A. Simma und 65; Kotschau. Aktives Eise.rt. 101

Uber ,,akfives" Eisen. Von A. SIMON und K. K~TSCHAU.

Mit 6 Figuren im Text.

Vorbemerkungen. I11 den Natnrwissenschaftenl) berichten BAUDISCH und WELO

uber ,,Studien zum Mineral, insbesondere zurn Eisenstoffwechsel" bzw. uber ,,Hysteresis-Messungen zur Erniittlung der Feinstruktur ferromagnetischer Verbindungen". Nach ihren Untersuchungen werden die schon lange bekannten balneo-therapeutischen Erfah- rungen, da13 frische Quellen wirksamer sind als gealterte, und letztere ohne au13ere T'eriinderung an ihrer Heilkraft Einbulje erleiden, be- statigt. Aus den Versuchen dieser Forscher geht weiter hervor, (la13 das Eisen, und zwar das Eisenbicarbonat in hervorragendem MaBe Trager dieser besonderen Eigenschaften der frischen Quellen ist. BAUDISCH und WELO glauben aber, daB nur frischentstandene, sogenannte ,,aktive" Eisenbicarbonate oder Hydrate wirksam sind und schon im Verlauf von wenigen Minuten in gealterte ,,inaktive" Salae ubergehen. Als Hauptkriteriuni fur den ,,aktiven" Zustand betrachten BAUDISCH und WELO die Fahigkeit der Praparate, Benzidin bei Gegenwart von Wasserstoffsuperoxyd tiefblau fiirben (Peroxydase) und Wasserstoffperoxyd in Wasser und molekularen Sauerstoff (Katalase) zerlegen zu konnen. Sie glauben, dalj diese Eigenschaft nur den frisch hergestellten und den in Quellen vorkommenden Bicarbonaten zukomme, und durch nur sehr kurze Zeit bestandige komplexe Verbindungen aus Eisen, Wasser und Kohlendioxyd bedingt sind. Im Zusaminenhang mit diesem aktiven Eisenproblem steht ein homoopstisches Problem, mit dem Herr Dr. rned. KOTSCHAU an uns herantrat. Die Homoopathie verordnet als Eisenpraparat clas sogenannte Ferrum reductum und behauptet es durch Verreiben in einen besonders wirksamen, aktiven Zustand versetzen zu konnen. Es lag deshalb nahe, so aktivierte Priiparate einmal hinsichtlich ihrer.Benzidin- und Wasserst offperoxyd-

1) BAWDISCH iind WELO, Natur~isseiisch~ff~n 13 (1925), 749; 14 (1926), 1005

102 A. Simon und K Kotsohau.

katalyse und biologisch im Tierversuch wie auch hinsichtlich Be- giinstigung von Bakterienwachstum naher zu untersuchen. Da, wie wir im folgenden naher berichten werden, die Guajacharzreaktion emp- findlicher ist als die Benzidinreaktion, so haben wir uns zuerst vor- zugsweise dieser bedient. Inswisehen ist nun eine Arbeit von FRE- SENIUS, EICHLER und LEDERER~) uber die katalytischen Eigen- schaften der Mineralwasser erschienen, die in vieler Hinsicht unsere Ergebnisse bestatigt und die uns verenlafit, schon jetzt unser bis- heriges Material zu publizieren.

Studien iiber die Guajacreaktion. (Nach Versuchen von W. GUTMANN.)

a) Mit Ferrisalsen. Um die Zuverlassigkeit der Guajacreaktion, die optimalen Konzen-

trationsverhaltnisse und ihre Empfindlichkeit festzustellen, wurden j e 5 cm3 einer 0,5O/,igen Guajacharzlosung in Alkohol mit 250 cm3 destilliertem Wasser und mit wechselnden Mengen einer n/1000- Eisen (111) chloridlosung versetzt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt. Bemerkt sei, dal3 bei diesen, wie auch allen folgenden Versuchen stets eine blinde Probe zur Kontrolle mit angesetet wurde.

Tabelle 1

Lfd. Nr.

1

2

3 4 5 6 7

8 9

10 11

Zisenchlorid

0 cm3

1

2 3 4 5

10

15 20 25 50

Guajacharx- losung

5

5

5 5 5 5 5

5 5 5 5

Wasser

250 ~-

250

250 250 250 250 250

250 250 250 250

Bemerkungen ___

Nach lkngerem Stehen schmutzig grungraue Aus- flockung; diese wird bei li-ingerem Stehen im prallen Sonnenlicht blau.

Schwache Blaufarbung, die nach Stehen in der Sonne bald stark blau wird.

Wie 2. Wie 2. Wie 2. Wie 2. Graublaue Triibunrz. ohne

Y,

Niederschlag. Klare, blaue Flussigkeit. Wie 8. Grunlich-blaue Fliissigkeit . Wie 10.

l ) 8. anorg. IL. allg. Chem. 160 (1927), 273.

Alctives Eisem. 103

Die grunlich-blaue FLrbung bei 10 und 11 wurde, wie man gut be- obachten konnte, durch das infolge Hydrolyse entstandene braungelbe Fe( OH), hervorgerufen, denn durch Versetzen einer solchen griinlich- blauen Probe rnit Natriumacetat abgestumpfter Essigsaure schlug die Farbe nach rein Blau um. Fernerhin ist aber aus der Tatsache, daB mit zunehmender Eisenchloridkonzentration (von Nr. 7 ab) lieine Ausflockung mehr eintritt, zu schliekien, claB das Eisen (111) chlorid von eiaer gewissen Konzentration ab die %lockung verhindert, also Sehutzwirkung ausubt. Die Tatsache, dab die Flockung bei den Proben rnit 1 und 2 em3 FeCl, am starksten ist, zeigt, dal3 das an und fur sich schiitzende Eisen (111) chlorid in sebr kleinen Konzentrationen sensibilisierend wirkt.l) Die Ergebnisse anderten sich bei Zusatz von 10 anstatt 5 em3 Guajacharzlosung unter sonst gleichen Bedingungen wie vorher bei einer 2. Versuchsreihe nicht, iiur machte sich die Hydro- lyse des Eisen (111) chlorids noch storender bemerkbar.

Um die Hydrolyse zuruckzudrangen, wurden einem Liter einer n/lOOO-Eisen (111) chloridlosung 5 em3 doppelt normaler Salzsaure zu- gesetzt, und mit dieser Eisen (111) chloridlosung die Versuchsreihe 1 wiederholt. Das Ergebnis war, daB zwar bei den Proben 1-3 noch eine graue Ausflockung eintrat, aber alle Proben (von 3-11 klar) waren farblos bzw. nur griinstichig. Die Salzsaure schien also die Reaktion zu hemmen. Dafiir sprach auch, daB die die blaue Reaktion deutlich zeigenden Losungen auf Zusatz einiger Tropfen Salzsaure sofort nach griinstichig-briiunlich umschlugen.

Die salzsaure Eisen (111) chloridlosung wurde deshalb mit 3 em3 einer doppelt normden Natronlauge versetzt, und nun dieselben Ver- suche, wie in Tabelle 1 beschrieben, angestellt. Das Ergebnis war, daB alle Reaktionen wieder positiv waren, nnd zwar etwas starker als in Versuchsreihe 1. - Nr. 1-3 zeigten wieder Ausflockung (ab- nehmend von 1 nach 3). Losungen 4-7 waren leicht blaugefarbt, wahrend der blaue Farbton von 8-11 rnit steigendem Eisen(II1)- chloridzusatz intensiver wurde. In alkalisoher Losung war die Re- aktion stets negativ, es trat immer eine schmutzige Braunfarbung auf.2) Aus diesen Versuchen geht hervor, daB die Realition in neu- traler oder in sehr schwach saurer Losung auszufuhren ist. Eine Variation der Guajacharzmenge von 1-50 em3 der 0,5O/,igen Losung

1) H. FREUNDLICH und E. LONING, Kol1.-chem. Beihefte 16 (1922), 1; H. FREUNDLZCH und H. BAERWIND, Kol1.-Zeitschr. 33 (1923), 275; VINZENZ YON HAHN, KoZ1.-Zeitschr. 34 (1924), 109.

2) FLEMING, The Bnalyst 49 (1924), 275.

104 A. Simon ulzd K. K6tsclzau.

1 1 1 1 1

in 250 em3 Wasser ergab, daB die optimalen Bedingungen hier bei einem Zusatz von 5-10cm3 Guajac liegen, weil dann die Farbung am reinsten. Bei hoheren Zusatzen flockt das Guajaeharz zu stark aus und liefert schmutzigblaue Fnrbtone.

