From Heinrich Debus   24 Septbr 54

Queenwood College | Stockbridge | Hants | 24 Septbr 54

Lieber John!

Gern würde ich schon früher die Analyse des Stückes „Shell“ welches Du mir übergabest vollendet und Dir die Resultate zugeschickt haben wenn ich nicht durch besondere Umstände verhindert gewesen wäre. Ich wollte nämlich dass Richards die Analyse mit mir machen sollte um denselben den Vortheil einer solchen Arbeit zuzuwenden. Da nun Richards wenig Zeit hat und ich wusste dass die Analyse nicht eilig war so erklärt sich hieraus dass ich jetzt erst im Stande bin Dir die gewünschten Resultate zu übersenden.

Alle Wägungen sind von mir selbst und alle Arbeiten unter meinen Augen und mit meiner Hülfe ausgeführt; ausserdem ist die Analyse zweimal gemacht um die erhaltenen Resultate zu controliren.

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0.808 grm Substanz bei 120º im Luftbad in einem Strom Kohlensaure getrocknet, verloren 0.017 grm an Gewicht welches 2.10 per cent hygroscopisches Wasser anzeigt.

0.359 grm verloren beim Glühen an der Luft 0.050 grm welches entspricht 13.92 Wasser mit einer Spur Bitumen. Zieht man hiervon das hygroscopische Wasser ab so bleiben 11.82 per cent Verbindungswasser.

0.339 mit [NaOCO₂] aufgeschlossen gaben. 0.155 SiO₃; 0.034 Fe₂O₃. 0.067 Al₂O₃; 0.012 CaOCO₂; 0.031 [1 word illeg].

Hieraus berechnet sich für 100 Theile

SiO₃ = 45.72 Kieselsaure

Fe₂O₃ = 10.03 Eisenoxyd

Al₂O₃ = 19.76 Thonerde

CaO = 1.99 Kalkerde

MgO = 3.35 Magnesia

2.10 Hygroscopisches Wasser

11.82 Verbindungswasser mit einer Spur Bitumen.

94.77

Es fehlen hier also noch 5.23 per cent; diese sind Kali, Natron, Schwefelsaure. Ich habe einen Apparat bestellt zur Bestimmung der Alkalien und sobald ich denselben erhalte werde ich sogleich die Menge des Kalis und Natrons ermitteln und Dir das Resultat schicken. Man muss nämlich das Mineral mit Flussäure aufschliessen und hierzu ist ein Bleigefäss nöthig das jetzt in Romsey gemacht wird.

Das Mineral enthält fast nur Eisenoxydul (FeO). – Wenn sich eine Substanz in Säuren auflöst dann kann man bestimmen wie viel FeO und wie viel Fe₂O₃ darin ist. Wenn aber eine Substanz in Säuren unlöslich ist und Wasser enthält das erst bei hoher Temperatur entweicht dann ist es fast unmöglich zu sagen wie viel von dem Oxyd und wie viel von dem Oxydul des Eisens darin ist. Wenn aber eine Substanz in Sauren unlöslich ist und Wasser und Bitumen enthält wie es mit dem „Shell“ der Fall ist dann sind die Schwierigkeiten noch grösser die sich der Bestimmung des Eisenoxydul's entgegen stellen. Darum ist in der obigen Analyse alles Eisen als Eisenoxyd aufgeführt. 10 per cent Eisenoxyd entsprechen 9 per cent Oxydul.

Aus denselben Gründen ist das Verbindungswasser das erst beim Glühen entweicht nicht ganz genau. Da die Substanz Eisenoxydul enthält und das letztere beim Glühen Sauerstoff aus der Luft, oder unter Umständen aus dem Wasser aufnimmt das die Substanz enthält, so muss der Gewichtsverlust den der „Shell“ beim glühen erleidet aus folgenden Grössen zusammengesetzt sein

Shell vor dem Glühen = Wasser + Spur Bitumen + SiO₃ + AlO₃ + FeO + Fe₂O₃ + CaO <etc. etc. etc>

Shell nach dem Glühen = SiO₃ + AlO₃ + FeO + Fe₂O₃ <etc. etc. etc> + einer kleinen Menge O die das Eisenoxydul absorbirt haben kann

Die Differenz zwischen beiden Grössen ist daher das Wasser + Spur Bitumen – dem Sauerstoff den das FeO absorbirt hat. Da nun aber unter der Voraussetzung dass Alles Eisen als Eisenoxydul vorhanden ist nicht mehr als 1 per cent O aufgenommen sein kann aber in der That viel weniger absorbirt ist so muss der wahre Werth des Verbindungswassers zwischen 11.82 und 12.82 per cent liegen. Demnach ist das Resultat

SiO₃ = 45.72

Fe₂O₃ = 10.03 oder FeO = 9.03

Al₂O₃ = 19.76

CaO = 1.99

MgO = 3.35

Hygroscopisches HO = 2.10

Verbindungs HO = 11.82 bis 12.82

Das Bitumen ist sehr gering nur eine Spur.

