10-1 m - Technoseum

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ANHANG/LöSUNGEN
weitere Aufgaben
a)
b) Reinigungsmittel, Reinigungsgeräte
Suspension oder echte Lösung (Bearbeitungsideen S. 55)
Experiment 1
Die Zitronensäure reduziert das dreiwertige Gold zu nullwertigem
Gold. Sie dient aber auch als Stabilisator und verhindert die Aggregation
der Goldkolloide. Da Zitronensäure als Stabilisator aber
eher schlecht geeignet ist und es deshalb trotzdem zur Bildung
von Goldaggregaten kommt, variiert die Größe und daher auch
die Farbe der entstehenden Goldsuspensionen.
Farbe vgl. Text
Experiment 2
Enthält die Lösung Nanopartikel, lässt sich der Weg des Lichts
durch die Lösung anhand der Streuung verfolgen.
Experiment 3
Kaliumoleat lagert sich aufgrund seiner Struktur an der Phasengrenze
an. Der hydrophobe Teil des Moleküls (Kohlenwasserstoffschwanz)
zeigt in die organische, der hydrophile Teil in die wässrige
Phase. Durch das Rühren werden die beiden Phasen durchmischt
und es bildet sich eine Emulsion. Die Kaliumoleat-Moleküle lagern
sich über Carboxylatgruppen an die Gold-Nanopartikel an. Diese
Anlagerung wird durch das starke Rühren und die Zugabe des Salzes
beschleunigt.
Durch die Zugabe von Salz wird die kritische Mizellenkonzentration
herabgesetzt und die Entmischung der entstandenen Emulsion
beschleunigt.
Beschriftung der Pfeile:
Pfeil 1: + Kaliumoleat; Pfeil 2: + NaCl, Rühren; Pfeil 3: Phasentransfer
Experiment 4
Verdünnnungen: Suspension mit 5 Gew.-% 1:10; mit 10 Gew.-%
- 1:20, mit 15 Gew.-% - 1:30, mit 20 Gew.-% - 1:40,
Der Lichtstrahl wird durch die zunehmende Partikelgröße immer
stärker gestreut. Die Farbe des gestreuten Lichts wird mit zunehmender
Partikelgröße immer mehr ins Rötliche verschoben, da die
Blauanteile des Lichtes durch destruktive Interferenz ausgelöscht
werden.
Magnetische Flüssigkeiten – Ferrofluide
(Bearbeitungsideen S. 58)
Experiment 1
Im Schritt 1 wird durch die Zugabe der Natronlauge Magnetit ausgefällt.
Reaktionsgleichung: 8 NaOH + 2 FeCl 3 + FeCl 2 → Fe 3O 4 + 8 NaCl
+ 4 H 2O
Im Schritt 2 wird durch den Waschvorgang überschüssige Natronlauge
und störendes NaCl ausgewaschen.
Der im Schritt 3 zugegebene Diethylenglykol stabilisiert die entstandenen
Magnetitpartikel und erhöht die Viskosität der magnetischen
Suspension.
Experiment 3
Magnetische Nanopartikel werden durch Tenside stabilisiert.
Van-der-Waalskräfte (Bearbeitungsideen S. 61)
Aufgabe 1: vgl. Text
Aufgabe 2: Die Bilder zeigen, wie die Feinheit bzw. Dichte der
Spatulae mit zunehmender Masse der Tiere abnimmt. Die Kurve
bricht bei einer Masse von 100 g ab und zeigt, dass noch feinere
Spatulae nicht möglich sind, d.h. eine Bergziege mit Hafthaaren
ist nicht möglich.
Aufgabe 3
Haftkraft des Geckos:
4 x 1,5 x10 6 x 200 x 10 x 10 - 9 N = 12 N
Füße Seta pro Fuß Spatulae pro Seta Haftkraft einer Seta
Die Tiere wiegen ca. 100 g, d.h. die Tiere heften sich mit einer
mehr als zehnmal größeren Kraft als ihrer eigenen Gewichtskraft
entspricht über Kopf an eine Glasplatte. Dabei muss aber berücksichtigt
werden, dass die Geckos beim Laufen nicht mit allen
Füßen gleichzeitig haften und der Haftmechanismus auch in der
Abrollphase funktionieren muss. Nicht desto trotz: Hin und wieder
fallen auch Geckos von der Decke.
Spidermann: benötigte Haftkraft 1.000 N, d.h. 84 Geckos, um sich
nur an der Wand zu halten.
Vom Mikroskop zum Rastersondenmikroskop
(Bearbeitungsideen S. 63)
Aufgabe 1
Aufgabe 2: vgl. Text
Aufgabe 3
Eine Linse wird als Okularlinse verwendet und hat nach VOkular =
250 / f eine Vergrößerung um das Zehnfache.
Die zweite Linse wird als Okularlinse verwendet und muss deshalb
einen Abbildungsmaßstab M von 10 : 1 haben.
Mit dem Strahlensatz ergibt sich: M = B / G = (b-f) / f, d.h. für die