Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Fragen zur allgemeinen Chemie; alles, was in keine andere Kategorie passt.

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Markus33
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Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Markus33 »

Hallo!
Ich interessiere mich generell für Zeitkapseln, z.B. mit Papier darin oder Datenträgern wie die M-Disc (die sehr robust und lange haltbar sein soll). Wie man solche Dinge eben über sehr lange Zeiträume (auch unter Frost) lagern kann (ca 20 - 500 Jahre).

Ein konkreterer nicht so verrückter Verwendungszweck wären meine Anlage-Silbermünzen die auch gern mit Sauerstoff reagieren. Oder kürzlich etwas roten Phosphor bekommen, der ebenfalls mit der Zeit mit Sauerstoff reagiert und sich zersetzt.

Da kam mir die Frage welches Schutzgas geeignet ist um es in Münz-Tubes oder ein Glas mit Phosphor zu füllen. D.h. Deckel auf, Schutzgas rein, Deckel wieder drauf.
Es sollte schwerer als Luft sein, nicht bei Kälte (-20Grad) flüssig werden und nicht allzu teuer.

Wenn ich mir die Dichte-Tabelle im Anhang ansehe wäre Argon ein günstiges und sicher reaktionsträges Gas für alle möglichen Zwecke.
Allerdings ist es nur wenig schwerer als Sauerstoff daher weis ich nicht ob sich damit erfolgreich ein Glas füllen lässt....

Weit schwerer wäre Butan. Ich habe das gerade mal aus einem Camping Kocher in ein Glas gefüllt und angezündet.
Das schein auch über längere Zeit in dem Glas zu bleiben wenn man es leicht abdeckt.
Allerdings roch der Raum nach Butan obwohl das eigentlich zu Boden sinken sollte...
Daher frage ich mich ob man das noch leichtere Argon auch so problemlos in ein Glas gefüllt bekommt?
Einfacher ginge das sicher mit dem viel schwereren Xenon oder Krypton aber das ist extrem teuer.

OK, Propan wäre für mich die bessere Wahl als Butan, weil es erst ab -42 Grad Flüssig wird.
Aber meine Frage nun: Ist Propan überhaupt als Schutzgas geeignet?
In meinem konkreten Fall von Phosphor und Silber reagiert beides mit Sauerstoff, nicht aber mit Propan. Ist das richtig?
M-Disc Datenträger sind aus Polycarbonat. Reagiet das mit der Zeit mit Sauerstoff?
Kann man sich dazu wo einlesen?

Argon wäre hier wohl das beste aber KA ob man das einfach in ein Glas füllen kann.
Hat jemand selbst schonmal Dinge unter Schutzgas verpackt?
(Die etwas verrückte Praxis von Zeitkapseln soll hier nicht Thema sein, nur die Theorie der Lagerung!)

Danke für Antworten !

Anhang
Dichte Tabelle Gase
https://www.chemie.de/lexikon/Liste_der ... toffe.html

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

Ob man Schutzgas wirklich braucht ist eine Frage. Zahlreiche jahrhundertealte Objekte, Schriften etc. belegen dass es auch ohne geht, allenfalls muss man kurz reinigen.
Dein Hauptproblem beim Schutzgas wird die Diffusion sein - durch Deckel, Plastikflaschen etc gibt es einen langsamen aber stetigen Austausch, nur Glas (zugeschmolzene Ampullen) ist langfristig dicht. Nach 2 oder 3 Jahren ist in einer Plastikflasche vermutlich kein bisschen mehr Ar als sonst in der Umgebung.
Was du benutzt ist relativ egal - Ar oder N2 sind günstige Möglichkeiten. Die Dichte ist relativ egal bei dem geringen Unterschied der beiden zu Luft. Behälter mit Schlauch von unten her gut spülen und fertig, so schnell zieht das nicht ab.

Glaskocher
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Glaskocher »

Es gibt weder DAS Gefäß noch DAS Schutzgas. Für jeden Zweck brauchst Du eine optimale Kombination aus Beidem.

Für Papier und Datenträger sollte es ausreichen, daß das Gefäß luftdicht und im Inneren weitgehend trocken ist. Zusätzlich ist bei billigen Papieren ein Säureschutz sinnvoll.

Be Silbermünzen sollte Obiges auch reichen, wenn Du etwas Kupferwolle mit drin hast als Fänger für Schwefelwasserstoff.