____ 0,25 0,5 1

3 9 Y

b) Mit Ferrosalzen bei Gegenwart von Wasserstoffperoxyd. Fur die Studien uber das Verhalten von Ferroionen gegen Guajac-

harzliisung bedienten wir uns des Mom’schen Salzes in m/lOOQ- Losung, und einer 1,5°/oigen Wasserstoffperoxydlijsung. Uni zu er- mitteln, ob die Menge des eugesetzten Wasserstoffperoxyds von Ein- flu8 war, wurden je 1 em3 der m/~000-h~OHR’SCheii Salzlosung in 250 (31213 destilliertem Wasser nacheinander mit verschiedenen Mengen der 1,5O/,igen Wasserstoffsuperoxydlosung versetzt,. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2.

Lfd. Nr . 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11

1 250 , 250

250 1 250 I 250

250 i 250 1 250 260 250 1 250

Bemerkungen

-.- _- dunkelblaue Ausflockung wie 1 hellblaue Ausflockung wie 3 wie 3 wie 3 wie 3 blaue Ausflockung wie 8 dunkelblaue Ausflockung wie 10

Seltsamerweise ergeben die Proben mit sehr wenig Wasserstoff- peroxyd intensivere Blaufarbungen als die rnit einem mittleren Wa,sserstoffperoxydzusatz, wahrend sich die Blaufarbungen bei Zu- satzen von 25 em3 und mehr wieder stark vertieft. Da die Farbung bei einem Wasserstoffperoxydzusatz voii 20-25 em3 am intensivsten war, so wurden kunftighin meist diese Mengeii H,O, zugesetzt.

I n einer nachsten Versuchsreihe wurde nun der EinfluB der Ferroionenkonzentration untersucht. Zu je 250 em3 destilliertem Wasser und je 20 em3 des 1,5O/,igen Wasserstoffsuperoxyds wurden 1-15 em3 der m/l000-MoHR’schen Salxlosung augesetzt. Dabei ergab sich, daB sich die blaue Ausflockung init zunehmender Ferroionen- konzentration bis zu einem Zusatz von 7 cm3 Eisenammoniumsulfat verstarkte, da8 aber bei eineni Zusatz von 8-15 em3 der Eisensala-

Aktives Eisen. 105

cm3 H,O

losung eine grunlich-blaue Ausflockung auftrat. Cie Grunde hierfur sind dieselben wie auf S. 103 fur die Eisen(II1)chloridlosung be- schriebenen, denn ein geringer Zusatz von Essigsaure zu den grunlich- blauen Liisungen fiihrt einen Umschlag nach tiefblau herbei. Da bei unseren spateren Versuchen, wie auch bei den Quellen stets Kohlen- saure zugegen ist, so haben wir dieselben Versuche auch mit Bus- gekochtern, aber Kohlensaure gesattigtern Wasser durchgefiihrt. Dabei trat weder Ausflockung noch Blaufgrbung ein. LieB man aber die Lijsungen einige Stunden stehen, so flockten sie tiefblau aus. Wir konnten feststellen, da13 das Auftreten der Farbung mit dem Ent- weichen von CO, parallel geht. Erst wenn der grol3te Teil der Kohlen- saure aus der Losung entwichen (und dieselbe nur noch schwach sauer reagiert) (Alizarin), tritt positive Reaktion ein. Zu erwahnen ist noch, daB wir stets blinde Proben mit negativem Resultat parallel anstellten.

Es kam uns nun noch darauf an, die Grenze der Empfindlichkeit der Guajacharzreaktion gegen Ferroionen bei Gegenwart von Wasser- stoffperoxyd festzustellen. Die Ergebnisse der zu diesem Zweck an- gestellten Versuchsreihe sind in Tabelle 3 pzusainmengestellt. Ver- wandt wurde diesmal eine frisch hergestelIte ni/20000-Losung von MOHR’SChem Salz.

Tabelle 3.

Bemerkungen.

