S U O M E N G E 0 L 0 G 1 N E N - GEOLOGISKA KOMMISSIONEN K O M I S S I O N 1 1 FINLAND

G E O T E K N I L L I S I A C E O T E K N I S K A J U L K A I S U J A MEDDELANDEN

/ SAVIEN KONSISTENSSI-

0MINA.ISUUDET T E H N Y T

BEN J. FROSTERUS

SUOMENTANUT ANTTI SALMINEN

Fm03, Ala JA SiOz KASITTELYN JALKEEN ERI LÄMMÖISSÄ .

\

T E H N Y T .B. AARNIO

/

Geoteknulisia julkaisuja

N:o .1. Lisia saviemme t e W s t e n ominaisuuksieo t u n t e m h a nenl. r ros- terus. Hints: 3: -.

- N:o 2. Li&& Pitkänrannan malmiitentantanhistori2hm. Otto Triietedt. EinW 8: -.

*W.o 8.. Lounais-Suomen kaIkkikivet ja kaikkiteoilisuu~. %nj. Frosterus Hinta: 3: -.

INa 4. Suomen pohjavesi, sen esiy4yminen, paljous ja liikkeet. J. J. Seder- holm. Hinta tk -.

N:o 6. Ori@rven melmikenttii. Otto W t e d t . Hinta: 8: -. N:o' 6. Suomen saviaines geologiswa muodostumana ja teknillisen& tuotteena.

Ben'. Frosterus. Hinta: 5: -. N:o 7. ~ o v & e n valmistus Suomessa. Bmj. Frosterus. Xints: tk-. N:o 8. Suomen graniittien tekuiiiisisttt ominaisuuksista. J. J. Sederhoh,

H i n k 5: -. N:o 9. Saviteknillisia t tkimuksia: Saviemme vedenpitoienus. - Kokeita Ii& _

5. - ,. aineilla kodt taa soomaibiaten mmen su1amispistett'&. Benj. Fros- - r- ,'-. terus. Hinta: ?Li -.

~:ow - aanlaatujen s ntyminen ja ominaisuudet. Benj. ~rosterus.hinte: 6:-. Q k o 3 u r Fra e nacz der ~inteiiun, dm Baden in ~ o r d w e ~ t - ~ u r o ~ ~ Y O ~

nen efieten. Benj. Frosterus (1) und K. QlioLa (II). Hinti; + T

1 *N:o 12. Bur J#age nacb der Einteilp der Böden in Norda~r~trEuropa~ MO- rbengebieten (IXI). Benl.,&o&&s. H@,ta: & -.

*N:o 13. Zur Frage naoh der Einteilung dei Böden ui Nordwest-Europa MO- rlinengebieten (IV). Ben'. Frosterus. Hinta: 3: -4

N:o 11. Znr Frage nach der ~ i n t e d u n ~ der Baden in Nbrdwest-Europss Mo- , rknen bbten (V). Benj. Frosterus. Hinfa: ll>: -.

N:o 15. Raudan%ettumiaasteen m&äMminen homuapitoisissa & e k a , Eero Mäkinen. %ta: 8: -.

N:o 16. Ober die AusfUung des Eisenoxyds und der Tonerde in hnbndischen Sand- und Ctruaböden. B. Aarnio. &te: 5: -.

N:o 17. Iagttagelser rorande gruf- ooh miaeralindustrin i Kanada 006 För- enta staterna J. J. Bederholm. Wnta: 3: -.

N:o 18. ErMdeu harvinaieern ien alkuaineiden esiintymiaestii Suomesea. Eero I Mgkinen.' Hinta; % -.

N:o 19. Ekdnomiset karttaGme. B. Aarnio. Einta 3: -. N:o 20. Jkvimdmit eraissa Pusulas, Pyha'iirven, Lopen, Somerniemen ja

Tammelan jllrvissil: B. Aarnio. &ta: 10: -. N:o 21. 8wmen kalkkikivi, , P. Eskola, V. Hltckman, A. Laitakari ja W. W

Wilkman. Hinta: 15: -. N:o'=. Suomen vuori östä ja sen edellytyksiat&.- P. Eskola Hinta: 1: -.

' N:o 28, Suomen kvartsi % iekka. L. H. Borgsstrtb. Hinta: 3:-, a o 24. 25. Lerornas konsistensegenaka er. Benj. Froeterue. - Hygzaskopi-

oiteten hoa gelerna Fe20s, &o,, ooh 810, vid o l i h temperatn- rer. B. Aarnio. =ta 6: -.

