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F: Momentan recherchiere ich für eine Fernsehsendung zum Thema "Leitfähigkeit von Wasser" und habe wieder einige Fragen:

- ist destilliertes Wasser leitfähig oder isoliert es, da keine Ionen darin sind?
- Welche anderen, idealerweise in der Erfahrungswelt der Zuschauer vorkommenden, flüssigen Isolatoren gibt es?

Wir haben vor, einen Ferneher oder einen anderen elektronischen Gegenstand, in einem mit Flüssigkeit gefluteten Becken, laufen zu lassen. Würde der Fernseher noch dann weiter laufen, wenn man destilliertes Wasser dazu geben würde? Was würde geschehen, wenn man Benzin oder Alkohol in das Becken gibt? Kennen Sie eine durchsichtige Flüssigkeit, die den Fernseher nicht sofort zerstört, sondern in der das Gerät noch einen Moment weiter laufen würde, bevor es kaputt geht?

Ich hoffe, Sie können mir bei diesem Thema weiter helfen.

A: Bei Ihrer Anfrage habe ich mich verwundert an den Kopf gefasst, weil sich meine Haare sträuben. Sie marschieren glatt auf die Katastrophe zu.
Natürlich enthält auch destilliertes Wasser Ionen. Denn Wasser dissoziiert - wenn auch in kleinem Umfang. Es liegen Protonen und OH^--Ionen in kleinen Konzentrationen vor. Ob es nun ein Isolator ist oder nicht, liegt an der Spannung, die Sie an Elektroden, die Sie ins Wasser tauchen, anlegen. Wenn man aber bedenkt, dass Sie im Fernsehgerät (wenn ich mich nicht irre...) an manchen Stellen Spannungen mit über 10 000 V haben, reicht das auch bei destilliertem Wasser zum effektvollen Kurzschluss völlig aus! Bedenken Sie, dass Sie dazu im normalen destillierten Wasser noch gelöste Säurebildner - vor allem CO₂ - haben. Deshalb ist es immer schwach sauer und es enthält noch viel mehr Ionen als Reinstwasser. Also Finger weg!
Bei höheren Spannungen leitet übrigens auch Alkohol den elektrischen Strom (-> Kurze Fragen - kurze Antworten 58).
Natürlich gibt es auch elektrisch nicht leitende Flüssigkeiten. Beispiele für Isolatoren sind reine Kohlenwasserstoffe - aber nicht Benzin im autotechnischen Sinne, da dieses Zusatzstoffe enthält. Weiter sind wirklich reine chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) zu nennen. So benutzte man früher PCB (polychlorierte Biphenyle) als Trafo-Kühlflüssigkeit. Sie haben leider darüber hinaus alle hervorragende Lösemitteleigenschaften und greifen Kunststoff-Isolationen auf den Leiterplatten usw. an und können zu Kurzschlüssen führen. Wenn Sie dazu noch brennbare Lösemittel wie Benzin nehmen, fliegt Ihnen alles mit einem grandiosen Knall um die Ohren.

Daher ist mein Rat: Nehmen Sie einen kleinen, klassischen Stromkreis mit Batterie und Glühlämpchen und zeigen Sie alles im handlichen Maßstab - so wie man es in der Schule macht. Sonst macht das mit dem Fernseher noch jemand nach!

F: Vielen Dank für Ihre Antwort. Können Sie mir vielleicht sagen, mit welchem Kohlenwasserstoff im Becken der Fernseher weiter laufen würde?

A: Nein.

Hinweis von Helfried Schiller (austriamicrosystems AG, A 8141 Schloß Premstätten): Er schlägt die Perfluorpolyether (PFPE) als geeignete Flüssigkeiten vor. Diese (ausgenommen bei einer Verbrennung) völlig ungiftigen, chemisch inerten, trockenen Flüssigkeiten (Solvay Solexis, "Fomblin" etc.) könnten für diesen Versuch geeignet sein.

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F: Ich studiere auf Lehramt Realschule in Schleswig-Holstein. Wir haben ein Praktikum "Unterrichtsversuche" in diesem Semester.

Die Versuche werden durchgeführt und müssen dann von uns Studenten erklärt werden. Da ich die Vorlesung Chemie der Metalle nicht gerade folgen konnte, wende ich mich nun an Sie. Und hoffe, dass sie mir bei der Auswertung des Versuches einen Tipp geben könnten.

Das Pulsierende Galiumherz
- man bringt 10-15 g Galiummetall (Schmelzpunkt 30°C) in eine Petrischale
- dann gibt man 50 mL Schwefelsäure (c = 6mol/L) dazu
- auf einer Heizplatte wird das Metall zum schmelzen erwärmt
- bei einer Temperatur von 40°-50° C gibt man 3-4 mL Kaliumdichromat-Lösung hinzu (c=0,1 mol)

-> man beobachtet einen flachen, pulsierenden Galiumtropfen.(sieht aus wie ein pulsierendes Herz)

Ich glaube es hat etwas mit Passivierung zu tun. Verstehe aber nicht wieso es die ganze Zeit ca. ½ Stunde weiter pulsiert. Und um ehrlich zu sein, ist mir die Reaktionsgleichung auch unklar.

A: Es handelt sich bei diesem Versuchsaufbau um einen alter Alchimistentrick mit der Bezeichnung "Chemisches Herz". Das chemische Herz ist ein galvanisches Element, bei dem man allerdings das giftige Quecksilber neuerdings durch geschmolzenes Gallium ersetzt.