5 1 I

I I I

2o I : 30

250 250

250

250

250

~~~ ~

graue Ausflock. schmuteig grsu-

griine Ausflock. schwache Blau- farbung.

deutliche Blau- f arbung .

intensive Blau- farbung , die sich bei hoherer Eisen -Konzen- trat. nur noch wenig verstarkt

Aus diesen Versuchen geht hervor, dal3 in neutraler Losung, selbst wenn man von dem schwach blaugefarbten Versuch Nr. 3 ab-

*) Bei einiger Ubung und bei Vergleich mit einer zur selben Zeit unter gleichen Lichtverhdtnissen angestellten blinden Robe waren diese Reaktionen stets reproduzierbar. Die Beaktion tritt hierbei :rber nicht sofort, sondern erst nach mehreren Minuten ein.

106 A. Simon zlnd K. Eotsohau.

j Cm3 mj20 000 1 Mom’sches f3ah

sieht, 0,0000014g Eisen in 250cm3 Wasser noch deutlich und rnit Sicherheit zu erkennen sind.

Die aus den qualitativen Ergebnissen gemonnene Erkenntnis, dab das Optimum der Reaktion in ganrr, schwach saurer Losung liegt, hat sich bei der Empfindlichkeitsprobe, also fur den Nachweis der in Tabelle 3 beschriebenen, ganz kleinen Mengen nicht bestatigt ; denn bei unseren Versuchen in ganz schwach saurer Losung ergab sich, wie aus Tabelle 4 hervorgeht, daI3 wir rnit Sicherheit nur noch Blnu- farbung bei einem Zusatz von 10 em3 der 1/,,,,,-molaren Liisung von &foHR’schem Salz erhielten.

Tabelle 4.

em3

7:- harz

Lfd. Nr .

1

2 3 4 5

6

-~ __

cm3 n/500-HCl

7 8

Bemerkungen

1

1 1 1 1

1 1 1

500

500 500 500 500

500 500 500

0,5 I 10

10,o j 10

l,o , 110 5,O ; 10

25,O I 110 50,O I 10

von 0,25-300

von 0,25-300 von 0,25-300

von 0,25-300

von 0,25-300 von 0,25-300 von 0,25-300

VOTI 0,25-300

schmutzig gram Ausflockung

wie 1 wie 1 wie 1 schmutzig grun-

blaue Verfiirbung deutliche Blaufcrirb. wie 6 etwasinten- wie 6 ) siver

Im prallen Sonnenlicht werden die Reaktionen mit der Zeit irnrner positiv, weshalb wir die Eeaktionen stets bei kunstlichem Licht, bzw. an lichtgeschiitzter Stelle ausfuhren. Bei einem Saure- zusatz von 50,100 und 300 em3 der n/500-Salzsaure sind die Losungen stets klar, jedoch macht sich bei den Proben mit 100 em3 Salzsaure- zusatz schon eine Verfarbung nach Grun bemerkbar, wahrend die Proben mit 300 em3 Saurezusatz stets negativ verliefen. Man darf also iiber eine Saurekonzentration von 50 em3 n/500-Salzsiiure nicht hinausgehen, da dann die Salzsaure bereits stort. Versuche, an Stelle von Salzsaure Essigsaure zu verwenden, ergaben, da13 man eine etwa 10mal starkere Essigsaurekonzentration (also etwa 500 em3 n/580- Essigsaure) verwenden kann, bis die Reaktion gestort wird. Die Blaufkbung 1913t sich mit Chloroform ausschiitteln, und ist dann

Bei all diesen Versuchsreihen wurden stets Proben mit einem Zusatz von 0,25, 0,5, 1,0, 5 , 10, 50, 100, 300 om3 der n/BOO-Salzsaure durchgefihrt, so d a B jede Versuchsnummer in Tabelle 4 eine Reihe von 9 Einzehersuchen clarstellt. Bei Verwendung von 300 em13 Salzsaure wurde kein Wasser mehr zugesetzt.

Aktives Eisen. 107

besser zu erkennen und gegen Sauren und Laugen etwas bestandiger. Zu bemerken ist noch, daB wir die schon weiter oben beschriebene Be- obachtung, daf3 die Reaktion bei kleinen Wasserstoffsuperoxyd- zusatzen besser geht, hier wieder bestatigt fanden. Hier waren sogas die Reaktionen mit Zusatzen von 20 cm3 Wasserstoffsuperoxyd und mehr stets negativ, weshalb wir bei dieser Versuchsreihe stets nur 1 (31113 Wasserstoffsuperoxyd zusetzten.l)

AuBerdem geht die Reaktion besser und schneller, wenn man das Wasserstoffsuperoxyd als letztes Reagens der schon Fe"- und Guajac- harz enthaltenden Probe zusetzt. Das hat wohl seinen Grund darin, da13 bei Zusatz von Wasserstoffsuperoxyd zur Fe" enthaltenden Losung die Ferroionen teilweise xu Fe"' oxydiert werden, und diese mit dem nun zugegebenen Guajacharz veniger schnell reagieren. Weiterhin ist das Guajacharz in Stucken dem in Pulverform vor- zuziehen und wegen der verha1tnismaDig groBen Oxydatioiisfahigkeit am besten in frisch angesetzter Losung zu verwenden. Ein Vorteil des Saurezusatzes (25-50 em3 n/500-Salzsaure oder 5-10fache Menge Essigsaure) liegt darin, daB die Ausflockung des Guajacharzes unter- bleibt und in der klaren Losung die Beobachtung leichter ist. In saurer Losung ist die Blaufarbung bei diesen kleinsten Eisenmengen generell nicht so rein wie in neutraler, sondern ganz schwach grun- stichig. Die kleinste, in 500 em3 Wasser in schwachsaurer Losung rnit Sicherheit nachweisbare Menge Ferroeisen betragt nach unseren Versuchen 0,000034 g.

Zusammenfassend 1aBt sich also sagen :

Die Reaktion ist in neutraler Losung a,m empfindlichsten. Die kleinste, in 250 cm3 Wasser nachweisbare Menge betragt in neutraler Losung 0,0000014 g, und in saurer Losung und 500 om3 Wasser 0,000034 g. Bei Eisenkonzentrationen von mehr als 0,03 mg in 500 em3 Wasser liegt das Optimum in schwaohsaurer Losung, weil die Losungen klar bleiben und dadurch leichtere Beobachtung gestatten. Die Reaktion ist also in neutraler Losung (0,0056 mg Fe im Liter)

l) Um zu sehen, ob auch bei gr6Beren Eisenkonzentrationen in saurer Liisung Wasserstoffsuperoxyd, in groBeren Mengen zugesetzt, stort, haben wir eine Reihe mit wechselnden Mengen n/500-Salzs&ure (zwischen 1-300 cm3), je 10 cm3 Harzlosung, je 20 01113 der 1,50/,igen Wasserstoffsuperoxydlosung und je 2 01113 m/1000-Losung von Modschem Salz durchgefiihrt. Die Reaktion war stets positiv bis auf die Probe mit 300 om3 Salzsiiure, wo die SLure die Reaktion verhindert e .

108 A. Simon und K. Kotschazc.

noch mesentlich empfindlicher als die von K R ~ H N K E ~ ) angegebene Isonitrosoacetophenonreaktion (0,03 mg Fe im Liter), die uns bei diesen Verdunnungen auch stets negative Reaktion gab. Jedoch ist die Guajacreaktion nicht spezifisch fur Eisen.2) Aufgeschwemmtes Ferrihydroxyd gibt lieim positive Guajacreaktisn.

Verhalten der verriebenen Eisenpraparate. (Nach Versuchen von G. Ems.)

a) Gegen Guajacharzlbsung.

Wie schon oben bemerkt, sol1 Ferrum reductum, im Morser einige Zeit intensiv verrieben, aktiviert merden. Wir haben deshalb gleiche Mengen des gleichen Ferrum reducturn einmal in der von MERCK ge- lieferten Form, ein zweites Ma1 nach l/,stundigem intensiven Ver- reiben in einem Porzellaiimiirser im Becherglas zu der mit Wasser- stoffsuperoxyd versetzten Guajacharzlosung gegeben. Bei jedem Ver- such wurde auch eine blinde Probe ohne Eisen angesetzt. Dabei ergab sich bei all den ausgefuhrten Versuclien, dalS die blinde Probe eine schrnutzig-graugriine Flockung, die mit unverriebenem Ferrum reductum versetzte Losung eine schmutzig - grunblaue und der mit verriebenem Ferrum reductum angesetzte Versuch stets eine den anderen Proben gegenuber intensive Blaufiirbung ergab. Es bestand also kein Zweifel, daB das verriebene Eisen gegen Guajacharzlosung3) ,,aktive" Eigenschaften besal3. Da diese Versuche zeitlich vor den im 1. Teil beschriebenen ausgefuhrt wurden, dachten wir zuerst an eine Oxydation des Ferrum reductum durch das Reiben, wobei j a ort- lich sehr hohe Temperaturen erzeugt werden. Wir nahmen an, daB die schutzende Oberflachenoxydschicht durcli das Reiben immer mieder zerstort und neue Eisenteilchen freigelegt wiirden, die dann vielleicht zu Fe,044) und unter Vermittlung der Luftfeuchtigkeit zu Fe( OH)34) oxydiert werden wiirden. Das Ferrihydroxyd wurde dann, der Guaj acharz- W asserst of f superoxydlosung zugese tz t , vielleich t als Sol in Liisung gehen, und diesein frischen Ferrihydroxydsol schrieben wir die Wirkung zu, besonders da WEDEKIND ja von solchen ahnlich aktiven Ferrihydroxydsolen berichtete.5)

