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Naturwissenschaftliche Wochenschrift. 



N. F. Xin. Mr. 31 



ratur Tridymit immer in Ouarz und oberhalb der 

 Umwandlungstemperatur von 1470" Tridymit sich 

 immer in Cristobalit und unterhalb dieser selben 

 Temperatur Cristobalit immer in Tridymit um- 

 wandelt. Man erhalt also, von welchem der drei 

 Mineralien man auch ausgehen moge, unterhalb 

 870 immer Quarz, zwischen 870 und 1470" 

 immer Tridymit und zwischen 1470 und 1625" 

 - dem Schmelzpunkte des Cristobalits immer 

 Cristobalit als kristalline Erscheinungsform des 

 Kieselsaureanhydrids. UnerlaBliche Voraussetzung 

 fiir den Erfolg 1st aber die, dafi man auch wirk- 

 lich bis zur Einstellung des Gleichgewichtes wartet. 

 Erhitzt man z. B. etwas Kieselsaureglas oder ge- 

 fallte Kieselsaure unter Zusatz von Natrium- 

 wolframat wahrend einiger Stunden auf Soo" bis 

 850", so erhalt man nicht, wie man erwarten 

 sollte, Ouarz, sondern Tridymit, obwohl der Tridy- 

 mit in diesem Temperaturgebiet dem Quarz gegen- 

 iiber instabil 1st, und erst, wenn man das Erhitzen 

 erheblich langer fortsetzt , verwandelt sich der 

 zunachst entstandene Tridymit in Ouarz. Alm- 

 liche Erscheinungen sind auch bei anderen Tem- 

 peraturen beobachtet worden. Wir haben hier 

 ein Beispiel der bekannten ,,Stufenregel" von Ost- 

 wald, nach der wenigstens in vielen Fallen die 

 Umwandlung eines Stoffes A in einen zweiten 

 Stoff B nicht direkt, sondern iiber eine Reihe von 

 Zwischcnstufen A u A.,, A.. ... A,, erfolgt, von dem 

 A, weniger stabil als A.,. A. 2 weniger stabil als 

 A g sind und A,, endlich weniger stabil als B ist. 

 1m vorliegenden Fall ist zwischen 800" und 850" 

 der Tridymit zwar das ist die Bedingung dafiir, 

 dal3 er iiberhaupt zunachst entsteht stabiler als 

 das Kieselsaureglas, aber weniger stabil als der 

 Ouarz, und er tritt als Zwischenprodukt auf, weil 

 seine Bildungsgeschwindigkeit, die mitder Stabilitat 

 in keinem einfachen Zusammenhange steht, grofier 

 als die des stabileren Quarzes ist. 



Beweise dafiir, dafi die von Fenner erhahenen 

 Kristalle rein (insbcsondere frei von einem Gehalt 

 etwa in Form einer festen Losung aufgenommenen 

 Natriumwolframats) und identisch mil den natiir- 

 lichen Mineralien Ouarz, Tridymit und Cristobalit 

 waren, wurde durch die chemische und vor alien 

 1 >ingen durch die kristallographisch optische Ana- 

 lyse erbracht. 



Die Umwandlungen 



Quarz < > Tridymit ^1* Cristobalit 

 finden selbst unter den giinstigsten Bedingungen 

 nur langsam statt, und jedes einzelne Mineral kann 

 Temperaturen aufierhalb seiner Stabilitatsgrenzen 

 ausgesetzt werden, ohne dafi die Umwandlung 

 auch wirklich stattfindet. Von einem ganz anderen 

 Charakter sind nun eine Reihe von anderen Um- 

 wandlungen, die sich, ebenfalls reversibel, bei der 

 Uber- und Unterschreitung bestimmter Tempera- 

 turen ohne jede Verzogerung und praktisch momen- 

 tan vollziclien. Wahrend es sich bei den zuerst 

 besprochenen Umwandlungen um eine vollkommene 

 Anderung der Kristallsysteme handelt, treten hier 

 nur geringe Anderungen in den optischen Eigen- 



schaften auf. Man sieht daher die Erscheinungs- 

 formen des Kieselsaureanhydrids, zwischen clenen 

 sich die rasch verlaufende Umwandlungsreaktion 

 abspielt, nicht als besondere Mineralien wie Quarz, 

 Tridymit und Cristobalit, sondern nur als ver- 

 schiedene Modifikationen desselben Minerals an 

 und unterscheidet sie durch Hinzufiigung der 

 griechischen Buchstaben und fi voneinander, 

 wobei sich der Buchstabe auf die Modifikation 

 bezieht, deren Existenzgebiet bei niedrigerer Tem- 

 peratur liegt. So geht der gewohnliche -Quarz 

 beim Erhitzen iiber 575 in den /^-Ouarz und 

 der /^-Quarz beim Abkiihlen unter 570" wieder in 

 Ouarz iiber: 



a-Quarz 



5" 

 i^ 



570" 



Ein ahnliches Umwandlungsschcma gilt fiir den 

 Tridymit 



117 163 



-Tridymit > ^ -Tridymit > /;>'., -Tridymit, 

 nur lieCen sich hier die Temperaturen, bei clenen 

 sich der /?., -Tridymit wahrend der Abkiihlung wieder 

 in ,ij -Tridymit und in -Tridymit verwandelt, niclit 

 mit geniigender Sicherheit festlegen. Tlieoretisch 

 miifite ja die Umwandlung der einen Modifikation 

 in die andere unabhangig von der Richtung, in 

 der sich der Warmegrad des Systems andert, bei 

 durchaus konstanter Temperatur erfolgen. Die 

 beim Quarz angegebenen Umwandlungstempera- 

 turen 570" und 575" sollten also eigentlich iden- 

 tisch sein, indessen treten wohl auch bei 

 diesen rasch verlaufenden Umwandlungen kleine 

 Verzogerungen auf, die beim Quarz nur geringe 

 Bedeutung haben, bei Tridymit die Beobachtung 

 der Umwandlungspunkte bei fallender Temperatur 

 aber doch merklich erschweren. 



Erheblich verwickelter ist die Sachlage beim 

 Cristobalit, bei dem Fenner ahnliche Erscheinun- 

 gen beobachtet hat, wie sie schon seit langem 

 beim Schwefel bekannt sind. Der Erstarrungs- 

 punkt des Schwefels ist keine Konstante, sondern 

 hangt von den Bedingungen ab, unter denen die 

 Schmelze vor dem Erstarren gestanden hat, vor 

 alien Dingen von der Temperatur, auf die sie er- 

 hitzt worden war, und von der Zeitdauer der 

 Reaktion. Eine Erklarung fiir diese Erscheinung 

 hat A. Smits gefunden. Nach Smits besteht 

 eine Schwefelschmelze aus einem Gemisch zweier 

 Molekiilarten, zwischen denen sich ein Gleich- 

 gewicht nur langsam und allmalilich einstellt, 

 und der Erstarrungspunkt der Schmelze wird je 

 nach dem zufalligen Mengenverhaltnis, in dem die 

 beiden Molekiilaiten in der Schmelze gerade vor- 

 handen sind, verschieden gefunden. Ganz ahnlich 

 liegen nun nach Fenner die Verhaltnisse beim 

 Cristobalit: ,,Cristobalit besteht nicht aus einer 

 einzigen, sondern wenigstens aus zwei verschiede- 

 nen Molekiilarten in demselben Kristalle. Die 

 relativen Mengen dieser Molekel hangen von den 

 Bedingungen zur Zeit der Kristallisation ab, z. B. 

 von der Natur der Losung, wenn der Cristobalit 



