KOLLOID DISPERSE SYSTEME Vom Gold zum Geld machen

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KOLLOID DISPERSE SYSTEME Vom Gold zum Geld machen 17. 06. 2009 Experimentalvortrag von David

KOLLOID DISPERSE SYSTEME Vom Gold zum Geld machen 17. 06. 2009 Experimentalvortrag von David Zindel

1 GLIEDERUNG 2 1 2 3 4 5 6 7 8 Gliederung Definition kolloid

1 GLIEDERUNG 2 1 2 3 4 5 6 7 8 Gliederung Definition kolloid disperser Systeme Solid/Liquid - System Gas/Solid - System Liquid/Gas - System Liquid/Solid - System Einordnung in den Lehrplan Literatur

3 2 DEFINITION KOLLOID DISPERSER SYSTEME Kolloide sind Partikel im Bereich zwischen 1 und

3 2 DEFINITION KOLLOID DISPERSER SYSTEME Kolloide sind Partikel im Bereich zwischen 1 und 1000 nm. Diese Partikel können fest, flüssig oder gasförmig sein und werden auch als disperse Phase bezeichnet. Die Kolloide befinden sich gleichmäßig verteilt in einem Dispersionsmittel, dieses kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Kolloide werden in drei Klassen unterteilt: Dispersionskolloide: Zerteilungsform der Materie Molekülkolloide: Makromoleküle (103 – 109 Atome) Assoziationskolloide (Micellkolloide): selbstorganisierte Systeme, Bsp: Seifen und andere

4 2 DEFINITION KOLLOID DISPERSER SYSTEME disperse Phase Dispersionsmittel Bezeichnung Beispiele flüssig gasförmig Flüssige

4 2 DEFINITION KOLLOID DISPERSER SYSTEME disperse Phase Dispersionsmittel Bezeichnung Beispiele flüssig gasförmig Flüssige Aerosole Nebel fest gasförmig Feste Aerosole Rauch, Staub gasförmig flüssig Schaum Seifenschaum flüssig Emulsion Milch, Kosmetika fest flüssig Sol (Gel) Farben, Lacke gasförmig fest Fester Schaum Gasbeton flüssig fest Feste Emulsion Opal, Perlen fest Feste Sole Goldrubinglas

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 5 Versuch 1: Kolloidales Gold Ausgangsstoffe: - Tetrachlorgoldsäure HAu. Cl

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 5 Versuch 1: Kolloidales Gold Ausgangsstoffe: - Tetrachlorgoldsäure HAu. Cl 4 - Natriumcarbonat Na 2 CO 3 - Natriumcitrat C 6 H 8 O 7 C Xi

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 6 Auswertung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 6 Auswertung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 7 Auswertung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 7 Auswertung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 8 Die Farbigkeit der Goldkolloide beruht darauf, dass bestimmte Wellenlängen

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 8 Die Farbigkeit der Goldkolloide beruht darauf, dass bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts durch die Kolloide absorbiert werden. Abb. : Farbkreis, aus: http: //www. rechtsklick. org /alt/online_lesen/Jahresarbeit _Komplett-img 3. png

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 9 Einsatz in Kirchenfenstern Abb. Kirchenfenster der Kathedrale von Sevilla

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 9 Einsatz in Kirchenfenstern Abb. Kirchenfenster der Kathedrale von Sevilla , aus: http: //www. geo-reisecommunity. de/bild/regular/140601/Sevilla. Kathedrale. jpg Verwendung in Katalysatoren

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 10 Versuch 2: Kolloidales Kupfer Ausgangsstoffe: - Kupfer Cu -

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 10 Versuch 2: Kolloidales Kupfer Ausgangsstoffe: - Kupfer Cu - Natriumchlorid Na. Cl - ention. Wasser H 2 O

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 11 Auswertung Kupfer. Elektrode Kathode Anode Na. Cl-Lösung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 11 Auswertung Kupfer. Elektrode Kathode Anode Na. Cl-Lösung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 12 Auswertung - Schematische Das kolloidale Teilchen ist von einer

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 12 Auswertung - Schematische Das kolloidale Teilchen ist von einer stabilisierenden Doppelschicht aus Ionen umgeben. Darstellung eines Kupferkolloids -

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 13 Tyndall-Effekt Lichtstrahl Kolloidale Lösung Auge / Detektor

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 13 Tyndall-Effekt Lichtstrahl Kolloidale Lösung Auge / Detektor

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 14 Versuch 3: Ladungssinn von Kolloiden Ausgangsstoffe: - Eisenhydroxid-Kolloide Fe.