N:o 26. Tieto'a Suomen mineraliteollisuuden n kyisestä tilasta ja kehitys- ma~dollisuuksista. Eero Makinen. &ta: l: -.

N:o 27. Suomen maaperiin kalkinpitoiauudesta. B. Aarnio. Einta: 8:-. N:o 28. Maalajien pinta-ala Uudenmaan liianisgit. Benj.Frosterus. =ta: 2,. N.o 29. ,Vanhat kauramaat~, Ryöstöviljelysta Suomessa. B. Aarnio. Hints: $4.

N:o 30. Jankkomuodostumista. B. Aarnio. Hinta: 6: -. N:o 31.' Onkamon keltamuita ja Kannusjärven kehityshistoria. M. Sauramo.

qnta:'4: -. N:o 32. Studier över vegetationen i en der av Vbtra Nyland ooh dem Br-

- h&llande till markbeskaflenheten. W. Brenner. Hinta: & 1. N:o 33. Suomen radioaktivista ntiineraleista. A. La+. Hinta: 8: -. N:o 34. Suomen maa erä. Benj. Frosterus. Hinta 5: -. N:o 8% Geo?ogiaen $miasionin agropologiset tutkimukset. Benj. Frosterus.

&ta 1: -. N:o 86. Kuopion seudun kivilajit. W. W. Wilkman. Hinta 8: -. N:o 87. .Suomen hyädyllisist'& mineraleistai P. Eekola. Hinta '2: -. N:o 3k. Der Qr&t in Finnland, seine Entstehung und Verwertnng. P 0 H -

Frauenfelder. Hinta 6: -. *Loppuunmyyty. X ' 9

S U 0 M E N C E 0 L 0 G 1 N E N - GEOLOGISKA KOMMISSIONEN K O M I S S I O N 1 1 FINLAND

G E O T E K N I L L I S I A N:o 24 G E O T E K N I S K A J U L K A I S U J A M E D D E L A N D E N

SAVIEN KONSISTENSSI- OMINAISUUDET

T E H N Y T

BEN J. FROSTERUS

SUOMENTANUT

ANTTI SALMINEN

HYGROSKOOPPISUUS GEELEISSA Fe203, Al203 JA SiO2 KASITTELYN

JALKEEN ERI LAMMOISSA T E H N Y T

B. AARNIO

HELSINKI 1924 HELSINGFORS VALTIONEUVOSTON KIRJAPAINO - STATSRADETS TRYGKERI

Hygroskooppisuus geeleissä Fe2O3, ja SiOz käsittelyn jälkeen eri Iammöissa.

Tehnyt B. darnio.

Vaikeimpia tehtäviä. maanviljelysfysikan alalla on maalajien hiukkasien pinta-alan määrääminen. Maalajien ainekset ovat nim. suuruudeltaan mitä erilaisimpia: kivistk aina kolloidisiin suuruus- arvoihin asti. Ne ovat sen lisäksi muodoltaan epäsäännöllisia: ohuita suomuja, sarmikkäitä kappaleita ja pyöreitä rakeita, jotka suuruu- teensa ja muotoonsa katsomatta ovat mitä erilaisemmissa suhteissa sekottuneet toisiinsa. Sen lisäksi voivat ne olotilaltaan olla joko kiteisiä tahi geelimäisiä, joissa jälkimäisissä paitse ulkopuolista pintaa saattaa vielä tulla sisäpuolinenkin pinta kysymykseen. Maalaji- hiukkasten pinta-alalla, joka riippuu suuresti niiden hienoudesta seka kolloidisessa olotilassa olevien rapautumistulosten paljoudesta, on kuitenkin suuri merkitys, kun tahdotaan määritellä maalajien arvo viljelyssuhteissa, ajatelkaamme vaih esim. niin tärkeäta ominai- suutta, kuin adsorptiokykyä.

Tämän kysymyksen ratkaisemiseksi ovat H. Rodewald ja E. A. Mitscherlich kehittäneet menettelytavan, joka teoreettisesti on yksinkertainen. Täma perustuu siihen seikkaan, että jos kuiva maa kostutetaan vedellä, niin vapautuu lämpöä, joka riippuu kiinteiden maahiukkasten adhesionikonstantista veteen ja edelleen kostutetun pinnan suuruudesta. Tamä, lämpö (Benet8zungswärme) voidaan mäarätä j ääkalorimetrillä.1)

Kun tämä määräys kuitenkin on vaikea käytännössä tehdä, johtuivat he menettelytapaan, joka on tunnettu hygroskooppisuus- määräyksen nimellä. Hygroskooppisuudella ymmarretään Mitscher- lichin mukaan sitä vesimäärää, joka peittää maahiukkasten pinnat

l) E. A. iWitscherlich: Bodenkunde fiir Land- und Forstwirte. Berlin 1913, s. 59.

