Experiment des Monats März 2017 Volumenkontraktion

Werden gleiche Volumina verschiedener Lösungsmittel gemischt, ergibt sich nicht unbedingt das doppelte Gesamtvolumen, es kommt zuweilen zu einer Volumenkontraktion.

Geräte und Chemikalien:
Ethanol (oder Brennspiritus), Wasser,
drei Meßzylinder (z.B. 2 x 25 ml und 1 x 50 ml
für den Modellversuch getrocknete Erbsen und kleine Linsen oder Senfkörner.

Durchführung:
Die kleineren Meßzylinder werden mit Wasser bzw. Ethanol (es kann Brennspiritus verwendet werden, nicht aber wasserhaltiges, wie Franzbranntwein) gefüllt. Ein Lösungsmittel kann zur Verdeutlichung angefärbt werden (hier Wasser mit Indigocarmin). Werden beide Lösungen nun im größeren Zylinder gemischt, ist das resultierende Volumen knapp 5% geringer.
Das gleiche Phänomen kann beim Mischen unterschiedlich großer Kugeln - oder ersatzweise von z.B. Erbsen und Linsen beobachtet werden.

Erklärung:
Der Modellversuch beruht darauf, dass die kleineren Partikel teilweise die Lücken zwischen den größeren ausfüllen. Dieser Effekt entspräche einer Volumenkontraktion beim Mischen von Flüssigkeiten aus unpolaren Molekülen, die sich erheblich in der Größe unterscheiden.
Beim Mischen von Wasser und Ethanol resultiert die Volumenkontraktion in erster Linie aus den stärkeren Wechselwirkungen in der Mischphase - zwischen Wasser- und Ethanol-Molekülen können mehr Wasserstoffbrücken ausgebildet werden, als in reinem Ethanol. Dieser Effekt überwiegt gegenüber der Reduktion der Brücken zwischen den Wassermolekülen.

Gefahren:
Ethanol ist leichtentzündlich.

Entsorgung:
Die Mischung kann zum Abwasser gegeben werden.

Literatur & Links:
Rüdiger Blume: Alkohol und Wasser
Dieter Ziessow, Marco Sielaff: Volumen realer Mischungen
diverse Schulbücher

Februar 2017: Fettgehalt von Milch

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Seite erstellt am: Dienstag, 28. März 2017, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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