Untersuchungen über die Dichte und Lichtbrechung kolloider Lösungen

Clntersuchungen fiber die Dichte und Licht- brechung kolloider L isungen.

Von RobertWintgen-Bonn. (Eingegangen am 1~. 3uni 1915.)

Die Dichte und Lichtbrechung verschieden konzentrierter kolloider L6sungen yon Arsentrisulfid, Antimontrisulfid, Kiesels/iure, Molybd/in- s~iure, Eisenhydroxyd und Tannin wurde m6glichst genau gemessen und aus diesen Messungen die gesetzrn~il~ige Abh/ingigkeit der Dichte und Lichtbrechung vom Prozentgehalt bestirnmt. DaB dieselbe Ab- h/ingigkeit f/Jr alle bisher untersuchten kolloiden LOsungen besteht, ergab ein Vergleich mit den Messungen, die andere vorher auf diesem Gebiet ausgeffihrt h a b e n . - Unter der Voraussetzung, daft in der kolloiden L6sung das Dispersionsrnittel sein Volum und seine Licht- brechung nicht /indere, wurde sodann die Dichte, Lichtbrechung und Refraktion des in kolloidem Zustand befindlichen Stoffes berechnet und mit den entsprechenden Werten verglichen, welche andere f/.ir dieselben Stoffe ermittelt haben, wenn diese sich nicht in kolloidem Zustand befinden.

Die Darstellung der L6sungen.

Die kolloide ArsentfisulfidlOsung erhielt ich nach der Niethode von S c h u I z e 1) dutch Eintropfen einer ges~ittigten LOsung reinsten Arsentrioxyds in rnit Schwefel- wasserstoff ges~ttigtes Wasser unter gleichzeitigern Durchleiten eines kr~iftigen Strornes yon Schwefelwasserstoff. Zur Entfemung des tiberschiissigen Sch~efel- wasserstoffs wurde nach erfolgtem Urnsatz solange Wasserstoff dutch die L0sung geleitet, bis der Geruch nach Schwefelwasserstoff vOllig verschwunden war. Urn die kolloide LOsung auf ihre Reinheit zu prfifen, stellte ich folgende Unter-

�9 suchungen an. 25 ccrn der L0sung, entsprechend 25,023g, warden rnit Schwefel- s~ure angesauert und Schwefelwasserstoff hineingeleitet; die Menge des gefallten Arsentrisulfids betrug bei der ersten Bestirnmung 0,1296 g, bei der zweiten 0,1305 g, also irn Mittel 0,1301 g. Wurde hingegen die L0sung nut rnit Schwefel-

1) H. Sehu l ze , Journ. f. prakt. Chem. 25, 431 (1882). 17

2 5 2 KOLLOIDCHEMI$CHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 6--12

sSure versetzt, so belief sich die Menge des ausgeflockten Arsentrisulfids auf nur 0,1237 g. Im Filtrat konnten dann aber mit Schwefelwasserstoff noch 0,0062 g As2S3 gef/illt werden. Die Oesamtmenge des auf diese Weise erhaltenen Arsentrisulfids betrug also im Mittel 0,1299 g. Um festzustellen, ob in der LOsung Schwefel und Arsen in den vonde r Formel As2Sa verlangten Oewichtsverh~iltnissen vorl~igenl), wurden zwei Schwefelbestimmungen ausgeffihrt: dutch Oxydation der ammoniakalisch gemachten LOsung mit Wasserstoffsuperoxyd und Fallen der entstandenen Schwefels~iure mit Bariumchlorid. Die erste ergab 0,3680, die zweite 0,3678 g SO~Ba entsprechend 0,0505 g Schwefel, w/ihrend die im ganzen vor- handenen 1,299 g Arsentrisulfid 0,0508 g Schwefel verlangten. Die gefundene Menge Schwefel stimmt also mit der aus der Gesamtmenge des Arsentrisulfids berechneten Schwefelmengd ~berein. Mag nun das Arsentrisulfid wegen teilweiser Hydrolyse in Schwefelwasserstoff und arseniger S/iure oder aus anderen Griinden nicht vollst~ndig ausgeflockt werden, auf jeden Fall enth~It die LOsung, worauf es hauptstichlich ankommt, auf zwei Aequivalente Arsen drei Aequivalente Sehwefel. Auf die Gesamtmenge des Arsentrisulfids beziehen sich die in den Tabellen arl- gegebenen Prozentzahlen.