molekylikerroksen vahvuudella. Kun vesimolekylin paino Nernstin mukaan on 8,3 x 18 x 10-22 mg ja otaksumalla, että vesimolekylit kuutionmuotoisina peittävät yhtäjaksoisena maahiukkasten pinnan, niin saadaan 1 mg maata pinta-alaksi:

eli jos ilmaisemme hygroskooppisuuden (WH) prosentteina, saadaan 1 g maata:

Tiitä teoriaa vastaan on P. Vageler huomauttanut, että vesi asettuisi hiukkasten. pinnalle 200 vesimolekyylikerroksen paksuu- delta, josta seuraisi, että absoluuttinen pinta-ala tulisi Nitscherlichin laskutavan mukaan 200 kertaa liian suureksi, ja pinta-ala siis todelli- suudessa olisi

Käytännössä tehdään hygroskooppisuusmäiir~ys siten, että kuivattu maa annetaan seistä 10 % rikkihapon kanssa ilmairapaassa astiassa 5-6 vuorokautta, jolloin maa adsorboi hygroskooppisuutta vastaavan vesimäärän. Rikkihapon väkevyys on kokeellisesti mää- r i i t t ~ . ~ )

Tätä menettelytapaa vastaan ovat P. Ehrenberg ja H. Pick 4,

huomauttaneet, että maassa löytyvissä kolloideissa kuivattaessa tapahtuu suuria muutoksia: solitilassa olevat koaguloituvat ja suuren- tavat 5) maan pinta-alaa, geelit taasen kutistuvat, jolloin vettä sitova pinta pienentyy. Tämän takia on heidän mielestään miiäräys teh- tävä ilmakuivalla aineella.

Ne aineet, jotka maassa vaikuttavat hygroskooppisuuteen, ovat ensi sijassa kolloidisessa olotilassa olevat rapautumistuotteet. Sen

l) E. A. Mitscherlich: op. c. siv. 70. 2) P. Vageler: Fuhlings Landwirtsch. Ztg. 1912, s. 78. S, E. A. Mitscherlich: op. c. siv. 66. 4, P. Ehrenberg und H . Pick: Die Bedeutung der Bodenkolloide f i b die

Bestirnmung der Hygroskopizitit in Acker- und Waldboden. Gendenkboek mngeboden aan J. M. Van Bemmelen. 1916 siv. 194.

") Koagulation kautta disperssiteetti viihenee, jolloin pinta-alakin liion- noilisesti pienenee.

huomaamme jo siitä, että rapautumistuloksista rikkailla mailla on korkea hygroskooppisuus .

Kvartsihiekkaa l) ' . . . . . Gabbrohietaa, Radautal . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Savea, Vogelsberg 2)

Savea, Sohwarzenbeck 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Piihappoa (valmistanut C. A. 3'. Kahlbaum) 2, . . . . Rautaoksidigeeli& (tuorett,a) 2, . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aluminiumoksidigeeliä s:a 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . Doppleriittiä Ausseestä (tuoretta) 2) . . . . . . . . . . . .

Näistä muutamista esimerkeistä huomaamme, miten suuri vai- kutus geeleillä on hygroskooppisuuteen. Tämä johtuu geelien omi- tuisesta rakenteesta, jonka kautta pinta-ala tulee hyvin suureksi.

Saadaksemme selville lämmön vaikutuksen geelien hygroskoop- pisuuteen, 'tehtiin muutamia koesarjoja, joissa tutkittava geeli kuu- mennettiin eri lämmöissä 4 tuntia, jonka jälkeen määrättiin geelissä jkilellii oleva vesi 3, ja sen kyky uudelleen adsorboida vettä eli hygro- skooppisuus .

Koesarja 1.

Amrnoniakilla saostamalla valmistettu rautahydraatti annettiin seistä huonelämmössä 10 kuukautta. Siinä ajassa muuttui se hyyte- lömäisestä kovaksi. Aine hienonnettiin ja kuumennettiin 4 tiintia.

Taulu 1.

1 1 1 tunnin kunmentamisen jäikeen

l) Mitscherlich: a. a. siv. 70. 2, H. Stremme u. B. Aarnio: Die Bestimmung des Gehaltes anorg.

