396 XXI. Jahrg. 



Naturwissenschaftliche Rundschau. 



1906. Nr. 31. 



Beer in denen von Oenothera beobachtet worden 

 und werden wohl künftig das Interesse auch der 

 Botaniker in stärkerem Maße auf sich ziehen. F. M. 



F.Horton: Die elektrische Leitfähigkeit von 

 Metalloxyden. (Philosophien! Magazine, Ser.6, Vol. 11, 

 p. 505 — 531, 1906.) 

 Mit der elektrolytischen Dissoziationstheorie konnte 

 man die Leitung der Elektrolyte in sehr einfacher Weise 

 durch die Annahme erklären, daß der Strom auf der 

 Fortführung von elektrischen Ladungen durch die Ionen 

 beruht, in die ein Teil der Molekeln eines Elektrolyten 

 zerlegt wird. Die Leitung der Metalle konnte jedoch 

 nicht in gleicher Weise gedeutet werden, da ein Zerfallen 

 von Elementmolekeln in unähnliche Atome mit entgegen- 

 gesetzten Ladungen nicht anzunehmen war und Versuche 

 direkt ergeben hatten, daß bei der metallischen Leitung 

 ein Transport von Materie nicht stattfinde. Für die 

 metallische Leitung hatte sodann J. J. Thomson die 

 Theorie aufgestellt, daß sie von dem Zerfall der Atome 

 des Metalls in ein negativ geladenes Korpuskelchen und 

 den zurückbleibenden größeren Teil des Atoms, welcher 

 eine gleiche positive Ladung trägt, herrührt. Diese 

 negativen Korpuskeln haben bei jedem Atom gleiche 

 Masse und Ladung und können sich frei in der Masse 

 des Metalls bewegen. Bei Einwirkung eines elektrischen 

 Stromes wandern sie in entgegengesetzter Richtung wie 

 der Strom, und dieses Forttühren der Ladungen bildet 

 den elektrischen Strom. 



Die Leitfähigkeit von chemischen Verbindungen kann 

 entweder metallisch oder elektrolytisch sein. In der 

 Regel ist hierfür der Temperaturkoeffizient der Leitfähig- 

 keit entscheidend: Nimmt die Leitfähigkeit mit steigender 

 Temperatur ab, so gilt sie als metallisch; wenn sie 

 wächst, wird sie als elektrolytisch bezeichnet. Dieses 

 Kriterium ist aber kein durchschlagendes, denn einer- 

 seits kennt man flüssige Elektrolyte (Schwefel- und 

 Phosphorsäure), deren Leitfähigkeit bei der Temperatur- 

 erhöhung abnimmt, andererseits zeigen die Metalloide, 

 welche wegen ihrer elementaren Natur nicht elektrolytisch 

 leiten können, eine Zunahme der Leitfähigkeit mit der 

 Temperatur. 



Seit langer Zeit sind endlich Stoffe bekannt, die bei 

 gewöhnlicher Temperatur nicht leiten, aber leitend werden, 

 wenn man sie erwärmt. Faraday hat solche Körper 

 untersucht, und nach ihm viele Andere, darunter Nernst, 

 der sie praktisch bei der Konstruktion seiner Lampe ver- 

 wertet hat. Die Leitfähigkeit seiner Fäden hielt Letzterer 

 für eine elektrolytische, während Streiutz und Guin- 

 chant bei einer größereu Zahl hierhergehöriger Körper 

 eine Elektrolyse bei hohen Temperaturen nicht auffinden 

 konnten; die Leitung dieser Klasse von Substanzen muß 

 daher eine metallische seiu und nach Thomson auf der 

 Emission von Korpuskeln beruhen, die hei Erhöhung 

 der Temperatur schnell zunehmen muß. Hiermit stimmt 

 ein Resultat, das Wehnelt gefunden hatte. Er beobachtete 

 nämlich, als er die Emission der Korpuskeln von alka- 

 lischen Erden beim ErhiUen untersuchte, daß sie sehr 

 schnell wächst und bei 1500° enorm wird. 



Im Cavendish- Laboratorium hat nun Herr Horton 

 eine Untersuchung durchgeführt über die Änderung der 

 elektrischen Leitfähigkeit fester Metallverbindungen mit 

 der Änderung der Temperatur, um zu entscheiden, ob 

 die Leitung elektrolytisch oder metallisch vor sich gehe. 

 Für diesen Zweck schienen die Metalloxyde die passendsten 

 Verbindungen zu sein, besonders, da ihre Emission von 

 Korpuskeln durch Wehnelt eingehend untersucht war 

 (Rdsch. TJ04, XIX, 488). Sie wurden in Form von Platten 

 von 1 bis 2 mm Dicke und 1 cm 2 Oberfläche verwendet, 

 die zwischen den aus Platinplatten bestehenden Elek- 

 troden fest gepreßt waren, und im elektrischen Ofen auf 

 die gewünschte, mit einem Thermoelement ablesbare 

 Temperatur erhitzt werden konnten; die Leitfähigkeit 



des Oxyds wurde mittels der Wheatstoneschen Brücke 

 gemessen. Die zur Untersuchung benutzten Oxyde waren 

 Kalk, Baryt, Magnesia, Wismuttrioxyd, Bleioxyd, Kupfer- 

 oxyd, Natriumperoxyd und Quarz. Die Ergebnisse der 

 Messungen sind einzeln in Tabellen und Kurven wieder- 

 gegeben und einer Diskussion unterzogen, wegen welcher 

 auf das Original verwiesen sei. Aus der Schlußbetrachtung 

 sei nachstehendes augeführt. 



