom- 
plexe Kobaltiverbindungen  herzustellen,  die 
nach  ihm  ein  zweiwertiges  aktives  Kation 
enthalten ;  bei  diesem  soll  sieh  das  Kobaltatom 
im  Zentrum  eines  Oktaeders  befinden,  dessen 
sechs  Ecken  in  gewisser  Weise  durch  die 
übrigen  Bestandteile  des  komplexen  Ions 
besetzt  sind.  Auch  bei  komplexen  Chromi- 
verbindungen  wurden  ähnliche  Resultate 
erhalten. 

y)  Betrag  der  Drehung  (spezifi- 
sches und  molekulares  Drehungsver- 
mögen; Saccharimetrie;  Mutarota- 
tion). Wenn  wir  uns  auch  nun  in  weit- 
gehendem Maße  darüber  klar  geworden  sind, 
in  welchen  Fällen  Drehung  überhaupt  auf- 
tritt, so  bleibt  noch  die  Frage  nach  der  Größe 
der  Drehung,  resp.  nach  der  Abhängigkeit 
ihres  Betrages  von  den  Umständen,  besonders 
von  der  chemischen  Konstitution  des  Moleküls 
zu  beantworten.  Als  Maß  der  Drehung  dient 
bei  aktiven  Flüssigkeiten  die  sogenannte 
•spezifische  Rotation,  d.  h.  die  Drehung, 
welche  eine  Schicht  ausüben  würde,  die  bei 
einem  Querschnitt  von  1  qcm  insgesamt  1  g 
Substanz  enthält.  Ist  a  der  beobachtete 
Drehungswinkel,  d  die  Dichte,  1  die  Schicht- 
länge, so  wäre  die  spezifische  Rotation  also 


[a]  = 


Id- 


Es  ist  indes  übhch  die  Länge  1  in  Dezimetern 
zu  messen,  so  daß  sich  die  Zahlenwerte  der 
spezifischen  Drehung  10 mal  so  groß  stellen, 
wie  sie  sich  aus  der  obigen  Definition  ergeben 
würden.  Zur  näheren  Charakterisierung  ist 
bei  [a]  noch  die  Temperatur  und  die  Wellen- 


länge des  Lichtes,  auf  welche  sich  die  Be- 
obachtung bezieht,  hinzuzufügen.  Der  Aus- 
druck ist  ebenso  gebaut  wie  derjenige  für 
die  spezifische  Rotation  bei  der  magnetischen 
Drehung  auf  S.  1124.  Nur  fehlt  die  Bezug- 
nahme auf  eine  Normalsubstanz  (dort  das 
Wasser).  Diese  war  damals  nötig,  weil  so 
die  in  der  Definition  noch  unbestimmt 
gelassene  Intensität  des  Magnetfeldes  elimi- 
niert wurde.  Bei  der  natürlichen  Drehung 
dagegen  fehlt  das  magnetische  Feld,  und 
es  fällt  die  genannte  Unbestimmtheit  weg. 
So  erübrigt  sich  die  Einbeziehung  einer 
Normalsubstanz.  Zu  stöchiometrischen  Ver- 
gleichen geeigneter  als  die  Menge  von  1  g  ist 
die  von  1  g-Mol,  und  so  wird  wie  früher  schon 
bei  der  magnetischen  Drehung  auch  hier  bei 
der  natürlichen  die  Molekularrotation 
eingeführt,  wobei  man  für  diese  also  M[a]  zu 
setzen  hätte.  Wenn  man,  wie  oben  erwähnt, 
die  spezifische  Drehung  auf  Dezimeter  be- 
zieht, so  setzt  man,  um  bequeme  Zahlenwerte 
zu  erhalten,  die  Molekularrotation: 

M 

[M]=^„[a]. 

Mit  Hilfe  der  Molekularrotationen  werden, 
wie  schon  oben  beim  Faraday- Effekt  aus- 
geführt wurde  (S.  1124),  solche  Schichten 
aktiver  Flüssigkeiten  miteinander  verglichen, 
bei  denen  das  Licht  die  gleiche  Anzahl  von 
drehenden  Molekülen  durchsetzt. 

Bei  Lösungen  wird  die  spezifische  Dre- 
hung so  definiert,  als  ob  das  Lösungsmittel 
gar  nicht  vorhanden  wäre.  Die  Dichte  d 
einer  einheitlichen  Flüssigkeit  kann  gedeutet 
werden  als  die  in  100  ccm  enthaltene  Masse 
derselben  in  Grammen.  Bei  einer  Lösung 
nennt  man  die  in  100  ccm  enthaltene  Menge 
der  gelösten  Substanz  die  Konzentration  c, 
und  es  tritt  daher  an  Stelle  von  d  bei  Lö- 


sungen der  Ausdruck 


100' 


Dann  wird  also 


die  spezifische  Rotation  einer  Lösung: 
,  ,      100a 

wobei  1  wieder  in  Dezimetern  gemessen  wird. 

Die  Molekularrotation  ist  auch  hier  wieder, 

wie  vorhin: 

r^^        M  Ma 

[M]=^[a]=^. 

Man  wird  bei  einer  Lösung  nicht  ohne  weiteres 
erwarten  können,  daß  die  so  definierte  spezifische 
und  Molekiilarrotation  von  der  Konzentration 
unabhängig  werden.  In  der  Tat  ist  dies  im  all- 
gemeinen nicht  der  Fall.  Auch  variiert  der  Wert 
der  Drehung  von  Lösungsmittel  zu  Lösungs- 
mittel. Das  geht  so  weit,  daß  sogar  das  Vorzeichen 
der  Rotation  sich  umkehren  kann.  So  zeigt  die 
in  Wasser  rechtsdrehende  d-Weinsäure  eine 
Linksdrehung,  wenn  man  sie  in  einem  Gemisch 
von  Aceton  und  Aether  löst.  Immerhin  gibt  es 
Fälle,  in  denen  der  Drehungswinkel  der   Kon- 


1134 


Drehmiü-  der  Polarisatiousebene 


zentration  wenigstens  sehr  annähernd  proportio- 
nal ist,  wo  man  also  für  beliebige  Konzentrationen 
von  einem  bestimmten  Werte  der  spezifischen 
Drehung  sprechen    kann. 

Von    praktischer     Bedeutung    ist,     daß 
gerade  der  technisch  so  wichtige  Rohrzucker 
in  wässeriger  Lösung  einen  derartigen  Fall 
darbietet.    Darauf  gründet  sich  eine  Methode 
zur  Bestimmung  dieses  Zuckers,  die  S  a  e  c  h  ari- 
metrie.     Es  wird  nämlich: 
100  g 
'"   [a]l   ■ 
Füllt  man  also   ein   (xefäß   von  gemessener 
Länge    mit    einer    Zuckerlösung    und    hat 
man    ein    für    allemal    für    eine    bestimmte 
Wellenlänge     bei     Zimmertemperatur     den 
Wert  von  [a]  bestimmt,    so    kann    man  die 
jeweihge    Konzentration    des    Zuckers    be- 
rechnen.   Für  20°  und   gelbes  Natriumlicht 

9()0 

ist  [aj'V)  =  66,5,    so    daß    für    eine   Röhre 

von  2  dm  Länge  wird 

20" 
c  =  0,752a^  . 

Aber  im  allgemeinen  hegen  die  Verhält- 
nisse doch  komphzierter  als  beim  Rohr- 
zucker, so  daß  der  Angabe  der  spezifischen 
Drehung  stets  die  Konzentration  beigefügt 
werden  muß.  Die  Zahlenwerte  der  spezi- 
fischen Drehung  schwanken  außerordenthch 
stark  von  Substanz  zu  Substanz.  Am 
instruktivsten  ist  dabei  das  Verhalten  ver- 
schiedener hydroxylhaltiger  Körper  bei  Sub- 
stitution des  Hydro  xylwasserstoffs  durch 
gewisse  Metalle  wie  Uran,  Molybdän  und 
Wolfram.  Freie  Weinsäure  von  der  Kon- 
zentration 2,5  in  wässeriger  Lösung  hat  den 

Wert  [a]  j^"  =  13,2".       Setzt     man    hierzu 

Ammoniummolybdat,  so  steigt  infolge  der 
Bildung  der  komplexen  Molybdänweinsäure 
der  Wert  der  Drehung  im  Verhältnis  781 
zu  13,2  an!  Allgemeine  Regeln  dagegen 
lassen  sich  vor  der  Hand  über  den  Zusammen- 
hang zwischen  Drehung  und  Konstitution 
kaum  angeben. 

Einen  V^ersuch  in  dieser  Richtung  hatte 
Ph.  A.  Guye  gemacht.  Er  behauptete,  der 
Betrag  der  Drehung  sei  eine  durch  das  sogenannte 
Asymmetrie  Produkt  dargestellte  Funktion 
der  Massen  der  vier  am  asymmetrischen  Kohlen- 
stoffatom befindlichen  Radikale.  Aber  dieser 
Satz  bewährte  sich  auf  die  Dauer  nicht.  Auch  eine 
von  van't  Hoff  vermutete  allgemeinere  Bezie- 
hung, nach  der  bei  Molekülen  mit  mehreren  asym- 
metrischen Kohlenstoffatomen  die  durch  die 
einzelnen  Teile  des  Moleküls  verursachten  Dre- 
hungen sich  einfach  superponieren  sollten,  hat 
der  genaueren  Prüfung  durch  Rosanoff  nicht 
standgehalten.  So  bleiben  zurzeit  nur  einige 
speziellere  Regeln,  von  denen  außer  dem  bereits 
erwähnten  Einfluß  der  Metallsubstitution  in 
Hydroxylen  und  dem  mehr  in  die  Elektrochemie 
als   in    die    Stereochemie    gehörigen    Satze    von 


Landolt-Oudemans  über  die  Unabhängigkeit 
des  Drehungsverniögens  vom  inaktiven  Ion  bei 
aktiven  Elektrolj^ten,  die  auf  die  Kohlenstoff- 
doppelbindungen bezügliche  die  wichtigste  ist. 
Wie  Waiden  bemerkt  hat  und  wie  namentlich 
durch  eingehendere  Untersuchungen  von  Th. 
Percy  Hilditch  bestätigt  wurde,  bedingt  die 
Doppelbindung  als  solche  allgemein  eine  Er- 
höhung des  Drehungsvermögens.  Dies  ist  um  so 
interessanter,  als  auf  dem  riebiete  der  einfachen 
Brechung  bekanntlich  die  Aethylenbildung  eine 
ganz  ähnliche  Rolle  spielt  und  auch  die  Absorp- 
tion in  deutlichem  Zusammenhang  mit  der  Dre- 
hung beim  Uebergang  vom  gesättigten  zum  un- 
gesättigten   Zustand    eine    Verstärkung    erfährt. 

Außer  von  Konzentration,  Temperatur, 
Lösungsmittel  usw.  hängt  die  spezifische 
Drehung  in  vielen  Fällen  auch  noch  von  der 
Zeit  ab.  Eine  wässerige  Lösung  von  Trauben- 
zucker (d-Glukose)  vermindert,  wie  zuerst 
Dubrunfaut  bemerkt  hat,  ihr  Drehungs- 
vermögen allmählich  bis  auf  die  Hälfte  des 
Wertes,  den  sie  unmittelbar  nach  der  Be- 
reitung zeigte.  Diese  unbeständige  anfäng- 
hche  Drehung  wurde  demgemäß  als  Bi- 
rotation  (Doppeldrehung)  bezeichnet.  Die 
Erscheinung  wurde  später  auch  bei  anderen 
Zuckern  sowie  bei  Oxysäuren  und  Laktonen 
aufgefunden,  und  da  sich  herausstellte,  daß 
das  Verhältnis  2:1  nur  gerade  beim  Trauben- 
zucker zutrifft,  so  wurde  der  allgemeinere 
Name  Multirotation  für  das  Phänomen 
i  gewählt.  Endhch  da,  z.  B.  bei  Maltose,  zu- 
weilen auch  ein  Anwachsen  der  Ursprung 
liehen  Drehung  mit  der  Zeit  beobachtet 
wird,  so  wurde  der  allgemeinere,  wohl  am 
meisten  passende  Name  Mutarotatiou 
(Drehungsänderung)  in  Vorschlag  gebracht. 
Die  ganze  Erscheinung  hat  an  sich  nichts 

■  Ueberraschendes.  Die  Aenderung  der  Dre- 
hung zeigt,  da  jedem  chemischen  Individuum 
eine  bestimmte  Rotation  zukommt,  nur,  daß 
sich  die  gelöste  Substanz  zunächst  in  einem 
instabilen  Zustand  befindet  und  daß  sie 
allmähhch  einen  stabileren  annimmt.     Was 

■  die  spezielle  Natur  des  Umwandlungspro- 
:  zesses  in  Lösung  betrifft,  so  hat  sich  wenig- 
i  stens  in  den  am  besten  aufgeklärten  Fällen 
i  gezeigt,  daß  der  stabile  Endzustand  einem 

Gleichgewicht  zweier  Tautomeren  ent- 
spricht. Für  die  gewöhnhche  d-Glukose 
ist  [alü^+lOö";  es  läßt  sich  aber  auch  eine 
Modifikation  in  festem  Zustande  herstellen, 
für  welche  [a]D= +22,5".  Die  Drehung  der 
ersteren  Form  nimmt  in  Lösung  ab,  die  der 
zweiten  zu,  bis  man  in  beiden  Fällen  den 
Wert  [a]D=  +52,50  erreicht.  Die  Lösung 
stellt  somit  ein  im  Gleichgewicht  befind- 
liches Gemisch  der  beiden  Modifikationen  des 
:  Traubenzuckers  dar, 

1  Literatur.     Zusam  m  e  11  fa  SS  ende  Arbeiten. 

W.  Voigt,  Magneto-  und  Elektrooptik.    Leipsig 
I      1908.     Zum  Kerr-    und  Fara da y ■  Effekt.   — ■ 

Th.   Liebisch,    Physikalische    Krystallograj)hie. 


Drehung  der  Polarisationsebeiie  —  Druck 


113: 


Leipzig  1S91.  —  F.  Pockels,  Lehrbuch  der 
Kristalioptik.  Leipzig  und  Berlin  1906.  Natür- 
liche Drehung  in  KrisUdlen.  —  H,  Landolt, 
Das  optische  Drehungsvennögen.  2.  Auflage. 
Braunschweig  1S9S.  Natürliche  Drehung  in 
isotropen  Körpern.  —  .1.  Werner,  Lehrbuch 
der  Stereochemie.  Jena  1904.  —  A.  Byk, 
Spaltbarkeit  von  Racemverbindungen.  Zeitschr. 
f.  physikal.  Chemie,  49,  1904.  —  Sl.  Scholts, 
Die  optisch  aktiven  Verbindungen  des  Schwefels, 
Selens,  Zinns,  Siliciums  und  Stickstoffes.  F. 
B.  Ahrens'  Chemisch-technische  Vorträge  XL 
Stuttgart  1906.  Stereochemie.  —  Einige  grün  d- 
legende  Arbeiten:  H.  de  Senarmont, 
Ann.  d.  Ch.  e.  Phys.  [S]  20,  18 47.  —  J.  Kerr, 
Phil.  Mag.  [5]  3,  18117.  —  M.  Faraday,  Exp. 
Res.,  19,  I845  in  Ostwalds  Klassiker  der 
exakten  Wissensch.,  No.  136.  —  D.  Macaluso 
und  O.  M.  Corbino,  Compt.  rend.,  127,  1898.  — 
D.  F.  J.  Arago,  Gilberts  Annalen  d.  Physik,  40, 
1812.  —  A.  J.  Fresnel,  Ann.  Chim.  Phys., 
[1]  28,  1825.  —  F.  Jteusch,  Pogg.  Ann.,  138, 
1869.  —  J,  Herschel,  Trans.  Cambr.  Phil.  Soc, 
I,  1821.  —  B.  Minnigerode,  Neues  Jahrb.  f. 
Mineralogie,  Beil.,  Bd.  5,  1SS7.  —  J.  B.  Biot, 
Bull,  de  la  Soc.  Phüomat.  1815.  —  L.  JPasteur 
in  Ostwalds  Klassiker  der  exakten  Wissensch., 
No.  28.  —  J.  A.  Le  Bei,  Bull,  de  la  Soc.  Chim., 
[2J  22,  1874.  —  ^-  H.  Van't  Hoff,  Bull,  de 
la  Soc.  chim.,  /"f/ 23,  1875.  —  A.  P.  Dnbvtni- 
faut,    Compt.  rend.,  23,  I846. 

A.   Byk. 


Dreikantner 


werden  mit  mehr  oder  minder  ebenen 
Flächen  und  mit  Kanten  versehene  Geschiebe 
genannt,  deren  Flächen  entweder  durch  Wind- 
schliff oder  durch  die  Bewegung  eines  Gletschers 
und  Reiben  auf  der  Unterlage  (Facetten- 
geschiebe) hervorgebracht  sind  (vgl.  die 
Artikel  „Atmosphäre"  und  „Eis"). 


Drift 

nannte  man  die  Verbreitung  von  Gesteins- 
material durch  schwimmende  Eisberge  (vgl. 
den  Artikel  „Eis"). 


Druck. 


1.  Deüiütion  des  Druckes.  2.  Der  Druck  bei 
rein  gasförmigen  Systemen.  3.  Der  Druck  bei 
Systemen,  die  eine  Flüssigkeit  enthalten.  4.  Der 
Druck  bei  Systemen,  die  eine  feste  Phase  ent- 
halten. 5.  Der  Einfluß  des  Druckes  auf  chemische 
Systeme. 

I.  Definition  des  Druckes.  Der  Druck 
ist  definiert  als  die  senkrecht  zur  Fläche 
auf  die  Flächeneinheit  wirkende  Kraft.  Im 
absoluten  Maßsystem  ist  die  Einheit  des 
Druckes  jene,   bei   der  die  Kraft  eins  (eine 


Dyne)  auf  die  Fläche  eins  wirkt.  Praktisch 
wird  meist  der  Druck  einer  Atmosphäre 
als  Einheit  genommen,  es  ist  dies  das  Gewicht 
einer  Quecksilbersäule  von  76  cm  Höhe 
und  1  qcm  Querschnitt,  bei  0«,  in  Meeres- 
höhe, bei  45°  geographischer  Breite.  Eine 
Atmosphäre  ist  also  gleich  76.13,332.980,6 

Dvnen 
=  1013200     -~^2-.     Für  wissenschaftliche 

Zwecke  wird  bisweilen  das  Megabar  gleich 

1000000 


Dynen 


2     gleich  0,98703  Atmosphären 

als  Einheit  benutzt. 

Im  nachfolgenden  wird  wesentlich  nur 
die  Bedeutung  des  Druckes  für  chemische 
Systeme  besprochen;  mehr  physikalische 
Größen  wie  Lichtdruck,  Winddruck  u.  a.  m. 
werden  an  anderer  Stelle  besprochen  (s.  den  Ar- 
tikel ,, Strahlende  Aetherenergie"  u.  a.). 

2.  Der  Druck  bei  rein  gasförmigen 
Systemen.  Wir  haben  in  den  Gasen  Gebilde, 
die  auf  eine  sie  umschließende  Wand  einen 
Druck  ausüben.  Man  mißt  den  Druck  mit 
Hilfe  eines  Manometers.  Diese  lassen  sich 
nach  verschiedenen  Grundsätzen  konstruie- 
ren. Einmal  kann  man  den  Druck  auf  eine 
Flüssigkeit  wirken  lassen,  die  in  einem 
zw  eischen  kligen  Rohre  sich  befindet  und 
in  dem  einen  Schenkel  an  das  Gas,  im  anderen 
Schenkel  an  ein  Vakuum  grenzt;  der  hydro- 
statische Druck  der  Flüssigkeit  hält  dem 
Gasdruck  das  Gleichgewicht.  Man  hat  dann 
ein  Flüssigkeitsmanometer,  zu  denen  z.  B. 
das  Quecksilberbarometer  gehört,  Oder  man 
hält  dem  Gasdruck  durch  die  elastische 
Kraft  einer  Feder,  einer  Metallmembran 
u.  a.  das  Gleichgewicht  und  erhält  so  die 
Feder-  und  Dosenmanometer  u.  a.  Für  die 
Messung  sehr  kleiner  Gasdrucke  dient  das 
sogenannte  Mac  Leodmanometer,  auf  das 
hier  nur  hingewiesen  werden  kann. 

Solange  die  Drucke  nicht  zu  hoch  sind, 
gehorchen  die  schwer  verdichtbaren  Gase  be- 
kanntlich dem  Boy  le- Gay  Lussacschen 
Gesetz  (vgl.  die  Artikel  ,,Gase,"  ,,Mechano- 
chemie").  Hier  seien  nur  nochmals  folgende 
Punkte  hervorgehoben:  der  Druck  ist  dem 
Volumen  umgekehrt  proportional,  er  nimmt 
geradlinig  mit  steigender  Temperatur  zu 
und  zwar  pro  Grad  um  V273;  liat  man  gleiche 
Volume  chemisch  einheitlicher  Gase,  so 
üben  sie  den  gleichen  Druck  aus,  falls  die 
in  dem  Volumen  vorhandene  Stoffmenge 
im  Verhältnis  der  Molargewichte  zueinander 
stehen;  speziell  üben  die  Molargewichte  der 
verschiedenen  Gase  in  einem  Volum  von 
22  412  ccm  bei  0"  einen  Druck  von  einer 
Atmosphäre  aus.  Dieser  Druck  ist  der  Nor- 
maldruck eines  Gases. 

Bei  höheren  Drucken,  ferner  bei  Dämpfen 
gilt  das  Boyle-Gay  Lussacsche  Gesetz 
nicht  mehr;  man  hat  verschiedene  verwickel- 


1136 


Druck 


tere  Gleichungen  zur  Darstellung  der  dann 
geltenden  Beziehungen  vorgeschlagen;  von 
besonderer  Bedeutung  ist  die  Gleichung 
von  van  der  Waals  (vgl.  insbesondere  die 
Artikel  „Gase",  „Mechanochemie", 
„Aggregatzustände").  Wälu-end  man 
zu  dem  Boyle-Gay  Lussacschen  Gesetz 
unter  der  Annahme  gelangen  kann,  daß  ein 
Gas  aus  kleinsten,  elastischen  Teilchen  be- 
steht, die  in  lebhafter  Bewegung  sind  und 
sich  nicht  anziehen,  muß  man  nach  van  der 
Waals  annehmen,  daß  diese  kleinsten  Teil- 
chen eine  Anziehung  aufeinander  ausüben. 
Diese  bedingt  den  sogenannten  ,, Binnen- 
druck", und  dieser  muß  zum  manometrisch 
gemessenen  Druck  hinzuaddiert  werden,  wenn 
man  den  Druckeinfluß  in  einen  ähnlich  ein- 
fachen Zusammenhang  mit  Temperatur  und 
Volum  setzen  will,  wie  es  bei  dem  Boyle- 
Gay  Lussacschen  Gesetz  geschieht. 

Die  van  der  Waals  sehe  Gleichung 
gab  nun  nicht  bloß  Auskunft  über  die  Ab- 
weichung stärker  verdichteter  Gase  vom 
Boyle-Gay  Lussacschen  Gesetz,  sondern 
machte  auch  die  eigentümlichen  Beziehungen 
verständlich,  die  zwischen  dem  gasförmigen 
und  dem  flüssigen  Zustand  existieren  und 
die  man  als  kritische  Erscheinungen 
bezeichnet.  Es  ist  bekanntlich  möglich,  ohne 
Verdampfungserscheinungen  stetig  vom 
flüssigen  Zustand  in  den  gasförmigen  überzu- 
gehen und  umgekehrt  vom  gasförmigen, 
stark  komprimierten  in  den  flüssigen;  ferner 
muß  ein  ganz  bestimmter  Druck  (bei  einer 
bestimmten  höchsten  Temperatur  und  einem 
bestimmten  Volum)  vorhanden  sein,  damit 
sich  ein  Gas  überhaupt  zu  einer  Flüssigkeit 
verdichten  läßt.  Dieser  kritische  Druck 
läßt  sich,  wie  die  kritische  Temperatur 
und  das  kritische  Volum,  aus  der  van  der 
Waals  sehen  Gleichung  vorausberechnen, 
und  er  stimmt  mit  den  experimentell  gefun- 
denen Werten  überein. 

Wenn  man  in  einem  Baume  kein  chemisch 
einheitliches  Gas  hat,  sondern  ein  Gemisch 
verschiedener  Gase  hat,  so  gibt  ein  mit  diesem 
Raum  kommunizierendes  Manometer  einen 
Druck  an,  den  man  als  den  Gesamt  druck 
bezeichnet.  Für  diesen  gilt  bei  den  schwer 
verdichtbaren  Gasen  und  nicht  zu  hohen 
Dnickwerten  gleichfalls  das  Boyle-Gay 
Lussacsche-Gesetz,  Die  Beziehungen,  die 
für  leicht  verdichtbare  Gase  und  hohe  Drucke 
gelten,  werden  recht  verwickelt,  da  man 
nicht  nur  mit  der  Anziehung  zwischen 
den  gleichartigen  Molekülen  jedes  einzelnen 
Gases  zu  rechnen  hat,  sondern  auch  mit 
der  fast  immer  unbekannten  Anziehung  zwi- 
schen den  verschiedenartigen  Molekülen. 

Liegen  die  Verhältnisse  so,  daß  das  Boyle- 
Gay  Lussacsche  Gesetz  gilt,  so  läßt  sich 
nachweisen,  daß  jedes  einzelne  Gas  im  Ge- 
misch   einen   Partialdruck    ausübt,    der 


ebenso  groß  ist,  als  wenn  das  betreffende  Gas 
allein  in  dem  Raum  vorhanden  wäre.  Un- 
mittelbar läßt  sich  dieser  Partialdruck  selten 
messen.  Es  gelingt  dies,  wenn  man  eine 
Wand  zur  Verfügung  hat,  die  nur  für  das  eine 
Gas  im  Gasgemisch  durchlässig  ist.  So  ist 
z.  B.  glühendes  Platin  durchlässig  für  Wasser- 
stoff; man  kann  also  den  Partialdruck  des 
Wasserstoffs  in  einem  Gasgemisch  bestimmen, 
wenn  man  diesen  durch  ein  glühendes  Platin- 
fenster mit  einem  evakuierten  Raum  kom- 
munizieren läßt ;  ein  mit  letzterem  verbundenes 
Manometer  zeigt  den  Partialdruck  des  Wasser- 
stoffs. Im  allgemeinen  läßt  sich  der  eben 
erwähnte  Satz  dadurch  beweisen,  daß  man 
durch  Analyse  die  Menge  jedes  einzelnen 
Gases  im  Gemisch  feststellt  und  die  Summe 
der  daraus  berechenbaren  Partial drucke  bildet ; 
sie  ist  gleich  dem  Gesamtdruck. 

3.  Der  Druck  bei  Systemen,  die  eine 
Flüssigkeit  enthalten.  Uebt  man  auf 
eine  einen  Raum  völlig  füllende  Flüssigkeit 
einen  Druck  aus,  so  ist  es  die  Kompressi- 
bilität, die  Zusammendrückbarkeit  der 
Flüssigkeit,  welche  die  dann  auftretenden 
Volumänderungen  bestimmt.  Die  van 
der  Waalssche  Gleichung  zeichnet  sich 
dadurch  aus,  daß  sie  auch  über  diese  Er- 
scheinungen bei  chemisch  einheitlichen  Flüs- 
sigkeiten Auskunft  gibt.  Allerdings  ist  der 
durch  die  Anziehung  der  Moleküle  bedingte 
Binnen  druck,  der  bei  den  dichtgedrängten 
Flüssigkeitsmolekülen  den  äußeren  Druck 
meist  weitaus  übersteigt,  bisher  nicht  direkt 
meßbar  gewesen  (vgl.  den  Artikel  ,,Mechano- 
chemie"). 

Bringt  man  eine  chemisch  einheitliche 
Flüssigkeit  in  einen  leeren  Raum,  so  wird 
im  allgemeinen  ein  Teil  der  Flüssigkeit  ver- 
dampfen, und  es  stellt  sich  ein  Gleichgewichts- 
zustand ein,  bei  dem  die  Flüssigkeit  neben 
ihrem  Dampf  vorhanden  ist.  Dieser  Zustand 
ist  eindeutig  durch  den  Druck  des  Dampfes, 
den  Dampfdruck,  gegeben,  der  seinerseits 
nur  von  der  Temperatur  abhängt.  Es  ist 
wichtig  zu  bemerken,  daß  der  Wert  dieses 
Dampfdrucks  für  eine  bestimmte  Flüssigkeit 
und  eine  bestimmte  Temperatur  sich  nicht 
ohne  weitere  ergänzende  Ueberlegungen  aus 
der  van  der  Waals  sehen  Gleichung  ab- 
leiten läßt.  Nach  dem  oben  erwähnten 
Gesetz  über  die  Partialdnicke  der  Einfluß 
eines  indifferenten,  schwer  komprimierbaren 
Gases  bei  niedrigen  Dnicken  so  gering,  daß 
der  Dampfdruck  einer  Flüssigkeit  in  einem 
mft  Luft  usw.  von  Atmosphärendnick  er- 
füllten Raum  von  dem  im  Vakuum  ge- 
messenen Dampfdruck  praktisch  nicht  ver- 
schieden ist. 

Man  kann  den  Dampfdruck  einer  Flüssig- 
keit nach  verschiedenen  Methoden  bestim- 
men. Wenn  man  etwas  von  der  Flüssigkeit 
in  das  Vakuum  eines  Barometers  bringt,  so 


Druck 


1137 


wird  durch  den  Druck  der  verdampfenden 
Flüssigkeit  die  Quecksilbersäule  um  einen  Be- 
trag her  abgedrückt,  der  dem  Dampfdruck 
entspricht.  Es  ist  dies  die  statische  Methode 
der  Dampfdruckbestimmung.  Man  be- 
nutzt sie  häufig  in  der  Form  einer  Differen- 
tialmethode: man  bringt  die  beiden  Flüssig- 
keiten, deren  Dampfdruckunterschied  man 
messen  will,  je  in  ein  gesondertes  Gefäß,  ver- 
bindet die  beiden  Gefäße  mit  den  beiden 
Schenkeln  eines  U-förmig  gebogenen  Mano- 
meters und  evakuiert;  der  Unterschied  in 
der  Höhe  der  Manometerflüssigkeit  in  den 
beiden  Schenkeln  ergibt  den  Dampfdruck- 
unterschied. 

Die  dynamische  Methode  der  Messung 
des  Dampfdruckes  besteht  darin,  daß  man 
ein  bekanntes  Volum  eines  indifferenten 
Gases  durch  die  Flüssigkeit  leitet  und  in 
einer  Vorlage  die  Menge  der  mitgeführten 
Flüssigkeit  bestimmt.  Aus  der  in  dem  ge- 
gebenen Volum  enthaltenen  Menge  ergibt 
sich  nach  den  Gasgesetzen  der  Druck  des 
Flüssigkeitsdampfes,  und  dieser  ist  gleich 
dem  Dampfdruck,  wenn  das  Gas  beim  Durch- 
perlen durch  die  Flüssigkeit  Zeit  gehabt  hat, 
sich  mit  dem  Dampf  zu  sättigen. 

Der  Dampfdruck  einer  Flüssigkeit  ist 
im  höchsten  Grade  von  der  Temperatur 
abhängig,  und  zwar  wächst  er  stark  mit 
steigender  Temperatur.  Erhitzt  man  eine 
Flüssigkeit,  so  beobachtet  man  bekanntlich 
bei  einer  für  sie  charakteristischen  Tempera- 
tur, daß  die  Verdampfung  nicht  bloß  an  der 
Oberfläche  vor  sich  geht,  sondern  daß  auch 
im  Innern  sich  Dampfblasen  entwickeln, 
und  daß  weitere  Wärmezufuhr  keine  Tempe- 
raturerhöhung, sondern  nur  weitere  Ver- 
dampfung zur  Folge  hat.  Die  Flüssigkeit 
siedet,  und  diese  Temperatur  ist  der 
Siedepunkt  der  Flüssigkeit,  d.  i.  die 
Temperatur,  bei  der  der  Dampfdruck  dem 
von  außen  lastenden  Atmosphärendruck  gleich 
ist.  Der  Siedepunkt  hängt  deshalb  von  der 
Größe  des  Druckes  der  äußeren  Atmosphäre 
ab;  er  sinkt,  wenn  man  letzteren  dadurch 
verringert,  daß  man  sich  z.  B.  auf  eine 
größere  Höhe  über  den  Meeresspiegel  begibt, 
<)der  wenn  man  die  Flüssigkeit  in  ein  Vakuum 
bringt;  er  steigt,  wenn  man  die  Flüssigkeit 
in  einem  Raum  höheren  Druckes  sieden  läßt.  \ 
Man  kann  daher  den  Dampfdruck  einer 
Flüssigkeit  auch  in  der  Weise  bestimmen, 
daß  man  in  einem  evakuierten  Raum  den 
Unterdruck  bestimmt,  bei  dem  die  Flüssig- 
keit siedet.  Der  Siedepunkt  ist  eine  der 
wichtigsten  Eigenschaften  zum  Kennzeichnen 
einer  Flüssigkeit. 

Die  Abhängigkeit  des  Dampfdruckes  von 
der  Temperatur  läßt  sich  im  allgemeinen 
nicht  durch  einfache  Formeln  wiedergeben. 
Folgende   Dampf  druckformein   sind   wichtig 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  IL 


'  und  werden  häufig  angewendet.    Von  älteren 
besonders  die  Formel  von  Bertrand 


T_l\50 


p=G 


hier  ist  T  die  absolute  Temperatur,  G  und 
1  sind  Konstante,  die  für  die  verschiedenen 
Flüssigkeiten  charakteristisch  sind.  Nernst 
benutzt  eine  Formel 

Es  bedeutet  ^  die  Kondensationswärme 
der  Flüssigkeit  beim  absoluten  Nullpunkt, 
T  die  absolute  Temperatur,  R  die  Gaskon- 
stante, e  und  i  sind  auch  konstant,  und  zwar 
ist  i  die  Integrationskonstante,  die  für  den 
betreffenden  Stoff  charakteristisch  ist.  Diese 
Formel  bewährt  sich  vor  allem  bei  niedrigen 
Temperaturen.  Bei  mittleren  und  höheren 
scheint  ihr  eine  neuerdings  von  Cederberg 
vorgeschlagene  überlegen  zu  sein;  sie  lautet 


In 


p^(a-b-|)V2-c. 


A,  B  und  C  sind  konstant,  9  ist  die 
kritische  Temperatur.  Daß  es  zweckmäßig 
ist,  letztere  in  die  Dampfdruckformel  einzu- 
führen, kann  nicht  wundernehmen,  wenn 
man  bedenkt,  daß  die  Dampfdruckkurve 
oben  mit  den  Imtischen  Werten  von  Druck 
und  Temperatur  endet;  der  Begriff  der  Ver- 
dampfung verliert  ja  dort  seine  Bedeutung, 
Dampf  und  Flüssigkeit  werden  identisch. 

Im  allgemeinen  verlaufen  die  Dampf- 
druckkurven chemisch  nicht  allzu  verschie- 
dener Flüssigkeiten,  ziemlich  ähnlich.  Man 
hat  daher  eine  Reihe  von  Beziehungen  ge- 
funden, welche  die  Dampfdrucke  und  Siede- 
punkte einer  Flüssigkeit  aus  den  für  eine 
andere  geltenden  Werten  zu  berechnen  er- 
lauben. Von  diesen  sei  nur  die  Regel  von 
Ramsay  und  Young  erwähnt,  welche  lautet 

T 

fj^  =  konstans ; 

^  2 

hier  sind  Tj  und  Tg  die  Siedepunkte  zweier 
Flüssigkeiten  in  absoluter  Zählung  bei  glei- 
chem Druck. 

Die  Aenderung  des  Dampfdruckes  mit 
der  Temperatur  steht  in  sein-  engem  Zu- 
sammenhang mit  der  Verdampfungs- 
wärme. Dies  ergibt  sich  als  eine  Folgerung 
aus  dem  zweiten  Hauptsatz  der  Wärmelehre 
und  zwar  lautet  die  betreffende  Beziehung 


?.=  T  (vd  —  Vfi) 


dp 
dT' 


Hier  ist  X  die  molekulare  Kondensations- 
wärme (das  Produkt  aus  der  Kondensations- 
wärme pro  Gramm  und  dem  Molargewicht), 
T  ist  die  Temperatur  in  absoluter  Zählung, 
Vd  das  Molarvolum  des  Dampfes  Vfi  das  der 
Flüssigkeit,  p  der  Dampfdruck.  Vernach- 
lässigt man  Vfi  neben  Vd  und  setzt  für  letzteres 

72 


1138 


Druck 


den    nach    der    Boylp-Gay   Lussa eschen 
Gleichung  geltenden   Wert,   so    erhält   man 

dlnp 


).  =  KT2 


wo  K  die  Gaskonstante  ist.  Dies  Gesetz 
wurde  von  Clapeyron,  später  von  Clau- 
sius  als  erste  Folgerung  aus  dem  zweiten 
Hauptsatz  der  Wärmelehre  abgeleitet. 

Man  könnte  die  Gleichung  integrieren, 
indem  man  für  den  Differentialquotienten 
einen  Wert  aus  einer  der  oben  erwähnten 
Dampf  druckformein  ableitet.  Die  oben  er- 
wähnte Formel  von  N ernst  wurde  um- 
gekehrt in  der  Weise  gewonnen,  daß  diese 
Clapeyron-Clausiuss che  Gleichung  nach 
Einsetzen  einer  empirischen  Beziehung  für 
A  integriert  wurde. 

Es  gilt  auch  hier  wieder  eine  Beziehung, 
die  verschiedene  Flüssigkeiten  miteinander 
zu  vergleichen  erlaubt;  nämlich  die  Regel 
von  Trouton 

fp  =  konstans; 

hier  ist  1  die  molekulare  Verdamptungs- 
wärme  beim  Siedepunkt,  T  die  Siede- 
temperatur in  absoluter  Zählung.  Nur  bei 
den  sogenannten  normalen  Flüssigkeiten  ist 
diese  Regel  erfüllt. 

Der  Dampfdruck  einer  Flüssigkeit  hängt 
auch  von  der  Krümmung  ilu^er  Oberfläche 
ab.  Wie  sich  gleichfalls  aus  dem  zweiten 
Hauptsatz  ableiten  läßt,  ist  der  Dampfdruck 
über  einer  konkaven  Oberfläche  kleiner, 
über  einer  konvexen  größer  als  über  einer 
ebenen  Oberfläche.  So  kommt  es,  daß 
kleinere  Tropfen  einen  größeren  Dampfdruck 
haben  als  große,  und  die  Erfahrung  bestätigt 
dies  bei  der  bekannten  Erscheinung,  daß 
ein  Beschlag  aus  kleineren  Tröpfchen  sich 
im  Laufe  der  Zeit  zu  einem  größeren  Tropfen 
vereinigt.      Die    betreffende   Formel   lautet 

2ö^d . 


Stoff  gelöst,  so  kann  man  zwei  Grenzfälle 
unterscheiden:  entweder  der  Stoff  ist  leicht- 
flüchtig und  befindet  sich  dann  neben  dem 
Dampf  des  Lösungsmittels  reichlich  im  Gas- 
raum, oder  er  ist  schwerflüchtig,  und  der 
Gasraum  enthält  wesentlich  nur  den  Dampf 
des  Lösungsmittels. 

Es  sei  zunächst  der  erste  Fall  betrachtet. 
Man  kann  dann  offenbar  den  Dampfdruck 
entweder  auf  die  Zusammensetzung  der 
Flüssigkeit  oder  auf  die  des  Dampfes  be- 
ziehen. Zeichnet  man  die  Dampfdrücke  als 
Ordinaten,  die  Zusammensetzungen  der 
Flüssigkeit  und  des  Dampfes  als  Abszissen  auf, 
so  erhält  man  zwei  Kurven,  von  denen  die 
auf  den  Dampf  bezügliche  stets  unterhalb 
der  anderen  verlaufen  muß,  wie  aus  thermo- 
dynamischen  Betrachtungen  folgt;  der 
Dampfraum  muß  nämlich  stets  mehr  von  dem 
flüchtigeren  Stoff  (höchstens  ebensoviel)  ent- 
halten wie  die  Flüssigkeit. 

Was  den  allgemeinen  Verlauf  derartiger 
Kurven  anbetrifft,  so  hat  man  bei  in  allen 
Verhältnissen  mischbaren  Flüssigkeiten  die 
nachfolgenden  Fälle  zu  unterscheiden,  die 
in  Figur  1  graphisch  dargestellt  sind;   hier 


P«  =  P  ± 


pnr 


hier  ist  pos  der  Dampfdruck  über  der  ge- 
krümmten Oberfläche,  p  der  über  der  ebenen, 
ö  ist  die  Oberflächenspannung  der  Flüssigkeit, 
^d  die  Dichte  des  Dampfes,  qn  die  der  Flüssig- 
keit, r  der  Ivrümmungsradius,  das  + -Zeichen 
bezieht  sich  auf  eine  konvexe,  das  —-Zeichen 
auf  eine  konkave  Oberfläche.  Wie  man  sieht 
ist  für  die  Größe  dieses  Effekts  vor  allem 
auch  die  Größe  der  Oberflächenspannung 
maßgebend. 

Wenn  man  auf  eine  Flüssigkeit  mit  einem 
Stempel  drückt,  der  für  den  Dampf  durch- 
lässig ist,  nicht  aber  für  die  Flüssigkeit,  so 
tritt  eine  Steigerung  des  Dampfdrucks  ein. 
Auch  dieser  Fall  einer  Pressung  läßt  sich 
thermo  dynamisch  vollständig  darstellen 
(vgl.  den  Artikel  „Mechanochemie"). 

Hat  man  in  der  Flüssigkeit  einen  zweiten 


Fig.  1. 

sind  die  Ordinaten  die  Dampfdrucke,  die 
Abszissen  die  Gehalte  der  Flüssigkeit  B  in 
der  Flüssigkeit  A,  die  beiden  äußersten 
Ordinaten  beziehen  sich  auf  die  reinen  Stoffe. 
Man  hat  also  entweder  einen  gleichmäßigen 
Verlauf  der  Kurve  zwischen  den  beiden  End- 
punkten oder  eine  Kurve  mit  einem  Maximum 
oder  eine  mit  einem  Minimum.  Es  ergibt 
sich  nun  aus  dem  gleichen  thermodynamischen 
Gmnd  wie  oben,  daß  bei  der  Zusammen- 
setzung, die  dem  Maximum  und  Mininnim 
entspricht,  der  Dampf  die  gleiche  Zusammen- 
setzung haben  muß  wie  die  Flüssigkeit; 
letztere  destilliert  also  in  diesem  Punkte  ohne 
Aenderung  ihrer  Zusammensetzung.  Der- 
artige Flüssigkeiten  unterscheiden  sich  da- 
durch von  chemischen  Verbindungen,  daß 
dieser  Punkt  durch  Destillation  nicht  ver- 
änderbarer  Zusammensetzung    sich    ändert, 


Druck 


1139 


wenn  man  den  Druck  ändert,  und  daß  die 
Zusammensetzung  nicht  stöchiometrisch  ist. 
Solche  „ausgezeichnete  Lösungen",  wie  sie 
Ostwald  nennt,  treten  häufig  auf,  z.  B. 
bei  Wasser  und  den  Halogenwasserstoff- 
säuren. 

Sind  die  Flüssigkeiten  nicht  in  allen 
Verhältnissen  mischbar,  so  erscheinen  inner- 
halb bestimmter  Grenzen  der  Zusammen- 
setzung zwei  flüssige  Phasen.  Aus  der  soge- 
nannten Phasenregel  (vgl.  den  Artikel  ,,Pha- 
senregel")  folgt  nun,  daß,  solange  diese 
beiden  Phasen  vorhanden  sind,  nur  ein 
einziger  Dampfdruck  mit  ihnen  im  Gleich- 
gewicht ist.  Auf  weitere  Einzelheiten  dieser 
Dampfdruckkurven  kann  hier  nicht  einge- 
gangen werden. 

Im  zweiten  Grenzfall  enthält  der  Gas- 
raum den  gelösten  Stoff  in  äußerst  geringen 
Mengen,  im  wesentlichen  also  nur  den  Dampf 
des  Lösungsmittels.  Es  ergibt  sich  nun, 
daß  in  diesem  Fall  der  gelöste  Stoff  stets 
eine  Erniedrigung  des  Dampfdrucks 
bewirkt.  Solange  die  Konzentration  des 
gelösten  Stoffes  so  gering  ist,  daß  man  von 
verdünnten  Lösungen  sprechen  kann,  gelten 
für  diese  Dampfdruckserniedrigung  einige  ein- 
fache Gesetzmäßigkeiten:  die  Dampfdrucks- 
erniedrigung ist  der  Konzentration  propor- 
tional und  Stoffe,  die  nicht  elektrolytisch 
dissoziiert  sind,  erzeugen  in  äquimolaren 
Konzentrationen  die  gleiche  relative  Dampf- 
drucksverminderung; letztere  ist  ferner  unab- 
hängig von  der  Temperatur. 

Ist  der  gelöste  Stoff  elektrolytisch  disso- 
ziiert, so  ist  die  relative  Dampf druckser- 
niedrigung  größer,  weil  die  Molekülzahl  ver- 
mehrt ist ;  man  kann  aus  dieser  vergrößerten 
Dampfdruckserniedrigung  den  Dissoziations- 
grad ableiten. 

Es  ergibt  sich  ferner  aus  der  Tatsache 
der  Dampfdruckserniedrigung  die  Notwendig- 
keit, daß  der  Siedepunkt  derartiger  Lösun- 
gen erhöht  sein  muß;  denn  offenbar  wird, 
da  der  Dampfdruck  der  Lösung  kleiner  ist, 
der  Atmosphärendnick  erst  bei  einer  höheren 
Temperatur  erreicht  werden.  Für  die  Siede- 
punktserhöhung gelten,  wie  leicht  einzusehen 
ist,  ganz  entsprechende  Gesetze:  Proportiona- 
lität mit  der  Konzentration,  gleiche  Erhöhung 
durch  äquimolare  Mengen,  Möglichkeit  der 
Berechnung  des  Dissoziationsgrades.  Be- 
kanntlich ist  die  vor  allem  von  Beckmann 
ausgearbeitete  Messung  der  Siedepunkts- 
erhöhung eine  der  wichtigsten  Methoden 
zur  Bestimmung  des  Molargewichts  gelöster 
Stoffe. 

Wie  van't  Hoff  nun  zeigte,  hängt  die 
Fähigkeit  eines  schwerflüchtigen,  gelösten 
Stoffes,  den  Dampfdruck  zu  erniedrigen,  eng 
mit  einer  anderen  Eigenschaft  desselben  zu- 
sammen, nämlich  mit  dem  sogenannten 
osmotischen  Druck,  der  ein  Maß  für  das 


Bestreben  ist,  mit  dem  der  gelöste  Stoff 
sich  im  Lösungsmittel  zu  verbreiten  sucht. 
Man  kann  sich  von  seiner  Existenz  in  ähn- 
licher Weise  überzeugen,  wie  von  der  des 
Partialdruckes,  nämlich  mit  Hilfe  einer  halb- 
durchlässigen Wand.  Pfeffer  konstruierteeine 
solche,  indem  er  in  den  Poren  einer  Tonzelle 
Membranen  von  Ferrocyankupfer  erzeugte: 
Wasser  konnte  durch  eine  derartige  Zelle 
durchtreten,  nicht  aber  gelöster  Rohrzucker. 
Tauchte  er  nun  diese  Zelle,  die  mit  einem 
Steigrohr  und  einem  Manometer  versehen 
war  und  eine  Rohrzuckerlösung  enthielt, 
in  reines  Wasser,  so  drang  das  Wasser  von 
außen  in  die  Zelle  und  bewirkte  solange  ein 
Steigen  der  Flüssigkeit  im  Steigrohr  bis  ein 
bestimmter  Gleichgewichtsdruck  im  Mano- 
meter erreicht  war.  Da  der  gelöste  Stoff 
durch  die  halbdurchlässige  Wand  verhindert 
war  seinem  Verbreitungsbestreben  gemäß 
sich  in  der  äußeren  Flüssigkeit  zu  verteilen, 
so  drang  Flüssigkeit  zu  ihm  hinein,  bis  der 
Druck  der  Manometerflüssigkeit  diesem  Ein- 
dringungsbestreben  das   Gleichgewicht  hielt. 

Für  diesen  osmotischen  Druck  leitete 
van't  Hoff  die  wichtigen,  nach  ihm  benann- 
ten Gesetze  der  verdünnten  Lösungen  ab, 
die  völlig  den  Gasgesetzen  entsprechen 

PV  =  RT, 
hier  ist  P  der  osmotische  Druck,  Vdas  Volum 
der  Lösung,  in  dem  ein  Mol  des  gelösten 
Stoffes  enthalten  ist,  T  die  absolute  Tempe- 
ratur, R  die  Gaskonstante.  Es  folgt  aus 
dieser  Gleichung:  der  osmotische  Druck 
ist  der  Konzentration  proportional,  er  ist 
gleichgroß  für  äquimolare  Lösungen  nicht- 
dissoziierter  Stoffe,  er  ist  proportional  der 
absoluten  Temperatur.  Eine  Lösung,  die 
ein  Mol  im  Liter  enthält,  übt  also  bei  O"* 
einen  osmotischen  Dnick  von  22,41  Atmo- 
sphären aus. 

Durch  thermodynamische  Betrachtungen 
lassen  sich  die  eben  erwähnten  Gesetze  der 
Dampfdruckserniedrigung  und  damit  auch 
die  der  Siedepunktserhöhung  als  notwendige 
Folgerungen  aus  dem  van't  Ho  ff  sehen  Gesetz 
ableiten. 

Die  Messung  des  osmotischen  Druckes 
bietet  experimentell  außerordentliche  Schwie- 
rigkeiten. Es  liegt  dies  daran,  daß  es  sehr 
schwer  ist,  einwandfreie  halbdurchlässige 
Wände  herzustellen  (H.  N.  Morse). 

Die  Theorie  der  Dissoziation  der  Elektro- 
lyte  fordert,  daß  die  Erhöhung  der  Molekel- 
zahl sich  in  einer  Erhöhung  des  osmotischen 
Druckes  äußert.  Unmittelbar  hat  sich  dieser 
bisher  mit  Sicherheit  nicht  messen  lassen,  da 
man  keine  zuverlässige,  halbdurchlässige 
Membranen  für  diese  Stoffe  besitzt.  Aber  die 
sogenannten  isotonischen  Messungen  an 
Pflanzenzellen  —  bei  denen  man  Lösungen 
gleichen  osmotischen  Druckes  vergleicht  (s. 

72* 


1140 


Druck 


den  Ai'tikel  „Lösungen")  — haben  zu  dem 
erwarteten  Ergebnis  geführt. 

Was  den  Dampfdruck  und  osmotischen 
Druck  der  kolloiden  Lösungen  anbetrifft, 
so  kann  man  diese  als  Lösungen  von  Stoffen 
ansehen,  die  ein  sehr  großes  Moleknlargewicht 
haben,  obwohl  das  Ultramikroskop  ihren  hete- 
rogenen Charakter  bewiesen  hat;  es  hat  sich 
aber  herausgestellt,  daß  die  Eigenschaften 
der  homogenen  Lösung  stetig  in  die  der  hete- 
rogenen kolloiden  Lösung  übergehen. 

Da  das  Molekulargewicht  groß  ist,  die  in 
Lösung  befindliche  Menge  aber  klein,  so 
verhalten  sich  die  kolloiden  Lösungen  wie  sehr 
verdünnte  Lösungen,  die  Dampf  druck  Ver- 
minderung und  damit  auch  die  Siedepunkt- 
erhöhung ist  daher  sehr  gering.  Auch  der 
osmotische  Druck  ist  klein;  da  er  aber,  wie 
oben  erwähnt,  für  verhältnismäßig  ver- 
dünnte Lösungen  schon  beträchtliche  Werte 
annimmt,  so  gibt  es  eine  Reihe  kolloid  ge- 
löster Stoffe,  bei  denen  er  sich  direkt  messen 
läßt,  zumal  man  hier  bezüglich  halbdurch- 
lässiger Wände  nicht  in  Verlegenheit  ist: 
eine  Reihe  Membranen  (Pergament,  Kollo- 
dium u.  a.)  sind  ja  für  Wasser,  nicht  aber 
für  kolloid  gelöste  Stoffe  durchlässig.  Aber 
in  den  bisher  untersuchten  Fällen  hat  sich 
eine  andere  Schwierigkeit  ergeben:  die 
kolloid  gelösten  Stoffe  waren  elektrolytisch 
dissoziiert  und  erlitten  eine  Hydrolyse;  die 
gleichzeitige  Anwesenheit  eines  kolloiden 
und  eines  kristalloiden  Elektrolyten  bedingt 
aber  eigentümliche  Gleichgewächtsverhält- 
nisse,  so  daß  der  beobachtete  osmotische 
Druck  keine  einfache  Bedeutung  hat  (Don- 
nan.) 

4.  Der  Druck  bei  Systemen,  die  eine 
feste  Phase  enthalten.  Bezüglich  des  Ver- 
haltens einer  festen  Phase  unter  dem  Einfluß 
eines  mechanischen  Druckes(Kompressibilität, 
elastische  Eigenschaften  u.  a.  m.)  sei  wieder- 
um auf  den  Artikel  ,,Mechanochemie" 
verwiesen. 

Bringt  man  einen  festen  Stoff  —  es 
handelt  sich  im  folgenden  zunächst  nur 
um  kristallinisch-feste  Stoffe  • —  in  einen 
leeren  Raum  bezw.  einen  Gasraum,  so  tritt 
wie  bei  einer  Flüssigkeit  Verdampfung  ein, 
und  es  existiert  ein  für  die  Temperatur  cha- 
rakteristischer Dampfdruck.  Für  den  Dampf- 
druck chemisch  einheitlicher,  fester  Stoffe 
gilt  zunächst  dasselbe,  was  für  den  Dampf- 
druck von  Flüssigkeiten  gilt.  Er  ist  allerdings 
im  allgemeinen  sehr  viel  kleiner,  kann  daher 
selten  unmittelbar  statisch  gemessen  werden ; 
meist  verwendet  man  die  dynamische 
Methode  zu  seiner  Bestimmung.  Die  Ab- 
hängigkeit von  der  Temperatur  ist  der 
ähnlich,  wie  sie  bei  den  Flüssigkeiten  be- 
schrieben wurde.  Beim  Steigen  der  Tempe- 
ratur schneidet  im  allgemeinen  die  Dampf- 
druckkurve des  festen  Stoffes  die  der  Flüssig- 


keit im  Schmelzpunkt.  Weniger  häufig 
kommt  es  vor,,  daß  der  Dampfdruck  des 
festen  Stoffes  noch  vor  Erreichen  des  Schmelz- 
punktes den  Wert  einer  Atmosphäre  er- 
reicht und  der  feste  Stoff  sublimiert.  Erhöht 
man  den  Druck,  so  gelangt  man  auch  in 
diesen  Fällen  zum  Schmelzpunkt.     Wie  der 

dp 
Differentialquotient     ,'      des  Dampfdrucks 

einer  Flüssigkeit  nach  früheren  Ausfülirungen 
mit  der  Verdampfungswärme  zusammen- 
hängt, so  hängt  der  Differentialquotient  _,nl 

des  Dampfdruckes  eines  festen  Stoffes  mit 
der  Sublimationswärme  zusammen. 

Das,  was  früher  über  das  Verhalten  des 
Dampfdrucks  flüssiger  Lösungen  gesagt 
wurde,  läßt  sich  auf  das  Verhalten  ,, fester 
Lösungen",  der  sogenannten  Mischkristalle, 
übertragen. 

Wie  eben  erwähnt,  ist  der  Punkt  S, 
in  dem  sich  die  Dampfdruckkurve  des  festen 
Stoffes  AB  (s.  Fig.  2,  in  der  die  Abszissen 


Fig.  2. 


Temperaturen,  die  Ordinaten  Drucke  be- 
deuten) und  die  der  Flüssigkeit  CD  schneiden, 
der  Schmelzpunkt.  Das  gestrichelt  gezeichnete 
Stück  SC  entspricht  dem  Dampfdruck  einer 
überkalteten  Flüssigkeit,  während  eine  Ueber- 
hitzung  des  festen  Stoffes  entsprechend  der 
Linie  SB  unter  ganz  zuverlässigen  Bedingun- 
gen kaum  beobachtet  worden  ist. 

Die  Dampfdruckkurve  CD'  der  Lösung 
eines  schwerflüchtigen  Stoffes  liegt  nach 
früheren  Betrachtungen  unterhalb  der  der 
reinen  Flüssigkeit.  Scheidet  sich  aus  der 
Lösung  beim  Gefrieren  das  Eis  des  reinen 
Lösungsmittels  ab  (keine  Mischkristalle),  so 
handelt  es  sich  offenbar  darum,  daß  sich  die 
Dampf  dm  ckkiirve  AB  des  festen  Stoffes 
mit  der  der  Lösung  CD'  schneidet.  Wie  man 
aus  der  Figur  ersieht,  liegt  der  Gefrier- 
punkt S'  der  Lösung  tiefer  als  der  des  reinen 
Lösungsmittels,  van  't  Hoff  hat  gezeigt, 
daß  sich  die  Gesetze  der  Gefrierpunkter- 
niedrigung wiederum  aus  denen  des  osmo- 
tischen Druckes  ableiten  lassen. 

Im  Punkte  S  mündet  nun  noch  eine  dritte 


Druck 


1141 


Linie,  nämlich  die  Schmelzdruckknrve  SE,  1 
welche  das  Gleichgewicht  zwischen  der  festen 
Phase  und  der  Flüssigkeit  bei  verschiedenen 
Drucken  und  Temperaturen  beschreibt.  S  ist 
ein  sogenannter  Tripelpunkt  (vgl.  den 
Artikel  „Phasen lehre"),  der  die  einzigen 
Werte  von  Druck  und  Temperatur  angibt, 
bei  denen  alle  drei  Phasen  —  fester  Stoff, 
Flüssigkeit,  Dampf—  im  Gleichgewicht  neben- 
einander bestehen  können.  Für  Wasser  sind 
die  betreffenden  Werte  4,57  mm  Druck 
und  +  0,00750. 

Aus  thermodynamischen  Ueberlegungen 
folgt  mit  Notwendigkeit,  daß  der  Schmelz- 
punkt vom  Druck  abhängen  muß  und  zwar 
lautet  die  betreffende  Beziehung 

dT_T.(vn-Vf}. 
dp  r 

hier  ist  T  der  Schmelzpunkt  in  absoluter 
Zählung,  Vfi  und  Vf  sind  die  spezifischen 
Volume  von  Flüssigkeit  und  festem  Stoff  und 
r  ist  die  Erstarrungswärme.  Diese  Gleichung 
bestimmt  den  Verlauf  der  Kurve  SE. 

Während  die  Dampfdruckkurve  der  Flüs- 
sigkeit CD  mit  den  Werten  für  den  kritischen 
Druck  und  der  kritischen  Temperatur 
endet,  herrscht  über  den  weiteren  Verlauf 
der  Kurve  SE  noch  nicht  völlige  Klarheit. 
Nach  den  Untersuchungen  Tammanns  ist 
es  aber  überaus  wahrscheinlich,  daß  kein 
kritischer  Punkt  fest-flüssig  existiert,  die 
Kurve  SE  endet  also  nicht  in  einem  be- 
stimmten Punkte,  sie  krümmt  sich  vielmehr 
und  umschließt  ein  umgrenztes  Gebiet. 
Näheres  kann  über  die  bemerkenswerte 
Theorie  der  geschlossenen  Schmelzkurven 
hier  nicht  ausgefülu't  werden. 

Bringt  man  einen  festen  Stoff  in  ein 
Gefäß,  das  am  Boden  eine  kleine  Oeffnung 
hat,  und  übt  auf  ihn  von  oben  mit  einem 
Stempel  einen  kräftigen  Druck  aus,  so  läßt 
sich  ein  Wert  dessellien  erreichen,  bei  dem 
der  feste  Stoff  drahtförmig  aus  der  unteren 
Oeffnung  ausfließt.  Dieser  Fließ  druck  ist 
eine  recht  charakteristische  Eigenschaft  fester 
Stoffe.  Trägt  man  die  Werte  desselben  als 
Ordinaten,  die  Zusammensetzung  des  festen 
Stoffes  als  Abszissen  auf,  so  läßt  sich  aus 
dieser  Fließdruckkurve  das  Auftreten  von 
Mischkristallen  und  chemischen  Verbin- 
dungen oft  schärfer  erkennen  als  aus  einer 
Schmelzpunktkurve.  Bei  Legierungen  (vgl. 
den  Artikel  ,,Legierungen")  geht  der  Fließ- 
druck häufig  der  Härte  parallel  (Ku  r  n  ak  o  w). 
Die  Erscheinu  ngen  werden  nun  bei  den  festen 
Stoffen  dadurch  sehr  mannigfaltig,  daß  ein 
Stoff,  der  sich  der  Analyse  gegenüber  zunächst 
durchaus  als  einheitlich  verhält,  in  mehreren 
festen  Formen  auftreten  kann,  während  in  der 
Regel  nur  eine  flüssige  Form  vorhanden  ist. 
Es  ist  dies  die  Erscheinung  der  Poly- 
morphie oder  Allotropie.    Zunächst  ent- 


spricht das  Verhalten  einer  Form  eines  festen 
Stoffes  einer  anderen  Form  gegenüber  in 
vielen  Fällen  weitgehend  dem  Verhalten, 
das  die  feste  Form  einer  Flüssigkeit  gegen- 
über zeigt.  Beide  Formen  haben  ihre  be- 
stimmten Dampfdruckkurven,  die  sich  im 
Umwandlungspunkt  schneiden.  Er- 
wärmt man  eine  bei  niedriger  Temperatur 
beständige  Form,  so  geht  sie  bei  der  Um- 
wandlungstemperatur in  die  andere  Form 
über,  um  beim  Abkühlen  bei  der  gleichen 
Temperatur  wieder  zurückverwandelt  zu 
werden.  Erst  bei  noch  höheren  Temperaturen 
schmilzt  dann  die  zweite  Form.  Die  Dampf- 
druckkurve der  Flüssigkeit  Fl  schneidet 
also  die  Dampfdruckkurven  der  festen  For- 
men Fl  und  Fa  oberhalb  des  Umwandlungs- 
punktes U  im  Schmelzpunkt  S;  es  ist  dies 
der  Fall  der  Enantiotropie  (Fig.  3).    Die 


Fig.  3. 

verschiedenen  Formen  des  Schwefels  sind 
hierfür  ein  Beispiel.  Der  Fall  der  Mono- 
tropie  liegt  vor,  wenn  die  Flüssigkeitskurve 
Fl  unterhalb  des  Umwandlungspunktes  U 
die  Kurven  der  festen  Formen  schneidet 
(Fig.  4).     Die  Kurve  der  einen  Form  F.,  liegt 


Fig.  4. 

dann  überall  oberhalb  der  anderen  Kurven, 
sie  ist  immer  unbeständig :  nach  den  Grund- 
sätzen der  Thermodynamik  muß  ja  das  Gebilde 
mit  dem  größeren  Dampfdruck  stets  bestrebt 
sein,  sich  in  das  mit  dem  kleineren  Dampf- 
dnick  umzuwandeln.  Daß  man  überhaupt 
die  unbeständige  Form  Fg  zu  sehen  be- 
kommt, liegt  daran,  daß  man  allgemein  die 
unbeständigen  Formen  leicht  erhält,  wenn 
man  die  Flüssigkeit  oder  den  Dampf  abkühlt. 
Es  treten  mit  Vorliebe  Ueberkaltungen  ein, 
und  man  gelangt  z.  B.  auf  dem  gestrichelten 
Teil  der  Linie  Fl  zu   der  Linie  F,,   d.   h. 


1142 


Druck 


zu  der  unbeständigen  Form  Fj.  Weißer  und 
roter  Phosphor  sind  monotrope  Formen. 