Kolloide. Zeitschr. f. prakt. Geol. 1911, s. 346. 3, Vesi miiiiriittiin Penfieldin mukaan. W. F. Hillebrand: Analyse der

Silikat- und Harbonatgesteine. Leipzig 1910, siv. 67-68. 4, Veden poistaminen on tehty Mitscherliohin menettelytavan mukaan

P,O, kanssa ilmavapaassa astiassa.

Näistä kokeista huomaamme, että vesi, jota ilmakuivana 10 kuukautisen säilytyksen jälkeen avonaisessa maljassa oli 22, 4 o prosent- tia, poistuu suurimmaksi osaksi 100" ja 200" välillä. Lopullisesti pois- tuu vesi kuitenkin vasta 600 ja 700 asteen välisessä lämmössä. Edel- leen käy selville, että, vesi ei poistu aineesta Mitscherlichin menettely- tavalla 100°:ssa P205 kanssa ilmavapaassa astiassa, vaan on sitä aineessa vielä jäleliä, 10 prosenttia.

Hygroskooppisuudesta huomaamme, ettei se 100°:ssa saavuta suurinta arvoaan, vaan kohoo vielä 200°:ssa 8,i2 prosenttia. Tämä johtuu luultavasti siitl, että vettä poistuu tässä, lä,rnmössä jotenkin vastaava määrä eli 8,as prosenttia. Tämän jälkeen pienenee hygro- skooppisuus nopeasti niin, ettg adsorptiokyky lakkaa kokonaan kuu- mentamisen jälkeen 700°:ssa.

Kun otetaan huomioon, että, rautaoksidi on hienonnettu, niin tuntuu omituiselta, että aineen absorptiokyky lakkaa. Tämän seikan selvillesaamiseksi pidettiin sama aine edelleen 10 pros. rikkihapon kanssa ilmavapaassa astiassa 3 vuorokautta, jolloin hygroskooppisuu- deksi saatiin O,o2 prosenttia. Kun näyttää otaksuttavalta, että 700°:ssa poistuvan veden tilalle asettuu ilma ainehiukkasten pinnoille ja estä,& vesihöyryn adsorboimisen, koetettiin poistaa ilma keittämallä sama aine veden kanssa 30 minuuttia, jonka jälkeen määrättiin hygroskooppisuus. Tällä tavoin saatiin hygroskooppisuudeksi 0, i 4

pros. Sama aine keitettiin edelleen veden kanssa 4 tuntia ja määrät- tiin hygroskooppisuus Mitscherlichin mukaan, jolloin tuloksena oli 0,3 o prosenttia. Näiden kokeiden mukaan näyttaä todenmukaiselta, että adsorboimisei estää pinnoille asettunut ilma. Samanlaisen ilmiön

tapaamme luonnossa, jossa tiedämme, että hyvin kuiva maa sateella vaikeasti kastuu ja estää veden tunkeutumisen maahan.l)

Tihsäkin tapauksessa otaksutaan rakeita ympäröivän ilmakerrok- sen estävän veden asettumisen rakeiden pinnoille.

Taulu 2.

Fe,O. geelin väri 2, käsittelyn jälkeen eri Iammöissä.

l Viiri n:o I / Coda dm

Viiri Couieurs I

1 Park 11& 1 l 200" ............................ oranssi 112 1 300" ............................

............................ 1 400" pun. oranssi ) 78 500" ............... - ............ s:a 1 82

1 600" ... ................... punanen 38 1 700" ... .................. S: a 23

Rautaoksiidin väri ja ominaispaino näyttiivät, että se kuumen- tamisen' kautta vähitellen muuttuu limoniittimaisesta hematiitin kaltaiseksi. Limoniitin ominaispaino vaihtelee 3,s-3,9 6 ja sen viiru on keltaisemskea. Hematiitin ominaispaino on 4,g-5,3 ja viiru kirsikanpunainen eli ruskeanpunainen. Rautaoksidigeelin ominais- paino kohoaa siten, että se kuumentamisen jälkeen 200" on 3,so ja 600"-700°:ssa 5,i. Sen viiru on kuumentamisen jälkeen 200°:ssa keltainen, 300°:ssa keltaisenruskea, 400" ja 500°:ssa punasenruskea, 600°:ssa kirsikanpunanen ja 700°:ssa violetti. Outokummun suo- malmin viini on kuumentamisen jälkeen 100" keltainen, 200'-700" punertavan ruskea, 800" ruskeanpunanen, 900" violetti ja 1000"- 1 200" ruskean violetti (taul. 4).

Suomalmia Outokummulta käsiteltiin samalla tavalla kuin edellisessä koesarjassa. Suomalmin kokoomus on:

l) P. Ehrenberg: Die Bodenkolloide, Dresden u. Leipzig 1918, siv. 254. 3 K l k M c k : et Valette: Code des Couleurs, Paria 1908.

