Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem (resamtgehiete der Naturwissenschaften. 



XJX Jahrg. 



19. Mai 1904. 



Nr. 20. 



Die allotropen Modifikationen der Elemente. 



Von Privatdozent Dr. I. Koppel. 



(Halilitationsvortrag, gehalten am 20. Januar 1904 an der 

 Universität Berlin.) 



Als im ersten Drittel des 19. Jahrhunderts an ver- 

 schiedenen Beispielen festgestellt worden war , daß 

 Stoffe gleicher prozentischer Zusammen- 

 setzung durchaus verschiedene Eigenschaften 

 besitzen können, führte Berzelius für solche Fälle 

 den Begriff der „Isomerie" ein. Eine Erklärung der 

 Isomerie ließ sich aus der verschiedenen Anordnung 

 der Atome in der Molekel , sowie durch Annahme 

 verschiedener absoluter Atomzahlen in gleichem Ver- 

 hältnis leicht finden. Dagegen benutzte man diese Er- 

 klärungen nicht für die Fälle, wo — wie beim Kohlen- 

 stoff — ein Element in verschiedenen Formen 

 (Diamant, Graphit) auftrat. Man begnügte sich mit 

 der Feststellung, daß manche Elemente imstande 

 seien, „ungleiche Formen" anzunehmen, die sich dann 

 auch noch in den Verbindungen wieder zeigen und 

 so den Anlaß zu neuen Isomerien bieten sollten. 

 Verschiedene Formen desselben Elementes bezeich- 

 nete Berzelius als „allotrope Modifikationen", und 

 dieser Ausdruck ist in der Wissenschaft gebräuchlich 

 geblieben , obwohl wir jetzt zur Isomeriefrage eine 

 wesentlich andere Stellung einnehmen als Berze- 

 lius nach dem derzeitigen Stande der Kenntnisse. 



Folgt man Schaum, der die beste kritische Aus- 

 einandersetzung über die Arten der Isomerie gegeben 

 hat , so wäre zunächst zu unterscheiden zwischen 

 chemischer und physikalischer Isomerie. Die erstere 

 beruht auf der chemischen Verschiedenheit der Ein- 

 zelmoleküle; daher sind chemisch isomere Stoffe in 

 allen Aggregatzuständen verschieden. Die physika- 

 lische Isomerie ist dagegen dadurch charakterisiert, 

 daß die chemisch und physikalisch identischen 

 Molekel nach verschiedenen Punktsystemen ange- 

 ordnet sind ; daher ist physikalische Isomerie an den 

 festen Aggregatzustand gebunden. Sowohl bei der 

 chemischen wie bei der physikalischen Isomerie ist 

 nun die „Polymerie" von der „Metamerie" zu unter- 

 scheiden ; bei der ersteren sind die isomeren Moleküle 

 des Stoffes von verschiedener Größe, bei der letzteren 

 von der gleichen. Es gibt verschiedene Arten der 

 Polymerie und Metamerie, deren Feststellung bei den 

 chemischen Verbindungen nach verschiedenen Me- 

 thoden gelungen ist. 



Bei den allotropen Modifikationen der Elemente 

 können nun alle diese verschiedenen Arten der Iso- 

 merie vorkommen, und deswegen ist der zusammen- 

 fassende Ausdruck „Allotropie" dem Stande der Kennt- 

 nisse jetzt nicht mehr angemessen, da er die Isomerie- 

 arten nicht unterscheiden läßt. Trotzdem ist sein 

 Gebrauch nicht ohne weiteres abzuschaffen, denn die 

 nähere Kenntnis der Isomeriearten bei den Elementen 

 ist bei weitem nicht so entwickelt wie bei den Ver- 

 bindungen. Besten Falles können wir chemische und 

 physikalische Isomerie, bisweilen auch Polymerie und 

 Metamerie unterscheiden, aber eine weitergehende 

 Spezialisierung ist bisher nirgends gelungen, und in 

 den meisten Fällen sind auch die allgemeinsten Unter- 

 scheidungen noch nicht möglich. 



Wenn demnach der Ausdruck „Allotropie" für 

 Elemente berechtigt erscheint, so fehlt jeder Grund, 

 ihn auch bei Verbindungen als synonym mit „Poly- 

 morphie" zu benutzen, und deswegen ist zu definieren: 

 Allotropie ist jegliche Form der Isomerie 

 eines Elementes. Zwei Isomere unterscheiden 

 sich nun — einerlei welcher Art die Isomerie sei — 

 stets durch ihren Energie -Inhalt, Allotropie ist also 

 stets dort vorhanden, wo ein Element im freien Zu- 

 stande mit verschiedenen Energie -Inhalten auftritt. 

 Der Zusatz „in freiem Zustande" erscheint mir wichtig, 

 weil neuerdings durch s t w a 1 d der Allotropiebegriff 

 eine unzulässige Erweiterung erfahren hat. Ost wald 

 definiert ein elementares Ion als die allotrope, nur 

 durch den Energie-Inhalt unterschiedene Form des 

 freien Elementes. So bestechend diese Definition als 

 einfache und hypothesenfreie Einführung des Ionen- 

 begriffes ist, so verwirrend wird sie für den Allo- 

 tropiebegriff:. Ein Element hat sicherlich in zwei 

 verschiedenen Verbindungen verschiedenen Energie- 

 Inhalt, und demnach müßte man in Anlehnung an 

 Ostwald auch hier von allotropen Modifikationen 

 des Elementes in den verschiedenen Verbindungen 

 sprechen. Dadurch aber würde der Allotropiebegriff 

 jedes tatsächlichen Inhaltes beraubt werden, und es 

 scheint deswegen gerechtfertigt, ihn nur für die freien 

 Elemente anzuwenden. Hiermit soll aber kein Ein- 

 wand gegen die der Ostwaldschen Definition der 

 Ionen zugrunde liegende Idee erhoben werden. 



Die Tatsache, daß ein Element in physikalisch 

 verschiedenen Formen, mit verschiedenen chemischen 

 Eigenschaften begabt, auftreten kann, wurde zuerst 

 am Kohlenstoff festgestellt durch den Nachweis, daß die 



