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7 Verkapselung von Farbstoffen 133
Den Farbumschlag des Indikatorfarbstoffs TB kann man auch erreichen, indem
man saures, basisches und neutrales Wasser mit neutralen (d. h. gelben) Kugeln
überschichtet. Über dem Wasser mit pH 7 bleibt die toluolische Lösung gelb, über
dem basischen Wasser färbt sie sich mit der Zeit blau und mehr als die Hälfte der
Farbstoffmoleküle diffundiert zurück in die Wasserphase, während sich die
Toluolphase gelb färbt. Vermutlich geht der Anteil an Farbstoff verloren, der nicht
ionisch gebunden ist, da die Farbstoffmoleküle durch die in die Kugeln hineindiffundierenden
Hydroxyionen deprotoniert werden. Die Moleküle sind dann zweifach
negativ geladen und diffundieren zurück in die polarere wäßrige Umgebung. Sofort
bei der Überschichtung des sauren Wassers färbt sich die gesamte Q-µ-Gellösung
rot, d. h. der Farbstoff wird protoniert und geht in die in Toluol gut lösliche rote Form
über. Allerdings konnte durch einen Vergleich der Absorptionsmaxima des reinen
Farbstoffs in Toluol und der TB-gefüllten Kugeln gezeigt werden, daß sich ein
Großteil der Moleküle im Kugelinneren aufhält.
7.3.7 Mechanismus der Verkapselung
Als mögliche Verkapselungsmechanismen kommen zum einen die reine Ionenpaarwechselwirkung
zwischen den quatären Ammoniumionen und den negativ geladenen
Sulfonsäuregruppen der anionischen Farbstoffmoleküle, das Lösen der Moleküle in
dem möglicherweise im Partikelinneren vorhandenen „Wasserpool“ oder die
Kristallisation der Farbstoffmoleküle in den Q-µ-Gelen aufgrund der polaren
Umgebung hervorgerufen durch die ionischen Gruppen in Betracht. Wie bereits
mehrfach erwähnt, können in den Q-µ-Gelen mit der jeweils größten Anzahl an
Ammoniumionen auch die meisten Farbstoffmoleküle aufgenommen werden. Dies
erlaubt jedoch alleine noch keine Rückschlüsse auf den vorliegenden Mechanismus,
da noch zusätzliche Parameter bei der Verkapselung eine Rolle spielen könnten. Auf
diese soll nun näher eingegangen werden.
Die Tatsache, daß mit FBH auch ein kationischer Farbstoff, allerdings in geringerem
Umfang, verkapselt wird, und daß die bestimmten Farbstoff/Stickstoff-Verhältnisse
größer als das stöchiometrische Verhältnis sind (Tabelle 7.2), deuten darauf hin, daß
es sich nicht um eine reine Ionenpaarwechselwirkung handelt. Allerdings spielt diese
sicherlich die entscheidende Rolle, da sich beim flüssig/flüssig Phasentransfer, wenn
weniger Farbstoff angeboten wird, als verkapselt werden kann, kein Phasengleichgewicht
einstellt, sondern der gesamte Farbstoff aus dem Wasser