Roter Phosphor oxidiert langsam an der Luft. Daher kann das Einschweißen von vorportionierter und gereinigter Ware unter Schutzgas (kein Sauerstoff ;--) in Glasampullen sinnvoll sein.

Wer ernsthaft mit Schutzgas arbeiten will, der braucht auch gutes Vakuum. Man kann das Schutzgas nicht einfach wie Wasser ins Gefäß eingießen und dann den Deckel aufsetzen. Da mischt sich immer Einiges an Luft wieder hinein. Das normale Lagergefäß in der Chemie ist ein Seithahnkolben oder ein Schlenkrohr. Beide unterscheiden sich in Form und Volumen, aber nicht vom Verschluß her. Sie haben einen Normschliff als Hals und daneben einen Glas-Schliffhahn mit Schlaucholive. Der Schlauch zur Gas- und Vakuumversorgung (=Schlenkline) wird zuerst an den noch geschlossenen Hahn angeschlossen und mehrfach mit Vakuum und Schutzgas im Wechsel gespült, bevor der Hahn ins Gefäß geöffnet werden darf. Dann hat man bereits einen Überdruck an Schutzgas im Gefäß, bevor der Verschluß geöffnet werden soll. Für sehr empfindliche Inhalte "füllt" man zuerst Vakuum rein und heizt das Gefäß mit der Heißluftpistole (zur Not der weichen Brennerflamme) aus, daß an den Wänden adsorbiertes Wasser verdunsten und im Vakuum entsorgt werden kann. Dem Schlifffett kommt hier eine wichtige Funktion als Gleit- und Dichtmedium zu. Ein mit Pyrogener Kieselsäure fließgehemmtes Fett auf Basis von Vaseline hat sich im Normalfall als gut erwiesen.

Das gängigste Schutzgas ist Stickstoff, besser ist Argon. Andere mögliche Gase (CO2, Butan, ...) haben alle ihre Vor- und auch Nachteile.

Bei Gefäßen und Inhalten, die man nicht evakuieren kann/will, braucht man eine Technik, mit der man möglichst viel Luft ersetzen kann. in einem mehrfach gut gespülten Plastiksack kann man Einiges gut machen. Große Teile erfordern passende Gefäße und zuverlässige Verschlüsse. Das kann zum Problem werden. "Traditionelle" Zeitkapseln werden oft aus Metall gefertigt und dann zukletzt verlötet. Bis die Korrosion sich ins Innere gefressen hat, das kann dauern.


Die ultimative Zeitkapsel würde ein Glasgefäß sein, das nach der Befüllung zunächst mit Schutzgas gespült und dann verschweißt wird. Man beachte aber die möglichen Spannungen im erhitzten Material relativ zum Rest... Diesen Glasbehälter kann man anschließend, mit lagerstabielem Polstermaterial, in einer Blechhülle einlöten. Das sollte recht lange halten.

aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Im Wesentlichen schließe ich mich meinen Vorrednern an.
Die Dichtigkeit der Tuben dürfte Deine Pläne durchkreuzen.
Wenn Du es aber unbedingt ausprobieren möchtest, ist vorheriges Vakuum ist wichtig. Oder Du versuchst es mal in einer Glovebox - auch wenn Du vermutlich der erste Münzsammler wärst, der das so macht...
Das Schlimmste an Restluft ist noch nicht mal der Sauerstoff, sondern die Kondensfeuchte bei Temperaturwechsel.
Auch technische Gase können Verunreinigungen enthalten, die mit dem Silber reagieren. Insbesondere die Thioverbindungen, die Heizgasen absichtlich zugesetzt werden, sind Gift für das Edelmetall.
Und schließlich trägt die Münze den Hauptgrund fürs Anlaufen meist schon von vorherein an sich durch Kontakte mit Maschinen und Arbeiterhänden - es sei denn, es ist eine Ausführung in Polierter Platte, die nur mit Baumwollhandschuhen angefasst und sogleich verkapselt wurde.
Der wahre Numismatiker nimmt die nahezu unvermeidliche Patina als Zahn der Zeit an der Münze als Zeitzeugnis wohlwollend hin. :wink: Sie tut dem Erhaltungszustand der Münze bei entsprechenden Bewertungen keinerlei Abbruch.
Mein Tipp: Die Münze einkapseln, damit man sie fingerabdrucksfrei und auch ohne Baumwollhandschuhe eingehend betrachten kann, und die nahezu unausweichliche Veränderung hinnehmen. Nichts ist für die Ewigkeit: ich nicht, Du nicht und Deine Münzen auch nicht - auch wenn sie die Chance haben, mehrere Erbengenerationen zu überdauern - vorausgesetzt, es bringt sie niemand von denen vorher zur Scheideanstalt... :wink:

