Die chemische Ampel 1 - drei Farben nebeneinander

[mgritsch]

Doch, da bin ich nur durch kurzes Nachdenken drauf gekommen, und ohne Aussalzen kann das ganze gar nicht gehen da sich sonst MeOH und Wasser vermischen...
Was mir eher komisch vorkommt ist dass sich in einer gesättigten Carbonatlösung noch Cu lösen lässt und nicht quantitativ fällt...

Im Ergebnis jedenfalls sehr hübsch!

[Pok]

Unter Aussalzen verstand ich das Vorgehen, Wasser und MeOH erstmal zu mischen und dann durch Kaliumcarbonat das MeOH abzuscheiden. Dass die gesättigte Kaliumcarbonatlösung nötig ist, damit sich beide Flüssigkeiten nicht mischen, war mir natürlich auch klar.

Kupfer kann bei sehr hohen Kaliumcarbonat-Konzentrationen offenbar Komplexe bilden: "Komplexes Kaliumkupfer(II)-carbonat ist in Lsg. nur in Gegenwart von viel Kaliumcarbonat stabil." (Quelle)

[mgritsch]

Ob man es vorher mischt und dann aussalzt oder erst Salzlösung und dann MeOH dazu ist am Ende egal... Es wird sich das selbe Gleichgewicht einstellen

[lemmi]

Ich schätze das Aussalzen führt nicht zu reinem MeOH sondern zu einer wässrigen Lösung mit entsprechend höherer Dichte

Das war auch meine spontane Idee. Ausserdem musste ja irgendwie auch ein alkalisches Milieu herrschen damit eine gelbe Farbe auftritt. Das wäre in reinem Methanol kaum gegangen, wie Pok ja dann auch experimentell gezeigt hat.
Ob's da noch mehr Versuche aus der Frühzeit des Forums gibt, die noch nicht aufegklärt sind?

Es gibts noch einen anderen Artikel mit identischem Namen. Den Titel eines Artikels sollte man besser ändern.

Danke für den Hinweis! Da beide Versuche offenbar unter dem gleichen Namen kursieren, habe ich die Titel erweitert, die Bezichnung "chemische Ampel" aber gelassen, damit sie leichter zu finden sind.

[Reosir]

Die "Beule" bei der roten Phase kommt durch die größere Grenzflächenspannung zwischen beiden Flüssigkeiten zustande (im Vgl. zur unteren Phasengrenze).

Eine interessantes Detail
Ist zwar lang her, dass ich mich damit mal beschäftigt habe, aber eine Grenzflächenspannung sollte doch immer versuchen, die Phasengrenze zu verkleinern? D.h. wenn die Phasengrenze wie hier größer ist, sollte die Grenzflächenspannung eher kleiner sein. Aber auch das scheint mir noch nicht als Erklärung zu reichen: Eine kleine Grenzflächenspannung würde zwar die Ausbuchtung nach unten für eine geringe Energie erlauben, aber würde für die Ausbuchtung allein nicht reichen. Es braucht noch eine Kraft, die die Ausbuchtung fördert - d.h. bevorzugt am Rand nach oben wirkt. Ich tippe auf die gute Benetzung / kleine Grenzflächenenergie der mittleren Phase und Glas: Das könnte eine Art verstärkter Kapillareffekt sein, bei dem die Gegenkraft - die Gravitation - wesentlich weniger wirksam ist, weil drüber nicht Luft sondern der Aromat mit nur leicht unterschiedlicher Dichte und schlechter Benetzung von Glas ist. In Luft am Rand hochzusteigen, würde der mittleren Phase viel Energie kosten. Im Aromaten hochzusteigen, durch den Auftrieb wesentlich weniger.
Was meint ihr?

[Xyrofl]

Korrekt, es ist nicht die Grenzflächenspannung zwischen den zwei Phasen alleine entscheidend, sondern eher die Differenz zwischen den Grenzflächenspannungen von Phase1 zu Glas und Phase2 zu Glas. Wenn man Quecksilber und Wasser als zwei Phasen hat, dann ist der Meniskus des Quecksilbers aus diesem Grunde sogar genau anders herum, da Wasser die Glaswand viel stärker benetzen kann. Der Meniskus kann also ohne Weiteres invertiert werden, ohne dass die Oberflächenspannung zwischen den zwei Phasen dazu negativ werden müsste. Es ist eigentlich bloßer Zufall, dass die polareren Phasen mit der höheren Affinitiät zur Glasoberfläche auch meistens die dichteren Phasen sind. Bei Quecksilber, halogenierten Kohlenwasserstoffen, flüssigen Polyaromaten und einigen anderen apolaren Schwerphasen ohne hohe Affinität zur Glasoberfläche sehen wir deswegen den "inversen" Meniskus.

[CD-ROM-LAUFWERK]

Der Meniskus des Quecksilber wird doch da nicht invertiert? Quecksilber benetzt das Glas nicht, ohne Wasser ist er genau* wie mit Wasser.

*Ein kleines bisschen flacher

[Xyrofl]

Ich meinte, er ist genau anders herum als ein Meniskus normalerweise ist, nicht andersherum als an der Luft. Bei Chloroform wird er aber wohl wirklich auch in dem Sinne invertiert, dass er nach Zugabe des Wassers andersherum ist als vorher.