Die Herstellung der kolloiden AntimontrisulfidlC)sungen geschah nach den Angaben von S c hu lz e s) dutch langsames Eintropfen einer Brechweinsteinlosung in gesttttigtes Schwefelwasserstoffwasser unter bestttndigem Einleiten yon Schwefel- wasserstoff. Der Ueberschut] an Schwefelwasserstoff wurde wie bei der Arsen- trisulfidlOsung durch einen Strom yon Wasserstoff ausgetrieben. Die Entfernung der Weinstiure und des Kaliums geschah durch mehrttigige Dialyse in Pergament. schl/iuchen gegen flieflendes destilliertes Wasser. Die zur Priifung auf Reinheit der kolloiden L6sung ausgeftihrte Leitftihigkeitsmessung ergab nach achtttigiger Dialyse eine spezifische Leitftihigkeit yon 0,000101. Die LOsung enthielt also nut noch geringe Spuren yon Elektrolyten, die gegeniiber der Nlenge der kolloid gel6sten Substanz nicht in Betracht kommen.

Zur Darstellung der kolloiden KieselstiurelOsung bediente ich reich der Vorschrift yon E b 1 e r und Fe I 1 n eir 8), die sehr reine kolloide Kiesels~ure durch Hydrolyse yon Siliziumtetrachlorid und nachfolgende Dialyse herstellten. Es gelang mir ebenso wie bei dem Antimontrisulfid nur dann die Losung vor dem Koagulieren zu sehtitzen, wenn ich gegen destilliertesWasser dialysierte. Brunnen- wasser yon groBer Reinheit k---~ 0,00004 brachte den Inhalt des Dia]ysierschlauches nach wenigen Tagen zum Oerinnen. Die konzentrierteste zur Messung verwandte Kiesels~iurelOsung hare, wie sich aus einer Leitf/ihigkeitsmessung ergab, einen Salzs~iuregehalt yon weniger als 0,002 Proz.

Die kolloide Molybd~ns~urelosung war nacb der Vorschrift yon R o s e n - h e l m 4) dargestellt. Reinstes Natriummolybdat wurde in Wasser gel0st, mit einem Ueberschu6 yon 3,5prozentiger Salzs/iure versetzt und acht Tage in einem

a) D e c o u r d e m a u c h e , Journ. Chim. mdd. 3, 229 (1827); Ph. de C l e r - m o n t u. J. F r o m m e l , Compt. rend. 86, 828; 87, 330; W a r d , Am. Chemist. 4, 10; W. S p r i n g , Zeitschr. f. anorg. Chem. 10, 185 (1895); S.E. L i n d e r u. H. P i c t o n , Journ. Chem. Soc. 61, 114 (1892).

3) H. S c h u l z e , Journ. f. prakt. Chem. [2] 27, 320 (1880). a) E. E b l e r u. M. F e l l n e r , Ber. d. Deutsch. chem. Ges. 44, 1915 (1911). 4) A. R o s e n h e i m , Zeitschr. I. anorg. Chem. 37, 323 (1903).

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER L~SUNOEN 253

Thermostaten bei der Temperatur 450 stehen gelassen; saugte man den klebrigen, gelblich weiBen Niederschlag, welcher sich nach dieser Zeit abgesetzt hatte, auf der Nutsche ab und lieB ihn mit dem Filter anf einem Tonteller mehrere Tage im Vakuumexsikkator fiber Aetznatron trocknen, so erhielt man eine schwach gelb gef/irbte, beinahe durchsichtige, glasige Masse, welche sich in Wasser mit Letchtigkeit zu einer kolloiden LOsung von Molybd~ins~iure lOste. Sie liel] sich dutch Dialyse im Pergamentschlauch vorzfiglich reinigen, ohne dabei im geringsten reduziert zu werden, wenn man die Dialyse im Dunkeln ausfiihrte. Die konzentrierteste der gemessenen Losungen hatte nach ihrer Leitfiihigkeit h0chstens noch einen Oehalt yon 0,002 Proz. Chlornatrium.

Da aus EisenchloridlOsungen reine kolloide EisenhydroxydlOsung nicht dar- stellbar ist, ging ich yon Eisennitrat aus, welches sich nach der Vorschrift yon Seh eurer Ka stn er 1) leicht kristalliniseh gewinnen 1/tBt, wenn man die ferrinitrat- haltige LOsung genfigend stark abk/ihlt. Die Hydrolyse und Dialyse der L0sung yon Ferrinitrat in Wasser verl/iuft ganz glatt. Aus der Leitf/ihigkeit der kon- zentriertesten der zur eigentlichen Messung benutzten LOsungen ergab sich ein Prozentgehalt yon weniger als 0,002 Proz. Salpeters~iure.

Die Tanninlosung stellte ich dutch LOsen yon reinstem lufttrocknem Tannin der Firma Kahlbaum in Wasser dar. Es gelang nicht, das Tannin zu trocknen; eine Menge yon rund 20 g lufttrocknem Tannin hatte selbst naeh 50st/indigem Trocknen im Paraffinbad bei 130o und 12 mm Druck noeh kein konstantes Ge- wicht erreicht und bis dahin rund 1 g an Gewicht verloren~).