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 14 Versuch 3: Ladungssinn von Kolloiden Ausgangsstoffe: - Eisenhydroxid-Kolloide Fe. O(OH) - Salzsäure HCl C

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 15 Auswertung Reduktion: Aufnahme von 2 Elektronen +1 -2 -1

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 15 Auswertung Reduktion: Aufnahme von 2 Elektronen +1 -2 -1 0 +1 -2 Oxidation: Abgabe von 2 Elektronen Anode (Oxidation): Kathode (Reduktion): 0

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 16 Auswertung - Schematische Darstellung eines Eisenhydroxid. Kolloids + Pol

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 16 Auswertung - Schematische Darstellung eines Eisenhydroxid. Kolloids + Pol - Pol Anode Kathode

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 17 Demonstration 1: „Echte“ und kolloidale Lösungen Ausgangsstoffe: - Gelatine

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 17 Demonstration 1: „Echte“ und kolloidale Lösungen Ausgangsstoffe: - Gelatine - Methylorange (w = 0, 001) - Tinte (w = 0, 005) - Methylenblau (w = 0, 0005) - Fuchsin (w = 0, 0005) - Kupfersulfat (w = 0, 05) - kolloidales Berliner Blau (w ≈ 0, 022 )

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 18 Beobachtung - Proben Methylorange unmittelbar nach dem Überschichten -

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 18 Beobachtung - Proben Methylorange unmittelbar nach dem Überschichten - Methylenblau Kolloidale Tinte Kupfersulfat Fuchsin Kolloidales Eisenhydroxid Kolloidales Berliner Blau Gering konzentriertes Berliner Blau

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 19 Beobachtung - Proben Methylorange einen Tag nach dem Überschichten

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 19 Beobachtung - Proben Methylorange einen Tag nach dem Überschichten - Methylenblau Kolloidale Tinte Kupfersulfat Fuchsin Kolloidales Eisenhydroxid Kolloidales Berliner Blau Gering konzentriertes Berliner Blau

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 20 Beobachtung - Proben eine Woche nach dem Überschichten -

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 20 Beobachtung - Proben eine Woche nach dem Überschichten - Methylorange Methylenblau Kolloidale Tinte Kupfersulfat Fuchsin Kolloidales Eisenhydroxid Kolloidales Berliner Blau Gering konzentriertes Berliner Blau

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 21 Auswertung „echte“ kolloidale Lösung (Berliner Blau) (Fuchsin) Gelatine

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 21 Auswertung „echte“ kolloidale Lösung (Berliner Blau) (Fuchsin) Gelatine

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 22 Versuch 4: Fällung von Kolloiden Ausgangsstoffe: - kolloidales Berliner

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 22 Versuch 4: Fällung von Kolloiden Ausgangsstoffe: - kolloidales Berliner Blau K[Fe. Fe(CN)6] - Lösung - Silberiodid-Sol Ag. I - Lösung - Aluminiumsulfat-Lösung Al 2(SO 4)3 Lösung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 23 Auswertung = K+ = Cl-

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 23 Auswertung = K+ = Cl-

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 24 Versuch 5: Berliner Blau: Vom Sol zum Gel zum

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 24 Versuch 5: Berliner Blau: Vom Sol zum Gel zum Sol Ausgangsstoffe: - Kaliumhexacyanoferrat- Lösung K 4[Fe(CN)6]-Lösung - Eisen(III)chlorid – Lösung Fe. Cl 3 -Lösung Xn

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 25 Auswertung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 25 Auswertung

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 26 Gelbildung Koagulation Peptisation Kolloid Gel