2819-24

Pe203 . . . . . MnO . . . . . . CaO . . . . . . . . . . . . . MgO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K,O Na,O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c u o

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P,O, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vetta 110" Hhviö kuumentamalla NH4N03:lla ........... HC1:ssa liukenematon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Summa 99.88 % Humusta (elem. anal.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 i o

Taulu 3. Xuomulmi, Outokumpu.

Hygros- 4 tunnin knumentamisen jalkeen

! j Umakuivana. ..................... 1 17.58 1 100~:csa ........................ ' 14.00

........ .............. 200 !) i. 2.25 10.97 3 0 0 , ........................ 1 1.30 19.62 ( 400 n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.70 500 ,, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ) 0.18

i 600 9 ....................... 1 0.28 ........................ 7 0 0 i ) / 0.26

20.01 17.39 1 14.70 14.90 1

800 * ........................ 1.40 i ......... 900 0 .....

1000 9 ....................... ., - 0.004 1

Tulokset ovat täysin yhdenmukaiset edellisessä koesarjassa saatujen kanssa. Suurin osa vettä poistuu 100" ja 200" välisessä lämmössä. 900" lämmössä on vesi poistunut kokonaan. Hygroskoop- pisuus, joka kuumentamisen jälkeen 100°:ssa on 10 pros., kohoo sen- jälkeen niin, että se 400°:ssa on 20, jonka jälkeen se alenee, ollen kuumentamisen jälkeen 1 OOOO:ssa melkein 0.

Suomalmin viiri') käsittelyn jälkeen eri Iarnmöissa. Taulu 4.

Viiri n:o Code

I des Couleurs, Faris 1908

Xinmoniakilla saostettu ja huolellisesti pesty alumini~mhydraatt~i

........................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

annettiin seistä avonaisessa Maijassa 10 kuukautta, jonka jilkeen se hienonnettiin ja käsiteltiin kuten edellisissä, koesarjoissa.

oranssi s:a

pun. oraysi oranssi

s:a s:a s:a s:a

punanen

Taulu 5.

....................... . l s:a

........................ 1 s:a

111,0, - geeli.

4 tunnin kiiiimentamiaen jäikeen

1 l 1

100°:ssa ......................... 24.00 i 23.78 1 200 a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 13.22 1 37.73 300 * . . .................. ..... 7.88 -

i 4 0 0 , ) ........................ 4.40 1 45.58 5 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.60 1 -- 600 » ........................ 1-30 , 4.19 700 » ......................... 0.46 - ,

! 8 0 0 ) ) ........................ 1 0.44 . 44.09 ....................... . i 0.44 37.78 ......................... 0.40 16.80 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . / 0.40') i 0.85

, 1 2 0 0 0 ....................... . i 0.20 ') 1 0.53 - -

Klincksieck et Valefte: op. c 7 Mibaribykset epibvarmoja sopivien aparaattien puutteessa.

Vesi aluminjumoksidigeelist8& poistuu paljoa hitaammin, kuin rautaoksidigeelista. Suurin osa vedesta poistuu 100" ja 400" valilla, mutta sita on vielä, jalella niin korkeassa lammössa kuin 1 200". Joh- tuuko tama siitä,, että vesi on vahvemmin sidottu aluminiumoksidi- geeliin, kuin rautaoksiidin tahi tunkeutuuko se vaikeammin geelin )>solujen)) seiniimien liipi, on vaikea sanoa.

Hygrosk~op~isuutta esittavassii kayrassa huomaamme vahvan nousun kuumennettaessa sita niissii lammöissa, 200"-900°, joissa

veden poistuminen pä&asiallisesti tapahtuu ja laskee sitten nopeasti, saavuttamatta kuitenkaan arvoa 0 k8;ytettavissa olevissa ltimmöissä,.

Vesilasista suolahapolla valmistettu SiO, - geeli pestiin huolelli- sesti ja sai kuivua avonaisessa maljassa. Ainetta kasitettiin kuten edellisissa koesarj oissa.