Für  den  Umwandlungspunkt  gilt  die 
gleiche  Abhängigkeit  vom  Druck,  wie  sie 
oben  für  den  Schmelzpunkt  erörtert  wurde; 
an  die  Stelle  der  Erstarrungswärme  muß  in 
der  betreffenden  Formel  die  Umwandlungs- 
wärme treten. 

Man  war  vielfach  lebhaft  bemüht,  die 
Allotropie  scharf  von  der  rein  chemischen 
Isomerie  bezw.  Polymerie  abzugrenzen.  Neu- 
erdings ist  man  zu  einer  Eeihe  wichtiger 
Folgerungen  gelangt,  die  auch  von  der 
Erfahrung  bestätigt  wurden,  unter  der  An- 
nahme, daß  auch  bei  den  typischen  Allo- 
tropiefällen  verschiedene  (isomere  oder  poly- 
mere)  Molekülarten  in  der  Schmelze  und  als 
Mischkristalle  in  den  festen  Formen  im  Gleich- 
gewicht miteinander  stehen.  Enantiotropie 
und  Monotropie  bekommen  dann  eine  andere 
Bedeutung,  worauf  hier  nicht  näher  einge- 
gangen werden  kann  (Smits). 

Wird  ein  fester  Stoff  mit  einem  Stempel 
gedrückt,  der  für  den  Dampf  durchlässig  ist, 
so  übt  man  eine  Pressung  aus  und  be- 
wirkt eine  Dampfdruckerhöhung.  Mit  einer 
Pressung  hat  man  es  auch  zu  tun,  wenn  man 
mit  einem  Stempel,  der  nur  für  die  Flüssig- 
keit durchlässig  ist,  auf  ein  System  einen 
Druck  ausübt,  das  aus  einem  festen  Stoff 
und  einer  Flüssigkeit  besteht.  Ein  besonderer 
Fall  dieser  Art  liegt  vor,  wenn  man  einen 
amorph-festen  Stoff,  der  in  einer  Flüssigkeit 
gequollen  ist,  mit  einem  für  die  Flüssigkeit 
durchlässigen  Stempel  (z.  B.  aus  Ton)  preßt. 
Der  Quellungsdruck,  den  man  beobachtet, 
wenn  man  die  Flüssigkeit  durch  eine  für 
sie  durchlässige  Wand  zum  quellbaren  Stoff 
treten  läßt,  hält  diesem  Pressungsdruck  die 
Wage  (Näheres  siehe  im  Artikel  ,,Mechano- 
chemie"). 

Auch  bei  sein-  kleinen  Kristallen  eines 
Stoffes  findet  man,  daß  sie  sich  im  Lauf  der 
Zeit  zu  einem  großen  Kristall  vereinen,  w-enn 
sie  einen  gemeinsamen  Dampfraum  haben, 
wie  es  oben  bei  kleinen  Tropfen  beschrieben 
wurde.  Der  Dampfdruck  muß  also  hier 
ebenfalls  von  der  Krümmung  der  Oberfläche 
abhängen,  und  es  gilt  eine  ähnliche  Be- 
ziehung, wie  sie  oben  für  die  Abhängigkeit 
des  Dampfdrucks  von  der  Tropfengröße 
abgeleitet  wurde.  Man  kann  ferner  aus  dieser 
Tatsache  schließen,  daß  auch  feste  Stoffe 
eine  Oberflächenspannung  dem  Gasraum 
gegenüber  haben;  diese  läßt  sich  bekanntlich 
auf  andere  Weise  schwer  nachweisen.  Was 
den  Begriff  des  Lösungsdruckes  betrifft, 
so  sei  auf  die  Artikel  „Lösungen"  und 
„Elektrochemie"   verwiesen. 

5.  Der  Einfluß  des  Druckes  auf  che- 
mische Systeme.  Das  Wesentliche  hierüber 
findet  sich  ausführlich  in  anderen  Artikeln 
(vgl.  die  Artikel  „Chemisches    Gleichge- 


wicht", „Mechanochemie",  „Phasen- 
lehre"). Hier  sei  nur  etwas  näher  auf  den 
Fall  eingegangen,  bei  dem  sich,  wie  bei  der 
Verdampfung,  das  Gleichgewicht  bei  einer 
gegebenen  Temperatur  eindeutig  durch  einen 
Dampfdruck  festlegen  läßt.  Es  tritt  dies 
z.  B.  ein,  wenn  ein  fester  Stoff  unter  Bildung 
eines  anderen  festen  Stoffes  und  eines  Gases 
zerfällt,  vorausgesetzt,  daß  die  beiden  festen 
Stoffe  keine  feste  Lösung  miteinander  bilden. 
Ein  charakteristisches  Beispiel  dieser  Art 
ist  der  Zerfall  des  Calciumcarbonats  in 
Calciumoxyd  und  Kohlensäure 
CaC03=CaO+C02. 
Nach  dem  Massenwirkungsgesetz  hat  man 
die  Gleichung 

K  =  (CaO)l^ 
(CaCOg)    ' 

in  der  die  Umklammerung  andeuten  soll, 
daß  es  sich  um  Konzentrationen  handelt. 
Da  die  festen  Stoffe  (CaCOg)  und  (CaO)  mit 
konstanter  Konzentration  in  Rechnung  zu 
setzen  sind,  so  ist  die  Gleichgewichtskon- 
stante der  Kohlensäurekonzentration  und 
damit  dem  Kohlensäuredruck  proportional. 
Ganz  Analoges  gilt  für  das  Verwittern  eines 
wasserhaltigen  Salzes,  d.  h.  für  das  Abspalten 
von  Wasser  aus  einem  Hydrat,  oder  für  das 
Abspalten  von  Ammoniak  aus  einem  Am- 
moniakat  u.  a.  m.  In  all  diesen  Fällen  ist  das 
Gleichgewicht  bei  gegebener  Temperatur 
durch  den  Druck  des  betreffenden  Gases  ge- 
kennzeichnet, und  seine  Abhängigkeit  von 
der  Temperatur  wird  durch  die  betreffende 
Gasdruckkurve  dargestellt. 

Die  Gleichung  der  Reaktionsisochore  (vgl. 
den  Artikel  „Chemisches  Gleichgewi  cht") 
läßt  sich  hier  in  einer  Form  darstellen, 
die  der  oben  erwähnten  Gleichung  von 
Clapeyron  und  Claus  ins  entspricht.  Ja 
es  erweist  sich  in  diesen  Fällen  eine  Beziehung 
als  gültig,  die  der  früher  genannten  Regel 
von  Trouton  ähnelt:  die  Reaktionswärme 
dividiert  durch  die  Temperatur  (in  absoluter 
Zählung),  bei  der  der  Gasdruck  den  Wert 
von  einer  Atmosphäre  erreicht,  ergibt  eine 
Konstante.  Wie  Nernst  gezeigt  hat,  läßt 
sich  diese  Regel  als  spezielle  Folgerung 
seines  allgemeinen  Wärmetheorems  (vgl.  den 
Artikel  ,, Chemisches  Gleichgewicht") 
ableiten. 

Literatur.  TT'.  Ostwald,  Lehrbuch  der  allge- 
meinen Chemie,  I.  Band,  Stüchiometrie ;  II.  Band, 
2.  Teil,  Verwandtschaftslehre.  Leipzig  1891  und 
1896  bis  1902.  —  iv.  Nernst,  Theoretische 
Chemie.  6.  Auflage.  Stuttgart  1909.  —  G. 
Tamtnann,  Kristallisieren  und  Schmelzen. 
Leipzig  1903. 

H.   Freundlich. 


Drude  —  Drüsen 


1143 


Drude 

Paul. 

Geboren  am  12.  Juli  1863  in  Braunschweig, 
gestorben  am  5.  Juli  1906  in  Berlin.  Er  studierte 
in  Göttingen  und  kurze  Zeit  in  Berlin  und  Freiburg, 
habilitierte  sich  1889  in  Güttingen,  wurde  1894 
außerordentlicher  Professor  für  theoretische  Phy- 
.sik  in  Leipzig,  1900  ordentlicher  Professor  für 
Physik  in  Gießen,  1905  in  Berlin,  im  gleichen 
Jahr  Mitglied  der  dortigen  Akademie  der  Wissen- 
schaften. Die  Gebiete  der  elektrischen  Schwin- 
gungen und  der  Optik  verdanken  ihm  praktische 
und  theoretische  Förderung.  Seine  Arbeit  gipfelt 
in  dem  erfolgreichen  Versuch,  eine  Physik  der 
^letalle  vom  Standpunkt  der  Elektronentheorie 
zu  begründen.  Sern  Lehrbuch  der  Optik  faßt 
die  Resultate  seiner  optischen  Forschungen  zu- 
sammen. 

Literatur.     F,  Richarz   wul   W,  König,    Zur 

Erinnerung  an  P.  D.  Gießen  1906.  —  W,  Voigt, 
F.  D.  F/njs.  Zeitschrift,  y,  S.  481.  —  M.  Planck, 
Gedächtnisrede  avj  P.  D.  Verh.  d.  Deutschen 
Physikal.   Gesellschaft  8,  S.  599,  1906. 

E,  Drude. 


Drusen 


oder  Geoden  nennt  man  unregelmäßige 
mit  Kristallen  ausgekleidete  Hohlräume.  Sie 
sind  gleichsam  kleine  Höhlen  oder  Kristall- 
keller (vgl.  den  Artikel  „Mineral-  und 
Gesteinsbildung  auf  wässerigem 
Weffe"). 


Drüsen. 


1.  Definition.  2.  Drüsenvorgänge  beiden  Proto- 
zoen. 3.  Drüsen  der  Metazoen.  a)  Einzellige  Drüsen: 
ci)  Atypische,  ß)  Mit  flüssigem  Seki-et.  7)  Mit 
bestimmt  geformtem  Sekret,  b)  Mehrzellige 
Drüsen:  cc)  Von  unbestimmtem  Typus,  ß)  Tu- 
bulüse  Drüsen,  y)  Alveoläre  Drüsen.  6)  Komplexe 
Drüsen  der  Säugetiere,  s)  Follikuläre  Drüsen. 
4.  Sekretion:  a)  Aeußere  Sekretion,  b)  Innere 
Sekretion.     5.  Sekrete. 

I.  Definition.  Unter  Drüsen  verstehen 
wir  epitheliale  Zellgebilde,  welche  die  Auf- 
gabe haben,  gewisse  spezifische  Stoffe  zur 
Ausscheidung  zu  bringen.  Haben  letztere 
für  den  Körper  des  betreffenden  Tiers  eine 
bestimmte,  unmittelbare  Bedeutung  —  und 
dies  ist  meistens  der  Fall —  so  bezeichnet  man 
sie  als  Sekrete.  Sind  sie  nur  Schlackenstoffe, 
so  heißen  sie  Exkrete.  In  besonderen  Fällen 
können  allerdings  auch  diese  für  das  Tier 
noch  von  Wichtigkeit  sein,  indem  ihnen  bei 
gewissen  Lebensverrichtungen  irgendeine 
Rolle  zufällt;  doch  ist  ihr  Nutzen  dann  nur 
ein  mittelbarer. 

Obgleich  von  echten  Drüsen  natürlich 
erst  bei  mehrzelligen  Organismen  gesprochen 
werden    kann,    so    sind    doch    sekretorische 


und  exkretorische  Vorgänge  schon  bei  den 
Einzelligen  weitverbreitet.  Dies  ist  nicht 
weiter  erstaunlich,  da  die  Drüsenfunktion 
nur  ein  Spezifikum  des  allgemeinen  Stoff- 
wechsels ist,  der  eine  Eigenschaft  dergesamten 
lebenden  Substanz  darstellt. 

2.  Drüsenvorgänge  bei  den  Protozoen. 
Sehr  verbreitet  ist  bei  den  Protozoen  die 
Ausscheidung  eines  Sekrets  an  der  äußeren 
Körperoberfläche.  So  sezernieren  viele  Amö- 
ben nach  außen  eine  klebrige  bis  faden- 
ziehende Flüssigkeit,  die  ihnen  zur  An- 
heftung  an  das  Substrat  dient,  über  das  sie 
hinkriechen.  Eine  ähnliche  Bedeutung  haben 
nach  Goldschmidt  (Archiv  f.  Protisten- 
kunde,  Supplement  1907)  für  einige  Mastig- 
amöben  kleine,  stabförmige  Körperchen  (so- 
genannte Klebkörner),  die  bei  kriechenden 
Tieren  in  der  hinteren  Körperregion  auftreten 
und,  etwa  wie  die  Nägel  an  den  Schuhen 
des  Bergsteigers,  durch  einen  gewissen  Rei- 
bungswiderstand die  Fortbewegung  erleich- 
tern. Auch  bei  den  Gregarinen,  sowie  ge- 
wissen Entwickelungsformen  der  Coccidien, 
spielen  sekretorische  Vorgänge  eine  wesent- 
liche Rolle  bei  der  Lokomotion.  So  fand 
Schewiakoff  (Zeitschr.  f.  wiss.  ZooL, 
Bd.  58,  1894)  für  die  Gregarine  Clepsidrina, 
daß  hier  am  Boden  von  rillenförmigen, 
längsverlaufenden  Vertiefungen  der  Pelli- 
cula  Schleimfäden  ausgeschieden  werden, 
die  sich  hinter  dem  Körper  des  Tiers  zu 
einem  hohlen  Gallertstiele  vereinigen.  Indem 
der  an  der  Ivriechfläche  befestigte  Stiel 
immer  länger  wird,  schiebt  er  die  Gregarine 
sozusagen  vor  sich  her.  Viele  Protozoen 
scheiden,  gelegentlich  von  Fortpflanzungs- 
vorgängen oder  auch  nur  wenn  die  äußeren 
Lebensbedingungen  ungünstig  werden,  eine 
schnell  erstarrende  Cystenhülle  aus.  Aus  Se- 
kreten werden  weiterhin  zahlreiche  Gehäuse- 
bildungen erzeugt;  auch  dienen  sie  dazu,  aller- 
hand Fremdkörper,  wie  Sandkörner,  Diato- 
meenschalen, Schwammnadeln  usw.  zu  solchen 
zu  vereinigen.  Ebenso  können  im  Innern 
des  Protozoenkörpers  Ausscheidungen  auf- 
treten, wie  die  Skelettbildungen  der  Radio- 
larien  lehren. 

Endlich  gibt  es  bei  den  Protozoen  auch 
schon  Analoga  für  gewisse  Drüsenorgane 
der  Metazoen.  Solche  sind  z.  B.  die  bei  fast 
allen  Süßwasser-Protozoen  vorkommenden 
kontraktilen  Vakuolen,  kleine  bläschenartige 
und  oft  an  bestimmten  Territorien  des 
Körpers  gelegene  Gebilde,  die  Wasser  und 
Exkrete  aus  dem  Körper  aufnehmen  und 
diese  Stoffe  unter  rhythmischen  Pulsationen 
nach  außen  entleeren.  Allerdings  dürfte  den 
kontraktilen  Vakuolen  auch  respiratorische 
Bedeutung  zukommen.  Sie  sind  ausge- 
kleidet mit  einer  resistenteren  Nieder- 
schlagsmembram  des  Protoplasmas  (von 
Prowazek).     Ihre  Entleerung  wird,  nach 


1144 


Drüsen 


Bütschli  (Bronns  Klassen  und  Ordnungen, 
Protozoen  I  Bd.  1880)  durch  bestimmte 
Verhältnisse  der  Oberflächenspannung  be- 
wirkt. 

Eine  besondere  Gruppe  von  Ausschei- 
dungen stellen  bei  den  Protozoen  gewisse 
geformte  Sekrete  dar,  wie  sie  als  Trichiten, 
Trichocysten  und  Polkapseln  bekannt  ge- 
worden sind.  Sie  sind  deshalb  besonders 
interessant  für  uns,  weil  bei  manchen  niede- 
ren Metazoen  ganz  überraschend  ähnliche 
Bildungen  vorkommen. 

Die  Trichiten  finden  sich  bei  manchen  räu- 
berischen holotrichen  Infusorien,  wie  z.  B., 
nach  Blochmann,  bei  Enchelyodon  faretus 
Clap.  Sie  liaben  die  Form  von  Nadeln,  die, 
paketweise  angeordnet,  an  verschiedenen  Stellen 
des    Tierkörpers   vorkommen.      Um  die   Mund- 


f 


'- 1 


t 


wahrscheinlich  durch  Verquellung  des  ersteren, 
ein  haarförmiges  Verbindungsstück  sichtbar.  Dem 
Anschein  nach  besitzt  das  verquellende  Köpfchen 
Giftwirkung  (Fig.  Ibcd). 

Endlich  die   Polkapseln  finden  sich  in   den 
Sporen  der  parasitischen  Cnidosporidia  in  einem 
bis  mehrerer)  Exemplaren  am  einen  Pol  (daher 
Polkapseln)  des  Organismus.     Sie  bestehen  aus 
einer  länglichen  Kapsel,  die  in  einen  bei  manchen 
Arten  ungeheuer  langen,  wahrscheinlich  hohlen 
Faden  ausläuft,  der  für  gewöhnlich  handschuh- 
fingergleich  in  das  Innere  der  Kapsel  eingestülpt 
ist  und  hier  spiralisch  aufgerollt  liegt.      Durch 
irgendeinen  äußeren  Reiz  kann  die  Kapsel  zur 
Explosion  gebracht  und  der  Faden  nach  außen 
geschleudert  werden.      Der   Vorgang   der    Ent- 
ladung hat  wahrscheinlich  die   Bedeutung,  den 
Faden,  und  damit  die  ganze  Spore,  an  die  Darm- 
wand des  Wirtes  zu  befestigen,  um  dem  Keim 
das  Auswandern   zu 
erleichtern  (Fig.  le). 
3.   Drüsen  der 
Metazoen.        3  a) 
Einzellige  Drü- 
sen.   Im  einfach- 
sten  Fall    besteht 
die    ganze    Drüse 
nur       aus       einer 
einzigen  Zelle.    In 
andern  Fällen  setzt 
sie  sich  aus  vielen 
Tausenden        von 
Zellen    zusammen. 
Bei  der  Ungeheuern 
Fülle  verschieden- 
artiger Drüsen  mit 
den    differentesten 
Funktionen  ist  es 
schwer,      für     sie 
einige  gemeinsame 
Merkmale   zu    fin- 
den.        Vielleicht 
kann      man     von 

Fig.  1.  bekiete  der  Pru^otueu.  a  Enchelyodon  faretus  Clap.  u.  Lachm.  ^^^^^^.  sagen,  daß 
Nach  Blochmann,  Miln-oskopische  Tierwelt  des  Süßwassers  2.  Aufl.  1895.  ^le  sicn  samtlicn 
Aus  Lang.  1  und  2  Trichiten.  b,  c,  d  ausgeschleuderte  Trichocysten  von  ^-^s  _  Epithelien 
Paramaecium  caudatum.  Nach  Schuberg,  Archiv  für  Protistenkunde,  ableiten  lassen. 
Bd.  6,  1905.  e  Schema  einer  Myxobolusspore  mit  2  Polkapseln,  die  rechte  Dies  gilt  auch  für 
ausgestülpt.    Nach  Doflein,  Lehrbuch  der  Protozoenkunde,  2.  Aufl.,  1909.    solche FäUe,  wo  sie, 

wie  dies  z.B.  bei  der 
Öffnung  bilden  sie  eine  Reuse.  Bei  Annäherung  Schilddrüse,  der  Thymus  und  der  Hypo- 
eines  Beutetieres  werden  die  Trichiten  auf  dieses  physe  der  Fall  ist,  im  späteren  Leben  nicht 
abgeschossen  und  erzeugen  alsdarin  bei  iiim  ^ehr  mit  Epithelien  in  Beziehung  stehen, 
eine  Art  Lähmung  die  dem  Räuber  erlaubt,  p^gj  Vorgänge  müssen  für  alle  angenommen 
sein  Opfer  ohne  Gegenwehr  zu  überwältigen  ^^^.^g^.  ^j^j^  Stoffaufnahme,  die  Stoffver- 
Die  trichocysten  sind  wahrscheinlich  Orga- i  arbeitung  und  die  Stoffabgabe  Die  Mate- 
nellen  der  Defensive.  Man  trifft  sie  in  großer :  nahen  zu  den  zu  erzeugenden  Sekreten 
Anzahl  in  der  Corticalschicht,  besonders  holo- '  (bezw.  Exkreten)  bezieht  die  Drüse,  ganz 
tricher  Infusorien.  Im  Ruhezustand  besitzen  ]  allgemein  gesagt,  aus  den  Körpersäften, 
sie  eine  oval  eiförmige  Gestalt.  An  ihrem  einen  in  den  weitaus  meisten  Fällen  wohl  aus 
Ende  findet  sich  ein  haarfönniger  Fortsatz,  der 
an  die  Pellicula  stößt.  Durch  verschiedene  Reiz- 
wirkungen können  sie  nach  außen  geschleu<lert 
werden.  Sie  nehmen  alsdann  die  Gestalt  von 
Nadeln  mit  deutlichem  Köpfchen  an.  Zwischen 
Kopf   und    Körper    des    Gebildes    wird    später. 


dem  Blut. 

a)  iVtypische  einzellige  Drüsen.  Als 
Uebergangsstufe  zu  den  typischen  ein- 
zelligen Drüsen  sind  jene  Zellen  zu  rechnen, 
deren    Leistung    nicht    allein,    oder    selbst 


Drüsen 


1145 


nicht  einmal  wesentlich,  in  der  Drüseu- 
funktion  besteht.  Hierher  gehören  die 
Gheder  zahlreicher  Epithelien,  die  frei  an 
der  Körperoberfläche  liegen,  oder  einen 
Hohlraum  abgrenzen  und  distal  eine  mehr 
oder  minder  dicke  Haut  (Cuticula)  über 
sich  ausscheiden.  Auch  basalwärts  kann 
eine  Haut  als  sogenannte  Basalmembran  auf- 
treten. Sehr  deuthch  wird  die  Drüsenfunktion 
der  obersten  Zellschichten  bei  allen  Ver- 
tretern der  Artliropodengruppe,  deren  Ober- 
fläche mit  einer  mehr  oder  minder  dicken 
Lage  von  Chitin,  einer  hornartigen,  stick- 
stoffhaltigen Substanz,  bedeckt  ist.  In 
diesem  Fall  persistiert  später  das  Sekret 
häufig  allein,  während  die  produzierenden 
Zellen   allmählich   zugrunde  gehen. 

Eine  besonders  interessante  Kategorie 
von  Zellen  dieser  Gruppe  stellen  die  soge- 
nannten FoUikelzellen  zahlreicher  Eier  dar. 
Sie  mögen  hier  etwas  eingehender  behandelt 
werden. 

Man  könnte  sie  ohne  weiteres  mit  den 
typischen  einzelligen  Drüsen  zusammenstellen, 
wenn  sie  nicht,  wie  für  viele  Fälle  nachge- 
wiesen ist,  aus  jungen  Eizellen  hervor- 
gingen und  während  ihres  Lebens  ein  stark 
wechselndes  Verhalten  zeigten.  Die  FoUikel- 
zellen schließen  das  Ei  hüllenförmig  ein. 
Ihre  Aufgabe  ist  vielfach  eine  zweifache. 
Einmal  haben  sie  das  Ei  mit  Dottermaterial 
zu  versorgen  und  es  wohl  auch  selbst  zu  er- 
nähren, und  dann  haben  sie  in  vielen  Fällen 
um  dasselbe  eine  mehr  oder  minder  dicke 
Hülle  von  oft  chitinartigem  Charakter  zu 
liefern.  Da  diese  beiden  Prozesse  zeitlich 
voneinander  getrennt  sind,  so  erleiden 
die  FoUikelzellen  offenbar  im  Lauf  ihrer 
Existenz  einen  Funktionswechsel.  So  sieht 
man  z.  B.  nach  Korscheit  (Nova  Acta  Leop. 
Carol.  Bd.  LI,  1887,  sowie  Zeitschr.  f.  wiss. 
Zool.  Bd.  45,  1887)  die  Begrenzung  des 
Follikelepithels  mancher  Insekteneier,  bei 
denen  sich  diese  Verhältnisse  besonders  gut 
beobachten  lassen,  in  der  ersten  Periode 
gegen  das  Eiplasma  undeutUch  werden.  An 
diesen  Stellen  tritt  Nährsubstanz  in  Gestalt 
von  Wolken  feinster  Tröpfchen  in  die  Ei- 
zelle ein.  Ist  letztere  mit  Dotter  genügend 
.versorgt,  so  stellt  das  Follikelepithel  seine 
nutritorische  Tätigkeit  ein  und  beginnt 
nun  mit  der  Ausscheidung  des  Chorions. 
Es  wird  zuerst  als  glashelles  Häutchen  an  der 
Innenfläche  des  Epithels,  d.  h.  nach  der 
Eiseite  hin,  ausgeschieden.  Allmählich  ver- 
dickt es  sich  und  färbt  sich  dann  braun. 
Gegen  Ende  des  Sekretionsprozesses,  oder 
etwas  später,  nachdem  das  Ei  seine  Hülle 
verlassen  hat,  geht  das  Follikelepithel  zu- 
grunde (s.  Fig.  2  a). 

Ein  sehr  eigenartiges  Verhalten  zeigen  die 
Follikelzellen  der  Eier  gewisser  Wasserwanzen 
(Nepa  cinerea  und  Ranatra  linearis),  welche 


die  sogenannten  Strahlen  liefern,  lange  stab- 

förmige  Anhänge,  am  einen  Pole  des  Chorions. 

Sie  lassen  deuthch  erkennen,  daß  hier  bei 
I  der  Sekretion  des  Chorionstoffs  die  Kerne, 
[und   vielleicht   auch   deren   Nukleolen,   eine 

bedeutsame  Rolle  spielen.  Die  Strahlen 
:  werden   nämlich   zwischen   paarig   angeord- 


OK 


Fig.  2.  'Sezernierendes  Follikelepithel  bei  In- 
sekteneiern, a  Längsschnitt  durch  ein  Stück 
Eikammerwand  von  Carabus  nemoralis.  b  Quer- 
schnitt durch  die  Basis  des  Eiaufsatzes  von 
Nepa  cinerea,  c  Doppelzelle  des  Aufsatzes  von 
Ranatra  linearis.  Ch  Chorion,  Dk  Doppelkerne, 
Do  Dotter;  S  Sekret,  a  und  b  nach  Korscheit. 
Nova  Acta  Leop.  Car.  1887.  c  nach  Korscheit, 
Zeitschr.  f.  wiss.  Zool.  Bd.  45,  1887. 

neten  Zellen  mit  riesigen  Kernen  ausge- 
schieden, von  denen  je  2  einander  gegen- 
überstehen. Die  einander  zugekehrten 
Flächen  der  Kerne  sind  wie  ausgefranst. 
Ilu-e  pseudopodienähnHchen  Fortsätze  um- 
spannen den  Raum,  in  welchem  das  Sekret 
in  kleinen  Körnchen  oder  Tröpfchen  zur 
Ausscheidung  kommt,  welche  sich  später 
zu  den  erwähnten  stabförmigen  Bildungen 
vereinigen  (s.  Fig.  2  b  und  c).  Die  Größe 
der  Kerne,  sowie  ihre  eigenartige  Gestalt 
ist  hier  wohl  der  Ausdruck  ihrer  erhöhten 
Tätigkeit.  Aehnliche  Kernbilder  finden  sich 
übrigens  auch  sonst  noch  bei  Zellen  mit 
sekretorischer  Funktion,  so  in  Spinndrüsen  von 
Raupen,  in  Ganglienzellen,  in  gewissen 
dotterreichen  Embryonalzellen  von   Gastro- 


1146 


Drüsen 


poden,  welche  Stoffe  in  den  Darm  sezernieren. 
Stets  ist  die  Zerfransung  des  Kerns  der 
Stelle    der    Ausscheidung    zugekehrt. 

ß)  Einzellige  Drüsen  mit  flüssigem 
oder  unbestimmt  geformtem  Sekret. 
Einzellige  Drüsen  finden  sich  in  weitester  Ver- 
breitung in  allen  Tiergruppen,  doch  sind 
sie  besonders  häufig  und  mannigfaltig  bei 
den  wirl)ellosen  Tieren.  Mit  Vorliebe  treten 
sie  in  der  Oberhaut  auf;  immerhin  finden 
sie  sich  auch  in  Verbindung  mit  vielen  inneren 
Organen.  Von  den  Amphibien  aufwärts 
kommen  sie  nicht  mehr  in  der  Epidermis  vor; 
man  trifft  sie  alsdann  noch  in  den  Organen 
derVerdauungund  der  Respiration  sowie  in  den 
Geschlechtsleitungswegen  an.  Im  einfachsten 
Fall,  wie  bei  den  Schleimzellen  vieler  Wirbel- 
loser und  Wirbeltiere  unterscheidet  sich 
die  Drüsenzelle  im  sekretarmen  Zustand 
kaum  von  den  benachbarten  Epithelzellen. 
Erst  durch  die  AnfüUung  mit  Sekret  erhält 
sie  ein  anderes  Aussehen.  Sie  baucht  sich 
dann  aus  und  wird  kolbenförmig.  Bei  vielen 
einzelhgen  Drüsen  erfolgt  das  durch  die 
Anreicherung  mit  Sekret  bedingte  Wachstum 
nicht  in  die  Breite,  sondern  in  die  Länge. 
Es  kommt  dann  zur  Bildung  von  Schlauch- 
drüsen, die  sich  über  das  Epithel  hinaus  in 
das  Innere  erstrecken  können.  Auf  einer 
höheren  Stufe  der  Differenzierung  ghedert 
sich  sodann  in  der  Zelle  ein  das  Sekret 
produzierender  Teil,  der  den  Kern  enthält, 
von  einem  rölu-enförmig  verdünnten  aus- 
führenden Anteil.  Schon  als  ein  Uebergangs- 
stadium  zum  mehrzelhgen  Typus  müssen 
Fälle  angesehen  werden,  bei  denen  fremde 
Zellelemente  zur  einzelligen  Drüse  hinzutreten. 
So  kann  das  Epithel,  in  welches  die  Drüse 
einmündet,  einen  mehrzelligen  ausführenden 
Gang  liefern,  oder  es  können  sich  Muskel- 
zellen mit  der  Drüsenzelle  vereinigen,  welche 
dann  beim  Auspressen  des  Sekrets  eine 
Rolle  spielen.  —  Hieran  anschUeßend  sollen 
nun  einige  charakteristische  Typen  einzelliger 
Drüsen  etwas  näher  behandelt  werden. 

Becherzellen.  Wir  haben  es  hier 
mit  einer  Kategorie  von  Zellen  zu  tun,  die 
eine  ganz  außerordentlich  weite  Verbreitung 
im  gesamten  Tierreich  hat.  Vielleicht  gibt 
es,  von  den  niederen  Würmern  aufwärts 
keine  Gruppe,  die  ihrer  völlig  ermangelt. 
Bei  den  betreffenden  Gebilden  der  Fisch- 
haut handelt  es  sich  um  schleimbereitende 
Zellen,  die  oft  in  ganz  gewaltiger  Menge  in 
ihr  vorkommen.  Beim  Schlammpeitzger 
soll  z.  B.  (nach  F.  E,  Schulze)  fast  die 
ganze  Oberhaut  aus  solchen  Becherzellen 
bestehen.  Ihr  Sekret  verursacht  das  be- 
kannte Gefühl  der  Schlüpfrigkeit  der  Fisch- 
haut. Die  Becherzellen  steigen  unaufhörlich 
aus  tieferen  Schichten  der  Epidermis  an  die 
Oberfläche.  Anfangs  haben  sie  eine  rund- 
liche   oder    längliche    Gestalt,    sind    völMg 


geschlossen  und  unterscheiden  sich  durch 
nichts  von  den  übrigen  Epidermiszellen.  So- 
bald sie  sich  mit  Sekret  erfüllen,  runden  sie 
sich  ab  und  der  Kern  wird  mit  einem  Proto- 
plasmarest nach  dem  einen  Pol  getrieben. 
Wenn  sie  die  Oberfläche  erreicht  haben, 
bildet  sich  an  ihrem  freien  Ende  eine  Oeff- 
nung  und  der  Schleim  entweicht.  Die 
Zellen  kollabieren  dann  und  werden  schließ- 
lich durch  andere  ersetzt  (s.  Fig.  3,  Be). 


Be 


Cu    Klb 


Fig.  3.  Vertikalschnitt  durch  die  Epidermis 
von  Petromyzon  fluviatilis.  Auf  Grundlage 
einer  Abbildung  von  F.  E.  Schulze,  Arch.  f. 
mikr.  Anat.  Bd.  3,  1867,  kombiniert  mit  einer 
Figur  von  Maurer,  Epidermis  1895,  und  einer 
solchen  von  Loewenthal,  Anat.  Aiiz.,  25.  Bd., 
1904,  Nr.  4.  Be  Becherzelle,  Cu  Cuticula,  Ep 
Epidermis,  Fo  Fortsätze  der  Körnerzelle,  Klb 
Kolbenzelle,  Kö  Körnerzelle,  PI  Plasmakörper, 
Sek  Sekretmantel,  Vac  Vakuola. 

Kolben  Zellen  der  Petromyzon  haut. 
Diese  sehr  eigenartigen  Zellen  werden  jetzt 
allgemein  als  Drüsenzellen  aufgefaßt,  lieber 
die  Bedeutung  des  Sekrets  ist  man  sich 
allerdings  immer  noch  nicht  klar.  Die 
Kolbenzellen  sind  mächtige,  keulenartige 
Bildungen,  die  größer  als  alle  übrigen 
Zellelemente  der  Epidermis  sind.  Sie  sitzen 
entweder  mit  breiter  Fläche  der  Epithelbasis 
auf,  oder  erscheinen  in  die  Höhe  gerückt, 
und  besitzen  dann  basalwärts  einen  dünnen 
Fortsatz  (Maurer).  Man  kann  an  ihnen 
zwei  scharf  voneinander  geschiedene  Teile 
erkennen:  Zentralwärts  einen  plasmatischen, 
strangartigen  und  feinkörnigen  Teil,  der 
axial  verläuft  und  zwei  dicht  aneinander 
gelagerte  Kerne  enthält,  und  peripher  da- 
von einen  stark  licht  brechenden  Teil,  den 
man  als  Sekretmantel  auffaßt.  Die  Zwei- 
kernigkeit der  Zellen  ist  schon  vorhanden, 
noch  ehe  das  Sekret  auftritt.  Dieses  zeigt 
sich  zuerst  peripher  als  homogene  Substanz. 
Später  bildet  sich  im  Sekretmantel  ein 
mit  dem  Alter  der  Zelle  wachsender  Spiral- 
faden  aus.     Wenn  die  Kolbenzellen  an  der 


Drüsen 


1147 


Oberfläche  der  Epidernis  angelangt  sind, 
werden  sie  abgestoßen  (s.  Fig.  3  Klb.). 

Körnerzellen  der  Petromyzonhaut. 
Sie  kommen  in  allen  Lagen  des  Epithels  vor, 
jedoch  am  meisten  in  den  oberen  Schichten. 
Ihr  Inneres  ist  mit  kleinen  Sekret  körnchen, 
häufig  aber  auch  mit  hyalinen  Schleim- 
tropfen erfüllt.  Sie  sind  rund  bis  oval,  be- 
sitzen einen  kleinen  kugeligen  Kern  und 
haben  1  bis  3  Fortsätze,  die  sich  bis  zur 
Basalmembran  des  Epithels  hinziehen.  Das 
Seltsame  ist,  daß  diese  Fortsätze,  wie 
schon  F.  E.  Schulze  behauptete  und  neuer- 
dings Löwenthal  (Anatom.  Anzeiger 
Bd.  25,  1904)  bestätigte,  sich  bis  ins  Innere 
der  Zelle  erstrecken.  Sie  endigen  in  der 
Nähe  des  Kerns  bogenförmig  in  feinen 
Fäden,  die  sich  in  einer  granulierten  Zone 
verHeren.  An  den  Kernen  werden  öfters 
amitotische  Teilungen  wahrgenommen.  Der 
Drüsencharakter  der  Zellen  geht  daraus 
hervor,  daß  sie,  wie  die  Kolbenzellen,  an 
die  freie  Oberfläche  des  Epithels  rücken  und 
dort  ihren  Inhalt  nach  außen  abgeben 
(s.  Fig.  3  Kö).  Ueber  die  Bedeutung  des 
Sekrets  ist  ebenfalls  nichtsNäheres  bekannt. — • 

Wir  haben  schon  gesehen,  daß  die  ge- 
samte obere  Zelllage  des  Insektenkörpers 
insofern  als  Drüsenzellenkomplex  aufzu- 
fassen ist,  als  sie  die  äußere  Chitinhaut  aus- 
scheidet. Neben  diesen  gewöhnlichen  Hypo- 
dermiszellen  gibt  es  nun  noch  besondere  ein- 
zellige Drüsen,  die  für  ganz  spezifische 
Leistungen  ausgebildet  sind.  Von  diesen 
seien  nachstehend  einige  charakteristische 
Vertreter  geschildert. 

Tarsalhaftdrüsen.  Sie  finden  sich 
an  den  Tarsen  zahlreicher  Insekten,  welche 
die  Fähigkeit  haben,  sich  auf  einer  glatten, 
senkrechten,  oder  gar  wagerecht  nach  unten 
sehenden  Fläche  zu  bewegen.  Bei  Käfern, 
welche  diese  Eigenschaft  Ijesitzen,  handelt 
es  sich  durchweg  um  flaschenförmige  ein- 
zellige Drüsen,  die  in  ein  langes  dünnes 
Röhrchen  auslaufen.  Bei  dem  Rüsselkäfer 
Hylobius  stehen  solche  Röhren  dicht  ge- 
drängt auf  der  Ventralseite  der  letzten 
Tarsalglieder.  Jeder  Röhrchen  läuft  in 
einen  erweiterten  löffeiförmigen  Teil  mit 
breiter  schiefer  Oeffnung  aus.  Nach  Simmer- 
"macher  (Zeitschr.  f.  wissensch.  Zool.  Bd.  40, 
1884)  ist  das  Sekret  nicht  kleberig.  Die  Chitin- 
röhrchen  sind  an  ihrer  Mündung  äußerst 
zart  und  biegsam.  Durch  Andrücken  des 
Fußes  schmiegen  sie  sich  der  Unterlage 
an  und  führen  hierdurch  eine  Abhäsion  her- 
bei, welche  durch  das  Sekret  der  Haftdrüsen 
noch  unterstützt  wird. 

Drüsen  mit  röhrenförmigem 
Ausführgang.  Derartige  Drüsen  sind  be- 
sonders für  Insekten  und  Krebse  beschrieben 
worden.  In  den  meisten  Fällen  ist  die  Be- 
deutung  und    Beschaffenheit    ihres    Sekrets 


völlig  unbekannt.  In  allen  Abstufungen 
lassen  gerade  diese  Drüsenzellen  die  Ueber- 
gänge  zu  zusammengesetzten  Drüsen,  be- 
sonders des  alveolären  Typus,  erkennen. 
Sie  kommen  sowohl  als  Hautdrüsen  wie 
als  Drüsen  des  Geschlechtsapparats,  oder 
in  Verbindung  mit  den  Nahrungswegen  vor. 
Bei  Dytiscus  marginalis  sind  solche  Drüsen 
über  die  ganze  Haut  zerstreut.  Deuthch 
läßt  sich  hier  die  Drüsenzelle  als  ein  kuge- 
liges Gebilde  mit  exzentrisch  gelegenem  Kern 
von  dem  feinen  chitinösen  Ausführgang 
unterscheiden.  Letzterer  setzt  sich  ein 
kleines  Stück  unverändert  in  den  Zellleib 
fort  und  schwillt  dann  zu  einer  dickwandigen 
Blase  an,  deren  Wand  mit  feinen  Poren- 
kanälchen    durchsetzt    ist    (Fig.    4  b), 


Fig.  4.  Einzellige  Insektendrüsen.  a  Schnitt 
durch  den  Tarsus  von  Hylobius  mit  Haftzellen. 
Nach  Simmer  mache  r,  Zeitschr.  f.  wiss.  Zool. 
Bd.  40, 1884;  b  und  c  einzellige  Drüsen  mit  röhren- 
förmigem Ausf  iUirgang ,  b  Hautdrüse  von 
Dytiscus,  c  Scheidendrüse  von  Dytiscus.  Nach 
Leydig,  Arch.  f.  Anat.  Physiol.  1859. 

Nach  diesem  Typus  sind  mehr  oder 
minder  alle  einzelligen  Drüsen  dieser  Gruppe 
gebaut.  In  Figur  4  c  ist  eine  einzellige 
Drüse  der  Scheide  desselben  Käfers  ge- 
geben. Auch  hier  endigt  der  Drüsenkanal 
im  Innern  der  Zelle  in  einer  geschlossenen 
Blase,  aber  er  durchzieht  vorher  in  weitem 
Bogen  den  Zellkörper.  Eine  weitere  Be- 
sonderheit stellt  der  Umstand  dar,  daß  der 
Zellkörper  den  sehr  langen  Ausführkanal 
ein  gutes  Stück  begleitet. 

y)  Einzellige  Drüsen  mit  bestimmt 
geformten  Sekreten  (Morphite).  Wiesich 
denken  läßt,  finden  sich  zwischen  den  ein- 
zelligen Drüsen  mit  flüssigem  Sekret  und 
solchen  mit  bestimmt  geformten  Ausschei- 


1148 


Drüsen 


düngen  allerlei  Uebergänge.  Die  extremsten 
Vertreter  letzterer  Gruppe  zeigen  jedoch 
so  eigenartige  Verhältnisse,  daß  ihre  ein- 
gehendere Behandlung  in  einem  besonderen 
Abschnitt  vollauf  berechtigt  erscheint,  um  so 
mehr  als  wir  hier  gerade  über  reiches  Beob- 
achtungsmaterial verfügen. 

Geformte  Sekrete  treten,  wie  wir  bereits 
oben  gesehen  haben,  nicht  erst  bei  den 
Metazoen  auf,  sondern  kommen  schon  bei 
den  Protozoen  als  sogenannte  Trichiten, 
Trichocysten  und  Cnidoblasten  vor.  Daß 
ihnen  bei  den  Metazoen  ganz  ähnliche  Bil- 
dungen entsprechen,  dürfte  wohl  kein  bloßer 
Zufall  sein. 

Die  Verbreitung  solcher  Drüsen  mit 
geformten  Sekreten  beschränkt  sich  im 
wesentlichen  auf  die  Gruppe  der  Coelente- 
raten  und  der  Würmer.  Die  primitivsten 
Bildungen  finden  sich  bei  letzteren,  be- 
sonders bei  den  Strudelwüi'mern,  bei  denen 
sich  auch  alle  Uebergänge  feststellen  lassen. 
Sie  sollen  hier  zunächst  berücksichtigt  werden. 

Morphite  der  Würmer.  Nachv.  Graff 
lassen  sich  die  Morphite  in  vier  Gruppen 
teilen,  in  Pseudorhabditen,  Rhabditen, 
Sagittocysten  und  Nematocysten  CNes- 
selkapseln).  Erstere  sind  etwas  zweifel- 
hafte Gebilde  von  granulös  höckerigem, 
stäbchenartigem  Bau,  von  schleimiger 
Konsistenz,  für  welche  die  Bildungszellen 
nicht  nachgewiesen  werden  konnten.  Sie 
werden  vielleicht  in  den  Ausführgängen  der 
Hautdrüsen  erzeugt  und,  nachdem  diese 
ihre  Schleimstäbchen  entleert  haben,  in 
die  Haut  nachgeschoben.  Sie  liegen  jedoch 
im  Epithel  wie  die  echten  Rhabditen  und 
vertreten  diese.  Sie  wurden  bei  AUoiocoe- 
len  beobachtet.  Die  in  weitester  Verbrei- 
tung bei  den  Turbellarien,  aber  auch 
bei  Neraertinen,  vorkommenden  Rhab- 
diten sind  glasartig  homogene  Stäbchen  von 
regelmäßiger,  glatter  Oberfläche  und  wech- 
selnder Gestalt;  sie  sind  etwa  0,0016  bis 
0,087  mm  lang.  Meist  sind  sie  über  den 
ganzen  Körper  der  betreffenden  Würmer, 
jedoch  in  verschiedenem  Anhäufungsgrad, 
verteilt.  Die  Rhabditen  entstehen  meist 
in  größerer  Anzahl  in  Zellen,  die  einzeln 
oder  büschelweise  im  Parenchym  oder,  wie 
bei  den  Polycladen,  im  Epithel  eingelagert 
sind;  das  letztere  Verhalten  ist  wohl  das 
Ursprünglichere.  Sie  liegen  beim  ausge- 
bildeten Tier  in  den  Epithelzellen  und  müssen 
diese,  um  nach  außen  zu  gelangen,  durch- 
löchern (s.  Fig.  5d). 

Die  seltenen  Sagittocysten  sind  ovale 
oder  auch  langgestreckte  Kapseln,  die  zen- 
tralwärts  eine  feine  Nadel  enthalten,  die 
bei  der  Entladung  ausgeworfen  wird. 

Die  Nematocysten  endlich  sind  krug- 
oder  eiförmige  Kapseln,  die  im  Innern 
einen  durch  Druck  oder   Reiz  nach  außen 


stülpbaren  Faden  besitzen,  der  jedoch  stets 
in  Beziehung  mit  der  Kapsel  bleibt. 
Sie  gleichen  vollständig  den  bei  Coelente- 
raten  vorkommenden  Gebilden,  die  weiter 
unten  besprochen  werden  sollen. 

Daß  die  hier  geschilderten  Bildungen 
als  geformte  Sekrete  aufzufassen  sind,  geht 
zweifellos  aus  der  Tatsache  hervor,  daß 
sich  von  den  hochentwickelten  Nematocysten 
bis  hinab  zu  typischen  Drüsenzellen  eine 
ununterbrochene  Entwickeln  ngsreihe  auf- 
stellen läßt. 

Man  kann  ausgehen  von  den  von  Lang 
für  die  marinen  Strudelwürmer  gefundenen 
Schleimblöckchendrüsen,  die  auf  Reiz  —  wie 
der   Name   sagt   —    Schleimblöckchen,   und 


Fig.  5.  Morphite  verschiedener  Turbella- 
rien Nach  V.  Graff,  Monographien  der  Tur- 
bellarien, I,  1882.  a  Stäbchenbildungszellen, 
b  Stäbchenzelle  mit  Stäbchen,  c  isolierte  Stäb- 
chen, d  Epithelzellen  mit  hervordringenden  Stäb- 
chen, e  hohle  Stäbchen,  f,  g,  h  verschiedene 
Nematocysten.  Die  Nematocyste  auf  h  steckt 
noch  in  ihrer  Bildungszelle.  In  f  ist  der  ein- 
fache Faden  noch  eingestülpt. 

zwar  in  dichter  Aufeinanderfolge,  sezernieren. 
Dieser  Schleim  nimmt  in  den  Pseudo- 
rhabditen eine  bestimmtere  Form  an  und 
verdichtet  sich  in  den  echten  Rhabditen  zu 
sehr  charakteristischen  ,,Morphiten",  deren 
drüsige  Herkunft  auch  aus  ihrer  Entstehung 
in  der  Nähe  des  Kerns  der  Bildungszelle 
als  tropf chenförmige  Ausscheidungen  her- 
vorgeht. Von  den  Rhabditen  führen  wieder 
verbindende  Glieder  zu  den  Sagittocysten 
in  Gestalt  hohler  Stäbchen,  die  im  Innern 
noch    keinen    Zentralkörper    besitzen,    wie 


Drüsen 


1149 


sie  sieh  z.  B.  in  der  Hant  von  Mesostoma 
productnm  finden.  Ein  Schritt  weiter  und 
wir  sind  bei  den  primitiven  Nematocysten 
(Nesselkapseln),  die  aus  einem  eiförmigen 
Bläschen  mit  einfachem  zentralem  Faden 
ohne  sonstige  Differenzierung  bestehen  (s. 
Fig.  5a  — f). 

Funktion.  Was  die  Funktion  der  hier 
geschilderten  DriJsengebilde  der  Turbel- 
larien  anbelangt,  so  ist  sie  im  einzelnen  noch 
wenig  aufgeklärt,  doch  düifen  wir  wohl  an- 


zu    schildernden    nahverwandten     Gebilden 
der  Coelenteraten  hervorgeht. 

Die  RhabditenundPseudorhabditen  haben 
(nach  v.  Kennel)  vielleicht  die  Bedeutung 
als  kondensiertes  Drüsensekret,  das  erst 
langsam  in  dem  ausgeschiedenen  Schleim 
oder  in  Wasser  aufquillt,  die  Dichte  des 
Schleimes  möghchst  lange  zu 
bewahren. 

Nematocysten  der 
Coelenteraten.  Die  weiteste 
Verbreitung  und  vielgestal- 
tigste Entwickelung  erlangen  die 
Nematocysten  bei  den  Coelen- 
teraten. Sie  sind  so  charakteris- 
tisch und  wichtig  für  diese  Tier- 
gruppe, daß  ihre  Vertreter  auch 


T";*^ 

^;j«*' 
3^--^ 

if 


0 


nehmen,  daß  sie  beim  Fang  der  Beute  eine 
Rolle  spielt.  Dies  gilt  vor  allem  für  die 
Sagittocysten  und  Nematocysten,  wie  schon 
aus  deren  Aehnlichkeit  mit  den  gleich  unten 


c     U 

Fig.  6.  Nesselkapseln  von  Coelenteraten:  a  kleine 
Nesselkapsel  aus  Akonthion  mit  dem  Cnido- 
blast,  b  lüebkapsel  von  Tealia  crassicornis, 
c  Nesselkapsel  mit  Cnido  blast  von  Caryophyllia 
cyanthus  (ruhend),  d  dieselbe  ohne  Cnidoblast 
(explodiert),  e  dto.  von  Pennaria  Cavolini  (expl.), 
f  Nesselkapsel  mit  Cnidoblast  von  Hydra  (ruhend), 
g  (explodiert).  Fig.  a,  c,  d,  e  nach  Iwanzoff, 
Bull.  Soc.  Natur.  Moscou.  1896,  t.  10,  Fig.  b, 
f,  g  nach  Will,  2  Arbeiten  in  Sitzungsber.  na- 
turf.  Ges.  Rostock  1909,  Achs  Achse;  Bas  Basal- 
fortsatz,  Cn  Cnidocil,  De  Deckel,  Fa  Faden,  Ke 
Kern,  L  Lasso,  Mu  Muskel,  Sti  Stüett,  Wi  Wim- 
pern. 

NematophorenoderCnidarien(vonCnidae,  einer 
anderen  Bezeichnung  für  Nematocysten  oder 
Nesselkapseln)  genannt  wurden.  Während 
jedoch  bei  den  Würmern  in  einer  Nesselzelle 
mehrere  Nesselkapseln  erzeugt  werden  können 
—  z.  B.  in  Micrura  purpurea,  einem  Nemer- 
tinen,  nach  Bürger,  4  bis  5  —  entsteht  bei 
den  Coelenteraten  in  jeder  Mutterzelle  (Nema- 
to blast  oder  Nesselzelle)  nur  eine  Nema- 
tocyste.  Im  fertigen  Zustand  ist  diese 
häufig  nur  noch  von  einem  schmalen  Plasma- 
mantel umgeben,  in  welchem  der  Kern  liegt. 
Durchweg  existieren  wohl  bei  ein  und  dem- 
selben Tier  mehrere  Arten  von  Nessel- 
kapseln, oft  deren  4  bis  5. 

Im  einfachsten  Fall  besteht  der  ganze  Ap- 
parat, wie  z,  B.  bei  den  Nesselkapseln  von 
Tealia   (Fig.    6b),    aus    einer   ovalen    zwei- 


1150 


Diiisen 


schichtigen  Kapsel,  von  deren  äußerem  Pol 
sich  ein  hohler,  im  Kuhezustand  knäuel- 
förmig  oder  in  Spiraltouren  aufgewundener 
Faden  in  das  Innere  begibt,  das  mit  einer 
Sekretmasse  erfüllt  ist.  Bei  der  Explosion 
der  Kapsel  wird  der  Faden  handschuh- 
fingerartig  umgestülpt  und  nach  außen  ge- 
schleudert. 

Die  Verschiedenheit  der  Nesselapparate 
kann  bedingt  sein  durch  die  Form  der 
Kapsel,  die  rund,  oval  oder  auch  zylindrisch 
sein  kann,  ihre  Größe  (sie  kann  bis  ein  mm 
betragen),  Besonderheiten  des  Plasmakörpers, 
Differenzierungen  des  Fadens  und  endlich 
durch  gewisse  fibrilläre  Elemente  von  viel- 
leicht kontraktiler  Natur. 

Sehr  häufig  ist  die  Oeffnung  der  Kapsel 
mit  einem  plasmatischen  Deckelchen  ver- 
sehen (Fig  6c),  das  bei  der  Entladung  auf- 
geklappt wird.  Das  distale  Ende  der  Zelle 
zeigt  bei  manchen  Kematoblasten  noch 
deutlich  den  Charakter  einer  Wimperzelle, 
es  besitzt  alsdann  einen  stark  lichtbrechen- 
den Saum,  auf  welchem  eine  größere  Anzahl 
Wimpern  sitzen,  die  jedoch  unbeweglich 
geworden  sind  (Fig.  6a  Wi).  Eine  besonders 
große  Wimper  oder  das  Verschmelzungs- 
produkt mehrerer  zu  einer  umfang- 
reichen Borste  bildet  das  Cnidocil  (Cn), 
das  als  Reiz-aufnehmender  Apparat  bei 
der  Entladung  eine  Rolle  spielt.  Endlich 
kann  auch  der  proximale  Teil  der  Zelle 
eine  besondere  Ausgestaltung  erlangen,  indem 
sich  an  ihm  ein  bis  mehrere  Fortsätze  bilden, 
die  sich  mit  der  Stützlamelle  in  Beziehung 
setzen  und  so  den  gesamten  Apparat  ver- 
ankern (Fig  6gBas.).  Sehr  vielgestaltig 
kann  der  Faden  sein.  Meistens  läßt  sich 
proximal  ein  gutabgesetzter  breiterer  Teil, 
der  Achsenkörper,  von  einem  distalen  schmä- 
leren unterscheiden.  In  der  intakten  Kapsel 
zieht  ersterer  in  geradem  Verlauf  nach  hinten 
(Fig.  6c  Achs).  Um  ihn  herum  kann  sich 
der  Terminalteil  des  Fadens  aufknäueln. 
Der  Faden  kann  mit  allerhand  in  Spiraltouren 
angeordneten  Haaren,  Borsten  oder  Stacheln 
besetzt  sein  (Fig.  6d).  Die  umfangreichsten 
stilettartigen  Bildungen  (Sti)  finden  sich 
immer  am  Achsenkörper.  Endlich  sind 
für  manche  Formen  (nach  Will  bei  vielen) 
fibrilläre  Differenzierungen  im  Cnido blast 
gefunden  worden,  die  von  einigen  Forschern 
(Chun,  Will)  als  Muskelfasern  angesprochen 
werden,  welche  bei  der  Entladung  der 
Nesselkapseln    in    Tätigkeit    treten    sollen. 

Der  Mechanismus  der  Entladung. 
Auch  in  bezug  auf  diesen  Punkt  sind  die  An- 
sichten noch  wenig  geklärt.  Es  scheinen  über- 
dies sehr  verschiedene  Faktoren  zu  sein,  die 
bei  der  Explosion  der  Nesselkapseln  eine  Rolle 
spielen.  Diese  Faktoren  brauchen  überdies 
nicht  überall  in  gleichem  Maße  vertreten  zu 
sein.  Es  mögen  hier  nur  erwähnt  werden:  die 
Elastizität  der  Kapselwand,  osmotischer  Druck, 


die  Quellbarkeit  der  Innenmasse  und  die  Kon- 
traktion spezifischer  Muskelelemente.  Als  Reiz- 
überträger wird  allgemein  das  Cnidocil  ange- 
nommen, ohne,  daß  es  bisher  gelungen  ist, 
die  Art  seiner  Funktion  zu  ermitteln.  Von 
mehreren  Forschern  wird  die  Iwanzoffsche 
Theorie  der  Explosion  durch  Quellungsdruck 
vertreten.  Danach  findet  sich  innerhalb  der 
Kapsel  eine  gallertartige  Substanz,  die  bei 
Zutritt  von  Wasser  stark  aufquillt  und  durch 
ihre  Volumenzunahme  den  Faden  nach  außen 
stülpt,  j  Das  Wasser  tritt  zur  Innenmasse  durch 
die  Wände  des  Fadens,  im  Augenblick  wenn 
der  Deckel  abgeworfen  oder  der  Faden  durch 
äußeren  Druck  etwas  ausgestülpt  wird.  Neuer- 
dings glaubt  Will  außer  dem  osmotischen 
Druck  der  Elastizität  der  Kapselmembran  und 
noch  anderen  Faktoren,  gewissen  regelmäßig  an- 
geordneten Fibrillen,  die  er  als  Muskelfasern 
anspricht,  eine  größere  Bedeutung  bei  dem 
Explosionvorgang  ziischreiben  zu  dürfen.  Ein 
umfangreicher  wahrscheinlich  elastischer  Faden, 
(Lasso),  der  sich  im  Zelleib  der  Nesselkapseln  des 
Süßwasserpolypen  ausbreitet  und  bei  der  explo- 
dierten Kapsel  vom  Proximalteil  des  Fadens  bis 
in  den  Basalfortsatz  hinzieht,  spielt  wahrschein- 
lich eine  Rolle  bei  der  Befestigung  der  Nessel- 
zelle (s.  Fig.  6f  und  g). 

Bedeutung  der  Nesselkapseln.  Die 
Nesselkapseln  haben  zwei  Funktionen:  sie 
sind  Beutefangapparate  und  Verteidigungs- 
waffen, 

3b)  Mehrzellige  Drüsen.  Wird  die 
sekretorische  Tätigkeit  einzelliger  Drüsen 
an  einer  Körperstelle  besonders  in  An- 
spruch genommen,  so  kommt  es  hier  zur 
Ausbildung  eines  Drüsenfeldes,  d.  h.  einer 
Fläche,  an  der  Drüse  an  Drüse  liegt.  Soll 
die  Leistung  an  dieser  Stelle  weiter  er- 
höht werden,  so  kann  dies  auf  zweierlei 
Weise  geschehen:  entweder  vergrößert  sich 
die  Oberfläche  des  sezernierenden  Körper- 
teils durch  Erhebung  über  das  Niveau  der 
benachbarten  Fläche  in  Gestalt  von  Fäden 
und  Lamellen  (z.  B.  Hypobranchialdrüse 
von  Haliotis)  oder  sie  senkt  sich  unter  ihr 
Niveau.  Letzterer  Fall  ist  der  weitaus 
häufigere.  Die  Einsenkungen  können  nun 
sehr  verschieden  sein.  Sie  können  nur 
die  Form  eines  seichten  Grübchens  haben, 
oder  zu  einem  voluminösen  komplizierten 
Gebilde  heranwachsen.  Zwischen  beiden 
Extremen  liegen  alle  nur  denkbaren  Ueber- 
gänge.  Im  allgemeinen  lassen  sich  die 
mehrzelligen  Drüsen  in  zwei  Typen  ein- 
teilen: in  tubulöse  und  in  alveoläre  Drüsen, 
je  nachdem  sie  sich  auf  einen  Schlauch 
(Tubulus)  oder  ein  Bläschen  (Alveolus)  zu- 
rückführen lassen.  Diese  Einteilung  wurde 
zwar  anfangs  mehr  im  Hinblick  auf  die 
Verhältnisse  bei  den  Wirbeltieren  aufge- 
stellt, sie  paßt  aber  im  großen  ganzen  auch 
für  die  Wirbellosen,  Abweichungen  hiervon 
werden  wir  gleich  kennen  lernen.  Im  ein- 
fachen Fall  ist  die  ganze  Drüse  nur  eine 
kleine  kugelige  Blase  oder  ein  kurzer  gerad- 


Drüsen 


1151 


liniger  Schlauch.  Im  komplizierten  Fall 
verästeln  sich  beide  Gebilde,  Es  kommt 
zu  baumartigen  Figuren,  welche  in  viele 
einzelne  Alveoli  oder  Tubuli  auslaufen  (s. 
Fig.  7a  bis  f).  Auch  Kombinationen  zwischen 


Fig.  7  a  bis  f,  Schema  der  Bildung  mehrzelliger 
Drüsen.  Die  punktierten  Teile  enthalten  die 
Drüsenzellen,  a  und  b  Drüsenfeld,  c  Tubulns 
und  Alveolus,  d  Tubulus  mit  sezernierendem  und 
ausführendem  Teil,  e  einfache  verzweigt  tubu- 
löse  Drüse,  f  einfache  verzweigt  alveoläre  Drüse. 
Nach  Boas,  Lehrbuch  der  Zoologie  1905. 

dem  alveolären  und  dem  tubulösen  Typus 
können  auftreten. 

Bei  jeder  höheren  Drüse  besteht  eine 
Trennung  in  sekretbereitende  und  sekret- 
leitende Abschnitte.  Außer  sehr  mannigfaltigen 
Sekretleitungsröhren  können  auch  Sekret- 
reservoire vorkommen.  Aeußerlich  zeigen 
viele  Drüsen  häufig  ein  lappiges  Aussehen. 
Jedes  Läppchen  enthält  dann  eine  größere 
oder  geringere  Anzahl  von  Drüsenelementen, 
die  durch  Ausführgänge  mit  den  übrigen 
Teilen  der  Drüse  verbunden  sind.  Nach 
außen  wird  die  Drüse  meist  von  einer  dünnen, 
strukturlosen  Membran,  der  Membrana  pro- 
pria,  umgeben.  Die  Drüsenläppchen  werden 
bei  vielen  höheren  Formen  durch  Binde- 
gewebe miteinander  verbunden,  bei  niederen 
können  sie  unbedeckt  sein.  Endlich  treten 
an  die  Drüsenläppchen  auch  Blutgefäße  und 
Nerven  heran,  welche  die  Ernährung  und 
Innervierung  der  einzelnen  Elemente  zu 
übernehmen  haben,  sowie  Muskelfasern  (glatte 
sowohl  wie  gestreifte),  die  bei  der  Aus- 
pressung des  Sekrets,  oder  beim  Verschluß 
der  Leitungsröhren,  eine  Rolle  spielen.  Bei 
den  Tracheaten  treten  auch  Tracheen  mit 
den  Drüsen  in  Verbindung. 

Im  nachfolgenden  soll  nun  eine  kurze 
Uebersicht  über  einige  Haupttypen  der  mehr- 
zelligen Drüsen  gegeben  werden.  Es  soll 
dabei  in  erster  Linie  auf  ihre  stufenweise 
Komplikation  gesehen  v.'erden,  unabhängig 
von  der  systematischen  Stellung  ihres  Trä- 
gers. Die  besondere  Stellung,  welche  die 
Wirbeltiere  einnehmen,  läßt  es  praktisch 
erscheinen,  ihre  komplizierteren  Drüsen  in 
einem  besonderen  Abschnitt  zu  behandeln. 

a)  Mehrzellige  Drüsen  von  noch 
unbestimmtem  Typus.  Die  Paket- 
drüsenzellen der  Schnurwürmer.  Nach 
Bürger   haben  wir  es  hier  allerdings  noch 


nicht  mit  mehrzelligen  Drüsen  zu  tun,  son- 
dern mit  paketförmig  zusammengefaßten 
einzelligen  Gebilden.  Es  dürfte  jedoch 
schwierig  sein,  festzustellen,  wieweit  die 
Ausführgänge  der  einzelnen  Drüsen  terminal 
miteinander  verschmolzen  sind.  Auf  jeden 
Fall  wird  uns  hier  die  Entstehung  einer 
primitiven  zusammengesetzten  Drüse  gut 
vor  Augen  geführt.  „Die  Drüsenpakete 
treten  dadurch,  daß  sie  in  grubenartigen 
Vertiefungen  der  bindegeweblichen  Grund- 
schicht eingebettet  sind,  besonders  klar 
hervor."  Derartige  Paketdrüsen  finden  sich 
gemeinschaftlich  mit  becherförmigen  und 
schlauchförmigen  einzelligen  Drüsen  in  großer 
Menge   in  der  Nemertinenhaut  (s.  Fig.  8  a). 