3 SOLID/LIQUID - SYSTEM 26 Gelbildung Koagulation Peptisation Kolloid Gel

4 GAS/SOLID - SYSTEM 27 Demonstration 2: Gasbeton Ausgangsstoffe: - Seesand (Si. O 2)

4 GAS/SOLID - SYSTEM 27 Demonstration 2: Gasbeton Ausgangsstoffe: - Seesand (Si. O 2) - Portlandzement (Kalk-Ton-Zement): Xi Ca. O (58 -66%), Si. O 2 (18 -26%), Al 2 O 3 (4 -12%), Fe 2 O 3 (25%), Ca 3 Si. O 5, Ca 2 Si. O 4, Ca 3 Al 2 O 6, Ca 2 Al. Fe. O 5 - Aluminiumpulver Al - Wasser H 2 O F

4 GAS/SOLID - SYSTEM 28 Auswertung Oxidation: Abgabe von 6 Elektronen Reduktion: Aufnahme von

4 GAS/SOLID - SYSTEM 28 Auswertung Oxidation: Abgabe von 6 Elektronen Reduktion: Aufnahme von 6 Elektronen

4 GAS/SOLID - SYSTEM 29 Reaktionen beim Aushärten des Zements: Calciumsilicate reagieren beim Aushärten

4 GAS/SOLID - SYSTEM 29 Reaktionen beim Aushärten des Zements: Calciumsilicate reagieren beim Aushärten des Zements zu „Tobermoritphasen“.

4 GAS/SOLID - SYSTEM 30 Die Gaseinschlüsse erfolgen im nm – Maßstab rgasrgtartgartart Aufnahme:

4 GAS/SOLID - SYSTEM 30 Die Gaseinschlüsse erfolgen im nm – Maßstab rgasrgtartgartart Aufnahme: 300 k. V Hochauflösung im Transmissions-Elektronenmikroskop

4 GAS/SOLID - SYSTEM 31 Ytong® Steine ca. 1 Milliarde Euro Umsatz der Xella-Gruppe

4 GAS/SOLID - SYSTEM 31 Ytong® Steine ca. 1 Milliarde Euro Umsatz der Xella-Gruppe im Bereich Baustoffe (2008) Abb. Ytong-Stein, aus: http: //www. baudocu. at/5/pdcnewsitem/ 00/82/65/ytong. jpg

5 LIQUID/GAS - SYSTEM 32 Versuch 6 a: Nebel Ausgangsstoffe: - Trockeneis CO 2

5 LIQUID/GAS - SYSTEM 32 Versuch 6 a: Nebel Ausgangsstoffe: - Trockeneis CO 2 - heißes Wasser H 2 O Versuch 6 b: Kunstnebel - Propylenglycol C 3 H 8 O 2 - Wasser H 2 O

5 LIQUID/GAS - SYSTEM 33 Auswertung Versuch 6 a Abb. : Phasendiagramm des Wassers,

5 LIQUID/GAS - SYSTEM 33 Auswertung Versuch 6 a Abb. : Phasendiagramm des Wassers, aus: Hollemann, Wiberg, 2007

5 LIQUID/GAS - SYSTEM 34 Auswertung Versuch 6 b Vorteil gegenüber Trockeneis - Ausgangsstoffe

5 LIQUID/GAS - SYSTEM 34 Auswertung Versuch 6 b Vorteil gegenüber Trockeneis - Ausgangsstoffe sind lang lagerungsfähig - geringer Aufwand bei der Lagerung - geringe Kosten bei gleichzeitiger Flexibilität der Anwendung

6 LIQUID/SOLID - SYSTEM 35 Demonstration 3: Opal Der Opal ist ein amorphes Mineral

6 LIQUID/SOLID - SYSTEM 35 Demonstration 3: Opal Der Opal ist ein amorphes Mineral der Zusammensetzung Si. O 2. n H 2 O. Opale entstehen durch Polykondensation von Kieselsäure. Dabei kommt es zur kolloidalen Einlagerung von Wasser.

7 EINORDNUNG IN DEN LEHRPLAN 36 V 1 - 10. Klasse wässriger Redoxreaktionen in

7 EINORDNUNG IN DEN LEHRPLAN 36 V 1 - 10. Klasse wässriger Redoxreaktionen in Lösung V 2 - 10. Klasse Elektrolyse V 3 - 10. Klasse Elektrolyse, Redoxreaktionen Alternativ: Wahlthema im Bereich Angewandte Chemie, 12. Klasse D 1 - 7. Klasse Diffusion im