SiO - geeli. Taulu 6.

l I nygros-

4 tunnin kuumentamisen jiilkeen 1 VetU 70 1 koe:?? 1 ........................ ! 10O0:W 8.28 1 41.6. 1

200 u ........................ 6.26 ' 55.77 300 t ) ........................ 4.32 1 52.48 400 N ........................ 3.30 1 44.97 500 r ........................ 1.86 i 50.48 600 r ........................ 1.61 14.89 1 700 b) ........................ / 0.90 1 2.62 1 800 a ........................ 1.56 I % ) O O . . ...................... 1 O::: 1 0.76 1 ' 1000 r ........................ 0.00 0.62 1

( 1 1 0 0 > > ........................ / - 1 0.50 1

Si0,-geelistä poistuu vesi verrattain vaikeasti, suurimmaksi osaksi kuitenkin 100" ja 400" välisessä lämmössä,. Lopullisesti tapah- tui tämä k~itenkin vasta 900" ja 1 000" vä,liIlä. Hygroskooppisuus kohoaa ensin 100°:sta 30o0:een, laskee 400°:ssa, mutta nousee uudel- leen kuumentamisen jälkeen 500°:ssa, siis lammössä, jossa suurin osa vettä on poistunut, laskeutuen sitten nopeasti. Kokonaan se ei kuitenkaan menetä adsorboimiskykyään käytetyissä lämmöissä.

Van Bemmelen on hyvin laajasti tutkinut veden poistumista geeleistä, sekä niiden adsorptiokykyä. Hänen mukaansa peittää vesi kolloidihiukkaset kerroksittain, joista geeliä lähinnä olevat kerrokset ovat voimakkaammin sidotut, kuin etä,ämmät. Se f unktsio, jonka mukaan vetovoima vähenee, etIiisyyden lisääntyessä, riippuu hänen

100' 200' 300' 400' JOO' 600' 700' 800' 900' 1000'1100'

mukaansa osaksi kolloidin kemiallisesta luonteesta sekä siinäolevien molekylien tiivey~asteesta.~)

Edellisestä, johtuu hänen mukaansa, että sitä mukaan, kun vesi- kaIvo geelin pinnalla ohenee, sitämukaan jälelle jIiänyt vesi on kiin- teämmin sidottu ja vaatii yhä suurempia energimaäriä poistuakseen kokonaan.

Butsehlin mukaan ,), joka on tutkinut piihappo-geelin rakennetta, on solujen halkasijan suuruus 1,e-1,s mikronia ja niiden seinämien paksuus 0,3-0,2 mikronia.

Näihin soluihin adsorboitu ja niihin sulettu neste voi olla vettä, alkoholia, rikkihappoa j. n. e., ja voivat nämät nesteet poistaa ja korvata toisensa.

l) J. M. Van Bemmelen: Die Absorption, Dresden 1910, siv. 275. a, J. M. Van Bemmelen: op. c. siv. 458.

Kun geelista poistetaan vettä, kutistuu se. Kun kutistuminen pysahtyy ja veden poistuminen jatkuu, syntyy osittain tyhjiä huo- kosia, jolloin geeli, joka tä,han asti on ollut kirkas, tulee sameaksi (vaihtumispiste). Kun veden poistuminen jatkuu ja huokoset tä,yt- tyvat uudelleen ilmalla, muuttuu geeli taasen kirkkaaksi ja lapi- niikyvaksi. Adsorboitu ilma on van Bemmelinin mukaan vahvasti tiivistynyt ja muutamien atmosfärien (1.94.2) vahvuisen paineen alainen. l)

Butschlin mukaan muuttuu geeli kuumemettaessa rnikroraken- teeltaan karkeammaksi ja rakenne selvemmin huomattavaksi; sii- hen muodostuu sferoliittisia kuvioita ja strukturi, joka alkuperiiisessä geelissä puuttuu, tulee opaalissa huomatun rakenteen kaltaiseksi. Kuumennettaessa yhdistyv%t erilliiän olevat huokoset, niiden seinä- mä,t tulevat paksummiksi ja lopuksi asettuvat nämiit huokoset konsentrisesti tahi säteettäin jonkun keskipisteen ympiiri. Sen- kautta että seinät tulevat paksuiksi, kadottaa geeli vedenotto- kykynsa. 2,

Van Bernmelinin mukaan vahentää kuumentaminen geelin absorptiokykya, joka pienenee sitä, mukaan, rnita korkeammalle geeliä kuumennetaan, kunnes se kokonaan lakkaa.3) Ehrenbergin ja Pickin tutkimukset näytta;vät jo kuitenkin, etteivät maassa olevat epäorganiset geelit suurestikaan vähennii hygroskooppisuuttaan, kun ne kuumennetaan 10O0:een. Sitävastoin vaikuttaa lämpö verrattain voimakkaasti organisiin kolloideihin, humusaineisiin. Siten oli hei- dän mukaansa esim. valmistetun humuskolloidin hygroskooppisuus ilmakuivassa tilassa 39.06 ja 35.74 pros. ja kuivattuna vain 34,20 ja 32. i 4 pros., sekä, viljellyn suoturpeen ilmakuivana 34,s 8 pros. ja 35.91, jotavastoin mmat kuivattuina antoivat 15.56 ja 26.84 p r ~ s . ~ )