Drüsenhaare.  Wir  haben  schon  ge- 
sehen, daß  die  Chitinhaare  der  Arthro- 
poden von  besonders  umfangreichen  Hypo- 
dermiszellen  erzeugt  werden.  In  gewissen 
Fällen  sind  solche  Haare  hohl  und  dienen 
dann  zur  Leitung  eines  Sekrets,  das  von 
einer  unter  dem  Haar  befindlichen  Zelle 
erzeugt  wird.  In  anderen  Fällen  handelt 
es  sich  um  mehrere  Drüsenzellen,  die  zu 
einer  Kugel  zusammengeballt  und  von  einer 
Tunica  propria  umgeben  sind.  Die  Kerne 
der  Drüsenzellen  sind  stark  verästelt.  Bei 
der  Raupe  von  Saturnia  carpini  steht  das 
Drüsenlumen  des  Haares  durch  feinste 
Poren  kanälchen  mit  der  Außenwelt  in  Ver- 
bindung. Wird  das  Tier  angefaßt,  so  treten 
aus  den  Oeffnungen  winzige  Tröpfchen 
einer  giftig  wirkenden  Flüssigkeit  nach 
außen,  welche  die  Raupe  vor  weiteren  In- 
sulten schützt  (s.  Fig.  8  b). 

Die  dreizelligen  Drüsen  von  Phro- 
nima  sedentaria  (Amphipode).  Sie 
finden  sich  nach  Zimmermann  an  vielen 
Stellen  des  Körpers,  besonders  auf  dem 
Rücken  unter  den  Brustringen.  Diese  als 
dankbares  Studienobjekt  sich  erweisende 
und  deshalb  ziemlich  bekannte  Drüse  schließt 
sich  dem  vorigen  Typus  in  gewisser  Weise 
an,  zeigt  jedoch  eim'ge  neue  interessante 
Verhältnisse.  Eigentlich  besteht  die  Drüse 
aus  4  Zellen  (im  5.  bis  7.  Brustbeinpaar 
besitzen  die  Drüsen  sogar  5  bezw.  6  Zellen), 
denn  der  dazu  gehörende,  ausfürende  Kanal 
hat  ebenfalls  den  Wert  einer  Zelle,  was  sich 
an  der  terminal  anhängenden  Cytoplasma- 
substanz,  die  einen  Kern  enthält,  erkennen 
läßt.  Von  den  3  Zellen  des  eigentlichen 
Drüsenkörpers  sezernieren  nur  2.  Die  dritte 
ist  wesentlich  kleiner;  es  ist  die  AmpuUar- 
zelle,  so  genannt  wegen  ihres  Ampullar- 
fortsatzes,  einer  blasenartigen  Bildung,  die 
durch  eine  Kittsubstanz  mit  den  beiden 
übrigen  Zellen  verbunden  ist.  In  die  Am- 
pulle münden  nun  radial  angeordnete  Drüsen- 
kanälchen,  welche  das  in  den  beiden  sezer- 
nierenden  Zellen  erzeugte  Sekret  in  erstere 
ableiten.      Sie  sind  verzweigt,  besitzen  ein 


1152 


Drüsen 


deutliches  Lumen  und  eine  distinkte  Kanal- '  die  Bienenlarven  ernährt.  Die  in  zwei  Exem- 
wand.  Eine  dunkel  sich  färbende  Substanz  plaren  auftretende  Drüse  stellt  einen  langen 
in  ihrem  Umkreis  dürfte  wohl  fertiges  Sekret  Schlauch  dar,  in  welchen  eine  große  An- 
sein, das  sie  durch  die  Wand  aufnehmen,  zahl  Acini,  weit  getrennt  voneinander,  ein- 
Genau  in  der  Mitte  der  Ampulle  beginnt  münden.  Der  Sammelkanal  selbst  erstreckt 
der  lange  ausführende  Kanal.  Die  Bedeutung  sich  in  mehreren  Windungen  zu  beiden 
des  Sekrets  ist  unbekannt  (s.  Fig.  8  c).  —  Seiten  des  Gehirns  und  mündet  dann  in 
Wie  sich  aus  diesem  noch  ziemlich  primitiven  ]  einen  sackartigen  Behälter,  der  am  Vorder- 
teil durch  eine  Oeffnung  mit  dem 
Schlund  in  Beziehung  tritt. 

Die  einzelnen  Drüsenzellen  sind 
zum  Teil  noch  sehr  lose  miteinander 
verbunden  und  lassen  infolgedessen 
noch  sehr  deutlich  die  Genese  des 
ganzen    Gebildes    erkennen.     Jede 
Drüsenzelle    mündet  getrennt  von 
den  anderen  des  Läppchens  durch 
ein  besonderes  Röhrchen  auf  einer 
hügelartigen  Erhebung,  der  Intima 
des  Sammelkanals,  in  letzteren  ein. 
Von  der  Leibeshöhle  wird  der  ge- 
samte   Drüsenkörper    durch    eine 
dicht     anschließende     Haut,      die 
Membrana  propria,  geschieden.   Die 
einzelnen  Acini  setzen  sich  aus  einer 
wechselnden   Anzahl    von   Drüsen - 
Zellen         zusammen. 
Manchmal    wird    ein 
Läppchen   nur  durch 
eine  einzige  Zelle  ge- 
bildet.        Auch      an 
diesem  Objekt  führen 
die     Sekretkanälchen 
in    die    Zelle    hinein. 
Im  Inneren  derselben 
werden    jedoch    ihre 
Wandungen  sehr  fein 
(s.  Fig.  '8d). 

Haben  wir  in  den 
vorstehenden  Ab- 
schnitten die  Be- 
kanntschaft mit  eini- 
gen einfachen  melu"- 
zeUigen  Drüsen  ge- 
macht, die  noch  keinen 

Einfache  mehrzellige  Drüsen,  a  Paketdrüsen,  b  Drüsenhaar  von  ^^^fj^"  ^yV^^  dar- 
Bombyx  mori,  c  Dreizellige  (4zellige)  Drüse  von  Phronima,  d  Supra-  Spillen,  so  sollen  nun 
maxillardrüse"  von  Apis,  a  nach  Bürger,  Nemertinen,  Monographie  eimge  emfache  tubu- 
1895,  b  nach  Leydig,  Histologie  1859,  c  nach  Zimmermann,  Arch.  f.  löse  und  alveoläre 
mikr.  Anat.  Bd.  52,  1898,  d  nach  Schiemenz,  Zeitschr.  f.  wiss.  Zool.  Drüsen  in  verschie- 
88.  Bd.  1883.  A  Ausführgang,  Ac  Acinus,  Amp  Ampullarzelle,  AZ  Aus-  dener  Ausbildung  vor- 
führgangskanalzelle,  Dr  Drüsenkanälchen,  .1  Intima,  Ke  Kern,  ÄIp  ]\Iem-  geführt  werden,  und 
brana  propria,  Mü  Mündungsstelle  der  Drüsenkanälchen,  Pa  Paketdrüsen,  ^war  unabhäno"iff  von 
Sek  Sekret,  Sekk  Sekretkanälchen.  ^^^       systema'tischen 

Stellung  des  Besitzers. 
Drüsentypus  ein  höherer  entwickeln  kann,  j  ß)  Tubulöse  Drüsen.  Lieberkühn- 
an  dem  schon  Drüsenacini  (Läppchen)  auf- Ische  Drüsen.  Sie  stellen  eine  sehr  ein- 
treten, zeigt  das  folgende  Beispiel:  fache  Art  tubulöser  Drüsen  dar,  die  in  wei- 
Die  „Supramaxillardrüse"  derjtester  Verbreitung  im  gesamten  Darm- 
Honigbiene  (Apis).  Es  handelt  sich  um  traktus  der  Säuger  vorkommt.  Man  kann 
eine  sogenannte  Speicheldrüse,  der  in  un-  sie  sich  entstanden  denken  durch  Einstül- 
serem  Falle  die  Aufgabe  zufällt,  den  Futter-  pungen  des  einschichtigen  Zylinderepithels 
saft  zu  liefern,  mit  welchem  die  Arbeiterin   des  Darms  bis  beinahe  zur  Muscularis  der 


Diilsen 


1153 


Schleimhaut.         Demgemäß    enthalten     sie  Schweißdrüsen.         Sie      dienen     der 

auch  dieselben  Elemente  wie  letztere.  In  Schweißsekretion.  Wie  die  Lieberkühn- 
dem  Epithel  der  Drüse  zerstreut  liegen  sehen  Drüsen  bilden  sie  nur  einen  einfachen 
SQhleimproduzierende   Becherzellen.      Es   ist    Schlauch.      An   demselben   hat  sich  jedoch 

schon  ein  sezernie- 
render  Abschnitt  von 
einem  Leitungswegge- 
sondert.  Bei  niederen 
Formen,  wie  den  Fle- 
dermäusen, bildet  der 
sezernierende  Teil  der 
Schweißdrüse  einen 
sackartigen  Abschnitt, 
an     den      sich     ein 


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indessen  nachge- 
wiesen worden,  daß 
jede  epitheliale 
Zelle  der  Schleim- 
haut sich  in  eine 
Becherzelle  ver- 
wandeln kann,  so- 
wie ihre  Schleim- 
produktion ein  ge- 
wisses Maximum 
erreicht  hat.  Ueber 
die  ganze  freie 
Fläche  des  Schleim- 
hautepithels, also 
auch  über  das  der 
L  i  e  b  e  r  k  ü  h  n  - 
sehen  Drüsen,  zieht 
sich  eine  ziemlich 
dicke  Cuticula,  die 
mit  Stäbchen 

durchsetzt  ist.    ^^S-  9.     Tubulöse    Drüsen,    a    Lieberkühn  sehe    Drüsen,    b    Schweißdrüse 

Nach  R  Heiden-  (schematisch),  c  desgl.  Querschnitt,  d  Spinndrüsen  von  Bombyx  mori, 
liniii  Qfillpn  rlioao  ^  ^P*"  Schnitt  durch  einen  Teil  ders.,  f  Kopfdrüsen  von  Tomocerus, 
Qf-K \  17  f  -r  g  ^^^^g^-'  Schema  ihres  Verlaufs,  a  nach  Böhm  und  Davidoff,  Histologie 
ötaDcneni^ortsatze  1903^  b  und  c  nach  Kolmer  aus  Ell  en  b  erg  er-S  c  h  eu  n  e  r  t,  Vergl. 
des  üytoplasmas  Physiologie  1910.  d  nach  Folsom  Entomology  1906,  e  nach  Helm,  Zeit- 
darstellen, die  von  sehr.  f.  w.  Zool.  26.  Bd.  1905.  f  und  g  nach  R.  W.  Ho  ff  mann,  Zool. 
der  Zelle  einge-  Anzeiger,  28.  Bd.  1905.  A  Ausführgang  Anh  Anhangsdrüse,  acDr  aeinöse 
zogen  und  ausge-  Drüse,  Ar  Arterie,  djdo  verschiedene  Drüsenabschnitte,  DrI  Drüsenlumen, 
streckt  werden  Drz  Drüsenzelle,  E  Endstück,  E  Epidermis,  GIM  Glatte  Muskelfasern, 
können.  Dort  wo  "^  Intima,  Mp  Membrana  propria,  R  Reservoir,  Se  sezernierender  Abschnitt, 
die       Becherzellen  ^P  Spinnapparat,  Sph  Sphineter,  Zk  Zellkern. 

ihr     Sekret     nach 

außen  schicken,  fehlt  die  Cuticula.  Das  dünner  Ansführkanal  anschließt.  Bei  den 
Sekret  der  Lieberkühnschen  Drüsen  hat  ]  höheren  Säugern  ist  die  Schweißdrüse  ein 
eine  verdauende  Wirkung  (s.  Fig.  9  a).  j  mehr  oder  weniger  dünner  Schlauch,  dessen 

Eine  gewisse   Komplikation  erhalten  die   sezernierender  Anteil  aufgeknäuelt  ist  (daher 
Verhältnisse  bei  den  Schweißdrüsen.  |  Knäueldrüse).    Um  die  gesamte  Drüse  zieht 


H;inilwöiti'rliu(li  der  Naturwissenschaften.    Band  II. 


73 


1154 


Drüsen 


sich  eine  strukturlose  Membrana  propria. 
Zwischen  ihr  und  dem  sezernierenden  Teil 
findet  sich  eine  Schichte  glatter  Muskel- 
fasern. Innerhalb  der  Lederhaut  verläuft 
der  Ausführkanal  ziemlich  gerade.  An  der 
Epidermisgrenze  verliert  er  seine  Wandung 
und  zieht  nun  in  mannigfachen  Windungen 
als  einfacher  Spalt  bis  zu  ihrem  Ende.  Die 
Schweißdrüsen  finden  sich  übrigens  nicht 
bei  allen  Säugern.  In  erster  Linie  sind  sie 
Exkretionsorgane.  Dort  wo  sie  in  größerer 
Anzahl  vorkommen ,  fällt  ihnen  überdies 
noch  eine  bedeutsame  Kolle  bei  der  Wärme- 
reguherung  des  Körpers  zu  (s.  Fig.  9  b). 

Auf  einer  weiteren  Stufe  der  Differen- 
zierung findet  sich  außer  dem  Drüsenab- 
schnitt und  der  Ausführröhre  noch  ein 
Speicherraum  für  das  Sekret  vor. 

Spinndrüsen.  Spinndrüsen  der 
Raupen.  Es  sind  zwei  mächtige,  schlauch- 
förmige Organe,  die  am  Hypopharynx  der 
Raupen  durch  einen  unpaaren  Kanal  nach 
außen  münden.  Bei  manchen  Formen  sind 
die  Spinndrüsen  mehrmak  länger  als  der 
ganze  Körper  des  Tieres.  So  ist  z.  B.  bei 
Bombyx  mori  das  Verhältnis  wie  1:5.  — 
Drei  Abschnitte  lassen  sich  bei  den  meisten 
Raupenspinndrüsen  unterscheiden:  Der  viel- 
fach geschlängelte  Endfaden,  daran  an- 
schließend der  aufgetriebene  Sekretbehälter 
und  nach  vorne  der  Ausführgang.  Das  ganze 
Organ  ist  äußerlich  mit  einer  zelligen  Haut, 
einer  Ai't  PeritonealhüUe  (Korscheit)  be- 
kleidet. Immer  nehmen  nur  zwei  Zeilen 
den  Umfang  der  Drüse  ein.  Sie  haben  deshalb 
auch  eine  ganz  ungewöhnliche  Größe.  Ueber 
diesen  Zellen  breitet  sich,  als  Grenzschicht 
gegen  das  Drüsenlumen,  eine  —  namentlich 
im  mittleren  Verlauf  —  außerordentlich 
dicke  Intima  aus.  Sie  besitzt  eine  deutliche 
Strichelung,  die  wohl  der  Ausdruck  einer 
Perforation  ist.  Bemerkenswert  erscheint 
die  Tatsache,  daß,  nach  Helm,  bei  der 
Häutung  der  Raupe  auch  die  Intima  ab- 
geworfen wird.  Sie  verhält  sich  also  wie  die 
Chitincuticula  der  Körperoberfläche.  Es 
ist  möglich,  daß  die  hervorragende  Dicke 
der  Intima  eine  Bedeutung  für  die  Aus- 
steifung des  ganzen  Organs  hat. 

Sehr  interessant  sind  die  Verhältnisse 
des  Drüsenepithels.  Nach  der  Verteilung 
der  eigenartig  verzweigten  Kerne  zu  schheßen, 
deren  merkwürdige  Gestalt  auf  ihre  sekre- 
torischen Tätigkeit  zurückzuführen  ist  (s.  den 
Artikel  „S  e  k  r  e  t  i  o  n"),  haben  vorwiegend 
die  beiden  letzten  Abschnittt  Drüsenfunktion. 
Daß  dem  mittleren  Teil  noch  die  Aufgabe 
eines  Sekretbehälters  zufällt,  ist  eine  Sache 
flu-  sich. 

Der  vordere  Teil  der  Ausführröhren  setzt 
sich  in  den  unpaaren  Spinnapparat  fort,  der 
in  zwei  Abschnitte  zerfällt.  Der  hintere 
Teil  (die  sogenannte  Fadenpresse)  erscheint 


ventral  eingedrückt  und  besitzt  nur  ein 
spaltförmiges  Lumen.  An  dieser  Stelle  ge- 
langen die  von  den  beiden  Drüsen  erzeugten 
Seidenfäden  zusammen.  Sie  nehmen  hier 
bandförmige  Gestalt  an  und  werden  mit- 
einander durch  ein  Sekret  verklebt,  das 
wahrscheinlich  von  zwei  kleinen  an  jener 
Stelle  einmündenden  acinösen  Drüsen  er- 
zeugt wird.  Der  vordere  Abschnitt  ist  nur 
Leiifcangsröhre  und  übt  keinerlei  Verände- 
rung auf  den  Seidenfaden  mehr  aus.  An 
beiden  Teilen  inserieren  zahlreiche  Muskel- 
fäden (s.  Fig.  9d),  welche  die  Aufgabe  haben, 
das  Kanalluinen  passend  zu  verändern  und 
so  die  Dicke  des  Fadens  zu  regulieren.  Das 
Sekret  der  Drüse  wird  bekanntlich  zum 
Spinnen  des  Kokons  benutzt.  Es  erstarrt, 
sobald  es  an  die  Luft  gelangt   (s.  Fig.  9d). 

Es  folgt  nun  eine  Drüse,  die  sich  dadurch 
weiter  kompliziert,  daß  sie  sich  einerseits 
verzweigt,  andererseits  ihre  einzelnen  Ab- 
schnitte Verbindungen  untereinander  eingehen. 

Die  tubulösen  Kopfdrüsen  von 
Tomocerus  plumbeus  L.  Es  sind  zwei 
mächtige,  paarige  Gebilde,  die  zu  beiden 
Seiten  der  Unterlippe  dieses  CoUembolen 
liegen.  Ihrem  Verlauf  nach  stellen  sie  je 
einen  am  distalen  Ende  aufgeknäuelten 
Röhrenkomplex  dar,  dessen  einzelne  Par- 
tien mehrfach  Verbindungen  untereinander 
eingehen.  Es  lassen  sich  an  jeder  Drüse 
unterscheiden:  ein  Drüsenausführgang,  zwei 
verschieden  gestaltete  sezernierende  Röhren- 
systeme und  ein  Sekretbehälter.  Figur  9g 
gibt  ein  Schema  der  Verzweigung  und  Ver- 
ästelung des  Röhrensystems.  Die  Ab- 
schnitte dl  und  d2,  die  histologisch  sich 
verschieden  verhalten,  produzieren  das  Sekret. 
Am  Ende  des  einen  Drüsenabschnittes 
findet  sich  ein  Reservoir  (R).  Die  Ausführ- 
.  gänge  beider  Drüsen  vereinigen  sich  zu 
einem  kurzen  unpaaren  Stück,  in  das  auch 
die  Ausführkanäle  zweier  acinöser  Drüsen 
I  einmünden.  Vor  Eintritt  in  dies  unpaare 
Stück  legt  sich  um  jeden  Leitungskanal 
ein  sphincterartiger,  quergestreifter  Muskel, 
der  die  Ableitung  des  Sekrets  nach  dem 
Belieben  des  Tieres  zu  regeln  vermag.  Durch 
diesen  Verschluß  der  Drüse  wird  das  Sekret  in 
dem  Reservoir  unter  eine  gewisse  Spannung 
versetzt,  infolgedessen  kann  es  sich  sofort 
nach  außen  ergießen,  wenn  der  Muskel  er- 
schlafft. Die  Wichtigkeit  dieses  Mecha- 
nismus geht  aus  der  Funktion  der  Drüse 
hervor:  er  befähigt  das  Tier,  das  klebrige 
Sekret  jederzeit  nach  außen  und  in  eine 
an  der  Ventralseite  des  Körpers  bis  zum 
i  sogenannten  Ventraltubus  hinziehende  Röhre 
zu  ergießen.  Letzterer  ist  ein  Haftapparat, 
der  es  dem  Tier,  infolge  des  von  den  Kopf- 
drüsen gelieferten  Sela'ets  ermöglicht,  sich 
an  glatter  oder  selbst  vertikal  verlaufender 
Unterlage  festzuheften  (s.  Fig.  9  f  und  g). 


Drüsen 


1155 


y)  Einfache  alveoläre  Drüsen. 
Hautdrüsen  der  Myriapoden.  Sehr 
einfache  Gebilde  stellen  gewisse  bei  den 
Diplopoda  vorkommende  Hautdrüsen  dar, 
deren  Sekret  durch  die  sogenannten  Forami  na 
repugnatoria,  kleine  Oeffnungen,  die  in 
regelmäßigen  Abständen  zu  beiden  Seiten 
des    Kückens    verlaufen,    nach    außen    ge- 


Stc 


gangs  wird  von  einer  dünnen  Schicht  des 
Stratum  corneum,  der  untere  von  kleinen 
Epidermiszellen  begrenzt.  Der  Drüsen- 
körper besteht  aus  drei  Schichten:  dem 
eigentlichen  Drüsenepithel,  der  Muscularis 
und  einer  bindegeweblichen  Haut,  die  diese 
überlagert.  Endlich  treten  auch  Gefäß- 
kapillaren an  die  Drüse  heran,  ebenso  Nerven- 


deo,  Z 


Bi , 


Fig.  10.  Alveoläre  Drüsen,  a  Hautdrüse  von  Julus,  b  Schleimdrüse  des  Froschs,  c  Talgdrüse 
eines  Säugers,  a  nach  Leydig,  Histologie  1859,  b  nach  Junius,  Arch.  f.  mifcr.  Anat.  Bd.  47, 
1896,  etwas  verändert,  c  nach  Maurer,  Epidermis,  1895,  stark  verändert.  A  Ausführgang,  ßi 
Bindegewebe,  degZ  degnerierte  Zellen,  E  Epidermis,  H  Haar,  J  Intima,  M  Muskelschicht,  Mp 
Membrana   propria,    P   Porenkanälchen    der   äußeren    Haut,    S    Sekret,    Stc    Stratum    corneum, 

Tf  Tuuica  fibrosa. 


leitet  w^erden.  Das  Sekret  hat  defensive 
Bedeutung.  Bei  Orthomorpha  gracihs,  einer 
Polydesmide,  soll  es  sogar  freie  Blausäure 
enthalten. 

Es  wird  in  birnförmigen  Hautdrüsen  er- 
zeugt, die  sich,  nach  Leydig,  bei  Julus 
folgendermaßen  darstellen  (Fig.  10a).  Nach 
außen  ist  das  Drüsensäckchen  durch  eine 
Membrana  propria  abgeschlossen.  Nach 
innen  davon  findet  sich  das  helle  oder  bräun- 
liche einschichtige  Drüsenepithel,  das  wieder 
von  einer  homogenen  Intima  überdeckt 
wird.  Der  Ausführgang  scheint  keine  zel- 
ligen Elemente  zu  enthalten.  Das  Sekret 
ist  eine  intensiv  gelbe,  zähflüssige  Flüssig- 
keit. 

•  Alveoläre  Schleim-  und  Giftdrü- 
sen der  Batrachier  (Fig.  10b).  Sie 
zeigen  sämtlich  einen  einfachen  Typus,  der 
jedoch  eine  gewisse  Weiterentwickelung  gegen- 
über dem  vorigen  Beispiel  aufweist.  Man 
unterscheidet  Schleim-  und  Gift-  oder  Körner- 
drüsen. Beide  sind  nahe  miteinander  ver- 
wandt. Nach  Junius  sind  sie  sogar  nur 
verschiedene  Stadien  der  nämlichen  Art. 
Es  lassen  sich  an  der  Drüse  unterscheiden: 
ein  Ausführgang  und  ein  Drüsenkörper. 
Ersterer  durchzieht  die  Epidermis  und  kann 
sich  auch  noch  ein  Stück  in  das  Corium 
einsenken.      Der    obere    Teil    des    Ausführ- 


fasern, welche  in  feinster  Verteilung  die 
Muscularis  umspinnen.  Das  Drüsenepithel 
kann  ein  sehr  verschiedenes  Aussehen  haben: 
In  einem  Fall  ist  es  sehr  niedrig  und  bildet 
eine  dünne  ganzrandige  Hülle,  welche  einen 
großen  Sekretraum  einschließt,  im  anderen 
Fall  sind  die  Epithelzellen  hochzylindrisch 
und  unregelmäßig  gestaltet.  Sie  können 
im  Extrem  fast  das  ganze  Lumen  einnehmen, 
lieber  die  Ursachen  dieser  Veränderungen 
herrschen  die  verschiedensten  Ansichten. 
Einige  Autoren  deuten  sie  als  Phasen  der 
Sekretion  der  Drüsenzellen,  andere  als  Zu- 
stände der  Kontraktion  oder  der  Erschlaf- 
fung der  Muscularis.  Wieder  andere  nehmen 
dieWirkung  beider  Faktoren  nebeneinander  an. 

Bei  den  Gift-  oder  Körnerdrüsen  geht, 
gewissermaßen  noch  während  der  Sekretion, 
die  Drüsenzelle  zugrunde.  Man  bezeichnet 
solche  Drüsenzellen  als  holokrin  (s.  den 
Artikel ,, Sekretion*').  — Die  Schleimdrüsen 
haben  die  Aufgabe,  die  mit  starker  respi- 
ratorischer Funktion  versehene  Körperhaut 
vor  dem  Eintrocknen  zu  bewahren. 
Die  Giftdrüsen  haben  protektive  Bedeutung. 

Als  Typus  einfacher  zusammengesetzter 
alveolärer  Drüsen  mögen  die  Talgdrüsen  der 
Säuger  dienen. 

Talgdrüsen  (Fig.  10c).  Fast  immer 
treten    die    Talgdrüsen   in   Verbindung   mit 

73* 


11Ö6 


Drüsen 


Haarbälgen  auf.  Phylogenetisch  scheinen 
sie  mit  diesen  entstanden  zu  sein.  Kur  an 
wenigen  Stelleu  des  Körpers  kommen  sie 
von  ihnen  getrennt  vor.  Beim  Menschen  sind 
es  einige  Gegenden  an  den  äußeren  männ- 
lichen und  weiblichen  Genitalien,  so  wie 
am  Mundwinkel.  Im  einfachsten  Fall  stellt 
die  ganze  Drüse  nur  eine  mehrschichtige, 
knötchenartige  Ausstülpung  des  Haarbalges 
von  nur  wenigen  Zellen  dar.  Bei  weiterer 
Ausbildung  zerteilt  sie  sich  in  drei  oder 
mehr  Alveolen,  die  entweder  gedrungen  dem 
Haarbalg  ansitzen,  oder  durch  besondere 
Ausführgänge  in  den  Hauptgang  einmünden. 
Gelegenthch  finden  sie  sich  rosettenförmig 
um  diesen  gruppiert.  Sehr  merkwürdig  ist, 
daß  die  Entwickelung  der  Drüsen  im  um- 
gekehrten Verhältnis  zur  Ausbildung  des 
Haares  steht,  an  dem  sie  sitzen.  So  finden 
sich  an  starken  Haaren  kleine  Drüsen,  an 
schwachen  große.  Sind  die  Drüsen  sehr 
entwickelt,  so  besitzen  sie  einen  eigenen 
Ausführgang,  der  selbständig  auf"  der 
Oberfläche  der  Haut  ausmündet,  während 
der  Haarbalg  nur  ein  kleines  Anhängsel  des 
ersteren  darstellt.  Infolge  der  geschilderten 
Einrichtungen  gelangt  das  Sekret  unmittelbar 
an  das  Haar,  für  das  es  einen  schützenden 
Ueberzug  liefert. 

Was  den  feineren  Bau  der  Drüse  an- 
belangt, so  ist  sie  äußerlich  von  einer  dünnen 
bindegeweblichen  Hülle  umgeben,  die  sich 
entweder  vom  Haarbalg  ableiten  läßt,  oder, 
wenn  es  eine  freie  Drüse  ist,  von  der  Leder- 
haut herstammt.  Kur  die  äußeren  Zell- 
schichten der  Drüsen  sind  intakt,  nach 
innen  unterliegen  ihre  Zellen  mehr  und  mehr 
der  Degeneration,  wobei  sich  im  Cyto- 
plasma  kleinste  Tröpfchen  ansammeln.  Diese 
Ausscheidungen  und  die  Reste  der  degene- 
rierenden Zellen  bilden  den  sogenannten 
Talg,  der  im  frischen  Zustand  von  öliger 
Konsistenz  ist. 

d)  Komplexe  Drüsen  der  Säuge- 
tiere.      Milchdrüsen. 

Sie  sind  durch  die  Tatsache,  daß  ihr 
Seki-et  dem  heranwachsenden  Jungen  als 
Nahrung  dient,  von  höchster  Bedeutung  für 
diese  Formen.  Der  Säugeakt  selbst  ist  überdies 
für  die  Säugetiere  so  charakteristisch,  daß  nach 
ihm  die  Gruppe  ihren  Namen  erhielt.  lieber  die 
Herleitung  der  Drüsen  ist  man  bis  in  die  neueste 
Zeit  noch  nicht  ganz  einig,  doch  scheint  nach 
neueren  Forschungen  (s.  ,,Der  Mammarapparat" 
von  E.  Breslau,  Ergebnisse  der  Anatomie  und 
Entwickelungsgoschichte,  19.  Bd,  1909)  die  Auf- 
fassung berechtigt,  daß  die  Milchdrüsen  aller  Säuger 
von  tubulösen  Drüsen  ihren  Ausgang  nahmen, 
wenn  auch  die  Drüsen  der  primitivsten  Säuger, 
der  Monotremen,  schon  sehr  früh  einen  besonderen 
Weg  einschlugen.  Eine  Homologisierung  beider 
Typen  läßt  sich  nach  heutigem  Wissen  nicht 
erzielen.  Es  sollen  deshalb  auch  hier  nur  die 
Verhältnisse  der  höheren  Säugetiere  erörtert 
weiden.      Im   fertigen  Zustand   bildet  allerdings 


die  Milchdrüse  eine  komplex-alveoläre  Drüse; 
dies  führte  zu  der  irrigen  Ansicht,  die  ;\Iilch- 
drüsen  seien  spezialisierte  Talgdrüsen.  Ihr 
widerspricht,  außer  dem  Entstehungsmodus  der 
Drüse,  die  Art  der  Sekretion,  welche  nicht 
wie  bei  letzteren  durch  Untergang  der  Drüsen- 
zellen (sogenannte  holokrine  Drüsen),  sondern 
wie  bei  den  Schweißdrüsen  durch  einen  intrazel- 
lulären Sekretionsprozeß  während  des  Lebens 
(sogenannte  merokrine  Drüsen)  zustande  kommt. 
Durch  zahlreiche  neuere  Untersuchungen  scheint 
die  Verwandtschaft  zwischen  den  Milchdrüsen 
und  den  Schweißdrüsen  der  Placentalier  er- 
wiesen zu  sein. 

Die  ausgebildete  Milchdrüse  besteht  aus 
einer  größeren  Anzahl  einzelner  Läppchen 
(Lobi),  die  in  den  meisten  Fällen  in  einzelnen 
Poren  auf  der  Zitze  nach  außen  münden 
(s.  Fig.  11  f).  Jeder  Lobus  gliedert  sich 
wieder  in  einzelne  Loboli,  die  ihrerseits  in 
kleine  Alveolen  zerfallen.  Alle  diese  Teile 
hängen  durch  kleinere  und  größere  Ausführ- 
kanäle miteinander  zusammen,  die  schließ- 
lich in  den  gemeinsamen  Sammelkanal  — 
den  Milchgang  —  einmünden.  Die  Säuge- 
tierzitzen können  sich  sehr  verschieden  ver- 
halten. Bei  den  Beuteltieren  münden,  für 
gewöhnhch,  die  Milchdrüsen  auf  einer  Pa- 
pille am  Grund  der  sogenannten  Zitzen- 
tasche. Erst  während  der  Brunstperiode 
wird  durch  die  Sekretion  und  das  Saugen 
des  Jungen  die  Zitze  hervorgestülpt.  Auch 
bei  den  höheren  Säugern  wird,  wenigstens 
embryonal,  eine  Zitzentasche  angelegt,  die 
dann  aber  später  in  vielen  Fällen  nur  einen 
geringen  Teil  der  Zitzenoberfläche  darstellt. 
Beim  Rind  besteht  die  Besonderheit,  daß 
im  Innern  der  Zitze  ein  weiter  Sammel- 
kanal —  der  sogenannte  Strichkanal  — 
verläuft.  Früher  faßte  man  ihn  als  eine 
Zitzentasche  auf,  an  deren  Grund  die  Drüse 
einmündete  (s.  Fig.  11  a— d). 

Was  den  feineren  Bau  der  Drüse  an- 
belangt, so  bestehen  die  Alveolenbläschen 
bei  den  meisten  Säugern  aus  einem  sezer- 
nierenden  Zyhnderepithel,  das  äußerüch  von 
einer  Membrana  propria  umgeben  ist. 
Zwischen  ihr  und  dem  ersteren  finden  sich 
sogenannte  Korbzellen,  die  neuerdings  als 
kontraktile  Elemente  unvergleichbar  den 
glatten  Muskelfasern  der  Schweißdrüsen  auf- 
gefaßt werden.  Im  Corium  der  Zitzen  finden 
sich  ebenfalls  glatte  Muskelfasern,  die  sich 
zum  Teil  als  Zirkulärfasern  um  die  Drüsen- 
ausführgänge  legen  können  (s.  Fig.  11g). 

Das  Sekret  der  Milchdrüse,  die  Milch, 
kann  in  ihrer  Beschaffenheit  stark  variieren. 
Gegen  Ende  der  Tragezeit  und  einige  Tage 
nach  der  Geburt  wird  das  sogenannte  Col- 
lostrum  erzeugt,  eine  gelbliche  Flüssig- 
keit, die  eiweißreicher  als  die  Milch  ist  und 
kleine  fettreiche  Körperchen,  wahrschein- 
lich Leukocyten,  enthält,  die  durch  das 
Drüsenepithel   in   die  Alveolarräume  ge- 


Drüsen 


1157 


wandert,  sind.  Bei  der  Milchbildiing  wachsen 
die  Drüsenzellen  mächtig  an  und  erzeugen 
in  sich  eine  Menge  Fetttropfen,  die  zusammen- 
fließen und  schließlieh  in  das  Lumen  aus- 
gestoßen werden,  ohne  daß  die  Drüsenzelle 
in  der  Regel  dabei  zugrunde  geht,  wie  man 
früher  annahm. 

Speicheldrüsen.     Sie  gehören  als  An- 


^ 


,-Str 


Sekrets  kann  man  die  Drüsen  einteilen  in 
rnuköse  Drüsen,  die  vorwiegend  faden- 
ziehenden Schleim  und  wenig  eiweißhaltige 
Substanz  sezernieren,  in  seröse  Drüsen  mit 
dünnem  eiweißhaltigen  und  enzymreichen 
Sekret  und  in  gemischte  Drüsen,  deren 
Sekret  beide  Substanzen  in  wechselnden 
Prozenten  enthält.  Je  nach  dem  Stadium 
der  Sekretion,  in  welchem  sich  die  Drüsen 
befinden,  wechselt  auch  ihr  morphologisches 
Verhalten.  Nachfolgend  soll  auf  eine  Ver- 
treterin des  gemischten  Typus  —  die  Sub- 
maxillardrüse  (Unterkieferdrüse)  —  näher 
eingegangen  werden. 

Die  Drüse  variiert  sehr  bei  den  einzelnen 
Tierarten  in  bezug  auf  den  Anteil  an  serösen 
und  Schleimdrüsen.  So  besteht  z.  B.  beim 
Hund  die  Subm axillaris  überwiegend  aus 
mukösen,  beim  Menschen  vorherrschend 
aus  serösen  Elementen.  Dazwischen  gibt 
es  alle  möglichen  Uebergänge.  Wir  wollen 
uns  nun  etwas  näher  mit  der  gut  bekannten 
menschlichen  Drüse  beschäftigen. 

Ihr  Hauptausführgang  —  der  Ductus 
Whartonianus  —  mündet  in  die  Mund- 
höhle; er  setzt  sich  aus  zwei  Zellagen  zu- 
sammen, eine  äußere  Schicht,  die 
^  jetzt  als  eine  Art  Muskelzellschicht  (ein 

Myoepithel)  aufgefaßt  wird,  und 
eine  innere,  die  ein  Zyliuderepithel 
darstellt.  Nach  außen  liegt  über  dem 
Kanal  eine  strukturlose  Membrana 


Fig.  11.  Milchdrüsen,  a  bis  d  Schema  der  Zitzenbildung,  a  ]\Iarsiipialierzitze  vor  der  Laktation, 
b  nach  ihr,  c  Priraatenzitze,  d  Rindzitze.  Der  zur  Zitzentasche  gehörige  Teil  ist  schwarz  aus- 
gezogen, e  Milchdrüsen  des  Iltis  zur  Zeit  der  Laktation,  die  dritte  linke  fehlt;  die  oberste 
linke  Drüse  ist  so  gelegt,  daß  man  ihre  Einmündung  in  die  Zitze  sehen  kann,  f  Euter  einer 
Hündin,  g  Querschnitt  durch  einen  ]\Iilchdrüsenalveolus  einer  eben  geborenen  Ziege,  a  bis  d 
nach  einem  Schema  Gegenbauers  nach  moderner  Auffassung  verändert,  e  nach  einem  Präparat  des 
Göttinger  zool.  Museums,  f  nach  Rievel,  aus  Ellenberger-Scheunert,  Vergleichende  Physio- 
logie 1910,  g  nach  M.  Ellenberger,  Vergleichende  miki-oskopische  Anatomie  Bd.  I,  1906. 
Bi  Bindegewebe,  Bl  Blutgefäß,  DE  Drüsenepithel,  DrP  Drüsenporen,  L  Leukocyten,  Ko  Korb- 
zellen, Str  Strichkanal,  Zi  Zitze,  Zit  Zitzentasche. 


hangsgebilde  der  Mundhöhle,  aus  deren  1  pro pria,  über  die  sich  wiederum  eine  ziem- 
Epithel  sie  durch  "Wucherung  hervor- 1  lieh  dicke,  von  elastischen  Fasern  und 
gehen,  zum  Verdauungstraktus.  Ihrem  Bau  [  Muskelelementen  durchsetzte  Bindegewebs- 
nach  sind  sie  alveolär,  tubnlös  und  j  schiebt  ausspannt.  Von  dem  Hauptgang 
alveolär-tubulös.     Je  nach  der  Art  ihres  gehen  zahlreiche  einschichtige   Sekretröhren 


1158 


Drüsen 


aus,  die  sich  vielfach  verzweigen  und  schließ- 
lich in  kleine  Drüsenlobi  auslaufen.  Zwischen 
den  feineren  und  feinsten  Drüsenläppchen 
fiuden  sich  die  „Speichelröhren",  welche 
von  den  Hauptausführgängen  histologisch 
und  physiologisch  differieren.  Sie  enthalten 
nämlich  basalwärts  in  ihren  Zellen  radial 
angeordnete  Sekretgranula  (Stäbchenschicht), 
die  auf  eine  drüsige  Funktion  schon  dieses 
Abschnittes  hinweisen.  Welcher  Natur  letz- 
tere ist,  bleibt  allerdings  bis  heute  fraglich. 
Die  intralobulären  Kanäle  gehen  dann  in 
die  mit  gewöhnlichen  Epithelzellen  ver- 
sehenen Schaltstücke  über,  an  welche  sich 
die  eigentlichen  Drüsenendstücke  anschheßen. 
Letztere  können  nun  verschieden  beschaffen 
sein:  entweder  enthalten  sie  Alveolen  mit 
serösen  Drüsen,  oder  Tubuli  mit  ansitzenden 
Alveolen,  die  sämtlich  Schleimdrüsen  führen. 
Es  können  auch  noch  weitere  Kom- 
binationen vorkommen,  indem  in  einem 
Endstück,  das  vorwiegend  Schleimzellen 
enthält,  auch  Eiweißzellen  auftreten.  Sind 
sie  zu  Gruppen  vereinigt,  so  bilden  sie  die 
sogenannten  Randzellen,  die,  weil  sie  häufig 
nur  über  den  Schleimzellen  liegen,  auf 
Schnitten  halbmondförmig  aussehen  und  da- 
her —  nach  ihrem  Entdecker  Gianuzzi  • — 
,,Gianuzzische  Halbmonde"  genannt 
werden.  Die  serösen  Drüseuzellen  der  Halb- 
monde scheiden  ihr  Sekret  durch  Sekret- 
kanälchen  in  Spalten  aus,  die  mit  dem  Kanal- 
lumen in  Verbindung  stehen.  Unter  der 
Membrana  propria  der  sezernierenden  Ab- 
schnitte verlaufen  wieder  Korbzellen  als 
feine  miteinander  anastomosierende  Zell- 
elemente. Zwischen  den  Endabschnitten 
der  Drüse  findet  sich,  außer  fein  verteiltem 
Bindegewebe,  ein  Netz  von  Blut  kapillaren 
und  Nerven.    Aus  ersteren  bezieht  die  Drüse 


die  Rohmaterialien   zur   Sekretbereitung   (s. 
Fig.  12). 

t  e)  Follikuläre  Drüsen.  Man  ver- 
steht darunter  Drüsen  des  alveolären  Typus, 
deren  einzelne  Alveolen  ringsum  geschlossen 
sind,  die  also  keine  Ausführkanäle  besitzen. 
Das  Sekret  gelangt  infolgedessen  nicht  auf 
eine  Epithelfläche,  sondern  wird  in  den  Blut- 
oder Lymphstrom  abgeschieden  (über  die 
Bedeutung  dieses  Vorganges  s.  den  Ab- 
schnitt 4  b  ,, Innere  Sekretion".  Als  Beispiel 
einer  solchen  Drüse  wählen  wir  die  Schilddrüse. 
Schilddrüse  (Fig.  13).  Wie  jede 
echte  Drüse  stammt   auch   diese  aus   einer 


«  -^w$^^ 


SEc 


Fig.  12.  Schema  der  nieuschlicluMi  Submaxillar- 
drüse.  Nach  Szymonowicz,  Histologie,  1909. 
(i  Gianuzzische  Halbmonde,  HA  Hauptaus- 
führgang,  KlAe  Kleinere  Aeste  desselben,  Seh 
Schaltstück,  SE  Seröse  Endstücke,  Sp  Speichel- 
röhre mit  ,,Stäbchensaiim". 


Fig.  13.  Schnitt  durch  die  Schilddrüse  einer 
jungen  Ziege.  Nach  Pflücke.  Aus  EUenberger, 
Vergleichende  mikioskopische  Anatomie  Bd.  J, 
1906  Bi  Bindegewebe,  Ko  Kolloid,  FE  Follikel- 
epitliel. 

Epit'nelanlage.  Sie  geht  aus  einer  unpaaren, 
bläschenartigen  Einstülpung  des  ventralen 
Mundrachenraumes  hervor.  Zwei  laterale, 
aus  dem  Epithel  der  vierten  Kiemenspalten 
entstehende  Zellwucherungen  werden  später 
wieder  zurückgebildet.  Das  Bläschen  ver- 
wandelt sich  nun  in  einen  soliden  Zellkomplex, 
in  dem  sich  ein  Gewirr  von  Balken  aus- 
bildet, die  allmählich  durch  einwucherndes 
Bindegewebe  in  eine  Anzahl  Epithelinseln 
zerteilt  werden.  Jeder  dieser  Zellkomplexe 
höhlt  sich  nun  median  aus,  derart,  daß  sich 
um  ein  rings  geschlossenes  Lumen  ein  Epithel 
kubischer  oder  zylindrischer  Zellen  aus- 
breitet. Die  einzelnen  FoUikel  sollen  beim 
Menschen  mit  einer  strukturlosen  Membrana 
propria  bekleidet  sein,  bei  anderen  Säugern 
fehlt  sie.  Durch  Einwachsen  von  Binde- 
gewebe, von  der  die  ganze  Drüse  umhüllenden 
Kapsel  aus,  wird  das  Organ  in  eine  große 
Anzahl  einzelner  Läppchen  zerteilt.  Jedes 
Läppchen  enthält  eine  größere  oder  kleinere 
Anzahl  von  Follikeln,  die  rings  von  Binde- 
gewebe umhüllt  erscheinen. 


Drüsen 


1159 


Daß  die  Drüse  früher  einen  Ausführgang 
besessen  hat,  geht  aus  der  rudimentären 
Bildung  des  Ductus  thyreoglossus  hervor. 
Er  erstreckt  sich  vom  Foramen  coecum  der 
Zunge  bis  zum  Zungenbein  als  ein  anfangs 
solider,  später  hohler  Kanal,  der  noch  em- 
bryonal zurückgebildet  wird  Je  nach  dem 
Zustand  der  Tätigkeit  wechselt  die  Höhe  des 
sezernierenden  Epithels.  Nach  Lang  en- 
do rff  (Arch.  f.  Anat.  u.  Phys.,  Suppl.,  1889) 
lassen  sich  an  ihm  zwei  Arten  von  Zellen 
unterscheiden,  die  Haupt-  und  die  Kolloid- 
zellen. Die  letzteren  zeichnen  sich  vor  allem 
durch  homogene,  glänzende  Beschaffenheit 
und  durch  starke  Färbbarkeit  aus.  Sie  ent- 
halten dasselbe  Kolloid,  das  sich  im  Drüsen- 
lumen vorfindet.  Haupt-  und  Kolloidzellen 
sollen  nur  Zustände  ein  und  derselben  Zell- 
form sein.  Das  Epithel  soll  schließlich  col- 
loidal  entarten  („Schmelzung  des  Epithels") 
und  zugrunde  gehen.  Später  gelangt  das 
Kolloid  in  die  Lymphbahnen  und  von  da  in 
das  Blut.  Wie  dies  zustande  kommt,  ist  aller- 
dings ebenfalls  noch  strittig.  Kach  einigen 
Forschern  geschieht  der  Abfluß  durch 
Spalten  im  Epithel,  nach  anderen  durch 
Dehiszenz  der  Wandung  oder  durch  Zu- 
grundegehen der  kolloidal  entarteten  Zellen. 
—  Das  Organ  ist  mit  einem  reichen  Netz 
von  Lymph-  und  Blutgefäßen,  sowie  Nerven- 
fasern versehen.  Das  Sekret  der  Drüse, 
dessen  Zusammensetzung  noch  wenig  be- 
kannt ist,  stellt  ein  höchst  wichtiges  Pro- 
dukt dar,  dessen  Ausfall  bei  Mensch  und 
Tier  schwere  Schädigungen  und  bei  vielen 
Arten  den  Tod  herbeiführt.  Bei  mangelnder 
Schilddrüsenfunktion  stellen  sich  z.  B.  beim 
Menschen  folgende  Erscheinungen  ein:  Zu- 
rückbleiben im  Wachstum,  Verkümmerung 
der  Sexualdrüsen,  Hypertrophie  des  drüsigen 
Hypophysenteils,  trophische  Störungen  der 
Haut,  ödematöse  Schwellungen  usw. 

4.  Sekretion,  4a)  Aeußere  Sekretion. 
Was  wir  hiervon  wissen,  betrifft  zum  weit- 
aus größeren  Teil  die  Drüsen  der  höheren 
Tiere.  Da  an  anderer  Stelle  hierüber  ein- 
gehend berichtet  wird  (vgl.  den  Artikel 
,,  S  e  k  r  e  t  i  0  n  ") ,  kann  hier  nur  ein 
kurzer  Ueberblick  gegeben  werden.  lieber 
die  bei  den  Drüsenausscheidungen  wirbel- 
loser Tiere  sich  abspielenden  Prozesse 
sind  nur  verhältnismäßig  wenige  Tatsachen 
bekannt.  Einiges  haben  wir  bereits  in  den 
vorangegangenen  Abschnitten  erfahren. 

Man  kann  den  Vorgang  der  Sekretion 
in  zwei  Hauptabschnitte  teilen:  in  die  Er- 
zeugung des  Sekrets  in  den  Drüsenzellen 
und  in  sein  Austreten  in  das  Drüsenlumen. 
Damit  ist  indessen  nicht  gesagt,  daß  beide 
Vorgänge  nicht  nebeneinander  herlaufen 
können.  Allerdings  dürfte  bei  jeder  Sekretion 
der  Ausfluß  zeitweise  inhibiert  sein.  Das 
Austreten    des    Sekrets    kann    durch    eine 


ganze  Reihe  von  Faktoren  verursacht  wer- 
den. Es  kommen  dabei  in  Betracht  die 
Tätigkeit  von  Muskelelementen,  wie  die 
mehrfach  erwähnten  glatten  Muskelfasern, 
sodann  Myoepithelien,  wie  das  Korbzellen- 
geflecht, elastische  Elemente  wie  elastische 
Fasern,  sowie  die  Membrana  propria.  Bei 
vielen  einzelligen  Drüsen  dürfte  das  Aus- 
fheßen  zum  Teil  auch  durch  die  Turgeszenz 
des  produzierten  Sekrets  hervorgerufen  wer- 
den, namentlich  dort,  wo  die  Drüse,  wie 
bei  den  Becherzellen,  anfangs  geschlossen 
erscheint,  ein  Verhalten,  dessen  Vorkommen 
allerdings  von  einigen  Autoren  bestritten  wird. 
Manche  anderen  chemischen  und  physi- 
kalischen Momente  mögen  außerdem  beim 
Austreten  des  Sekrets  noch  eine  Rolle  spielen. 
Indessen  dürfte  es  wohl  kaum  nötig  sein, 
für  diesen  Vorgang  ein  eigenes  kinetisches 
Zentrum  anzunehmen,  wie  dies  Zimmer- 
mann tut,  der  ein  solches  in  dem  von  den 
Zentralkörpern  gebildeten  Mikrozentrum  ge- 
funden zu  haben  glaubt.  Sodann  kann  der 
Sekretausfluß  auch  geregelt  werden  durch 
Verschhißapparate,  wie  z.  B.  die  Sphinc- 
teren  der  Kopfdrüsen  des  Tomocerus- 
kopfes  (Fig.  9f).  Was  die  Erzeugung  des 
Sekrets  der  Drüsenzellen  anbelangt,  so  kann 
sie  auf  zweierlei  Weise  vor  sich  gehen:  ent- 
weder vollzieht  sie  sich  sukzessive,  wobei 
die  Drüsenzellen  abwechselnd  sekret- 
erfüllt oder  sekretleer  (sekretarm)  sind  (so 
genannte  merokrine  Drüsenzellen)  —  hier- 
her gehören  die  weitaus  meisten  Drüsen- 
zellen, z.  B.  die  Hautdrüsen  der  Insekten- 
haut, die  Schweißdrüsen,  die  Speicheldrüsen 
—  oder  die  Drüsenzellen  gehen  bei  der  Sekret- 
bereitung zugrunde  (holokrine  Drüsenzellen). 
Beispiele  hierfür  bilden  die  Körnchenzellen 
der  Amphibienhaut,  und  die  Talgdrüsen. 
Daß  beide  Typen  sich  nicht  schroff  gegen- 
über stehen,  sondern  durch  Uebergänge 
miteinander  verbunden  sind,  wie  alle  Natur- 
erscheinungen, liegt  auf  der  Hand. 

Hauptbedingung  für  die  Erzeugung  des 
Sekrets  ist  die  reichliche  Zufuhr  von  Roh- 
stoffen. Sie  werden  aus  den  Körperflüssig- 
keiten bezogen  —  bei  allen  höheren  Tier- 
formen vorwiegend  aus  dem  Blut.  Bei 
Wirbellosen  können  die  Drüsen  direkt  von 
der  Leibeshöhlenflüssigkeit  umspült  werden, 
wie  es  für  die  Supramaxillardrüsen  der 
Biene  gezeigt  wurde.  Alsdann  beziehen  sie 
natürhch  aus  dieser  ihre  Nähr-  und  Arbeits- 
stoffe. Bei  höheren  Formen  sind  die  Drüsen 
von  einem  dichten  Netz  von  Blutgefäßen  um- 
sponnen (s.  Fig.  9b).  Wenn  auch  die  Körper- 
säfte, bezw.  das  Blut,  nur  die  Rohmateriahen 
zur  Sekretbereitung  Hefern,  so  können  doch 
auch  Stoffe  direkt  aus  diesem  aufgenommen 
werden.  So  werden  z.  B.  nur  wenige  der 
Substanzen,  welche  sich  im  Harn  befinden, 
von  der  Niere  erzeugt;  die  meisten  werden 


1160 


Drüsen 


fertig  aus  dem  Blut  durch  eine  Art  Filter- 
prozeß aufgenommen.  Auch  Sauerstoff 
wird  bei  der  Sekretion  verbraucht,  wie  sich 
für  Drüsen  mit  reichlicher  Blutzufuhr  leicht 
nachweisen  läßt.  Bei  Insekten  kann  ein 
analoges  Verhalten  aus  dem  Herantreten 
von  Tracheenästchen  an  die  Drüsen  er- 
schlossen werden.  Endlich  wird  die  Sekretion 
auch  durch  Nerven  reguliert,  die  entweder 
auf  direktem  Wege,  d.  h.  durch  Beeinflussung 
der  Drüse  selbst,  oder  indirekt  durch  Ver- 
änderungen, die  sie  an  den  Gefäßlumina 
erzeugen,  die  Ausscheidungen  regeln.  Für 
manche  niederen  Drüsenorgane  ist  allerdings 
eine  Innervierung  noch  nicht  festgestellt. 
In  vielen  anderen  Fällen  wurde  jedoch  kon- 
statiert, daß  Nervenfasern  geradezu  die 
Drüse  netzartig  umhüllen. 

Wir  wollen  jetzt  etwas  näher  auf  die 
zellulären  Vorgänge  während  der  Sekretion 
eingehen. 

Granuläre  Sekretion.  Bei  vielen 
Drüsenzellen  läßt  sich  schon  äußerhch  der 
Sekretionsprozeß  an  einem  Anwachsen  der 
Zellen  erkennen.  Im  sekreterfüllten  Zustand 
kann  eine  Drüsenzelle  das  Mehrfache  an 
Ausdehnung  gegenüber  dem  sekretleeren  Zu- 
stand besitzen  (s.  Fig.  14).  Tritt  das  Sekret 
zuerst  in  Körnchenform  auf,  dann  lassen 
sich  die  einzelnen  Phasen  der  Sekretbereitung 


Fig.  14.    Drüsen- 
epithel   aus    den 

Achselhöhlen- 
drüsen des  Schim- 
pansen.       Nach 

Brinkmann. 

Anatomischer 
Anzeiger  Bd.  34, 
1909.  a  in  Ruhe, 
b  zur  Sekretion 
bereit,  c  nach  der 
Seki-etion.  Ba  Ba- 
salmembran, EM 

Epithelmuskel- 
zellen. 


bis  zu  dessen  Ausstoßung  genau  verfolgen. 
Als  Beispiel  mögen  die  kleinen  verzweigt 
tubulösen  Eiweißdrüsen  der  Zungenwurzel 
des  Menschen  dienen.  Figur  15  stellt  einen 
Schnitt  durch  einen  Tubulus  dar.  Bei  a 
findet  sich  eine  sekretfreie  Zelle.  In  der  Zelle  b 
beginnen  sich  die  ersten  Sekretgranula  als 
feinste  Partikelchen  einzustellen.  Sie  wachsen 
aufZellec,  d,  und  e  immer  mehr  heran.  Gleich- 
zeitig wächst  hiermit  auch  der  Umfang  der 
Zelle.  Nun  beginnen  sich  die  Körnchen  von 
der  Zellbasis  zu  entfernen  und  in  das  Lumen 
der  Drüse  auszuwandern.  Sie  quellen  hier 
auf  und  fließen  dann  zu  einem  mehr  oder 
minder  homogenen  Sekret  zusammen.  Solche 
Sekretgranula  stellen  übrigens  vielfach  noch 


^tii^. 


nicht  das  fertige  Sekret  dar.  Sie  sind  oft  nur 
dessen  Vorstufen. 

Vielfach  wird  das  Sekret  aus  den  Zellen 
durch  sogenannte  Sekretkapillaren  in  das 
Drüsenlumen  abgeführt.  Entweder  handelt 
es    sich    dabei   um    binnenzelhge    oder   um 

Fig.  15.  Querschnitt 
durch  die  seröse 
Zungendrüse  des 
Menschen.  Nach 

Z  i  m  m  e  r  m  a  n  n  , 
Archiv  für  miki-os- 
kopische  Anatomie 
Bd.  52,  1898.  a  bis 
g  Zellen  mit  ver- 
schiedenen aufein- 
ander folgenden  Se- 
kretionsstadien, zwi- 
schen verschiedenen 
Zellen     sieht     man  .     ^ 

intercelluläre  Sekretkanälchen  mit  Kittleisten, 
in   3   Zellen    finden   sich    Zentralkörper. 

zwischenzellige  Kanäle.  Letztere  unter- 
scheiden sich  von  ersteren  außer  durch  ihre 
Lage  noch  durch  den  Umstand,  daß  sie 
von  sogenannten  Kittleisten  begleitet  werden. 
Es  sind  dies  sich  besonders  fingierende 
schmale  Randpartien,  die  an  jenen  Stellen 
der  sezernierenden  Drüsenfläche  auftreten, 
wo  die  einzelnen  Zellen  aneinanderstoßen 
(s.  das  Schema). 

Blasenförmige  Sekretion.  Eine  sehr 
eigenartige  Modifikation  des  vorstehend  ge- 
schilderten Sekretionsmodus  findet  sich  Ijei 
der  sogenannten  blasenförmigen  Sekretion. 
Auch  hier  können  zunächst  Sekretgranula  in 
den  Drüsenzellen  gebildet  werden,  welche  die 
Zelle  dann  jedoch  nicht  als  solche  in  das 
Drüsenlumen  ausscheidet.  Als  Beispiel  diene 
dieGlandula  mandibularis  superficialis 
des  Kaninchens,  eine  tubulöse  Hautdrüse 
(Fig.  16).  Niedrige  zvlindrische  Elemente,  mit 


Fig.  16.  3  Phasen  von  Drüsenzellen  mit  blasen- 
förmiger  Sekietion.  Nach  Mislawsk)-,  Archiv 
für    nükroskopische    Anatomie    73.    Bd,    1909). 

nur  wenigen  Körnchen  im  Innern  stellen 
Ruhezutände  dar.  Andere,  umfangreichere 
Zellen,  von  zylindrischer  bis  kugelartiger 
Form  bilden  Phasen  intensiver  Sekret- 
bereitung. Die  mit  ihrer  Tätigkeit  begin- 
nende Zelle  zeigt  zwei  Zonen,  eine  basale. 


Drüsen 


1161 


zart  körnige  und  eine  helle  distale.  Letztere 
enthält  die  zu  einer  homogenen  Substanz 
umgewandelten  Sekretgranula.  In  einem 
folgenden  Stadium  verlängert  sich  nun  die 
Zelle  immer  mehr  und  schnürt  dann  ihr 
ganzes  Terminalteil  ab,  das  als  kugelförmiger 
Tropfen  in  den  Sekretraum  fällt.  Dieser 
Abschnürungsprozeß  geschieht  so  lange,  bis 
fast  alle  Granula  verwandelt  und  ausge- 
schieden sind.  Alsdann  tritt  für  die  Zelle 
eine  Ruhepause  ein.  Daß  auch  die  Kerne 
an  dem  Sekretionsvorgang  teilnehmen,  läßt 
sich  aus  ihrem  lebhaften  auf  karyokinetischem 
Wege  stattfindenden  Teilungsprozeß  er- 
schließen. Gelegentlich  findet  man  bis 
4  Kerne  in  der  Zellen,  die  jedoch  in  unserem 
Falle  keineswegs  bei  der  Sekretion  zugrunde 
gehen.  Bei  anderen  Drüsen,  z.  B.  bei  Milch- 
drüsen, wurde  allerdings  ein  solcher  Vor- 
gang gelegentlich  konstatiert.  Interessant 
ist,  daß  ähnhche  Prozesse  wie  die  hier  ge- 
schilderten, auch  im  Insektendarm  vor- 
kommen (Van  Gehuchten,  LaCellule,  1890; 
D egen er, iVrchivfür  Naturgeschichte,  75.  Jg., 
Bd.  I,  1909,  76.  Jg.,  Bd.  1,  1910).  Bei  der 
Sekretion  im  Darm  der  Ptychopteralarve 
wächst  z.  B.  in  den  Drüsenzellen  eine  fein 
granulierte  Masse,  die  in  direktem  Zusammen- 
hang mit  dem  Protoplasma  steht,  heran, 
hebt  den  Stäbchensaum  empor,  den  sie  in 
das  Darmlumen  wirft  und  schnürt  sich 
tropfenartig  ab.  Nach  Degener  findet 
später  eine  Regeneration  des  letzteren  statt. 
Bei  ein  und  derselben  Zelle  wechseln  auch 
hier  kontinuierlich  Ruhephasen  mit  Se- 
kretionsphasen ab. 

Was  wir  hier  als  blasenförmige  Sekretion 
kennen  lernten,  dürfte  wohl  als  Uebergang 
zu  dem  rein  holokrinen  Sekretionstypus  be- 
trachtet werden,  bei  dem  die  ganze  Drüsen- 
zelle in  dem  Prozeß  aufgeht.  Als  Besonder- 
heit gegenüber  dem  merokrinen  Typus  er- 
scheint hier  weniger  die  Tatsache,  daß  die 
Drüsenzelle  am  Schluß  ihrer  Leistung  zu- 
grunde geht,  als  daß  das  Sekret  nicht  ein 
von  der  Zelle  gehefertes  vitales  Produkt, 
sondern  die  Zelle  selbst  darstellt,  die  sich 
direkt  in  Sekret  umwandelt. 

Eine  viel  umstrittene  Frage  ist  noch  immer, 
welchen  Anteil  der  Kern  an  dem  Sekretions- 
prozeß nimmt.  Die  Antwort  hierauf  ist  um  so 
schwieriger  zu  geben,  als  wir  bis  jetzt  noch  nicht 
einmal  genau  wissen,  wek'he  Rolle  er  in  der 
nicht  spezialisierten  Zelle  spielt.  Ihn  als  Chemo- 
zentrum  anzusprechen  ist  entschieden  vorder- 
hand noch  sehr  gewagt.  Es  kann  allerdings 
nicht  geleugnet  werden,  daß  sein  morphologisches 
Verhalten  während  der  Sekretion  für  eine  direkte 
oder  indirekte  Beteiligung  an  diesem  Prozeß 
spricht.  Hierauf  weist  schon  die  bedeutende 
Große  der  Kerne  vieler  stark  sezernierender  Zellen 
hin.  So  finden  sich  z.  B.  gewaltige  vielfach  ver- 
zweigte Kerne  in  den  Nährzellen  vieler  Insekten- 
ovarien,in  den  Spinndrüsen  von  Raupen  (s.  Fig.  9e) 


und  in  den  Beindrüsen  gewisser  Krebse  (siehe 
auch  Korscheit:  Beiträge  zur  Morphologie 
und  Physiologie  des  Zellkerns,  Zoologisches 
[  Jahrbuch  4.  Bd,  1891).  Man  hat  bei  solchen 
Bildern  durchaus  den  Eindruck,  als  wenn 
es,  außer  auf  eine  Volumenzunahme,  vor 
j  allem  ^  auf  eine  Oberflächenvergrößerung 
des  Kerns  ankäme,  zwecks  intensivster  Bezie- 
hungnahme  zum  Cytoplasma.  Als  Mittel  zur 
Vermehrung  der  Kernsubstanz  ist  wohl  auch 
,  die  häufig  beobachtete  Erscheinung  der  Mehr- 
;  kernigkeit  der  Drüsenzellen  zu  deuten  (siehe 
oben  das  Beispiel  bei  der  ,, blasigen  Sekretion"). 
i  Vielfach  lassen  sich  deutlich  Unterschiede  in  Ge- 
:  stalt  und  Größe  des  Kerns  vor  und  nach  der  Se- 
kretion erkennen,  so  kann  er  im  Ruhezustand  der 
Zelle  klein  und  zackig  und  während  der  Tätigkeit 
rund  und  groß  sein.  Auch  experimentell  ließ  sich 
dies  an  Drüsenzellen  feststellen,  tlie  man  auf 
künstlichem  Wege  durcli  Pillokarpin  zu  erhöhter 
Sekretion  reizte.  Das  Volumen  des  Kerns  konnte 
hierbei  auf  das  Vierfache  anwachsen.  Mit 
der  Vergrößerung  des  Kernes  geht  sehr  oft  auch 
eine  deutliche  Volumenzunahme  der  Nukleolen 
Hand  in  Hand,  was  ebenfalls  auf  irgendeine 
Beziehung  zu  dem  Sekretionsvorgang  schließen 
läßt.  Ganz  sicher  scheint  es  auch  verschiedent- 
lich erwiesen,  daß  gelegentlich  der  Sekretion 
Substanzen  aus  dem  Kern  austreten  können. 
Vielfach  ließ  sich  Ausstoßung  von  Nukleolar- 
substanz,  Tropfen  und  Chromatinteilchen  beob- 
achten, ohne  daß  hieraus  notwendig  eine  direkte 
Beteiligung  dieser  Substanzen  an  dem  Sekretions- 
vorgang erschlossen  werden  konnte.  Hingegen 
scheint  die  Tatsache,  daß  viele  Fermente  Nukleo- 
proteide  sind,  anf  ihre  Herkunft  aus  dem  Kern- 
chromatin  hinzudeuten. 