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lemmi
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von lemmi »

Sind Schlenkgefässe denn auch zum (längeren) Lagern von Substanzen geeignet? Die Schliffe sind doch auch nicht 100%ig dicht.
Wer ernsthaft mit Schutzgas arbeiten will, der braucht auch gutes Vakuum.
Warum eigentlich? Reicht spülen mit Schutzgas nicht aus, um die Luft effektiv zu verdrängen? Und sollten Spuren verbleiben: ist der Unterschied chemisch relevant? Kommt vermutlich auf die Substanz an...
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Glaskocher
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Glaskocher »

Das Schlifffett ist, in der Tat, der limitierende Faktor. An den Gefäßen, von denen ich weiß, daß sie seit 20 Jahren verschlossen sind, sind in manchen Fällen Undichtigkeiten entstanden. Viele sind aber immer noch im Originalzustand. Trockenes Cobaltchlorid ist immer noch dunkelblau, ohne rosa Tupfer. Andere Präparate waren allerdings nicht mehr ganz so frisch, wie erwartet.

Für Flüssigkeiten und gut rieselnde Feststoffe eignen sich Young-Gefäße. Die haben einen herausnehmbaren Teflon-Schraubhahn, der das einzige Loch zum Nutzraum verschließt. Am seitlichen Ansatz ist entweder eine Schlaucholive oder ein Normschliff, in den man hinein destillieren kann und ihn später mit einer passenden Hahnolive verschließt. Diese Gefäße sind sehr zuverlässig, solange die Ventildichtung exakt an der Glaswand anliegt.

Bei sehr kleinen Mengen und sehr empfindlichen Substanzen reicht das Eintauchen vom Schlauch nicht mehr. Da werden Gefäße auch hingabevoll doppelt ausgeheizt, um die Reaktanden nicht auf Seitenwegen als Hydrat oder Oxid zu verlieren.


Substanzen in Ampullen werden oft unter Vakuum eingeschweißt, weil die Glaswände dadurch recht einfach zum Kollabieren gebracht werden können. Das Einschweißen unter Gleichdruck erfordert ebenfalls Geschick, weil das sich ausdehnende Gas die heiße Wand auch aufdehnen kann. Letzteres kann man allerdings auch zum Nutzen einsetzen. Das verhindert hauchdünne "Zipfelmützen" am Kopf.

aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Wann und wie entfernt man beim Zuschmelzen der Ampullen unter Inertgas/Vakuum eigentlich die Gaszu-/abführung? An der Stelle herrschen schließlich immens hoheTemperaturen...

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

lemmi hat geschrieben:
Donnerstag 5. Januar 2023, 10:02
Warum eigentlich? Reicht spülen mit Schutzgas nicht aus, um die Luft effektiv zu verdrängen? Und sollten Spuren verbleiben: ist der Unterschied chemisch relevant? Kommt vermutlich auf die Substanz an...
Wenn man mit kleinen Mengen sehr empfindlicher Substanz arbeitet die man mühsam rein erhalten hat - nein.
Für die Zwecke von Markus33 - definitiv ja, alles andere wäre ein Overkill.

Butangas aus der Kartusche wäre übrigens eine schlechte Idee für die Silbermünzen da es mit kleinen Mengen S-Verbindungen aus Sicherheitsgründen besser riechbar gemacht wird :)

Glaskocher
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Glaskocher »

