A. Bvintxinger. Beitrage xur Kenntnis deer Dialyse. 145

der Abszisse asymptotisch 80-

nahernden Linie, wie sie in 70- ihrer typischen, in allen Ab- 611 - handlongen uber Dialysier- 50-

versuche wiederkehrenden 40- Form durch Fig. 1') gezeigt 30-

20- 10-

wird. Versucht man an Hand

derartiger Kurven die grund- I , , ,

l) Fig. 1 zeigt den eeitlichen Verlauf einer Dialyse in beeug auf C1' bei der Reinigung kolloider Kieselsiiure. (Siehe H. BBINTIINQEB, 2. anorg. u. allg. Chem. 169 (1927), 261, Fig. la.)

3 Derartige, nach diesem Gesetz ablaufende Vorgange sind e. B. die Ver- ringerung der Intensitat eines Lichtstrahls beim Hindurchtritt durch ein Medium, die Urnwandlung einer radioaktiven Substane, die Abkiihlnng eines erwlrmten Karpers uaw.

2. anorg. U. allg. Chem. Bd. 168. 10

146 H. Brintzilzger.

graphisch darstellen lassen, und die alle der allgemeinen Gleichung y = yo e - " - t gehorchen, worin yo den urspriinglichen Zustand, y den Zustand nach der Zeit f, e die Basis des natiirlichen Loga- rithmus und a eine Konstante darstellen. Fur den Fall der Dialyse wiire fur dieses Gesetz die Gleichung

(1) vorzuschlagen, in der c, die Anfangskonzentration, ct die Konzen- tration nach der Zeit t , und I eine von den Bedingungen - ins- besondere von der spezifischen Oberfliichel) -, unter denen die Uialyse durchgefuhrt wird, abhangige Konstante angeben.

Beim Versuche, die fiar eine ausgefiihrte Dialyse typische Kon- stante I zu ermitteln - cr , co und t sind experimentell festzustel- lende QroBen -, wird man dlerdings hiiufig die Beobachtung machen, daB h nicht einen konstanten, sondern in mehr oder weniger weiten Brenzen schwankenden Wort annimmt, daB also der Verlauf der Kurve, welche die A bhangigkeit der Konzentration des betreffenden Ions von der Dauer der Dialyse zeigt, sich nicht genau nach dem angefuhrten Gesetz vollzieht.

So ergeben sich z. B. aus den Versuchsdaten der der Fig. 1 eugrundeliegenden Dialyse fur I folgende, in Tabelle 1 anfgefuhrte Werte:

Tabelle 1.

c, = c, c - 1 . t

_ _ _ _ _ I ~ __ t 6 1 12 I 18 I 24 I 30 1 36

9 I 404,136 1 2E,115 1 '04,109 1 :,lo8 1 ::;08

_- plL-__--_- --.________-- __ - 4, 100 100 100 100 100 100

2!07

Ein ahnliches Ergebnis wird fur alle diejenigen Dialysen von vornherein vorauszusagen sein, bei denen bei zu geringer spezifischer Oberflache die zu dialysierende Flussigkeit nicht bewegt wird und infolgedessen eine Verarmung der Liisung an dem zu entfernenden Ion in der NZihe der Membran eintritt, bei denen eine VerInderung der spezihchen Oberftache erfolgt, bei denen die Konzentrations- differenz von Innen- und AuBenflussigkeit nicht steta die maximale ist und die bei groBeren Temperaturschwankungen 2, durchgefuhrt

I) Vgl. A. GUTBIEX und H. BXINTZINGER, 2. anorg. u. allg. Chew. 169 (1927), 236, FuEnote 3. (Uber die spezifische Oberfliiche und die GesetzmiiSigkeiten zwischen dieser und der Dialysiergeschwindigkeit wird demniichst in dieser Zeitschrift eine Abhandlung erscheinen.)

Untersuchungen iiber die Beziehungen rwischen Dialysiergeschwindig- keit und Temperatur sind zurzeit im Gange,

Beitrage xur Kenntnis der Dialyse. 147

worden sind. Damit eine Dialyse einen idealen, ihrem Grundgesetz ct = co 9 e - 2 - t folgenden Verlauf nehme, ist also zu fordern, da6 miiglichst keine zu geringe spezifische Oberflache gewiihlt und durch Ruhren der Innenfliissigkeit deren Verarmung an Elektrolyt in der Nahe der Membran vorgebeugt wird, dab durch stetige Erneuerung des AuBenwassers und Bewegung desselben, was u. a. durch die von R. ZSIOMONDY und R. HEYER~) im Sterndialysator geschaffene Einrichtung erreicht werden kann, die Konzentrationsdifferenz von Innen- und AuBenfliissigkeit in bezug auf den betreffenden Elektro- lyten stets maximal ist und Temperaturschwankungen auf ein Mini- mum herabgedriickt werden.

Eine groLIe Reihe von Dialysen wurde nun unter mijglichst genauer Einhaltung dieser Voraussetzungen rlurchgefiihrt. Dabei ergab sich, da6 in der Tat alle einen Verlauf nehmen, der dem von dem ange- fiihrten Gesetz verlangten 90

sehr nahe kommt. Zum 80

%C/:OO

Beweis sei eine in Fig. 2 durch die ausgezogene Li- nie graphisch dargestellte Dialyse von 50 cm3 $0- NaCl wiedergegeben, die

70

60

so 40

unter folgenden Bedingun- 30

gen durchgefuhrt wurde : 20

Dialysator: nach GRA- 10

Spez. Oberfliiche: 5,0, Stunden. HAM.