4b)  Innere  Sekretion  (s.  auch  den  Ar- 
tikel ,,Sekretio  n").  Wir  verstehen 
darunter  die  Abgabe  von  Stoffen  an  die 
Blut-  oder  Lymphbahnen  durch  drüsenartige 
Körper  (s.  das  Beispiel  der  Schilddrüse). 
Von  einem  gewissen  Standpunkt  aus  ge- 
sehen besitzt  allerdings  jede  Drüse,  ja  jedes 
Organ  und  jede  seiner  Zellen  innere  Sekre- 
tion; denn  ebenso  wie  die  lebende  Sub- 
stanz fortgesetzt  Stoffe  empfängt,  die  sie 
zu  ihrem  Aufbau  und  ihrer  besonderen  Funk- 
tion braucht,  so  gibt  sie  auch  unaufhörlich 
Stoffwechselprodukte  nach  außen,  d.  h. 
vor  allem  in  die  Blutbahnen  ab.  Schon 
durch  dieses  Verhalten  stehen  eigentlich 
alle  Organe  des  Körpers  in  innigster  Wechsel- 
beziehung zueinander.  Im  engeren  (ge- 
bräuchlichen) Sinne  reserviert  man  jedoch 
den  Begriff  ,, innere  Sekretion"  einer  Anzahl 
drüsenartiger  Körper,  deren  innere  Sekrete 
ganz  spezifische  Wirlamgen  ausüben.  Die 
hauptsächlich  hier  in  Betracht  kommenden 
Organe  sind:  die  Schilddrüse,  die  Neben- 
schilddrüsen, die  Thymus,  die  Hypo- 
physe, die  Nebennieren,  die  Bauch- 
speicheldrüse, die  Keimdrüsen  (Eier- 
stock und  Hoden).!) 


^)  Es  ist  zu  erwarten,  daß  im  Verlauf  weiterer 
Forschungen  noch  manche  anderen  Organe  mit 


1162 


Driisen 


Die  meisten  dieser  Drüsen  besitzen  keine 
Ausführgänge.  Bauchspeicheldrüse  und  Ho- 
den haben  zwar  solche;  sie  dienen  jedoch 
nicht  den  inneren  Sekreten  als  Abführwege, 
sondern  anderen  Stoffen,  welche  diese  Or- 
gane noch  erzeugen.  Neben  der  inneren 
Sekretion  haben  diese  Drüsen  also  auch 
noch  eine  äußere.  Was  die  inneren  Sekrete 
besonders  charakterisiert,  ist  ihre  Eigen- 
schaft, in  die  Ferne,  d.  h.  auf  andere  Organe 
des  Körpers  zu  wirken,  man  hat  sie  deshalb 
als  Hormone  (Erweckcr)  bezeichnet.  Werden 
Drüsen  mit  innerer  Sekretion  exstirpiert,  so 
erfolgen  schwere  körperliche  Schädigungen, 
welche  in  den  meisten  Fällen  zum  Tod  der 
betreffenden  Tiere  führen. 

Die  Bedeutung  der  Drüsen  mit  innerer 
Sekretion  ist  keineswegs  für  jedes  Lebens- 
stadium des  Individuums  dieselbe.  So 
nimmt  die  Thymus  beim  Menschen  eine 
Entwickelung,  die  schon  mit  dem  zweiten 
Lebensjahr  ihren  Abschluß  erreicht.  Als- 
dann fällt  sie  einer  Involution  anheim,  die 
etwa  mit  der  Pubertätsperiode  beendigt  ist.  [ 
Ungefähr  bis  zu  dieser  Epoche  reicht  auch 
die  Hauptfunktionszeit  der  Hj^pophyse.  Die 
Keimdrüsen  hingegen  beginnen  ihre  Tätig- 
keit erst  mit  dem  Anfang  der  Pubertätszeit, 
sie  setzt  also  dann  ein,  wenn  die  sekundären 
Sexualcharaktere  sich  auszubilden  beginnen. 
Näheres  über  die  Drüsen  mit  innerer  Sekretion  ' 
findet  sich  in  Nagel,  Handbuch  der  Physio- 
logie des  Menschen,  Bd.  II,  Jena  1906;  Oppen- 
heim er,  Handbuch  der  Biochemie,  Bd.  III, 
1909;  von  Fürth,  Probleme  der  physio- 
logischen und  pathologischen  Chemie,  Leipzig 
1912. 

5.  Sekrete.  Ebenso  mannigfaltig,  wie 
die  verschiedenen  Drüsenorgane,  sind  auch 
deren  Erzeugnisse.  Trotz  einer  bedeutenden 
Anzahl  von  Einzeluntersuchungen  sind  unsere 
Kenntnisse  über  sie  im  allgemeinen  noch : 
sehr  lückenhaft,  und  zwar  ebensowohl  be- 
züglich ihrer  chemischen  Zusammensetzung, 
wie  der  Zwecke,  denen  sie  dienen.  Auf 
erstere  wird  an  anderer  Stelle  genauer  einge- 
gangen (s.  den  Artikel  ,,Sekretio  n"l,  hier 
möge  nur  einiges  über  letztere  erwähnt  werden. 

Sucht  man  die  Drüsensekrete  nach  ihren 
Leistungen    einzuteilen,    so    ergibt   sich    die 
Tatsache,  daß  Organe  von  sehr  verschiedener  \ 
Form  und  Herkunft  oft  Produkte  mit  sehr 


innerer  Sekretion  bekannt  werden  dürften, 
Schon  nehmen  viele  Forscher  z.  B.  an.  daß 
auch  die  Säugetierniere  und  die  Milz  Hormone 
produziert.  Noch  gar  nichts  bekannt  ist 
übrigens  über  innere  Sekretion  bei  Wirbellosen. 
Vielleicht  haben  wir  derartige  Organe  in  den 
im  Kopf  vieler  Insekten  vorkommenden  Cor- 
pora all  ata  zu  suciien,  kleinen,  allseits  ab- 
geschlossenen Bläschen,  die  nach  neueren  Unter- 
suchungen wahrscheinlich  Drüsenfunktion  be- 
sitzen. 


'  ähnlicher    Bestimmung    zu     erzeugen    ver- 
mögen,   wobei     allerdings     die    Sekrete    in 
chemischer   Beziehung  nicht   übereinzustim- 
men brauchen.  Ein  Beispiel  hierfür  bieten  die 
verschiedenen  Spinndrüsen  gewisser  Arthro- 
poden.     Bei    Schmetterlingsraupen   handelt 
es    sich    hierbei,    wie   wir   bereits   an  einem 
Beispiel    gesehen    haben,    um    modifizierte 
[  Speicheldrüsen  von  einfach  tubulösem  Typus; 
;  bei  den  Weberspinnen  um  sehr  verschieden 
gebaute  tubulöse  oder  tubulös  verästelte  Ge- 
bilde, die  am  hinteren  Körperende,  auf  den 
I  sogenannten     Spinnwarzen     (phylogenetisch 
auf   Abdominalextremitäten   zurückführbare 
',  Organe)  oft  zu  Hunderten  nach  außen  mün- 
den.   Nach  J.  Schloßberger  (Annalen  für 
Chemie  und  Pharmacie,  1858)  sollen  übrigens 
;  Seide  und  Spinnengewebe  chemisch  ähnliche 
j  Stoffe  sein. 

Nach  ihrer  physiologischen  Bedeutung 
lassen  sich  für  die  Drüsenausscheidungen 
einige  Hauptkategorien  aufstellen.  Man 
kann  sie  etwa  einteilen  in  schützende  (pro- 
tektive) Sekrete,  Angriffssekrete  (aggressive), 
den  Stoffwechsel  beeinflussende  Sekrete  (Ver- 
dauungssekrete und  Hormone),  Keimdrüsen- 
sekrete und  in  Exkrete.  Es  muß  jedoch 
gesagt  werden,  daß  nicht  alle  Sekrete  gleich 
gut  sich  in  dieses  Schema  einreihen  lassen. 
Die  Natur  kehrt  sich  eben  sehr  wenig  an 
das  Ordnungsbedürfnis  des  Menschen. 

Zu  den  schützenden  Sekreten  gehören  die 
Produkte  aller  jener  zahlreichen  Integumen- 
taldrüsen,  welche  die  Außenfläche  vieler 
niederer  Tiere  in  eine  gallert-  oder  schleim- 
artige Sekretschicht  einhüllen  (Würmer,  Mol- 
lusken, Fische,  Amphibien).  Sie  haben 
neben  anderen  Zwecken  vielfach  die  Be- 
deutung, die  beim  Gasaustausch  stark  be- 
teiligte Haut  vor  dem  Vertrocknen  zu 
schützen.  Protektive  Sekrete  sind  meist 
auch  die  Wachsausscheidungen  der  In- 
tegumentaldrüsen  zahlreicher  Insekten,  wie 
z.  B.  der  Cicaden  und  Aphiden.  Es  ge- 
hören weiterhin  hierher  die  seidenartigen 
Sekrete  zur  Erzeugung  von  Puppenhüllen 
und  Eikokons  vieler  Insektenlarven  und 
Spinnen,  die  halbweichen  und  harten  chitin- 
artigen Stoffe,  welche  das  Integument  der 
Arthropoden  überziehen,  die  Substanzen, 
aus  welchen  sich  die  Wohnröhren  mancher 
Borstenwürmer  zusammensetzen,  sowie  die 
sehr  differenten  Sekrete  von  hornartiger 
Konsistenz,  welche  die  Eikokons  zahlreicher 
Würmer,  Mollusken,  Fische  usw.  bilden. 
Alle  diese  letztgenannten  Erzeugnisse  haben 
den  Zweck,  die  Tiere  oder  ihre  Eier  vor 
zerstörenden  Einflüssen  der  Außenwelt  zu 
bewahren.  Eine  andere  Gruppe  von  schützen- 
den Sekreten  bilden  die  giftigen  Stoffe  der 
Hautdrüsen  zahlreicher  Insektenlarven,  Am- 
phibien und  Fischen,  die  einen  Schutz 
gegen    das    Gefressenwerden    durch    Feinde 


Drüsen 


1163 


darstellen.  Dieselbe  Wirkung  wird  in  anderen 
Fällen  durch  stark  riechende  Drüsenstoffe, 
meistens  von  Aualdrüsen,  erzeugt,  welche 
den  Feinden  der  Tiere  die  Beute  verekeln. 

Nur  kurz  erwähnt  möge  hier  werden, 
daß  riechende  Sekrete  auch  bei  der  Er- 
kennung der  Geschlechter  und  als  Excitans 
und  Stimulans  bei  der  Begattung  eine  be- 
deutsame Rolle  spielen. 

Deutlich  protektiven  defensiven  Charakter 
hat  auch  die  sogenannte  Sepia,  das  Sekret 
der  Tintendrüse  (einer  Analdrüse)  der  Ce- 
phalopoden.  Sie  dient  dazu,  im  Augen- 
blicke der  Gefahr,  durch  Trübung  des  Wassers 
den  Tintenfisch  den  Bhcken  des  Verfolgers 
zu  entziehen  und  hierdurch  dessen  Ent- 
kommen zu  begünstigen. 

Ohne  eigentliche  Grenze  gehen  die  De- 
fensivsekrete in  die  Angriffssekrete  über, 
die  außer  zur  Verteidigung  auch  zum  Beute- 
fang verwendet  werden  können.  Hierher 
gehören  z.  B.  die  schon  erwähnten  Nessel- 
kapselsekrete, die  Gifte  der  verschiedenen 
Stachelapparate  der  Aphiden  und  der  Gift- 
zähne   der    Schlangen 

Zu  der  Gruppe  der  Sekrete,  welche  ich 
als  den  Stoffwechsel  beeinflussende  bezeich- 
net habe,  sind  zunächst  die  Erzeugnisse  der 
mit  dem  Nahrungstraktus  in  Verbindung 
stehenden  Drüsen,  wie  der  Leber  und  des 
Pankreas,  sowie  der  Fermentdrüsen  der 
eigentlichen  Darmröhre  zu  rechnen.  Es 
gehören  hierher  aber  auch  die  Sekrete  der 
Drüsen  mit  innerer  Sekretion  (Hormone), 

Was  die  Sekrete  der  Geschlechtsdrüsen 
anbelangt,  so  nehmen  sie  eine  ganz  eigene 
Stellung  ein  (sie  werden  in  einem  besonderen  Ar- 
tikel ,, Befruchtung"  eingehend  behandelt). 
Ihrer  Auffassung  als  Sekrete  dürfte  indessen, 
trotz  der  eigenartigen  späteren  Schicksale 
ihrer  aus  Zellen  bestehenden  Produkte,  nichts 
entgegenstehen.  Zweifelsohne  ist  z.  B.  der 
Hoden  eine  tubulöse  Drüse.  Echte  Sekrete, 
die  sich  aus  Zellelementen  (allerdings  ab- 
gestorbener Zellen)  zusammensetzen,  haben 
wir  ja  schon  früher  kennen  gelernt. 

Unter  die  Kategorie  der  Drüsenexkrete 
endhch  fallen  bald  flüssige,  bald  geformte 
Produkte,  wie  sie  z.  B.  von  den  Malpighi- 
schen  Gefäßen  der  Insekten  und  den  Nieren 
der  höheren  Tiere  zur  Ausscheidung  ge- 
bracht werden.  Wie  schon  an  anderer  Stelle 
gesagt  wurde,  sind  Exkrete  nicht  immer 
wertlose  Abfallstoffe.  Gelegentlich,  wie  wir 
beim  Beispiel  der  Schweißdrüsen  erfahren 
haben  (siehe  dort),  fällt  ihnen  sogar  noch 
eine  hochhedeutsame  Rolle  zu. 

Literatur.  Bronns  Klassen  und  Ordnungen. 
Leipzig  1859.  Alle  Bände  dieses  großen  zoolo- 
gischen Satnmelwcrks ,  das  immer  noch  nicht 
abgeschlossen  ist,  enthalten  Hinweise  auj 
Drüsen.  —  W.  Bieclerntann,  Geformte  Dekrete. 
Zeitschr.  f.  allgem.  Physiologie  Bd.  2,    1903.  — 


O.  Bürger,  Nemertinen,  Fauna  und  Flora 
des  Golfs  von  Neapel.  Berlin  1895.  Allerhand 
Material  findet  sich  auch  in  den  übrigen  großen 
ßfonographien  der  Sammlung  Fauna  und 
Flora  des  Golfs  von  Neapel.  Berlin.  — 
O.  Bütschli,  [Vorlesungen  über  vergleichende 
Anatomie.  Leipzig  1910.  —  W.  Ellenberger, 
Handbuch  der  vergleichenden  mikroskopischen 
Anatomie  der  Haustiere  8  Bde.,  Berlin  1906  bis 
1911.  —  W.  Ellenberger  und  A.  Scheunert, 
Lehrbuch  der  vergleichenden  Physiologie  der 
Haussäiigetiere.  Berlin  1910.  —  F.  Doflein 
Lehrbuch  der  Protozoenkimde  ILI.  Aufl.,  1911.  — 
O.  von  Fürth,  Vergleichende  chemische 
Phjisiologie  der  niederen  Tiere.  Jena  1908.  — 
Derselbe,  Probleme  der  physiologischen  und 
pathologischen  Chemie  I.  Bd.  Gewebechemie. 
Leipzig  1912.  —  i.  v.  Graff,  Monographie  der 
Turbellarien.  I  Rhabdocoelida.  Leipzig  1882.  — 
Derselbe,  Die  Organisation  der  Turbcllaria 
acoela.  Leipzig  1891.  —  Derselbe,  3Ionographie 
der  Turbellaria  (Landplanarien).  Leipzig  1899. — 
A.  G^irwitsch,  Blorphologie  ti7id  Biologie  der 
Zelle.  Jena  1904.  —  M.  Heidenhain,  Plasma 
und  Zelle  I,  1.  Jena  1007.  —  A.  Koelliker 
}uid  V.  V.  Ebner,  Handbuch  der  Gewehelehre 
S.  Bd.,  6.  Aufl.  Leipzig  1889  bis  1902.  —  H. 
tj.  Kolbe,  Einführung  in  die  Kenntnis  der 
Insekten.  Berlin  1893.  —  E.  Korscheit,  Bei- 
träge zur  Morphologie  tind  Physiologie  des  Zell- 
kerns. Zoologische  Jahrbücher.  Jena  1889.  — 
E.  Korscheit  nnd  K.  Heider,  Lehrbuch  der 
vergleichenden  Entwickelungsgeschichte  der  wirbel- 
losen Tiere.  Allgemeiner  Teil,  I.  Lief.,  1.  u. 
2.  Aufl.,  IV.  Kap.  Ei  und  Eibildang.    Jena  1902. 

—  A.  Lang,  Lehrbuch  der  vergleichenden  Ana- 
tomie der  wirbellosen  Tiere  1.  Aufl.    Jena  1894. 

2.  Aufl.  unvollendet.  3.  Avfl.  gänzlich  umge- 
arbeitet unter  dem  neuen  Titel:  Handbuch  der 
Morphologie  wirbelloser  Tiere;  bisher  2  Bd. 
1  Lief.  1912.  —  Derselbe,  Die  Polycladen  des 
Golfs  von  Neapel.  Leipzig  1884-  —  F.  Leydig, 
Lehrbuch  der  Histologie.     Frankfurt  a.  31.  1857. 

—  Derselbe,  Zur  Anatomie  der  Insekten.  Archiv 
f.  Anat.  u.  Physiol.,  Jahrg.  1859.  —  Fr.  Mau- 
rer, Die  Epidermis.  Leipzig  1895.  —  A, 
Oppel,  Lehrbuch  der  vergleichenden  mikro- 
skopischen Anatomie  3  Bde.    Jena  1896  bis  1900. 

—  O.  Oppenheimer,  Handbuch  der  Biochemie 

3.  Bd.  Die  Drüsen  und  die  Abscheidungen 
7.  Bd.,  1.  Hülste.  Jena  1910.  —  A.  Packard, 
A  Text- Book  of  Entomology.  New  York  1903.  — 
A.  lieichard ,  lieber  Cuticula  und  Gerüst- 
substanzen bei  wirbellosen  Tieren.  Inaugural- 
dissertation. Heidelberg  1902.  —  F.  E.  Schulze, 
Epithel  und  Drüsenzellen.  Archiv  für  mikroskopi- 
sche Anatomie  Bd.  3,  1867.  —  H.  Winterstein, 
Handbuch  der  vergleichenden  Physiologie,  2.  Bd. 
Physiologie  des  Stoffwechsels  1.  Hälfte.  Jena 
1911.  Die  2.  Hälfte  mit  den  Kapiteln  Sekretion 
u.nd  E.ckretion  erscheint  demnächst.  —  K. 
Zlnmiermann,  Beiträge  zur  Kenntnis  einiger 
Drüsen  und  Epithelien.  Archiv  f.  mikrosk. 
Anatomie  Bd.  52,  1898.  —  Ucber  Drüsen  der 
Wirbellosen  gibt  es  keine  Ziisammenfasstingen. 
Die  Literatur  besteht  in  zahllosen  Einzelarbeiten 
und  ist  über  viele  Zeitschriften  zerstreut.  Vieles 
Wissenswerte  findet  sich  z.  B.  in  folgenden  Zeit- 
schriften :  Anatomischer  Anzeiger,  Anatomische 
Hefte ,  Archiv  für  mikroskopische  Anatomie, 
Archiv  für  Naturgeschichte,  Zeitschrift  für  wissen- 


1164 


Drüsen  —  Dujardin 


schaftliche  Zoologie,  Zoologischer  Anseiger, 
Zoologische  Jahrbücher,  Abteilung  Anatomie  und 
Oiitogenie. 

R.    W.   Hoffmann. 


Drummoud 

Thomas. 


Geboren  am  10.  Oktober  1797  in  Edinbnrg,  ge- 
storben am  15.  April  1840  in  Dnblin.  Er  bekam 
seine  Ansbiklnng  in  der  Kadettenschnle  zn 
Woohvich,  trat  1815  in  das  Ingenieurkorps  ein, 
1824  bis  1830  nahm  er  teil  an  der  Expedition 
zur  geodätischen  Aufnahme  von  Irland.  Im 
Jahre  1831  wurde  er  Politiker,  1835  Unter- 
staatsseki-etär  für  Irland.  1826  beschrieb  er  in 
den  Philosophical  Transactions  das  unter  seinem 
Namen  bekannte  Kalklicht. 

Literatur.  Biographie  von  H,  A.  Larcom  in 
Papcrs  on  the  Dulies  of  Royal  Engineers,  Bd.  IV, 
1840.  —  J?.  Bat'vy  O'Brien,  Life  and  Leiters 
of  T.   D.,  1889. 

E.  Drude. 


Du  Bois  ßeymoud 

Emil. 

Geboren  am  7.  November  1818  in  Berlin,  gestorben 
am  26.  Dezember  1896  in  Berlin.  Er  besuchte 
das  französische  (Gymnasium  in  Berlin,  hörte 
in  Berlin  und  Bonn  Vorlesungen  aus  den  ver- 
schiedensten Wissenschaften,  eine  Zeitlang  vor- 
nehmlich der  Theologie,  wandte  sich  nach  seiner 
Rückkehr  nach  Berlin  aber  endgültig  der  I\Iedizin 
zu  und  trat  bald  in  nähere  Beziehungen  zu 
.lohannes  Müller.  Er  promovierte  1843, 
habilitierte  sich  1846  an  der  Berliner  Universität, 
wurde  1855  dort  Extraordinarius,  1858  als  Müllers 
Nachfolger  ordentlicher  Professor  der  Physio- 
logie. 1851  hatte  die  Berliner  Akademie  der 
Wissenschaften  ihn  zu  ihrem  Mitglied  ernannt, 
von  1867  an  war  er  ihr  ständiger  Sekretär.  Du 
Bois  Reymond  gehört  der  physikalischen 
Richtung  an.  Als  Ergebnis  dieser  Studien  ver- 
öffentlichte er  1842  die  Abhandlung  über  den 
sogenannten  Froschstrom  und  die  elektri- 
schen Fische  (Poggendorfs  Annalen  Bd.  58)  und 
die  bekannte  Doktorarbeit  über  die  von  den 
Alten  überkommenen  Nachrichten  bezüglich  der 
elektrischen  Fische.  Nach  jahrelanger  emsigster 
Arbeit  veröffentlichte  Du  Bois  Reymond 
1848  den  ersten  Band  seiner  Untersuchungen 
über  tierische  Elektrizität,  die  1849  und  18(50 
durch  den  zweiten  Band  ergänzt  \\'urden  und 
Du  Bois  R  e  y  m  0  n  d  s  historischen  Ruf  be- 
gründeten. Als  glänzender  Redner  hielt  er 
wiederholt  bei  feierlichen  Anlässen  Aufsehen  er- 
regende Gelegenheitsreden,  unter  denen,  auch 
wegen  des  bekannten  Schlußwortes  ,,Ignorabi- 
mus",  die  über  die  Grenzen  der  Naturerkenntnis 
(1882)  sich  noch  heute  einer  gewissen  Popularität 
erfreut. 

Literatur.  J.  Jiosenta!,  Archiv  für  Physiologie 
1897.  —  Piiiil  Scliiiltz,  Deutsche  Rundschau 
B.    53,    S.    17,    1897.    —   J.    Mnnk,     Drutsehr 


medizinische  Wochenschrift  1897.  —  J.  Bern- 
stein, Naturioissoischaftliche  Rundschau  1897, 
S.  87.  —  C.  A.  Ewald  ,  Berliner  klinische 
Wochenschrift  1897,  Nr.  1.  —  Th.  W.  Engel- 
ntann, Abhandlung  der  Berliner  Akademie  der 
Wissen-^chaften  1898,  S.  1.  —  Erich  Metze, 
Monatsschrift  für  Krdturfortschritt,  4.  Jahrg. 
1911,  Heft  S. 

.1.    Pagel. 


Du  Haniel  du  Monceau 

Henri  Louis. 

Er  wurde  im  Jahre  1700  in  Paris  geboren.  Er 
studierte  am  Jardin  du  Roi  daselbst  Natur- 
wissenschaften, besonders  Botanik,  und  fand 
1728  die  Ursache  einer  Safrankrankheit  in  einem 
auf  den  Wurzeln  der  Pflanze  vegetierenden  para- 
sitären Pilz.  Wie  hierin  zeigt  sich  auch  später 
sein  vorwiegend  auf  praktische  Fragen  ge- 
richtetes Interesse.  Von  seinen  Leistungen  ver- 
dienen hervorgehoben  zu  werden  die  Studien 
über  das  Dickenwachstum  der  Bäume,  die  Pro- 
zesse beim  Okulieren  und  Pfropfen,  die  Saft- 
bewegung, die  Bedeutung  von  Luft  und  Licht 
für  die  Entwickelung  und  Ernähning  der  Pflan- 
zen. Als  er  zum  Inspecteur  general  im  Marine- 
departement ernannt  war,  studierte  er  die  Kon- 
servierung des  Holzes  für  den  Schiffsbau  und 
andere  praktische  Fragen.  Er  hat  auch  Themen 
aus  der  tierischen  Physiologie,  z.  B.  die  Bildung 
der  Knochen,  sowie  solche  aus  der  Chemie  und 
Meteorologie  bearbeitet.  Er  starb  zu  Paris  am 
12.  August  1781. 

Von  seinen  Werken  seien  genannt  ,,La 
Physique  des  arbres"  (Paris  1758,  2  Bände, 
2.  "Auflage  1788,  deutsch:  Nürnberg  1764  bis 
1765);  „Traite  des  arbres  fruitiers"  (Paris 
1768,  2  Bände,  2.  Auflage  1782,  3  Bände  [nach 
seinem  Tode  von  Poiteau  und  Turpin  heraus- 
gegeben, 1808  bis  1835  in  6  Bänden],  deutsch: 
,,Pomona  gallica  oder  von  Obstbäumen",  Nürn- 
berg 1771  bis  1783);  „Traite  des  arbres  et  ar- 
bustes,  qui  se  cultivent  en  France  en  pleine 
terre"  (Paris  1755,  2  Bände,  Neue  Ausgabe  von 
Et.  Michel  und  Loiseleux  Delongchamps 
1801  bis  1819,  7  Bände);  „Avis  pour  le  transport 
par  mer  des  arbres,  des  plantes  vivaces,  des 
semences  et  de  diverses  autres  curiosites  dlii- 
stoire  naturelle"  (Paris  1753). 

Literatur.       Histoire    de    l'Academie    royale    des 
scie7icf's,   S.   131  bis   155.     Paris   1785. 

W.   Buhland. 


Dujardin 

Felix. 


Geboren  am  5.  April  1801  zu  Tours,  gestorben 
am  8.  April  1860  (1862?)  zu  Rennes,  war  1827 
bis  1834  Professor  der  Geologie,  Geometrie  und 
Chemie  zu  Tours.  Er  veröffentlichte  während 
dieser  Zeit  einige  geologische  Arbeiten  und  eine 
Flore  d'Intre-et-Lou-e  (1838).  1839,  nachdem 
er  in  der  Zwischenzeit  in  Paris  geweilt  hatte, 
wurde    er    zum    Professor    für    Mineralogie   und 


Dujardin  —  Düngemittel  (MineraKsche  Düngemittel) 


1165 


Geologie  in  Toulouse  ernannt  und  übernahm 
bald  darauf  den  Lehrstuhl  für  Zoologie  und 
Botanik  an  der  Universität  Rennes.  Durch 
seine  häufigen  Reisen  an  die  Küste  wurde  er  auf 
die  noch  wenig  bekannten  Infusionstierchen 
(Protozoen)  aufmerksam.  Er  war  der  erste 
Forscher,  der  der  Ehrenbergschen  Ansicht,  die 
Infusorien  wären  mit  allen  Organen  ausgestattete 
höhere  Tiere  mit  Erfolg  entgegentrat,  indem 
er  ihre  einfache  protoplasmatische  Struktur  er- 
kannte. Er  nannte  diese  lebende  Grundsubstanz 
sowohl  der  Rhizopoden  wie  der  Infusorien  ,, Sar- 
code" und  bahnte  so  den  Weg  zu  der  Auffassung 
der  Zelle  als  eines  Protoplasmagebildes.  Er 
begründete  die  Klasse  der  Rhizopoden  und  wies 
als  erster  bei  Hydroidpoh'pen  medusenartige 
Sprößlinge,  Knospen,  nach.  Besondere  Verdienste 
erwarb  er  sich  auch  um  das  Studium  der  Eingeweide- 
würmer. 

Er  schrieb:  Promenades  d'un  naturaliste 
(Paris  1837),  Histoire  naturelle  des  Zoophytes 
infusoires  (Paris  1841),  Histoire  naturelle  des 
Helminthes  (Paris  1844),  Manuel  de  l'observa- 
tion  au  microscope  (Paris  1843),  Histoire  natu- 
relle des  zoophytes  echinodermes  (mit  Hupe) 
Paris  1851. 

Literatur.     La  gründe   Encyclopedie.     Vol.  15.  — 
Carus,    Geachichte  der  Zoologie  1872. 

W.  Hanns. 


Duloug 

Pierre  Louis. 
Geboren  am  12.  Februar  1785  in  Ronen,  gestorben 
am  19.  Juli  1838  in  Paris.  Er  war  zunächst  Arzt. 
setzte  dabei  aber  sein  Vermögen  zu,  da  er  nur 
Unbemittelte  behandelte  und  oft  noch  unter- 
stützte, wandte  sich  dann  der  Physik  und  Chemie 
zu,  Amrde  1820  Professor  der  Physik  an  der 
polytechnischen  Schule  in  Paris,  1830  Studien- 
direktor und  ständiger  Sekretär  der  Akademie. 
Gemeinsam  mit  Petit  veröffentlichte  er  1819 
das  unter  beider  Namen  bekannte  Gesetz,  daß 
das  Produkt  der  spezifischen  Wärme  in  das  Atom- 
gewicht eine  Konstante  ist ;  1818  bestimmten  die 
beiden  Gelehrten  den  Ausdehnungskoeffizienten 
fester  Körper  bei  verschiedenen  Temperaturen. 
Weitere  Arbeiten  beschäftigen  sich  mit  der  Wärme 
der  Metalle  und   der   Gase. 

E.  Drude, 


erklärlich.  Ueber  sein  Leben  und  Wirken  gibt 
der  von  W.  A.  Hofmann  geschriebene,  von 
übergroßer  Bewxnderung  zeugende  Nekrolos; 
Aufschluß  (Ber.   i8,  629ff.). 

Seine  Forschungen,  die  sich  zu  verschiedenen 
Zeiten  der  Feststellung  der  Atomgewichte  von 
Elementen  zugewandt  haben,  gaben  Dumas 
im  Jahre  1827  Gelegenheit,  eine  ausgezeichnete 
^Methode  der  Dampfdichtebestimmung  auszuar- 
beiten, die  noch  heute  geschätzt  wird.  Die  von 
ihm  damals  erzielten  Ergebnisse  und  die  daraus 
abgeleiteten  Folgerungen  haben  freilich  einen 
recht  ungünstigen  Einfluß  auf  die  normale  Ent- 
wickelung  des  Atomgewichtssystems  ausgeübt, 
da  Dumas  die  Lehre  Avogadros  in  ihrer 
wahren  Bedeutung  gar  nicht  erfaßt  hatte  und  des- 
halb zu  falschen  Schlüssen  gelangte.  Für  die 
organische  Chemie,  der  seine  wichtigsten  Unter- 
suchungen galten,  schuf  Dumas  seine  vortreff- 
liche Methode  der  Stickstoff bestimmung.  Die 
mit  Peligot  in  den  lünderjahren  der  organischen 
Chemie  ausgeführten  Arbeiten  über  den  Methyl- 
alkohol (Holzgeist)  und  über  das  Aethal,  Ver- 
bindungen, die  er  trotz  größter  Verschieden- 
heiten der  Eigenschaften  als  Analoga  des  Aethyl- 
alkohols  erkannte,  sowie  die  Erforschung  der 
Trichloressigsäure  sind  als  mustergültige  Experi- 
mentaluntersuchungen  anerkannt.  Der  speku- 
lative Trieb  Dumas  tritt  bei  der  letzteren  Unter- 
suchung stark  hervor,  indem  er  die  Entstehung 
und  das  chemische  Verhalten  der  Trichloressig- 
säure zum  Ausgangspunkt  der  ,, älteren  Typen- 
theorie" nuichte. 

Dumas'  reiche  Phantasie  zeigte  sich  auch  in 
seinen  größeren  literarischen  Erzeugnissen,  so 
in  seinen  sehr  anmutig  geschriebenen,  aber  stark 
subjektiv  gefärbten  ,,LeQons  sur  la  philosophie 
chimicpie"  u.  a.  Bedenkt  man,  daß  er  häufig 
sein  Interesse  für  öffentliche  Angelegenheiten 
durch  Einsetzung  seiner  ganzen  Kraft  betätigte, 
daß  er  ferner  Jahrzehnte  lang  Secretaire  perpe- 
tuel  de  l'acadeniie  frauQaise  war,  auch  die  ge- 
sammelten Werke  Lavoisiers  herausgab,  so 
muß  man  seine  Spannkraft  und  Leistungsfähigkeit 
be\\iindern. 

E.   von  Meyei: 


Dumas 

Jean  Baptiste. 

Geboren  am  15.  Juli  1800  in  Alais,  gestorben  am 
11.  April  1884  zu  Cannes,  wo  er  zu  seiner  Erholung 
den  Winter  zugebracht  hatte,  gehört  D  u  m  a  s  zu  den 
Chemikern,  die  auf  ihre  Zeitgenossen  größten 
Einfluß  geübt  haben.  Seine  ausgebreitete  Lehr- 
tätigkeit an  verschiedenen  höheren  Lehranstalten 
in  Paris,  zuletzt  an  der  Sorbonne,  sein  litera- 
risches, akademisches  und  politisches  Wirken, 
seine  zahlreichen  Experimentaluntersuchungen  auf 
den  verschiedensten  Gebieten  der  Chemie  machen 
die  von  ihm  ausgegangenen  starken  Wirkungen 


Dünen 

heißen  vom  Wind  zusammengewehte  mehr 
oder  minder  hohe  Sandrücken  (vgl.  den  Artikel 
„Atmosphäre"). 


Düngemittel. 

Mineralische  Düngemittel. 

1.  Phosphate:  a)  Der  Phosphorbedarf  der 
Pflanzen,  b)  Der  Phosphorgehalt  des  Tierkörpers, 
c)  Der  Phosphorgehalt  der  Erdkruste,  d)  Apatit. 
e)  Staffelit,  üsteolith  usw.  f)  Phosphorit,  g) 
Wavellit  usw.  h)  Koprolithen  usw.  i)  Guano, 
k)  Phosphatvorkommen.  1)  Guanovorkommen, 
m)  Entstehung,  n)  Verwendung.  2.  Chilesal- 
peter: a)  Eigenschaften  und  Zusammensetzung, 
b)  Vorkommen,  c)  Entstehung,  d)  Gewinnung, 
e)  Produktion,     f)  Verwendung. 


1166 


Düngemittel  (Mineralische  Düngemittel) 


I.  Phosphate  i a)  Der  Phosphor- 
bedarf der  Pflanzen.  Nach  P.  Vageier 
enthalten,  auf  100  Teile  Trockensubstanz 
berechnet,  an  Phosphorsäure:  Weizen,  grün 
0,75,  Weizenstroh  0,26,  Weizenkörner  0,95, 
Hafer,  grün  0,70,  Haferstroh  0,33,  Hafer- 
körner 0,75,  Kartoffelknollen  0,63,  Kar- 
toffelkraut 0,70,  Erbsen,  grün  0,82,  Erbsen- 
stroh 0,41,  Erbsen  1,00,  Eichenholz  0,08, 
Eichenblätter  0,43,  Kiefernholz  0,02,  Kiefern- 
nadeln 0,40.  Nur  die  Orthophosphorsäuren 
(neutralen  oder  basischen)  Salze  der  für 
die  Ernähning  der  Pflanze  nützlichen  Basen 
kommen  als  Nährstoffe  der  Pflanze  in  Be- 
tracht, alle  niedriger  oxydierten  Phosphor- 
verbindungen wirken  als  Pflanzengifte.  Der 
Phosphorgehalt  der  Pflanze  ist  im  Eiweiß 
enthalten,  nur  selten  kommt  es  zu  direkter 
i\.usscheidung  von  Phosphaten  im  Pflanzen- 
körper, z.  B.  finden  sich  im  Teakholz  häufig 
Kristalle  von  Bicalciumphosphat. 

ib)  Der  Phosphorgehalt  des  Tier- 
körpers. Durch  die  Pflanzennahrung  ge- 
langt der  Phosphor  in  den  Körper  der  Tiere, 
die  einen  noch  höheren  Bedarf  an  Phosphor 
haben  und  diesen  aus  der  pflanzlichen  Nah- 
rung anreichern.  Durch  die  abgestorbenen 
Organismen  und  die  Anhäufung  ihrer  Hart- 
teile gelangt  die  Phosphorsäure  wieder  in 
den  Erdboden  zurück.  Durch  diesen  Kreis- 
lauf über  die  organische  Welt  kommt  es  zu 
einer  lokalen  Anreicherung  der  Phosphor- 
säure  in  mineralischer  Verbindung  in  der 
Erdkniste  (siehe  unten   i  m  ,, Entstehung"). 

ic)  Der  Phosphorgehalt  der  Erd- 
kruste beträgt  nach  den  Berechnungen 
von  Clarke  und  Vogt  etwa  0,09%. 
Abgesehen  von  den  unten  zu  besprechenden 
lokalen  Anreicherungen  der  Phosphorsäure  in 
den  Phosphatgesteinen  und  anderen  beson- 
deren Lagerstätten  zeigen  besonders  die 
Eruptivgesteine  zum  Teil  einen  höheren 
Gehalt  an  P2O5,  der  aber  nur  selten  über 
3%  hinausgeht  (unter  2431  Analysen  der 
Eruptivgesteine  aus  den  Jahren  1884  bis 
1900  weisen  nur  12  einen  PoOä-Gehalt  über 
2%  auf).  Durch  die  Verwitterung  der  Ge- 
steine gelangt  die  Phosphorsäure  in  den 
Boden  und  in  die  Flüsse  und  das  Meer  (an 
der  norwegischen  Küste  fand  man  0,016 
Teile  phosphorsauren  Kalk  auf  1000  Teile 
Meerwasser,  im  nördlichen  Eismeer  0,0144, 
im  indischen  Ozean  0,0023  bis  0,0046,  im 
roten  Meer  0,0025  bis  0,0045).  Auch  die 
Mineralquellen  und  Thermen  enthalten  einen 
geringen  Phosphorsäuregehalt.  Das  häufig 
(seit  Berzelius)  angeführte  Beispiel  ist 
Karlsbad  mit  0,007  auf  lOOGO.  Es  gibt  aber 
Quellen  mit  wesentlich  höherem  Gehalt  an 
P2O5.  Unter  2798  Analysen  der  verschiedenen 
Mineral-  und  Heilquellen  enthalten  83  einen 
Gehalt    von    phosphorsaurem    Natron    von 


über  0,1  auf  10000;  nur  wenige  gehen  über 
einen  Gehalt  von  1,0  hinaus. 

id)  Apatit.  Die  wichtigste  phosphorsaure 
Mineralverbindung  in  der  Natur,  neben  der 
alle  übrigen  zurücktreten,  ist  der  Apatit, 
ein  Calciumphosphat  mit  einem  Gehalt 
an  Fluor  oder  Chlor  von  der  Zusammen- 
setzung 3Ca3P20.,  .CaFo  oder  SCagPoOg.CaCla 
(entsprechend  42,26  oder  40,92%  P2O5, 
55,55  oder  53,80%  CaO  und  3,77  F  oder 
6,82  Cl);  meist  aber  treten  beide  Verbin- 
dungen miteinander  in  isomorpher  Mischung 
auf.  Ein  geringer  Wassergehalt  ergibt  sich 
durch  Vertretung  einer  entsprechenden 
Menge  von  F  oder  Cl  durch  (OH).  Manche 
Apatite  enthalten  an  Stelle  von  Ca  eine 
gewisse  Menge  von  Mg  oder  Mn,  andere 
auch  Eisen.  Der  x\patit  ist  in  reinen  (hexa- 
gonal  pyramidal-hemiedrisch  kristallisieren- 
den) lu'istallen  wasserhell  durchsichtig,  in 
den  meisten  Fällen  (besonders  größere 
kristallinische  und  derbe  Massen)  undurch- 
sichtig, weiß  oder  in  den  verschiedensten 
Farben  (blau,  grün,  rot,  braun  usw.)  ge- 
färbt. Glasglänzend,  auf  dem  Bruch  zum  Teil 
fettglänzend,  Härte  5,  spezifisches  Gewicht 
3,16  bis  3,22,  von  Salzsäure  auflösbar 
(über  die  nähere  mineralogische  Charakteristik 
siehe  die  gebräuchlichen  Lehrbücher  der 
Mineralo^iie). 

le)  Faseriger  Apatit,  Eupychroit, 
Francolith,  Staffelit,  Dahllit,  Podo- 
lit,  Osteolith,  Hydroapatit.  Außer 
den  kristallisierten,  kristallinischen  und  der- 
ben Varietäten  des  gewöhnlichen  Apatit 
haben  sich  an  verschiedenen  Fundorten  auch 
strahlig-faserige  bis  traubige  Ausbildungs- 
formen gefunden,  die  als  faseriger  Apatit 
(zum  Teil  auch  Phosphorit  genannt,  siehe 
unten),  Eupychroit  (nach  dem  farbigen 
Phosphoreszieren  beim  Erwärmen,  von  Ham- 
mondsville  bei  Crown  Point,  Essex  Co.), 
Francolit  (von  Wheal  Franco  bei  Tavi- 
stock,  Devonshire),  Staffelit  (von  Staffel 
bei  Limburg)  bezeichnet  werden.  Eine  dichte 
bis  erdige  Abart,  die  sich  besonders  im 
zersetzten  Basalt  findet,  ist  Osteolith  ge- 
nannt worden  (Ostheim  bei  Hanau).  Charak- 
teristisch ist  für  diese  Varietäten  einerseits 
ein  zum  Teil  beträchtlicher  Wassergehalt  — 
solche  Apatite  sind  Hydroapatit  ge- 
nannt worden  — ,  andererseits  ein  Gehalt  an 
Kohlensäure.  Ein  faseriges  Mineral  von  der 
norwegischen  Apatitlagerstätte  bei  Oedegaar- 
den  von  der  Zusammensetzung  2Ca3P205 . 
CaC03.V2H20  ist  Dahllit  genannt  worden. 
Nachdem  schon  die  Untersuchung  von  durch- 
aus frischen  (hexagonalen,  dem  Apatit  glei- 
chen) Kristallen  von  Staffelit  gezeigt  hatte, 
daß  die  Kohlensäure  im  Molekül  des  Minerals 
enthalten  sein  muß,  fanden  sich  auf  den 
Podolischen  Phosphatlagerstätten  kleine 
hexagonale  Kriställchen  und  strahligfaserige 


Düngemittel  (Mineralische  Düngemittel) 


1167 


Partien,  deren  Analyse  auf  die  Zusammen- 
setzung SCagPaOg  .CaCOg  führte  und  die 
Podolit  (Carbapatit)  genauut  wurden.  Es 
wäre  demnach  möglich,  daß  in  dem  Apatit- 
molekül die  Gruppe  Ca(Cl,F)  durch  CaCOg 
ersetzt  werden  kann  (Eupychroit  enthält 
wenig  F  und  Cl,  Fraucolith  und  Staffelit  F, 
Osteolith,  Dahllit  und  Podolit  kein  F  oder 
Cl  neben  CO2).  Genaueres  ist  darüber  und 
insbesondere  über  die  Kolle  des  Wassers 
noch  nicht  bekannt 

if)  Phosphorit.  Der  Name  ist  teils 
für  die  phosphoreszierenden  Vorkommen, 
teils  für  clie  faserigen  Varietäten  gebraucht 
worden.  Heute  faßt  man  darunter  alle  die 
Vorkommen  von  phosphorsaurem  Kalk  zu- 
sammen, die  sich  nicht  direkt  als  Apatit  er- 
weisen, insbesondere  auch  die  dichten  und 
konkretionären  Phosphatmassen,  die  den 
Hauptteil  der  Phosphatproduktion  aus- 
machen. Der  Name  Phosphorit  ist  also  kein 
mineralogischer  Speciesbegriff  mehr,  sondern 
umfaßt  mehr  im  petrographisch-geologischen 
Sinne  alle  diese  Massen  von  Calciumphosphat, 
die  nach  ihrer  eigentlichen  mineralogischen 
Zusammensetzung  noch  der  Aufklärung  be- 
dürfen. Im  engeren  Sinne  wird  heute  der 
Name  Phosphorit  insbesondere  angewandt 
auf  die  konkretionären  Phosphat  bilclungen  (für 
die  von  der  anderen  Seite  aus  noch  zum  Teil 
mit  Unrecht  der  Name  Koprolithen  gebraucht 
wird,  siehe  unten),  die  aber  auch  unter 
sich  die  grüßten  Abweichungen  in  Gestalt, 
Eigenschaften  und  Zusammensetzung  zeigen, 
so  daß  sich  auch  nicht  annähernd  eine  ein- 
heitliche Charakteristik  geben  läßt,  sondern 
auf  die  Werke  über  die  Phosphatlagerstätten 
verwiesen  werden  muß.  Die  Größe  geht  von 
den  kleinsten  Körnchen  bis  über  Kopfgröße 
hinaus  bis  zu  Klum])en  von  lOÜÜ  kg  Gewicht, 
ihre  innere  Beschaffenheit  ist  balcl  kompakt, 
bald  schalig  konzentrisch,  in  anderen  Fällen 
auch  radialstrahlig.  Bald  sind  sie  weich 
oder  erdig  und  leicht  zerreiblich,  bald  er- 
reichen sie  fast  die  Härte  des  Quarzes. 
Manche  sind  wohl  auch  wirklich  amorph 
(einige  sind  direkt  opalartig),  vielfach  wird 
man  diese  Angabe  aber,  solange  keine  mikro- 
skopischen Untersuchungen  ül^er  wirkliche 
•  Isotropie  vorliegen,  als  die  Bezeichnung  der 
dichten  Beschaffenheit  zu  nehmen  haben. 
Sehr  verschiedenartig  ist  auch  die  Art  des 
Auftretens.  Bald  liegen  die  Phosphorit- 
konkretionen einzeln  in  den  Sedimenten  ein- 
gebettet, bald  setzen  sie  ganze  Phosphorit- 
bänke zusammen,  vielfach  auch  gemengt 
mit  organischem  Material,  Knochen,  Zähnen, 
Schalen,  auch  wohl  echten  Koprolithen.  Die 
wesentliche  Substanz  ist  das  Calciumphosphat 
und  man  kann  danach  wohl  die  hochprozen- 
tigen Phosphate  als  die  reinsten  bezeichnen 
und  in  den  geringerwertigen  eine  Vermengung 
mit  anderem  sedimentärem  Material,  kohlen- 


saurem Kalk,  Tonerde  und  Eisen  und  Sand 
erblicken.  Manche  Phosphorite  sind  kieselig, 
manche  enthalten  auch  Schwefelkies  oder 
(durch  dessen  Zersetzung)  Gips.  Mitunter 
zeigt  sich  auch  ein  beträchtlicher  Gehalt 
an  organischer  (kohliger  oder  bituminöser, 
zum  Teil  auch  stickstoffhaltioer)  Substanz. 
Neben  phosphorsaurem  Kalk  findet  sich 
phosphorsaure  Magnesia,  Tonerde  und  Eisen. 
Wie  der  Apatit,  so  enthalten  die  Phosphorite 
vielfach  einen  Gehalt  an  Fluor  oder  Chlor, 
außerdem  ist  aber  auch  Jod  in  verschiedenen 
Phosphoriten,  besonders  in  den  Guanophos- 
pliaten,  zu  finden,  das  im  reinen  Apatit 
nicht  vorkommt.  In  welcher  mineralischen 
Form  der  phosphorsaure  Kalk  in  den  Phos- 
phoriten vorliegt,  ist  nicht  bekannt.  Soweit 
es  sich  um  amorphen  (opalartigen)  Phos- 
phorit handelt,  können  wir  vielleicht  den 
kolloidalen  Zustand  darin  erblicken,  ob  und 
welche  kristallisierten  Verbindungen  noch 
zwischen  diesem  und  dem  Apatit  in  der 
Natur  vorhanden  sind,  wissen  wir  nicht; 
daß  zum  Teil  auch  wirklicher  Apatit  dabei 
vorkommt,  ist  durch  mikroskopische 
Untersuchungen  beobachtet. 

Ig)  Wavellit  SAlaOg  .2P,05  .I2H2O,  zum 
Teil  etwas  fluorhaltig.  Rhombische,  nadei- 
förmige Kristalle  in  radialfaserigen  Ag- 
gregaten, in  der  Natur  nicht  selten  auf 
Klüften  von  Tonschiefer,  Kieselschiefer  und 
anderen  Gesteinen,  findet  sich  nur  lokal 
(Mount  Holly  Springs,  Pennsylvanien ,  in 
weißem  Ton)  in  einer  für  die  Phosphatproduk- 
tion abbauwürdigen  Menge. 

Die  phosphorsäurehaltigen  Eisenerze,  de- 
ren Phosphorgehalt  in  der  Thomas-Schlacke 
zur  Düngung  Verwendung  findet,  sind  hier 
nur  zu  erwähnen.  Die  Quelle  der  Phosphor- 
säure ist  darin  vielfach  der  Apatit.  Das 
verbreit  eiste  Eisenphosphat  ist  der  Vi- 
vianit  FegPjOs  .8H,0,  an  verschiedenen 
Orten  in  blauen  monoklinen  Kristallen  vor- 
kommend, in  ]ioch  größerer  Verbreitung  in 
erdiger  Form  als  Blau  eisen  er  de  weit 
verbreitet  in  Torfmooren  und  mit  Rasen- 
eisenstein, doch  sind  die  bisherigen  Versuche, 
ein  rentables  Verfahren  zu  finden,  um  die 
Phosphorsäure  in  die  lösliche  Form  über- 
zuführen, gescheitert. 

ih)  Koprolithen  (Kololithen,  Uro- 
lithen).  Als  Koprolithen  sind  die  petrifizierten 
Exkremente  vorweltlicher  Tiere  (besonders 
von  Fischen  und  Reptilien)  der  verschiedenen 
Formationen  (Perm,Keu per,  Jura  und  anderer) 
bezeichnet  worden.  Durch  ihren  Phosphat- 
gehalt können  sie,  wenn  in  größerer  Masse 
vorhanden,  als  Düngemittel  dienen,  bis- 
weilen, finden  sie  sich  auch  zusammen  mit 
anderen  organischen  Resten,  Knochen,  Zäh- 
nen, Schalen,  ganze  phosphatreiche  Schich- 
ten bildend  (Knochenbreccie,  Bonebed, 
im  Keuper).     Von  paläontologischem  Wert 


1168 


Düngemittol  (Mineralische  Düngemittel) 


sind  die  Koprolithen,  indem  aus  ihren  Ein- 
schlüssen (Fischschuppen  u.  dgl.)  auf  die 
Nahrung  der  sie  produzierenden  Tiere  und 
aus  ihrer  Oberflächenskulptur  auf  die  Be- 
schaffenheit des  Darmes  geschlossen  werden 
kann.  Zum  Teil  findet  sich  auch  der  Darm 
selbst  mit  seinem  Inhalt  petrifiziert  (Kolo- 
lithen).  Andere  Konkretionen  (den  Rep- 
tilien angehörig)  sind  als  ehemalige  Harn- 
steine erkannt  worden  (ürolithen), 

li)  Guano  (Huano  der  Inkasj  besteht 
aus  den  Anhäufungen  von  Vogelexkrementen, 
Federn,  Knochen,  Vogelleichen,  aber  auch 
von  anderen  Tieren,  Fledermäusen,  See- 
hunden, Fischen,  die  durch  die  Verwitterung 
und  chemische  Umsetzungen  eine  gewisse 
Veränderung  erfahren  haben  und  mehr  oder 
weniger  (zum  Teil  bis  über  60  m)  mächtige 
Ablagerungen  von  weißer  bis  brauner  Farbe 
und  lockerer  bis  fester  Beschaffenheit  bilden. 
Durch  Regenwasser  wird  der  Guano  ausge- 
laugt und  weggeführt,  er  findet  sich  daher  be- 
sonders in  dem  regenarmen  Gebiete  der 
südamerikanischen  Westküste  und  anderer- 
seits dort,  wo  durch  massenhafte  Anhäufung 
der  Vögel  die  erste  Bedingung  gegeben  ist, 
an  den  Orten,  die  von  den  Seevögeln  als 
Brutplätze  ausgewählt  werden,  daher  be- 
sonders auf  kleinen,  der  Küste  vorgelagerten 
Inseln.  C.  Janisch  fand  in  den  verschie- 
denen südamerikanischen  Guanos  zahlreiche 
Diatomeen.  Die  chemische  Zusammensetzung 
des  Guanos  wechselt.  Der  anorganische 
Hauptbestandteil  ist  phosphorsaurer  Kalk. 
Neben  dem  Kalk  sind  einige  Prozent  Ma- 
gnesia und  Alkalien  vorhanden.  Der  Phos- 
phorsäuregehalt der  verschiedenen  Sorten 
des  Peruguanos  schwankt  zwischen  10  und 
17%.  Neben  der  Phosphorsäure  ist  als  wert- 
voller Dungstoff  der  Stickstoff  vorhanden 
(als  Harnsäure  und  Ammoniakverbindun- 
gen), der  Stickstoffgehalt  ist  aber  sehr  ver- 
schieden und  schwankt  für  den  Peruguano 
etwa  von  3  bis  12%.  Die  organischen  Stoffe 
u  nd  das  Ammoniak  imfrischen  Guano  betragen 
etwa  50%,  Wasser  bis  15%.  Neben  der 
Harnsäure  finden  sich  Oxalsäure,  Fett- 
säuren, Harze  und  verschiedene  andere  Stick- 
stoff- und  schwefelhaltige  Verbindungen. 
Außerdem  auch  Schwefelsäure,  Chlor  und 
etwas  Kieselsäure.  Durch  Auslaugung  des 
(luanos  nimmt  der  Stickstoffgehalt  ab  und 
der  phosphorsaure  Kalk  reichert  sich  an.  Im 
Peruguano  sind  die  leicht  löslichen  Alkali- und 
Ammoniakverbindungen  zum  Teil  in  knollen- 
förmigen Konkretionen  noch  im  Guano  zu- 
rückgeblieben. Durch  die  Einwirkung  der 
aus  dem  Guano  kommenden  Lösungen  auf 
den  unterlagernden  Kalk  (namentlich  den 
Kalk  der  Koralleninseln)  entstehen  Lager 
von  Kalkphosphaten,  die  zum  Teil  auch 
direkt  noch  als  Guano  bezeichnet  worden 
sind.      Ferner   entstehen    im    Guano    selbst 


und  in  den  erwähnten  Kalken  und  auf 
anderer  Unterlage  eine  Reihe  von  Guano- 
miner  allen,  Salmiak  (NH4)C1,  Struvit 
(NH4)MgP04 .6H2O,  Hannavit  (NH4)2Mg3- 
P4O14.IOH2O,  Bobierrit  MgaPoOg.SHoO, 
Newbervit  MgaPsO;  .7H2O,  Stercorit  HNa 
(NH4)PÖ4.4H20,  Brushit  HCaP04.2H,0, 
Metabrushit  (Ornithit,  Zeugit)  2HCaPÖ4. 
3H2O,  Kollophan  CasPaOg.HaO,  Monit 
Ca3P20s.3H.,0,  Monetit  Ca.P  A -H.O,  Mar- 
tinit  2H,Ca5P40i,  .H^O,  Minervit  A\.Ö,  .P2O3- 
7H2O.  feschemacherit  H(NH4)C03,  Tavlorit 
5K,S04.(NH4)2S04,  Lecontit  (Na,(NH4),K)2- 
SO4.2H2O,  Guanovulit  7K,0.2(NH4),0 . 
I2SO3.IIH2O. 

ik)  Phosphatvorkommen.  Eine  Zu- 
sammenstellung der  Phosphatvorkommen  in 
den  einzelnen  Ländern  ist  aus  den  ein- 
schlägigen Werken  über  Phosphatlagerstätten 
zu  ersehen.  Hier  können  nur  die 
wichtigsten  Erwähnung  finden.  In  Deutsch- 
land hat  eine  bedeutendere  Phosphat- 
produktion nur  an  einer  Stelle  im  Gebiete 
der  Lahn  und  Dill  stattgefunden,  wo 
die  Phosphorite  auf  den  mitteldevonischen 
Massenkalk  auf  und  in  Schlotten  und 
Mulden  in  ihn  eingelagert  waren.  Die  Pro- 
duktion stieg  (von  1864  an)  bis  zu  einer 
Jahresförderung  von  50000  Tonnen  und  ist 
heute  erloschen.  Im  südlichen  Norwegen 
treten  in  genetischer  Beziehung  zu  Gabbro- 
gesteinen  eine  Anzahl  von  Apatitgängen 
auf  (Kragerö,  Oedegaarden  bei  Bamle),  die 
zu  einer  bescheidenen  Produktion  (1872 
bis  1894  100000  t)  Veranlassung  gegeben 
haben.  Aehnliche  Apatitlagerstätten  finden 
sich  in  Kanada,  in  Quebec  (Ottawa) 
und  Ontario  (Renfrew),  wo  die  Produktion 
etwas  größer  war  (bis  30000  t),  aber  jetzt 
auch  gering  ist  (1907:  680  t,  1908:  1622  t). 
Besonders  bekannt  sind  diese  gangförmigen 
Apatitlagerstätten  wegen  ihrer  mineralo- 
gischen Bedeutung  als  Mineralfundorte  und 
wegen  der  Wichtigkeit  in  genetischer  Be- 
ziehung. Von  größerer  Wichtigkeit  war 
früher  die  Phosphatproduktion  in  Eng- 
land, Das  Silur  von  Nordwales  enthält 
phosphoritführende  Schichten,  das  sogenannte 
Welshphosphat.  Ausgedehntere  Vorkom- 
men hegen  in  der  Kreideformation  (Surrey, 
Sussex,  Kent,  Cambridgeshire,  Bedfordshire) 
im  unteren  (S  an  d  y ,  Bedfordshire)  und  oberen 
(Ely,  Cambridgeshire)  Grünsand.  Im  Tertiär 
liegen  Phosphatschichten  in  Suffolk,  Essex, 
Norfolk.  Die  englische  Produktion  stieg  bis 
1876  auf  etwa  260000  t,  sank  aber  dann 
herab  und  ist  jetzt  ohne  Bedeutung.  Ebenso 
verhält  es  sich  mit  der  Produktion  in  Spa- 
nien. Hier  finden  sich  bei  Caceres  (Estre- 
madura)  Phosphoritlagerstätten  auf  Aus- 
weitungen im  devonischen  Kalk  und  an  der 
Grenze  gegen  den  unterlagernden  Schiefer, 
in  dem  auch  zum  Teil  Gänge  auftreten.  Noch 


Düngemittel  (Mineralische  Dimgemittel) 


1169 


wichtiger  sind  die  Phosphorit-(Apatit-) 
Gänge  in  kambrischen  Schiefern  von  Logro- 
san.  Bei  Zarza  und  Ceclavin  finden 
sich  Quarz-Apatit-Gänge  im  Granit.  Die 
spanische  Produktion  betrug  zeitweise  bis 
200000  t,  ist  aber  jetzt  gesunken  (1908: 
4483  t).  Von  Bedeutung  sind  zurzeit  für  die 
Weltproduktion  in  Europa  nur  die  Lager- 
stätten von  Belgien  und  Frankreich,  die 
besonders  der  Kreideformation  angehören. 
Es  sind  zum  Teil  Schichten  einer  Phosphat- 
kreide (Kreide  von  Ciply),  bestehend  aus 
kohlensaurem  Kalk  (Organismenresten)  und 
Phosphatkörnchen  (18  bis  26%  P2O5),  oder 
(durch  natürliche  Anreicherung  entstandene) 
besondere  Phosphatlager.  Die  belgischen 
Lager  der  Hesbaye  gehören  der  oberen 
Kreide  an.  Aehnliche  Vorkommen  in  Nord- 
frankreich liegen  in  den  Departements  Nord, 
Pas  de  Calais,  Somme,  Oise,  Aisne. 
Auch  die  älteren  Glieder  der  Kreideformation 
führen  Phosphatlager,  die  Grünsande  der 
unteren  Kreide  in  den  Departements  Ar- 
dennes,  Meuse,  Marne,  im  Gault  auch 
die  Phosphate  der  Departements  Vau- 
cluse,  Dröme  (Gard,  Ardeche).  Der  Lias 
ist  phosphatführend  in  den  Departements 
Yonne,  Cöte  d'Or,  Haute-Saöne, 
eher,  Indre.  Die  sogenannten  Phosphate 
von  Quercy  liegen  auf  Schläuchen,  Trich- 
tern, Spalten  und  Gängen  in  den  oolithischen 
Kalken  des  Bathoniens  und  Oxfordiens. 
DieProduktion  Belgiens  betrug  1908  198030t, 
die  Frankreichs  485607  t. 

Die  größten  Mengen  Phosphat  liefern 
zurzeit  die  Vereinigten  Staaten.  Viel- 
leicht das  bei  weitem  bedeutendste  Vor- 
kommen sind  die  (obercarbonischen)  Phos- 
nhatschichten  des  Distrikts  von  Idaho, 
Wyoming,  Utah.  Nicht  so  ergiebig  sind 
die  (untersilurischen)  Phosphate  von  Ar- 
kansas. Im  mittleren  Tennessy  finden 
sich  beträchtliche  Phosphatmengen  (1907: 
626683  t,  1908:  403181  t,  1909:  388380  t) 
in  schwarzen  devonischen  Schiefern,  phos- 
phathaltigen  Sandsteinen  und  Grünsanden 
mit  Phosphoritknollen,  auch  Anreicherungen 
im  darunterliegenden  silurischen  Kalk.  Wich- 
tig sind  auch  die  jungen  (postphocänen) 
Ablagerungen  in  Südcarolina,  sandige, 
tonige  und  mergelige  Phosphats^hichten,  die 
dem  eocänen  Untergrunde  auflagern  und 
neben  eocänen  umgelagerten  Organismen- 
resten die  Knochen  zahlreicher  Landtiere 
beherbergen  und  daneben  reichlich  Phos- 
phoritknollen,  bald  klein,  bald  über  tonnen- 
schwer. Die  Produktion  betrug  1907: 
265657  t,  1908:  290000  t,  1909:  206000  t. 
Der  bisher  wichtigste  nordamerikanische 
Phosphatdistrikt  ist  Florida.  Man  unter- 
scheidet ältere  Phosphate,  die  an  fossil- 
reiche Kalke  des  Eocän  und  unteren  Miocän 
gebunden    sind,    und    zwar     Hard-rock- 

Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  n. 