Man arbeitet beim Abschmelzen der Vakuum-Ampullen zum Teil zweistufig. In der ersten Stufe wird die Ampulle unter Schutzgas befüllt und der Hals bei Gleichdruck verjüngt, daß nur noch ein feiner Kanal in dickwandigem Rohr übrig ist. Dabei verändert man den Durchmesser des Rohres, ohne es zu ziehen oder zu stauchen. Man läßt die Oberflächenspannung iohre Arbeit verrichten. Dann wird evaluiert und eher der obere Bereich der Engstelle erhitzt. Durch die dicke Glaswand und das Vakuum zieht sich das letzte Loch zu und man kann dann die Verbindung "durchbrennen", bis sie getrennt ist. Man erhitzt anfangs vorsichtig und pendelnd, immer das Glas beobachtend. Erst wenn der Kanal kontrolliert kollabiert und sicher verschlossen ist kann man genug Hitze geben zum Trennen. Man schmilzt eher das Glas durch, als daß man es zieht, um die Trennung zu forcieren.

aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Ja, das erklärt aber noch nicht, wie man eine normale Ampulle unter laufender Inertgasbefüllung (ohne Vakuum) zuschmelzen kann.

Haben Vakuumampullen Glasschliffverbindungen, die man nach dem Abschmelzen einfach wegwirft?

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

Ampullen haben einen langen Hals, da kann man bequem einen Schlauch aufsetzen.

Bild

Glaskocher
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Glaskocher »

Man kann die Schliffe nach Gebrauch wieder an neue Unterteile dran blasen. Mit dem "Wachstum" der Verbindungen werden sie mit der Zeit länger und müssen gelegentlich vom "Zuwachs" befreit werden. Somit bleiben die Schliffflächen über lange Nutzungsdauern erhalten.

Der Hals dieser Ampullen wird plötzlich verdammt kurz, wenn man mit einer heißen Flamme die Mitte der langen Verjüngung erhitzt. Da braucht man besser ein längeres Rohr (10cm mehr), um den Schlauch "rauchfrei" ansetzen zu können. Ich weiß, wie nahe man mit ungegarten Fingern an die Arbeitsstelle heran kommt. Diese Entfernung, plus Sicherheitsabstand, gestehe ich dann dem Schlauch zu. Im Normalfall (unter Luft und Flammgasen) greift man das obere Ende mit der Pinzette oder schmilzt einige Reste als Handhabe dran.

aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Sind denn normale Schmelzampullen vakuumstabil?

Man könnte die Inertgaszuführung (ohne Vakuum) ja auch über ein dünnes Glas- oder Metallrohr bewerkstelligen, oder? Das sollte dann auch etwas mehr Nähe zur Brennerflamne aushalten können als ein Gummischlauch...

Markus33
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Markus33 »

Interessante Antworten!
mgritsch hat geschrieben:
Mittwoch 4. Januar 2023, 19:22
durch Deckel, Plastikflaschen etc gibt es einen langsamen aber stetigen Austausch
Der Punkt interessiert mich.
Wenn ich ganz banal Argon in ein Marmeladenglas (Glas!) strömen lasse bis es "überquillt" - erst mit hohem Druck dann mit weniger - und dann den Deckel draufschraube sollte auch in 10 Jahren noch die gleiche Menge Argon im Glas sein oder?
(Reste von Sauerstoff vernachlässige ich mal)
Argon ist doch schwerer als Luft (v.a. Stickstoff und Sauerstoff) und sinkt doch nach unten. Da würde doch sogar eine Glasscheibe bloß draufgelegt ausreichen sofern es an einem Ort ist wo kein Luftzug stattfindet.
?
Diffusion gäbe es wenn ich o.g. Schraubdeckelglas auf den Kopf stellen würde - durch die Gummidichtung oder den Deckel selbst sofern er aus Kuststoff ist.
Richtig?

Markus33
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Markus33 »

Glaskocher hat geschrieben:
Mittwoch 4. Januar 2023, 19:49
Es gibt weder DAS Gefäß noch DAS Schutzgas. Für jeden Zweck brauchst Du eine optimale Kombination aus Beidem.
......
Andere mögliche Gase (CO2, Butan, ...) haben alle ihre Vor- und auch Nachteile.
Inerte Gase haben aber doch einen breiten Anwendungsbereich oder?
Butan ist kein Inertgas. Heißt das, das es eher mit irgendwelchen Stoffen reagieren kann?

Nehmen wir mal als Beispiel eine Zeitkapsel und den ungünstigsten Gegenstand ein Smartphone oder Laptop (ohne Akku) mit unzähligen verschiedenen Stoffen darin die irgendwann vielleicht auch gegenseitig miteinander reagieren. Wäre da Argon nicht besser als garnichts?

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