l) KROWNKE, Ber. GO (1927), 527. 2) ROBERT FLEMING, The Aizalyst 49 (1924), 275. 3) Lange verriebenes Eiseii gibt auch schwache Benzidinreaktion. 4 ) Und zwm zu aktivem Fe,O, (siehe BAUDISCIS u. WELO, 1. c.) . 5) WEDEPIXD, Ber. 80 (1927), 541, 544.

Aktives Eisen. 109

Wenn das Ferrihydroxydsol der aktivierende Bestandteil war, dann mul3te eine Probe des verriebenen Ferrum recluctum, in Wasser aufgeschlammt, nach dem Absetzen imUltramikroskop die Beobacht ung von Solteilchen gest.atten. Aber sowohl im Eiardioid- als auch im ZSIG- MoNDY'schen Spaltultramikroskop war kein Unterschied gegen das destillierte Wasser festzustellen. Wir versuch.ten dann mittels Ultra- membranen nach ZSIGMONDY-KRATZ clurch Filtrieren die uns im Mikroskop vielleicht entgangenen Teilchen znruckzuhalten, muJ3ten aber festst.ellen, daB die Filtrate ebenso aktiv waren, wie die Losungen mit dem aktivierten Eisen. Danach kam Eisenhydroxydsol als akti- vierender Faktor nicht mehr in Frage.

Beobachtet wurde aber, daB sich die Ultrafiltrate stets nach einigen Tagen braun farbten und deutlieh Ferrihydroxyd absetzten. Dagegen war ihre Aktivitat gegen Guajacharz wie auch Benzidin- losungl) schon vor der Verfarbung erloschen. Als wir nun unsere frischen Ultrafiltrate auf Fe" und Fe"' priiften, waren beide Proben positiv (Ferriprobe erst nach einigem Stshen). Es war also kein Zweifel mehr, dal3 Ferro- und vielleicht amoh Ferriionen beim Ver- reiben gebildet worden waren. Da in der Natnr die Oxydation des Eisens meist uber Eisenbicarbonat erfolgt, so lag nahe, auch hier die Ferroionenbildung auf Eisenbicarbonat zuruckzufuhren, was dann beim Verreiben unter Mitwirkung der atmospharischen Kohlensaure und Feuchtigkeit entstanden sein mul3te. Wir haben deshalb Ferrum reductum unter einer Stickstoffatmosphare verrieben uiid mit dieseni Praparat keine positive Guajacharz- urid Benzidinreaktion be- kommen, wahrend die Reaktion bei in feuchter Kohlensaureatnio- sphiire verriebenein Ferrum reductum auBerordentlich stark war.2) Damit war fur uns kein Zweifel mehr, da.B die Aktivitat auf das Eisenbicarbonat zuruckzufuhren war, besonders da die verriebenen ,,aktiven" Eisenproben beim Stehen an der Luft ihre ,,Aktivit,at" wieder verlieren.

Interessant schien es uns noch, die Ursachen fiir das ,,InaBtiv- werden" bzw. Altern der Filtrate festzustellen.

Die Versuche wurden folgendermafien durchgefuhrt. Man stellte sich zuerst ,,aktive" Filtrate her, indem man je 250 m 3 ausgekochtes,

l) Hier, wie stets im folgenden, handelt es sich urn eine 0.6°/,igeLosung von ,,Benzidin zum Blutnaehweis" von MERCK in absohitem Alkohol.

2) Wir haben dann auch nicht verriebenes Ferrum reductum in kohlensaure- haltigem Wasser aufgeschwemmt, und sowohl gegen Quajacharz wie auch Benzidin positive Reaktion erhalten.

110 A. Simon und K. Eotschau.

kohlensiiuregesattigtes Wasser uber auf Membranfiltern befindliches, verriebenes oder unverriebenes Ferrum reductuml) go13 und dann die Flussigkeit absaugte. Diese Filtrate gaben sowohl positive Benzidin-2) als auch Guajacharzreaktion. Parallel diesen Reaktionen stellten wir mit Hilfe der fur Fe" spezifischen Isonitrosoaeet~phenonreaktion~) die Anwesenheit von Ferroionen fest. Die ,,aktiven" Filtrate standen an der freien Luft im Becherglas und gaben meist nach 10 -14 Stunden keine Benzidinreakt'ioii mehr. Die Guajacreaktion war dann zwar noch positiv, jedoch verlief die Reaktion sehr langsam, wie Gir sie bei Ferriionen beobachtet hatten. AuBerdem ist die Guajacharz- reaktion mit Fe"' in neutraler Losung ganz schwach grunstichig, so daB der Geubte sie von der Ferroionen-Wasserstoffsuperoxydkatalyse leicht unterscheiden kann. (Diese Farlsunterschiede wurden mit Negativwerden der Benzidinreaktion beim Guajacharz. stets be- obachtet, so daB es sich bei letzterer sehr wahrscheinlich nur urn Ferriionen handelte.) Letztere Verrnutung wurde durch die Aceto- phenonreaktion sichergestellt. Denn das sehr interessante Resultat wm, daB d ie A k t i v i t a t gegen Benzid in (und im gewissen Sinne gegen Guajacharz) pa ra l l e l init de r KRoHNKE'SChen R e a k t i o n ging. Und d iesen Befund haben w i r bei a l l en fo lgenden Versuchen b e s t a t i g t gefunden. Die A k t i v i t a t gegen Benzi - d in und G u a j a c h a r z i s t e ine F u n k t i o n de r Ferroionen. Und SO ergaben denn auch samtliche von uns gepruften Ferrosalze (Ferro- sulfat, &loHR'sches Salz) die Benzidin- und Guajacreaktion.

I) Ferrum limatum von MERCR verhalt sich bei allen Versuchen wie:Ferrum reductum, ebenso ein von uns aus Fe,O, durch Reduktion im Wasserstoffstrom hergestelltes Ferr. red.

z, Die Blaufarbung verschwand bei der Benzidinreaktion stets nach einigen Minuten wieder. Verminderte man den Wasserstoffsuperoxydzusatz anf cm3, so war die Blaufarbung bestiindig. Mit Verschwinden der blauen Farbe trat stets ein starker Geruch nach Acetaldehyd auf. Da Blut unter den gldchen Bedingnngen ebenfalls nur voriibergehend Blaufarbung lieferte, so wird wahrscheinlich hier die Entfarbung durch die Ent.stehung des Acetaldehyds bedingt sein und auf der Reduktion des Benzidins beruhen. Jedenfalls gibt ein neuer Zusittz von ,,aktivem Filtrat" und Wasserstoffsuperoxyd erneut Blau- farbung. - Da die Entfarbung auch bei wiil3riger Benzidinlosung auftritt und die Farbe urn so schneller verschwindet, je mehr H,O, zugesetzt wurde, so wiire a.uch an eine Reaktion zwischen dem oxydierten Benzidin und iiber- schiissigem H,O, im Sinne der Umsetzung H,O, + KMnO, zu denken.

7 Das 1sonitrosoa.cetophenon (KAHLBAVM) wurde zweimal aus Chloroform mi t Petrolather umgeftillt und dann in n/lO-Losung in Chloroform in Verbindung rnit einer n/100-Dinatriumphosphatlosung verwandt.

AktivRs Eisen. 111

Uber Stabilisatoren und die biologische Wirksamkeit der Ferro- ionen werden wir an anderer Stelle berichten.

Verhalten anderer letalle gegen Benzidin nnd Onajacharz.

Wir haben nun die Wirkung anderer Metalle und oberflachen- aktiver Substanzen gegen Benzidin und Guajac bei Gegenwart von Wasserstoffsuperoxyd gepruft. Als Ergebnis sei vorweggenommen, da13 sich Cobalto-, Mangano-, Cupro-l), Merkuro- und Nickelosalze Benzidin gegenuber wie die Ferrosalze verhalten. Bei Ni-Salsen ist die Wirkung auBerst gering. Bei Quecksilber geht die Beaktion auch ohne Per- oxydzusatz. Negativ waren Versuche mit Zink- und Cadmiumsalzen. Es scheint also, daB alle Metallsalze, deren Kation in zwei Wertigkeits- stufen auftritt, die katalytische Oxydation bewerkstelligen, wahrend die nur in einer Wertigkeitsstufe vorliegenden (Zink und Cadmium) dazu nicht befahigt sind. Kobalt-, Kupfer- und Nickelsalze wirken in neutraler Losung, Mangan2) in alkalischer Losung am starksten. DaB das Nickelsalz nur sehr schwache Reaktion ausloste, hangt viel- leicht damit zusammen, da13 es nur ungern in die Nickelistufe ubergeht, wahrend beim Quecksilber umgekehrt die Reduktion bis zum metal- lischen Quecksilber leicht vor sich geht, und deshalb vielleicht die Gegenwart von Peroxyd unnotig macht. Merkwurdigerweise ist die Benzidinreaktion bei Quecksilber nur dann positiv, wenn man das mit Benzidinlosung und Mercuronitrat versetzte Wasser mit Essigsaure ansauert und dann mit Ammoniak oder Natriumcarbonat alkalisch macht. Mit dem Alkalischwerden tritt die Blaufarbung auf, die sich auf Zusatz von Wasserstoffsuperoxyd verhieft. UnterlaBt nian das vorlierige Ansauern, so ist die Reaktion negativ. Vielleicht hangt das rnit der Hydrolyse der Quecksilbersalze zusammen, die durch die Essigsaure wieder aufgehoben wird. Im folgenden seien kurz noch einige Beobachtungen uber die Guajacrea,ktion zusammengestellt. Die Guajac-Wasserstoffsuperoxydreaktion ist positiv mit :