1 2 3 4 5 6 7 8

Temperatur : 18O(nahe-

Innenlisung mit einer Riihrvorrichtung langsam bewegt. AuBenwasser: 1,5 Liter; ebenfalls langsam bewegt. Wasserwechsel: in den ersten 3 Stunden viertelstiindig, nachher

halbstiindig. Die AuBenfliissigkeit wurde auf einer solchen Hohe gehalten,

daB sie die Membran nur gerade beruhrte. Um eine Veranderung der spezifischen Oberflache durch die

Probeentnahmen fur die Analyse zu vermeiden, wurde die ent-

Fig. 2. zu kons tan t).

*) 2. anorg. Chem 68 (1910), 169; KoZloidxeitschr. 8 (1911), 123. 10*

148 H. Byintxinger.

nommene Fliissigkeitsmenge sofort aus der Innenfliissigkeit einer unter genau denselben Bedingungen parallel durchgefahrten Dia- lyse ersetzt.

Fur die Analyse wurde in den ersten 3 Stunden jede halbe Stunde, dann nur noch stundlich 1 cm3 der Innenlbsung ent- nommen, mit n/100-AgN0,- und NH,CNS-Lasungen dessen Ge- halt an C1-Ion bestimmt, und auf Prozent vom urspriinglich vor- handenen Qehalt an C1-Ion berechnet.

Aus den so erhaltenen Daten wurde 1 errechnet und hierfiir der Mittelwert 3, = 0,75 gefunden. Setzt man diesen Wert in die Gleichung ein, so lassen sich die nach den verschiedenen Zeit- abschnitten von c, = 100. e-0J76' t geforderten Werte fur c, finden. Diese rechnerisch gefundenen Werte wurden ebenfalls in das Koor- dinatensystem von Fig. 2 eingetragen, wobei sich die gestrichelt gezeichnete Kurve ergab. Die vortreff liche Ubereinstimmung der nach den experimentell und den durch Rechnung gefundenen Daten verlaufenden Kurven besfatigt die Richtigkeit des Abklingungs- gesetzes der Dialyse.

Zieht man die Gleichung cL = c, - e m i t von c,, = c, ab, dann

worin c, - c, der nach der Zeit t durch die Membran diffundierten Elektrolytmenge entspricht. Differenziert man nun die Gleichung (2) nach t, so erhalt man

die - c ) a t Hierin driickt die Abhiingigkeit der die Membran passie-

renden Elektrolytmenge von der Zeit, m. a. W. die Dia lys i e r - g e s c h w in d i g k e i t Bus.

Die nach der Zeit t im Dialysator noch vorhandene, bzw. aus dem Dialysator entfernte Elektrolytmenge ist, wie aus den Glei- chungen (1) und (2) hervorgeht, keine lineare Funktion der Zeit, sondern eine Exponentialfunktion derselben. Nach Gleichung (3) ist auch die Dialysiergeschwindigkeit eine Exponentialfunktion der Zeit; sie ist nach Qleichung (4) in jedem Zeitpunkt wiihrend der Dialyse direkt proportional der in dem betreffenden Moment

Beitrage xur Kenntnis der Dialyse. 149

herrschenden Konzentration der Innenlbsung - Konzentration 0 des AuBenwassers vorausgesetzt -, sowie der fur die betreffende Dialyse typischen Konstanten A.

Nun ist verstandlich, daB bei Beginn der Dialyse - wenn also die Konzentration der Innenlbsung am hbchsten ist -, die in der Zeiteinheit ins AuBenwasser diffundierende Elektrolytmenge am grbBten ist, daB diese aber infolge der von Sekunde zu Sekunde sich verringernden Konzentration der Innenlosung ebenfalls von Sekunde zu Sekunde kleiner wird. Bei unendlich kleiner Konzen- tration , also unendlich kleiner Konzentrationsdifferenz von Innen- und AuBenfliissigkeit, wird demnach auch die in der Zeiteinheit ins AuBenwasser gelangende Elektrolytmenge unendlich klein. Dadurch erhalt das bei allen Dialysierversuchen zu beobachtende zahe Zu- ruckhalten der letzten Elektrolytspuren eine ganz besondere Beleuch- tung, und es wird die Aufgabe weiterer Forschung sein mussen, fest- zustellen, ob es sich bei den bei der Reinigung von Kolloiden durch Dialyse zuruckbleibenden kleinsten Mengen von Elektrolyten nur um nach den hier entwickelten Anschauungen mit unendlich ge- ringer Geschwindigkeit ins AuBenwasser diffundierende, oder durch Adsorption an das betreffende Kolloid zuriickgehaltene Ionen han- delt. Moglicherweise, und manches spricht dafiir, ist hier aber ein Auseinanderhalten der Wirkungen beider Effekte gar nicht mbglich, aondern die in einem dialysierten kolloiden System gefundene Elek- trolytmenge entspricht wahrscheinlich der Summe auuB den durch beide Wirkungen bedingten Mengen.

Jena, Anorganisohe Abteilmg des chemisehen Laboratoriums der Usiversitlil, den 16. September 1927.

Bei der Redaktion eingegangen am 11. Oktober 1927.