Phosphat,  ein  hartes,  homogenes,  licht- 
graues Gestein  mit  kleinen  Hohlräumen 
(mit  ca.  80«  CagPaOp),  und  durch  dessen 
Verwitterung  entstandenes  weiches,  sandiges 
und  toniges  Soft-Phosphat  (mit  ca.  20% 
P2O5).  Jüngeren  Alters  sind  die  aus  Fossil- 
resten, Quarzkörnern  und  Phosphoritgeröilen, 
in  erdiger  Masse  eingebettet,  bestehenden 
Land-Pebble-Phosphate.  Die  River- 
Pebble-Phosphate  endlich  stellen  Um- 
lagern ngen  und  Ablagerungen  der  Küste 
oder  der  Flußtäler  dar.  Die  Produktion 
Floridas  betrug  1907:  1346974  t,  1908: 
1673651  t,  1909:  1582784  t.  Die  Gesamt- 
produktion der  Vereinigten  Staaten  betrug 
1907:  2265000  t,  1908:  2386000  t,  1909: 
2330000  t,  1910:  2655000  t.  Auf  zahheichen 
Inseln  Westindiens  sind  durch  die  Ein- 
wirkung des  überlagernden  Guanos  in  den 
Korallenkalken  Phosphatlager  entstanden. 
Das  bekannteste  dieser  Vorkommen  ist  das 
der  Insel  Sombrero,  das  sogenannte  Som- 
brerophosphat. 

Einen  erheblichen  Anteil  an  der  Welt- 
produktion nehmen  die  Phosphatvorkommen 
von  Algier  und  Tunis  (besonders  in 
den  Departements  Constantine  und  Tunis). 
Die  wichtigsten  Lager  liegen  im  untersten 
Eocän  (Suessonien)  direkt  über  der  obersten 
&eide.  Es  sind  schichtige  Lagerstätten, 
bezüglich  ihrer  Entstehung  analog  den  Vor- 
kommen in  Belgien  und  Nordfrankreich. 
Die  reichsten  Vorkommen  liegen  bei  Tebessa 
und  Gafsa.  Produktion  1909:  Algier 
351491  t,  Tunis  1280300  t. 

Reiche  Phosphatmengen  liefern  auch  die 
isoliert  hegenden  kleinen  Inseln  der  Süd- 
see. Der  Gesamtvorrat  auf  den  zurzeit 
reichsten  Vorkommen  wird  auf  40  bis  50 
Millionen  Tonnen  geschätzt.  Die  Phos- 
phate sind  von  ähnhcher  Entstehung  wie 
in  Westindien.  Zu  den  deutschen  Kolonien 
gehören  die  Inseln  Angaur  (im  Süden  der 
Palaugruppe),  Feis  (östlich  von  Jap  in 
den  Westkarolinen)  und  Nauru  (Marschall- 
gruppe). Die  letztgenannte  Insel  und  die 
englische  Insel  Ocean  Island  (Gilbert- 
gruppe) sind  zurzeit  die  reichsten  Vorkommen 
die  Produktion  von  beiden  betrug  1908: 
296400  t,  1909:  202000  t.  Die  vorhandene 
Gesamtmenge  wird  auf  etwa  50  Milhonen 
Tonnen  geschätzt.  Auf  Christmas  Eiland, 
südhch  von  Java,  finden  sich  produktive 
Lager  eines  harten  Phosphates  auf  dolo- 
mitisiertem  Miocänkalk.  Produktion  1907: 
290000  t,  1908:  103000  t,  1909:  105000  t. 

Reich  an  Phosphoritvorkommen  ist  auch 
Rußland,  ohne  bisher  für  die  Weltpro- 
duktion eine  wesentHche  Rolle  zu  spielen. 
Sie  gehören  dem  Silur,  Jura  und  Tertiär, 
hauptsächhch  der  Kreide  an.  Die  im  Cenoman 
liegenden   Phosphorite   von    Podolien    be- 

74 


1170 


Düngemittel  (Mineralische  Düngemittel) 


finden  sich  vielleicht  auf  sekundärer  Lager- 
stätte und  stammen  aus  dem  darunter  liegen- 
den, gleichfalls  phosphoritführenden  silu- 
rischen Tonschiefer.  Der  größte  Reichtum 
an  Phosphorit  liegt  in  dem  Kreidegebiet 
von  Zentral-Eußland,  zwischen  Wolga 
und  Dniester. 

Wie  es  scheint,  ist  auch  Palästina  sehr 
reich  an  Phosphaten,  in  der  Wüste  Juda 
im  Ostjordanlande  (z.  B.  bei  Es  Salt),  in 
den  (zum  Teil  asphaltführenden)  Schichten 
des  mittleren  Senon  (Campanien). 

Nach  den  oben  angeführten  Zahlen  über 
die  jährliche  Produktionsmenge  verteilt  sich 
die  Weltproduktion  augenbhcklich  auf  Ver- 
einigte Staaten,  Tunis  und  Algier,  Frank- 
reich und  Belgien,  Südseeinseln  (und  Christ- 
mas-Insel).  Die  Gesamtproduktion  der 
übrigen  Länder  wird  man  zusammen  auf 
etwa  100 OCO  t  veranschlagen  können. 

il)  Guanovorkommen.  Das  Haupt- 
vorkommen  ist  der  sogenannte  Peruguano 
auf  den  Inseln  an  der  Westküste  von  Peru 
und  Chile,  zwischen  dem  2.  und  21.  Breiten- 
grade von  der  Payta-Bai  bis  zur  Mündung 
des  Rio  Loa.  Im  Süden  findet  sich  Guano 
auf  den  Pingouinsinseln,  in  Patagonien 
und  auf  den  Falklandsinseln.  An  der 
brasilianischen  Küste  finden  sich  eisen- 
oxyd-  und  tonerdehaltige  Phosphate  auf 
der  Rata-Insel,  ebensolche  auch  auf 
Grand  Connetable  (östhch  von  Cayenne). 
Auf  Raza- Island  an  der  mittelameri- 
kanischen Westküste  (17"  nördhcher 
Breite)  findet  sich  das  sogenannte  mexi- 
kanische Phosphat.  Reichliche  Guano- 
phosphate finden  sich  auch  auf  Porto- 
Rico.  Ein  Flederraausguano  findet  sich 
in  den  Höhlen  von  Texas.  In  Südafrika 
findet  sich  Guano  auf  Birds-Island  (35- 
südlicher  Breite),  auf  der  Insel  Shay  in 
der  Nähe  des  Kaps,  auf  einigen  Inseln  in 
der  Saldanha-Bai,  Nordnordwest  von 
Kapstadt  und  auf  der  englischen  Insel 
Ischaboe  an  der  Küste  von  Deutsch-Süd- 
westafrika. 

Daß  auch  in  höheren  Breiten  die  Bil- 
dung größerer  Guanomassen  möglich  ist, 
beweist  der  Vogelguano  (Alken,  Möven 
usw.)  der  Bennetinsel  im  nördlichen  Eis- 
meer. 

im)  Entstehung.  Ueber  die  Ent- 
stehung der  Phosphate  können  hier  nur 
einige  kurze  Bemerkungen  folgen.  Wo 
es  sich  um  direkte  Apatitlagerstätten  han- 
delt, die  besonders  an  eruptive  Gesteine 
geknüpft  sind,  ist  die  anorganische  Bildung 
offenbar  und  als  Gemengteil  der  Urgesteine 
ist  der  Apatit  der  Urquell  der  Phosphor- 
säure. Auch  durch  die  sekundäre  Auflösung 
des  Apatits   der   Gesteine  können   sich   auf 


anorganischem  Wege  gewisse  Anreicherungen 
von  Kalkphosphat  bilden  (Osteolith  usw.). 
Bei  weitem  die  meisten  Phosphatlagerstätten 
sind  aber  durch  den  Kreislauf  des  Phos- 
phors auf  dem  Wege  durch  die  Organismen, 
insbesondere  durch  den  Tierkörper,  ent- 
standen. Der  Gehalt  an  Phosphorsäure  im 
Tierkörper  ist  genügend  hoch  (neben  phos- 
phorsaurem Kalk  ist  auch  Chlor  und  Fluor 
vorhanden),  um  in  den  Sedimenten,  die 
reich  sind  an  Fossilien,  die  Konzentration 
des  phosphorsauren  Kalkes  in  einzelnen 
Phosphoritkonkretionen  zu  verstehen.  Die 
Knochenbreccien  und  der  Guano  sind  als 
organische  Phosphoritablagerungen  direkt 
gegeben  und  auch  die  Phosphate  der  unter- 
lagernden Kalke  sind  durch  die  chemische 
Umsetzung  mit  den  aus  den  überlagernden 
organischen  Phosphaten  stammenden  Lö- 
sungen genetisch  begründet.  In  anderen 
Fällen,  in  denen  durch  metasomatische  Pro- 
zesse, durch  Auslaugung  von  Kalken,  Phos- 
phoritlager gebildet  sind,  hat  man  die  Mit- 
wirkung von  thermalen  phosphorsäure- 
haltigen Lösungen  angenommen.  Für  die 
Entstehung  der  sedimentären  Phosphat- 
schichten ergeben  sich  einige  auffallende  Merk- 
male. Bei  weitem  die  meisten  fallen  in  die 
Zeit  der  Kreide  oder  des  Tertiärs,  die  aus- 
gezeichnet ist  durch  große  Verschiebungen 
(Transgressionen)  des  Meeres,  und  in  beiden 
Formationen  sind  die  Phosphatschichten 
begleitet  von  Grünsanden,  das  sind  Sande,  die 
mehr  oder  weniger  aus  Glaukonit,  einem 
kali-,  eisen-  (und  tonerde-)haltigen  Hydro- 
silikat  (lokal  auch  zum  Teil  als  Kalidüngemittel 
verwendet),  bestehen.  Ganz  analoge  Sedi- 
mente finden  wir  in  dem  rezenten  Grün- 
schlamm der  heutigen  Meere,  der  sich 
wesenthch  nur  in  der  Nähe  der  kontinentalen 
Landmassen  findet.  Auch  mit  diesen  re- 
zenten Glaukonitablagerungen  treten  Phos- 
phatkonkretionen auf.  Auch  direkte  Be- 
weise für  die  küstennahe  Ablagerung  solcher 
sedimentären  Phosphate  bezw.  ihre  Ab- 
lagerung in  flachen  Meeresbecken  finden 
wir  in  Gestalt  von  Bohrlöchern  oder  Austern- 
bänken und  dergleichen  in  dem  Untergrunde 
der  Phosphatlager,  z.  B.  in  den  tertiären  Phos- 
phaten von  Algier  und  Tunis  und  in  der 
französisch-belgischen  Kreide.  Auch  hier 
sind  die  Quelle  der  Phosphorsäure  zweifellos 
(wie  auch  die  vorhandenen  organischen 
Ueberreste  beweisen)  die  abgestorbenen  zahl- 
reichen Organismen.  Durch  Zertrümmerung 
I  und  Aufbereitung  älterer  Lagerstätten  können 
I  auf  mechanischem  Wege  Anreicherungen 
I  und  jüngere  Lager  entstehen  und  durch  eine 
chemische  Auflösung  und  den  Wiederabsatz 
des  phosphorsauren  Kalkes  kann  sich  jüngeres 
Phosphat  in  den  Lagerstätten  selbst  oder 
in  den  darunter  oder  darüberliegenden  Schich- 
ten bilden. 


Düngemittel  (Mineralische  Düngemittel) 


1171 


in)  Verwendung.  Für  den  allge- 
meinen Verbrauch  als  Düngemittel  werden 
die  Phosphorite  heute  von  der  chemischen 
Industrie  aufgeschlossen  und  kommen  als 
Superphosphat  in  den  Handel.  Das 
Aufschließen  hat  den  Zweck,  das  unlöshche 
Tricalciumphosphat  in  lösliches  primäres 
Phosphat  überzuführen  nach  der  Gleichung 

Ca3P208+2H2S04=CaH4PA+2CaS04. 

Durch  den  Wassergehalt  der  Schwefelsäure 
bildet  sich  das  Kalksulfat  als  Gips.  In 
Wirklichkeit  ist  niemals  die  ganze  Menge 
Tricalciumphosphat  aufgeschlossen,  auch  ent- 
steht dieses  bei  der  Verwendung  als  Dünge- 
mittel in  dem  kalkhaltigen  Boden  aufs 
neue  aber  in  einer  der  Ausnützung  viel 
günstigeren  feinen  Verteilung  und  alsCa3P,0g. 
H2O  bezw.  Ca4PoOo.4H2Ö  oder  in  kol- 
loidaler Form  als  Hydrogel  von  Tricalcium- 
und  Tetracalciumphosphat. 

DieEinfulu-  von  Phosphaten  nach  Deutsch- 
land betrug  in  Tonnen: 


Aus 

1909 

1910 

Vereinigte 

Staaten 

335  475 

298359 

Algier 

128  362 

146  708 

Tunis 

27739 

19261 

Belgien 

79  995 

103385 

Frankreich 

13996 

22  280 

Südsee 

71776 

119  832 

2.  Der  Chilesalpeter.  2a)Eigenschaften 
und  Zusammensetzung.  Der  Natron- 
salpeter, NaNO 3 (entsprechend  36,47Natron 
und  63,53  Salpetersäure),  ein  farbloses,  in 
Wasser  leicht  lösliches  Salz,  kristallisiert  in 
hexagonal-rhomboedrischen  Kristallen,  die 
in  den  Winkeln  sowohl  wie  in  ihrem  physi- 
kalischen Verhalten  (Spalt-  und  Gleitflächen, 
starke  Doppelbrechung  usw.)  sich  ganz  iso- 
morph zu  Kalkspat  verhalten.  Natürliche 
Kristalle  (Khomboeder)  sind  selten,  meist 
sind  die  Massen  dicht  und  mit  anderen 
Salzen  usw.  verunreinigt  (siehe  unten). 

2b)  Vorkommen.  Das  Vorkommen 
liegt  in  dem  südhchen  Teile  des  regenlosen 
Gebietes  der  südamerikanischen  Westküste, 
in  Chile.  Die  ganze  regenlose  Zone  geht 
etwa  vom  4.  Grad  südlicher  Breite  (bei 
Payta)  bis  zum  26.  Grad,  während  sich 
die  Salpeterregion  etwa  vom  19.  Grad  an 
nach  Süden  erstreckt.  Es  ist  dies  die  Küsten- 
zone, in  der  an  der  Küste  der  Höhenzug  der 
Küstenkordillere  aufsteigt,  der  von  der 
Kette  der  eigenthchen  hohen  Kordillere  der 
Anden  durch  die  flache  oder  wellige  Hoch- 
ebene der  Pampa  getrennt  ist.  In  diesem 
auch  an  anderen  Salzablagerungen  reichen 
Gebiet  der  Pampa  finden  sich  die  Salpeter- 


lager, und  zwar  am  Ostrande  der  Küsten- 
kordillere. Der  nördliche  Teil,  etwa  bis 
zum  Rio  Loa,  heißt  Pampa  de  Tamarugal, 
der  südliche  die  Hochebene  (Wüste)  von 
Atacama.  Der  Aufbau  der  Lagerstätten 
ist  im  allgemeinen  folgender:  Auf  einer 
salzarmen  erdigen  oder  tonigen  Schicht  (die 
den  Gesteinen  der  Kordillere  auflagert)  von 
1  bis  30,  stellenweise  bis  100  m  Mächtigkeit, 
die  Coba,  folgt  ein  V^  bis  11/2  m  mächtiges 
Konglomerat  von  Gesteinstrümmern,  ver- 
kittet durch  ein  lettiges  oder  aus  NaCl, 
Gips  und  Sulfaten  bestehendes  Bindemittel, 
der  Congelo.  Darauf  liegt  (manchmal  durch 
eine  dünne  Tonschicht  getrennt)  die  sal- 
peterführende Schicht,  der  Caliche,  seinem 
allgemeinen  Charakter  nach  ebenfalls  ein 
von  Salpeter  und  anderen  Salzen  verkit- 
tetes Trümmergestein,  in  dem  sich  lokal 
der  Salpeter  zu  abbauwürdigen  Lagern  an- 
reichert. Auf  dem  Caliche  hegt  die  Costra, 
ebenfalls  ein  durch  Ton  und  Salze  ver- 
kittetes Trümmergestein  mit  schwächerem, 
nur  teilweise  noch  abbauwürdigem  Salpeter- 
gehalt. Zu  Oberst  liegt  die  Chuca,  eine 
lockere  Masse,  die  aus  Verwitteningsresten 
der  verschiedenen  Eruptivgesteine  besteht 
und  gleichfalls  zum  Teil  Salze  enthält.  Die 
durchschnitthche  Mächtigkeit  des  Caliches 
beträgt  etwa  30  bis  100  cm,  sie  übersteigt 
fast  nie  150  cm.  Die  äußere  Beschaffenheit, 
Farbe  und  Zusammensetzung  des  salpeter- 
reichen Caliche  ist  sehr  wechselnd.  Der 
Salpetergehalt  beträgt  im  Durchschnitt  25 
bis  35%,  geht  aber  auch  bis  auf  60,  in  seltenen 
Fällen  bis  auf  95%.  Unter  den  Begleit- 
salzen  des  Salpeters  ist  das  Chlornatrium 
das  verbreitetste  und  kann  ihn  an  Menge  sogar 
zum  Teil  um  das  Doppelte  übertreffen.  Da- 
neben finden  sich:  Kahsalpeter,  zum  Teil  auch 
Kalk-  und  Magnesiumnitrat,  Natriumsulfat 
[Thenardit(Na2S04)und  Glaubersalz  (Na2S04. 
IOH2O)],  Sylvin,  Chlormagnesium,  Chlor- 
calcium,  Calciumsulfat  (wasserfrei  und  als 
Gips),  Glauberit  (Na2S04  .CaS04),  Blödit 
(Na2SO4.MgSO4.4H2O),  Bittersalz  (MgS04. 
7H2O).  Ueber  die  Menge  des  Natroncarbonats 
gehen  die  Meinungen  auseinander.  Ferner 
seien  noch  erwähnt:  Darapskit  (NaNOg. 
Na2S04.H,0),  Nitroglauberit  (öNaNGj. 
2Na2S04 .3H2O),  Boronatrocalcit(NaCaB509. 
6H2O;  sogenannte  Tiza),  Natriumjodat,  Lau- 
tarit  (CaJoO«),  Dietzeit  (8CaCr04 .7Ca JaOß) 
(Natriumbromat  ist  sehr  selten),  Tarapa- 
cait,  K2Cr04,  Tamarugit  (Na2S04  .AI2S3O12. 
I2H2O),  Keramohalit  (Al,S30i2.  I8H2O), 
Pickeringit  (MgS04  .AI2S3O12  •  22H2O). 

2c)  Entstehung.  Üeber  die  Entstehung 
des  Chilesalpeters  sind  eine  größere  Zahl 
von  Hypothesen  gemacht  worden,  ohne 
daß  es  gelungen  wäre,  allen  Tatsachen  ge- 
recht zu  werden.  Es  sei  deshalb  in  den 
Einzelheiten  auf  die  zitierte  Literatur  ver- 

74* 


1172 


Düngemittel  (Mineralische  Düngemittel)  —  Dutrochet 


wiesen  und  nur  bemerkt,  daß  die  meisten 
Theorien  die  Herkunft  des  Stickstoffs  von 
organischen  Quellen  ableiten.  Man  hat 
teils  an  Tange,  teils  an  andere  Organismen 
gedacht,  in  den  meisten  Fällen  (wohl  auch 
dem  nächstliegenden)  an  diö  Mitwirkung 
des  Guanos,  der  gleichfalls  an  dieses  regen- 
lose Gebiet  gebunden  ist  und  sich  auch 
zusammen  mit  dem  Caliche  findet.  Da 
de  Salze  der  Pampa  nicht  der  Zusammen- 
setzung eines  eingetrockneten  Meeresbeckens 
entsprechen  (Bor  usw.),  so  nimmt  Ochsenius 
an,  daß  es  sich  um  die  aus  den  eindunstenden 
Becken  der  höheren  Kordillere  abgeflossenen 
Mutterlaugen  handelt,  und  den  geringen 
Phosphorgehalt  sucht  er  dadurch  zu  er- 
klären, daß  es  sich  nicht  um  primären 
Guano,  sondern  um  den  von  der  Küste 
hereingewehten  Staub  eines  spezifisch  leich- 
teren Stickstoffguanos  handelt,  während  die 
schwereren  Kalkphosphate  nicht  heraufgeweht 
wurden.  Neuerdings  hat  man  auch  die  in 
der  Pampa  tatsächhch  beobachteten  häu- 
figen elektrischen  Spannungen  zur  Erklärung 
der  Salpetersäureentstehung  auf  anorgani- 
schem Wege  herangezogen. 

2d)  Gewinnung.  Nachdem  durch 
Bohrungen  der  bauwürdige  Bezirk  abgesteckt 
ist,  wird  der  Caliche  nach  erfolgter  Sprengung 
und  Abräumen  der  Costra  im  Tagebau  ge- 
wonnen und  auf  Maultierkarren  oder  Feld- 
bahnen nach  dem  Vorratsraum  gefahren. 
Dann  wird  er  in  Steinbrechern  auf  etwa 
Faustgröße  zerkleinert  und  kommt  in  die 
schmiedeeisernen  Auslaugungsgefäße,  deren 
Wasser  durch  Dampfschlangen  erhitzt  wird 
(die  Löslichkeit  steigt  mit  der  Temperatur 
sehr  zugunsten  des  Salpeters  —  bei  120" 
kommen  220 Teile  Salpeter  auf  15  Teile  NaCl). 
Die  Lauge  zirkuliert  durch  verschiedene 
Kästen  bis  zur  gewünschten  Konzentration, 
kommt  dann  in  Klärgefäße  und  darauf  in  die 
schmiedeeisernen  Kristalhsierkästen.  Der 
ausgeschiedene  Salpeter  (mit  etwa  95% 
Eeingehalt)  wird  nach  Ablassen  der  Lauge 
auf  den  Trockenplatz  gebracht  und  dort 
nach  dem  Trocknen  in  Jutesäcke  zu  130 
bis  140  kg  Gewicht  verpackt  und  zur  Abfuhr 
nach  dem  Hafen  auf  die  Eisenbahn  verladen. 
Aus  der  Salpetermutterlauge  wird  als  wert- 
volles Nebenprodukt  das  Jod  gewonnen. 
Der  (durch  saures  schwefligsaures  Natron) 
ausgefällte  Jodschlamm  wird  in  kleinen 
Beuteln  filtriert  und  aus  den  ausgepreßten 
„Jodkäsen"  das  reine  Jod  durch  Sub- 
limation gewonnen. 

2e)  Produktion.  Es  betrug  in  spanischen 
Zentnern  =  46  kg: 

siehe  1.  Tabelle  auf  nebenstehender  Spalte. 
Nach  deutschen  Angaben  betrug  die  Ein- 
fuhr (und  Wiederausfuhr)  nach  Deutschland 
in  Tonnen: 

siehe  2.  Tabelle  auf  nebenstehender  Spalte. 


1901/10 

1910/11 

Erzeugung 

5i  756  951 

53  087  689 

Ausfuhr 

50622  972 

51  242  938 

nach 

Deutschland 

17  321  990 

16587  000 

Frankreich 

7  047  430 

7  350  300 

Belgien 

6  280  840 

6510  825 

Holland 

2  982  870 

3154050 

England 

2  748  270 

2  874  600 

Italien 

I  013  840 

I  262  700 

Ver.  Staaten 

2  870  783 

2  344  978 

Japan 

259  050 

529  230 

1909 

1910 

Einfuhr 

665  450 

794  945 

Ausfuhr 

28  019 

27  024 

2f)  Verwendung.  Die  Hauptmenge 
des  Chilesalpelers  wird  als  Düngemittel 
verbraucht,  ein  weiterer  Teil  (etwa  Y25  der 
vorigen  Menge)  dient  zur  Fabrikation  von 
Kalisalpeter  und  der  Rest  zur  Herstellung 
von  Salpetersäure. 

Literatur.  Phosphate:  JP.  Vageier,  Die  minerali- 
schen Nährstoffe  der  Pflanze.  Leipzig  1908,  — 
A.  Osann,  Beiträge  zur  chemischen  Petrographie 
II.  Stuttgart  1905.  —  -F.  Raspe,  Heilquellen- 
analysen  berechnet  auf  10000  Teile.  Dresden  1885. 
—  H,  Grüner,  Grundriß  der  Gesteins-  und 
Bodenkunde.  Berlin  1896.  —  Stelzner-Bergeat, 
Die  Erzlagerstätten.  Leipzig  1904  bis  1906.  —  O. 
Stutzer,  Die  wichtigsten  Lagerstätten  der  „JYicht- 
erze"  I.  Teil.  Berlin  1911.  —  Paläonto grajihi- 
ca  51,  1904,  128,  8.  —  Abh.  d.  schles.  Ges.  f. 
vaterl.  Kultur  1861,  II;  1862,  IL  —  JP.  Krtisch, 
Zeitschr.  f.  prakt.  Geol.  19,  1911,  397  bis  4OO.  — 
M,  Boussingaitlt,  C.  r.  51,  186,  844  bis 
855.  —  H.  Hasset)  Zeitschr.  f.  anorgan. 
Chemie  59,  1908,  55.  —  Salpeter :  C.  Ochsenius, 
DieBildung  des  Natronsalpeters  aus  3hitter laugen- 
salzen. Stuttgart  1887.  —  Sennper  und  Küchels, 
Die  Salperterindustrie  Chiles.  Zeitschr.  f.  d. 
Berg-,  Hütten-  und  Salinenwesen  im  prevß. 
Staate  52,   1904,  359  bis  482. 

A,  Schivantke. 


Durchgreifende  Lagerung 

nennt  man  diejenige  Lagerung,  bei  der  ein 
Gestein  ein  anderes  unter  einem  Winkel 
gegen  dessen  Schichtung  durchsetzt  (vgl. 
den  Artikel  ,, Lagerungsform  der  Ge- 
steine"). 


Dutrochet 

Henri  Joaquim. 
Er  wurde  am  14.  November  1776  zu  Neon  in 
Poitou  als  Sproß  einer  während  der  Revolution 
verarmten  adligen  Familie  des  Indredepartements 
geboren.  Er  studierte,  um  sich  seinen  Lebens- 
unterhalt zu  sichern,  Medizin  und  promovierte 
1806  in  Paris.    1808  und  1809  nahm  er  an  dem 


Diitrocliet  —  Dynaniomascliinen 


1173 


Feldzug  in  Spanien  als  Militärarzt  teil.  Sobald 
es  ihm  möglich  wurde,  gab  er  die  Praxis  auf, 
um  in  gänzlicher  Zurückgezogenheit  physio- 
logischen Studien  zu  leben,  und  zwar  zunächst 
während  einer  Reihe  von  Jahren  in  der  Touraine. 
1819  wurde  er  korrespondierendes,  1831  ordent- 
liches Mitglied  der  Akademie.  Seither  pflegte 
er  regelmäßig  die  Wintermonate  in  Paris  zu- 
zubringen. 1845  zog  er  sich  durch  einen  Stoß  vor 
den  Kopf  ein  langwieriges  Kopf  leiden  zu,  an 
welchem  er  1847   starb. 

Er  war  bemüht,  im  Gegensatz  zur  alten  vitalis- 
tischen  Schule,  die  Hauptlebenserscheinungen  der 
Tiere  und  Pflanzen  auf  mechanische  Prinzipien  zu- 
rückzuführen. Von  besonderer  Bedeutung  sind  die 
von  ihm  entdeckten  und  zuerst  studierten  di- 
osmotischen  Erscheinungen  geworden,  welche 
er  zur  Erklärung  der  Saftbewegung  in  den  Pflanzen 
und  anderer  Lebenserscheinungen  anzuwenden 
versuchte.  Sehr  wichtig  waren  auch  seine  Unter- 
suchungen über  die  Pflanzenatmung,  von  der 
er  sowohl  die  chemische  Seite  als  auch  die  Art 
des  Ein-  und  Austritts  der  Gase  durch  die  Luft- 
wege usw.  studierte.  Dann  bemühte  er  sich 
u.  a.  in  die  Mechanik  der  Bewegungen  der  Blätter 
von  Mimosa  pudica  einzudringen,  indem  er 
wechselseitige  Ausdehnungen  der  gegenüber- 
liegenden Seiten  des  Parenchyms  der  Blatt- 
polster beobachtete.  Sind  auch  fundamentale 
Irrtümer  in  allen  diesen  Arbeiten  enthalten, 
so  ist  doch  namentlich  deren  anregende  Wirkung 
auf  die  spätere  Forschung  sehr  hoch  zu  ver- 
anschlagen. Zu  nennen  sind  ,,Recherches  ana- 
tomiques  et  physiologiques  sur  la  structure  in- 
time des  animaux  et  des  vegetaux  et  sur  leur 
motilite"  (Paris  1824,  233  S.);  „L'agent  im- 
mediat  du  mouvement  vital  devoile  dans  la 
nature  et  dans  son  mode  d'action  chez  les  vege- 
taux et  chez  les  animaux"  (ebenda  1826,  226  S.); 
„Nouvelles  recherches  sur  l'endosmose  et  l'ex- 
osmose  suivies  de  l'application  experimentale 
deces  actions  physiques"  etc.  (Paris  1828,  106  S.); 
„M6moires  pour  servir  ä  l'histoire  anatomicjue 
et  physiologique  des  vegetaux  et  des  animaux" 
(Paris  1837,  2  Bde.);. 

Literatur.  Sachs,  Geschichte  der  Botanik. 
3Iünchen  1875,  S.  550  bis  555.  —  Anonymus, 
Allgemeine  Zeitung  1847,  S.   780. 

W.  Rtihland. 


Dynamomaschinen. 

1.  Elektromagnetische  Grundlagen.  2.  Gleich- 
strommaschinen, a)  Mit  Kollektor,  b)  Uni- 
polarmaschinen. 3.  Wechselstrommaschinen, 
a)  Synchronmaschinen,  b)  Asynchronmaschinen. 
cj  Einphasen- Kollektormaschinen.  d)  Dreh- 
strom-Kollektormaschinen. 4.  Umformer  und 
Kaskadenmaschinen.     5.  Energie  Verluste. 

I.  Elektromagnetische  Grundlagen. 
Wird  ein  elektrischer  Leitungskreis  von 
einem  zeitlich  veränderlichen  magnetischen 
Felde  durchsetzt,  so  entstehen  in  ihm 
elektrische  Spannungen,  die,  falls  die  Lei- 
tung geschlossen  ist,  das  Fließen  eines 
elektrischen   Stromes   bewirken.      Die  trei- 


bende Umlaufspannung  E  längs  der  ganzen 
Leitung  nennt  man  elektromotorische 
Kraft;  sie  ist  nach  dem  Faradayschen 
Induktionsgesetz  (vgl.  den  Ai'tikel  „Ma- 
gnet fei  dwirkungen"):numerischgleichder 
zeitlichen  Abnahme  der  vom  Stromkreis  um- 
schlungenen magnetischen  Kraftlinienzahl  $: 

E-  —  ^^  (XlO-8  in  Volt)  (1) 

Wird  die  Veränderung  dieser  Kraftlinien- 
zahl nach  Fig.  1  lediglich  durch  Bewegung 


Fig.  1. 

eines  Leiterteiles  von  der  Länge  1  mit  der 
Geschwindigkeit  v  senkrecht  zu  den  Kraft- 
linien in  einem  Magnetfelde  von  der  un- 
veränderlichen Kraftliniendichte  B  verur- 
sacht, so  ist 

E  =  Blv  (xlO-8  in  Volt)  (2) 

denn  dies  ist  die  aus  dem  Stromkreise 
austretende,  und  daher  in  der  Zeiteinheit 
durchschnittene  I^jaftlinienmenge.  Eine 
solche  BeAvegung  des  Leiterteiles  kann  durch 
Schleifkontakte  ermöglicht  werden. 

Das  Produkt  aus  gesamter  Spannung  und 
Stromstärke  J  ist  die  im lu-eise erzeugte  elek- 
trische Leistung  E.J;  sie  wird  von  den 
mechanischen  Kräften  K  geliefert,  die  am 
bewegten  Leiter  angreifen,  und  die  Energie 
Kv  an  ihn  abgeben.  Daher  wirkt  auf  jeden 
stromdurchflossenen  Leiterteil,  der  senkrecht 
zu  den  Magnetkraftiinien  steht,  nach  Gl,  (2) 
die  mechanische  Kraft 

K=B1J  (x-g-gj^inkgj.  (3) 

Dieses  Biot-Savartsche  Gesetz  sagt 
aus,  daß  das  Produkt  von  Strom  und  Magnet- 
feld an  jeder  Stelle  des  Baumes  maßgebend 
für  die  mechanischen  Ivi-äfte  auf  den  Leiter 
ist,  einerlei  ob  dieser  sich  bewegt  oder  ruht. 
Der  Strom  selbst  ist  nach  dem  Ohmschen 
Gesetze  proportional  der  gesamten  trei- 
benden elektromotorischen  Kraft  und  ver- 
kehrt proportional  dem  Widerstände  r  aller 
Leitungen  des  lü-eises: 

E 
J  =         (in  Ampere)  (4) 

Um  möglichst  starke  Magnetfelder  zu 
erhalten,  läßt  man  die  Kraftlinien  auf  dem 
größten  Teile  ihres  Weges  in  Eisen  ver- 
laufen; nach  Figur  2  durchströmen  sie 
ein     Ü-förmiges    Eisengestell,     den    Feld- 


1174 


Dynamomaschinen 


m eigneten,  und  schließen  sich  unter  Uebei- 
brückung  eines  kleinen  Luftspaltes  durch 
eine  zylindrische  Eisentroramel,  den  Anker, 


Anker(Roior) 


Feldmagnet 
(Stator)  H 


Magnet- 
kraftlinieri 


Ankerdrähte 
;    Luftspalt 


crreger- 
Spulen 


Fig.  2. 

der  sich  mit  etwas  Spielraum  in  der  Aus- 
bobrung  des  Feldmagneten  drehen  kann. 
Der  magnetische  Kraftlinienfluß  ^  wird  durch 
den  elektrischen  Strom  i  in  den  Windungen 
der  Erregerspulen  hervorgerufen;  bei  kleiner 
Kraftliniendichte  ist  der  Kraftlinienfluß  dem 
Erregerstrom  proportional,  bei  größerer  Sätti- 
gung der  einzelnen  Eisenteile  wächst  er 
langsamer  als  der  Strom.  Figur  3  zeigt 
graphisch    die   Abhängigkeit   des   gesamten 

Kraftflusses 
vom  Erreger- 
strom, die  sich 

analytisch 
nicht    einfach 

ausdrücken 
läßt.  Das  Knie 
dieser  Kurve, 
dermagneti- 
schen  Cha- 
rakteristik, 
läßt  sich  durch 
geeignete 

Wahl  der  Eisenabmessungen  und  der  Weite 
des  Luftspaltes  beliebig  verlegen.  Je  größer 
der  Luftspalt  ist  und  je  größere  magnetische 
Sättigung  in  den  Eisenteilen  herrscht,  um  so 
größer  muß  das  Produkt  aus  Strom  und 
Windungszahl  für  die  Erregung  sein.  Für 
jede  Maschine  ist  dei  Kraftlinienfluß  eine  ein- 
deutige Funktion  der  erregenden  Ampere- 
windungen, die  berechnet  oder  gemessen 
werden  kann  (vgl.  den  Artikel ,, Mag  netische 
Influenz"). 

In  den  dynamoelektrischen  Maschinen, 
kurz  Dynamomaschinen  oder  Dynamos 
genannt,  wird  unter  Benutzung  der  eben 
beschriebenen  Gesetze  elektrische  Energie 
entweder  aus  mechanischer  Drehungs- 
energie gewonnen  (Generatoren),  oder  in 
diese  umgewandelt  (Motoren).  Figur  2 
zeigt  den  prinzipiellen  Aufbau  aller  Dynamos. 


od  Er  reg  erst  rem 
Fig.  3. 


Die  Oberfläche  des  rotierenden  Ankers 
ist  mit  Drähten  belegt,  die  das  Magnetfeld 
im  Luftspalte  duichschneiden,  und  unter 
sich  zu  Anker  spulen  verbunden  sind.  In 
ihnen  werden  einerseits  nach  Gl.  (2)  elektro- 
motorische lijäfte  induzieit,  die  elektrische 
Leistung  entwickeln,  andererseits  unterliegen 
sie  nach  Gl.  (3)  mechanischen  Kräften,  die 
die  Uebertragung  der  mechanischen  iVi'beit 
vermitteln. 

Um  die  wirksamen  Ankerdrähte  sicher 
zu  befestigen,  legt  man  sie  heute  nicht  mehr 
wie  früher  auf  den  glatten  Ankerumfang, 
sondern  man  bettet  sie  in  Nuten  ein,  die 
nachträglich  mit  Keilen  verschlossen  werden 
und  sich  axial  an  der  Oberfläche  des  Ankers 


Zähne 


Nuten 
Nuienanl^eo 


Erreger 
Spulen 


Magnetschenkel 


6  poliges 
Magnetgestell 


Fig.  4. 

entlang  ziehen.  Figur  4  zeigt  den  Querschnitt 
eines  solchen  Nutenankers;  er  besteht  aus 
einzelnen  auf  Stanzmaschinen  hergestellten 
Blechscheiben,  die  auf  die  Welle  aufgereiht 
und  zu  einem  festen  zylindrischen  Paket 
zusammengepreßt  sind.  Die  magnetischen 
Kraftlinien  können  in  allen  Blechen  ohne 
Unterbrechung  verlaufen.  Bei  größeren 
Dynamomaschinen  pflegt  man  mehr  als 
zwei  Magnetpole  auf  den  Ankerumfang  zu 
verteilen,  um  geringeren  Ivraftfluß  und 
kleinere  Eisenabmessungen  pro  Pol  zu  er- 
halten. In  Figur  4  ist  ein  6 poliges  Magnet- 
gestell gezeichnet,  bei  dem  jeder  Pol  nur 
auf  die  Ankerleiter  eines  Sextanten  indu- 
zierend wirkt.  Die  Magnetschenkel  werden 
durch  ein  äußeres  Joch  magnetisch  verbunden 
und  mechanisch  zusammengehalten. 

Um  die  Entstehung  der  elektromoto- 
rischen Kj-aft  in  den  Dynamoankern  zu 
verfolgen,  betrachten  wir  in  Figur  5  eine 
einzige  Ankerspule,  die  von  zwei  gegenüber- 
liegenden Drähten  und  ihren  Stirnverbin- 
dungen gebildet  wird.  Die  Enden  dieser 
Windung  sind  an  zwei  mitrotierende  kreis- 
förmige Schleifringe  angeschlossen,  auf  denen 
federnde  Bürsten  schleifen,  die  den  leitenden 
Kontakt  mit  dem  äußeren  ruhenden  Strom- 
kreis   herstellen.       Bei    der    Drehung    der 


Dynamomaschinen 


1175 


Windung  schneiden  die  wirksamen  Leiter 
durch  das  magnetische  Feld,  wodurch  elek- 
trische Spannungen  in  ihnen  induziert  werden, 
die  der  Kraftlinienschnittzahl  pro  Sekunde 
proportional  sind.  In  der  vertikalen  Lage 
der  Figur  5  ist  die   Spannung  daher   Null, 


Magnetfeld 


rotierende 
Windung 


"'5chleifringe 
Fig.  5. 

in  der  punktiert  gezeichneten  wächst  sie  an, 
und  erreicht  bei  horizontaler  Lage  ein  Maxi- 
mum, um  dann  wieder  geringer  zu  werden. 
Nach  180"  Drehung  wechselt  die  Spannung 
ihre  Richtung,  weil  der  Ivraftlinienschnitt 
jetzt  umgekehrt  erfolgt  wie  vorher.  Eine 
derartige  Anordnung  einer  Spule  mit  Schleif- 
ringen erzeugt  also  bei  schneller  Rotation 
im  Magnetfelde  pulsierende  Spannungen 
und   Ströme  von  einem  zeitlichen  Verlaufe 


Zeit 


Flg.  6. 


nach  der  Kurve  der  Figur  6.     Sie  ist  das 
Urbild  der  Wechselstrommaschinen. 

Wünscht  man  im  äußeren  Kreise  Strom 
von  gleichbleibender  Richtung  zu  erhalten, 
so  muß  man  seine  Anschlußleitungen  an  die 
Windung  nach  jeder  halben  Umdrehung  um- 


Stromwende 


Fig.  7. 


schalten.  Das  geschieht  auf  einfachste 
Weise  durch  Verwendung  zweier  halbkreis- 
förmiger   Schleifsektoren    wie    in    Figur  7, 


die  die  Umschaltung  automatisch  bewirken, 
so  daß  ein  Verlauf  der  Spannung  nach 
Figur  8  erzielt  wird.  Die  Anordnung  stellt 
das  Urbild  der  Gleichstrommaschine  dar. 


Zeit 


Fie.  8. 


2.  Gleichstrommaschinen.  2  a)  Mit 
Kollektor.  Eine  rotierende  Schleife  mit 
einfachem  Stromwender  nach  Figur  7  liefert 
zwar  Spannungen  und  Ströme  von  gleich- 
bleibender Richtung  in  den  äußeren  Strom- 
kreis, ihre  Stärke  schwankt  aber  zwischen 
Null  und  einem  Maximum,  entsprechend 
der  veränderlichen  Lage  der  induzierten 
Windung  während  der  Drehung.  Einen 
gleichmäßigeren  Verlauf  der  Spannung,  nach 
der  gestrichelten  Kurve  der  Figur  8,  erhält 
man  durch  Anwendung  zweier  unter  sich 
um  90*^  versetzter  rotierender  Windungen 
auf  dem  Anker,  deren  Enden  an  je  einen 
Quadranten  des  vierfach  geteilten  Strom- 
wenders angeschlossen  sind.  Solche  Anker 
mit  offener  Wicklung,  die  immer  nur 
den  Höchstwert  der  Spannung  jeder  Spule 
auf  die  Leitung  schalten,  hat  man  früher 
ausgeführt;  sie  neigen  zu  starker  Funken- 
bildung am  Stromwender,  weil  dort  die 
einzelnen  Spulenströme  andauernd  unter- 
brochen werden. 

Bessere  Wirkungen  erzielt  man  mit  den 
jetzt  durchweg  üblichen  geschlossenen 
A  n  k  e  r  w  i  c  k  e  1  u  n  g  e  n  ,  bei  denen  aUe 
Ankerspulen  stets  unter  sich  in  Reihen- 
schaltung verbunden  bleiben,  und  nur  die 
Lage  der  Stromabnahmestellen  im  Kreise 
verschoben  wird.     In  Figur  9  ist  ein  Ring- 


Fig.  9. 

anker  dargestellt,  bei  dem  sämtliche  wirk- 
samen Leiter  des  Ankerumfanges  in  Spiral- 
wickelung hintereinandergeschaltet  sind.  Alle 
unter  einem  Pol  befindhchen  Leiter  erhalten 
bei  der  Drehung  gleichgerichtete  Spannung 
induziert,  die  sich  für  die  Stromabnahme- 
bürsten summiert.  Da  eine  große  Zahl  von 
Ankerspulen  in  jedem  Stromkreise  liegt,  und 


1176 


Dynamomaschinen 


immer  nur  eine  beim  Vorbeistreichen  ihres 
Stromwendersegmentes  unter  der  Bürste  auf 
den  anderen  Stromkreis  umgeschaltet  wird,  so 
ist  die  an  den  Bürsten  auftretende  Spannung 
sehr   nahezu    konstant;    es    werden   ferner: 
alle  Ankerspulen  zur  nutzbaren  Spannungs- 1 
erzeugung  herangezogen,  wodurch  eine  gute  i 
Ausnutzung  bedingt  ist.  I 

Es  ist  nicht  erforderlich,  die  Verbindung 
der  wirksamen  Drähte  durch  die  Spiral- 
anordnung der  Kingwickelung  zu  bewerk- 
stelligen.  Man  kann  auch,  wie  es  in  Figur  J  0 


alle  Stromzweige  in  Serie  geschaltet  er- 
scheinen, wodurch  sich  höhere  Spannungen 
ergeben.  Schließhch  kann  man  auch  ohne 
große  Komphkation  gemischte  Serien- 
Parallelschaltung  anwenden. 

Durch  die  große  geometrische  Eegelmäßig- 
keit  der  Wickelungsart  nach  Fig.  11  ist  eine 
besonders  einfache  Herstellung  verbürgt;  sie 
wird  daher  heute  fast  ausschließlich  an- 
gewandt. Man  ordnet  stets  mehrere  Drähte 
in  jeder  Nute  des  Ankers  an  und  legt,  so  wie  es 
für  eine  Windung  in  Figur  12  gezeigt  ist,  die 


Fig.  10. 

für  einen  Trommelanker  dargestellt  ist, 
solche  Diähte  direkt  zu  einer  Windung 
verbinden,  die  am  Anker  diametral  gegen- 
überliegen und  daher  wegen  ihrer  Lage  unter 
verschiedenen  Magnetpolen  entgegengesetzte 
Spannung  induziert  erhalten.  Während 
Figur  10  nur  den  Anfang  dieser  knäuel- 
artigen Wickelung,  von  der  Vorderseite  des 
Ankers  aus  gesehen,  zeigt,  ist  in  Figur  11 


Wicklung 


Oberstab 


St  ijn  verbin  düng 


Untepstab 


-HolzUeil 


-Bürsten-'' 
Fig.  11. 


Kollektor 


der  vollständige  Wickelungsverlauf  für  ein 
Polpaar  dargestellt,  wenn  man  sich  den 
Ankerumfang  geradlinig  abgewickelt  denkt 
und  darauf  sieht.  Im  ganzen  Wickelungs- 
zuge zwischen  zwei  Schleifbürsten  addieren 
sich  die  Spannungen  aller  Stäbe.  Anker- 
wickelungen für  mehr  als  2 polige  Maschinen 
erhält  man  durch  einfache  seitliche  Fort- 
setzung dieser  Windungsführung,  wobei  dann 
alle  gleichpoügen  Bürsten  parallel  geschaltet 
werden.  Man  kann  die  Ankerstäbe  bei  mehr- 
poligen Maschinen  auch  so  verbinden,  daß 


Ankerwindung 
Fig.  12. 


soeben  gestrichelt  dargestellten  Drähte  als 
Unterschicht  auf  den  Grund  der  Nuten,  die  an- 
deren als  Oberschicht  über  diese  in  die  obere 
Nutenhälfte.  Anstatt 
einer  einzelnen  Draht- 
windung kann  man  zur 
Erzielung  höherer  Span- 
nungen auch  eine  Spule 
verwenden,  die  mehrere 
Windungen  enthält.  Bei 
großen  Strömen  anderer- 
seits benutzt  man  statt 
des  Drahtes  rechteckige 
Ankerstäbe  aus  massivem 
Kupfer  von  größerem 
Querschnitt.  Figur  13 
zeigt  einen  Querschnitt  durch  die  Nut  eines 
Gleichstromankers  mit  6  Stäben. 

In  Figur  14  ist  eine  vollständige  Gleich- 
stromdynamo   im    Längsschnitt   dargestellt, 
in  dem  die  Feldmagnetpole  mit  ihren  Erreger- 
spulen, sowie  auch  der  Aufbau  des  Blech- 
ankers zu  erkennen  ist.     Der  Stromwender 
oder    Kollektor    besteht    aus    gezogenen 
!  Hartkupferlamellen,  die  unter  Zwischenlage 
dünner  Glimmerplatten  durch  konische  Ringe 
1  zusammengepreßt  sind ;  als  Bürsten  schleifen 
j  auf  ihm  Kohlenklötze,  die  in  Metallhaltern 
radial  federn  können  und  die  Stromableitung 
bewirken.  Die  Gesamtansicht  einer  modernen 
Dynamo  gibt  Figur  15. 

Die  meisten  Gleichstrommaschinen  er- 
regen nach  dem  von  Siemens  angegebenen 
I ,, dynamoelektrischen  Prinzip"  ihr  Magnet- 
feld selbst  von  ihrem  Ankerstrom  aus.  Der 
j  Erregerstrom  ist  dann  nach  dem  Ohmschen 
j  Gesetz  Gl.  (4)  proportional  der  Ankerspannung, 


Dynamomaschineu 


1177 


ihr  Zusammenhang  wird  also 
durch  die  Widerstandsgerade 
I  des  Diagrammes  Figur  16 
dargestellt,  deren  Neigung 
durch  den  Widerstand  der  Er- 
regerspulen bestimmt  ist.  Der 
vom  jeweiligen  Erregerstrom 
erzeugte  magnetische  Fluß  ist 
andererseits  aus  derCharakte 
ristik,  Figur  2  zu  entnehmen. 
Er  induziert  eine  Ankerspan- 
nung, deren  Größe  aus  Gl.  (2) 
durch  Summation  über  alle 
Ankerleiter  zu  berechnen  ist. 
Nennt  man  die  minutliche 
Drehzahl  des  Ankers  n  und 
seine  gesamte  Drahtzahl  am 
Umfange  z,  so  ist  die  Anker- 
spannung zwischen  den  Kol- 
lektorbürsten : 

E  =  ~z${X  10-'  in  Volt), 


Fi?.  14. 


Fig.  16. 


sie  ist  also  bei  konstanter  Tourenzahl  durch 
die  Charakteristik  bestimmt  und  als  Kurve  II 
in  Figur  16  eingetragen.  Bei  kleinen  Erreger- 
strömen ist  nach  diesem  Ho pkinson sehen 
Diagramm  ein  Ueberschuß  der  induzierten 
Spannung  über  den  Spannungsabfall  im 
Erregerwiderstande  vorhanden,  die  Maschine 
erregt  pich  daher  stärker,  bis  beim  Schnitt- 
punkt der  Charakteristik  mit  der  Wider- 
standslinie Gleichgewicht  eintritt.  Durch 
Kegulieren  eines  besonc'eren  Widerstandes  im 
Erregerstromkreis  der  Feldmagnete  läßt  sich 
die  Neigung  der  Widerstandslinie  ändern  und 
daher  die  Stärke  der  Selbsterregung  und  die 
Höhe  der  erzeugten  Spannung  einstellen. 
Vergrößert  man  den  Widerstand  zu  sehr,  so- 
daß  der  Schnittpunkt  an  das  Knie  der  Charak- 
teristik rückt,  so  wird  die  Selbsterregung  un- 
stabil und  die  Maschine  verliert  ihre  Spannung. 
Dynamos  mit  ungesättigtem  Eisen  müssen 
daher  fremd  erregt  werden;  Figur  17  er- 
läutert die  Fremderregung  durch  eine 
Sammlerbatterie,  wobei  die  Spannung  durch 
einen  veränderhchen  Widerstand  geregelt 
werden  kann.  In  dieser  oft  üblichen  schema- 


jCharäkteristik 
-Widerstandslinie 


Fig.  16. 

tischen  Darstellung  ist  die  Ankerwickelung 
einfach  durch  einen  Kreis  angedeutet,  auf 
dem  die  Bürsten  ruhen,  die  Erregerspulen  des 
Feldmagneten  sind  durch  eine  Zickzacklinie 
dargestellt,  deren  Achse  senkrecht  zur  Bürsten- 
achse steht,  wie  es  der  Wirkhchkeit  nach 
Figur  9  entspricht.  Der  Anker  kann  äußeren 
Nutzstrom,  z.  B.  an  Glüh-  und  Bogenlampen 
abgeben.  Mit  zunehmender  Belastungs- 
stromstärke sinkt  die  Maschinenspannung 
ein  wenig,  weil  der  der  Stromstärke  pro- 
portionale Ohmsche  Spannungs Verlust  im 
Anker  von  der  konstanten  elektromoto- 
rischen Ej-aft  in  Abzug  kommt. 

Selbsterregung  der  Dynamo  kann  man 
prinzipiell  auf  drei  x\rten  bewirken.  Bei  den 
Hauptstrommaschinen  oder  Serien- 
maschinen fließt  der  äußere  Belastungsstrom 
durch  die  Erregerspulen,  nach  dem  Schema 
der  Figur  18;  durch  einen  Parallelwiderstand 
zur  Erregung  läßt  sich  deren  Stärke  bequem 
einstellen.  Die  äußere  Nutzspannung  K 
in  Abhängigkeit  von  der  Stromstärke  J, 
die  Klemmenspannung  der  Maschine, 
ist  direkt  durch  die  magnetische  Charakte 


1178 


Dynamomascliinen 


ristik  nach  Abzug  des  Oh  naschen  Spannungs- 
ablalles  in  Anker-  und  Erregerwickehmg 
gegeben,  was  in  Figur  19  dargestellt  ist. 
Die   Spannung  ist  also  stark  veränderlich, 


Erreger 
Spulen 


Anker 


)c  X 


Lampen 
Regelwiderstand 


6ammler 


Fie.  17. 


w: 


Fig.  18. 


sie  nimmt  anfangs  mit  wachsender  Belastung 
zu.  Bei  Nebenschlußmaschinen  wird 
die  Erregerwickelung  nach  Figur  20  von  der 
Ankerspannung   aus   im   Nebenschluß    zum 

äußeren  Strom- 
J  kreise  gespeist. 

Die  iVnkerspan- 
nung  sinkt  nach 
Figur  21  etwas 
stärker         mit 
wachsendem 
Belastungs- 
strom ab,  als  sie 
es  bei  fremder 
Erregung     tun 
würde,  weil dieStärkederSelbsterregung wegen  j 
des  geringen  Spannungsverlustes  des  äußeren  i 
Stromes  im  Anker  nicht  ganz  aufrecht  er- 1 
halten  bleibt.   Immerhin  bleibt  die  Spannung  ' 
der    Nebenschlußdynamo    in    einem   weiten  '• 
Bereiche  fast  konstant. 


EleKtromot. Kraft  E 

Spannungsabfall  Jr 


AK 


Klemmenspannung  K 
-^"^ — ^  Strom  J 


Fig.  19. 

Noch  geringeren  Spannungsabfall  erzielt 
man  mit  der  Kompounddynamo,  die 
nach  Figur  22  außer  der  ISfebenschluß- 
erregung  auch  noch  ein  paar  vom  Haupt- 
strom durchflossene  Windungen  auf  dem 
Feldraagneten  besitzt.  Dadurch  wird  das 
Feld  mit  zunehmender  Belastungsstromstärke 
etwas  verstärkt,  so  daß  eine  absolut  kon- 
stante Klemmenspannung  erzielt  wird.  Durch 
Ueberkompoundierung,    d.    h.    weitere   Ver- 


mehrung der  Serienwindungen,  kann  man 
sogar  Spannungsanstieg,  durch  Gegen- 
kompoundierung,  d.  h.  Umschaltung  der 
Wirkungsrichtung  der  Serienwindungen,  be- 
sonders star- 
ken Abfall  der 
Spannung  er- 
reichen. Figur 
23  zeigt  diese 
Verhältnisse. 
Für      den 

praktischen 
Betrieb      von 
T.icht-       und 
Kraftnetzen, 
die  nahezu  kon- 
stante      Span- 
nung erfordern, 
werden        fast 
nur         Neben- 
'  Schluß-        und 

Kompound- 
generatoren be- 
nutzt. Größere 
Maschinen  läßt 
man  oft  von 
kleinen  Neben- 
schlußgenera- 
toren fremd 
erregen,  um  zur 
Gesamtregulie- 
rung nur  ge- 
ringfügige Ke- 
gelwiderstände 
zu  benötigen.  Für  Beleuchtungsanlagen  sind 
Spannungen  von  110  oder  220  Volt  üblich, 
für  elektrische  Bahnen  500  Volt. 


Überkompound  iert 

Kompoundiert 


-*j 


Flg.  21. 


Fig.  22. 


^s^Nebenschiuss 
Gegenkompoundiert 


->J 


Fig.  23. 


Vielfach  wendet  man  bei  Netzen  mit 
220  Volt  noch  einen  Mittelleiter  an,  der 
geerdet  ist  und  daher  gegen  jeden  Außen- 
leiter die  halbe  Spannung  besitzt,  so  daß 
man  110  Volt-Lampen  verwenden  kann. 
Bei  diesem  3-Leitersystem  wird  der 
Mittelleiter,  der  nur  den  Differenzstrom 
der  beiden  Außenleiter  bei  ungleicher  Be- 
lastung führt,  an  einen  besonderen  Spannungs- 
teiler an  der  Dynamo  angeschlossen. 

Verwendet  man,  wie  oft  üblich,  eine 
Akkumulatorenbatterie  in  Parallelschaltung 


Dynamomaschinen 


1179 


zum  Generator,  so  kann  man  den  Mittel- 
leiter an  ihre  mittelste  Zelle  ansclüießen. 
Zum  Laden  derartiger  Batterien  benutzt  man 
häufig  fremd  erregte  Zusatzmaschinen, 
deren  Anker  vom  Batteriestrom  durch- 
flössen wird  und  dabei  dessen  Spannung 
erhöht,  um  die  wachsende  Akkumulatoren- 
spannung zu  überwinden. 

Alle  Arten  von  Dynamos  können  bei 
Zuführung  äußerer  Spannung  auch  als 
Motoren  angewandt  werden.  Auf  jeden 
Ankerleiter  wirkt  dann  eine  Umfangskraft, 
die  nach  Gl.  (3)  vom  Strom  und  der  magne- 
tischen Feldstärke  abhängig  ist.  Durch 
Summation  über  alle  Leiter  erhält  man  das 
Drehmoment  zu 


in  m  kg ). 


(6) 


Die  Stromstärke  J,  die  der  Motor  aufnimmt, 
hängt  nach  dem  Ohmschen  Gesetze  Gl.  (4) 
von  der  Differenz  der  Netzspannung  und 
der  im  Anker  durch  Rotation  nach  Gl.  (5) 
induzierten  Gegenspannung  ab.  Sie  ist 
also  um  so  größer,  je  geringer  die  Drehzahl 
des  Motors  ist,  je  stärker  dieser  also  mechanisch 
belastet  wird.  Die  Drehzahl  stellt  sich  stets 
auf  einen  solchen  Wert  ein,  daß  die  Gegen- 
spannung des  Ankers  der  Netzspannung 
nach  Abzug  des  geringen  Ohmschen  Span- 
nungsabfalles die  Wage  hält;  daher  ist 
sie  nach  Gl.  (5)  pro  Minute: 

60  E  ^^, 

z    ^  ^ 

Beim  Nebenschlußmotor,  für  den  die 
Schaltung  der  Figur  20  gilt,  ist  sowohl  die 
Krafthnienzahl  $  als  auch  die  elektromo- 
torische Ivraft  des  Ankers  E,  nahezu  un- 
abhängig von  der  Stromstärke.  Die  Drehzahl 
ist  daher  fast  konstant,  sie  fällt  mit  zunehmen- 
der Belastung  nur  ein  wenig  wegen  des 
Ohmschen  Spannungsverlustes  im  Anker  ab, 
was  in  Figur  24  dargestellt  ist..   Durch  eine 


die  elektromotorische  Kr?ft  des  Ankers 
auch  nahezu  gleich  der  Netzspannung, 
also  konstant.  Dagegen  wächst  und  sinkt 
der  Kraftfluß  gleichzeitig  mit  dem  Be- 
lastungsstrome, so  daß  die  Drehzahl  bei 
kleiner  Belastung  und  schwachem  Felde 
sehr  groß,  bei  großem  Drehmomente  und 
starkem  Felde  sehr  klein  wird,  was  ebenfalls 
in  Figur  24  dargestellt  ist.  Dieses  Verhalten 
des  Serienmotors  ist  vorteilhaft  für  elek- 
trische Fahrzeuge  und  Hebewerke,  das  des 
Nebenschlußmotors  für  die  meisten  Arbeits- 
maschinen. 

Damit  der  erste  Stromstoß  beim  Ein- 
schalten der  Motoren,  wenn  der  Anker 
noch  keine  Gegenspannung  entwickelt,  nicht 
zu  groß  wird,  schaltet  man  ihn  stets  über 
einen  kräftigen 

Erreger- 
'widerstand 


<y^ 


Anlass- 
widerstand 


Drehmoment 
Fig.  24. 

Kompound-  oder  Gegenkompoundwickelung 
auf  den  Feldmagneten  nach  dem  Schema 
der  Figur  22  kann  man  den  Abfall  durch 
selbsttätige  Feldänderung  verstärken  oder 
aufheben.  Beim  Reihenschluß-  oder  Serien- 
motor in  der  Schaltung  nach  Figur  18  ist 


Anlaßwider- 
stand   allmäh- 
Hch  ein,  so  wie 
es  in  Figur  25 
füreineuNeben- 

schlußmotor 
skizziert        ist. 
Serienmotoren, 
wie      sie      für 

Straßenbahnen  Fig-  -5- 

verwendet  wer- 
den, schaltet  man  erst  zu  mehreren 
hintereinander,  so  daß  sie  beim  Anfahren 
je  nur  einen  Bruchteil  der  Netzspannung 
erhalten.  Erst  bei  voller  Fahrt  werden  sie 
unter  sich  parallel  geschaltet. 

Während  Serienraotoren  eine  selbsttätige 
Tourenregulierung  mit  der  Belastung  be- 
sitzen, lassen  sich  Nebenschlußmotoren  be- 
quem von  Hand  regulieren,  indem  man, 
wie  in  Figur  25,  einen  Widerstand  zum  Feld- 
regeln einschaltet.  Beim  Schwächen  der 
Erregung  steigt  die  Drehzahl,  beim  Ver- 
stärken sinkt  sie,  was  auch  aus  Gl  (7) 
hervorgeht.  Wegen  der  magnetischen 
Sättigung  des  Eisens  lassen  sich  jedoch 
nicht  beliebig  große  Kraftflüsse  und  behebig 
kleine  Drehzahlen  erreichen,  man  pflegt 
daher  für  Motoren  mit  großem  Regelbereich, 
die  auch  nach  beiden  Drehrichtungen  laufen 
sollen,  die  Ankerspannung  zu  regulieren, 
indem  man  sie  nach  Figur  26  von  einem  be- 


Steuergenerator 


Regel- 
v'idepstand 


Motor 


Fiff.  26. 


sonderen  Generator  liefern  läßt,  der  von 
irgendeinem  Motor  gleichmäßig  angetrieben 
wird  und   von  einem   Gleichstromnetz  aus 


1180 


Djmamomascliinen 


fremd  erregt  wird.  Die  Tourenzahl  des  Motors 
steigt  und  fällt  dann  mit  dem  regulierbaren 
Erregerstrom  des  Steuergenerators  und  kann 
durch  Umschalten  von  dessen  Erregung 
umgekehrt  werden,  ohne  daß  irgendwelche 
Schaltungen  im  Starkstromkreis  der  Anker  not- 
wendig sind.  Mit  dieser  Leon  ardsch  alt  ung, 
die  für  große  Fördermaschinen  und  Umkehr- 
walzenstraßen am  Platze  ist,  beherrscht  man 
Motoren  für  Leistungen  bis  20000  Pferde- 
stärken und  darüber. 