Organisia kolloideja ei voi luonnollisesti kuumentaa korkeam- missa 18immöissä, mutta jo verrattain alhaisetkin liimmöt vaikutta- va.t; suuresti hygroskooppisuuteen. Siten olivat esim. lahoamattoman Sphagnumturpeen hygroskooppisuudet:

Taulu 7.

l Hraas- 1 4 tunnin kuumentamisen jälkeen j hq7F 1- l

1) J . M . van Benzmekn: op. c. siv. 459. 2) J. M. vam Bemelen: op. c . siv. 4 6 0 4 6 1 . 3) J. M. vam Bemmlen: op, c. siv. 43, 255-261 ja 472. 4) P. Elwenberg ja H . Pick: op. c . siv. 204.

Sen sijaan on hygroskooppisuus Fe,O,, A1203 ja SiO , geeleissä poikkeuksetta korkeampi kuurnentamisen jälkeen 200" ja 900" vä- lillä, kuin kuivattuna 100°:ssa. Siinä suhtautuvat eri geelit kuumenta- miseen eri tavalla. Fe20, geelin hygroskooppisuus saavuttaa korkeim- man arvonsa jo 200°:ssa, samoin Si02-geelin, Outokummun suomalmin ja Al,03-geelin vasta 400°:ssa. Näissä lämpömäärissä poistuu myös vesi suurimmaksi osaksi. Hygroskooppisuuden kohoaminen on siis nähtavästi riippuvainen veden poistumisesta. Tosin on Si0,-geelissä vielä vettä kuumentamisen' jälkeen 200°:ssa 6.26 pros., mutta tässä onkin huomattavissa ilmiö, että hygroskooppisuus kohoaa uudelleen kuumentamisen j älkeen 500": ssa.

Kun vesi on suurimmaksi osaksi poistunut, alenee hygroskooppi- suus nopeasti. Tällöin tapahtuu nähtgvästi geelissä ne muutokset, jo%ka Butschli on kuvannut; vesihöyry ei voi enään tunkeutua geeliin, joten adsorboiminen tapahtuu vain sen ulkopinnoille.

Mutta siihen ilmiöön, että hygroskooppisuus tulee = 0, ei tgmä- kään selitys riitä, silla geelissä on kaikissa tapauksissa jälellä ulko- pinnat: Tiedämmehän sitäpaitsi, että esim. kvartsihiekalla, joka myös vain ulkopinnoillaan voi adsorboida vesihöyryä, on mitattava, joskin pieni hygroskooppisuus. Jälelle jää vain otaksuma, että, kun vesi kuumentamisen kautta kokonaan poistuu geelin pinnoille asettunut ilmakerros on adhesiovoiman kautta niin vahvasti sidottu, ettei vesihöyry voi sitä poistunkea. Vasta sitten, kun ilma on sopivalla tavalla poistettu, saa geeli takasin kykynsä adsorboida vesihöyryä.

Edellä selitetyistä kokeista käy selville: kysymyksessä olevista geeleista pcYistuu vesi suurimmaksi osaksi

Iammössu, joka vaihtelee 100°-6000. Poistwkseen kokonaan vaatii se verrattain korkeita Iampödäriä.

Hygroskooppisuus saavuttaa suurimmat arvonsa kuumennettaessa 200"-400".

Kun vesi on kokonaan poistunut geeleistii, ei geeli adsorboi vesi- höyryä.

Geoteknish meddelanden. B&ag tili-annedomed om v&ra lerora t e k d h egenhper . Av Ben

Fro~terus. Pris: Mk. W -. - Bidrag till Pitkbmba maimfiL1ta historik. .' Av Otto Triia&edt. Pria ,

Mk. 8: -. / Sydvabitrs Finlands kalkstenar o ~ h kalkbl~fzi . Av Benj. Frosterus Pris : Mk. 3: -.

Om gnuidvattnet i Finlanrk, Bess fkbrekomst. m b g d och rörelser. A-

J. J. Sederholm. Pris: Mk. 3: -. O r i j M malmIit. Av Otto 1Cr2istedt. Pris: Mk. a: -. Det finska lermate$alet som geologi& bildning och teknisk p d u k t .