Die verschiedenen Konzentrationen wurden durch Verdfinnen einer abgewogenen Menge konzentrierter GrundI0sung mit einer abgewogenen Menge Wasser dargestellt. Auf diese Weise machte ich reich unabh/~ngig yon Tempe- raturschwankungen, die bei Volummessungen leicht Fehler verursachen kOnnen, und war durch einfache Rechnung imstande, sogleich die Gewichtsprozente zu ermitteln. Eine Korrektion ffir den Luftauftrieb wurde bei diesen W,~igungen nieht angebracht. Bei den kolloiden LOsungen der anorganischen Substanzen wurden die verschiedenen Verdtinnungen nicht wie beim Tannin aus derselben, sondem aus verschiedenen Grundl6sungen hergestellt. Zur Darstellung der kolloiden LOsungen des As,~SB dienten z.B. drei GrundlOsungen. Eine 0,5195prozentige LOsung lieferte die Losungen vom Prozentgehalt 0,3750, 0,2484, 0,2346, 0, 2025, eine 1, 634 prozentige eine LOsung mit dem Prozentgehalt 0,6350, eine 3,6475- prozentige Verdfinnungen mit 2,4524 und 1,2365 Proz. Dabei ist die zweite und dritte Grundl0sung durch Einengen verschiedener verdfinnter LOsungen unter vermindertem Druck gewonnen worden.

Die einzelnen LOsungen werden sich also nicht nur dutch den Prozent- gehalt, sondem auch durch den Dispersitatsgrad, d.h. die GrOt]e der einzelnen Teilchen unterscheiden, wie dies schon an der verschiedenen F/trbung der einzelnen LOsungen zu erkennen istg). Es sei bereits an dieser Stelle vorweg- genommen, daft ein Einflufl des Dispersit~itsgrades auf Raumefffillung und Licht- brechung sich nicht bemerkbar machte. Es ist nat/irlich nicht ausgesehlossen, im Gegenteil sehr wahrseheinlich, daft bei noch feineren Meflmethoden dieser Einflufl zutage tritt.

1) M. A. S e h e u r e r K a s t n e r , Ann. Chim. Phys. [3] 55, 330 (1859). ~) Vgl. E. F i s c h e r , Ber. d. Deutsch. chem. Ges. 45, 920 (1912). 8) H. S c h u l z e , loc. tit.

17"

254 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 6-12

Die Dichte. M e B m e t h o d e .

Alle Messungen sind bei 25,00 ausgeffihrt. Zur Bestimmung der Dichte bediente ich reich eines Pyknometers von etwa 50 ccm Inhalt, Die Temperatur des Bades wurde durch Thermoregulator und R/ihr- vorrichtung auf +__ 0,01 ~ konstant gehalten.

Dieses erreichte ich durch einen gew6hnlichen Quecksilbertoluolthermo- regulator, den ich etwas ab~inderte. Der obere Tell des Quecksilbergefiifles war, sower das untere Ende des Oaszufuhrrohres in dieses hinabreicht, ver- engt; eine geringe W~irmeschwankung ruft dann schon eine relativ grofle Ver- schiebung der Quecksilberkuppe hervor. Die Heizflamme wird zwar so etwas kleiner, ihre Wirkung kann aber leicht durch einen zweiten Hilfsbrenner ver- st/irkt werden.

Alle angegebenen Werte sind auf den leeren Raum und auf Wasser von 4 o reduziert und sind Mittelwerte aus mindestens zwei Bestim- mungen. Der Wasserwert des Pyknometers wurde vor und nach jeder Messung neu bestimmt.

E r g e b n i s s e .

Wie aus den folgenden Tabellen hervorgeht, ergab sich, dab die Zunahme des spezifischen Volums einer kolloiden L6sung sich proportional mit dem Prozentgehalt andert, wenn man unter Prozentgehalt die Anzahl g disperser Phase in 100 g Dispersionsmittel versteht. Dieser Prozentgehalt ist in den Tabellen unter pg angegeben, das gefundene spezifische Volum unter Vge~ ' Die Werte unter Vbor., die berechneten spezifischen Volumina, ergaben sich aus einer Extrapolationsformel durch Ausgleichen der Vge~.-Werte nach der Methode der kleinsten Quadrate unter Annahme, dab das spezifische Volum eine lineare Funktion von pg sei. Diese Extrapolationsformel ist unter jeder Tabelle angegeben. Unter A . 105 sind die Differenzen vgoCVber, verzeichnet. Unter dgef" stehen die entsprechenden aus Vge~" berechneten Dichtewerte.

1. A r s e n t r i s u l f i d .

Pg

0,2025 0,2484 0,5195 0,6350 1,2365 1,2634 2,4524 3,6475

dgef.

0,99843 0,99874 1,00057 1,00144 1,00565 1,00581 1,01423 1,02278

Vgef. Vber.