Ferrum reduktum +++ verrieben Kupferpulver (KAHLBAUM) ! + + + verrieben u. unverrieben Quecksilber (MERCK) ++ verrieben u. unverrieben Tierkohte + + + verrieben u. unverrieben Platinasbest +

Dagegen negativ mit Zinkstaub verrieben und unverrieben.

l) FLEMING, 1. c. 2, FRESENIUS, EICHLER und LEDERER, Z. anorg. u. allg. Chem. 160 (1927), 273.

112 A. Simon zlnd A'. Kotsehau.

Die Harzlosung allein wird durch Chlor, Erom, Jod, Kalium- permaaganat und Ammonpersulfat (letzteres deutlich nur bei Gegen- wart von Ferrum reductum) blau gefarbt. Cyankalium wirkt als Kontalctgift, (vielleicht auch durch seine Alkalitat).l)

Verhalten der ,,aktiven" Filtrate gegen Wasserstoffperoxyd.

Wichtig schien uns noch das Verhdten der ,,aktiven" Filtrate gegen Wasserstoffsuperoxyd, also die Katalase. Die Versuchsmathodik war ahnlicb der von FRESENIW.~)

Je 1 g unverriebenes und verriebenes Ferrum reductnm werden in 400 em3 ausgekochtem, destilliertem Wasser aufgeschwemmt nnd sofort durch grobporige Zsigmondymembranen filtriert. Zu deg Filtraten werden je 30 em3 einer aus MERcE'schem Perhydro1 pro analysi frisch hergestellten 1,5O/,,igen Wasserstoffperoxydlosung ge- geben, gut unigeschwenkt und sofort je 25 em3 der Losung ent- nommen. Die Stammlosungen blieben d a m in Becherglasern an der Luft stehen. Nach jeweils Stunde warden wieder je 25cm3 den Stammlosungen entnommen und mit $0- bzw. n/40-Kaliumperrnan- ganatlosung titriert. Die TitriergefaISe waren immer die gleichen. Stets wurde eine blinde Probe mit angesetzt nnd mit verfolgt. XTie bei FRESENIUS, so diente auch bei unseren Versuchen als ElaB fur die katalytische Wirksamkeit die Geschwindigkeit, mit cler das Wasserstoflsuperoxyd zersetzt wurde. Eerechnet wurde sie am der fur die Geschwindigkeit monomolekularer Reaktioneii geltendm Gleichung :

1 a . k = - log -, t a--5

t = Zeit, seit Versuchsbeginn in Minuten; a = anfangs vorhandene Peroxydmenge;

a, - x = noch vorhandene Peroxydmenge nach der Zeit t ; a und a - II: werden auch hier jedesnial uninittelbar durch die verbrauch t en Kubikzentirne ter Kaliumpermanganat ausgedruckt . Die erste Versuchsreihe verlgnft in neutraler Losung.

I ) Naeh den sehr interessanten Mitteilungen von WARBURG, Z\Taturzuiss. 12 (1926), 1181, werden wir auch den EinfluR von CO als Katalysatorgift und die Wirkung der Eestrahlung untersuehen.

2) FRE~ENIUS, EICHLER und LEDERER, 1. c.

Aktives Eise~. 113

Zeit nach Versuchsbeginn = t in Minuten

1. Ver s uc hs r e i h e. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 zusammengestellt und in

Fig. 1 graphisch dargestellt. Zwischen der Aufschwemmung des Ferrum reductum und dem Peroxydzusatx waren 40 Minuten ver- flossen.

v = verriebt-nes Fe U- - - -K = unvemebenesfi

20 40 60 80 100 20 40 60 80 ZOO t i n Mrnuten ___P

Fig. 1.

Tabelle 5.

Anfangs-KMnO, KMn0,-Ver- . 103 Verbrauch = a brauch =a - x

0 5

35 95

125 1070

16,50 -_ - 16,50 0,000 16,49 0,007 16,46 0,011 16,45 0,010 16,43 0,002

0 5

35 95

125 1070

16,50 -. - 16,48 0,104 16,47 0,022 16,42 0,021 16,41 0,017 16,37 0,003

0 5

35 95

125 1070

16,50 -_ - 16,47 0,158 16,45 0,037

16,38 0,023 16,40 0,003

16,34 0,019

114 A. Simon zclzd K. Klitschau.

Wenn weiterhin auch das verriebene ,,aktivierte '' Ferrum reductum einen etwas groBeren Wert fur K.103 ergibt, so sind doch die Unter- schiede zwischen verriebenem und unverriebenem Fer rum reductum so gering, daB sie in die Grenzen der Versuchsfehler fallen, so daB wir sie nicht als positiv deuten mochten. Oberhaupt ist die katalytische Wirkung dieser Eisenproben eine auBerst geringe. Ob also das im homoopathischen Sinne ,,aktive" Ferrum reductum (verrieben) tat- sachlich biologisch fur den Organismus als wirkssmer angesprochen werden kann, muf3 weiteren Versuchen vorbehalten bleiben. Hier ktbnn nur festgestellt werden, daB Ferrum reductum durch Verreiben gegen Guajacharz und Benzidin ,,aktive" Eigenschaften erhalt, die Kntalase wahrscheinlich aber nicht, oder nur sehr wenig beeinflussen kann.

Ob eine Verreibung mit Milchzucker hinsichtlich der kataly- tischen Wirkung andere Verhaltnisse zeitigt , konnten wir nicht feststellen, weil Milchxucker die Titration mit Kaliumpermanganat start.

Da der Eisengehalt der Filtrate der ersten Versuchsreihe so gering war, daB wir ihn (lurch Titrieren mit Kaliumpermanganat nicht er- mitteln konnten, wurde in einer zweiten Versuchsreihe ausgekochtes, aber kohlensauregesattigtes destilliertes Wasser zur Herstellung der aktiven Filtrate verwandt. Wir hofften daniit auch Filtrate von einer den natiirlichen Quellen ahnlichen Eisenkonzentration zu er- halten.

2. Vcr s u c hs r ei h e.

J e 1 g unverriebenes und verriebenes Ferrum reductum werden in je 400 em3 ausgekochtem und mit Kohlendioxyd gesattigtem Wasser aufgeschwemmt und sofort filtriert. Zu den Filtraten gibt man 30 em3 einer 1,50/,igen Wasserstoffperoxydlosung. Die in 25 cm3 Flussigkeit enthaltene Wasserstoffperoxydmenge entspricht einem Kaliumpermanganatverbrauch von 16,48 cm3. Samtliche zuerst farb- losen Filtrate werden beim Zusatz von Peroxyd gelb und scheiden beim langeren Stehen Ferrihydroxyd aus. Die Filtrate geben folgende Reaktionen :

Inaktives Fe-Filtrat aktives Fe-Filtrat

Acetophenon : ++ Benzidin: (+I Guajacharz: +

+++ + ++ Zwischen der Aufschwemmung des Eisens und der W asserstoff-

peroxydzugabe lag eine Zeit von 25 Minuten.

Aklives Bselo.

1,328

116

0,164 0,034

Tabelle 6. a) I n a k t i v e s Eisenf i l t ra t ' ) : 400 cm3 H,O + 30 cm3 H,O, + 1 g un-

25 cm3 Fliissigkeit verbrauchen 0,18 cm3 n/lO-KMnO, = 0,0010 g Ferro-

Die Werte f i i r a und a - z sind der Raumersparnis wegen weggelassen worden.

verriebenes Fe.

eisen. die zur Oxydation 0,0003 g H,O, erfordern.

0 - 95 2640 1 I 3840

6 35 65 0,189

t = Zeit nach Versuchs- 1 K . 103 I t=Zeit nach Versuchs- I K . 103 beginn beginn

0,155 0,029 0,035

1,332 0,275 0,181 0,144 0,120 0,110

5 35 65 95

125 155 185 0,101

i

Tabelle 7. a) I n a k t i v e s E i s e n f i l t r a t : 400 cm3 H,O + 30 01113 H,O, + 1 g un-

25 cm3 Fliissigkeit verbrauchen 0,27 cm 3 n,ilO-IiMnO,-Losung = 0,0015 g verriebenes Fe.

Ferroeisen, die zur Oxydation 0,00045 g H,O, erfordern.

- 215 0,093 245 0,089 275 0,084 305 0,079 335 0,076 365 I 0,071

I 1c.103 1 = Zeit nach Versuchs- I K . 103 t = Zeit nach Versuclrs- beginn I beginn

5 1,494 35 0,298 65 0,194 95 0,150

126 0,129 155 0,117 185 0,105

215 245 275 305 335 365

0,098 0,094 0,090 0,088 0,082 0,078

8*

116 A. Simon und K. Kbtschuzc.

Figg. 2 und 3 geben die nach Tabellen 5 und 6 zu zeichnenden Kurven wieder. Aus diesen folgt: da8 das verriebene Eisen etwas starker wirkende Filtrate ergibt, was wohl daran liegt, daB es durch die Verreibung dem kohlensaurehaltigen Wasser eine groBere Ober- flache zum Angriff darbot und so mehr Ferroeisen bildet. Auf jeden Fall zeigen die Versuche, daB mit Zunahme des Ferroionengehaltes der Losung auch die katalytische Wirksamkeit steigt, die Ferroionen also dafur mal3gebend sind. Das Verhiiltnis der Menge des zersetzten Wasserstoffsuperoxyds zur Menge des bei der Reaktion vorhandenen Ferroeisens zeigt iibrigens deutlich, da8 es sich um eine echte Katalyse handelt. Dafur spricht im iibrigen auch der Verlauf der Kurven, die im Anfang alle einen starken Abfall der I<-Werte zeigen.