Offenbar haben Sie nicht ganz aufgepasst. Es fehlt m. E. die unedelere Gegenelektrode zum "Herzmetall", nämlich ein sauberer Eisennagel (o. ä.). Bei dem Vorgang wird das "Herzmetall" als Anode mit Oxid überzogen - mit der Folge der Veränderung seiner Oberflächenspannung. Dadurch kommt es zur Verformung des Metallstropfens, und der Kontakt zur Gegenelektrode (Kathode) geht kurzfristig verloren; die alte Tropfenform der Anode wird wieder eingenommen, der Kontakt zur Kathode wieder hergestellt (usw.). Die Folge ist eine Oszillation des flüssigen Metalls.

(Hinweis: Inzwischen haben wir einen Tipp des Monats zu diesem Versuch.)

F: Vielen Dank für die Antwort! Ich hab tatsächlich den Eisennagel übersehen! Das lag daran, dass die Lösung so dunkel war. Und die Gruppe, die den Versuch durchgeführt hat, nicht darauf hingewiesen hatte. So macht das ganze auch Sinn!
Danke, danke, danke!
Schöne Grüße zurück.
P.S. im übrigen ist Ihre Seite spitze!

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F: Hallo! Wir haben im moment das Thema GLas in Chemie (ich habe Chemie als Neigunugsfach) Ich bin im Müntlichen nicht grade die beste und verbessere meine Note immer mit den Schriftlichen Sachen. Wenn diese Praktische Arbeit nicht 2 wird ist meine Versetzung in gefahr daher bitte ich Sie mir zu helfen.
Fragen:
Warum kann man für Glas keine FOrmel herstellen?
Beschreibe den Glaszustand mit eigenen WOrten.

A: Das mit der Formel stimmt so nicht. Man kann durchaus eine einfache Formel aufstellen, da es sich beim üblichen Glas um (Meta-)Silicate mit wohldefinierten Mischungs- und Ladungsverhältnissen handelt! Z. B. wäre die Formel für Normalglas

(2 Na, Ca)SiO₃

Zum Glaszustand lies unsere Unterrichtsmaterialien-Webseitengruppe "Glas".

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F: Ich arbeite sowohl an meiner Diplomarbeit als auch an einem Artikel über ein künstliches Glasriff vor Tobago, W.I.. Der Erbauer des Riffes behauptet, dass die Anlegung eines künstlichen Riffes aus gereinigten Glasflaschen umwelttechnisch unbedenklich ist. Das ist für mich auf den ersten Blick nachvollziehbar, da Glas hauptsächlich aus Quarzsand besteht. Die Flaschen würden über die Jahre wieder zu Sand zerrieben. SiO2 sollte also kein Problem darstellen. Doch wie verhält es sich mit den anderen im Glas enthaltenen Stoffen wie Na2O und CaO? Stellen die Zusatzstoffe beim Glaszerfall im salzigen Meerwasser eine Umweltgefahr dar? Oder ist Glaszerfall im Meerwasser tatsächlich völlig unbedenklich?

A: Der extrem langsame Glaszerfall ("Glaskorrosion") ist völlig unbedenklich. Denn Glas besteht nicht aus Quarz, sondern aus Silicaten. Auch Sand besteht nicht nur aus Quarz, sondern auch aus allen möglichen Silicaten. Die anderen Glasbestandteile gehen ja schließlich nicht als CaO oder Na₂O ins Wasser über, sondern als Na⁺- oder Ca²⁺-Ionen. Die Alkalinität des sich zersetzenden Glases können Sie aufgrund hervorragender Pufferkapazität des Meerwassers getrost vergessen. Auch eine etwaig dazwischen geratene Bleiglasflasche stellt kein Problem dar, da die Blei-Ionen in der chlorid- und sulfatreichen Umgebung keine lange Lebensdauer haben und rasch ausgefällt werden.
Somit ist die Idee des Riff-Erbauers in meinen Augen sehr gut. Ich finde es eher problematischer, zur Riffbildung eine große Menge an alten Schiffen oder Flugzeugen auf einem Punkt zu versenken (wie es auch gemacht wird).

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F: Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn Sie mir erklären könnten, wie und weshalb eine Glühbirne durchbrennt.

A: Der dünne Glühdraht in Glühbirnen besteht aus Wolfram und ist in einem Vakuum eingebettet. Statt des Vakuums kann auch eine Edelgasfüllung benutzt werden (Krypton-Lampen).
Dieser dünne Draht stellt einen hohen elektrischen Widerstand dar. Beim Durchfließen von Strom wird er auf über 2000 °C erhitzt und strahlt dabei das weiße Licht aus.
In diesem Zustand ist das Wolfram aber auch sehr empfindlich.
So kann schon ein kräftiger Stoß zu einem Bruch führen. Oder der Draht war nicht gleichmäßig genug hergestellt worden und hat deshalb eine Stelle, an der sein elektrischer Widerstand noch größer wird. Deshalb wird er an diesem Engpass noch heißer und schmilzt durch. Das bezeichnet man schon als Durchbrennen. Die Schmelze verdampft übrigens. Der Dampf kondensiert sofort auf dem relativ kalten Glas. Aus diesem Grund erkennt man durchgebrannte Glühbirnen am dunklen Glas-Fleck.
Wenn darüber hinaus durch Undichtigkeiten Spuren von Luftsauerstoff in den Gasraum geraten, oxidiert der Wolframdraht, d. h. er verbrennt diesmal richtig.

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