Belastet  man  eine  Gleichstrommaschine 
mit  starkem  Strome  in  ihrem  Anker,  so 
beginnen  die  Kollektorbürsten  trotz  reich- 
licher Bemessung  so  heftig  zu  funken, 
daß  der  Betrieb  praktisch  unmöglich  wird, 
weil  Bürsten  und  Kollektor  verbrennen. 
Die  Ursache  dieser  Erscheinung  liegt  in 
folgendem:  Wie  aus  den  Wickelungszeich- 
nungen Figur  9  und  11  zu  erkennen  ist, 
führt  jeder  Ankerleiter  bei  seiner  Kotation 
abwechselnd  Strom  positiver  und  negativer 
Richtung.  Beim  Durchstreichen  unter  den 
Polen  bleibt  der  Leiterstrom  konstant,  er 
wechselt  jedoch  beim  jedesmaligen  Passieren 
einer  Kollektorbürste  seine  Richtung,  da 
der  Leiter  dann  in  einen  anderen  Anker- 
stromzweig eintritt.  Jede  stromdurch- 
flossene  Ankerspule  bildet  nun  ein  Magnet- 
feld um  sich  aus,  das  wegen  der  Anwesenheit 
des  Anker-  und  Feldpoleisens  erhebliche 
Stärke  besitzt.  Dieses  Feld  der  Ankerspule 
wechselt  seine  Richtung  gemeinsam  mit  der 
Strom  Wendung  der  Spulen  in  der  kurzen 
Zeit  beim  Passieren  der  Bürsten  und  erzeugt 
daher  in  diesem  Momente  nach  dem  In- 
duktionsgesetze Gl.  (1)  eine  Spannung  in 
der  Spule,  die  wegen  der  raschen  Feldumkehr 
sehr  erheblich  ist.  Während  der  Strom- 
wendung ist  die  Ankerspule  stets  durch  die 
relativ  breite  Bürste  am  Kollektor  kurz- 
geschlossen, so  daß  die  Selbstinduktions- 
spannung der  Kommutierung  starke  Kurz- 
schlußströme in  ihr  erzeugen  kann.  Um  diese 
Ströme  möglichst  gering  zu  halten,  benutzt 
man  als  Bürstenmaterial  stets  gepreßte  Kohle, 
die  einen  hohen  Uebergangswiderstand  an  der 
Schleiffläche  bietet.  Die  größte  Funken- 
gefahr herrscht  an  der  Schleif  bürste  im 
Ablaufmomente  einer  KoUektorlameUe,  weil 
dann  die  rasch  kleiner  werdende  Kontakt- 
fläche ein  sehr  schnelles  Verschwinden 
des  Lamellenstromes  und  damit  gewaltsam 
ein  schnelles  Kommutieren  des  Stromes  in 
der  Ankerspule  erzwingt.  Die  Strom- 
wendespannung ist  demnach  an  der  Ablauf- 
kante der  Bürsten  am  größten,  hier  tritt 
auch  in  der  Tat  das  Funkensprühen  am 
liäufigsten  auf. 

Um  das  Funken  der  Bürsten  mit  Sicherheit 
zu  vermeiden,  vernichtet  man  bei  stark 
belasteten  Dynamos  das  Magnetfeld  der 
Ankerspulen    möglichst    vollkommen.       In 


Figur  27  sind  die  Kraftlinien  des  von  allen 
Ankerleitern  erzeugten  gesamten  Anker- 
feldes  in  ihrem  räumlichen  Verlaufe  ge- 
strichelt  gezeichnet;    da   die   Ankerbürsten 


,  Erregerfeld 

A 


\A'ende^ 
pol-   '^ 


Anker- 


Fig.  27. 

die  Leiter  positiver  und  negativer 
Stromrichtung  um  Umfange  trennen,  so 
läuft  die  Achse  des  Ankerfeldes  stets 
durch  die  Bürsteulage.  Es  steht  also  im 
Räume  stiU  und  liegt  bei  neutraler 
Bürstenstellung  senkrecht  zu  dem  Er- 
regerfelde. Die  Spannungen  in  den  jeweils 
kurzgeschlossenen  Spulen  kann  man  sich 
erzeugt  denken  durch  den  Schnitt  der  Spulen 
mit  diesen  Ankerkraftlinien.  Um  das 
Ankerfeld  an  den  Stromwendezonen  zu 
vernichten,  bringt  man  dort  nach  Figur  27 
besondere  schmale  Hilfs-  oder  Wendepole 
an,  die  vom  Ankerstrome  selbst  umflossen 
werden  und  dem  Ankerfelde  entgegen  erregt 
werden.  Die  Ankerleiter  schneiden  dann 
während  ihrer  Stromwendung  durch  eine 
Zone,  in  der  jedes  Magnetfeld  abgeschirmt  ist. 
Anstatt  besondere  Wendepole  anzu- 
ordnen, kann  man  auch  die  Bürsten  am 
Umfange  verschieben,  bis  die  Stromwende- 
zonen in  den  Bereich  des  Hauptmagnetfeldes 
kommen.  Diese  Methode  zur  Erzielung 
funkenfreien  Ganges,  die  früher  vielfach 
angewendet  wurde,  hat  den  Nachteil  dauern- 
der Bürstenregulierung  bei  Aenderung  des 
Belastungszustandes  der  Maschine,  da  stets 
ein  anderes  Wendefeld  erfordert  wird. 
Außerdem  übt  das  Ankerfeld  dann  eine 
Rückwirkung  auf  die  Stärke  des  Erregerfeldes 
aus,  da  seine  Achse  nicht  mehr  senkrecht 
zu  diesem  steht.  Die  heute  fast  ausschließlich 
benutzten  Wendepole  vermeiden  diese 
Ankerrückwirkung  und  vernichten  das  Anker- 
feld automatisch  richtig  bei  allen  Strom- 
stärken. Da  zum  Magnetfelde  jeder  Anker- 
spule, dessen  Wechsel  die  Funkenspannung 
erzeugt,  auch  die  Stirnverbindungen  der 
Ankerwickelung  einen  Beitrag  liefern,  und 
da  jeder  Ankerleiter  auch  ein  magnetisches 
Streufeld  quer  durch  die  Nut,  in  der  er  liegt, 


Dynamomascliinen 


1181 


erzeugt,  so  muß  man  den  Wendepolen  eine 
etwa  30%  größere  Erregung  geben  als  es 
dem  reinen  Ankerquerfelde  entspricht,  um 
völlige  Spannungsfreiheit  der  kommutieren- 
den  Spulen  zu  erzielen. 

Auch  außerhalb  der  Wendezonen  wirkt 
das  in  Figur  27  dargestellte  Ankerquerfeld 
schädlich,  es  verstärkt  nämlich  das  Erreger- 
feld unter  der  einen  Hälfte  jedes  Hauptpols 
und  schwächt  es  unter  der  anderen.  Während 
die  Erregerfeldstärke  am  Ankerumfange  bei 
Leerlauf  und  stromlosem  Anker  durch  die 
symmetrische    Feldkurve    I    der    Figur    28 


Ankerumfang 


Fig.  28. 

dargestellt  ist,  wird  sie  bei  Belastung  durch 
die  Ankerströme  in  die  Kurve  II  verzerrt. 
Durch  diese  lokale  Verstärkung  des  Feldes 
wird  auch  die  in  jeder  Ankerspule  induzierte 
Spannung  an  eben  diesen  Stellen  vergrößert, 
was  zu  Ueberschlägen  zwisQhen  den  an  die 
Spulen  geschlossenen  Kollektorlamellen 
führen  kann,  wodurch  ein  Rundfeuer  um 
den  ganzen  Kollektor  eingeleitet  wird.  Zur 
Vermeidung  dieser  Störung  versieht  man 
hochbeanspruchte  Maschinen  mit  einer  be- 
sonderen Ko  mp  e  n  s  a  ti  0  n  s  wickelung 
gegen  das  Ankerfeld.  Sie  besteht  a^s  einer 
nach  Figur  29  über  den  ganzen  Umfang  der 


Fig.  29. 

Maschine  verteilten  Wickelung,  deren  Stäbe 
in  die  Magnetpole  eingebettet  sind,  und  die 
an  jeder  Stelle  des  Umfanges  den  entgegen- 
gesetzten Strom  führen  wie  die  darunter- 
liegenden Ankerleiter.  Das  Ankerfeld  wird 
dann  von  dieser  Wickelung  am  ganzen 
Umfange  vollständig  aufgehoben,  so  daß 
keine  Feldverzerrung  des  Erregerfeldes  mehr 
eintreten  kann.  Auch  die  Stromwendezonen 
sind    bei    Anwendung    der    Kompensations- 


Erregung 


Wickelung  natürlich  feldfrei,  so  daß  die  Wende- 
pole nur  noch  für  das  geringfügige  Wendefeld 
zur  Vernichtung  der  Streuspannungen  er- 
regt zu  werden 
brauchen.  Kom- 
pensations- 
wickelung    wie 

Wendepol- 
wickelung wer- 
den   nach  dem 
Schaltschema 
der     Figur    30 
stets  vom  vollen 

Ankerstrome 
gespeist. 

Die  Ansicht  des  Magnetgestelles  und  des 
Ankers  einer  kompensierten  Wendepol- 
maschine, und  zwar  einer  schneilauf  enden  Tur- 
bodynamo gibt  Figur  31aund31b.  Wegen  der 
großen  Umfangsgeschwindigkeit,  die  starke 
Zentrifugalkräfte  bewirkt,  sind  die  Kollektor- 
lamellen durch  Schrumpfringe  zusammen- 
gepreßt. Die  Ankerwickelung  ist  außer- 
halb des  Eisens  durch  kräftige  Kappen  ge- 
halten. 


Fig.  30. 


Fig.  31a. 

2b)  Unipolarmaschinen.  In  dem 
Bestreben,  den  teuren  und  zu  Funkenbildung 
neigenden  Kollektor  der  Gleichstromdynamos 
zu  vermeiden,  hat  man  versucht,  die  uni- 
polare Induktion  für  den  Maschinenbetrieb 
zu  verwerten.  Die  einzige  Bauart,  die  sich 
zu  betriebsfähigen  Dynamos  eignet,  ist 
in  Figur  32  im  Längsschnitt  dargestellt. 
Große  Feldspulen  erzeugen  zwei  ringförmige 
Kraftliniensysteme,  die  bis  auf  schmale 
Trennfugen  zwischen  Anker  und  Magnet- 
gestell im  Eisen  verlaufen.  Im  mittleren 
Absatz  der  Ankertrommel  sind  quer  zu  dem 
Kraftlinienverlaufe  einzelne  Leiter  einge- 
bettet, die  an  eine  Reihe  von  Schleifringen 


1182 


Dynamomaschinen 


geführt  sind,  um  sie  in  Serie  schalten  zu  Strecken  eignen,  und  da  man  elektrische 
können  und  höhere  Spannungen  zu  erreichen.  Lampen  und  viele  Motoren  mit  ihnen  eben- 
Eine  Serienschaltung  der  induzierten  Leiter '  sogut  wie  mit  Gleichstrom  betreiben  kann, 
wie  bei  Kollektordynamos,  ohne  jedesmaligen   so    haben    sie    sich    ein    überragendes    An- 


Fig.  31b. 


Durchgang  durch  Schleifringe,  die  früher 
vielfach  probiert  wurde,  ist  prinzipiell  nicht 
möglich.  Man  muß  daher  außerordentlich 
hohe  Geschwindigkeiten  verwenden,  wenn 
man  bei  pi  aktisch  ausführbarer  Schleifring- 
zahl auf  die  üblichen  Gebrauchsspannungen 
gelangen  will.  Die  Schwierigkeiten  der 
Konstruktion  der  Schleifringe  sind  dann 
reichlich  so  groß,  wie  die  der  schnellaufenden 
Kollektoren. 


5chlei<bürsten 

[rregerspule 
•*"-  Schleifringe 

Welle_ 
Lullspalt 

Fig.  32. 

3.  Wechselstrommaschtnen,  3  a)  Syn- 
chronmaschinen. Wie  an  Hand  von  Figur  5 
und  6  gezeigt  wurde,  entsteht  in  jeder  im  Ma- 
gnetfelde rotierenden  Drahtschleife  von  vorn- 
herein eine  zeitlich  pulsierende  Wechsel- 
spannung, die  man  durch  Schleifringe  direkt 
nach  außen  leiten  kann,  ohne  sie  erst  durch 
einen  Stromwender  künstlich  in  Gleich- 
spannung umzuformen.  Bewegt  sich  die 
induzierte  Drahtschleife  mit  der  Winkel- 
geschwindigkeit CO  in  einem  homogenen 
Magnetfelde,  so  entsteht  in  ihr  eine 
Spannung  von  der  Form 

e  =  E  sin  cot,  (8) 

die  durch  die  Figur  6  veranschaulicht  ist. 
Da  sich  Wechselströme  leicht  auf  hohe 
Spannung  bringen  lassen  und  sich  daher 
besonders  gut  zur  Fernleitung  auf  größere 


Wendungsgebiet  erobert.  Wechselstrom- 
generatoren lassen  sich  überdies  einfacher 
bauen  als  Gleichstrommaschinen,  da  sie 
keines  Kollektors  bedürfen  und  ^tlaher  be- 
sonders betriebssicher  sind. 

Die  einfachste  und  heute  fast  stets 
gebräuchliche  Form  der  Wechselstrom- 
maschinen erhält  man,  wenn  man  umgekehrt 
wie  früher  in  Figur  5  die  Feldmagnete 
rotieren  und  die  Drahtschleifen  im  Raum 
stillstehen  läßt,   so  wie  es  Figur  33  zeigt. 


Stator- 
wicklung 


Feld  mag  net 


Stator 


Schleif- 
ringe. 


Fig.  33. 

Der  um  seine  Achse  rotierende  4  polige 
Feldmagnet  besteht  aus  einem  Polkreuz, 
auf  dem  die  Erregerwindungen  sitzen.  Sie 
erhalten  den  erregenden  Gleichstrom  von 
einer  beliebigen  Strom cpielle  aus  durch  zwei 
Schleifringe  zugeführt.  Die  magnetischen 
Kraftlinieii  des  Feldmagneten  schließen  sich 
durch  den  aus  dünnen  Blechen  aufge- 
schichteten Anker,  der  die  Form  eines  Hohl- 
zylinders besitzt  und  an  seiner  Innen- 
fläche mit  Nuten  zur  Aufnahme  der  Wicke- 
lung versehen  ist.  Diese  Innen  polform 
der  Maschine  kann  für  beliebige  Polzahlen 


Dynamomaschinen 


1183 


hergestellt  werden,  die  zwischen  2  Polen 
bei  schnellaufenden  Turbogeneratoren  und 
etwa  100  Polen  bei  Langsamläufern  für 
Dampf-  oder  Gasmaschinenantrieb  schwankt. 
Innenpolmaschinen  besitzen  den  großen  Vor 
zug,  daß  dem  Feldmagneten  nur  seine 
geringe  Erregerenergie,  die  nur  ein  paar 
Prozent  ausmacht,  durch  Schleifringe 
zugeführt  zu  werden  braucht,  daß  jedoch 
die  sehr  bedeutende  im  Anker  erzeugte 
Nutzenergie  durch  feste  Leitungsverbin- 
dungen nach  außen  fließen  kann. 

In  Figur  33  ist  im  feststehenden  Anker, 
oder  wie  man  ihn  hier  vielfach  nennt,  im 
Stator  oder  Ständer,  nur  je  ein  induzierter 
Leiter  für  jeden  Pol  gezeichnet,  alle  4  sind 
unter  sich  in  Serie  geschaltet.  Um  eine 
bessere  Ausnutzung  der  Maschine  zu  erhalten, 
belegt  man  stets  einen  größeren  Teil  des 
Umfanges  mit  Leitern,  die  man  je  nach 
der  gewünschten  Spannung  in  Serie  oder 
zum  Teil  in  Parallele  schaltet.     Figur  34 

Wicklung      Jsolierrohre 


^ 


WH 


Tl 


V  \  \  U-Y  I  J  'i;   ' 

Statorbleche         Nuten 
Fig.  34 


zeigt  in  der  Draufsicht  einige  Statorspulen, 
die  V3  aller  vorhandenen  Nuten  ausfüllen, 
und  deren  Leiter  alle  hintereinander- 
geschaltet sind,  um  hohe  Spannung  zu  liefern. 
Um  bei  Hochspannungsmaschinen  eine 
gute  Isolierung  der  Wickelung  vom  Eisen 
des  Stators  zu  erzielen,  bettet  man  die 
Leiter   in   kräftige 

Isolationsröhren 
aus  Ghmmermasse 
ein,  die  ihrerseits 
in  die  Nuten  ein- 
geschoben werden. 
Figur  35  zeigt  den 
Querschnitt  einer 
solchen  Spulen- 
seite, bei  der  über- 
dies jegHche  Hohl- 
räume zwischen 
den  Leitern  durch 


Ver5chlu55t<ei 


Jsolierrohr 


umsponnene 
'    Drähte 


Fie.  35. 


Ausfüllen  mit  schmelzbarer  IsoHermasse  ver- 
mieden werden,  da  sich  alle  Luftblasen  in 
der  Hochspannungswickelung  unter  der  Ein- 
wirkung der  elektrischen  Spannung  chemisch 
zersetzen  und  die  Isolation  langsam  zerstören 
würden. 

In   allen   vier    Spulenseiten   der    Stator- 
wickelung von  Figur  33  werden  nach  Gl.  (1) 


und  (2)  gleich  große  Spannungen  vom  rotie- 
renden Magnetfelde  erzeugt,  weil  sie  alle 
gleichartig  zu  den  sie  induzierenden  Magnet- 
polen gelegen  sind  und  daher  stets  die  gleiche 
Kraftlinienzahl  umfassen.  Bei  den  ver- 
teilten Spulen  der  Figur  34  ist  das  nicht  mehr 
der  Fall;  wegen  der  verschiedenen  Weite 
aller  einzelnen  Windungen  tritt  durch  die 
innerste  Windung  nur  ein  Bruchteil  der 
Kraftlinienzahl  jedes  Poles  hindurch,  so 
daß  auch  die  in  ihr  induzierte  Spannung 
im  selben  Maße  kleiner  ist.  In  jeder  Spule, 
die  wie  in  Figur  33  eine  ganze  Polteilung 
umfaßt,  das  ist  der  Abstand  zweier 
Polmitten  am  Umfang,  wird  vom  ge- 
samten Kraftflusse  ^  jedes  Poles  nach 
Gl.  (1)  die  Spannung  «#  induziert,  wenn 
mit  0)  die  Aenderungsgeschwindigkeit 
des  Feldes,  also  die  Perioden  zahl  oder 
Frequenz  des  Wechselstromes  be- 
zeichnet wird.  Rechnet  man  diese  Zahl  pro 
Sekunde  und  berücksichtigt  auch  die  Ver- 
minderung der  Spannung  durch  die  Aus- 
breitung der  Wickelung  durch  einen  Faktor  k, 
so  wird  die  in  allen  z  Leitern  der  Maschine 
induzierte  effektive  Gesamtspannung 

E  =  k  CO  z  $  (X  10-8  in  Volt)        (9) 

In  dieser  Kappschen  Formel  ist  für  die 
üblichen  Wickelungen  k  ungefähr  gleich  2. 
Die  sekundhche  Frequenz  des  Wechsel- 
stromes ist  der  minutlichen  Umlaufszahl  n 
der  Maschine  und  der  Zahl  ihrer  Polpaare  p 
proportional,  eine  volle  Periode  wird  immer 
erst  nach  dem  Passieren  zweier  Magnetpole 
durchlaufen.     Es  ist  also: 


pn 
60 


(Perioden    pro    Sekunde).    (10) 

Um  die  in  Deutschland  übliche  Frequenz 
von  50  Perioden  zu  erzielen,  muß  man 
daher  Schnelläufer  mit  wenig,  Langsam- 
läufer mit  viel  Magnetpolen  ausrüsten. 
Neuerdings  wird  für  elektrische  Vollbahnen 
mit  Rücksicht  auf  Motoren  und  Ueber- 
tragungsleitungen  auch  vielfach  die  Frequenz 

50 

—  =  I62/3  eingeführt,  die  geringere  Polzahl 

oder  Drehzahl  der  Generatoren  erfordert. 
Der  in  Figur  33  und  34  dargestellte 
Generator  zur  Erzeugung  von  einfachem 
Wechselstrom  kann  noch  besser  ausgenutzt 
werden.  Die  von  ihm  erzeugte  Energie 
pulsiert  nämUch  im  schnellen  Wechsel, 
sie  hat  ein  Maximum  bei  momentan  hoher 
Spannung,  sie  ist  Null,  wenn  die  Spannung 
ihre  Richtung  wechselt.  Da  diese  Zeitpunkte 
durch  die  Augenbhckslage  der  Magnetpole 
vor  den  Statorleitern  bestimmt  sind,  so 
kann  man  zwischen  den  bisherigen  Leitern 
wie  in  Figur  36  noch  eine  zweite  gestrichelt 
gezeichnete  Statorwickelung  anbringen,  in 
der  stets  dann  die  maximale  Spannung  in- 


1184 


Dynamomascjiinen 


duziert  wird,  wenn  sie  in  der  ersten  Wickelung 
gerade  Null  ist.  Der  Wechselstrom  der 
zweiten  Wickelung  ist  dann  gegen  den 
ersten,  wie  Figur  37  zeigt,  um  eine  Viertel- 
periode phasenverschoben,  der  Generator 

liefert     schnell 

Wicklung! Wicklung  II       abwechselnd 

mit  beiden 

Stromkreisen 
Energie      nach 
außen,       seine 
Leistung  ist  da- 
her    insgesamt 

konstant. 
Gleichzeitig  ist 
der  Statorum- 
fang dieser 
Zweiphasen- 
maschinen 
aufs  vollkom- 
menste ausge- 
nutzt, da  jede 
Wickelung  gerade  in  der  sonst  leeren 
Spulenmitte   der  anderen  Platz  findet. 

Noch  gleichmäßigere  Wirkungen  in  dei 
Maschine    erzielt    man    durch    Anwendung 

Strom^in  Wicklung  1       II 


verbunden  sind.  Die  meist  gebräuchUche 
Drehstrom -Dreilochwickelung  in  Spulen- 
ausführung, bei  der  jede  Spulenseite  3  Nuten 
belegt,     zeigt    Figur    40    schematisch    und 


I _ 


Fig.  36. 


L90OJ 


-Penode  =  360°- 
F;g.  37. 


von  Dreiphasenstrom,  meist  kurzweg 
Dreh  Strom  genannt,  der  nach  Figur  38 
aus  drei  um  je  eine  Drittelperiode  versetzten 
Wechselströmen  besteht,  die  in  drei  ebenso 
unter  sich  versetzten  Statorwickelungen 
erzeugt  werden.  Figur  39  zeigt  in  Draufsicht 
eine  solche  Drehstromwickelung,  bei  der  die 
Stäbe    jeder    Wickelungsphase    fortlaufend 


-120''-*^120°- 
Fig.  38. 


Fig.  40. 

Figur  41  in  der  Ansicht  der  fertigen  Maschine; 
man  kommt  mit  2  Spulenformen,  abwechselnd 
kurzen  und  langen  abgekröpften  aus,  wobei 
auf  die  Breite  jeder  Polteilung  stets  drei 
Spulenseiten  entfallen. 


Fi?.  39. 


Fig.  41. 

Alle  Drehstromanlagen  bieten  den  be- 
sonderen Vorteil,  daß  man  für  die  drei  Phasen- 
ströme, deren  Spannungen  ja  unabhängig 
voneinander  sind,  gemeinsame  Fernleitungen 
verwenden  kann,  so  wie  es  die  Dreieck- 
schaltung  der   Wickelungen   in   Figur  42 


Fig.  42. 

zeigt.  Die  Ströme  der  Wickelungen  stören 
sich  gegenseitig  nicht,  sondern  setzen  sich 
einfach    zusammen.       Wegen    der    Phasen- 


Dynamomaschinen 


1185 


Verschiebung  von  Vs  Periode  sind  die 
Linienströme  nicht  doppelt,  sondern  nur 
V^3  =  1, 73  mal  so  groß  wie  die  Phasenströme  der 
Wickelungen.  Da  nach  der  Darstellung  der 
Stromkurven  in  Figur  38  die  algebraische 
Summe  der  drei  Phasenströme  jederzeit 
Null  ist,  so  wendet  man  vielfach  die  Stern- 
schaltung der  Figur  43an,  bei  der  demgemäß 


Fig.  43. 

eine  Anhäufung  von  Strom  im  Sternpunkte 
nicht  eintreten  kann.  Die  Linienspannung 
ist  hier  1^3 mal  so  groß  wie  die  Phasen- 
spannung. 

Es  ist  zweckmäßig,  den  zeithchen  Verlauf 
der  Geueratorspannung  möglichst  regelmäßig 
zu  gestalten;  als  erstrebenswert  gilt  die 
Sinuskurve,  die  in  Gl.  (8)  gewonnen 
wurde,  uud  die  auch  in  den  Figuren  37  und  38 
dargestellt  ist.  Jede  Abweichung  der 
Spanuung  und  des  Stromes  von  der  Sinus- 
form bedingt  vergrößerte  Energieverluste 
in  den  angeschlossenen  Motoren,  und  führt 
leicht  zu  luduktionsstörungen  von  Schwach- 
stromleituugen,  die  in  der  Nähe  der  Stark- 
strom -  Wechselstromleitungen  verlaufen. 
Sinusförmige  Spannung  kann  nur  dann  in- 


Fig.  44. 

duziert  werden,  wenn  die  Kraftliniendichte 
unter  den  Feldpolen  ebenfalls  sinusförmig 
verläuft,  wenn  sie  also  in  der  Polmitte  am 
größten  ist  und  nach  den  Seiten  zu  bis 
•auf  Null  abfällt.  Man  pflegt  deshalb  den 
Luftspalt  zwischen  Statoreisen  und  Polschuh 
des    Feldmagneten    am    Rande    des    Poles 


größer  zu  halten  als  in  seiner  Mitte,  so  wie 
es  Figur  44  zeigt.  Da  die  Verteilung  der 
Statorwickelung  auf  mehrere  Nuten  ebenfalls 
auf  eine  glatte  Kurvenform  hinzielt,  so 
liefern  derartige  Maschinen  meistens  gut 
sinusförmige  Spannungen. 

Für  sehr  hohe  Tourenzahlen,  z.  B. 
3000  pro  Minute,  wie  sie  für  Generatoren 
init  Dampfturbinenbetrieb  nötig  sind,  eignet 
sich  die  Konstruktion  der  ausgeprägten 
Feldpole  nicht,  da  die  mechanische  Be- 
anspruchung durch  FHehkräfte  sehr  groß 
und  ungleichmäßig  wird.  Man  baut  daher 
für  Turbogeneratoren  kreisrunde  Magnet- 
walzen, bei  denen  die  Erregerwickelung  nach 
Figur  45  in  Nuten  am  Umfange  eingelegt  wird, 
die  nachträglich  mit  Metallkeilen  verschlossen 
werden.  Durch  Staffelung  der  erregenden 
Windungszahl  in  den  Nuten  oder  Freilassen 
der  Pole  selbst  kann  man  sich  hier  der  sinus- 
förmigen Feldkurve  behebig  annähern,  so 
daß  diese  Maschinen  in  elektrischer  Hinsicht 
sehr  vollkommen  sind.  Ein  solcher  Turbo- 
rotor kann  wie  ein  Gleichstromanker  aus 
Blechen  aufgeschichtet  werden,  neuerdings 
schmiedet  man  ihn  oft  aus  einem  Stück 
mit  seiner  Welle,  wodurch  die  Festigkeit 
erhöht  wird. 

Wird  ein  Wechselstromgenerator  mit 
Strom  belastet,  indem  man  seine  Spannung 
auf  äußere  Kreise  arbeiten  läßt,  so  tritt, 
genau  wie  bei  Gleichstrommaschinen,  ein 
Ankerrückwirkungsfeld  auf,  das  das  Erreger- 
feld modifiziert.  Seine  Entstehung  soll  an 
Figur  46  erläutert  werden,  bei  der  ein  2pohger 
Feldmagnet  in  einem  Stator  mit  ganz 
behebiger  z.  B.  mehrphasiger  verteilter 
Wickelung  rotiert.  Durch  die  Strich- 
dicke ist  angedeutet,  daß  die  induzierte 
Spannung  in  den  Leitern  am  größten  ist, 
die  jeweils  unter  den  Polmitten  liegen 
und  vom  vollen  Erregerfeld  *,>  geschnitten 
werden;  sie  ist  Null  in  den  neutralen  Zonen 
zwischen  den  Polen.  Die  Spannungsver- 
teilung verschiebt  sich  natürlich  zeithch 
gemeinsam  mit  den  rotierenden  Magnet- 
polen. Die  sinusförmig  pulsierenden  Span- 
nungen aller  Leiter  erzeugen  im  gesamten 
Stromkreise  pulsierende  Ströme,  die  zwar 
mit  derselben  Frequenz  oszilheren,  aber  wie 
in  Figur  47  der  Spannung  je  nach  der  magne- 
tischen Beschaffenheit  der  Stromverbraucher 


Fig.  45. 
Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  n. 


75 


1186 


Dynamomaschinen 


um  eine  gewisse  Phasenverschiebung 
nacheilen,  die  praktisch  meist  Vio  bis  V20  der 
ganze  Periode  beträgt.  In  jedem  Leiter 
des  Statorumfanges  bleibt  daher  der  Strom 


.    .         Fig.  46. 

hinter  der  Spannung  um  dasselbe  Maß  zurück, 
das  hier  räumhch  20  bis  40  Grad  beträgt. 
Die  Stromverteilung  am  Umfange,  deren 
Stärke  in  Figur  46  durch  die  Schraffierung 
der  Leiter  angedeutet  ist,  eilt  also  dem 
Magnetfelde  um  das  Maß  der  Phasen- 
verschiebung zwischen  äußerem  Strom  und 
elektromotorischer  Kraft  räumlich  nach. 
Die  im  Stator  fheßenden  Ströme  er- 
zeugen das  Ankerrückwirkungsfeld  $a,  dessen 
Krafthnien  gestrichelt  gezeichnet  sind    und 


Fig.  47. 

dessen  Achse  in  Figur  46  eingetragen 
ist.  Die  eine  Komponente  dieses  Anker- 
drehfeldes,  das  mit  gleicher  Geschwindig- 
keit wie  der  Feldmagnet  rotiert,  schwächt 
als  Ankergegenfeld  #g  das  Erregerfeld; 
die  Größe  der  Schwächung  ist  direkt  ab- 
hängig von  der  Phasenverschiebung,  mit 
der  die  Maschine  arbeitet.  Da  die  Feld- 
schwächung einen  erhebhchen  Spannungs- 
abfall bewirkt,  so  arbeiten  Wechselstrom- 
generatoren mit  starker  Phasenverschiebung 
im  äußeren  Stromlcreise  sehr  ungünstig 
und  müssen  dauernd  nachreguHert  werden. 
Man  bewirkt  dieerforderhcheVerstärkung  des 
Erregerstromes  mit  zunehmender  Belastung 
derMaschinefast  stets  durch  automatische  Re- 


guhervorrichtungen.  Die  zweite  Komponente 
des  Rückwirkungsfeldes,  das  Ankerquer- 
feld #q  bildet  sich  ungleichmäßig  über 
den  Umfang  aus,  weil  ihm  gerade  in  seiner 
Achse  die  Pollücke  des  Feldmagneten  gegen- 
übersteht. Es  verzerrt  daher  das  ursprüng- 
lich vorhandene  Erregerfeld  stark,  so  daß 
die  von  ihm  induzierte  Spannungskurve 
unregelmäßige  Form  erhält.  Maschinen 
mit  voller  Magnetwalze  nach  Figur  45 
sind  natürlich  frei  von  dieser  letzten  Störungs- 
erscheinung. 

Außer  diesen  Rückwirkungsfeldern,  die 
im  wirksamen  Eisenkreise  der  Maschinen 
verlaufen,  bilden  sich  unter  der  Wirkung 
des  Ankerstromes  auch  noch  lokale  Streu- 
felder aus,  deren  Kraftlinien  einerseits 
die  Leiter  jeder  Nute  für  sich  umschhngen 
(Nutenstreuung),  und  die  andererseits  die 
Stirnverbindungen  aller  Spulen  umgeben 
(Stirnstreuuug).  Das  Entstehen  und  Ver- 
schwinden dieser  Streukraftlinien  induziert 
Selbstinduktionsspannungen  in  der  Anker- 
wickelung, die  zeitlich  um  eine  Viertel- 
periode gegen  den  Strom  verzögert  sind. 
Sie  vergrößern  daher  die  gesamte  wirksame 
Phasenverschiebung  zwischen  Strom  und 
Spannung  ungünstig  und  bewirken  auch  für 
sich  einen  schädlichen  Spannungsabfall  der 
Maschine. 

Natürlich  kann  man  auch  das  eigentliche 
Ankerrückwirkungsfeld  als  Streufeld  der 
Statorwickelung  auffassen,  das  sich  nur 
durch  den  Luftspalt  und  die  Feldmagnete 
schließt  und  Zusatzspannungen  in  der  Wicke- 
lung induziert.  Diese  Anschauung  ist  nicht 
sehr  genau,  weil  das  Ankerfeld  ja  eine  Ver- 
zerrung und  Schwächung  des  Erregerfeldes 
bewirkt,  welch  letztere  von  der  Magnet- 
charakteristik der  Maschine  abhängt.  Sie 
hefert  aber  eine  sehr  einfache  Darstellung 
in  dem  Vektordiagramm  der  Synchron, 
maschine ,  in 
dem  die  sinus- 
förmigen Span- 
nungen und 
Ströme  mit 
ihren  Phasen- 
verschiebungen 
graphisch  dar- 
gestellt werden. 
(Vgl.  den  Ar- 
tikel „Wech- 
selströme".) 

Von  dem 
in  der  Maschi- 
ne rotierenden 
Magnetfelde  *e  der  Figur  48  wird  die  um 
90°  zeitMch  nacheilende  elektromotorische 
Kraft  E  in  der  Statorwickelung  induziert. 
Der  Belastungsstrom  J  eilt  der  Spannung 
um  die  Phasenverschiebung  cp  nach;  er 
bewirkt    durch    Streuung    und    Ankerrück- 


Fig.  48. 


Dynamümaschinen 


li&7 


Wirkung  einen  induktiven,  um  90"  ihm 
nacheilenden  Spannungsabfall  S  und  wegen 
des  Ankerwiderstandes  auch  einen  geringen 
Ohmschen  Abfall  0  in  Phase  mit  ihm  selbst. 
Die  Klemmenspannung  K  des  Generators 
sinkt  daher  mit  wachsendem  Belastungs- 
strome, außerdem  eilt  sie  der  elektromoto- 
rischen Kraft  immer  um  die  innere  Phasen- 
verschiebung e  nach. 

Um  zwei  Wechselstrommascbinen  parallel 
zu  schalten,  muß  man  sie  außer  auf  Span- 
nungsgleichheit, zunächst  auf  korrespon- 
dierende Geschwindigkeit  bringen,  so  daß 
ihre  Periodenzahlen  genau  übereinstimmen. 
Um  ferner  vor  dem  Einschalten  einer  neuen 
Maschine  ans  Netz  sicher  zu  sein,  daß  auch 
die  Phasenlage  ihrer  Spannung  mit  der  des 
Netzes  übereinstimmt,  überbrückt  man  die 
Schalter  nach  Figur  49  mit  Synchronisier- 

Drehstromnetz 


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: 

Fig.  49. 

lampen,  die  jeden  Spannungsunterschied 
anzeigen.  Bleiben  sie  längere  Zeit  dunkel, 
so  darf  man  den  Schalter  einlegen.  Zur 
Vergrößerung  der  Leistungsabgabe  einer 
parallelgeschalteten  Synchronmaschine  ge- 
nügt es  nicht,  einfach  ihr  Magnetfeld  zu 
verstärken.  Man  muß  vielmehr  die  Füllung 
ihrer  Antriebskraftmaschine  durch  Verstellen 
ihres  Regulators  vergrößern,  so  daß  das 
Polrad  der  Wechselstrommaschine  kräftiger 
herumgezogen  wird  und  sich  dadurch  stärker 
an  der  Energielieferung  beteiligt. 

Man  findet  häufig,  daß  Synchronma- 
schinen nicht  gut  parallel  laufen,  sondern 
heftig  gegeneinander  pendeln,  wobei  starke 
Ausgleichsströme  in  ihnen  zirkuheren.  In 
der  Tat  sind  ja  die  Polräder  beider  Maschinen 
nicht  mechanisch  starr  verbunden,  sondern 
nur  durch  elektromagnetische  Kräfte  ge- 
kuppelt. Solange  beide  Maschinen  gleiche 
Ströme  ins  Netz  senden,  haben  auch  ihre 
Feldmagnete  nach  den  Ausführungen  an 
Figur  46  gleiche  Lage  im  Raum  und  für 
beide  gilt  dasselbe  Vektordiagramm  48. 
Bleibt  aber  ein  Polrad  durch  irgendeine 
Unregelmäßigkeit  ein  wenig  zurück,  so 
verschiebt  sich  die  Lage  der  induzierten 
elektromotorischen  Kraft  E  gegenüber  der 
Netzspannung  K,  der  geheferte  Strom  und  da- 
her die  Leistung  wird  dadurch  kleiner,  so  daß 


das  Pokad  wieder  voreilt.  Es  tritt  also  eine 
synchronisierende  Kraft  auf,  die  die 
Magnetpole  bei  jeder  Störung  wieder  in 
den  synchronen  Gang  hineinzieht.  Natürhch 
verläuft  die  Rückkehr  wegen  der  Massen- 
wirkung der  Polräder  unter  erheblichen 
Pendelungen,  den  Eigenschwingungen  der 
Maschine,  die  auch  störende  Pulsationen  von 
Strom  und  Spannung  im  Gefolge  haben. 
Stimmt  der  Takt  der  Antriebsdampf-  oder 
Gasmaschine  mit  dem  der  Eigenschwingungen 
überein,  so  kann  dies  durcli  Resonanz  ver- 
stärkte Pendeln  so  kräftig  werden,  daß  der 
Betrieb  gefährdet  wird.  Ein  Abhilfsmittel 
ist  meistens  nur  die  Veränderung  der 
Schwungmassen  des  Magnetrades. 

Da  die  mechanische  Energieübertragung 
der  Synchronmaschinen  ganz  ähnhch  wie 
bei  Gleichstrommaschinen  durch  die  Kraft- 
äußerung zwischen  Magnetfeld  und  Anker- 
drähten bewirkt  wird,  deren  stromführender 
Teil  nach  Figur  46  im  stärksten  Felde  hegt, 
so  kann  man  sie  auch  als  Synchron- 
motoren mechanische  Arbeit  verrichten 
lassen.  Von  vornherein  müssen  sie  dann,  etwa 
durch  einen  Hilfsmotor,  auf  synchrone  Ge- 
schwindigkeit gebracht  werden,  hat  man  sie 
erregt  und  ans  Netz  geschaltet,  dann  laufen 
sie  mit  absolut  konstanter  Drehzahl  w-eiter, 
unabhängig  von  der  Stärke  der  Belastung. 
Nach  dieser  richtet  sich  allein  das  Maß  des 
Nacheilens  der  Feldmagnete  gegenüber  der 
nunmehr  treibenden  Stromverteilung  am 
Statorumfange. 

Die  Erscheinungen  des  Kurzschlusses 
größerer  Synclu'onmaschinen  verdienen  noch 
besprochen  zu  werden,  weil  sie  in  den  heu- 
tigen großen  Zentralanlagen  manchmal  mit 
großer  Heftigkeit  auftreten.  Entsteht  im 
Leitungsnetze  durch  irgendeine  Störung, 
z.  B.  Durchschlagen  eines  Kabels  infolge 
BMtzschlag,  eine  direkte  Verbindung  der 
Spannung  führenden  Leitungen,  ein  so- 
genannter Kurzschluß,  so  kann  sich  die 
gesamte  Maschinenspannung  über  den 
äußerst  kleinen  Widerstand  der  Leitungen 
selbst  ausgleichen  und  erzeugt  dabei  große 
Ströme.  Das  Anwachsen  des  Stromes  wird 
im  wesenthchen  begrenzt  durch  die  Selbst- 
induktion der  Generatorwickelung  und  auch 
der  Leitungen.  Der  Strom  steigt  plötzHch 
so  stark  an  und  erzeugt  dabei  so  starke 
Streufelder,  bis  die  entsprechende  Streu- 
spannung der  induzierten  Maschinenspannung 
das  Gleichgewicht  hält.  Da  die  Streu- 
spannung des  normalen  Stromes  meist  nur 
einen  geringen  Bruchteil  der  Maschinen- 
spannung beträgt,  so  steigt  der  plötzhche 
Kurzschlußstrom  auf  ein  hohes  Vielfaches 
des  Normalstromes  an.  Gleichzeitig  sucht 
sich  auch  das  Ankerrückwirkungsfeld  im 
Eisenkreise  der  Maschine  auszubilden,  was 
aber  wegen  der  großen  magnetischen  Trägheit 

75* 


1188 


Dynamomaschinen 


des  Hauptfeldes  nur  langsam  von  statten 
geht.  Erst  nach  Ablauf  vieler  Wechsel- 
stromperioden vermag  das  Ankergegenfeld 
des  Kurzschlußstromes  das  Erregerfeld  auf 
einen  geringen  Betrag  herabzudämpfen,  so 
daß  dann  der  stationäre  Kurzschlußstrom 
nur  das  3-  bis  5  fache  des  Normalstromes 
beträgt.  Der  plötzliche  Kurzschlußstrom, 
dessen  zeithcher  Verlauf  für  einen  größeren 
Generator  in  Figur  50  dargestellt  ist,  äußert 


Plötzlicher 

Kunschlussstrom 


JWy/VV^AAA' 


Fig.  50. 

meistens  gefährliche  mechanische  Wir- 
kungen ;  er  kann  Leitungen  und  Wickelungen 
der  Maschine  vollständig  zerstören  und  hat 
hier  und  da  explosionsartige  Wirkungen 
hervorgebracht.  Man  hält  ihn  neuerdings 
durch  künstlich  groß  bemessene  Streuung 
der  Maschine  in  gefahrlosen  Grenzen. 

3b)  Asynchronmaschinen.  Die  eben 
beschriebenen  Synchronmaschinen  eignen  sich 
wegen  ihrer  großen  Pendelgefahr  nicht  gut 
für  den  normalen  Betrieb  als  Motoren  für 
Arbeitsmaschinen,  bei  denen  sie  ohne  jede 
Aufsicht  dauernd  arbeiten  müssen.  Die 
Möglichkeit  des  Pendeins  rührt  her  von  den 
magnetischen  Kräften,  die  zwischen  dem 
durch  Gleichstrom  erregten  Felde  des  Magnet- 
rades und  den  Statorströmen  auftreten.  In 
den  asynchronen  Wechselstrommoto- 
ren, die  oft  einfach  Drehstrommotoren 
genannt  werden,  weil  sie  fast  durchweg  mit 
Dreiphasenstrom  betrieben  werden,  benutzt 
man  kein  durch  Gleichstrom  erregtes  Feld, 
sondern  man  läßt  allein  das  Magnetfeld 
der  Statorleiter  wirken,  das  hier  nicht  als 
schädliches  Ankerrückwirkungsfeld,  sondern 
als  nützhches  Triebfeld  dient.      Um  es  zur 


vollen  Ausbildung  zu  bringen,  was  hier  im 
Gegensatze  zu  den  Synchronmaschinen  er- 
wünscht ist,  führt  man  den  Stator  und 
Rotor  mit  ausgebreitetem  Eisen  ohne 
körperliche  Pole   aus,    so    wie  es  Figur  51 


'     Fig.  51. 

im  Querschnitt  und  Figur  52  in  Ansicht 
zeigt;  der  Luftspalt  zwischen  dem  Stator- 
und  Rotoreisen  wird  dabei  so  klein  wie 
möglich  gehalten,  meist  nur  Bruchteile  eines 
Millimeters,  um  ein  starkes  Feld  zu  er- 
zielen. Die  Statorwickelung  wird  genau  so 
wie  bei   Synchronmaschinen   ausgeführt. 

Als  Rotorwickelung  wird  meist  eine  der 
Statorwickelung  analoge  Dreiphasenwicke- 
lung angewandt,  aber  als  Mantelwickelung 
nach  Fig.  39,  was  Figur  52  zeigt;  oft  benutzt 
man  auch  eine  Käfig  Wickelung,  die 
einfach  aus  Kupferstäben  an  der  Oberfläche 
des  Rotors  besteht,  die  an  den  beiden  Stirn- 
seiten durch  Ringe  unter  sich  leitend  ver- 
bunden sind.  Ein  solcher  Kurzschlußanker 
ist  in  Figur  51  dargestellt,  die  Wirkungsweise 
beider  im  Betriebe  ist  dieselbe.  Der  Rotor 
wird  genau  so  wie  ein  Gleichstromanker  aus 
Eisenblechen  mit  Nuten  am  Umfange  auf- 
geschichtet, so  daß  er  sich  ohne  erhebhche 
Verluste  im  Magnetfelde  drehen  kann. 

AVerden  die  Statorleiter  vom  Drehstrom 
durchflössen,  so  erzeugen  sie  in  der  Maschine 
ein  magnetisches  Feld.  Da  sich  das  Maximum 
der    Stromstärke   mit   fortschreitender   Zeit 


Fisj.  52. 


Dynamomaschinen 


1189 


immer  auf  andere  Phasen  verschiebt,  so 
wandert  die  StromverteiUmg  in  den  Stator- 
leitern, die  für  irgendeinen  Moment  in  Figur 51 
wieder  durch  die  Schraffierung  der  Drähte 
angedeutet  ist,  dauernd  im  Kreise  herum, 
und  führt  das  erzeugte  Magnetfeld  mit  sich 
fort.  In  dem  dargestellten  zweipoligen 
System,  bei  dem  jede  der  drei  Phasenwicke- 
lungen zweimal  je  ein  sechstel  des  Umfanges 
belegt,  läuft  das  magnetische  Drehfeld 
daher  bei  jeder  ganzen  Wechselstromperiode 
einmal  herum.  Speist  man  einen  solchen 
Motor  mit  Wechselstrom  von  50  Perioden 
in  der  Sekunde,  so  macht  sein  Drehfeld 
in  der  Minute  50.60  =  3000  Umläufe; 
bei  mehrpohgen  Maschinen  läuft  es  ent- 
sprechend langsamer,  und  zwar  gemäß 
Gl.    (10)    mit    einer    minutlichen    Drehzahl 

N  =  ^-^  (11) 

p  ^  ^ 

Dieses  Drehfeld  streicht  nun  über  die 
Kotorleiter  hinweg  und  induziert  in  ihnen 
Spannungen,  deren  Größe  von  der  Schnitt- 
geschwindigkeit der  Leiter  mit  dem  Felde 
abhängt  und  sich  nach  Gl.  (2)  für  jeden  Leiter, 
oder  nach  Gl.  (9)  für  die  ganze  Wickelung 
berechnen  läßt.  In  der  geschlossenen  Rotor- 
wickelung, einerlei  ob  Käfigwickelung  oder  von 
außen  kurz  geschlossene  Mehrphasenwicke- 
lung, entstehen  dadurch  starke  Ströme,  die 
unter  der  Einwirkung  des  vorhandenen  Mag- 
netfeldes durch  ihre  Kraftwirkung  den  Rotor 
in  Drehung  versetzen.  Je  schneller  sich  der 
Rotor  unter  der  Wirkung  dieser  elektro- 
motorischen Kräfte  dreht,  um  so  geringer 
wird  die  Schnittgeschwindigkeit  zwischen 
Drehfeld  und  Rotorleitern,  so  daß  die  Span- 
nung, und  daher  auch  die  Stromstärke  im 
Rotor,  mit  zunehmender  Drehzahl  abnimmt, 
bis  sie  im  Synchronismus,  wenn  Rotor 
und  Feld  sich  gleich  schnell  drehen,  überhaupt 
verschwindet. 

Da  der  Motor  daher  bei  synchronem 
Laufe  in  Richtung  des  Drehfeldes  kein  Dreh- 
moment mehr  entwickeln  kann,  so  ist  dies 
der  Zustand  des  absoluten  Leerlaufes.  Be- 
lastet man  den  Rotor  mechanisch,  so  bleibt 
er  in  seiner  Geschwindigkeit  hinter  dem 
Drehfelde  zurück,  bis  in  ihm  so  starke 
Spannungen  und  Ströme  induziert 
werden,  daß  deren  elektromagnetische 
Kräfte  zur  Ueberwindung  des  Belastungs- 
drehmomentes ausreichen.  Der  Motor  läuft 
also  stets  asynchron,  er  weicht  um  das  Maß 
der  Schlüpf  ung  von  der synchronenDreh zahl 
der  Gl.  (11)  ab.  Da  man  den  Widerstand  der 
Rotorleiter  so  gering  wie  möglich  macht,  so 
genügt  schon  eine  sehr  geringe  Schlüpfung,  die 
je  nach  der  Motorgröße  y^  bis  5%  der  syn- 
chronen Drehzahl  beträgt,  um  eine  Spannung 
zur  Erzeugung  ausreichend  starker  Rotor- 
ströme zu  induzieren.    Je  geringer  der  Rotor- 


widerstand ist,  um  so  geringere  Schlüpfung 
wird  von  ihm  bei  normalem  Drehmomente 
verursacht.  Kurzschlußanker  mit  Käfig- 
wickelung sind  wegen  ihrer  geringen  unwirk- 
samen Leitungsteile  am  günstigsten,  sie 
besitzen  eine  fast  konstante  Drehzahl  bei 
veränderücher  Belastung. 

Die  Periodenzahl  der  im  Rotor  indu- 
zierten Spannungen  und  damit  auch  die 
Frequenz  der  Rotorströme,  die  beim  Still- 
stande des  Rotors  ebenso  groß  ist  wie  im 
Stator,  nimmt  mit  zunehmender  Drehzahl 
entsprechend  der  geringer  werdenden  Schlüp- 
fung zwischen  Feld  und  Rotor  ab  und  besitzt 
im  normalen  Arbeitsbereiche  des  Motors 
nur  sehr  geringe  Werte.  Pendelerscheinungen 
können  bei  Asynchronmotoren  niemals  auf- 
treten, denn  ihr  Rotor  ist  nicht  wie  bei 
Synchronmotoren  elastisch  an  die  jeweilige 
Lage  der  stärksten  Statorströme  am  Umfange 
gebunden,  sondern  er  kann  ähnhch  einer 
Reibungskuppelung  beliebig  stark  gegen 
das    Drehfeld    der    Statorströme   schlüpfen. 

Da  im  Rotor  eines  belasteten  Dreh- 
strommotors starke  Ströme  fheßen,  so  üben 
diese  eine  elektromagnetische  Rückwirkung 
auf  den  Stator  aus.  Sie  ist  aber  hier  von 
wesentlich  anderer  Art  als  bei  Gleichstrom- 
maschinen oder  Synchronmaschinen,  Das 
Magnetfeld  des  Motors,  das  die  Rotor- 
und  auch  die  Statorleiter  umschlingt, 
wird  einerseits  von  den  Statorströmen  er- 
zeugt, andererseits  induziert  es  aber  bei 
seinem  Umlauf  in  der  Statorwickelung 
selbst  Spannungen  und  zwar  von  solcher 
Größe,  daß  diese  gerade  der  Netzspannung 
das  Gleichgewicht  halten.  Wäre  das  Magnet- 
feld schwächer,  dann  würde  wegen  der 
auftretenden  Spannungsdifferenz  sofort  ein 
größerer  Strom  in  den  Stator  fheßen,  der 
es  wieder  auf  seine  der  Spannung  ent- 
sprechende Stärke  brächte.  Gl.  (9),  die 
ursprünghch  nur  die  Größe  der  von  einem 
gegebenen  Felde  induzierten  Spannung  in 
einer  Wechselstromwickelung  angab,  be- 
stimmt also  auch  umgekehrt  die  Stärke 
des  Magnetfeldes  $,  das  von  der  Wechsel- 
spannung E  eines  Netzes  in  der  Wickelung 
erzeugt  wird,  ganz  unabhängig  davon,  was 
für  Einflüsse  sonst  noch  auf  die  Magnet- 
wickelung wirken.  Für  ausgebreitete  Dreh- 
stromwickelungen und  sinusförmigen  Ver- 
lauf des  Drehfeldes  ergibt  sich  seine 
Stärke  zu 

E 


2,12  CO  z 


(12) 


Entstehen  nun  bei  mechanischer  Be- 
lastung des  Motors  starke  Ströme  in  den 
Rotorleitern,  so  wirken  diese  im  ersten 
Momente  wohl  auf  eine  Schwächung  des 
Magnetfeldes  hin.  Wegen  des  zwangläufigen 
Zusammenhanges    zwischen    Feld    und    er- 


1190 


Dynamoinaschiiien 


zeugender  Spannung  tritt  diese  aber  nicht 
dauernd  ein,  es  fließt  vielmehr  sofort  ein 
so  starker  Strom  vom  Netz  in  die  Stator- 
wickelung, daß  er  außer  zur  Erzeugung  des 
Magnetfeldes  auch  noch  zur  Aufhebung 
der  magnetischen  Eückwirkung  der  Rotor- 
ströme ausreicht.  Während  also  die 
Statorwickelung  beim  Leerlauf  nur  Magne- 
tisierungsstrom zur  Erzeugung  des 
Feldes  führt,  entnimmt  sie  dem  Netze 
entsprechend  der  zunehmenden  Belastung 
des  Motors  auch  Arbeitsstrom,  der  durch 
Vermittelung  des  Magnetfeldes  auf  den 
Rotor  übertragen  wird  und  dabei  die  Energie- 
zufuhr zu  diesem  bewirkt.  Es  ist  beachtens- 
wert, daß  beim  asynchronen  Motor  die 
Energie  auf  diese  Weise  ohne  Jede  leitende 
elektrische  Verbindung  auf  den  bewegten 
Rotor  übertragen  und  dort  in  mechanische 
Drehungsenergie  verwandelt  wird. 

Außer  dem  Hauptfelde  des  Asynchron- 
motors, das  im  wirksamen  Eisen  verläuft, 
treten  auch  noch  schädhche  Streufelder 
auf,  die  ähnlich  wie  bei  Synchronmaschinen 
sowohl  im  Stator  wie  im  Rotor  die 
Stirnverbindungen  der  Wickelungen  und 
die  Nuten  umschlingen.  Außerdem  bilden 
sich  noch  lokale  Streufelder  im  Luftspalte 
aus,  die  davon  herrühren,  daß  sich  die 
Stator-  und  Rotornuten,  und  daher  auch  ihre 
Stromverteilungen,  fast  nie  vollständig  decken. 
Um  möghchst  gleichmäßige  Stromverteilung 
und  Magnetfelder  zu  erzielen,  wendet  man 
besonders  im  Rotor  möghchst  große  Nuten- 
zahl an  und  schheßt  die  Nuten  am 
Luftspalte  bis  auf  einen  schmalen  Schlitz. 
Figur    53    zeigt    einen    Querschnitt    durch 


Motorfeld  erzeugt,  geht  bei  Belastung  ein 
Teil  von  ihr  zur  Erzeugung  der  schäd- 
lichen Streufelder  verloren.  Bei  den  meisten 
Motoren  werden  die  Streufelder  bereits  bei 
Belastung  mit  dem  2-  bis  Sfachen  des 
normalen  Drehmomentes  und  Stromes  so 
groß,  daß  das  geschwächte  Hauptfeld 
nicht  mehr  zur  Ueberwindung  des  mecha- 
nischen Drehmomentes  ausreicht  und  der 
Motor  stehen    bleibt.     Figur    54    zeigt    die 


ohne  Streuung 


-mit  Streuung 
niasswiderstand 


Fig.  53. 

einige  Stator-  und  Rotornuten,  der  erstere 
besitzt  eine  Hochspannungswickelung,  der 
letztere  eine  Stabwickelung  für  geringe 
Spannung. 

Die  Stärke  aller  Streufelder  ist  pro- 
portional dem  Belastungsstrome,  der  die 
Wickelungen  durchfheßt;  er  induziert  in 
ihnen  Streuspannungen,  die  die  wirksamen 
Spannungen  im  Stator  und  Rotor  ver- 
kleinern und  dadurch  eine  Schwächung  des 
Hauptfeldes  bewirken.  Während  die  Netz- 
spannung im   Leerlaufe   nur   das   nützhche 


Drehmoment  M 
Fig.  54. 

Tourencharakteristik  der  Motoren  ohne  und 
mit  Berücksichtigung  der  Streuung.  Man 
sucht  die  Streufelder  aus  diesen  Gründen 
so  klein  wie  möghch  zu  halten,  doch  gelangt 
man  praktisch  beim  normalen  Strome  kaum 
unter  20%  vom  Hauptfelde. 

Da  das  wirksame  Motorfeld  bei  großer 
Schlüpfung  und  geringer  Drehzahl  durch 
die  Wirkung  der  Streuung  fast  ausgeblasen 
wird,  so  ist  das  Anlaufmoment  im  Stillstande 
sehr  gering,  so  wie  es  die  Drehmomentkurve 
der  Figur  54  zeigt.  Würde  man  ähnhch 
wie  bei  Gleichstrommotoren  einen  Anlaß- 
widerstand in  die  Zuleitungen  des  Motors 
schalten,  so  würde  man  nicht  nur  die  wirk- 
samen Ströme  und  damit  die  Streufelder, 
sondern  im  selben  Maße  auch  Spannung  und 
Hauptfeld  schwächen,  so  daß  das  Anlauf- 
monient  noch  kleiner  würde.  Vergrößert 
man  aber  den  Rotorwiderstand  künsthch, 
so  werden  die  Ströme  und  dadurch  die 
Streufelder  erheblich  vermindert,  ohne  daß 
die  Statorspannung  abgedrosselt  wird,  so 
daß  das  Hauptfeld  des  Motors  in  voller 
Stärke  bestehen  bleibt  und  auch  im  Still- 
stande des  Rotors  ein  kräftiges  Anlauf - 
moment  verursacht,  was  in  Figur  54  eben- 
falls dargestellt  ist. 

Zur  Einschaltung  des  Anlaßwiderstandes 
muß  man  die  mehrphasige  Rotorwickelung 
nach  außen  führen,  am  besten  durch  3  Schleif- 
ringe mit  Bürsten,  an  die  der  regelbare 
dreiphasige  Widerstand  nach  dem  Schema 
der  Figur  55  angeschlossen  ist.  Stator-  und 
Rotorwickelung  sind  dort  in  Dreieck  ge- 
schaltet, man  könnte  sie  ebensogut  auch  in 
Sternschaltung  ausführen.  Außer  zum 
Anlassen  kann  der  Schlupfwiderstand  auch 
dazu  dienen,    die  Drehzahl    des   belasteten 


Dy  nam  omaschüien 


1191 


Motors  zu  regulieren,  so  daß  sie  sich  beliebig 
weit  vom  Synchronismus  entfernen  kann. 
Bei  dieser  Schlupfregelung  werden  im 
Rotor  größere  Spannungen  induziert,  als  sie 
zur  Erzeugung  der  Rotorströme  in  seinem 
Eigenwiderstand  nötig  wären;  sie  dienen  dazu 
den  Strom  durch  den  Schlupfwiderstand  zu 
treiben  und  bewirken  dort  eine  Umsetzung 
der  nicht  ausgenutzten  Schlupfenergie  in 
Wärme.  Der  bequemen  Kühlung  und  Rege- 
lung wegen  werden  als  Schlupfwiderstände 
häufig  Wassertröge  benutzt,  in  die  zur  Strom- 
zuführung 3  Platten  eingetaucht  werden. 


Fig.  55. 

Treibt  man  eine  Asynchronmaschine  von 
außen  mit  größerer  als  synchroner  Geschwindig- 
keit an,  während  man  ihre  Stator\vickehing  am 
Netze  liegen  läßt,  so  wechseln  die  im  Rotor 
induzierten  Spannungen  beim  Durchgang  durch 
den  Synchronismus  ihre  Richtung,  da  sich  die 
Schnittrichtung  der  Leiter  gegen  das  Magnet- 
feld geändert  hat.  Es  fließt  daher  im  Rotor 
überall  dort  ein  negativer  Strom,  wo  vorher 
unter  Sjmchronismus  ein  positiver  floß.  Die 
Umkehrung  erstreckt  sich  ebenfalls  auf  den  Stator, 
dessen  Arbeitsströme  auch  jetzt  von  den  Rotor- 
strömen durch  Rückwirkung  veranlaßt  werden. 
Da  sonach  gegenüber  dem  untersynchronen 
Motorbetriebe  alle  Ströme  ihre  Richtung  ge- 
wechselt haben,  so  läuft  die  übersynchron  an- 
getriebene Maschine  als  Asynchrongenerator 
und  setzt  die  mechanische  Energie  der  An- 
triebsmaschine in  elektrische  Energie  um;  ihre 
Leistung  ist  proportional  der  Schlüpfung,  vom 
Synchronismus  ab  nach  oben  gerechnet.  Asyn- 
chrongeneratoren haben  den  Nachteil,  nur  in 
Verbindung  mit  einem  gegebenen  Wechselstrom- 
netze zu  arbeiten,  das  ihren  Älagnetisierungs- 
strom  für  das  Feld  liefert,  sie  sind  jedoch  so 
einfach  im  Aufbau  und  in  ihrer  Bedienung  im 
Dauerbetriebe,  daß  sie  doch  öfters  angewandt 
werden. 

Drehfeldmaschinen  mit  stillstehendem  Rotor, 
die  genau  die  Bauart  von  Asynchronmotoren 
haben,  werden  neiierdings  vielfach  als  Trans- 
formatoren benutzt,  die  z.  B.  in  größeren  Zentral- 
anlagen die  Spannung  an  den  Speisepunkten 
konstant  halten  sollen.  Ihre  Statorwickelung 
wird  zu  dem  Zwecke  wie  gewöhnlich  ans  Netz 
angeschlossen,  während  die  zu  regulierenden 
Ströme  nach  dem  Schema  der  Figur  56  die 
einzelnen  Phasen  der  Rotorwickelung  durch- 
fließen. Das  vom  Stator  erzeugte  Magnetfeld 
induziert  im  Rotor  Zusatzspannungen  zur  vor- 
handenen     Spannung ,     deren     Richtung     sich 


durch  Herumdrehen  des  Rotors  um  180"  um- 
kehren läßt.  Die  gesamte  Netzspannung  kann 
somit  durch  einfaches  Verdrehen  des  Rotors 
geregelt  werden.  Man  hält  sie  meist  durch 
automatische  Einwirkung  auf  diesen  Dreh- 
transformator bei  stark  schwankendem  Be- 
triebe konstant. 


Fig.  56. 

Ganz  ähnlich  wie  friüier  bei  den  Synchron- 
maschinen läßt  sich  auch  für  die  asynchronen 
Wechselstrommaschinen  ein  zeitliches  Vektor- 
diagramm der  Spannungen  und  Ströme  auf- 
stellen. Bei  Leerlauf  wird  dem  Netze  nur  reiner 
Magnetisierungsstrom  entnommen,  der  um  90" 
phasenverschoben  zur  Netzspanmmg  ist.  Bei 
Belastung  tritt  auch  Arbeitsstrom,  in  Phase 
mit  der  Spannung,  hinzu,  der  zum  Magnetisie- 
rungsstrom geometrisch  zu  addieren  ist  und  so 
den  Gesamtstrom  liefert.  Bei  zunehmender  Be- 
lastung der  Maschine  bewegt  sich  daher  der 
Endpunkt   des   Motorstromvektors   in    Figur  57 


'Leerlaufstrom 

Fig.  57. 

zuerst  vertikal  nach  oben,  entsprechend  der 
Zunahme  des  Arbeitsstromes,  dessen  Vektor  die 
Richtung  der  Spannung  K  hat.  Die  Phasenver- 
schiebung qp  zwischen  Strom  und  Spannung 
wird  daher  immer  geringer,  der  Leistungs- 
faktor cos  q),  der  durch  das  Verhältnis  von 
Arbeitsstrom  zum  Gesamtstrom  bestimmt  ist 
und  daher  ein  direktes  Maß  für  die  Güte  der 
Maschine  in  bezug  auf  Stromausnutzung  bildet, 
immer  besser.  Wegen  der  Zunahme  der  Streufelder 
mit  wachsender  Stromstärke  tritt  hierin  aber  bald 
ein  Wechsel  ein,  die  induktive  Streuspannung  be- 
wirkt eine  vergrößerte  Phasenverschiebung  von 
Strom  und  Spannung,  so  daß  sich  die  beiden 
Vektoren  bei  großer  Belastung  wieder  vonein- 
ander entfernen;  die  Kurve,  die  der  Endpunkt 
des  Stromvektors  bei  zunehmender  Belastung 
durchläuft,  ist  ein  Kreisdiagramm.  Die 
Projektion  des  Stromvektors  auf  die  Spannung 
liefert  einerseits,  da  sie  proportional  K.  J.cosqpist, 


1192 


Dy  namomascliinen 


die  vom  Motor  aufgenommene  Leistung,  anderer- 
seits gibt  sie  ein  richtiges  Maß  für  die  Stärke 
des  Drehmomentes  der  Maschine,  das  demnach  nie 
über  ein  gewisses  Maß  hinaus  wachsen  kann.  Der 
Kreisdurchmesser  selbst  ist  durch  den  Quotienten 
von  Magnetisierungsstrom  durch  Streukoeffizient 
gegeben,  so  daß  Maschinen  mit  geringer  Streuung 
die  stärksten  Belastungen  vertragen.  Das  Kreis- 
diagramm gilt  für  jede  Betriebsweise  der  Dreh- 
feldmaschinen, sei  es  als  Motor,  Generator  oder 
Transformator. 