1,00157 1,00126 0,99943 0,99856 0,99438 0,99422 0,98597 0,97773

1,00157 1,00126 0,99938 0,99858 0,99441 0,99422 0,98599 0,97771

~ . io6

+ 0 + o +5 --2 --3 +0 --2 +2

Vber. = 1,00298 - - 0,0069272.pg

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER LOSUNOEN 255

2. A n t i m o n t r i s u l f i d .

Pg J dg el. Vgef. Vbor. J . lO 5

0,1302 0,1827 0,2500 0,3695

0,99809 0,99849 0,99908 0,99998

1,00191 1,00151 1,00092 1,00002

1,00191 + 0 1,00149 + 2 1,00095 - - 3 1,00001 + 1

Vbor.=l,O0294 - - 0,0079444.pg

3. K ie se l s i i u r e .

Pg

0,4554 1,081 1,432 3,238

dgef.

0,99965 1,00322 1,00522 1,01577

Vber.

1,00035 0,99679 0,99481 0,98447

1,00036 0,99679 0,99479 0,98447

Vber.:l,O0296 - - 0,0057106.pg

H . 105

- -1 + 0 + 2 + 0

4. Molybd~ins i iure .

Pg dget ' Vgef" Yber. H. 105

0,2827 0,6504 1,0219 1,2944

0,99936 1,00231 1,00529 1,00748

1,00064 0,99770 0,99474 0,99258

1,00064 0,99771 0,99475 0,99258

Vber=l,00289 - - 0,0079682.pg

+ 0 --1 - -1 + 0

5. E i s e n h y d r o x y d .

Pg dgef. Vgef. Vber. -4- 10 5

0,23036 0,60683 0,0030 1,0728 2,2759

0,99856 1,00095 1,00356 1,00405 1,01199

1,00144 0,99905 0,99645 0,99597 0,98815

1,00147 0,99902 0,99644 0,99598 0,98815

Vber.= 1,00296 -- 0,0065071. pg

- - 3 + 3 + 1 --1 + 0

256 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 6--12

6. T a n n i n .

Pg dgef. Vgef. Vber. z5 r . 10 5

0,13271 0,40803 0,97262 1,7894 3,3333 7,4767

13,070 15,229 24,478

0,99757 0,99856 1,00068 1,00374 1,00957 1,02555 1,04792 1,05683

1 ,09664

Vber.

1,00244 1,00144 0,99932 0,99627 0,99052 O,975O9 0,95427 0,94623 0,91188

1,00244 1,00141 0,99931 0,99627 0,99053 0,97511 0,95429 0,94626 0,91185

1 ,00293-- 0,0037211.pg

+ 0 + 3 + 1 + 0 - -1 - - 2 - - 2 - - 3 + 3

Aeltere Messungen.

Diesen Ergebnissen scheint eine Reihe fr/iherer, durch andere ausgeffihrter Untersuchungen zu widersprechen; denn nicht bei allen diesen hat sich die Dichte als eine lineare Funktion des Prozent- gehaltes erwiesenl). Der Grund hierfiir liegt nur darin, dal~ die einen unter Prozentgehalt g disperser Phase in 100 g LSsung, die anderen in 100 ecru L6sung verstehen. Wir setzen

Pv-----g disperser Phase in 100 ccm LSsung pg-----g disperser Phase in 100 g L6sung.

Unter der Voraussetzung, dat~ die Dichte der dispersen Phase und des Dispersionsmittels sich mit der Konzentration nicht /indere, l~it~t sich nun leicht zeigen, dab yon pg das spezifische Volum der kolloiden L0sung in linearer Weise abhangt, yon Pv die Dichte2). Es sei

Dispersionsmittel Disperse Phase Kolloide L6sung Dichte d w d d t

Gewicht lO0--pg I Pg[ 100

1 0 0 - - pg 1 O0 Volum 1)g

d d d l Dann ist 100--pg p~ t00

4 -- d w d d 1

1) Wo. Os twa ld , Grundrifl der Kolloidchemie, I. (Dresden 1911), 155; M. Navassa r t , Kolloidchem. Beih. 5, 313 (1914).

3) W. N e rns t , Theoretische Chemie (Stuttgart 1909), 104.

WINTOEN, D1CHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER LOSUNOEN 257"

Bezeichnet man das spezifische Volum der L6sung mit vl, so ist

I I I I v, ~--- -a--~ q- ~o-~ (d - - ~ ) �9 Pg

v I = K1 + K2 �9 pg

Das spezifische Volum ist also eine lineare Funktion y o n pg.

Es ~ei Dispersionsmittel Disperse Phase

Dichte d d

Oewicht 100 d l - p,, [ P~ [

100 d l - Pv P~ Volum

a w T Dann ist 1 O0. d 1 - pv P~

~- ~ : 100 d %

Kolloide L6sung

d l

100 d~

100

d l = d - I - ] ~ - - - �9 .

d l = K3 + K4 �9 Pv

Die Dichte ist also eine lineare Funktion yon Pv'

Wie gut in der Tat die bisher untersuchten kolloiden L6sungen diese Oesetzmfigigkeiten zeigen, geht aus den unten folgenden Tabellen hervor, die zum Teil unter Umrechnung alteren Arbeiten entnommen sind.

