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gelartiger Zustand beim Gefrieren von Alkoholen
Illum.-Ass.

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Einen guten Abend zusammen Wink,
das Wochenende vom 06.03.2010 nutze ich um den Kontakt mit Felix aufrecht zu erhalten; also fuhr ich an jenen Samstag in das schöne Großenhain. Glücklicherweise hatte er zurzeit flüssigen Stickstoff da, wodurch das Wochenende im Labor umso spannender wurde. Der Grund dieses Beitrags ist ein, eigentlich aus Langeweile, entstandener Versuch, dessen Ergebnisse recht interessant sind.
Wir begannen irgendwann mit Ethanol befüllte Reagenzgläser in den flüssigen Stickstoff zu halten und uns über "Vodka am Stiel" lustig zu machen. Nach wiederholtem Durchführen fiel Felix ein beim Gefrieren gelartiger Zustand auf. D.h. kurz vor dem Gefrierpunkt des Ethanols (-114°C) bekam der Alkohol eine gelartige Konsistenz, womit man durchaus lang gezogene Fäden aus Ethanol basteln konnte. Hier mal ein Bild davon:


Gut zu erkennen ist hier der lange Ethanolfaden

Der Wissenschaftseifer war von dort an gepackt und wir probierten es zunächst mit weiteren primären, danach auch mehrwertigen Alkoholen aus. Auch 2-Propanol(s. Foto), Butanol und Methanol zeigten einen gelartigen Zustand kurz vor dem Gefrierpunkt auf. Dagegen zeigten mehrwertige Alkohole wie Ethan-1,2-diol diese Geldbildung nicht.

Hier ein Bild vom gelförmigen 2-Propanol kurz vor dem Gefrierpunkt:


Wir probierten es auch noch mit sehr vielen anderen Lösungsmitteln wie z.B. Hexan, Aceton, Toluen, Pyridin, Diethylether, Benzol, Trichlormethan und Anisol aus, doch keines von diesen Lösungsmitteln zeigte ein ähnliches Verhalten beim Gefrieren. Alle hatten ähnlich dem Gefrierhalten von Wasser keine Gelbildung.

Hier noch mal ein Bild von dem gesamten Versuch:



Die Deutung dieses Verhaltens ist natürlich sehr waghalsig, es ist aber doch schon sehr offensichtlich, dass die Hydroxygruppe sehr großen Einfluss darauf hat. Wie sich die Kettenlänge darauf ausübt, konnte leider nicht absolut geklärt werden, da die Gelbildung in etwa der Reihenfolge Methanol < Ethanol > 2-Propanol > Butanol entspricht. Vielleicht gibt es eventuell eine besondere Anordnung bei dem Gefrieren bei x C-Atomen mit einer Hydroxygruppe, sodass die Gelbildung bei Ethanol am besten verläuft und bei niedrigeren und höheren Alkoholen (im Bezug auf die C-Kette) die Neigung dazu wieder fällt. Vielleicht werden neue Ideen ja auch hier diskutiert Wink Jedenfalls wollten wir euch das hier nicht vorenthalten Wink

mfg

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So wie ich das auf den Bildern sehe ist das eigentlich kein Gelartiger sondern ein sirupöser Zustand.Bei Ethanol ist das recht bekannt.So gibt es z.B. die Beobachtung, das Wodka wenn er shr kalt ist deutlich dickflüssiger ist als bei RT.Letztlich wird also mit sinkender Temperatur die Viskosität des Alkoholes erhöht.Woran das allerdings liegt weiß ich auch nicht.Ich könnte mir vorstellen , daß dies tatsächlich auf den von Dir angesprochenen Mechanismen beruht.Letztlich könnte man das vielleicht mit einem zuhnehmende Glasartigen Zustand vergleichen weil immer größere Agglomerate/Cluster in der Schmelze entstehen.Auf jeden Fall ne interessante Frage.

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Das mag sein, gelartig ist da etwas ungünstig gewählt Wink Leider findet man nichts im Internet darüber was dieses Phänomen wirklich wissenschaftlich erklärt.. schade eigentlich..

mfg

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Ich füge dem hinzu: Marci war auch noch dabei. Mr. Green

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Bei Wikipedia sind zumindest für Wasser unterschiedliche Viskositäten bei verschiedenen Temperaturen angegeben.Vielleicht ließe sich da ansetzen?
Bin dabei über folgende Kuriosität gestolpert: http://de.wikipedia.org/wiki/Pechtropfenexperiment Das nenne ich mal Zähigkeit eines Forschers auch wenn sich das Projekt echt ganz schon hinzieht Wink

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Unterschiedliche Viskositäten ja, aber nicht so das man damit das erste Bild im Beitrag mit Wasser wiederholen könnte. Von daher ist diese Viskositätsänderung bei Wasser zu vernachlässigen, bei Ethanol und halt auch anderen Alkoholen bemerkenswert und auf jeden Fall interessant zu wissen wieso das so ist..
Zu dem Experiment: ehm ja, wenn man sonst nichts zu tun hat Mr. Green

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Ich würde zur Erklärung auch auf einen zunehmend glasartigen Zustand nahe des Gefrierpunkts tippen, der bei Wasser wesentlich schwächer ausgeprägt ist weil es noch wesentlich polarer ist und bevorzugt geordnete(re) Cluster bildet. Das steht auch im Einklang damit, dass mehrwertige Alkohole weniger dazu neigen, dieses Phänomen zu zeigen.

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