Prof. Dr. Forster's Untersuchungen über die Färbung der Rauchquarze

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Der im Jahr 1868 in der Kry stallhöhle am Tiefengletscher gemachte reiche Fund an ausgezeichneten schwarzen Bergkrystallen regte im Schooss der Berner liaturforschenden Gesellschaft die Frage nach der Ursache der schwarzen Färbung dieser sogenannten Morione an; für den schweizerischen Alpenclub, der aus. dem V. Jahrgang unseres Clubbuches die Entdeckungsgeschichte der Tiefengletschermorione kennt, wird es nicht uninteressant sein zu vernehmen, wie diese Frage durch die Untersuchungen unseres Clubgenossen, Hrn. Erof. Dr. Forster, gelöst worden ist.

Zunächst zeigte* ein einfacher Versuch, dass die Farbe beim Erhitzen verschwand, wodurch die Krystalle-ebenso wasserklar und farblos wurden,, wie der schönste Bergkrystall.

Die Färbung konnte nun entweder in einer Beimengung organischer Substanz, welche durch Erhitzen

* ) Nach dem der Redaktion vom Verfasser gütigst zur Verfügung gestellten Bericht in den Mittheilungen der Berner Naturforschenden Gesellschaft. 1871.

zerstört wird, oder aber in einer durch das Erhitzen bedingten Umlagerung der Moleküle ihren Grund haben; im letzteren Falle wäre demnach der sogenannte Eauchtopas als eine allotrope Modification des Bergkrystalles anzusehen.

Nachdem zuerst Hr. Prof. Flüchiger die Ursache der Färbung auf chemischem Wege gesucht hatte, ohne bei der geringen Menge von Material, die ihm zu Gebote stand, zu sicheren Resultaten zu gelangen, untersuchte Hr. Prof. Forster, ob nicht Bergkrystall und Rauchquarz physikalisch so weit von einander verschieden seien, um die Annahme zu rechtfertigen, der eine sei nur die allotrope Modifikation des andern. Hier musste vor Allem die Dichte in Betracht kommen, da dieselbe bekanntlich ein wesentliches Unterschei-dungsmittel allotroper Modifikationen ist. Ausserdem sollte sich die Untersuchung noch auf Bestimmung der Brechungsindices, Circularpölarisation und das sonstige optische Verhalten erstrecken.

Als Material zur Untersuchung erhielt Prof. Forster zunächst von Hrn. Bergingenieur von Fellenberg eine Quantität sclrwarzen Quarzes, worunter sich ein ausserordentlich schöner, tiefschwarzer, wohlausgebildeter Krystall befand, und als diese Menge erschöpft war, einen dunkelschwarzen, beinahe 30 Pfund schweren Krystall von Hrn. F. Bürki, dem bekanntlich auch das Berner Museum die schönsten Krystalle des ganzen Fundes verdankt.

Aus dem kleineren Krystalle wurde ein Prisma ( brechende Kante parallel zur Hauptaxe ) und eine planparallele Platte senkrecht zur Hauptaxe geschliffen.

Die Dicke der Platte war 4,35 Mm.

So vollkommen homogen der ungeschliffene Krystall erschienen war, so wenig traf dies hier bei der geschliffenen Platte zu. Beobachtete man dieselbe im durchfallenden Lichte des wolkenlosen Himmels, so war die ungleiche Vertheilung der Farhe sehr auffallend.

Die Platte zeigte dunklere Figuren, welche in eigenthümlicher Weise mit einer Spitze gegen den Mittelpunkt der Platte gerichtet, die Fläche derselben in Dreiecke theilen, deren Schenkel vom Mittelpunkte nach den natürlichen Kanten der Pyramide laufen. Innerhalb dieser Felder ist die Färbung von zahlreichen, beinahe farblosen Adern durchzogen, welche meist radial vom Mittelpunkte zu verlaufen scheinen. Im polarisirten Licht erwies sich die Platte als rechtsdrehend.

Das Prisma diente zur Bestimmung der Brechungsexponenten; es wurde zu derselben ein neu angefertigtes Eepetitionsrefractometer aus der physikalischen Werkstätte von Hermann & Pfister in Bern verwendet. Die Bestimmung der Brechungsindices erfolgte durch die Methode der Minimalablenkung; als Lichtquelle diente eine durch schwefelsaures Natron gelb gefärbte Gasflamme. Die Beobachtung ergab nun, dass die Brechungsindices des Rauchquarzes und des Bergkrystalls identisch sind, und dieses Resultat liess mit Sicherheit erwarten, dass auch die Dichte von Rauchquarz und Bergkrystall die gleiche sei.

Schweizer Alpenclub.27

Um aber direct nachzuweisen, dass die Färbung des Rauchquarzes, in keinem Zusammenhang mit seinem Brechungsvermögen stehe, wurde das Prisma im Luftbad bei einer Temperatur von 260 — 300° entfärbt und nun seine Brechungsverhältnisse auf dieselbe Weise von Neuem bestimmt. Es ergab sich das Resultat, dass durch das Entfärben die Brechungsverhältnisse des Rauchquarzes nicht verändert werden. Es liesse sich demnach voraussetzen, dass auch die Dichte von der Färbung unabhängig sei, da bekanntlich eine Veränderung der Dichte von einer Veränderung des Brechungsquotienten, und umgekehrt, begleitet ist. Immerhin aber war es von Interesse, eine genaue Dichtebestimmung des natürlichen und des entfärbten Rauchquarzes vorzunehmen. Die Bestimmungen wurden mit den feinsten Wagen und mit der grösstmöglichen Vorsicht ausgeführt und ergaben das Resultat, dass sich die Dichten von Bergkrystall, natürlichem und entfärbtem Rauchquarz nicht merklich unterscheiden, dass somit die Färbung in keiner Beziehung: zur Dichte steht.

