Physikalische Hinweise zu den „Zauberfarben (12)“ Datei: 12-Physik-Hinweise Zauberfarben.ppt – Stand:21.08.2017 Physikalische Hinweise zu den „Zauberfarben (12)“ Adhäsionskräfte, Kapillarwirkung Die Watte des Wattestäbchens saugt das Wasser ins Filterpapier; dort breitet es sich kreisförmig aus. Warum breitet sich das Wasser im Filterpapier aus? Wir können uns den Aufbau des Filterpapiers als ein Netzwerk von eng zusammengepressten dünnen Papierfasern vorstellen. An der Oberfläche dieser winzigen Fasern wirken molekulare Anziehungskräfte zwischen Fasermolekülen und Wassermolekülen. Wir nennen sie Adhäsionskräfte. In engen Hohlräumen ist ihre Wirkung besonders stark ausgeprägt, so dass das Wasser gegen die Schwerkraft aufsteigen kann und wir sprechen von Kapillarwirkung. Die molekulare Anziehungskraft zwischen den Teilchen unterschiedlicher Stoffe heißt Adhäsionskraft, die zwischen Teilchen des gleichen Stoffes heißt Kohäsionskraft. Kohäsionskraft im Stoff (Filterpapier) Adhäsionskraft zw. Stoff und Wasser Kohäsionskraft im Wasser Was macht das Wasser mit der schwarzen Farbe? Bei seiner Ausbreitung im Filterpapier trifft das Wasser auf die Filzstiftlinien, löst sie auf und nimmt die einzelnen Farbteilchen mit. Schwarz ist nämlich keine reine Farbe sondern ein Gemisch verschiedener Farbstoffe. Die Teilchen der einzelnen Farbstoffe werden an den feuchten Papierfasern unterschiedlich stark festgehalten und wandern daher verschieden schnell. Auf diese Weise zerlegt das Wasser die schwarze Farbe; ihre unterschiedlichen Farbanteile werden getrennt und es entstehen bunte Farbringe und Muster. Diese Farbverläufe werden Chromatogramme genannt. Sie unterscheiden sich von Fabrikat zu Fabrikat der Filzstifte. Nicht bei allen schwarzen, wasserlöslichen Filzstiften wird die Farbe bei diesem Vorgang zerlegt. Wir arbeiten mit den Fabrikaten von stabilo Pen 68, Edding 1200 und Stylex. Kapillarwirkungen im Alltag Der Versuch verdeutlicht ein für die Chemie wichtiges Trennverfahren, die Chromatografie. Dafür braucht man ein Lösungsmittel, in dem sich der zu untersuchende Stoff in seine Bestandteile auflöst. Diese Bestandteile werden dann unterschiedlich stark vom Filterpapier festgehalten, so dass sich das Gemisch trennt (bei unserem Versuch ist Wasser das Lösungsmittel: es zerlegt die schwarze Farbe und transportiert die einzelnen Farbteile unterschiedlich schnell durchs Filterpapier). Leider begegnen wir den Adhäsionskräften auch bei Mauerfeuchtigkeit. Wenn keine Wassersperre im Mauerwerk eingebaut wurde, wird das Grundwasser in die Wände gezogen (aufsteigende Nässe). Dabei transportiert das Wasser Salze aus dem Untergrund ins Mauerwerk, die dieses zerstören können. Weitere Beispiele für Adhäsionskräfte Schneidet kleine Figuren von Plastiktüten aus, z.B. Kreise, Vierecke, Dreiecke, Herzen, Sterne. Feuchtet sie etwas an und drückt sie auf den Deckel einer CD-Hülle. Sie bleiben haften. Die Haftwirkung bewirken kleine molekulare Anziehungskräfte, die Adhäsionskräfte. Sucht euch weitere glatte Oberflächen im Klassenzimmer, an denen eure Figuren haften bleiben, zum Beispiel: an Spiegeln, Fensterscheiben, an glasklaren Dokumentenhüllen, usw.…. Gebt etwas Wasser mit Lebensmittelfarbe vermischt in eine Schale. Nehmt ein Zuckerstück mit der Pinzette und haltet eine Ecke des Würfelzuckers in das gefärbte Wasser. Was geschieht? Der Zucker saugt das gefärbte Wasser durch die Adhäsion zwischen den Kristallen auf (Kapillarwirkung). Übrigens: Lebensmittelfarbe ist essbar. Bilderglas- oder Spiegelglasstücke haben so starke molekulare Anziehungskräfte, dass sie auf einander haften bleiben, obwohl sie relativ schwer sind. Wie kann man einzelne Konfetti-Blättchen aufheben? Man feuchtet den Zeigefinger an und drückt ihn auf das Konfetti-Blättchen; es bleibt haften. Den Zeigefinger feuchten wir auch an, wenn wir eine Buchseite umblättern wollen, die an der darunter liegenden haftet. Staub haftet auf Möbeln, Kreide an der Tafel, Farbe an der Wand; sie alle werden durch die Adhäsionskräfte festgehalten. Siehe auch: Unterrichtshinweise => „Zusatzversuche Adhäsion“.