Das größte Interesse bei der Frage nach der Elek- 

 trizitätsleitung der Metalloxyde beansprucht die Art, 

 wie der Strom geleitet wird. Nernst hat eine Reihe 

 von Gründen für die Annahme angeführt, daß die Leitung 

 eine elektrolytische sei; die wichtigsten darunter sind: 

 a) daß bestimmte Spuren von Elektrolyse in einigen 

 Fällen gefunden sind; die chemische Zusammensetzung 

 an der Kathode war, nachdem der Strom lange Zeit 

 durch das Oxyd geflossen war, verschieden von der an 

 der Anode; b) daß die Leitfähigkeit eines Gemisches der 

 Oxyde viel größer war als die eines jeden Oxyds be- 

 sonders. Nernst gibt an, daß die Produkte der Elek- 

 trolyse sich stetig wieder vereinigen und so die Zufuhr 

 elektrolytischer Ionen aufrecht erhalten wird. 



Aus den gegenwärtigen Versuchen ergab sich das 

 Gegenteil, nämlich daß die Leitfähigkeit der untersuchten 

 Metalle hauptsächlich metallisch ist. Es mag sein, daß 

 die Anzeichen von Elektrolyse, die Nernst in einigen 

 Fällen erhalten , den Anzeichen von Elektrolyse ent- 

 sprechen, die man bei einigen Oxyden der vorliegenden 

 Untersuchung beobachtet hat. Auch die Zeichen von 

 Elektrolyse, die man bei Gemischen von Oxyden erhalten, 

 müssen in der Weise gedeutet werden, wie Nernst aus- 

 geführt hat, aber der Schluß scheint nicht gerechtfertigt, 

 daß, weil solche Spuren von Elektrolyse entdeckt werden 

 können, die ganze Leitfähigkeit eine elektrolytische sei. 

 In der vorliegenden Abhandlung hat sich gezeigt, daß 

 maüche Oxyde (z. B. Cu 0) keine Spur von Elektrolyse 

 ergeben, und mau sollte erwarten, daß, wenn die Leitung 

 der Elektrizität durch diese Oxyde mittels elektrolytischer 

 Ionen stattfände, irgend welche Belege fiir das Frei- 

 werden von Produkten der Elektrolyse sich zeigen müßten, 

 wenn ein Strom durch das Kupferoxyd geht, während 

 es im Vakuum erhitzt wird. 



Die Regel, daß die Unterscheidung zwischen elek- 

 trolytischer und metallischer Leitung auf dem Temperatur- 

 koeffizienten beruhe, hat, wie oben erwähnt, so viel Aus- 

 nahmen, daß sie zur Entscheidung der Frage nicht 

 dienen kann. Die Wirkung der Temperaturerhöhung 

 auf die Leitfähigkeit der Elektrolyte ist für wässerige 

 Lösungen, für Lösungen in anderen Medien und für 

 geschmolzene Salze von vielen Beobachtern untersucht 

 worden. Für bestimmte Lösungen sind Maxima der 

 Leitfähigkeit mit steigender Temperatur und für die 

 geschmolzenen Salze Werte gefunden, die nicht so groß 

 sind wie die Zunahme der Leitfähigkeit bei den erhitzten 

 Metalloxyden. Diese war bei allen hier untersuchten 

 Oxyden viel schneller als in irgend einem bekannten 

 Falle elektrolytischer Leitfähigkeit. Beim Erhitzen einer 

 Platte Kupferoxyd von 12° C auf 385° C wuchs seine 

 Leitfähigkeit 5000 fach, und beim Erhitzen von Kalk von 

 7ü3° auf 1466° nahm die Leitfähigkeit zu bis auf fast das 

 lO'faehe ihres Wertes bei niedrigen Temperaturen. 



Bei der elektrolytischen Leitfähigkeit ist die Zu- 

 nahme der Leitung mit Steigerung der Temperatur bedingt 

 durch die erhöhte Beweglichkeit der Ionen hei der höheren 

 Temperatur. Da nun die Oxyde in den vorstehenden 

 Versuchen während der Beobachtungen fest geblieben 

 sind, so scheint es nicht vernünftig, anzunehmen, daß die 

 Beweglichkeit der Stromträger um die enormen, oben 

 erwähnten Werte zugenommen haben könnte. Die einzige 

 übrigbleibende Erklärung ist, daß die Zahl der Träger 

 enorm gewachsen ist, eine Annahme, die nicht ver- 

 träglich ist mit der Vorstellung, daß die Leitung eine 

 elektrolytische ist; denn in den Fällen der elektro- 

 lytischen Leitung setzt Zunahme der Temperatur den 