I

"l'\ 0,s - aktives fe *- - - -X inaktiVes Fe o-----o aktives fe *- - - -X inaktiVes Fe

I 700 t [nflin. - I I 700 t [nflin. -

Fig. 2.

7/"r\\ - okt f e

f i n Mjnuten - Fig. 3.

Da sich die ,,Aktivitat" unserer Filtrate selbst beim Stehen an der Luft gegen Benzidin meist 14 Stunden und liinger hielt, so schien es uns zweifelhaft, mit BAUDISCH und WE LO^) etwaige nur fur einige Minuten haltbare komplexe Ferrobicarbonate und -hydrate fiir den ,,aktiven" Zustand verantwortlich zu machen, wenigstens in bezug auf Benzidin- Guajacharz und Katalase. Da nach diesen Forschern das Altern von frisehbereiteten Ferrobicarbonaten auch unter Luft- abschlul3 in Ampullen unter Kohlensaureiiberdruck nach kurzer Zeit erfolgen soll, so muBten Ferrobicarbonate, die unter LuftabschIulj mehrere Stunden unter Kohlensaureuberdruck im Licht gestanden hatten, inaktiv werden. In der folgenden Versuchsreihe haben wir zur Kliirung dieser Frage durch Fallen von Ferrosulfat mit Natrium- csrbonat und Durchleiten von Kohlensaure durch das Fallungs- produkt gewonnenes Ferrobicarbonat 36 Stunden am Licht unter

1) BAUDISCH und WELO, 1.c.

Alctdvea Edsen<. 117

t = Zeit nach Versuchs- beginn

einer Kohlens&ureatmosphare stehen gelassen, um dem Produkt so Zeit zum Altern eu geben, dann wurde die iiber dem weiBen Fallungs- produkt stehende Flussigkeit mit dem noch gelosten Fisonbicarbonat unter LuftabschluS filtriert und unter Ausschaltung jedweder Luft in kqhlensauregefullten Ampullen eingeschmolzen. Aus diesen Am- pullen, die wahrend der ganzen Zeit am Licht lagen, wurden nach einigen Tagen Proben fur die folgenden Versuche entnommen.

Die mehrere Tage alten Ampullenpraparate gaben starke Benzi- din-, Isonitrosoacetophenon- und Guajacreaktion. Sie waren also noch stark ,,aktiv". Urn diesen Befund zu erharten, wmde in der folgenden vierten Versuchsreihe dann noch die Wasserstoffperoxyd- zarseteungsfahigkeit festgestellt.

Da die Ampullenpraparate verhaltnisrn8Big stark konzentriert an Fe" waren, wurde 1 em3 ihrer Losung mit 100 em3 ausgekoclitem, destilliertem Wasser und mit 10 em3 einer frischbereiteten 1,5O/,igen Wasserstoffsuperoxydlosung versetat. Ton dieser Losung wurden von Zeit zu Zeit je 10 em3 zur Titration mit Kaliumpermanganat (etwa n/40-Kaliumpermanganat) entnommen. In 10 cm3 dieser Losung waren 0,000 22 g Ferroeisen enthalten, welche zur Oxydation 0,000 07 g Wassers tof f superoxyd erf orderten.

Die Ergebnisse der Katalaseversuche sind in Tabelle 8 zugleich mit den Ergebnissen der blinden Probe eusammengestellt und in Fig. 4 graphisch veranschaulicht.

1 ~ . 1 0 3 K . 103 t = Zeit nach Versuchs- beginn

Tabelle 8.

b) Ampullenpraparat : 0 5

35 05 I 1 4,304 I 0,807

0,494

125 1200 8100

0,075 0,037

Aus diesen Versuchsreihen geht nun unzweideutig hervor, daB die Praparate auch bei tagelanger Aufbewahrung unter LuftabschluB in der Ampulle von ihrer ,,Aktivitat" gegenuber Benzidin, Guajac- harz, Isonitrosoacetophenon und Wasserstoffperoxyd nichts ein- gebiif3t haben. Solange Ferroionen nachweisbar, sind die Praparate

118 A. Simon und K. Kriitschazc.

auch ,,aktiv". Das Altern an der Luft beruht, wie wir auch hier wieder feststellen konnten, auf der Oxydation des Ferro- zu Ferriion. DaB bei den Versuchen von BAUDISCH und WELO die Alterung der naturlichen Quellwasser spater eintritt als bei kunstlichen Ferro- bicarbonatlosungen, durfte erstens daran liegen, daB die in naturlichen Quellen meist im OberschuB enthaltene Kohlensaure langsarn ent- weicht und so zuerst den Luftzutritt erschwert, und zweitens daran, daB die kunstlichen Eisencarbonate und Bicarbonate zur Prufung normalerweise in destilliertem Wasser aufgeschwemmt bzw. mit destilliertem Wasser verdunnt werden, welchos meist genugend ge- losten Sauerstoff enthalt, um bei dem geringen Ferroeisengehalt dieses zu Ferrieisen zu oxydieren. Wir haben uns wiederholt durch Versuche davon iiberzeugen konnen. Erwahnt sei noch kurz, da13 das Ferro- bicarbonat hanptsiichlich Trager der ,,aktiven" Eigenschaften des Eisens ist, denn Ferrocarbonat (wohl infolge seiner geringen Loslich- lieit) zeigt nur schwache Benzidinresktion usw.

Aus all unseren Versuchen lafit sich zusammenfassend folgern, da13 der , ,akt ive" Z u s t a n d be im Eisenl ) l ed ig l ich e ine F u n k - t i o n d e r F e r r o i o n e n u n d d i e A n n a h m e b e s o n d e r e r Komplex- v e r b i n d u n g e n n i c h t zwingend i s t . Zur Erganzung unsererver- suche auch an naturlichen Quellwassern, haben wir mit der Unter- suchung der Cannstatter Leuzequelle z, begonnen, die die Benzidin-, Guajac- und Isonitrosoreaktion sehr stark zeigt. Diese Versuche sind noch nicht abgeschlossen und sollen spater veroffentlicht werden. Insbesondere werden wir auch bei dieser Quelle das Altern in Ab- hiingigkeit von der Acetophenonreaktion verfolgen.

Verhalten der Ampullenlosungen bei ultravioletter Beatrahlung in QuarzgefaBen.

Interessant und wichtig erschien uns noch die Frage nach der Einwirlmng des Lichtes auf diese Praparate zu untersuchen. Wiihrend BAUDISCH und WE LO^) dem Licht einen grol3enEinfluB auf die Alterung

1) Da die Ergebnisse der vierten Versuchsreihe an Praparaten gewonnen waren, die von der Fallung mit Natriumcarbonat her auI3er den ,,aktiven" Ferro- salzen noch Natriumsulfat enthielten, und dem vielleicht eine stabilisierende Wirkung zukommen konnte , so haben wir diese Versuche auch mit natriumsulfat- freien, nur Ferrobicarbonat enthaltenden, ebenso alten Praparaten mit genau dem gleichcn Ergebnis angestellt.

2) Wir haben die Untersuchung inzwischen auf samtliche Stahlquellen aus- gedehnt und werden in Kiirze daruber berichten.

3) HEUBNER hat bei Studien uber Pyrmontcr Stahlquellen iihnliches beobachtet. I;. wiss. Baderkunde 2 (1926), Heft 2.

Alctives Eissrt. 119

t = Zeit nach Versuchs- beginn K . 103

0 5 2,926

35 0,608 65 0,388

und Aktivitiit zuschreiben, negieren ihn FREBENIUS~) und Mitarbeiter genz. Wir haben deshalb gleichzeitig mit den in Tabelle 8 be- schriebenen Versuchen parallel solche mit ultravioletttem Licht be- strahlter Proben durchgefuhrt. Zur Ausfuhrung dieser Experimente wurde die Halfte des Inhaltes einer Ampulle in ein vorher rnit Kohlen- saure gefulltes Quarzrohr gebracht, und die andere Halfte in der Am- pulle belassen. Ampulle und Quarzrohr wurden dann rnit Korken so gut es ging verschlossen, um die aubere Luft abzuschliel3en. Die Ampulle wurde am Licht aufbewahrt, wahrend das Quarzrohr rnit einer Quarzquecksilberlampe bestrahlt wurde. In gleichen Zeit- abstanden wurden dann der Ampulle und dem Quarzrohr je 1 em3 der Losung entnommon, in je 100 om3 ausgekochtem Aqua dest. uni- geschwenkt und mit 10 (31313 der 1,50/oigen Wasserstoffsuperoxyd- losung versetzt und in gewissen Zeitabstanden titriert. Mit jeder neuen Entnahme aus Ampulle und Quarzrohr wurden mit einer kleinen Probe jedesmal die Benzidin-, Guajacharz- und Isonitroso- acetophenonreaktionen ausgefuhrt. Vorausgeschickt sei, daB alle drei auch nach 101/,stundiger Bestrahlung stark aktiv waren und qualitativ keinen Untersehied zwischen den Ausgangs- und den Endprodukten nach der Bestrahlung erkennen liel3en. Die Ergebnisse uber die Wassers tof f superoxy dzersetzung sind in Ta belle 9 zusammenges tellt . Fig. 4 zeigt die nach dieser Tabelle zu zeichnende Kurve. In Tabelle 8