Die unter jeder Tabelle angegebene Interpolationsformel lieferte

die u n t e r dbor. und Vber. angegebenen Werte. Die erste Konstante dieser Formel ist die Dichte bezw. das spezifische Volum des Wassers bei den Versuchsbedingungen; die zweite Konstante ist der aus den gefundenen Zahlen berechnete Mittelwert der Volum- bezw. Dichteanderung ffir 1 Proz. Also

5 (v ~ --Vp) K 2 __ -~-

2 ' pg

2 ~ (d v - do) K 4 = ~ pv


Es liegen bisher zwei Untersuchungen an kolloiden Arsentrisulfid- 15sungen vor, eine Arbeit yon S.E. L i n d e r und H. P i c t o n l ) und

1) S. E. L i n d e r u. H. P i c t o n , Journ. Chem. Soc. 67, 71 (1895).


eine Arbeit von A. D u m a n s k i , E. Z a b o t i n s k i und M. E w s e j e w i). S. E. L i n d e r und H. P i c t o n fanden, daft die Abh~ingigkeit der Dichte yon der ,prozentischen St~irke" durch eine gerade Linie dargestellt werden kann. Ob aber unter prozentischer Stfirke Pv oder pg zu verstehen ist, geht aus ihren Angaben nicht hervor. Wie sich aus meinen oben angegebenen Messungen ergibt, kann es sich nur um pv handeln.

Ass S~ (S. E. L i n d e r und H. P i c t o n [loc. cit.]).

Pv dgef.

0,01719 1,000137 0,03438 1,000267 0,06875 1,000535 0,1375 1,001050 0,275 1,002110 0,55 1,004200 1,1 1,008435 2,2 1,016880 4,4 1,033810

dber. J .105

1,000134 + 0 , 3 1,000267 + 0 , 0 1,000525 + l , O 1,001055 - -0 ,5 1,O02100 + l , O 1,004218 - -1 ,8 1,008440 - -0 ,5 1,016905 - -2 ,5

Die Tabelle ist ohne Aenderung aus der Originalarbeit tibernommen.

As2 $8 (A. D u m a n s k i , E. Z a b o t i n s k i und M. E w s e j e w [loc. cit.J).

Pv Vgef. Vber. J " 104

0,00 3,39 3,50 4,62 6,71

0,9982 1,0212 1,0215 1,0295 1,0437

1,0211 1,0218 1,0294 1,0435

+ 1 - - 3 + 1 + 2

dbor. = 0,9982 - -0 ,00676 . p~

Der in der Originalarbeit angegebene Wert ffir p = 5,59 f~illt heraus und ist deshalb wohl fehlerhaft.

2. K i e s e l s r t u r e .

Wenn man in der Arbeit Von G. Q u i n c k e 2) unter Prozentgehalt g Kiesels~iure in 100 g L6sung versteht, so ergibt sich aus folgender TabeIle, dat3 das spezifische Volum eine lineare Funktion yon pg ist.

1) A. Dumansk i , E. Z a b o t i n s k i u.M. Ewse jew, Koll.-Zeitsehr. 12~ 9 (1913); 13, 222 (1913).

2) G. Quincke , Ann. d. Phys. [4] 9, 800 (1902).

WINTfltEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER LOSUNOEN 2 5 9

SiO2 (G. Q u i n c k e ) .

Pg dgef. dber, [ A . lOa

0 1

3 5

10

1,000 0,994 0,983 0,972 0,944

0,994 [ 0,983 0,972 0,944

= 1 - - 0,00563. pg

0 0 0 0

3. T a n n i n .

Arbeiten yon G. Q u i n c k e 1) und M. N a v a s s a r t 2 ) . Ffir die Arbeit yon Q ui n c k e gilt dasselbe wie vorher.

T a n n i n (G. Q u i n c k e ) .

pg Vgef ' Vber. H ~ 104

0 1,0000 2,5 0,9900 0,9902 -- 2 5 0,9804 0,9803 + l

lO 0,9607 0,9606 + 1

Vber. = I - - 0,00394.pg

M. N a v a s a r t findet, dab die Funktion Diehte--Konzentration, diese ausgedrfickt durch g Substanz in 100 ccm L6sung, linear isL Ausffihrliche Tabelle loc. cir. Seite 313.

4. S t~i rke

pg " Vgd.

0,00 9,71

14,04 24,61 29,46 41,38

J. F rank lZ) .

1 , 0 0 0

0,966 0,948 0,910 0,891 0,844

er.