Indem ich wünsche dass diese Bestimmungen Deinen Zwecken entsprechen bin ich wie immer

Dein | aufrichtiger | H. Debus.

Queenwood College | Stockbridge | Hants | 24 Septbr 54

Dear John!

I would gladly have completed earlier the analysis of the piece of “Shell” which you forwarded to me¹ and sent you the results, if I had not been prevented by special circumstances. That is to say, I wanted Richards² to do the analysis with me, in order to give him the benefit of such a job. As Richards has little time right now and I knew that the analysis was not urgent, then this explains that I am only now in a position to send you the desired results.

All the weighings were done by myself and all work was carried out under my supervision and with my assistance; in addition, the analysis was done twice in order to check the obtained results.

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0.808 g³ of the substance dried at 120º in an air-bath under a current of carbonic acid lost 0.017 g of weight, which indicates 2.10 per cent of hygroscopic water.⁴

0.359 g lost 0.050 g during incandescence in air, which corresponds to 13.92 of water with a trace of bitumen. If one removes the hygroscopic water from this, then there remains 11.82 per cent of bonding water.

0.339 dissolved with [NaOCO₂] yielded 0.155 SiO₃; 0.034 Fe₂O₃. 0.067 Al₂O₃; 0.012 CaOCO₂; 0.031 [1 word illeg].

From this, one can calculate, for every 100 parts

SiO₃ = 45.72 silicic acid

Fe₂O₃ = 10.03 ferric oxide

Al₂O₃ = 19.76 aluminium oxide

CaO = 1.99 calcium oxide

MgO = 3.35 magnesia

2.10 hygroscopic water

11.82 bonding water with a trace of bitumen.

94.77

There is therefore 5.23 per cent still missing here; this is potash, sodium carbonate, sulphuric acid. I have ordered an apparatus to determine the alkalis and, as soon as I receive it, I shall at once ascertain the quantity of potash and sodium carbonate and send you the result. One must, namely, dissolve the mineral with hydrofluoric acid, and for this a lead vessel is necessary, which is now being made in Romsey.

The mineral contains, almost exclusively, ferrous oxide (FeO). – If a substance dissolves in acids, one can then determine how much FeO and how much Fe₂O₃ is in it. If, however, a substance is insoluble in acids and contains water that escapes only at high temperature, then it is almost impossible to say how much of the higher oxide and how much of the lower oxide of the iron is in it. If, however, a substance is insoluble in acids and contains water and bitumen, as is the case with the “Shell”, then the difficulties which stand in the way of determining the ferrous oxide are even greater. For this reason, in the above analysis all iron is listed as ferric oxide. 10 per cent of ferric oxide corresponds to 9 per cent of the lower oxide.

For the same reasons, the bonding water that escapes only during incandescence is not entirely precise. As the substance contains ferrous oxide and the latter, during incandescence, takes oxygen from the air or, possibly from the water that the substance contains, then the loss of weight that the “Shell” sustains during incandescence must be made up of the following variables

Shell before burning = water + trace of bitumen + SiO₃ + AlO₃ + FeO + Fe₂O₃ + CaO <etc. etc. etc>

Shell after incandescence = SiO₃ + AlO₃ + FeO + Fe₂O₃ <etc. etc. etc> + a small quantity of O that the ferrous oxide can have absorbed

The difference between the two variables is therefore the water + trace of bitumen – the oxygen that the ferrous oxide has absorbed. As, however, assuming that all the iron is present as ferrous oxide, [and] no more than 1 per cent of O can now be taken up, but in actual fact much less is absorbed, then the real value of the bonding water must lie between 11.82 and 12.82 per cent. Accordingly, the result is

SiO₃ = 45.72

Fe₂O₃ = 10.03 or FeO = 9.03

Al₂O₃ = 19.76

CaO = 1.99

MgO = 3.35

Hygroscopic HO = 2.10

Bonding HO = 11.82 to 12.82

The bitumen is very small, only a trace.

Wishing that these determinations meet your purposes, I am as always

Your | sincere | H. Debus.

RI MS JT/3/49, interleaved in Volume