Tabelle 9. a) Nach 1,5 Stunden Bestrahlung: 1 cm3 bestrahlte Losung + 100 cm3

H,O + 10 om3 H,O,.

1 ~ . 1 0 3 t = Zeit nach Versuchs- beginn

0,292 1100 0,078 8000 0,045

0 5

35 65 1 :$:: I 7200

0,360 0,014(?)

120 A, Simon and K. Kotschau.

sind schon die zu gleicher Zeit durchgefiihrte blinde Probe und die Reaktionswirkung der unbestrahlten, direkt aus der Ampulle ent- nommenen Losung beschrieben. Sie sind hier zum Vergleich mit den bestrahlten Proben heranzuziehen.

Aus Tabelle 9 und Fig. 4 scheint hervorzugehen, dal3 der Licht- einfluI3 ein sehr grol3er ist, denn die Werte fur 11.103 gehen von 4,3 auf 2,9 nach I1/,stundiger Belichtung zuruck. Dieser Bcfund wird auch durch die au13ere Veranderung der Substanz im Quarzkolbchen bestatigt. Bei der Bestrahlung setsate namlich sehr bald eine starke Kohlensaureentwicklung im Quarzrohr ein, wobei sich gleichzeitig eine griine Substanz absetzte. Jedoch sprachen die Verfiirbung der dariiber- stehenden Losung nach Gelbbraun, und die Tatsache, daI3 die Kohlen- saureentwicklung lange Zeit im verschlossenen Rohrchen nicht zum

Stillstand kam, dafur, dal3 bei der Entnahme von Losung Luft mit eingedrungen war und der Kork nicht ge- nugend dicht schloI3. Es war deshalb frag- lich, ob das Fallen der K-Werte auf die Einwirkung der Strah- len oder auf die teil- weise Oxydation des Ferro- zu Ferrieisen

oder die' Ausscheidung von unloslichem Ferrocarbonat oder auf alle drei Faktoren zuriickgefuhrt werden mul3te. Weiterhin waren eventuelle Komplikationen durch die Gegenwart von Natrium- sulfat , Ferrosulfat und Natriumcarbonat (von der Fallung her) moglich. Um all diese Faktoren auszuschalten, und vor allem auch die Moglichkeit des Eindringens von Luft zu den Praparaten zu verhindern, wurden die in der vierten Versuchsreihe beschriebenen Experimente mit reinem Eisenbicarbonat wiederholt.

Zur Herstellung des Eisenbicarbonats und zur Abfiillung unter LuftabschluB in die Ampullen bedienten wir uns der folgenden Appa- ratur, Fig. 5.

In die Saugflasche X wurden 10 g feinverriebenes Ferrum reduc- tum gegeben und die Apparatur luftdicht verschlossen. Dann priifte man durch Kohlensaureuberdruck, ob die Apparatur dicht hielt.

Aktives Eisen. 121

Durch das Zuleitungsrohr 2 wurde nun bei iiberall offenen Hahnen so lange Kohlensiiurel) durch die ganze Apparatur geleitet, bis siimt- liche Luft verdrangt war. Dann gab man durch den Tropftrichter T (aus dem die Luft ebenfalls durch Einleiten von Kohlensaure ver- trieben war) 500 em3 ausgekochtes, mit Kohlensiiure gesiittigtes destilliertes Wasser. Wahrend das Wasser in die Saugflasche S, floB, wurde oben in den Tropftrichter T wie auch durch 2 ein rascher Kohlensaurestrorn eingeleitet. Hahn H , und H , wurden nun ver- schlossen und auf S, bei B ein Bunsenventil aufgesetzt. Die wiihrend 2-3 Stunden von 2 zugeleitete Kohlensaure durchperlte das Wasser in S,, wirbelte dabei die Losung immer wieder auf, so daB sich das Ferrum reductum nicht absetzen konnte, und trat dann durch das

A-

A D pulte

Fig. 5.

Bunsenventil B aus. Die Losung wurde aul3erdem wiederholt um geschuttelt. Bei starkem Kohlensiiureuberdruck in S, wurde nun das Bunsenventil B entfernt und 0, mit einem zweiten, bereits Kohlen- saure ausstromenden Kipp verbunden. Wahrend der ganzen Ver- suchsdauer wurde aus einem dritten Kipp von A uber H , KohlensSiure in S, eingeleitet, um ein Eindringen von Luft zu verhindern. Nach AnschlieBen des zweiten Kipps bei 0, wird 0, mit einer Wasserstrahl- pumpe verbunden und nun H , geschlossen, wobei die Rohre A weiter unter Kohlensaureuberdruck des dritten Kipps steht. Wenn in S, ein gutes Vakuum erzeugt ist, wird durch einen Quetschhahn die Saugpumpe ausgeschaltet und H , geoffnet. Die untcr dem uberdruck der beiden Kipps stehende Flussigkeit in S, wurde nun durch das

l) Die CO, wurde aus ausgekochtem Marrnor mit HC1 entwickelt, mit H,O und H,SO, gewaschen.

122 A. Simon und R. Kb’tsohazc.

Porzellanfiltersthbchenl) nach S, gedruckt. Wenn sich in der Saug- flasche S,eine genugendeMenge von klaremFiltrat angesammelt hatte, wurde H, geschlossen und H, zum Ausgleich des Unterdrucks und Er- zeugung eines Kohlensaureuberdrucks geoffnet. Die Verbindung mit der Pumpe wird bei 0, gelost und 0, mit einem bereits Kohlenstlure ausstromenden Kipp verbunden. Nun wird die Verbindung rnit Kipp 3 bei A unterbrochen, worauf die durch 0, einstromende, in 8, Uber- druck erzeugende Kohlensaure die Flussigkeit in M hochdruckt, die dann durch das verjungte Rohrchen bei A , wie Fig. 5 zeigt, direkt in die mit Kohlensaure gefullten, Iuftfreien Ampullen einflieBt. Die Am- pullen werden dann sofort abgeschmolzen. Mit diesem Praparat wurde nun die folgende

5. Versuchsre ihe 2,

ausgefuhrt. Aus einer etwa 8 Tage alten Ampulle wurde die Halfte in ein

luftfreies, kohlensauregefulltes Quarzrohr gegeben, welches luftdicht verschlossen, rnit einer Quecksilberquarzlampe 2l/, Stunden bestrahlt wird. Die andere Halfte blieb in der ebenfalls luftdicht verschlossenen Ampulle bis auf 2 em3, die sofort zur Untersuchung verwandt wurden. Das Einfullen ins Quarzrohr und das Entnehmen der Flussigkeit geschah bier, wie auch bei allen spateren Versuchen zur Titration, stets unter Kohlensaureatmosphare, so daB keine Beruhrung mit Luft moglich war.

Die Ampullenlosung enthalt 0,0009 g Ferroeisen. In 4 Erlenmeyer- kolben wurden dann je 100 em3 einer frischbereiteten Wasserstoffper- oxydlosung gegeben, die 5 em3 1 , S o / , iges Wasserstoffsuperoxyd auf 100cm3 enthalt, und zu den folgenden vierversuchen a, b,c,d verwandt.

a) Blinde Probe: 100 cm3 Peroxvdlsg. + 2 cm3 ausgekochtes, dest. Wasser.

t = Zeit nach Versuchs- beginn

0 5

30 60 90

165 1200

a

16,35!

a - - 5

16,35 16,35 16,34 16,35 16,35 16,33

Diese Porzellmfilterstabchen der staatl. Porzellanmanufaktur Berlin, wie sie fiir Mikroanalysen ublich, haben sich sehr gut bewiihrt.

z, Wir haben die in der funften Versuchsreihe beschriebenen Experimente auch mit der frischen Losung, d. h. einige Minuten nach ihrer Darstellung, durch- gefuht. Da die Ergebnisse sich mit denen in der fiinften Versuchsreihe in allen Punkten decken, haben wir aus Raumersparnis yon der Wiedergabe der Einzel- daten abgesehen.

0 6

30 60 91

120 150 180 210

1200

0 6

30 60 90

120 150

1120

Vie Versuche b und c zeigen, wird das Wasserstoffperoxydzer- setzungsvermogen der Ferroeisen- losungen durch das zwei stundige Stehen in der Ampulle nicht ver- andert, denn die Werte fur K-103 sind bei den sofort und den nach 2 Stunden entnommenen Anteilen innerhalb der Fehlergrenzen gleich. Die Unterschiede der K-Werte bei Versuch c und d, Fig. 6, konnen also nicht etwa dadurch bedingt sein, da13 die Losung bei c nach 2 Stunden und die Losung bei d nach 2 Stunden

1,934 0,587 0,429 0,372 0,336 0,312 0,301 0,299 0,173

1,554 0,505 0,354 0,289 0,281 0,246 0,142

0 5

30 60 90

117

Fig. 6.

1,988 0,514 0,387 0,296 0,288

15 Minuten, also Stunde spBter zur Reaktion gebracht wurden, sondern es muB doch wohl der Bestrahlung im Versuch d eine, wenn auch nur geringe Wirksamkeit zugesprochen werden. Dafur

124 A. Simon und K. Ktitsohau.