0,966 0,948 0,909 0,891 0,843

vb~. = 1 - - 0,00370.pg

H �9 10 8

0 0

+ 1 0

+ 1

x) ft. Quincke , Ann. d. Phys. [4] 10, 509 (1903). ~) M. Navassa r t , Kolloidchem. Beih. 5, 299 (1914). a) j. Frank, Dissert. (Erlangen 1911), 33; Kolloidchem. Beih. 4, 202 (1912"

bis 1913).

~ 6 0 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 6--12

5. G e l a t i n e .

Ch. L fi d e k i n g 1) hat die Dichte von Gelatinegallerten nach der Auftriebsmethode in Wasser bestimmt, wobei er annimmt, daft die Gelatine w~ihrend der Wagung kein Wasser aufnimmt. Seine Messungen sind die einzigen, die sich nicht durch eine lineare Gleichung aus- drficken lassen. Sie stehen aber im Widerspruch mit neueren Unter- suchungen von J. Frank2), der die Dichte von Gelatine-Wasser-Ge- rnischen einwandfrei mit dem Pyknometer bestimmt hat und dessen Resultate die lineare Gesetzm~it~igkeit zeigen.

G e l a t i n e [J. Frank]2).

Pg Vgef.

0 1,000 5,573 0,983 8,866 0,972

11,369 0,964 16,044 0,951 18,125 0,942 24,423 0,923 28,422 0,913 36,275 0,886 71,083 0,772 83,605 0,752

Vber. : 1

6. a-L

Vber. J . 10 a

0,983 0,972 0,965 0,950 0.944 0,924 0,913 0,887 0,779 0,740

- - O,O03106.pg

e i m [G. Q u i n c k e a).

0 0

- -1 -F1 - -2 --1

0 - -1 - - 7 §

Pg ,~r 10 8 Vgef. Vber.

1 ,000 0,986 0,986 0,973 0,973 0,949 0,945 0,919 0,920 0,891 0,891 0,858 0,863

Vber.= 1 - -0 ,00274 . pg

0 5

lO 20 30 40 50

0 0

+4 --I

0 - - 5

bei pg: 100 (lufttrockener Leim) dgef.= 1,368, dber.

*) Ch. L f i d e k i n g , Poggendorfs Ann. 35, 552 (1888). 2) j. F r a n k , loc. cit. a) G. Q u i n c k e, Ann. d. Phys. [4] 10, 486 (1903).

= 1,376

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER LOSUNQEN 26l

Pg

0 5

10 20 30

p - L e i m [G. Qu incke ] l ) .

Vgef.

1,000 0,986 0,971 0,943 0,914

Vber,

0,985 0,971 0,942 0,913

H �9 1 0 8

-+-1 0

+ 1 + 1

40 50

Pg

0,883 0,853

Vber, ~ 1 - -

7 . G u m m i

Vgef.

0,884 - -1 0,855 - - 2

0,00290.pg

W. Schmidt]2) .

Vber" J . 10 5

0,0000 3,4289 8,0131

11,2390 16,1968 18,9288

1,00087 0,98814 0,97236 0,96124 0,94426 0,93496

0,98881 0,97268 0,96133 0,94388 0,93427

- - 6 7

- - 32 ---- 9

+ 38 + 69

Vb~r.----- 1,00087 - - 0,0035185.pg

Die angegebenen Zahlen sind nicht unmittelbar gemessen, sondern aus Versuchen bei anderer Temperatur durch Extrapolation auf gleiche Temperatur errechnet. Die A-Werte erscheinen hier wie in der folgenden Eiweil31fsung ungewShnlich hoch. Die Lfsungen von W. S c h m i d t dfirften noch Kristalloide enthalten haben.

8. Eiweit~ [W. Schmidt]2) .

Pg

0,0000 1,2147 2,2839 4,2200 6,1445

Vgef. Vber.

1,00087 0,99600 0,99651 0,99237 0,99268 0,98595 0,98569 0,97942 0,97883

Vber. = 1,00087 - - 0,0035879. pg

a) O. Quincke, Ann. d. Phys. [4] 10, 486 (1903). ~) W. Schmidt , Poggendorfs Ann. 114, 350 (1861).

H . 1 0 5

- -51 - -31 + 26 - - 59

262 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND Vll, HEFT 6 - 1 2

Ein Vergleich mit den folgenden neueren Bestimmungen an Ei- weifl durch A. H e r li t z k a und F. G ayd a zeigt, dab in Wirklichkeit die H-Werte nicht so grofi sind.

r l i t z k a ] l).

Pv dbor. ,at. 10 4

0 0,7045 1,409 2,1135 2,818

E weifi [A. He

dgef.

0,9991 1,0019 1,0046 1 ,0071 1 , 0 0 8 9

dber. ~--- 0,9991 +

A l b u m i n [F.

1,0017 1,0043 1,0069 1,0096

0,003709.pv

Gayda]2).

+ 2 + 3 + 2 - - 7

Pv H. 10 5

0,0000 0,4978 0,9869 1,9336 3,8436 5,8051 7,6493 9,7OO4

dgef. dber.