Oeffnet  man  bei  einem  laufenden  Drehstrom- 
asynchronmotor, z.  B.  in  Figur  55,  eine 
Netzanschlußleitung,  so  wird  seine  Wickelung  nur 
noch  von  einphasigem  Strom  durchflössen.  Ob- 
gleich dieser  kein  rotierendes  Drehfeld  erzeugen 
kann,  sondern  nur  ein  wechselndes  Feld  in 
Richtung  der  nunmehrigen  Achse  der  Stator- 
wickehing,  so  findet  man  doch,  daß  der  Motor 
ungestört,  wenn  auch  nur  mit  geringerer  Durch- 
zugskraft, weiterläuft.  Dies  rührt  daher,  daß 
sich  durch  jede  Abweichung  des  Magnetfeldes 
von  der  Form  des  Drehfeldes  im  synchron 
laufenden,  kurzgeschlossenen  Rotor  starke 
Ströme  ausbilden  würden,  die  die  Abweichungen 
der  Feldform  verhindern.  Während  also  die 
Statorwickelung  eines  solchen  asynchronen 
Einphasenmotors  nur  ein  pulsierendes  Wech- 
selfeld erzeugt,  entsteht  durch  die  Wirkung 
der  Rotorströme  bei  laufendem  Motor  ein  hierzu 
senkrecht  gelegenes  Querfeld,  das  sich  mit 
jenem  zu  einem  vollkommenen  Drehfelde  zu- 
sammensetzt. Der  Magnetisierungsstrom  für 
das  Querfeld  fließt  zwar  im  Rotor,  er  wird  aber 
erst  durch  die  transformierende  Wirkung  der 
Statorwickelung  dort  induziert,  die  ihn  also 
außer  dem  Strom  für  ihr  eigenes  Wechselfeld 
zu  liefern  hat.  Daher  kommt  es,  daß  der  Mag- 
netisierungs-  oder  Leerlaufstrom  eines  asyn- 
chronen Einphasenmotors  doppelt  so  groß  ist  wie 
der  des  entstprechenden  Drehstrommotors.  Die 
elektrischen  Eigenschaften  werden  dabei  durchweg 
erheblich  schlechter.  Da  das  Querfeld  nur 
von  der  laufenden  Rotorwäckelung  erzeugt 
werden  kann,  so  ist  es  außerdem  nötig,  den 
Einphasenmotor  durch  künstliche  Büttel  anzu- 
werfen. 

3c)  Ei  n  phasen-Kollektormotoren. 
Während  bei  Gleichstrommotoren  eine  Re- 
gelung der  Geschwindigkeit  durch  Verändern 
der  Feldstärke  oder  der  Ankerspannung 
leicht  möglich  ist,  laufen  die  bisher  be- 
sprochenen Wechselstrommotoren  im  wesent- 
lichen nur  mit  konstanter  synchroner  oder 
fast  synchroner  Drehzahl,  Für  den  Betrieb 
von  Fahrzeugen,  vor  allem  für  elektrische 
Eisenbahnen  ist  aber  ein  Motor  erwünscht, 
der  unter  Vermeidung  nutzloser  Energie- 
vergeudung in  Anlaß-  oder  Regulierwider- 
ständen bei  Benutzung  von  nur  2  Zu- 
leitungen mit  beliebig  einstellbarer  Drehzahl 
arbeiten  kann,  also  ein  regulierbarer 
Einphasenmotor.  Man  kann  ihn  her- 
stellen durch  die  Verwendung  eines  Kollek- 
tors am  Rotor,  indem  man  also  die  Wechsel- 
strommaschine ganz  ähnlich  wie  eine  Gleich- 
strommaschime  aufbaut.  Zur  Ermöglichung 
des  schnellen  Feldwechsels  muß  nicht  nur 


Anker 


Fig.  58. 


der  Rotor,  sondern  auch  der  Stator,  der 
das  Magnetgestell  bildet,  aus  dünnen  Blechen 
aufgeschichtet  sein. 

Speist  man  einen  derart  gebauten  Serien- 
motor mit  Wechselstrom,  so  entwickelt 
er  dieselbe  Zugkraft  wie  bei  Gleichstrom- 
betrieb, die  auch  hier  trotz  der  Stromwechsel 
stets  nach  derselben  Seite  gerichtet  ist. 
Das  Magnetfeld  wechselt  zwar  dauernd 
seine  Richtung,  in  demselben  Takte  und  zu 
denselben  Zeiten  tut  es  aber  auch  der  Anker- 
strom, so  daß  nach  Gl.  (6)  das  mechanische 
Drehmoment  als  Produkt  aus  beiden  stets 
gleichgerichtet  bleibt.  Die  Eigenschaften 
der  Serienmotoren  für  Gleichstrom  und 
Wechselstrom  unterscheiden  sich  aber  in 
manchen  Punkten.  Zur  Erzeugung  eines 
bestimmten  Ankerstromes  ist  für  die  ge- 
wöhnliche Gleichstrommotorschaltung  nach 
Figur  58  bei  Wechselstrom  eine  sehr  viel 
höhere  Spannung  er- 
forderlich als  bei 
Gleichstrom,  weil  so- 
wohl die  Feldmagnet- 
wickelung wie  auch  die 
Ankerwickelung  eine 
erhebliche  Selbst- 
induktion besitzt, 
die  schädliche  phasen- 
verschobene Gegenspannungen  induziert. 
Die  Selbstinduktion  der  Erregerwicke- 
lung ist  hier  ein  notwendiges  Uebel,  da  sie 
von  dem  zur  motorischen  Wirkung  erforder- 
lichen Magnetfelde  herrührt.  Man  kann  sie 
dadurch  in  mäßigen  Grenzen  halten,  daß 
man  den  Motor  mit  geringem  magnetischen 
Widerstände,  besonders  mit  möglichst 
kleinem  Luftspalte  baut. 

Die  Selbstinduktion  des  Ankers  läßt 
sich  dagegen  dadurch  bis  auf  ein  geringes, 
der  Streuung  entsprechendes  Maß  verkleinern, 
daß  man  die  Maschine  zur  Vernichtung  des 
Ankerfeldes  mit  einer  Kompensationswicke- 
lung versieht,  die  genau  so  wie  bei  einer 
kompensierten  Gleichstrommaschine  in 
Figur  29  an- 
geordnet ist, 
und  ebenfalls 
vom  Anker- 
strome durch- 
flössen wird.  Die 
Schaltung  eines 
solchen  kom- 
pensierten 
Einphasen- 
serienmotors 

zeigt  Figur  59  in  schematischer  Form.  Die  Bau- 
art eines  Stators  für  eine  Vollbahnlokomotive 
ist  aus  Figur  60  zu  erkennen.  Die  Kompen- 
sationswickelung ist  über  den  ganzen  Umfang 
ausgebreitet,  um  möglichst  vollständige  Ver- 
nichtung des  Ankerfeldes  zu  erzielen,  die 
unterhalb  liegenden  Erregerspulen  enthalten 


rregung 


Kompensation 


Anker 


Dynamomaschinen 


1193 


dagegen  nur  relativ  wenig  Windungen,  da- 
mit ihre  Selbstinduktion  recht  klein  bleibt. 
Während  man  bei  einer  Gleichstrom- 
maschine das  Ankerfeld  nur  dadurch  bei 
allen  Belastungen  vernichten  kann,  daß  man 
den  Ankerstrom  selbst  durch  die  Kompen- 
sationswickelung  führt,   sind   bei    Wechsel- 


sogenannter Repulsionsmotor,  ist  be- 
sonders  geeignet  für  den  Betrieb  mit  Hoch- 
spannung, da  diese  hiermit  denempfindhchen 
rotierenden  Teilen  in  gar  keine  Berührung 
kommt.  Anstatt  nach  Figur  62  eine  Erreger- 
wickelung und  eine  Kompensationswickelung 


Fig.  62. 


Fig.  63. 


Fig.  60. 

strombetrieb  noch  andere  Möghchkeiten 
vorhanden.  Da  nämhch  das  Anl^erfeld  ein 
im  Takte  des  Stromes  pulsierendes  Wechsel- 
feld ist,  so  wirkt  es  stark  induzierend  auf  die 
Kompensationswickelung  ein.  Schheßt  man 
diese  nach  Figur  61  einfach  kurz,  so  werden 
in  ihr  so  starke  Ströme 
induziert,  daß  das  Anker- 
feld selbst  bis  auf  einen 
geringen  Restbetrag  aus- 
geblasen wird.  In  der 
Tat  kann  nach  dem  In- 
duktionsgesetze Gl.  (1)  kein 
Wechselfeld  in  einer  Wicke- 
lung bestehen,  wenn  die 
erzeugte  Spannung  durch 
Kurzschluß  zwangsweise 
auf  Null  gebracht  wird.  Da  natürlich  stets 
Streuspannungen  und  Ohmscher  Widerstand 
vorhanden  sind,  so  wird  der  Kurzschluß 
nie  ganz  ideal  sein. 

Man  ist  bei  Wechselstrom  auch  nicht 
darauf  angewiesen,  den  Ankerstrom  dadurch 
zu  erzeugen,  daß  man  dem  Anker  seine 
Spannung  direkt  durch  Leitung  zuführt. 
Mit  demselben  Erfolge  kann  man  die  äußere 
Spannung  nach  Figur  62  der  Kompensations- 
wickelung direkt  zuführen,  die  Ja  mit  dem 
Anker  transformatorisch  gekoppelt  ist,  und 
die  die  Arbeitsströme  in  ihm  alsdann  durch 
Induktion  erzeugt.  Ein  derartiger  Motor 
mit    kurzgeschlossenen    Ankerbürsten,    ein 


auf  dem  Stator  anzuordnen,  welch  letztere 
auch  Ständerarbeitswickelung  genannt 
wird,  da  sie  zur  induktiven  Uebertragung 
der  elektrischen  Arbeit  auf  den  Rotor  dient, 
kann  man  auch  beide  zu  einer  schräg  gegen 
die  Bürstenachse  geneigten  Wickelung  ver- 
einigen. Diese  Repulsionsmotoren,  deren 
Schaltschema  Figur  63  zeigt,  sind  besonders 
einfach  im  elektrischen  Aufbau.  Sie  können 
durch  einfache  Bürstenverdrehung  bequem 
reguliert  werden,  da  sich  hierdurch  das  Maß 
ändert,  mit  dem  die  Statorwickelung  einer- 
seits zur  Erregung  des  Magnetfeldes  senkrecht 
zur  Bürstenachse,  und  andererseits  zur  Ueber- 
tragung von  Arbeitsspannung  auf  den  Rotor 
in  Richtung  der  Bürstenachse  dient. 

Da  es  für  die  Bildung  des  Drehmomentes 
im  Magnetfelde  gleichgültig  ist,  auf  welche 
Weise  die  wirksamen  Ankerströme  erzeugt 
werden,  so  ist  es  auch  möghch,  sie  zum  Teil 
durch  direkte  Zuführung  der  Spannung  zu 
den  Ankerbürsten,  zum  Teil  durch  Induktion 
vom  Stator  her  zu  entwickeln.  Ein  solcher 
doppelt  gespeister  Einphasenmotor, 
der  auch  Serien-Repulsionsmotor  ge- 
nannt  wird,    ist   in    Figur    64   schematisch 


<;   Regel- 

'  Transfor- 
mator 


Fig.  64. 

dargestellt.  Von  einem  äußeren  Trans- 
formator aus  wird  sowohl  den  Rotorbürsten 
als  auch  der  Statorarbeitswickelung  Span- 
nung zugeführt.  Die  Erregerwickelung  kann, 
wie  hier  gezeichnet,  im  Ankerstromkreis 
hegen,  sie  kann  aber  ebensogut  auch  vom 
Statorstrom    oder    vom    primären    Trans- 


1194 


Dynamomaschinen 


formatorstrom  gespeist  werden;  stets  soll 
sie  ein  Magnetfeld  erzeugen,  das  möglichst 
dieselbe  Phase  wie  der  Ankerstrom  besitzt, 
damit  das  nützhche  Drehmoment  möghchst 
groß  wird. 

Die  Drehzahl  eines  Wechselstrommotors 
ist  genau  wie  beim  Gleichstrommotor  da- 
durch bestimmt,  daß  die  im  Erregerfelde 
nach  Gl.  (5)  durch  Rotation  induzierte 
Spannung  der  von  außen  zugeführten  Span- 
nung das  Gleichgewicht  halten  muß.  Die  den 
Ankerleitern  zugeführte  Spannung  setzt  sich 
aber  hier  aus  der  Aukerspannung  Er  an  den 
Kollektorbürsten  und  der  von  der  Stator- , 
arbeitswickelung  durch  Induktion  übertrage- 
nen Spannung  Est  zusammen,  die  ja  beide 
auf  dieselben  Ankerleiter  wirken.  Enthält  die 
Statorwickelung  eine  andere  Windungszahl 
als  der  Anker,  was  bei  allen  diesen  Motoren 
mit  induktiver  Beeinflussung  des  Ankers  ohne 
weiteres  zuläsig  ist,  so  bedeutet  Est  die 
auf  die  Zahl  der  Rotorwindungen  treffende 
Statorspannung.  Das  Erregerfeld  ^  des 
Wechselstrommotors,  oder  besser  seine  wirk- 
same Komponente  in  Phase  mit  der  Anker- 
spannung ist  direkt  proportional  der  Span- 
nung an  der  Erregerwickelung  Ee.  Die  Dreh- 
zahl ist  daher  bestimmt  durch 

Er+Es 


ohne  mit  energieverzehrenden  Regelwider- 
ständen arbeiten  zu  müssen. 

Wenn  man  die  Erregerwickelung  des 
Motors  im  Nebenschluß  zur  Ankerwickelung 
schaltet,  so  erhält  man  keinen  brauchbaren 
Motor.  Der  Erregerstrom  und  damit  das 
Magnetfeld  besitzt  dann  nämlich  wegen 
seiner  starken  Selbstinduktion  eine  Phasen- 
verschiebung von  fast  900  gegen  den  Anker- 
strom, so  daß  sich  kein  kräftiges  nützhches 
Drehmoment  ausbilden  kann. 

Wechselstrom- Kollektormascliinen  neigen 
in  sehr  viel  stärkerem  Maße  als  Gleich- 
strommaschinen zur  Funkenbildung  am  Kol- 
lektor. Dies  rührt  daher,  daß,  nach  Figur  65, 


Erregerspule 


Kompensations- 
.  Wicklung  i 


Wendespule 


Anker'spule 


„  =  N-i^  (13) 

N  bedeutet  dabei  eine  Konstante,  die  gleich 
der  synchronen,  der  Wechselstromfrequenz 
entsprechenden  Drehzahl  nach  Gl  (11)  ist, 
wenn  auch  die  Erregerspannung  Ee  auf  die 
Rotorwindungszahl  reduziert  wird. 

Die  Gesehwindigkeitsregelung  der  Wech- 
selstrom-Kollektormotoren  wird  bei  kleineren 
Repulsionsmotoren  meist  durch  Bürsten- 
verschiebung, bei  allen  anderen  durchweg 
durch  Reguliertransformatoren  mit  vari- 
abler Spannung  vorgenommen.  In  Figur  64 
ist  angedeutet,  wie  die  Spannungsregelung 
durch  Anzapfungen  an  der  Sekundärwicke- 
lung des  Transformators,  die  verschiedenen 
Spannungsstufen  entsprechen,  ermöglicht 
wird.  Es  ist  dabei  nach  dem  eben  Gesagten 
gleichgültig  für  die  Drehzahlregelung,  mit 
welcher  Verteilung  auf  Stator  und  Rotor 
man  die  Aenderung  der  Spannungen  vor- 
nimmt, wenn  nur  die  Summe  von  Stator- 
und  Rotorspannung  im  gewünschten  Maße 
geändert  wird.  Selbstverständhch  kann  man 
auch,  wie  bei  Gleichstrommotoren,  die  Ver- 
änderung des  Erregerfeldes  zur  Geschwindig- 
keitsregelung heranziehen,  doch  wird  dieses 
allein  nur  selten  angewandt,  da  die  Drehzahl 
der  Feldstärke  verkehrt,  der  Ankerspannung 
aber  direkt  proportional  ist  und  daher  im 
letzteren  Falle  eine  bequemer  beherrschbare 
Regelung  ergibt.  In  allen  Fällen  besitzt 
man  bei  Wechselstrom  den  Vorzug,  verlustlos 
arbeitende  Regeltransformatoren  anzuwenden 


Bürstenkurzschluss 

Fig.  65. 


die  den  Stator  mit  seiner  Bewicklung  im  Quer- 
schnitt zeigt,  die  von  den  Kollektorbürsten 
kurzgeschlossenen  Ankerspulen  stets  vom 
vollen  wechselnden  Magnetfelde  durchsetzt 
werden,  das  in  ihnen  natürlich  starke  Span- 
nungen uud  Ströme  induziert,  die  die  Schleif- 
fläche der  Kohlebürsten  zum  Glühen  bringen 
können.  Man  hält  diese  sehr  schädhehen 
Kurzschlußströme  dadurch  in  Grenzen,  daß 
man  sehr  harte  Kohlebürsten  mit  hohem 
Uebergangswiderstand  verwendet,  nnd  daß 
man  die  Frequenz  des  Wechselstromes  und 
den  Kraftfluß  jedes  Poles  sehr  gering  hält. 
Als  Frequenz  für  Einphasenbahnen  ist  aus 
diesem  Grunde  16 2/3  Perioden  pro  Sekunde 
üblich  geworden.  Die  Spannung  zwischen  be- 
nachbarten Kollektorlamellen,  die  sich  daraus 
für  jede  Ankerwindung  nach  Gl.  (9)  bestimmt, 
darf  zum  funkenfreien  Laufen  nicht  mehr  als 
etwa  3  Volt  betragen.  Vielfach  hat  man 
auch  Verbindungen  mit  erhöhtem  Wider- 
stände zwischen  Ankerwickelung  und  Kol- 
lektorlamellen eingeschaltet,  um  die  Kurz- 
schlußströme 7u  schwächen.  Eine  weiter- 
gehende Vernichtung  dieser  Tr  an  s  f  0  r  m  a  1 0  r- 
Kurzschlußspannung  ist  während  des 
Anlaufens  der  Motoren  nicht  möglich. 

Besitzt  der  Anker  jedoch  erhebhche 
Geschwindigkeit,  dann  kann  man,  wie 
Figur  65  ebenfalls  zeigt,  durch  Wende- 
felder,  die  in  derselben  Art  wie  bei 
Gleichstrommaschinen  die  Seiten  der  kom- 
mutierenden  Kurzschluß^pulen  beeinflussen, 
Zusatzspannungen  in  ihnen  durch  Rotation 


Dynamomascliiiien 


1195 


induzieren  lassen,  die  bei  passender  Bemessung 
die  schädlichen  Transformatorspannungen 
gerade  aufheben.  Ihre  Größe  ergibt  sich 
aus  Gl.  (2),  die  mau  zur  Bestimmung  des 
Wendefeldes  für  völlige  Funkenvernichtung 
mit  Gl.  (9)  zu  kombinieren  hat.  Führt  man 
darin  anstatt  der  Umfangsgeschwindigkeit 
und  Frequenz  wieder  die  wirkliche  Drehzahl 
n  der  Maschine  ein,  und  die  synchrone 
Drehzahl  N,  so  muß  man  ein  Wendefeld 
anwenden  von  der  Stärke 


Bv 


TT       |ö      N 


B 


(14) 


wobei  die  Bezeichnungen  der  Figur  65  gelten. 
Das  Wendefeld  müßte  also  bei  niederen 
Drehzahlen  n  sehr  stark  sein,  was  wegen  der 
Eisensättigung  nicht  möglich  ist,  bei  hohen 
muß  man  es  schwächer  und  schwächer 
machen. 

Da  die  Transformatorspannung  zwischen 
den  Lamellen  vom  pulsierenden  Erregerfelde 
durch  Induktion  erzeugt  wird,  so  eilt  sie 
diesem  in  der  zeitliehen  Phase  um  90^  nach. 
Das  Wendefeld  in  den  Kommutierungszonen 
das  durch  Bewegung  der  Leiter  in  jedem 
Augenblicke  Spannungen  zur  richtigen  Unter- 
drückung der  Transformatorspannung  er- 
zeugen soll,  muß  daher  nicht  nur  die  Größe 
nach  Gl.  (14)  besitzen,  sondern  es  muß 
auch  zeitlich  um  90"  gegen  das  Hauptfeld 
phasenverschoben  sein.  Man  erreicht  dies 
häufig  dadurch,  daß  man  die  Bewickelung 
der  Wendepole  nach  dem  Schema  der 
Figur    66    an    einen    Bruchteil    der    Motor- 


Wendespulen 


Kempen 
sation 


Erregung 


Fig.  66. 


Spannung  am  speisenden  Transformator 
schließt.  Wegen  ihrer  großen  Selbstinduk- 
tion führt  die  Wendespule  dann  um  90° 
phasenverschobenen  Strom,  während  die 
Erregerwickelung  des  Motors  von  dem  der 
Spannung  fast  phasengleichen  Ankerstrom 
durchflössen  wird. 

Doppeltgespeiste  Motoren  nach  Figur  64 
und  auch  Repulsionsmotoren  bilden  ganz  von 
selbst  ein  phasensenkrechtes  Feld  aus,  da  bei 
ihnen  die  ganze  Statorarbeitswickelung  von 
einem  Teil  der  Motorspannung  gespeist  wird. 
Da  dieses  Feld  räumlich  in  Richtung  der 
Bürstenachse  liegt  und  daher  auch  in  den 
Kommutierungszonen  vorhanden  ist,  so 
kann    es    zur    Funkenvernichtung    heran- 


gezogen werden,  indem  man  ihm  durch 
Abgreifen  passender  Teilspannungen  am 
Transformator  die  erforderliche  Stärke  gibt. 
Das  Feld  erstreckt  sich  dann  als  ausge- 
breitetes Querfeld  über  die  Wendezonen 
hinaus  auf  den  ganzen  Umfang,  was  belang- 
los für  die  Kommutierung  ist. 

Außer  der  Transformator-Kurzschlußspan- 
nung tritt  in  Wechselstromniotoren  genau  wie 
bei  Gleichstrommaschinen  noch  eine  Spannung 
unter  den  Kollektorbürsten  auf,  die  von  der 
reinen  Stromwendung  herrührt,  die  in  den 
Ankerleitern  beim  Passieren  der  Bürsten  auf- 
tritt. Bei  großen  Motoren  für  niedrige  Frequenz 
spielt  sie  sogar  eine  sehr  wesentliche  Rolle. 
Man  vernichtet  diese  Stromwendespannung  durch 
die  gleichen  Wendepole,  in  denen  man  noch 
ein  Zusatzfeld  erzeugt,  das  in  jedem  Momente 
proportional  dem  Ankerstrom  ist  und  dem  Anker- 
telde  entgegengerichtet  ist;  dies  Wechselfeld 
ist  also  zeitlich  in  Phase  mit  dem  Ankerstrom, 
so  daß  man  es,  ganz  wie  bei  Gleichstrom,  in 
Serie  vom  Ankerstrom  aus  erregen  lassen  kann. 
Zur  vollkommenen  Funkenunterdrückung  muß 
man  ein  gesamtes  Wendefeld  hervorrufen,  das 
sich  aus  Ijeiden  Teilen  zusammensetzt,  so  daß 
seine  Phase  gegen  den  Ankerstrom  zeitlich 
nacheilt,  während  seine  Größe  sowohl  von  der 
Stärke  des  Ankerstromes  als  auch  von  der 
Drehzahl  des  Ankers  abhängt.  Wegen  dieser 
komplizierten  Abhängigkeiten  stellt  man  meistens 
das  richtige  Wendefeld  nur  für  wenige  Betriebs- 
zustände  ein  und  dimensioniert  die  Maschine 
mit  so  geringer  Kollektor-Lamellenspannung, 
daß  die  Bürsten  auch  bei  erheblichen  Abwei- 
chungen von  diesen  Zuständen  noch  funkenfrei 
laufen. 

Wechselstrom- Kollektormaschinen  mit  aus- 
gebreitetem Querfelde  lassen  sich  so  betreiben, 
daß  nicht  nur  die  Selbstinduktion  des  Anker- 
fckles,  sondern  auch  die  der  Erregerwickelung 
aufgehoben  wird.  Man  braucht  dazu  nur  den 
Magnetisierungsstrom  anstatt  in  eine  besondere 
Statorwickelung,  gemäß  Figur  67  durch  besondere 


Querfei  d 

I 


Arbeits- 
bursten 


Erregerfeld 

Erreger-/- 
bürsten. 


Fig.  67. 


Erregerbürsten  in  den,  Anker  hineinzuleiten. 
Der  Erregerstrom,  der  aus  einer  besonderen  Trans- 
formatorwickelung entnommen  werden  kann, 
lagert  sich  in  der  Ankerwickelung  über  den 
vorhandenen  Arbeitsstrom,  olme  daß  sich  beide 
stören;  er  erzeugt  hier  vom  Anker  aus  ein 
stillstehendes  Magnetfeld  in  Richtung  seiner 
Bürstenachse,  das  mit  den  stromdurchflossenen 
Leitern  der  Statorwickelung  das  mechanische 
Drehmoment  bildet.  • 


1196 


Dynamomaschinen 


Genau  so  wie  in  einer  stillstehenden  Erreger- 
wickelung auf  dem  Stator  wird  vom  Erreger- 
felde auch  im  bewegten  Rotor  in  Richtung 
der  Achse  der  Erregerbürsten  eine  starke  in- 
duktive, also  90*  phasen verschobene  Spannung 
induziert.  Gleichzeitig  läuft  der  Anker  aber 
in  dem  um  90"  phasen  verschobenen  Querfelde, 
das  von  der  Statorarbeitswickelung  erzeugt 
wird  und  das  zwischen  den  Erregerbürsten 
durch  Rotation  eine  um  ebendieselben  90^ 
phasenverschobene  Spannung  hervorruft.  Bei 
passend  eingestellter  Stärke  des  Querfeldes 
heben  sich  daher  die  von  beiden  Feldern  durch 
Induktion  und  Rotation  erzeugten  Span- 
nungen auf,  so  daß  der  Erregerki-eis  selbst- 
induktionsfrei wird  und  dem  Strom  nur  noch 
Ohm  sehen  Widerstand  bietet,  wodurch  alle 
Ströme  in  gleiche  Phase  mit  der  Spannung 
kommen.  Ein  derartiger  phasenkompen- 
sierter Motor  entnimmt  dem  Netz  keinen 
Magnetisierungsstrom  mehr,  sondern  arbeitet 
mit  dem  Leistungsfaktor  1.  Da  der  Er- 
regerstromkreis keine  Selbstinduktion  enthält, 
so  kann  man  ihn  mit  seinem  Transformator 
ebensogut  in  Nebenschluß  wie  in  Serie  zu  den 
Arbeitsstromkreisen  von  Stator  und  Rotor 
schalten.  Der  phasenkompensierte  einphasige 
Nebenschlußmotor  besitzt  eine  von  der  Be- 
lastung fast  unabhängige  Drehzahl,  die  durch 
Regulieren  der  Arbeits-  oder  Erregerspannungen 
beliebig  eingestellt  werden  kann. 

3d)  Drehs  trom-Kollektormotoren. 
Bei  allen  Motoren  mit  ausgebreitetem  phasen- 
verschobenen Querfelde  entsteht  durch  die 
gemeinsame  Wirkung  mit  dem  Erregerfelde 
ein  resultierendes  Drehfeld  in  der  Maschine, 
weil  sich  zwei  räumlich  und  zeitlich  um  90" 
versetzte  Felder  stets  zu  einem  mehr  oder 
minder  gleichmäßig  kreisenden  Felde  zu- 
sammensetzen. In  diesem  Drelifelde  rotiert 
der  Anker  und  läßt  sich  durch  passende 
Einstellung  seiner  Spannungen  in  der  Ge- 
schwindigkeit regeln.  Es  muß  daher  auch 
möglich  sein,  einen  asynchronen  Drehstrom- 
motor, der  ein  vollkommenes  Drehfeld  besitzt, 
dadurch  in  seiner  Geschwindigkeit  zu  regeln, 
daß  man  nicht  einen  Kurzschlußrotor,  son- 


verteilt  sich  wie  in  einer  gewöhnlichen  Drei- 
eckswickelung nach  Fig.  55  über  die  Rotor- 
leiter und  erzeugt  daher  eine  reguläre  mehr- 
phasige Stromverteilung  am  Ankerumfange, 
die  der  in  Figur  51  dargestellten  gleicht. 
Da  die  Lage  der  Stromzuführungspunkte, 
nämlich  der  Bürsten,  im  Räume  feststeht, 
so  ist  die  Stromverteilung  ganz  unabhängig 
davon,  ob  der  Anker  rotiert  oder  nicht. 
Die  Lage  der  Ströme  im  Stator  und  Rotor 
zueinander  bleibt  daher,  trotz  Stromwechsel 
und  trotz  Ankerdrehung,  stets  gleich,  so 
daß  ein  dauernd  gleichmäßiges  Drehmoment 
zwischen  Stator  und  Rotor  zustande  kommt. 
Figur  69  zeigt  die  Ansicht  eines  Drehstrom- 


Stator    ^^       Rotor 
Fig.  68. 

dern  einen  Kollektoranker  in  ihm  laufen 
läßt.  Derartigen  Drehstrom-Kollektor- 
motoren führt  man,  wie  nach  Figur  68, 
durch  3  gleichmäßig  über  jedes  Polpaar  ver- 
teilte Bürsten  Drehstrom  von  außen  zu;  er 


Fig.  69. 

Kollektormotors,  der  einen  gewöhnhchen 
Drehstromstator  und  Gleichstromrotor  be- 
sitzt. 

Bei  dem  in  Figur  68  dargestellten 
Drehstrom-Serienmotor  werden  Stator- 
und  Rotorleiter  hintereinander  vom  Strom 
durchflössen.  Stellt  man  die  Bürsten  direkt 
in  die  Achsen  der  Statorwickelung,  so 
wirken  sich  die  Stromverteilungen  des  Rotors 
und  des  Stators  genau  entgegen,  so  daß 
kein  Magnetfeld  entsteht.  Würde  man  die 
Rotorströme  schwächen,  so  entstände  ein 
Feld   in   Richtung 


ErregerFeld 


der  Statorströme 
und  umgekehrt. 
Verschiebt  man  die 
Bürsten  jedoch  um 
ein  gewisses  Maß, 
so    heben  sich  die 

Stromsysteme 
ebenfalls  nicht 
mehr  ganz  auf; 
ihre  räumüche 
Differenz  erzeugt 
vielmehr  ein  Magnetfeld,  das  nach  Figur  70 
in  jedem  Momente  räumhch  nahezu  senkrecht 
auf  den  Stromverteilungen  selbst  steht  und 
daher  ein  kräftiges  Drehmoment  auf  diese 
ausübt.     Die   Stärke  dieses  Drehfeldes  ist 


Statorstroni/Rotorstrom 

y 

Bürstenverschieburg 
Fig.  70. 


Dynamomaschinen 


1197 


Drehmoment 

Fig.  71. 


der  Stromstärke  des  Motors  direkt  proportio- 
nal und  kann  durch  Verändern  des  Bürsten- 
verschiebungswinkels überdies  bequem  regu- 
liert werden.    Die  Drehzahlcharakteristik  in 

Abhängigkeit 
1  \  \  \  \   x  von  der  Strom- 

'''  stärke  oder  der 

Belastung  des 
regulierbaren 
Drehstrom- 
Serienmotors 
ist  für  verschie- 
dene Bürsten- 
winkel in  Figur 
71  dargestellt, 
sie  ist  von  der 
des  Asynchron- 
motors nach  Figur  54  prinzipiell  verschieden. 
Auch  für  den  Drehstrom-Kollektormotor 
läßt  sich  eine  einfache  allgemeine  Beziehung 
zwischen  den  Spannungen  und  der  Drehzahl 
angeben.  Wenn  der  Kollektoranker  sich 
synchron,  also  mit  der  Geschwindigkeit  des 
Drehfeldes  selbst  bewegt,  was  natürlich  nur 
bei  passender  Einstellung  geschieht,  so 
entsteht  genau  wie  beim  Asynchronmotor 
keine  Spannung  im  Rotor,  weil  kein  Kraft- 
linienschnitt zwischen  Feld  und  Leitern 
vorhanden  ist.  Weicht  die  Rotorgeschwindig- 
keit von  der  Drehfeldgeschwindigkeit  nach 
oben  oder  unten  ab,  so  entstehen  Spannungen, 
die  der  Abweichung  proportional  sind  und 
bei  Stillstand  des  Rotors  an  Größe  gleich  der 
Statorspannung  werden,  sofern  man  sie 
auf  gleiche  Windungszahlen  bezieht.  Jeder 
Tourenzahl  entspricht  daher  ein  bestimmtes 
Spannungsverhältnis,  und  umgekehrt,  nach 
der  Beziehung 

Beim  Serienmotor  können  sich  die  Span- 
nungen im  Rotor  und  Stator  frei  einstellen, 
nur  ihre  Summe  ist  stets  gleich  der  Netz- 
spannung. Die  Drehzahl  hängt  daher  stark 
vom  Belastungsstrome  ab.  Wünscht  man 
sie  unabhängig  von  der  Belastung  des  Motors 
möglichst  konstant  zu  halten,  so  muß  man 
nach  Gl.  (15)  dem  Rotor  und  Stator  fest 
gegebene  Spannungen  aus  dem  Netze  ge- 
trennt zuführen.  Bei  diesem  Drehstrom- 
Nebenschlußmotor,  dessen  Schaltung  in 
Figur   72   dargestellt  ist,  hegt  die   Stator- 


Drehmoment 
Fig.  73. 


n  =  N  1 


WWMT^ 


5  phasiger 
Regeltransformator 

Fig.  72. 


Wickelung  wie  beim  Asynchronmotor  am 
Netz,  während  die  Rotorbürsten  vermittels 
eines  regelbaren  Drehstromtransformators 
mit  behebig  einstellbarer  Spannung  gespeist 
werden.  Der  Rotorspannung  0  entspricht 
nach  Gl.  (15)  der  Synchronismus;  reguliert 
man  an  den  Kontakten  auf  größere  Spannung, 
so  sinkt  die 
Drehzahl,  geht  " 
man  auf  nega- 
tive Spannung 
über ,  etwa 
durch  Umschal- 
tung des  Trans- 
formators ,  so 
steigt  sie  über 
den  Synchronis- 
mus. Belastet 
man  den  Motor 
mechanisch,  so  sinktseineDrehzahl  gegenüber 
dem  Leerlaufe  ein  wenig,  wegen  der  Span- 
nungsverluste in  allen  Leitungen;  Figur  73 
zeigt  seine  Tourencharakteristiken  für  ver- 
schiedene Einstellungen  des  .  Regeltrans- 
formators. 

Da  die  Statorwickelung  des  Nebenschluß- 
motors direkt  an  der  Netzspannung  liegt,  so 
arbeitet  er  mit  stets  konstantem  Magnetfelde, 
das  ja  von  ihr  nach  Gleichung  (12)  bestimmt 
wird.  Der  Magnetisierungsstrom  fließt  gemein- 
sam im  Stator  und  Rotor.  Wünscht  man  bei 
Drehstrom-Kollektormotoren  die  Vernichtung 
der  induktiven  Erregerspannungen  und  damit 
Phasenkompensation  des  Netzstromes  zu  er- 
halten, so  muß  man  wie  beim  Einphasenmotor 
dafür  sorgen,  daß  im  Rotor  eine  Zusatzspannung 
induziert  wird,  die  gegenüber  seiner  Arbeits- 
spannung zeitlich  um  90"  phasenverschoben  ist. 
Beim  Nebenschlußmotor  erzielt  man  das  durch 
eine  geringfügige  Verdrehung  der  Kollektor- 
bürsten aus  den  Statorachsen  heraus,  wodurch 
vom  Drehfelde  eine  phasenverschobene  Span- 
nung erzeugt  wird.  Anstatt  die  Bürsten  zu  ver- 
stellen, kann  man  auch  die  Phase  ihrer  Ströme 
innerhalb  des  Regeltransformators  irgendwie 
verändern.  Beim  Serienmotor  erzeugt  man  die 
Zusatzspannung  dadurch,  daß  man  die  Rotor- 
windungszahl etwas  größer  macht  als  die  des 
Stators.  Dadurch  entsteht  ein  schwaches  Zu- 
satzfeld in  Richtung  der  Rotorströme,  das  auf 
dem  Erregerfelde  nach  Figur  70  senkrecht  steht 
und  somit  eine  um  90"  phasenverschobene 
Spannungskomponente  induziert,  die  die  Selbst- 
induktionsspannungen im  Motor  aufhebt. 

In  den  von  den  Kollektorbürsten  jeweils 
kurzgeschlossenen  Ankerspulen  werden  auch 
bei  Drehstrommaschinen  Spannungen  durch 
das  Drehfeld  induziert,  die  die  Bürsten  zum 
Feuern  bringen  können.  Während  des  An- 
laufes der  Maschine,  besonders  im  Stillstande, 
sind  die  Spannungen  am  größten,  sie  verschwinden 
mit  zunehmender  Annäherung  an  den  Syn- 
chronismus, da  dann  im  Rotor  überhaupt  keine 
Spannungen  mehr  induziert  werden.  Ueber 
Synchronismus  nehmen  sie  mit  vertauschtem 
Vorzeichen  wieder  zu.  Drehstrom- Kollektor- 
maschinen,   die   erheblich    außerhalb   der   syn- 


1198 


Dynamomascliinen 


chronen  Drehzahl  arbeiten,    werden  daher  ent- 1 
weder  sehr  reichlich  bemessen,  oder  sie  werden  ] 
mit  Wendepolen  versehen,  die  genau  so  wirken,  i 
wie     bei    Einphasen- Kollektormaschinen     und 
auch    hier   zweckmäßig    mit  zur  Verminderung 
der  Stromwendespannung  herangezogen  werden. 

Gegenüber  den  asynchronen  Drehstrom- 
motoren besitzen  die  Drehstrom-Kollektormoto- 
ren den  Nachteil  komplizierterer  Bauart  und 
größerer  Empfindlichkeit  des  Kollektors.  Da- 
gegen haben  sie  den  Vorteil  der  vollständigen 
Phasenkompensierung  und  der  beliebigen  Ge- 
schwindigkeitsregelung unter  Vermeidung  jeder 
Energievergeudung.  Beim  Arbeiten  unter  Syn- 
chronismus liefert  der  Rotor  auch  hier  die  nicht 
mechanisch  ausgenutzte  Schlupfenergie  nach 
außen,  sie  wird  aber  nicht  in  Widerständen  ver- 
nichtet, sondern  der  Stromquelle  in  Serie  oder 
Nebenschluß  wieder  zugefülut.  Diese  Motoren 
werden  daher  für-  solche  Antriebe  verwandt, 
bei  denen  kein  Gleichstrom  zur  Verfügung 
steht  und  Regulierbarkeit  der  Drehzahl  Grund- 
bedingung ist. 

4.  Umformer  und  Kaskadenmaschinen. 
,  Häufig  liegt  die  Aufgabe  vor,  Wechselstrom 
in  Gleichstrom  umzuwandeln  oder  umgekehrt. 
Man  will  z.  B.  eine  elektrische  Bahn  oder  ein 
Beleuchtnngsnetz  mit  Gleichstrom  speisen, 
will  jedoch  die  Energieübertragung  von  einer 
weit  entfernten  Wasserkraftzentrale  mit 
hochgespanntem  Drehstrom  bewirken.  Das 
nächstliegende  ist  dann,  einen  Gleichstrom- 
generator von  einem  Drehstrommotor  aus 
anzutreiben.  Ein  solcher  Motorgenerator 
ist    in    Figur    74    schematisch    dargestellt, 


Spannungen  induziert  werden,  die  erst  durch 
den  Kollektor  in  gleichgerichtete  verwandelt 
werden,  so  kann  jede  Gleichstrommaschine 
mit  Schleifringanschlüssen  Wechselstrom  abr 
geben  oder  auf- 
nehmen, sie  läuft  Drehstrom  netz 
dann  als  gewöhn- 
liche Synchron- 
maschine. Ein- 
ankerumformer  ar- 
beiten daher  gleich- 
zeitig als  Wechsel- 
strom-Synchron- 
motoren und  als 
Gleichstromgene- 
ratoren. In  der 
Ankerwickelung 
überlagern  sich  die 

beiderseitigen 
Ströme,  sie  wirken 
sich  dabei  ent- 
gegen, und  heben 
sich  zum  großen 
Teil  auf  so  daß  nur 

geringe    Stromwärmeverluste  entstehen 
jedem    Ankerstab     bleibt    im    Mittel 


Gleichstromnetz 
Fig.  75. 


ein   geringer    Eeststrom    bestehen,    der 


Fig.  74. 

wobei  der  Uebersichtlichkeit  wegen  nur  die 
Umrandungen  der  Maschinen  und  die  Art 
der  Stromausführungen,  aber  nicht  ihre 
Wickelungen  gezeichnet  sind,  die  von  den 
früher  beschriebenen  nicht  abweichen. 

Diese  Doppelmaschinen  sind  zwar  sehr 
betriebssicher,  aber  teuer,  man kannsie jedoch 
■nach  Figur  75  zu  einer  einzigen  Maschine, 
einem  Einankerumformer  vereinigen.  Da- 
zu braucht  man  nur  für  jedes  Polpaar  drei 
um  120"  versetzte  Kollektorlamellen  der 
Gleichstrommaschine  an  S  Schleifringe  an- 
zuschließen und  diese  vom  Drehstromnetz 
aus  zu  speisen.  Da  in  der  rotierenden  Gleich- 
stromwickelung   von    vornherein    Wechsel- 


In 
nur 
ein 
Ideines  Drehmoment  erzeugt,  das  den  Um- 
former im  Laufen  hält. 

Da  die  Wechselstrom-  und  Gleichstrom- 
spannungen in  derselben  Wickelung  erzeugt 
werden,  so  steht  ihre  Größe  in  einem  festen 
Verhältnis,  das  bei  Anwendung  von  Dreh- 
strom etwa  0,G0  beträgt.  Wenn  die  Spannung 
im  Drehstromnetz  konstant  bleibt,  so  ist 
es  daher  nicht  möglich,  die  Gleichspannung 
zu  regulieren.  Durch  Veränderung  der 
Gleichstromerregung  des  Magnetfeldes  würde 
man  nur  bewirken,  daß  ein  magnetisierender 
oder  entmagnetisierender  Wechselstrom  in 
die  Maschine  flösse,  der  das  Feld  wieder  auf 
seine  nach  Gl.  (12)  der  Spannung  ent- 
sprechende Stärke  brächte.  Man  kann  also 
durch  Einstellen  der  Erregung  nur  den 
Magnetisierungsstrom  und  damit  den  Lei- 
stungsfaktor der  Drehstromseite  beliebig 
regeln  und  auch  auf  dem  Werte  1  halten. 
Zur  Regulierung  der  Gleichspannung  ver- 
wendet man  entweder  einen  Zusatztrans- 
formator, meist  einen  Drehtransformator, 
auf  der  Wechselstromseite,  oder  man  läßt 
den  Gleichstrom  oder  Wechselstrom,  sowie 
er  aus  der  Maschine  kommt,  eine  besondere 
Zusatzdynamo  in  Serie  durchfließen,  die 
eine  regelbare  Spannung  zur  Maschinen- 
spannung hinzufügt. 

Ein  Maschinenaggregat,  das  in  seiner 
Wirkung  und  seinen  Eigenschaften  zwischen 
dem  Motorgenerator  und  dem  Einankernm- 
former  steht,  ist  der  Kaskaden  uniformer 
nach  Figur  76,  der  ebenfalls  zur  Umwandlung 
von  Drehstrom  in  Gleichstrom  dient.  Er 
besteht  aus  einem  asynchronen  Motor,  der 


Dynamomascliinen 


1199 


sich  aber  nur  mit  halber  synchroner  Touren- 
zahl dreht,  und  aus  einem  Einankerumformer 
mit  gleicher  Polzahl  auf  gleicher  Welle. 
Im  Rotor  des  asynchronen  Teils  wird  dann 


Asynchronmaschine 


Fig.  76. 


eine  Schlupfspannung  von  halber  Größe 
induziert,  die  auch  nur  die  halbe  Frequenz 
besitzt,  wie  die  des  Netzes.  Die  vom  asyn- 
chronen Stator  dem  Drehstromnetze  ent- 
nommene Energie  wird  also  zur  Hälfte  als 
Schlupfenergie  elektrisch  wieder  frei,  sie 
wird  dem  Einankerumformer  zugeführt  und 
dort  in  Gleichstrom  umgesetzt.  Die  andere 
Hälfte  setzt  sich  in  mechanische  Drehungs- 
energie des  Rotors  um,  der  die  zweite 
Maschine  als  Gleichstromgenerator  antreibt. 
Die  Umformer-  und  Generatorwirkungen  über- 
lagern sich,  so  daß  der  Kollektor  die  gesamte, 
dem  Drehstromnetze  entnommene  Energie 
wieder  an  das  Gleichstromnetz  weitergibt. 
Da  hier  in  der  Gleichstrommaschine  nur  die 
halbe  Netzfrequenz  in  Gleichstrom  umge- 
formt wird,  so  kann  man  die  Zahl  der 
Magnetpole  erhebhch  geringer  wählen  als 
beim  reinen  Einankerumformer,  was  Vorteile 
in  bezug  auf  funkenfreien  Lauf  und  Pendel- 
sicherheit bietet. 


synchron,  seine  Schlüpfung  ist  so  groß,  daß 
die  Schlüpfungsströme  den  Hintermotor, 
dessen  Rotor  im  Betriebe  kurzgeschlossen  ist, 
gerade  zum  fast  synchronen  Laufen  bringen. 
Die  Drehzahl  der  Kaskade  wird  daher  durch 
die  Summe  der  Polzahlen  beider  Motoren 
bestimmt.  Anstatt  einen  langsamlaufenden 
Motor  mit  vielen  Polen  zu  bauen,  kann 
man  also  die  Pole  auf  zwei  Kaskadenmotoren 
verteilen.  Man  gewinnt  dabei  den  Vorteil, 
jeden  Motor  auch  noch  für  sich  allein  mit 
entsprechend  höherer  Drehzahl  laufen 
lassen  zu  können,  so  daß  man  mehrere 
Geschwindigkeitsstufen  zur  Wahl  hat. 

Eine  bequemere  Geschwindigkeits- 
regelung, bei  der  jede  Umschaltung  fortfällt 
und  die  nicht  nur  einzelne  Stufen  ergibt, 
sondern  in  einem  großen  Bereiche  ganz 
stetig  erfolgt,  gewinnt  man  durch  die 
Kollektor  kaskaden,  bei  denen  man 
Asynchronmotoren  mit  Kollektormaschinen 
kaskadiert.     In  Figur  78  ist  zum  Beispiel 


KoMektor- 
motor 


rj      Hinter- 


Vordermotor 


Fig.  77. 

Das  Prinzip  der  Kaskadenschaltung, 
die  Schlüpfungsströme  eines  asynchronen 
Drehstrommotors  weiter  zu  verwenden,  ist 
nicht  nur  für  Umformer,  sondern  auch  für 
rein  motorische  Betriebe  wertvoll.  So  kann 
man  nach  Figur  77  durch  Kaskadierung 
zweier  Asynchronmotoren  ein  besonders 
langsam  laufendes  Maschinenaggregat  er- 
halten.       Der    Vordermotor    läuft    unter- 


Asynchron 
motor  ■"' 


Fig.  78. 

dargestellt,  wie  die  Schlüpfungsströme  des 
Vordermotors  einem  Drehstrom- Kollektor- 
motor zugeführt  werden,  der  sie  in  mecha- 
nische Leistung  umwandelt.  Da  der  Kollek- 
tormotor nur  die  Schlüpfungsenergie  erhält, 
die  der  gewünschten  Abweichung  des  asyn- 
chronen Vordermotors  von  der  synchronen 
Drehzahl  entspricht,  also  dem  Regulier- 
bereiche, so  braucht  er  trotz  großer  Leistung 
des  Gesamtaggregates  nur  geringe  Größe 
zu  besitzen.  Die  Kosten  einer  Kollektor- 
kaskade sind  daher  wesentlich  geringer, 
als  wenn  man  einen  einfachen  Drehstrom- 
kollektormotor für  die  ganze  Leistung  an- 
wenden würde.  Sie  wird  deshalb  verwendet, 
wenn  man  Drehstrommotoren  eine  be- 
schränkte Tourenregelung,  etwa  von  der 
synchronen  Drehzahl  bis  40%  darunter 
verschaffen  will.  Da  die  Steuerung  des 
Aggregates  vom  Kollektormotor  aus  ge- 
schieht, so  besitzt  es  je  nach  dessen  Schaltung 
Serien-  oder  Nebenschlußcharakter. 

Bei  allen  Kaskadenschaltungen  wird  die 
im  Asynchronmotor  bei  verminderter  Ge- 
schwindigkeit nicht  ausgenutzte  Energie, 
die  als  elektrische  Schlupfenergie  im  Rotor 
wieder  frei  wird,  nicht  in  einem  äußeren 
Schlupfwiderstande  vernichtet,  sondern 
irgendwie   nutzbar   verwertet.     Anstatt    sie 


1200 


Dynamomascliinen 


einem  Kollektormotor  zuzuführen,  kann  man 
sie  auch  in  einer  Gleichstromkaskade 
nach  Figur  79  durch  einen  Einankerumformer 
in     Gleichstrom     verwandeln     und     diesen 


Asynchron 
motor  " 


Gleichstrommotor 


Einanker- 
umformer 


Fig.  79. 

einem  mit  dem  Vordermotor  gekuppelten 
Gleichstromhintermotor  zuführen.  Der  Ein- 
ankerumformer läuft  mit  niedriger  Drehzahl, 
die  der  jeweiligen  Schlupffrequenz  des  Asyn- 
chronmotors entspricht.  Die  Geschwindigkeit 
des  Aggregates  läßt  sich  durch  Feldregelung 
des  Gleichstrommotors  beherrschen. 

Schließlich  kann  man  die  Schlüpfungs- 
ströme  des  Vordermotors,  die  ja  niedrige 
Frequenz  besitzen,  auch  durch  einen  Fre- 
quenzwandler auf  die  Frequenz  des  Netzes 
umformen  und  diesem  wieder  zuführen, 
was  in  Figur  80  dargestellt  ist.     Die  Um- 


Regel- 

transfor- 
mator 


Asynchron- 
motor 


Frequenz 
wandler'- 

Fig.  80. 


Wandlung  der  Frequenz  geschieht  in  einem 
Einankerumformer,  der  aber  nicht  wie  früher 
synchron  zur  Frequenz  der  Ströme  an 
seinen  Schleifringen  läuft,  und  dabei  am 
Kollektor  Gleichstrom  liefert,  sondern  der 
mit  geringerer  Geschwindigkeit  angetrieben 
wird.  Sein  im  Rotor  umlaufendes  Drehfeld 
besitzt  daher  im  Räume  eine  geringe  Dreh- 
geschwindigkeit, die  der  Differenz  der  syn- 
chronen und  der  mechanischen  Geschwindig- 
keit entspricht.  Dieser  Differenz  entspricht 
auch  die  Frequenz,  die  man  an  seinem 
Kollektor  durch  drei  Drehstrombürsten  ab- 
nehmenkann, um  sie  in  den  Rotor  des  Vorder- 
motors einzuführen.  Die  Geschwindigkeits- 
regelung geschieht  durch  Spannungsenistel- 


lung  an  einem  im  Kreise  des  umgeformten 
Schlupfstromes  liegenden  Transformator, 
durch  den  die  Rotorspannung  des  Asynchron- 
motors und  daher  nach  Gl.  (15)  seine  Drehzahl 
bestimmt  wird. 

Bei  allen  Kollektorkaskaden  läßt  sich  die 
Phasenverschiebung  des  asjTichronen  Vorder- 
motors dadurch  kompensieren,  daß  man  die 
Kollektormaschine  durch  geeignete  Einstellung 
ihrer  Bürsten winkel,  Windungszahlen  oder  Gleich- 
stromerregung nicht  nur  auf  den  Leistungs- 
faktor 1  bringt,  sondern  sie  darüber  hinaus  zur 
Abgabe  von  Magnetisierungsstrom  veranlaßt, 
der  alsdann  in  den  Rotor  des  Vordermotors 
fließt  und  dessen  Felderregung  übernimmt.  Sein 
Stator  entnimmt  dann  dem  Netze  nur  noch 
reinen  Arbeitsstrom,  so  daß  er  den  Leistungs- 
faktor 1  besitzt. 

5.  Energieverluste.  Mißt  man  bei  einer 
Dynamomaschine  beliebiger  iVrt  einerseits 
die  ihr  zugeführte  mechanische  Leistung  und 
andererseits  die  von  ihr  erzeugte  und  nach 
außen  abgegebene  elektrische  Leistung,  so 
findet  man,  daß  nicht  alle  mechanische 
Energie  nutzbar  in  elektrische  umgewandelt 
wird.  Ein  Teil  der  Energie  bleibt  vielmehr 
in  der  Maschine  selbst  als  Verlust  stecken, 
so  daß  ihr  Wirkungsgrad  nie  mehr  als 
etwa  85  bis  95%  beträgt,  wobei  der  untere 
Wert  für  mittlere,  der  obere  für  große  Ma- 
schinen gilt. 

In  den  Gleitlagern,  von  denen  die  Welle 
der  Maschine  getragen  wird,  und  unter  den 
Kollektor-  oder  Schleifringbürsten  treten 
mechanische  Reibungsverluste  auf;  außerdem 
bringt  der  sich  drehende  Rotor  ziemlich 
große  Luftmengen  in  Bewegung,  deren 
Zirkulationsarbeit  verloren  geht.  Alle  diese 
mechanischen  Verluste  sind  stets  vor- 
handen, wenn  die  Maschine  überhaupt  im 
Betrieb  ist,  sie  sind  aber  unabhängig  von  der 
Größe  ihrer  Belastung. 

In  jedem  stromdurchflossenen  Leiter 
treten  ferner  elektrische  Verluste  auf, 
die  von  seinem  Leitungswiderstande  her- 
rühren und  diesem,  sowie  dem  Quadrate 
der  Stromstärke  proportional  sind.  Beim 
Durchfluß  von  Wechselstrom  erscheint  der 
Widerstand  aller  Leiter,  die  in  Nuten  ein- 
gebettet sind,  dadurch  erheblich  verstärkt, 
daß  der  Strom  von  dem  selbst  erzeugten 
Streufelde  nach  der  Außenseite  der  Nuten 
gedrängt  wird  und  daher  in  Wirklichkeit 
nur  einen  kleineren  Querschnitt  durchfließt, 
als  es  ein  Gleichstrom  mit  gleichmäßiger 
Verteilung  der  Stromdichte  tut.  Diese 
Strom  Verdrängung  wird  meistens  merk- 
bar bei  Nuten  von  mehr  als  2  bis  3  cm  Tiefe. 
Alle  Stromwärmeverluste  im  Anker  sind 
von  der  Belastung  der  Maschine  abhängig, 
sie  werden  bei  Leerlauf  verschwindend  klein. 
In  den  Erregerwickelungen  bewirkt  der 
Magnetisierungsstrom    meist    Verluste    von 


Dynamomaschinen 


1201 


konstanter  Größe,  sofern  nämlich  das  Magnet- 
feld konstant  gehalten  wird. 

Da  sich  nicht  nur  die  wirksamen  Kupfer- 
leiter, sondern  auch  die  Eisenteile  des 
Kotors,  und  bei  Wechselstrommaschinen 
die  des  Stators  im  Magnetfelde  bewegen 
oder  von  einem  WechseKelde  durchsetzt 
werden,  so  werden  auch  hierin  erhebliche 
Spannungen  induziert.  Würde  man  diese 
Teile  aus  massivem  Eisen  herstellen,  so 
würden  so  starke  Ströme  darin  erzeugt, 
daß  die  Wirkung  der  ganzen  Maschine 
darunter  leiden  würde.  Man  unterteilt 
daher  alle  Eisenteile,  durch  die  die  lü-aft- 
linien  hindurchschneiden,  senkrecht  zu  dieser 
Schnittrichtung  und  in  Richtung  der  indu- 
zierten Spannung  in  dünne  Blechscheiben, 
die  gegeneinander  durch  aufgeklebtes  Seiden- 
papier oder  durch  Lack  isoliert  sind.  Es 
können  sich  dann  keine  Ströme  in  Rich- 
tung der  Spannung  ausbilden,  sie  werden 
vielmehr  gezwungen,  in  jedem  Blech  einzeln 
und  quer  zu  verlaufen,  wobei  sie  durch  den 
Leitungswiderstand  der  dünnen  Bleche,  die 
meist  nur  0,5  mm  dick  sind,  sehr  geschwächt 
werden.  Immerhin  bewirken  sie  noch  merk- 
bare Wirbelstromverluste,  deren  Größe 
vom  gesamten  Eisenvolumen,  von  der  Stärke 
des  Magnetfeldes  und  von  der  Frequenz 
abhängt 

Bei  dem  dauernden  Wechsel  der  Richtung 
und  der  Größe  des  Magnetfeldes  in  jedem 
Eisenteilchen  treten  auch  magnetische 
Hysteresisverluste  auf.  Sie  entstehen 
dadurch,  daß  das  magnetische  Feld  hinter 
der  magnetisierenden  Kraft  stets  um  einen 
gewissen  Wert  zurückbleibt,  so  daß  es  allen 
Veränderungen  nur  wie  unter  der  Wirkung 
einer  Reibungskraft  folgt.  Auch  diese 
Verluste  hängen  von  der  Feldstärke,  der 
Frequenz  und  dem  Eisenvolumen  ab.  Sie 
bilden  mit  den  Wirbelstromverlusten  ge- 
meinsam   die    Eisenverluste    der   Maschine. 


Verluste  wachsen  jedoch  mit  zunehmender 
Last  an,  so  wie  es  in  Figur  81  dargestellt  ist. 
Der  Wirkungsgrad  der  Maschinen,  der  das 
Verhältnis  der  abgegebenen  zur  aufge- 
nommenen Leistung  angibt,  der  also  wesent- 
lich durch  die  Verluste  bestimmt  wird,  ist 
daher  bei  geringen  Belastungen  klein,  er 
erreicht  ein  Maximum  bei  jener  Last,  bei 
der  die  veränderlichen  Verluste  den  kon- 
stanten gleich  geworden  sind,  um  bei  noch 
stärkerer  Belastung  wieder  langsam  zu 
sinken.  Das  Maximum  legt  man  durch 
geeignete  Bemessung  der  Maschine  in  ihren 
Hauptarbeitsbereich. 

Da  sich  die  mechanischen,  elektrischen 
und  magnetischen  Energieverluste  sämtlich 
in  Wärme  umsetzen,  so  wird  jede  Dynamo- 
maschine, besonders  wenn  sie  Strom  liefert, 
heiß.  Ihre  Temperatur  nimmt  solange  zu, 
bis  ebensoviel  Wärme  durch  Leitung,  Strah- 
lung und  Konvektion  an  den  äußeren  Raum 
abgegeben  wird,  wie  gerade  in  ihr  erzeugt 
wird.  Da  fast  alle  heutigen  Isoliermaterialien 
oberhalb  einer  gewissen  Temperatur,  die 
ca.  80  bis  100**  beträgt,  verderben  und 
langsam  verkohlen,  so  wird  die  Leistung, 
die  jede  Maschine  dauernd  abgeben  kann, 
direkt  durch  die  Güte  ihrer  Wärmeabfuhr 
begrenzt.      Man  begnügt  sich  daher  nicht 


^T3 

<u 

100 
90 
80  y^^ 

1 

Wirk 

ungsgrad 

1 

10 
8 
fi 

^..-^^Kuprer- 
1  Verluste 

4 

l 

Reibunq 

2 

n 

\ 

Eisen^erluste 

^ 

Normal  last 

Fig.  81. 


Belastung 


Bei  fast  allen  Maschinen  sind  die  Eisen- 
verluste   und    die    Reibungsverluste    unab- 
hängig   von    der    Belastung,    die    Kupfer- 
Handwörterbuch  der  Naturwissenschaften.    Band  II 


mehr  wie  früher  mit  der  natürlichen  Wärme- 
abgabe, sondern  kühlt  alle  Dynamos  durch 
energische  Belüftung,  besonders  der  Teile, 
in  denen  die  Wärme  entsteht,  also  des  wirk- 
samen Eisens  und  Kupfers. 

In  Figur  82  ist  ein  Längsschnitt  durch 
einen     Drehstrommotor     gezeichnet,      der 

76 


1202 


Dynamomaschinen 


radiale  Lüftung  besitzt.  Die  Stator- 
und  Kotorbleche  sind  in  einzelne  Pakete 
unterteilt  und  durch  Stehbleche  auseinander 
gehalten,  die  als  Ventilatorschaufeln  wirken. 
Sie  schleudern  die  Luft,  die  sie  nahe  der 
Rotorwelle  seitlich  ansaugen,  nach  außen 
und  pressen  sie  durch  den  Luftspalt  und 
durch  den  Stator.  Die  kalte,  in  die  Maschine 
eintretende  Luft  entnimmt  dabei  den  Eisen- 
blechen ihre  Hysteresis-  und  Wirbelstrom- 
wärme und  den  Kupferdrähten  ihre  Strom- 
wärme und  transportiert  sie  von  der  Ma- 
schine fort  in  den  umgebenden  Raum. 

Sehr  schnellaufende  Maschinen,  besonders 
Turbogeneratoren  für  Dampfturbinen- 
betrieb können  wegen  ihrer  hohen  Ge- 
schwindigkeit aus  elektrischen  Gründen 
relativ  kleine  Abmessungen  erhalten.  Die 
Erzeugung  staiker  Wärmemengen  ist  hier 
also  auf  einen  sehr  kleinen  Raum  kon- 
zentriert, so  daß  eine  energische  künstliche 
Lüftung  unbedingt  notwendig  ist.  In  Figur  83 


Fig.  83. 

ist  die  hierfür  geeignete  Methode  der 
achsialen  Lüftung  an  einem  Drehstrom- 
Turbogenerator  dargestellt,  bei  der  die  Luft 
in  dem  ganz  geschlossenen  Maschinengehäuse 
in  überall  vorgeschriebenen  Bahnen  gefühlt 
wird.  Zwei  Ventilatoren  an  beiden  Stirnseiten 
des  schnell  rotierenden  Feldmagneten  saugen 
die  Kühlluft  durch  ein  besonderes  Rohr 
aus  dem  Freien  an  und  saugen  sie  einerseits 
durch  Kühlkanäle  am  Grunde  der  Rotor- 
nuten an  der  Rotorbewickelung  vorbei, 
andererseits  pressen  sie  einen  zweiten  Luft- 
strom ciuer  durch  die  Statorstirnverbin- 
dungen und  sodann  durch  zahlreiche  Löcher 
in  den  Eisenblechen  des  Statorkörpers 
hindurch  auf  dessen  andere  Seite.  Beide 
Luftströme  vereinigen  sich  dort  wieder  und 
strömen  durch  einen  Abzugskanal  vom 
Maschinengehäuse     nach     außen.         Durch 


energische  achsiale  oder  radiale  künstliche 
Kühlung  hat  man  es  erreicht,  die  Leistung 
von  Dynamos  auf  ein  vielfaches  der  früher 
erreichten  Werte  zu  steigern. 