Av Benj. Frosterus. P&: Mk. 6: -. Brgnstenqlverkningb i F'inland. 8 v Benj. Frosterus. Pris: MfL ô: -. Om de teitniska egenskaperna hos finaka graniter. Av J. J. &derholm.

Pris: Mk. 6:-. Lerteknieka studier: Vattenblten i vhra bgelleror. - Försök s& ge-

nom tillblandningar h5.fa kmältpunkten hos finsk lera. Av Benj. Fro&eru~. Pris: Mk. 4: -.

JordnsCs~rnns uppkomst och egenshaper. Av Banj. Frosterus. Pris : Mk. Ci:-.

Zur Frage nach der Einteilun der Baden k " ~ o r d w e s t - ~ u r o aa MO- f?pengebieten, Von Benj. grosterus (I) ond E. Qlinb d. Prb: Mk. ̂d: -.

. Zur Frage nach der Einteilung der Bödeii in Nordwest-Europas Mo- raneng-ebieten LII). Von Benj. Frosterus. Pris: Mk. 3: -. i Zur Frage nach er Einteiiung der Böden in Nordwest-Eiiropa Mo- ränengebieten IV). Von Benj. Fmsterus. Pris: Mk. 3: -.

Zur h a g e naoh d er Einteilung der Böden in Nordwest-Europlas Mo- riinengebieten (V). Von Benj. Frosterus. Pris: Mk. 15: -.

Bestamning av järnets oxidationsgrsd i hnmnahaltiga Msningai. Av Eero Miikiiien. Prie : Mk. 3: -.

ifber die AusMnng d8s Eiseiiox ds und der Tonerde in finnl%ndi- sohen Sand- und GrnsbödBh. I 6 n B. Aarnio. PRs: Xk. 5:-.

1akttageIse~-rSrende gruf- och mineralindustrin i Kanada oah FSrenta staterna A£ J. J. Sederholm. Pris: Mk, 3: -.

Om förekomsten af n& a salls ntare kemiskn grundimnen i Fiiland. Af Eero Makinen. Tris: d. 3: -.

VAra ekonomiska kartor. Av B. Aarnio. Pris: Mk & -. Om s jömherna i n* ujöar i Pusuly Pyhajiirvi, Lo pis, Somer-

niemi och Ta-la socknar. Av B. Aarnio. Pris: &. 10: i . Suomen kalkkikivi. Av P. Eskola, V. Hackman, A. Laitakari och W. W.

Wilkman. Pris: Mk. 16: -. Om bergsbruket i Finland och dess firratsQtniqpr. Av P. Eekola.

Pris: Mk. 3: -. I Kvartssand i W a n d . Av L. H. Borgström. Pris: Mk. 3: -. 25. Cerornas konsi&nsegenskaper. Av Benj. Frosterys. Hygrosko-

piciteten hos gelerna Ee,O,, Al, 0, ooh SiO, vid olika tempera- turer. Av B. Aarni Pna: Mk. 6: -:

Övorsikt- av - m i n d i n $ u ~ s M e oooh mijjligheter i Finiand. Av &ero Makinen. Pris: Mk. 1: -.

O d de finska jordrnhnernerr kalkhalt. Av B. Aarnio. ' Pris: Mk. 8: -. Jordarternas areal i N lands Iin. Av Benj. Frosterus. Pris:- Mk. 2: -. ~ u g n i n g s k u l t u r i h l a n d , (a. fr. Gamia havrelandamarker). Av

B. Aarnio. Pris: Mh. 5: -. Om alvtyper. AF B. Anrdio. Pris Mk. 6: -. Onkamon keltamulta ja ICannnsf&rven kehityshistoria Av Matti Sau-

ramo. Pris Mk. 4:--. Studier över pegetationen i en del av västra ~ ~ l & d o d dew förh&l-

iande till mar&beskaffenheten. Av W. Bremer. Pris Mk, 8:-. Suomen radioaktiviaista mineraleista. Av A. Laitakari. Pris Mk. 3: -. finlands jordarter oah jordmber. Av Benj. Frosterhs. P r b Mk. 5: -. GeologMa KommisiUone~~~rogeologiska undersökningar. Benj.

Frosterus. Pris MIc. 1: - +

Kuo io-traktens bergarter. W. W. Wikman. Pris Mk. 8: -. Om %i&ds n ti a tnineral. P. Eskola. Pris : Mk. 2 -. Der @&t in &&nd, seine Entstehung und Verwertnng. K. 0. K.

Frauenfelder. Pris 6: -. Bidrag tili Porkonen-Pahtavaara-jarnmalmfalfets geologi. V. Hacgm&a.

P R ~ Mk. 6: -. - - SlatsMd.