0,99913 1,00072 1,00068 1,00225 1,000221 1,00521 1,000517 1,01118 1,01113 1,01730 1,01725 1,02302 1,02301 1,02918 1,02941

dber. ~ - - 0,99913 + 0,0031216 "Pv

+ 4 § + 4 + 5 + 5 + I - - 23

0,000 1,086 2,173 4,35 6,05 7,52 8,33 9,39

1,0000 0,9967 0,9930 0,9862 0,9814 0,9773 0,9756 0,9725

%er.

0,9967 0,9934 0,9869 0,9818 0,9773 0,9749 0,9717

Vber. ~ 1 - - 0,0030155.pg

1) A. Herlit:zka, Koll.-Zeitschr. 7, 250 (1910). ~) F. Gayda, Biochem. Zeitschr. 89, 405 (1912). 8) Ch.J. Martin, Koll.-Zeitschr. 12, 71 (1913).

H . 10 4

0 - - 4 - - 7 - - 4

0 + 7 + 8

Pg Vgef.

N a t r i u m k a s e i n a t [H. Ch ik und Ch. J. Mart in]a) .

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER L~SUNOEN 263

S e r u m - G l o b u l i n [A. C h i k und Ch.J. Mar t in] l ) .

Pg

0,0000 3,478 6,916

10,320 15,330

1,0000 0,9905 0,9814 0,9718 0,9590

Vber.

0,9901 0,9817 0,9718 0,9591

Vber. = 1 - - 0,0026993.pg

g . 104

+ 4 - - 3 + 1 - -1

S e r u m - A l b u m i n [H. C h i k und Ch.J. Martirl]l) .

pg vgef" Vber. d . 10 4

0,000 7,725

15,16 22,15

1,0000 0,9785 0,9575 0,9392

0,9779 0,9580 0,9393

Vber.= 1 - - 0,0027712.pg

+ 6 - - 5 - -1

Abhfingigkeit der Dichte vom Prozentgehalt bei echten und kolloiden L6sungen.

Die verschiedenen Untersuchungen sind teils auf drei, teils auf vier, teils auf ffinf Dezimalen genau ausgeffihrt, also yon verschiedener Genauigkeit. Die Abweichungen der gefundenen yon den berechneterl Werten liegen mit Ausnahrne yon zwei Zahlen in der letzten der an- gefiihrten Dezimalen; sie werden also kaum die Versuchsfehler fiber- schreiten. Es l~flt sich aber nicht yon der Hand weisen, daft sich bei den exakten Messungen bis auf ffinf Dezimalen in den zf-Werten eirle ganz geringe Neigung zu einem Gang zeigt und zwar bei allen Messungen in demselben Sinne. Ein Vergleich mit den nachfolgen- den TabeUen fiber echte L6sungen ergibt, daft zwischen echten und kolloiden L6sungerl nicht so sehr ein qualitativer als ein quantitativer Unterschied besteht. Aueh die verdfinnten Suspensoide zeigen ebenso verschwindende Abweichungen wie eine ZuckerlSsung innerhalb desselben Konzentrationsgebietes. Die bis zu h6heren Konzentratiorlen gemessene Tanninl6sung weist einen deutlichen Gang auf, der auch durch Spuren kristalloider Verunreinigungerl verursacht seirl kanrl, die

1) Ch.J. Martin, loc. tit.


R o h r z u c k e r b i s 25 P r o z . b e i 250. 1)

Pg Vgef. Vber. ~r . 10 5

1

3 6

10 15 20 25

0,99907 0,99135 0,97982 0,96452 0,94543 0,92644 0,90754

0,99894 0,99132 0,97987 0,96462 0,94554 0,92647 0,90740

+ 1 3 + 3 - - 5

- - 1 0 - - 1 1 - - 3

+ 1 4

vb~r. = 1,002759 - - 0,0038143. pg

R o h r z u c k e r b i s 3

Pg Vgef.

K o c h s

0 P r o z . b e i 2002).

0,5 0,99983 1,0 0,99788 1,5 0,99596 2,0 0,99402 2,5 0,99209 3,0 0,99017

V b e r . = l , 0 0 1 7 5 3 - - 0 , 0 0 3 8 6 3 4 . p g

a l z b i s 2 5 P r o z . b e i 18,07 o [F.

Vber. , ~ . 1 0 5

0,99982 + 1 0,99789 - - 1 0,99596 t O 0,99403 - - 1 0,99209 + 0 0,99016 + 1

S c h i i

pg Vgef" Vber. d �9 105

0,1 0,3 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0

10,0 15,0 20,0 25,0

t t] 3).