Diese Versuche beweisen indirect, dass die Färbung durch eine in sehr geringer Menge beigemischte Substanz bedingt ist, da sie den Beweis erbracht haben, dass dieselbe mit den wichtigsten physikalischen Eigenschaften in keinem Zusammenhang steht. Immerhin aber genügte dieser indirecte Beweis nicht und es handelte sich darum, die färbende Substanz selbst nachzuweisen.

Zu diesem Zwecke wurden zunächst 760, später 4500 Gramm Rauchquafz, zu linsengrossen Stückchen zerklopft, auf das sorgfältigste gewaschen und getrocknet und in einer mit reinem Wasserstoffgas gefüllten Retorte, deren fein ausgezogene, zugeschmolzene Spitze im Eise stand, im Kohlenfeuer erhitzt.

Schon der erste Versuch mit 760 Gramm hatte überraschende Resultate geliefert. Bei dem zweiten mit 4500 Gramm waren die Krystalle nach sechsstündigem starkem Feuern bis auf die oberste Schichte vollkommen entfärbt. Der Versuch musste aber trotzdem schon jetzt unterbrochen werden, weil die Retorte in diesem Augenblicke einen Sprung erhielt. Das Resultat des Versuches war folgendes:

1. In der Spitze hatten sich 0,5 — 0,6 Gramm einer schwach trüben Flüssigkeit von empyreumatisehem Geruch condensirt.

2.Der ganze untere Theil des Retortenhalses zeigte einen schwarzgrauen russartigen Anflug, welcher unter dem Microscop vollständig amorph erschien: Kohlenstoff, von der Zersetzung einer organischen Materie herrührend.

3. Rothes Lacmuspapier wurde sowoßl von der Flüssigkeit als von den bei gewöhnlicher Temperatur sich daraus entwickelnden Dämpfen stark gebläut: die Flüssigkeit enthielt demnach eine flüchtige Basis.

4. Ein Tropfen Salzsäure zu einigen Tropfen der Flüssigkeit gebracht, bewirkte ein Entweichen von Gasbläschen, welche ohne Zweifel als Kohlensäure anzusehen sind.

5.Ein Tropfen Platinchlorid erzeugte in der Flüssigkeit einen aus microscopischen öctaedern bestehenden Niederschlag.

6. Ueberliess man einige Tropfen der mit Salzsäure neutralisirten Flüssigkeit der freiwilligen Verdunstung auf einem Objectträger, so erhielt man einen krystallinischen Rückstand, welcher unter dem Microscop die charakteristischen Formen des Salmiaks zeigte.

7. Höllensteinlösung erzeugte einen dicken weissen Niederschlag, welcher sich mit einem Tropfen Salpeter-säure klar löste.

Die Resultate aus 3—7 ergeben mit vollkommener Sicherheit, dass der in der Flüssigkeit enthaltene alkalische Stoff kohlensaures Ammoniak ist, und dieses kohlensaure Ammoniak ist das Product der trockenen Destillation eines Stickstoff und Kohlenstoff haltigen organischen Stoffes, der die Färbung der schwarzen Bergkrystalle bedingt.

Dies erklärt auch die regelmässige Anordnung der Färbung. Nach Wyrouboffs Untersuchungen besitzt in vielen Fällen, in welchen sich Krystalle aus gefärbten Lösungen gebildet haben, der Farbstoff in den Schliffen efeie bestimmte geometrische Figur, so dass derselbe die innere Structur des Krystalls anzeigt.

Wie oben erwähnt, zeigte nun die geschliffene Platte sehr deutlich die hexagonale Structur des Schliffes, so dass auch dieses Verhalten die Annahme rechtfertigt, es haben sich die schwarzen Bergkrystalle aus einer durch organische Substanz dunkel gefärbten Lösung durch langsames Auskrystallisiren gebildet.

Fassen wir zum Schlüsse die einzelnen Resultate der verschiedenen Untersuchungen zusammen, so ergeben sich folgende Endresultate:

1. Der Farbstoff der schwarzen Bergkrystalle ist in mehr oder minder regelmässigen Figuren angeordnet, welche die hexagonale Structur der Krystalle deutlich erscheinen lassen.

2. Die Brechungsexponenten und die Dichte des entfärbten Rauchquarzes sind identisch mit denjenigen des natürlichen Rauchquarzes.

3. Die Färbung des Rauchquarzes ist durch einen organischen Kohlenstoff und Stickstoff haltenden Körper bedingt.

4. Dieser organische Körper wird durch Erhitzen zersetzt und liefert unter den Producten der trockenen Destillation in einer Wasserstoffathmosphäre kohlensaures Ammoniak.

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