Li  erster  Linie  ist  die  Leistung  jeder 
Dynamo  natürlich  von  ihrer  Größe  und  ihrer 
Drehzahl  abhängig.  Die  Stärke  der  Lüftung 
bestimmt  nur  die  relative  Größe  der  Ver- 
luste und  daher  die  Werte  der  magnetischen 
Feldstärke  und  der  elektrischen  Stromdichte, 
die  man  ohne  zu  starke  Erwärmung  noch 
zulassen  kann.  Faßt  man  diesen  Einfluß 
durch  einen  Faktor  C  zusammen,  der  dann 
nur  von  der  Bauart  der  Maschine  und  ihrer 
Kühlung  abhängig  ist,  so  läßt  sich  die  Leistung 
in  allgemeiner  Form  durch  den  Anker- 
durchmesser D,  seine  Eisenläuge  1  und  seine 
Drehzahl  n  bestimmen.  Die  Spannung  in 
jedem  Leiter  ist  nach  Gl.  (2)  proportional 
der  Länge  1  und  der  Umfangsgeschwindigkeit 
des  Ankers,  die  durch  D .  n  gegeben  ist.  Der 
gesamte  Strom  aller  Leiter  zusammen  ist 
andererseits  proportional  dem  Ankerumfang 
oder  ebenfalls  seinem  Durchmesser  D.  Die 
Gesamtleistung  der  Maschine,  die  sich  aus 
den  Werten  von  Strom  mal  Spannung  aller 
Leiter  zusammensetzt,  ist  daher 

E.J  =  C.D21n  (16) 

Die  Leistungsziffer  C  liegt  bei  größeren 
Maschinen  praktisch  zwischen  den  Grenzen 
1,5  und  4,5.10"*',  wenn  man  die  Dimen- 
sionen in  cm,  die  Drehzahl  pro  Minute 
und  die  Leistung  in  Kilowatt  mißt. 
Um  bei  gegebener  Leistung  eine  möglichst 
kleine  und  billige  Maschine  zu  bekommen, 
ist  es  wegen  dieser  Beziehung  zweckmäßig, 
die  Drehzahl  so  groß  zu  wählen,  wie  es  mit 
Rücksicht  auf  die  mechanische  Festigkeit 
irgend  möglich  ist,  sofern  nicht  äußere 
Bedingungen  eine  bestimmte  Drehzahl  fest- 
legen. Man  ist  daher  bestrebt,  die  Material- 
festigkeit der  Baustoffe  von  großen  Dynamos 
nach  Möglichkeit  zu  verbessern,  um  recht 
geringe  Dimensionen  zu  erhalten. 

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Dynamomaschinen  —  Dynamometamorphose 


1203 


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Zeitschr.,  1904,  S.  75.  —  J.  K.  Sumec,  Der  ein- 
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Stuttgart  1906.  —  R.  Riidenberg,  Die  Kommu- 
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Leipzig  1908.  —  H,  Görges,  Dynamomaschinen. 
Streckers  Hilfsbuch  f.  d.  Elektrotechniker,  III. 
Berlin  1912.  —  A.  Thotnälen,  Kurzes  Lehr- 
buch  der  Elektrotechnik.     Berlin  1912. 

R.  Rüdenberg. 


Dynamometamorphose. 

Gesteinsiimwandelung  durch  Gebirgsdruck 
(vgl.  den  Artikel  „Mineral-  und  Ge- 
steinsbildung   auf   metamorphischem 

"Wege"). 


76* 


E. 


Echinoderida. 

E  c  h  i  n  0  d  e  r  i  d  e  n  repräsentiert  durch 
die  Gattung  Echinoderes,  mikroskopisch 
kleine,  marine,  zu  den  Würmern  gestellte 
Tiere,  welche  besonders  zu  den  Nemathel- 
minthen  in  Beziehung  gebracht  werden 
vgl.  den  Artike    ,,Kinorhyncha"). 


Echinodermen,  Echinodermata 

einer  der  durch  sehr  einheitlichen  Bau  aus- 
gezeichneten Typen  des  Tierreichs,  besonders 
durch  die  Bewehrung  der  Haut  mit  Stacheln 
charakterisiert,  daher  der  Name  Stachel- 
häuter (Echinodermen).  Außerdem  ist  der 
Körper  zumeist  durch  Kalkplatten  geschützt 
und  gestützt;  dadurch  und  durch  den  fünf- 
strahlig  radiären  Bau  ist  ein  weiteres  Charak- 
teristikum gegeben.  Als  Kennzeichen  kommt 
ferner  das  als  Bewegungsapparat  dienende 
Ambulakralsystem  hinzu.  Die  Echino- 
dermen sind  ausschließlich  Bewohner  des 
Meeres ;  man  unterscheidet  sie  als  Seesterne, 
Schlangensterne,  Haarsterne,  Seeigel  und 
Seewalzen  (Ästenden,  Ophiuriden,  Crinoiden, 
Echiniden  und  Holothurien);  ihre  größte 
Verbreitung  liegt  in  früheren  Erdperioden. 
In  diesem  Werk  sollen  die  rezenten  und 
fossilen  Vertreter  des  Typus  in  dem  Artikel 
„Stachelhäuter"  behandelt  werden. 


Echiuridea. 


1.  Uebersicht  der  Organisation.  2.  Besondere 
Ausbildung  einzelner  Organe:  a)  Epidermis, 
b)  Kopflappen,  c)  Muskulatur,  d)  Borsten, 
e)  Darmkanal,  f)  Analschläuche,  g)  Nerven- 
system und  Sinnesorgane,  h)  Nephridien  und 
Gonodukte;  Geschlechtsorgane.  3.  Geschlechts- 
Dimorphismus.  4.  Lebensweise.  5.  Systematik. 
6.   Geographische  Verbreitung.     7.  Ontogenie. 


I.  Uebersicht  der  Organisation.  Die 
Echiuridea,  auch  Gephyrea  armata  oder 
chaetifera  genannt,  sind  im  Boden  des 
Meeres  lebende  Würmer,  die  dem  Verwandt- 
schaftskreise der  chätopoden  Annehden  an- 
gehören. 

Ihr  Körper  (s.  Bd.  I,  S.  429,  Fig.  5  im 
Artikel  ,, Anneliden")  ist  in  der  Regel 
in  einen  etwa  walzenförmigen  Eumpf  und 
einen  Kopflappen  gesondert,  welch  letzterer, 
gewöhnhch  ,, Rüssel"  genannt,  sich  meistens 
als  ein  die  Mundöffnung  dorsal  weit  über- 
ragender abgeplatteter,  an  seiner  ventralen 
Seite  rinnenförmig  vertiefter  Fortsatz  aus- 
bildet, der  oft  sehr  scharf  vom  Rumpfe 
abgesetzt  ist. 

Am  vorderen  Ende  des  Rumpfes  liegt 
der  Mund,  am  hinteren  der  After.  Eine 
kurze  Strecke  hinter  ersterem  treten  aus 
der  Haut  auf  der  ventralen  Seite  fast  immer 
die  mehr  oder  weniger  hakenförmig  ge- 
bogenen Enden  eines  Paares  starker  Borsten 
(Bauch-  oder  Genitalborsten)  hervor,  während 
am  Hinterende  sich  in  fast  kreisförmiger 
Anordnung,  nur  ventral  unterbrochen,  ein 
oder  zwei  Ringe  zahlreicher  Analborsten 
finden  können,  die  aber  der  überwiegenden 
Mehrzahl  fehlen. 

Der  Rumpf  ist  em  ziemlich  dünn- 
wandiger Sack,  dessen  Innenraum  von  einer 
einzigen,  mit  Flüssigkeit  erfüllten  weiten 
Leibeshöhle  (Cölom)  eingenommen  ist.  Die 
Wand  besteht  aus  einer  von  dünner  Cuticula 
bedeckten  Epidermis,  einem  darunter  ge- 
legenen Corium  bindegewebiger  Natur  und 
einem  sich  an  dieses  anschheßenden  Haut- 
muskelschlauch. Dieser  ist  immer  aus  einer 
äußeren  Ring-  und  einer  inneren  Längs- 
muskelfaserlage  zusammengesetzt,  welch 
letzterer  sich  noch  eine  dritte  innerste 
Muskellage  anlegt,  die  selten  ebenfalls  aus 
Ringfasern,  meistens  aus  sogenannten 
Diagonalfasern  besteht,  d.  h.  Fasern,  die 
jederseits  nahe  der  ventralen  Medianünie 
entspringend  schräg  nach  hinten  und  dorsal 


Echiuridea 


1205 


verlaufen  und  zwar  etwas  über  die  dorsale 
Mittellinie  hinaus,  so  daß  sie  sich  in  deren 
Umgebung  kreuzen;  in  noch  ausgedehnterer 
Weise  liommt  eine  derartige  Ueberschneidung 
und  Verflechtung  der  Fasern  auch  auf  der 
ventralen  Seite  zustande.  Die  Auslileidung 
der  Leibeshöhle  besorgt  ein  flaches  Peritoneal- 
epithel. 

Im  Kopf  läppen  ist  die  Leibeshöhle 
immer  auf  enge  Spalten  reduziert  und  die 
Muslvulatur,  namenthch  die  Längsmuskel- 
fasern, in  sehr  mächtiger  Weise  entwickelt, 
so  daß  dieser  Körperteil  kompakt  erscheint. 
In  ihm  nimmt  der  Cölomspalt  entweder 
die  ganze  Breite  der  Bauchseite  ein  oder 
ist  auf  zwei  enge  Kanäle  beschränkt,  die 
nur  den  seithchen  Teilen  des  ersteren  ent- 
sprechen und  nahe  dem  Vorderrand  inein- 
ander übergehen.  Ventral  von  diesen  Hohl- 
räumen bleibt  die  Kopflappenwand  stets 
dünn;  dorsal  von  ihnen  pflegt  sich  eine 
kräftige  Quermuskellage  zu  finden,  oberhalb 
dieser  die  Längsmuskulatur,  und  unter  der 
dorsalen  Oberfläche  zieht  wieder  Quer- 
muskulatur hin.  Nur  bei  der  Gattung 
Urechis  drängt  sich  zwischen  die  Längs- 
muskelfasern auch  das  Cölom  in  Gestalt 
unregelmäßiger  Hohlräume  in  den  Kopf- 
lappen hinein,  die  aber  in  dessen  Bereiche 
nicht  mit  dem  ebenfalls  vorhandenen  ven- 
tralen Cölomspalte  in  Verbindung  stehen. 
Das  Corium  setzt  sich  in  ein  Bindegewebe 
fort,  das  die  Muskulatur  durchzieht  und 
namenthch  zwischen  den  Fasern  der  Längs- 
muskulatur stark  entwickelt  ist.  Diese  Ein- 
richtungen geben  die  Grundlage  ab  für  die 
hohe  Beweghchkeit  des  Kopflappens,  dem 
hauptsächlich  die  Aufgabe  zuliommt,  die 
Nahrung  herbeizuführen,  vielleicht  auch 
gelegentlich    der    Lokomotion    zu    dienen. 

Die  Leib  es  höhle  des  Rumpfes  wird 
von  vorn  bis  hinten  von  dem  stark  ge- 
wundenen Darmkanal  und  seinen  Anhängen 
eingenommen.  Ferner  hegt  darin,  die  ganze 
Länge  einnehmend,  der  ventralen  Seite  des 
Hautmuskelschlauches  dicht  angelagert,  das 
etwa  zyUndrische  Bauchmark,  im  vorderen 
Teil  des  Rumpfes  neben  dem  letzteren  ein 
oder  mehrere  Paare  von  Nephridien,  endlich 
das  sehr  unvollkommen  ausgebildete  Blut- 
gefäßsystem des  Rumpfes  und  —  bisher  nur 
von  wenigen  Formen  bekannt  —  die  unpaare 
Gonade. 

Von  diesen  Teilen  erstrecken  sich  das 
Nerven-  und  das  Blutgefäßsystem  auch 
in  den  Kopflappen  hinein,  und  zwar  ersteres, 
indem  sich  das  Bauchmark  am  Vorderende 
des  Rumpfes  in  zwei  zyhndrische  Aeste 
spaltet,  von  denen  ein  jeder,  mehroder  weniger 
den  Seitenrändern  des  Cölomspaltes  oder  der 
deren  Stelle  einnehmenden  Kanäle  genähert, 
eingebettet  in  die  dorsale  Muskelmasse,  bis 
nahe  zum  Vorderende  des  Kopflappens  zieht 


und  dort  in  den  der  anderen  Seite  übergeht. 
Etwa  auf  gleicher  Höhe  wie  das  Bauch- 
mark teilt  sich  auch  der  Bauchgefäßstamm 
in  zwei  Aeste,  von  denen  jeder  durch  die 
Leibeshöhle  des  Kopflappens  bis  an  deren 
Vorderende  verläuft,  und  zwar  entweder 
in  je  einem  der  Seitenkanäle  oder  nahe 
dem  Seitenrande  des  Cölomspaltes,  bis 
sich  vorn  beide  miteinander  vereinigen.  In 
der  Mittellinie  aber  setzen  sie  sich  gemein- 
sam in  ein  Gefäß  fort,  das,  eingebettet 
in  das  die  dorsale  Muskelmasse  einscheidende 
Bindegewebe,  median  bis  an  das  Vorderende 
des  Rumpfes  verläuft,  hier  in  dessen  Leibes- 
höhle eintritt  und  dorsal  vom  vorderen 
Abschnitt  des  Darmes  bis  an  einen  be- 
stimmten Punkt  dieses  letzteren  zieht.  Hier 
ist  dieser  nänihch  von  einem  das  dorsale 
Gefäß  aufnehmenden  Sinus  umgeben,  und 
dieser  entsendet  ventralwärts  ein  —  oft 
in  zwei  geteiltes  —  Gefäß,  das  zu  dem  längs 
des  Bauchmarkes  hinziehenden  Bauchge- 
fäßstamm sich  begibt  und  in  diesen  ein- 
mündet. Während  das  erwähnte  Gefäß- 
system, soweit  bekannt,  sich  bei  der  über- 
wiegenden Zahl  der  Echiurideen  findet, 
fehlt  es  bei  Urechis  ganz  und  gar.  Anderer- 
seits erlangt  es  bei  gewissen  Thalassematiden 
insofern  eine  reichere  Entwickelung,  als 
außerdem  noch  die  Seitengefäße  des  Kopf- 
lappens durch  zahlreiche  netzförmig  ver- 
bundene Queranastomosen,  die  durch  den 
Cölomspalt  hindurchgehen,  untereinander  zu- 
sammenhängen, eine  Einrichtung,  die  noch 
weiter  dadurch  komphziert  werden  kann,  daß 
bei  einigen  Formen  das  mediane  Dorsal- 
gefäß des  Kopflappens  zu  diesem  Quer- 
gefäßnetz zahlreiche  dorsoventral  verlaufende 
Mediananastomosen  entsendet. 

Der  Darmkanal  (Fig.  I)  wird  durch  eine 


Fig.  1.  Ueber- 
sicht  der  Rumpf- 
organe von  Bo- 
nellia  viridis, 
Weibchen.  Ab 
Analblasen ;  D 
Darm ;  M  Fre- 
nula;  R  Kopf- 
lappen (Rüssel); 
U  Uterus  (Ne- 
phridiiim).  Aus 
Claus-Grobben. 


große  Menge  muskulöser  Bänder  (Frenula), 
die  im  Bereiche  des  Pharynx  zu  einem  aus- 
gedehnten Mesenterium  verschmelzen  können, 


1206 


Ecliiuiidea 


an  der  Leibeswand  befestigt.  Er  gliedert  sich 
in  eine  Anzahl  von  hintereinander  gelegenen 
Abschnitten,  nämhch  einen  kürzeren  Vorder- 
darm, an  dem  man  wieder  Mundhöhle, 
Pharynx,  Oesophagus  und  Ki'opf  unter- 
scheiden kann,  einen  sehr  langen  Mitteldarm 
und  einen  Hinterdarm,  die  beiden  letzteren 
von  einer  an  ihrer  Ventralseite  angebrachten 
durch  zwei  Epithelwülste  eingefaßten 
Wimperrinne  durchzogen,  während  nach 
außen  von  dieser  längs  des  Mitteldarmes 
noch  ein  Nebendarm  verläuft,  ein  sowohl 
vorn  wie  hinten  mit  jenem  kommunizierendes 
engeres,  aber  von  einem  ähnhchen  Darm- 
epithel ausgekleidetes  Rohr.  Dann  folgt 
ein  meist  kurzer,  gelegenthch  aber  langer 
Enddarm,  der  bei  vielen  Thalassematiden 
nahe  seinem  Hinterende  ein  kugehges  oder 
eiförmiges  Divertikel  von  unbekannter  Funk- 
tion an  seiner  ventralen  Seite  trägt  und 
kurz  danach  bei  allen  Echiurideen  ein  Paar 
von  sogenannten  Analschläuchen  (Fig.  1,  2) 
aufnimmt,  ehe  es  durch  den  After  ausmündet. 
Dies  sind  längere  oder  kürzere,  enge  oder 
weitere,  einfache  oder  verästelte  Säcke,  die 
mit  einer  oft  ungemein  großen  Zahl  von 
kleinen  Wimpertrichtern  besetzt  sind,  durch 
die  der  Innenraum  der  Analschläuche  mit 
der  Leibeshöhle  in  Zusammenhang  steht. 
Zahlreiche  meist  braune  Körnchen  in  den 
Zellen  des  die  Analschläuhce  auskleidenden 
Epithels  w^eisen  auf  eine  exkretorische  Tätig- 
keit dieser  Darmanhänge  hin.  Wenn  man 
diese  daher  als  Analnephridien  auffaßt, 
wird  man  den  letzten  Abschnitt  des  Darm- 
kanals als  eine  Cloake  zu  bezeichnen  haben. 
Dagegen  vermißt  man  bei  den  Echiurideen 
solche  farbige  Exkretionskörner  gewöhnhch 
in  dem  Epithel,  das  ihre  nahe  den  Bauch- 
borsten ausmündenden  Nephridien  aus- 
kleidet, die  fast  immer  ungefärbt  erscheinen. 
Jedes  von  diesen  besteht  aus  einem  gegen  die 
Leibeshöhle  geschlossenen,  aber  sehr  er- 
weiterbaren und  oft  sehr  langen  Sack 
und  einem  kurzen  dickwandigen  Ausführungs- 
gang, von  dem  ein  sich  trichterförmig 
ausweitender  und  in  die  Leibeshöhle  öffnender 
Kanal  ausgeht,  also,  falls  die  Deutung  als 
Nephridium  berechtigt  ist,  ein  gestieltes 
Nephrostom.  Li  sehr  zahlreichen  Fällen 
hat  man  nachweisen  können,  daß  durch  diese 
Oeffnung  die  reifen  Geschlechtsprodukte 
aufgenommen  und  im  Lmern  des  Sackes 
angesammelt  werden,  che  sie  durch  dessen 
Porus  nach  außen  entleert  werden.  Die 
Organe  funktionieren  also  sicher  als  Ei 
bezw.  Samenbcliälter.  Sie  treten  meist  in 
beschränkter  Zahl  auf,  nämlich  als  1,  2  oder 
3  Paare.  Doch  kann  diese  einerseits  bei 
ein  paar  Thalassema- Arten  außerordent- 
lich vermehrt,  andererseits  durch  Aus- 
bildung nur  eines  Organs  reduziert  werden 
(Fig.  2). 


Die  Geschlechtszellen  finden  sich, 
soweit  bekannt,  zunächst  auf  dem  hintersten 
Teil  des  Bauchgefäßes  (Fig.  2),  wo  sie 
meistens  nur  ihre  ersten  Ausbildungsstadien 


Fig.  2.  Rumpf  Organe  von  Bonellia  viridis, 
Weibchen,  nach  Entfernung  des  Darmes  bis 
auf  den  Pharj'nx  und  ein  Stück  des  Enddarmes 
(Ad).  Aus  Claus- Grobben.  Ab  Analblasen; 
Ov  Ovarium;  U  Eibehälter;  Tr  Trichter  des- 
selben (Nephrostom),  durch  den  aus  dem  Cölom 
Eier  aufgenommen  werden. 

erreichen.     Dann  werden  sie  in  die  Leibes- 
höhle abgestoßen  und  mit  den  Cölomocyten 
in   deren  flüssigem   Lihalt  umhergetrieben, 
während  sie    allmäh- 
lich   ihre    volle   Aus- 
bildung erlangen. 
Nach  den  bisherigen 
Beobachtungen      be- 
steht     immer       Ge- 
schlechtstrennung. 

2.  Besondere  Aus- 
bildung einzelner 
Teile,2a)Epi  dermis. 
Die  Epidermis  des 
Rumpfes  sowie  die 
der  dorsalen  Fläche 
des  Kopflappens  ist 
reich  an  ,, Hautkör- 
pern", die  teils  alveo- 
läre Drüsen ,  teils 
Sinnesorgane  sind. 
Sie  pflegen  an  ver- 
schiedenen Stellen  des 
Rumpfes  verschieden, 
namentlich  gegen  des- 


Fig.  3.  Bonellia 
viridis,  Weibchen. 
Aus  Claus-Grobben. 


sen  Hinterende  stark 
ausgebildet  zu  sein 
und  können  in  unbe- 
stimmter oder  in  be- 
stimmter, ringförmigjer  Anordnung  auftreten. 
In  der  Epidermis  sind  oft  farbige  (braune, 
grüne)     Körperchen    vorhanden,    die    dem 


EcMuiidea 


1207 


Kiimpf,  manchmal  auch  dem  Kopflappen 
eine  entsprechende  Färbung  verleihen  (grün 
bei  Bonellia).  Die  an  ihrer  Oberfläche 
gelegene  Cuticula  ist  stets  sehr  dünn.  An 
der  ventralen  Seite  des  Kopflappens  trägt 
die  Epidermis  immer  Wimpern. 

2b)  Kopflappen.  Der  Kopflappen  ist 
bei  Urechis  nur  ein  schwach  entwickelter 
hufeisenförmiger  Wulst,  der  die  Mund- 
öffnung umstellt,  meistens  aber  mehr  oder 
weniger  schaufei-  oder  spateiförmig,  ge- 
legentlich sehr  lang,  auch  sonst  im  Leben 
erhebhch  verlängerbar,  bisweilen  in  außer- 
ordentlicher Weise,  bis  zur  mehrfachen 
Länge  des  Rumpfes,  andererseits  stark 
verkürzbar  (wie  man  ihn  meist  bei  konser- 
vierten Tieren  findet).  Bei  einigen  Formen 
ist  sein  Vorderende  seithch  zu  zwei  kürzeren 
(Hamingia)  oder  längeren  Fortsätzen  aus- 
gezogen, so  daß  er  T-förmig  erscheint 
(Bonellia)  (Fig.  3). 

2c)  Muskulatur.  Die  Längsmuskulatur 
des  Rumpfes  ist  bei  manchen  Thalassematiden 
in  mehr  oder  weniger  zahlreiche  (8  bis  einige 
20)  Bündel  gesondert  oder  vielmehr  mit 
bündeiförmigen  Verstärkungen  versehen, 
während  sie  in  den  Zwischenräumen  sehr 
dünn  bleibt.  Ueber  diese  Intervalle  geht  die 
innerste  (Diagonal-)Muskellage  entweder  ge- 
schlossen, der  Längsmuskelschicht  dicht  an- 
hegend, hinweg  oder  überschreitet  diese  auf 
der  inneren  Kante  bindegewebiger,  mit  einer 
eigenen  Muskulatur  ausgestatteter  querer 
,,Septalleisten"  in  Form  von  Muskelbrücken. 
Zwischen  den  zahlreichen  aufeinander  folgen- 
den Brücken  bleiben  Oeffnungen,  ,,Stomata", 
durch  die  die  Leibeshöhle  taschenartige,  im 
Leben  erweiterungsfähige  und  nach  außen 
vorstülpbare  Fortsätze  gegen  die  Haut  ent- 
sendet, wodurch  der  Rumpf  ein  eigentünüiches 
quer  gerunzeltes  Aussehen  erhält.  Durch  die 
dünne  Haut  dieser  Taschen  hindurch  wird 
der  farbige  Cölominhalt  (Pigment  in  den 
Cölomocyten)  sichtbar,  so  daß  sich  auch  die 
Färbung  dieser  Tiere  mit  der  Kontraktion 
ändert. 

2d)  Borsten.  Besondere  Differenzie- 
rungen weist  die  Muskulatur  im  Bereiche  der 
Borsten  auf.  Außer  Muskelbündeln,  die 
"von  der  Basis  jedes  Borstensackes  in  diver- 
gierender Richtung  zur  Haut  gehen  (Basi- 
parietalmuskeln),  finden  sich  meistens  kräftige 
Bündel,  die  die  Basis  zweier  Borstensäcke 
untereinander  verbinden  (Interbasalmuskel") 
und  ferner  bisweilen  radiär  angeordnete 
Bündel,  die  nahe  der  Austrittsstelle  der  Borste 
vom  Borstensack  entspringen  und  der  Haut- 
muskulatur anhegend  nach  verschiedenen 
Richtungen  abgehen,  worunter  sich  ein  von 
einer  Borste  zur  anderen  ziehendes  aus- 
zeichnen kann.  Wenn  mehr  als  3  Nephridien- 
paare   vorhanden    sind,    scheint    der    Inter- 


basalmuskel der  Bauchborsten  regelmäßig 
zu  fehlen. 

Die  Borsten  sind  massive  Chitingebilde 
mit  meist  mehr  oder  weniger  hakenförmig 
gekrümmtem  freiem  Außenteil,  die  in  Epithel- 
säcken entstehen,  die  äußerlich  von  einer 
faserigen  Hülle  umschlossen  sind.  Das  Epithel 
ist  am  Grunde  durch  eine  einzige  große 
Zelle  unterbrochen,  durch  deren  beständige 
Abscheidung  die  Borste  gebildet  wird.  Von 
Nebensäcken  gehen  fortgesetzt  Ersatz- 
borsten aus.  Nach  Ikeda  ist  bei  Bonellia 
miyajimai  und  Acanthohamingia  das 
Bauchborstenpaar  durch  eine  große  Anzahl 
kleiner  Borsten  ersetzt  und  fehlen  bei 
Bonellia  ijimai  Borsten  ganz. 

2e)  Darmkanal.  Die  Abschnitte  des 
Darmkanales  unterscheiden  sich  durch  ihren 
Verlauf,  ihre  relative  Weite,  die  Beschaffen- 
heit des  auskleidenden  Epithels  und  die  An- 
ordnung der  Muskelschichten:  vom  Kropf 
an  liegen  die  Längsfasern  nach  innen  von 
der  Ringfaserschicht,  in  den  vorhergehenden 
Abschnitten  umgekehrt.  Infolge  seiner  außer- 
ordenthchen  Länge,  die  die  Entfernung  des 
Mundes  vom  After  um  das  vielfache  über- 
trifft, beschreibt  der  Darmkanal  immer 
zahlreiche  Windungen,  unter  denen  aber 
ein  durchaus  gesetzmäßiger  Verlauf 
der  Hauptteile  festzustellen  ist:  bis  zum 
Kropf  hin  nimmt  er  einen  Verlauf  nach 
hinten;  diese  Richtung  hält  zunächst  auch 
der  Mitteldarm,  und  zwar  bis  ziemhch  nahe 
zum  hinteren  Körperende  hin,  inne,  wendet 
sich  darauf  aber  wieder  nach  vorn  und  be- 
schreibt in  solcher  Weise  in  der  Regel  drei 
mächtige  Schleifen,  deren  sekundäre  Win- 
dungen sich  dabei  wiederholt  von  der  einen 
auf  die  andere  Körperseite  begeben,  um  end- 
lich nochmals  nach  vorn  und  dann  als  Hinter- 
darm schheßlich  in  geradem  Verlauf  nach 
hinten  zu  gehen. 

2f)  Analschläuche.  Die  Trichter  der 
Analschläuche  sind  zwar  noch  nicht  bei 
allen  Arten  nachgewiesen  worden,  die  Angabe, 
sie  fehlen  bei  gewissen,  scheint  aber  nur  auf 
mangelhafter  Beobachtung  oder  schlechter 
Erhaltung  zu  beruhen.  Ins  Innere  des  Anal- 
schlauches hinein  pflegt  ein  äußerst  kurzer 
und  enger  halsartiger  Kanal  zu  führen,  der 
sich,  von  wimperndem  Zylinderepithel  aus- 
gekleidet, trichterförmig  gegen  clie  Leibes- 
höhle zu  ausweitet,  wobei  sein  äußerster 
Rand  sich  oft  umschlägt,  um  dann  plötzlich 
in  die  von  einem  ganz  flachen  Epithel  ge- 
bildete Außenwand  des  Trichters  überzu- 
gehen, die  eine  Fortsetzung  des  den  Anal- 
schlauch bekleidenden  Peritoneums  ist.  Die 
Trichter  sitzen  entweder  der  allgemeinen 
Wand  des  Analschlauches  auf  (Echiurus, 
Urechis.  die  Mehrzahl  der  Thalassema- 
Arten)  oder  sind  an  meist  langen,  schlanken 
Aesten    desselben    angebracht    (Bonellia, 


1208 


Ecliiuridea 


Hamingia  usw.);  diese  zeigen  wesentlich 
den  Bau  der  Schlauchwand,  enthalten  im 
besonderen  auch  die  braunen  Exkretkörner. 
2  g)  Nervensystem  undSinnesorgane. 
Das  Nervensystem  unterscheidet  sich  von 
dem  derChätopoden  dadurch,  daß  die  Nerven- 
zellen weder  im  Bauchmark  zu  segmental 
sich  wiederholenden  Ganghen  angeordnet 
sind  noch  dorsal  vom  Munde  Cerebral- 
ganghen  bilden,  sondern  in  ersterem  jeder- 
seits,  in  den  Nervenschenkeln  des  Kopf- 
lappens an  der  dorso-lateralen  Seite  eine 
ununterbrochene  breite  Reihe  bilden,  die 
nach  außen  von  den  Nervenfasern  gelegen  ist. 
Beide  Teile  sind  durch  ein  reich  entwickeltes 
ghaartiges  Gewebe  durchsetzt  und  umhüllt. 
Eine  das  Bauchmark  umschließende  äußere 
Hülle  enthält  immer  longitudinal  verlaufende 
Muskelfasern,  die  oftmals  mit  solchen  der 
Längsmuskelschicht  des  Rumpfwand  in 
charakteristischer  Beziehung  stehen.  Vom 
Bauchmark  gehen,  oft  in  ziemhch  regelmäßig 
paariger  Anordnung,  peripherische  Nerven 
aus,  die  durch  die  Muskulatur  hindurch  in 
das  Corium  hinein  und  dort  zu  Drüsen  und 
Sinnesorganen  der  Epidermis  zu  verfolgen 
sind.  Auch  von  den  Nervenschenkeln 
des  Kopflappens  gehen  zahlreiche  Nerven 
zur  Haut,  naraenthch  zur  dorsalen  Hautseite 
und  in  besonders  reicher  Menge  zu  den 
vorzugsweise  mit  Sinnesorganen  ausge- 
statteten Seitenrändern  dieses  Körperteiles. 
Andere,  die  medial wärts  abgehen,  dürften 
die  Muskulatur  versorgen. 

Die  einzigen  Sinnesorgane,  die  von  Echi- 
urideen  bekannt  sind,  fallen  in  die  Kategorie 
der  ,. becherförmigen",  wie  man  sie  von 
Chätopoden  kennt.  Bei  Echiurus  sind  es 
Gruppen  von  sehr  schlanken  Sinneszellen, 
die  an  ihrem  freien  Ende  zarte  Sinneshaare 
tragen,  während  an  das  basale  Ende  eine 
Nervenfaser  herantritt.  Sie  sind  retraktil, 
treten  aber  im  Leben  als  kleine  Höckerchen 
hervor.  Augen  oder  Statocysten  sind 
nirgends  beobachtet  worden. 

2h)  Nephridien  und  Gonodukte; 
Geschlechtsorgane.  Was  die  Nephridien 
anbetrifft,  so  sind  bei  Echiurus  Arten  mit 
]  (E.  sitchaensis),  2  (E.  echiurus,  abys- 
salis)  und  3  Paaren  (E.  antarcticus) 
bekannt,  bei  Urechis  eine  mit  2  (E.  uni- 
cinctus)  und  eine  mit  3  Paaren  (E.  chilen- 
sis),  bei  Thalassematiden  solche  mit  ].  2 
und  3  Paaren  —  für  die  in  den  Lehrbüchern 
ziemlich  verbreitete  Angabe,  es  kämen  auch 
4  vor,  finde  ich  nirgends  eine  Stütze  — ,  und 
außerdem  hegt  eineArt,  Th.  elegans  Ikeda, 
vor,  bei  der  7  Paare  vorhanden  sind,  von 
denen  aber  einzelne  Paarlinge  entweder  fehlen 
oder  durch  2  bis  3  ersetzt  sein  können,  so- 
daß  die  Gesamtzahl  der  Nephridien  bis  auf 
27  steigen  kann.  Sehr  abweichend  von  diesen 
allen  ist  ein   Th.   taenioides   Ikeda,  wo 


man  200  bis  400  Nephridien  gefunden  hat, 
die  nicht  paarweise  angeordnet,  sondern  in 
Gruppen  zu  beiden  Seiten  des  Bauchmarks 
gelagert  sind,  und  von  diesen  enthalten  die 
vorderen  4  bis  5  Nephridien  nebeneinander, 
die  mittleren  3,  die  hinteren  2  und  die  aller- 
hintersten  1  Nephridium.  Auch  ihr  Bau  ist 
auffallend  verschieden  von  dem  aller  übrigen 
Echiurideen,  wie  er  oben  geschildert  worden 
ist.  Jedes  dieser  Nephridien  ist  flaschen- 
förmig  und  trägt  an  dem  Ende  seines  hais- 
förmigen  Abschnittes  einen  kleinen  Trichter. 
Bei  den  allein  beobachteten  Weibchen 
nehmen  auch  diese  Nephridien  Eier  auf.  — 
Die  Reduktion  der  Nephridienzahl  kommt  bei 
Bonellia  und  bisweilen  bei  Hamingia 
vor;  daß  es  sich  um  eine  solche  handelt, 
zeigt  die  gelegenthche  Existenz  eines  Paares 
bei  ersterer  Gattung,  was  bei  letzterer  die 
Regel  bildet,  ferner  die  Tatsache,  daß  bei 
einer  Art  das  Nephridium  rechts,  bei  einer 
anderen  links  gelegen  ist. 

Der  Bau  des  ausführenden  Abschnittes 
erfährt  bei  Bonellia  eine  Kompükation, 
insofern  sich  an  den  Sack  eine  durch  be- 
sonderes Epithel  ausgezeichnete  Kammer 
ansclüießt,  in  der  sich  die  Zwergmännchen 
(siehe  unten)  aufhalten. 

Große  Mannigfaltigkeit  weisen  die  Ne- 
phrostome auf.  Bei  Bonellia  weiten  sie 
sich  zu  einer  unregelmäßig  gewellten  Scheibe 
aus;  bei  Echiurus  bildet  sich  ein  erheblich 
größerer  dorsaler  Lappen  aus.  Eine  besonders 
auffallende  Gestalt  erlangen  sie  bei  Urechis 
und  bei  vielen  Thalassematiden,  indem  die 
Endscheibe  sich  in  zwei  lange  Zipfel  aus- 
zieht, die  schraubenförmig  gewunden  sind 
(sogenannte  Spiraltuben);  solche  sind  auch 
bei  Th.  elegans  vorhanden. 

Das  Verhältnis  der  Besonderheiten  der 
Nephridien  zu  anderen  Merkmalen  ist  sehr 
wechselnd.  So  ist  z.  B.  die  Form  des  Nephro- 
stoms unabhängig  von  der  Zahl  der  Nephri- 
dienpaare.  Dagegen  ist  festgestellt,  daß  stets 
dann,  wenn  mehr  als  2  Paare  vorhanden 
sind,  also  3  oder  7  (Th.  elegans,  wo  es 
nach  Ikeda  wenigstens  die  Regel  bildet), 
das  vorderste  vor  den  Bauchborsten  aus- 
mündet und  daß  diese  in  solchen  Fällen 
immer  des  Interbasalmuskels  entbehren. 
Bei  Th.  taenioides,  wo  alle  hinter  den 
Bauchborsten  liegen,  besteht  der  genannte 
Muskel. 

Bei  Echiurus  und,  wie  es  scheint,  den 
meisten  Thalassematiden  sind  Hoden  und 
Eierstöcke  nicht  zu  unterscheiden,  da  in 
beiden  Geschlechtern  sehr  kleine,  gleich- 
artige Geschlechtszellen  die  Gonade  zusam- 
mensetzen. In  Gruppen  lösen  sie  sich  ab, 
zerfallen  beim  Weibchen  in  einzelne  Zellen, 
die  allmählich  zu  Eizellen  heruiwachsen, 
wobei  sie  sich  mit  einer  Dotterhaut  umgeben. 
Im     männlichen     Geschlecht     bleiben     die 


Echimidea 


1209 


Gruppen  in  Zusammenhang,  und  indem  nun 
die  Zellen  ihre  Spermatocyten-Teilungen 
durchmachen,  während  deren  letzter  eine 
Geißel  auftritt,  entstehen  Spermatogemmen, 
die  erst  nach  der  Ausbildung  der  Spermien 
in  diese  zerfallen.  —  Bei  Th.  mellita,  wo 
nach  Conn  (1886,  S.  353)  die  Gonaden 
nicht  auf  dem  Bauchgefäßstamm  entstehen, 
sondern  auf  einem  vom  Enddarm  zum 
Bauchmark  ziehenden  Muskelband,  fallen 
vom  Ovarium  Gruppen  von  mehreren  kleinen 
Eizellen  und  einer  größeren  Anzahl  von 
winzigen  Kernen  (Zellen  ?)  ab,  worauf  in  der 
Leibeshöhle  die  ersteren  heranwachsen  und 
sich  darauf  von  den  letzteren  abtrennen, 
um  nun  zu  Eizellen  zu  werden,  die  ebenfalls 
eine  Dotterhaut  erhalten.  Die  Spermato- 
gemmen entstehen  wesenthch  wie  bei 
Echiurus,  werden  aber  schMeßhch  zu 
hohlen  Kugeln,  die  als  solche  in  die  Nephridien 
gelangen  und  erst  dort  zerfallen.  —  Bei 
Bonellia  bilden  im  Ovarium  junge  Ge- 
schlechtszellen birnförmige,  an  einem  engen 
Stielein  das  Cölom  hineinhängende  Häufchen, 
die  von  einem  flachzelhgen  Peritoneum 
überzogen  sind;  dann  beginnen  einige  der 
Geschlechtszellen  sich  zu  vergrößern,  aber 
nur  eine  von  ihnen  wächst  zur  Eizelle  heran, 
auf  deren  einem  Pole  die  übrigen  als  eine 
Zellenkappe  sitzen  bleiben,  auch  nachdem 
die  inzwischen  ziemhch  groß  gewordene 
Eizelle,  die  schon  eine  feine  Dotterhaut 
erhalten  hat,  durch  Abreißen  des  Stieles, 
wobei  die  Peritonealbekleidung  bestehen 
bleibt,  sich  abgelöst  hat  und  in  das  Cölom 
geraten  ist.  Diese  wird  erst  vor  der  Auf- 
nahme der  Eizellen  in  das  Nephridium  ge- 
sprengt und  scheint  nebst  der  Zellenkappe 
zugrunde  zu  gehen.  Die  Eizellen  werden  in 
einer  Gallertschnur  abgelegt. 

3.  Geschlechts-Dimorphismus.  Bei 
Bonellia  und  Hamingia  haben  nur  die 
Weibchen  die  charakteristische  walzen- 
förmige Gestalt  der  gewöhnhchen  Echi- 
urideen,  während  die  Männchen  (Fig.  4) 
kleine,  meist  nur  wenige  Milhmeter  große 
abgeplattete  und  bewimperte  Tiere  von  einem 
an  Turbellarien  erinnernden  Habitus  sind, 
die  im  Innern  der  Weibchen  leben,  und  zwar 
bei  Bonellia  anfangs  im  Pharynx,  später 
in  der  oben  erwähnten  Kammer  des  Ne- 
phridiums,  während  sie  bei  Hamingia  bis 
jetzt  nur  im  ersteren  getroffen  worden  sind. 
Sie  haben  außer  ihrer  geringen  Größe  eine 
Reihe  von  Larvencharakteren  bewahrt  — 
sie  besitzen  nur  ein  enges,  von  Spermato- 
gemmen ganz  ausgefülltes  Cölom,  ihr  Darm- 
kanal hat  weder  Mund  noch  After,  zerfällt 
sogar  bei  B.  miyajimai  und  Hamingia 
ijimai  in  eine  Anzahl  von  Stücken  — , 
enthalten  aber  immer  einen  großen,  mit 
zahllosen  Spermien  angefüllten  Samen- 
schlauch, der  an  seinem  Hinterende  durch 


einen  Trichter  mit  dem  Cölom  in  Verbindung 
steht.  Bei  einigen  Bonellia- Arten  und 
Hamingia  arctica  besitzt  das  Männchen 
nahe  seinem  Vorderende  ein  Paar  von  haken- 
förmigen Borsten.  Auch  ein  Paar  von  kurzen, 
mit  einem  Trichter  ins  Cölom  sich  öffnenden 
Schläuchen,  die  die  Seitenwand  des  Körpers 
durchbrechen ,  sind  be- 
kannt, von  denen  aber 
nicht  feststeht,  ob  sie  als 
Nephridien  (neben  dem 
vermuthch  als  solches  zu 
deutenden  Samenschlauch) 
oder  als  unabhängig  vom 
Enddarm  gewordene  Anal- 
schläuche aufzufassen  sind. 

4.  Lebensweise.  Nach 
dem  bisher  über  die  Le- 
bensweise der  Echiu- 
rideen  Bekannten  stecken 
sie  mit  ihrem  Rumpfe 
im  Meeresboden,  also  im 
Schlamm  oder  Sand  oder, 
wie  Bonellia,  in  Lö- 
chern von  Steinen,  Kalk- 
algen usw.  Thalassema 
mellita  lebt  in  leeren 
Schalen  eines  irregulären 
Seeigels,  Mellita.  Sie 
füllen  ihren  Darm  mit 
Bodenbestandteilen;  Bo- 
neUia  schabt  mit  den 
T-f  örmig  ausgezogenen  En- 
den ihres  Kopflappens  Fig.  4.  Bonellia 
Miüm  ab,  der  durch  die  viridis, Männchen. 
Tätigkeit  der  Wimpern  Aus  Claus -Grob- 
auf dem  die  Rinne  des  |^^"-  „^  Darm; 
Kopflappens  auskleiden-  ^<ir.,i:nÄr; 
den  Epithel  dieser  ent- 
lang in  die  Mundhöhle  ge- 
führt wird.  Der  Darm  mancher  Thalassema- 
tiden  ist  stets  mit  oft  sehr  groben  Brocken  von 
Korallenkalk  angefüllt.  Es  ist  anzunehmen, 
daß  sie  wie  alle  anderen  Sandfresser  von  der 
in  diesem  enthaltenen  spärlichen  organ- 
nischen  Substanz  leben.  Die  Aufnahme  des 
Darminhalts  dürfte  durch  die  ventrale 
Rinne  des  Kopflappens  erfolgen,  den  man 
bei  manchen  Formen  das  Tier  weit  aus  seinem 
Wohnloch  imBoden  hat  herausstrecken  sehen. 
Von  großer  Bedeutung  ist  dafür  die  oft 
außerordentliche  Verlängerbarkeit  des  Kopf- 
lappens, der  andererseits  sehr  verkürzt  werden 
kann  und  bei  Beunruhigung  des  Tieres  ganz 
in  den  Boden  zurückgezogen  wird.  Bei 
vielen  Thalassematiden  scheint  er,  wenn  er 
von  einem  Feinde  gepackt  wird,  sich  sehr 
leicht  abzulösen.  Bei  Echiurus  echiurus 
erfolgt  diese  Autotomie  nicht  auf  der  Grenze 
von  Kopflappen  und  Rumpf,  sondern  ent- 
fernt auch  noch  ein  kurzes  Stück  des  letzteren, 
das  das  Vorderende  des  Bauchmarks  und 


1210 


Echiuridea 


des  Bauchgefäßstammes  enthält.  Bei  dieser 
Art  findet  eine  Kegeneration  der  autoto- 
mierten  Teile  statt.  Bei  manchen  Echiurideen 
scheint  der  Kopflappen  nicht  hinfällig  zu 
sein.  Bei  Bonellia  und  Hamingia  wird 
er  nicht  abgeworfen,  reißt  aber  häufig  durch 
und  wird  dann  vorn  Stumpf  aus  regeneriert. 
Die  Bewegung  im  Boden  auf-  und  abwärts, 
die  oft  bis  zu  beträchtlicher  Tiefe  geht, 
dürfte  hauptsächlich  durch  eine  i\rt  von 
peristaltischer  Kontraktion  der  Körperwand 
bewirkt  werden.  Vielleicht  spielen  dabei 
auch  die  Bauchborsten  und  bbi  Echiurus 
und  Urechis  die  Analborsten  eine  Kolle. 

5.  Systematik.  Die  Systematik  muß  für 
die  Mehrzahl  der  bis  jetzt  bekannten  Arten 
als  eine  provisorische  angesehen  werden. 
Bis  vor  kurzem  hatte  man  die  mit  Anal-  j 
borsten  ausgestatteten  Arten  als  eine  Gat- 
tungEchiur  US  abgeschieden,  von  den  übrigen 
auf  Grund  des  T-förmigen  Kopflappens  die 
Gattung  Bonellia  abgetrennt  und  den  ganzen  > 
Eest,  also  die  große  Mehrzahl,  in  einer 
Gattung  Thalassema  untergebracht.  Für 
die  erstgenannte  Gruppe  hat  sich  nun 
durch  neuere  Forschungen  herausgestellt, 
daß  sie  zweierlei  sehr  verschieden  gebaute  1 
Tierformen  umfaßt,  die  außer  den  allge- 
meinen Echiurideen-Merkmaleu  nur  den 
Besitz  von  Analborsten  gemein  haben: 
Echiurus  mit  großem,  rüsselartig  ausge- 
bildetem Kopflappen,  1  bis  3  Paar  Ne- 
])hridien  mit  kurzem  Nephrostom,  typischem 
Blutgefäßsystem  einerseits  und  Urechis 
mit  kurzem  Kopflappen  in  Gestalt  eines 
halbförmigen  Wulstes,  2  bis  o  Paar  Nephri- 
dien  mit  Spiraltuben,  ohne  jede  Spur  eines 
Gefäßsystems.  Die  zu  beiden  Gattungen 
gehörigen  i\rten  repräsentieren  zwei  Aveit 
voneinander  getrennte  Familien :  E  c  h  i  u  r  i  d  a  e 
und  Urechidae.  Ob  die  gewöhnlich  als 
eine  Familie  Bonelliidae  zusammenge- 
faßten Gattungen  Bonellia  (nebst  Proto- 
bonellia  Ikeda)  und  Hamingia  (nebst 
Acantho  hamingia  Ikeda)  wirklich  so 
nahe  zusammengehören,  erscheint  noch 
keineswegs  sicher.  Eine  Sonderung  der  bis- 
herigen Gattung  Thalassema  in  eine  Anzahl 
von  Gattungen,  die  besonders  nach  der 
Beschaffenheit  ihres  Hautmuskelschlauches 
und  ihrer  Nephridien  große  Verschieden- 
heiten aufweisen,  dürfte  sicher  bevorstehen, 
weshalb  sie  schon  im  vorhergehenden  als 
Thalassematiden    aufgeführt    worden    sind. 

6.  Geographische  Verbreitung.  Bei 
diesem  Stande  der  Systematik  kann  auch 
zurzeit  nur  wenig  über  die  geographische 
Verbreitung  gesagt  werden.  Echiurus 
weist  eine  arktische  circumpolare  Art,  E. 
echiurus,  und  eine  antarktische  Art,  E. 
antarcticus  (bisher  nur  von  Südgeorgien 
bekannt)  auf,  außerdem  eine  zweite  arktische 


Art  und  eine  aus  dem  Mittelmeer.  Ebenso 
umfaßt  Urechis  eine  nordische  Art,  U. 
unicinctus  (Japan),  und  eine  südliche, 
U.  chilensis  (Chile).  Bonellia  scheint 
eine  kosmopolitische  Gattung  zu  sein,  viel- 
leicht auch  die  Ai't  B.  viridis,  die  zuerst 
aus  dem  Mittelmeer  bekannt  geworden  ist, 
wo  neben  ihr  noch  eine  zweite  Art  vorkommt 
(B.  minor  Marion,  vielleicht  identisch 
mit  der  ungenügend  beschriebenen  B.  fuli- 
ginosa  Rolando).  Hamingia  war  lange 
nur  als  nordische  Gattung  bekannt,  ist 
aber  neuerdings  auch  im  Malayischen 
Archipel  aufgefunden  worden;  Acäntho- 
hamingia  Ikeda  von  Japan.  Thalas- 
se men  sind  hauptsächlich  aus  wärmeren 
Meeren  nachgewiesen,  eine  oder  zwei  Arten 
kommen  auch  im  Mittelmeer  vor;  Tha- 
lassema neptuni,  die  älteste  bekannte 
Art,  lebt  an  der  Küste  von  England  und 
Nord-Frankreich. 

7.  Ontogenie.  Von  einem  modernen 
Standpunkt  aus  ist  unsere  bisherige  Kenntnis 
der  Entwickelung  der  Echiurideen  nur  eine 
fragmentarische,  obwohl  Beobachtungen  über 
die  Ontogenie  von  ein  paar  Forschern  vom 
Ei  bis  zum  vollendeten  Tiere  vorliegen,  so 
von  Bonellia  viridis  durch  Spengel, 
von     B.     minor     durch     Rietsch.     von 


Prm 


Fig.  5.  Larve  von  Echiurus,  von  der  Bauch- 
seite. Aus  Claus -Grob  bell.  As  Aiial- 
schläuclie,  dahinter  der  kleine  präanale  Wimper- 
ring; KN  larvales  Nephridiuni,  dahinter  eine 
Bauchborste;  Pow  postoraler,  Prw  präoraler 
Wimperring;  Sp  Scheitelplatte;  Vg  Bauchmark. 
Im  Rumpf  haben  die  gegliederten  Keimstreifen 
schon  den  Darmkanal  ganz  umwachsen;  in 
diesem  ist  die  Wimperrinnc  sichtbar. 

Thalassema  mellita  durch  Conn.  Von 
einer  Echiurus- Art  ist  die  als  eine  typische 
Trochophora  ausgebildete  Larve  (Fig.  5) 
durch  Salensky  im  Golf  von  Neapel  bekannt 


Echiuiidea  —  Edelsalze 


1211 


geworden,  und  Hatschek  hat  deren  Bau, 
weitere  Ausbildung  und  Metamorphose  ver- 
folgt. Greeff  bildet  ein  paar  frühe  Fur- 
chungsstadien  von  Echiurus  echiurus 
nach  künstlicher  Befruchtung  ab  und  macht 
nach  Aufzeichnungen  von  Moebius  einige 
Angaben  über  die  Furchung  und  Larven- 
bildung von  Thalassema  möbii.  Eine  den 
heutigen  Anforderungen  entsprechende  Unter- 
suchung, die  nach  den  Grundsätzen  der 
cell-lineage-Forschung  vorgenommen  ist,  hat 
nur  Torrey  an  Thalassema  mellita 
angestellt;  sie  behandelt  die  äquale  Furchung 
bis  zum  64-Zellenstadium,  die  weitgehende 
Uebereinstimmung  mit  Chätopoden  und 
Mollusken  aufweist,  die  Bildung  der  Gastrula, 
deren  Blastoporus  zum  Munde  wird,  die 
Ausbildung  der  jungen  Trochophora  und  die 
Anfänge  der  Mesodermbildung.  In  Ueber- 
einstimmung mit  den  Angaben  von  Conn 
wird  ein  Larvennierenpaar  nicht  gebildet, 
was  irrtümlich  auf  die  ganze  Gattung 
Thalassema  ausgedehnt  wird,  von  der 
durch  Spengel  im  Mittelmeer  eine  Larve 
mit  solchen  beobachtet  worden  ist  (1912 
veröffentlicht).  Schon  bei  den  jüngsten 
angetroffenen  Echiurus-Larven  sind  sie 
als  ein  Paar  von  ventral  ausmündenden 
Kanälen,  die  mit  einigen  Büscheln  von 
Solenocyten  besetzt  sind,  vorhanden.  Diese 
Larven  stellen  eine  niedrige,  später  höher 
werdende  Trochophora  mit  einem  Prototroch 
und  einem  schwachen  Telotroch  dar.  Ihr 
Darmkanal  besteht  aus  einem  Oesophagus, 
einem  nahezu  kugeligen  Mitteldarm  oder 
Magen  und  einem  diesen  letzteren  trichter- 
artig umfassenden  Hinterdarm  mit  einer 
kompliziert  verlaufenden  Wimperrinne.  In 
dem  Blastocöl,  das  ein  Mesenchym  enthält, 
entsteht  nahe  dem  After  von  einem  Paar 
von  Teloblasten  aus  jederseits  ein  Meso- 
dermstreif,  der  sich  gliedert  und  in  dem 
ein  segmentiertes  Cölom  auftritt,  das  aber 
diesen  xVnnelidencharakter  in  der  Meta- 
morphose durch  Schwund  der  Dissepi- 
mente  vollständig  wieder  verliert.  Mit  dem 
Auftreten  des  für  Echiurus  typischen 
Borstenapparats  und  weiterer  Streckung  der 
Trochophora,  deren  vorderer  Abschnitt  zum 
Kopflappen  wird,  während  die  Troche  ver- 
loren gehen,  ist  im  wesentlichen  die  ausge- 
bildete Form  erreicht.  Die  Entwickelung 
der  bleibenden  Nephridien  ist  nicht  beob- 
achtet worden,  dagegen  die  der  Anal- 
schläuche, die  unabhängig  vom  Darm  neben 
diesem  aus  der  Haut  entstehen  und  zunächst 
je  einen  einzelnen  terminalen  Trichter  bilden. 
Entsprechend  ihren  großen,  an  körnigem 
Deutoplasma  und  Oeltropfen  reichen  Eizellen 
ist  bei  Bonellia  die  Furchung  nur  während 
der  zwei  ersten  Teilungen  äqual,  wird  darauf 
aber  stark  inäqual,  mit  kleinen  Mikro- 
und  sehr  großen  Makroineren.    Auch  hier  ent- 


steht eine  Trochophora  mit  Proto-  und 
Telotroch,  bei  B.  minor  mit  einem  ventralen 
Saugnapf.  Nach  den  Beobachtungen  von 
Eietsch  kommt  es  auch  bei  letzterer  Art 
bei  den  zu  Weibchen  werdenden  Larven 
zu  einer  charakteristischen  Segmentierung, 
die  bei  B.  viridis  nach  Spengel  nicht 
auftritt.  Larvale  Nephridien,  aber  ohne 
Solenocyten,  sind  beobachtet.  Die  Meta- 
morphose vollzieht  sich  wesentlich  wie  bei 
Echiurus.  Die  zu  Männchen  werdenden 
Larven  bleiben  klein  und  heften  sich  an 
den  Kopflappen  erwachsener  Weibchen  an, 
an    dem    ihre    weitere    Ausbildung    erfolgt. 

Literatur.  H.  de  Lacaze-DuthierSf  Recherchen 
sur  hl  Bonellic, in :  Ann. Senat.  (4)  Zool.  Vol. X.  — 
I.  Ikecla,  in :  Journ.  Coli.  Sc.  Tokyo,  Vol.  20,  21 ; 
Ännotat.  japon.  zool.,  Vol.  6,  7 ;  Quart.  .Tovrn. 
microsc.  Sc,  Vol.  56.  —  M.  Rietsch,  Etudcs 
sur  les  Gephyriens  armes  ou  Echiuriens,  in  : 
Rcc.  zool.  Suisse,  Vol.  8.  —  J.  W.  Spengel, 
Beiträge  zur  Kenntnis  der  Gephyreen,  in:  Mitt. 
zool.  Stat.  Neapel,  Vol.  1;  Z.  wiss.  Zool.,  Vol. 
34,  101;  Zool.  Jahrb.,  Vol.  SS,  Syst.  —  B. 
Hatschek,  Ueher  Entwickelungsgeschichte  von 
Echiurus  und  die  systematische  Stellung  der 
Echiuridae,  in :  Arb.  zool.  Inst.  Wien,  Vol.  8.  — 
H,  W.  Conn,  Life  history  of  Thalassema,  in: 
Studies  Mol.  Lab.  John  Hopkins  Univ.  Bcdti- 
viore,  Vol.  8.  —  «/.  C.  Torrey,  The  early 
embryology  of  Thcdassema  mellita,  in:  Ann. 
New  York  Acad.  Sc,  Vol.  14-  —  Die  übrigen 
Schriften  enthalten  wesentlich  Artbeschreihungen. 

J.   W.  Spengel. 


Edelgase 


nennt  man  ihrer  chemischen  Unangreif- 
barkeit wegen  die  Gase  der  Heliumgruppe 
(vgl.  den  Artikel  ,, Heliumgruppe"). 


Edelmetalle 

nennt  man  ihrer  Widerstandsfähigkeit 
gegen  Sauerstoff  wegen  die  Metalle  Quecksilber 
(vgl.  den  Artikel  „Berylliumgruppe"), 
Silber  und  Gold  (vgl.  den  Artikel  „Lithium- 
gruppe") sowie  die  PlatinmetaUe  (vgl.  die 
Artikel  („Osmiumgruppe"  und  „Kuthe- 
niumgruppc"). 


Edelsalze 

werden  die  Kalisalze  der  Salzlagerstätten 
genannt  (vgl.  den  Artikel  „Salzlager- 
stätten"). 


1212 


Edelsteme  —  Elu-enberg 


Edelsteine 

hat  man  Mineralien  genannt,  die  neben  ihrer 
Seltenheit  ausgezeichnet  sind  durch  große 
Härte,  schöne  Farbe  und  hohes  Lichtbre- 
chungsvermögen. Der  Begriff  ist  aber  nicht 
scharf  umschrieben  und  umfaßte  nicht  zu 
allen  Zeiten  dasselbe.  Heute  zieht  man  den 
Ausdruck  Schmucksteine  vor  (vgl.  den  Ar- 
tikel „Schmucksteine"). 


Edlimd 

Erik. 


Geboren  am  14.  März  1819  in  Nerike  in  Schweden, 
gestorben  am  19.  August  1888  in  Stockholm. 
Er  studierte  von  1840  an  in  Upsala,  unternahm 
dann  Auslandsreisen,  wurde  1850  zum  Pro- 
fessor der  königlichen  Akademie  der  Wissen- 
schaften in  Stockholm  und  1871  zugleich  zum  Vor- 
stand der  dortigen  technischen  Hochschule  er- 
nannt. Von  1858  bis  1873  war  er  Vorstand  der 
schwedischen  meteorologischen  Station  und  über- 
zog das  Land  mit  einem  Netz  von  Beobachtiings- 
stationen.  Edlunds  Hauptarbeit  galt  dem  Stu- 
dium des  elektrischen  Stromes.  Er  bestimmte 
die  Gesetze  der  Extraströme,  untersuchte  die 
elektromotorische  Gegenkraft  und  den  Wider- 
stand des  Lichtbogens.  Bekannt  Nvurde  sein 
Name  vorzüglich  durch  seine  Fernkrafttheorie 
der  elektrischen  Erscheinungen,  die  er  zur  Er- 
klärung einer  Reihe  von  Beobachtungen  auf 
diesem   Gebiet  verwertete. 

E.  Drude. 


Efiloreszenzen 

Ausblühungen  von  mineralischen  Bestand- 
teilen auf  Gesteinen. 


Elireiiberg 

Christian  Gottfried. 

Geboren  am  19.  April  1795  in  Delitzsch,  gestorben 
am  27.  Juni  1876  in  Berbn,  studierte  seit  1815 


in  Leipzig  Theologie,  dann  in  Berlin  Medizin 
und  Naturwissenschaften.  Von  1820  bis  1826 
bereiste  er  mit  F.  W.  Hemprich  Aegypten  und 
wurde  1827  Professor  der  Medizin  in  Berlin. 
Später  1829  begleitete  er  mit  Gustav  Rose 
A.  V.  Humboldt  auf  dessen  Reisen  durch  Asien 
bis  zum  Altai.  Im  Jahre  1842  \\'urde  er  ständiger 
Seki-etär  der  Akademie  der  Wissenschaften  in 
Berlin.  Ehrenberg  ist  der  Schöpfer  der  mikro- 
skopischen Untersuclnmg  der  Infusorien,  über  die 
er  ein  mit  Illustrationen  reich  ausgestattetes  be- 
deutendes Werk  in  der  ersten  Hälfte  des  19.  Jahr- 
hunderts (1838)  verfaßte.  Seine  Auffassung  je- 
doch, daß  die  Infusorien  nach  Ait  der  höheren 
Tiere  Organe  hätten,  hielt  dem  Fortschritt  der 
Protozoenforschung  nicht  stand.  Als  besonderes 
Verdienst  ist  ihm  noch  anzurechnen,  daß  er  die 
Erklärung  der  blutenden  Hostien,  des  Blutregens 
und  Blutschnees  in  Protisten  gefunden  hat,  die 
zeitweilig  massenhaft  auftreten  und  so  die  rote 
Farbe  erzeugen. 

Seine  Hauptwerke  sind:  Naturgeschichtliche 
Reisen  durch  Nordafrika  und  Westasien  (Berlin 
1828,  Bd.  1,  Abt.  1),  Symbolae  physicae,  seu 
icones  et  descriptiones  mammalium  (das.  1828  bis 
1833,  3  Hefte),  avium  (das.  1828),  insectorum  (von 
Fr.  Klug  besorgt,  das.  1829  bis  1834,  5  Hefte), 
Die  Korallentiere  des  Roten  Meeres  (das.  1834), 
Das  Leuchten  des  Meeres  (das.  1835),  Die  Akalephen 
des  Roten  Meeresund  der  Organismus  der  Medusen 
der  Ostsee  (das.  1836),  Organisation,  Systematik 
und  geographisches  Verhältnis  der  Infusionstier- 
chen (das.  1830),  Die  Infusionstierchen  als  voll- 
kommene Organismen  (Leipzig  1838  mit  64  Kup- 
feitafeln).  Die  Bildung  der  europäischen,  libyschen 
und  arabischen  Ivi'eidef  eisen  und  des  lüeidemergels 
aus  mikroskopischen  Organismen  (Berlin,  Leipzig 
1839),  Die  fossilen  Infusorien  und  die  lebendige 
Dammerde  (Berlin  1837),  Miki-ogeologie  (Leipzig 
1854  mit  40  Tafeln,  Fortsetzung  1856  bis  1876), 
Ueber  mächtige  Gebirgsschichten  aus  mikroskopi- 
schen Bacillarien  unter  und  bei  der  Stadt  Mexiko 
(das.  1869),  Mikrogeologisches  über  das  kleinste 
Leben  der  Meerestiefgründe  aller  Zonen  (das. 
1873). 

Literatur.  Hanstein,  Christian  Gott/r.  E. 
Bonn  1877.  —  Laue,  Christian  Gottfr.  E.,  ein 
Vertreter  deutscher  Naturforschung,  nach  seinen 
Reiseberichten,  seinem  Briefwechsel  usw.  Berlin 
1895. 

W.  Harms. 


G.  Pätz'sche  ßuclidr.  Lipi)ert  &  Co.  G.  m.  b.  H.,  Naumburg  a.  d.  S. 


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