7 EINORDNUNG IN DEN LEHRPLAN 37 V 4 - 12. Klasse Chemisches Gleichgewicht Fakultativ:

7 EINORDNUNG IN DEN LEHRPLAN 37 V 4 - 12. Klasse Chemisches Gleichgewicht Fakultativ: im Bereich Abwasserreinigung, Fällungsreaktionen, 12. Klasse V 5 - 12. Klasse Gleichgewicht Chemisches D 2 - 10. Klasse Redoxreaktionen V 6 - 7. Klasse Übergänge Aggregatzustände und D 3 - 7. Klasse Erhitzen zur Stofftrennung, Stoffgemische

8 LITERATUR 38 Atkins, P. W. , de Paula, J. , Kurzlehrbuch Physikalische Chemie,

8 LITERATUR 38 Atkins, P. W. , de Paula, J. , Kurzlehrbuch Physikalische Chemie, 4. Auflage, Wiley-VCH, Winheim 2008. Heinzerling, P. , Nanochemie in der Schule: Eine historisch experimentelle Annäherung, in: Pd. N – Chi. S (1/2006), S. 32 – 36. Hoffmann, T. , Kolloide, in: Chiu. Z (1/2004), S. 24 – 35 Holleman, A. F. , Wiberg, N. , Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, Walter de Gruyter, Berlin 2007. Jannasch, S. , Duvinage, B. , Eigenschaften von Kolloiden experimentell ermittelt, in: Pd. N – Chi. S (7/2006), S. 25 – 28. Kouetz, J. , Kolloidchemie – Von der Alchemie zur Nanotechnologie, in: Pd. N – Chi. S (7/2006), S. 2 – 4. List, P. H. , Arzneiformenlehre, Ein Lehrbuch für Pharmazeuten, 4. Auflage, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 1985. Mortimer, C. E. , Müller, U. , Chemie. Das Basiswissen der Chemie, 9. Auflage, Thieme, Stuttgart 2007. Pötter, M. , Vom Stoffgemisch z den Kolloiden, in: Pd. N – Chi. S (7/2006), S. 5 – 17. Tuckermann, R. , Wipper, K. , Cammenga, H. K. , Demonstrationsversuche zur Herstellung und zu den Eigenschaften von Kolloiden, in: Pd. N – Chi. S (7/2006), S. 18 – 24. Voigt, R. , Pharmazeutische Technologie. Für Studium und Beruf, 7. Auflage, Ullstein Mosby, Berlin 1993.

8 LITERATUR 39 http: //images. google. de/imgres? imgurl=http: //www. georeisecommunity. de/bild/regular/140601/Sevilla-Kathedrale. jpg&imgrefurl=http: //www. georeisecommunity.

8 LITERATUR 39 http: //images. google. de/imgres? imgurl=http: //www. georeisecommunity. de/bild/regular/140601/Sevilla-Kathedrale. jpg&imgrefurl=http: //www. georeisecommunity. de/bild/140601/Spanien-Sevilla. Kathedrale&usg=__ni 3 BPGht 6 x 7 SEPsxc. RAa 8 ph. Ggj. A=&h=733&w=550&sz=105&hl=de&start=12&tb nid=_Kf. XARIR_q. TGEM: &tbnh=141&tbnw=106&prev=/images%3 Fq%3 Dsevilla%2 Bkathedrale%26 g bv%3 D 2%26 hl%3 Dde www. xella. de/downloads/deu/press/1_Xella_auf_Wachstumskurs_61. doc matsci. iw. uni-halle. de/Kressler/EDUCATION/lectures/VOScript 6 -Phys. Chem. Pharm. doc – http: //books. google. de/books? id=t 0 t 1 g 7 CN 0 BMC&pg=PA 59&lpg=PA 59&dq=ausf%C 3%A 4 llen+von+ kolloiden&source=bl&ots=BZKYsosg. L&sig=mm. RMn. V 9 x. P 7 qml 3 risl. NFr. Qq. Ep 10&hl=de&ei=GUUu. Sov. GPMKws. Aa 6 o. C_CQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1 http: //www. rechtsklick. org/alt/online_lesen/Jahresarbeit_Komplett-img 3. png http: //www. bau-docu. at/5/pdcnewsitem/00/82/65/ytong. jpg http: //darwin. bth. rwth-aachen. de/opus 3/volltexte/2006/1371/pdf/Noyong_Michael. pdf