Beiträge zur Chemie

Zu der Zeit, als Cavendish seine chemische Arbeit begann, begannen die Chemiker gerade zu erkennen, dass die „Lüfte“, die in vielen chemischen Reaktionen entwickelt wurden, unterschiedliche Einheiten waren und nicht nur Modifikationen gewöhnlicher Luft. Cavendish berichtete über seine eigene Arbeit in drei Papieren mit Experimenten an faktischer Luft im Jahr 1766. Diese Arbeiten trugen wesentlich zur Kenntnis der Bildung von „brennbarer Luft“ (Wasserstoff) durch Einwirkung verdünnter Säuren auf Metalle bei. Cavendish unterschied auch die Bildung von Stickoxiden von Salpetersäure. Ihr wahrer chemischer Charakter war noch nicht bekannt, aber Cavendishs Beschreibung seiner Beobachtungen hatte fast das gleiche logische Muster, als würde er in modernen Begriffen denken, mit dem Hauptunterschied, dass er die Terminologie der Phlogiston-Theorie verwendete (dh eine brennende Substanz befreit in ihrer Umgebung ein Prinzip der Entflammbarkeit).

Cavendishs anderes großes Verdienst ist seine experimentelle Sorgfalt und Präzision. Er maß die Dichte von Wasserstoff, und obwohl seine Zahl halb so hoch ist, wie sie sein sollte, ist es erstaunlich, dass er sogar die richtige Größenordnung gefunden hat, wenn man bedenkt, wie schwierig es war, mit einer so hartnäckigen Substanz umzugehen. Nicht, dass sein Apparat grob wäre; Wo die Techniken seiner Zeit es erlaubten, war sein Apparat (wie die prächtige Waage, die an der Royal Institution erhalten blieb) zu raffinierten Ergebnissen fähig.

Cavendish untersuchte die Fermentationsprodukte und zeigte, dass das Gas aus der Fermentation von Zucker nicht von der „festen Luft“ zu unterscheiden ist, die als Bestandteil von Kreide und Magnesia durch Schwarz gekennzeichnet ist (beide sind in der modernen Sprache Kohlendioxid).

Ein weiteres Beispiel für Cavendishs technisches Know-how waren Experimente an Rathbone-Place-Wasser (1767), bei denen er den höchstmöglichen Standard an Gründlichkeit und Genauigkeit setzte. Es ist ein Klassiker der analytischen Chemie. Darin untersuchte Cavendish auch das Phänomen der Retention von „kalkhaltiger Erde“ (Kreide, Calciumcarbonat) in Lösung und entdeckte dabei die reversible Reaktion zwischen Calciumcarbonat und Kohlendioxid zu Calciumbicarbonat, der Ursache für vorübergehende Härte von Wasser. Er fand auch heraus, wie man solches Wasser durch Zugabe von Kalk (Calciumhydroxid) erweicht.

In seiner Untersuchung der Methoden der Gasanalyse machte Cavendish eine bemerkenswerte Beobachtung. Er zündete Luft mit überschüssigem Sauerstoff (um Stickoxide zu bilden) über Alkali, bis keine Absorption mehr stattfand, und stellte fest, dass eine winzige Menge Gas nicht weiter reduziert werden konnte, „so dass, wenn es einen Teil der phlogistischen Luft unserer Atmosphäre gibt, der sich vom Rest unterscheidet und nicht zu salpetriger Säure reduziert werden kann, wir mit Sicherheit schließen können, dass es nicht mehr als 1/120 Teil des Ganzen ist.“ Wie jetzt bekannt ist, hatte er die Edelgase der Atmosphäre beobachtet.

Eine von Cavendishs Forschungen zum gegenwärtig fesselnden Verbrennungsproblem leistete einen herausragenden Beitrag zur Fundamentaltheorie. Ohne dies besonders zu versuchen, bestimmte Cavendish 1784 die Zusammensetzung des Wassers und zeigte, dass es sich um eine Verbindung aus Sauerstoff und Wasserstoff handelte („dephlogistische Luft“ und „brennbare Luft“). Joseph Priestley hatte ein Experiment von Warltire berichtet, bei dem die Explosion der beiden Gase einen Tau an den Seiten eines zuvor trockenen Gefäßes hinterlassen hatte. Cavendish studierte dies, bereitete Wasser in messbarer Menge vor und erhielt eine ungefähr korrekte Zahl für seine Volumenzusammensetzung.