[lemmi]

Wie misst man eigentlich Oberflächenspannungen und was ist eine "starke" und was eine "schwache" Oberflächenspannung (ich meine Größenodrnungsmäßig)? Und was sind die molekularen Einflussfaktoren, die die Oberflächenspannung bedingen? Weichen die von Methanol und Toluol wirklich so voneinander ab?
Ich hätte vermutet, daß Toluol eine geringere Oberflächenspannung hat als Methanol, da es weniger polar ist, was die vdW-Kräfte zwischen den Molekülen schwächt.

Zur Frage des Meniskus: Ich stelle mir die Grenzfläche wie ein ausgespanntes Tuch vor, auf das man eine Flüssigkeit gießt. Eigentlich müsste bei stärkerer Tuchspannung (= Oberflächenspannung) der Meniskus glatter sein. Wenn die Spannung weniger stark ist, hängt das Tuch in der Mitte durch.

Aber der entscheidende Effekt ist wahrscheinlich - wie schon in der Diskussion herausgearbeitet wurde - die WW mit der Glaswand, d.h. die Fähigkeit, das Glas zu benetzen, was auch bei polaren Substanzen stärker der Fall ist, als bei unpolaren. Die Grenzfläche zwischen dem Methanol(-Wasser-Gemisch) und der Kaliumcarbonatlösung ist ja ganz glatt. Dito eine Grenze zwischen Ether und Wasser.

[Xyrofl]

Wie misst man eigentlich Oberflächenspannungen und was ist eine "starke" und was eine "schwache" Oberflächenspannung (ich meine Größenodrnungsmäßig)?

Im einfachsten Fall indem man mit einer Drahtschlinge, die an dem Arm einer Waage befestigt ist eine definierte Oberfläche aus der Flüssigkeit heraus zieht. Zum Herausziehen der Schlinge muss eine Arbeit verrichtet werden, das kann man messen indem man die Drahtschlinge an den Arm einer Waage hängt.

Seltsamerweise ist die Einheit der Oberflächenspannung die einer Energie pro Fläche, also ist sie eigentlich gar keine richtige Spannung, denn Spannungen haben die Einheit einer Kraft pro Fläche. Typische Werte sind 70 mJ/m² für Wasser, 20-30 mJ/m² für organische Lösemittel und einige 100 mJ/m² für geschmolzene Metalle.

Die Oberflächenspannung des Wassers ist echt deutlich über der von allen normalen organischen Lösemitteln, also wären sich Methanol und Toluol entgegen meiner Erwartung doch ähnlicher als Wasser vs. Methanol, wenn nicht das "Methanol" in diesem Versuch selber zu einem großen Anteil aus Wasser bestehen würde, denn sonst würde es über dem Toluol schwimmen, bzw. sich mit ihm mischen. Wie die Oberflächenspannung von Salzlösungen ist, kann ich nicht genau sagen, es ist schwer abzuschätzen.

Ich hätte vermutet, daß Toluol eine geringere Oberflächenspannung hat als Methanol, da es weniger polar ist, was die vdW-Kräfte zwischen den Molekülen schwächt.

So hätte ich das auch vermutet, aber offensichtlich überschätze ich in meiner Intuition hier den Einfluss der Wasserstoffbrücken maßlos. Die vdW-Kräfte sind beim Toluol als Aromaten übrigens besonders hoch, du meintest sicher Wasserstoffbrücken.

[CD-ROM-LAUFWERK]

Seltsamerweise ist die Einheit der Oberflächenspannung die einer Energie pro Fläche

J/m² = N/m = Kraft pro Strecke, falls das in diesem Zusammenhang einleuchtender ist. Üblich ist daher mN/m (milliNewton pro Meter, führer auch als dyn/cm).

Ja, messen über die bereitsgenannte Ringmethode z.B. nach Du Noüy oder auch über die Messung des Tropfenvolumens usw.


PS: Die Forensoftwaren lässt mich die URL nicht "verhyperlinken", daher 1x händisch klicken. Die Klammer macht offensichtlich bei der veralteten Software probleme: https://de.wikipedia.org/wiki/Tensiomet ... nspannung)

[Xyrofl]

Kraft pro Strecke, falls das in diesem Zusammenhang einleuchtender ist.

Das ist eben das Problem daran, eine Spannung sollte eigentlich die Einheit eines Drucks haben, also Kraft pro Fläche. Das ist sozusagen eine um eine Dimension verminderte Spannung. Irgendwo ergibt das schon ein wenig Sinn, weil wir ja mit der Oberfläche eine zweidimensionale Größe betrachten und bei den normalen Drücken und Spannungen in der Regel dreidimensionale Gebilde. Beim Druck und bei den mechanischen Spannungen haben wir dann Energie pro Volumen (Nm/m³ = N/m²) und hier Energie pro Fläche.

[Uranylacetat]

Ein schöner Show-Versuch! Ich würde im Titel "nebeneinander" auf "untereinander" ändern, denn das passt original zur elektrischen Ampel in der Reihenfolge...