spricht auch die Beobachtung, daB auch hier die im Quarzrohr befindliche Losung bei der Bestrahlung trot'z luftdichten Verschlusses etwas Kohlensaure entwickelt und ganz geringe Mengen weiDen Niederschlag, wahrscheinlich Eisencarbonat, absetzt, so daD die bei d etwas verringerte Reaktionsfahigkeit wohl auf Verminderung der Ferroionen zuriickzufiihren ist. Zu bemerlien ist aber zu diesen Eestrahlungsversuchen noch, dal3 bei der Bestrahlung eine geringe Erwiirinung der Losung im Quarzrohr nicht ganz zu vermeiden, und vielleicht diese Erwarmung der Grund der Eisenbicarboiiatzersetzung und Eisencarbonatbildung war. Diese Frage werden wir durch weitere Versuche noch entscheiden. Soviel kann aber schon jetzt gesagt werden, daD die Lichtwirkung eine aul3erordentlich geringe und keineswegs imstande ist, die Losungen gegen Benzidin-, Guajac- harz-, Isonitrosoacetopheiion oder die katalytische Wasserstoffsuper- oxydzersetzung ,,inaktiv" zu machen. In gut verschlossenen Am- pullen sind die Losungen am Licht aufbewahrt, nach 5 Wochenl) auf jeden Fall hoch ,,aktiv", und wir glauben, daD sie es auch weiter bleiben werden. (Ob sich das Eisenbicarbonat in langeren Zeit- abschnitten unter Ferrocarbonatausscheidungen auch in den ge- schlossenen Ampullrn zersetzen wird, und die Liisungen dann durch Verarnien an Ferroionen ,,inaktiv" werden, werden wir weiter ver- folgen.) Tritt allerdings Sauerst'off in irgendeiner Form zu, dann ist dem Altern nnd ,,Inaktivwerden" keine Schranken gesetzt. Auch der im destillierten Wasser normalerweise geloste Sauerstoff spielt bei diesen geringen Eisenkonzentrationen eine groDe, nicht zu unter- schatzende Rolle , besonders wenn die Eisenmengen so gering sind, daD man auch nach der volligen Oxydation zu E'errieisen dieses an der gelben Farbe nicht erkennen kann.

Wir kommen also zu dem SchluD, daD die , ,Akt iv i ta t" d e r E i sensa l ze (auch der Eisensalze in den Quellen) e ine F u n k t i o n d e r F e r r o i o n e n i s t , u n d da13 d a s A l t e r n u n d , , Inak t iv - werden" m i t d e m Verschwinden d e r F e r r o i o n e n pa ra l l e l geh t , also entweder wasserunlosliche Verbindung oder wohl meistens durch Oxydation Ferriverbindungen [Fe(OH),] entstehen.2) Die Be- funde STARK EN STEIN'S^) bei Versuchen durch Injektion von Ferri-

l) Anmerkung bei der Korrektur: Die nunmehr uber 2 Monate alten Am- pullenpraparate zeigen gegen Benzidin und Isonitroso- wie auch Guajacharz gleiche Aktivitiit wie vorher.

2) Bei sulfathaltigen Quellen besteht infolge Reduktion durch organische Substanz (Kork usw,) die Moglichkeit der Reduktion zu Sulfiden und F&llung dea Fe" durch das Sulfid.

3) E. STARKENSTEIN, BeitrBge zur Pharmakologie des Eisens, Archiv f. exp. Pathol. u. Pharmakol. 118 (1926), 131ff.

-

und Ferroeisen an Kaninchen fuhren zu demselben Ergebnis. Auch er halt die Ferriionen im Organismus fur unwirksam und nur die Ferroionen fur wirksam, und kommt zu dem SchluD (1. c., S. lSl), da13 die Eisentherapie aufzubauen hat : ,,auf der Wirkung des Ferroions".

Znaammenfassung. Die Versuche dienten zur Beantwortung folgender Fragen : Wird

Ferrum reductum durch Verreiben ,,aktiv" ? Worauf beruht die Aktivitat ? Wer ist Trager der aktiven Eigenschaften? Was geht beim Altern vor sich ? Welchen EinfluB uben ultraviolette Strahlen hinsichtlich Alterung aus? Zu dem Zweck werden zuerst die die Aktivitat anzeigenden Reaktionen studiert.

1. Bei Studien uber Reaktion von Eisen mit alkoholischer Guajacharzlosung ergibt sich, daS Guajacharz sowohl mit Ferri- als auch mit Perroeisen (letzteres bei Gegenwart von Wasserstoffperoxyd) unter Blaufarbung reagiert.

2. Es wird festgestellt, daB die optimalen Reaktionsverhaltnisse in neutraler bzw. ganz schwach saurer Losung liegen, bei einer Guajac- konzentration von 5-10 em3 einer 1J20J,,igen alkoholischen Losung in 250 ems Wasser.

3. Die Reaktion geht nicht in alkalischer Losung. Salzsiiure und Essigsaure storen die Reaktion, abgesehen von ganz geringen Zu- satzen, ebenfalls. Jedoch verhindert ein geringer Zusatz von Salzsaure die Ausflockung des Guajacharzes und erleichtert so die Beobachtung.

4. Der blaue Farbstoff 1aSt sich mit Chloroform ausschiitteln, wodurch der Effekt gesteigert wird.

5. Es ergibt sich die auSerste mit Guajacharzlosung feststellbare Ferroeisenmenge in neutraler Losung bei Gegenwart von H,O, zu 0,0056mg Fe im Liter, und in ganz schwach saurer Losung zu 0,03 mg Fe im Liter. Die Reaktion ist also wesentlich empfindlicher als alle bisher fur Ferroeisen beschriebenen.

6. Die Reaktion ist lichtempfindlich und daher stets an licht- geschiitzter Stelle auszufuhren.

7. Es wird gezeigt, daJ3 sich Ferrum reductum durch intensives Verreiben im Morser ,,aktivieren" la&, d. h. in diesem Zustand posi- tive Benzidin- und Guajacharzreaktion gibt, wahrend das unver- riebene Ferrum reductum das nicht tut.

8. Es wird gezeigt, daB die Aktivierung auf Erzeugung von Ferroionen beruht, die beim Verreiben unter Mitwirkung von Luft- feuchtigkeit und Kohlensaure in Form von Eisenbicarbonat ent-

126 A. S h o n und K. Kiileahau. Akfives Eisen.

stehen. SchlieBt man Kohlensaure und Luft aus, so hat das Verreiben keine aktivierende Wirkung. Aktivitat gegen Benzidin und Guajac- harz und H,O, geht der Anwesenheit von Ferroionen parallel.

9. Beim Stehen an der Luft geht die Aktivitat bald verloren. 10. Auch Kobalto-, Nickelo-, Mangano-, Merkuro- und Cuprosalze,

wie auch deren verriebene Metalle geben bei Gegenwart von Wasser stoffsuperoxyd positive Benzidin- und Guajacreaktion, wahrend Cad- mium und Zink das nicht tun. Die Wasserstoffperoxydkatalase wird also scheinbar nur von solchen Salzen gegeben, deren Kation in zwei Wertigkeitsstufen auftreten kann. Mangan- und Quecksilbersalze wirken nur in alkalischer Losung gegen Benzidin.

11. Die mit verriebenem und unverriebenem Ferrum reductum angestellten Katalaseversuche geben zwar fur das verriebene Ferrum reductum ein groBcres Wasserstoffperoxydzersetzungsvermogen sls fur das unverriebene. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist jedoch bei beiden so gering, daB daraus keine Schlusse mit Sicherheit abgeleitet werden konnen.

12. Versuche mit Filtraten, die durch ObergieBen von Ferrum reductum mit kohlensauregesattigtem Wesser auf Membranfiltern erhalten wurden, zeigen auch nach Wochen noch aktive Guajac-, Benzidin-, Katalase-, wie auch Acetophenonreaktion, wenn man sie luftgeschutzt am Licht aufbewahrt. Sie sprechen nicht dafiir, daB der ,,aktive" Zustand an nur sehr kurze Zeit (Minuten) bestiindige, besondere komplexe Eisencarbonate oder -hydrate gebunden ist.

13. Beim Verfolgen des Alterungsprozesses (Inaktivwerden) rnit Benzidin-, Guajac- und Acetophenonreaktionen ergibt sich, da13 das Altern an der Luft auf der Oxydation der Ferro- zu Ferriionen und auf der Abscheidung unloslicher Eisencarbonate (Verschwinden von Ferroionen) beruht.

14. Versuche, den EinfluB ultravioletter Strahlen auf frische und 8 Tage alte ,,aktive" Filtrate festzustellen, ergaben, dalj bei volligem Fernhalten von Luft der Bestrahlungseffekt hinsichtlich Aktivitat gegen Wasserstoffperoxyd, Benzidin, Guajacharz und Acetophenon ein sehr geringer ist. Die Proben werden auch bei lOl/,stiindiger Bestrahlung nicht inaktiv.

15. Die Aktivitat von Eisen in Salzen und Quellen ist eine Funktion der Ferroionen.

Stuttgart, Laboratorium fCr anorganische &mM und anorgat&ch- chemdsche Twhnologie der Technischm HochSchuZe , den 28. April 1927.

Bci der Redaktion eingegengen am 30. April 1927.