1,00063 0,99921 0,99779 0,99425 0,98724 0,98030 0,96665 0,93353 0,90163 0,87093 0,84097

0,99953 0,99824 0,99694 0,99372 0,98726 0,98080 0,96789 0,93561 0,9O333 0,87105 0,83877

+ 1 1 0 + 97 + 85 + 53 - - 2

- - 5 0

- - 124 - - 208 - - 170 - - 1 2 + 220

Vber. : 1,000172 - - 0,00645616. pg

a) Nach L a n d o 1 t - B (i r n s t e i n, Physikalisch- Chemische Tabellen (3. Aufl. 1905), 364.

2) Nach L a n d o 1 t- B (3 r n s t e i n, Physikalisch- Chemische Tabellen (3. Aufl. 1905), 365.

a) F. Schf i t t , Zeitsehr. f. physik. Chem. 5, 356 (1890).


Abweichungen sind aber geringer als bei der Zuckerl6sung innerhalb des entsprechenden Konzentrationsintervalls, am deutlichsten sind Gang und Abweichungen bei den Elektrolytl6sungen. Es ist yon Bedeutung, dab der Gang der d-Werte bei allen L6sungen in d e m s e l b e n S i n n e verl~uft, also wahrscheinlich von denselben Ursachen herrfihrL

Zusammenfassend lafit sich sagen: Die kolloiden 1.6sungen stehen hinsichtlich der Funktion Dichte-Prozentgehalt nicht in einem prinzi- piellen Gegensatz zu den echten L6sungen, beide Klassen gehen viel- mehr gem~B dem verschiedenen Dispersit/itsgrad in einander fiber. P ra k t i s c h ist die Dichte eine lineare Funktion der Konzentration, das spezifische Volum eine lineare Funktion des Gehaltes an Gewichts- prozenten.

Ein Unterschied zwischen Suspensoiden und Emulsoiden hat sich aus den Untersuchungen nicht ergeben.

Dichte der dispersen Phase und des Dispersionsmittels.

Wir haben vorher festgestellt, daft die Abh~ingigkeit der spezifischen Volumina kolloider L6sungen vom Prozentgehalt sich durch lineare lnterpolationsformeln darstellen l~ifit. Setzen wir in diesen Inter- polationsformeln p g : o bzw. p g : 100, so erhalten wir das spezifische Volum des Dispersionsmittels, des Wassers bzw. der dispersen Phase und damit ihre Dichten.

Die folgende Tabelle enth~tlt in der ersten Reihe die Dichten des Wassers, wie sie sich aus den lnterpolationsformeln der verschiedenen L6sungen ergeben, in der zweiten Reihe die wirklichen Dichtewertel).

Arsentrisulfid Antimontrisulfid Kieselsfiure Molybd~insfiure Eisenhydroxyd Tannin

Zuckerl6sung bis 25 Proz. bei 250 Zuckerl6sung bis 3 Proz. bei 200 Kochsalzl6sung bis 25 Pr0z. bei 18,07o

0,99703 0,99707 0,99705 0,99712 0,99707 0,99705 0,99708

0,99725 0,99825 0,99823 0,99983 0,99861

Auch hier zeigen wieder die konzentrierte Zuckerl6sung und die. Kochsalzl~sung betr~chtliche Abweichungen.

1) Wiss. Abh. der Phys. T. Reichsanstalt 8, 68 (1900).

266 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VII, H E F T 6--12

In der n~ichsten Tabelle enthalt die erste Reihe die Dichte der

dispersen Phase, berechnet nach den Interpolationsformeln, die~ zweite .die f/jr die Substanz in amorphem Zustande yon anderen gemessenen

Dichtewerte. (Die f/Jr die die kristallisierte Substanz angegebenen Werte sind hiervon zum Teil sehr verschieden.)

Arsentrisulfid As~.S8 3,22 2,7621) amorph

Antimontrisulfid Sb2 $3 4,79 4,12 - - 4,47 amorphl) Kiesels/iure SiO2 2,31 2,20 amorph2)

Molybd~ins/iure Mo 03 4,63 4,398) Eisenhydroxyd Fe (O H)a 2,84 2,4364)

Tannin 1,59

ZuckerlSsung bis 25 Proz. bei 25 0

ZuckerlSsung bis 3 Proz. bei 20 o Kochsalzl6sung bis 25 Proz. bei 18,070

1,61 "1 1,58 - - 1,,595)

1,63 2,82 2,172 )

Hiernach scheinen die Substanzen im allgemeinen in kolloider

L6sung eine gr6t~ere Dichte zu besitzen als sonst in amorphem Zu- stand. Bei den echten L6sungen sollte man dementsprechend erst recht eine Dichtezunahme vermuten. F/Jr die Kochsalzl6sung trifft

alas zu; bei den Zuckerl6sungen hingegen sind die Abweichungen klein. Aehnliche Messungen und Berechnungen wie die vorstehenden

sind auch yon anderen bereits fr/jher angestellt worden und haben zu einem ~ihnlichen Ergebnis geffihrt. A. D u m a n s k i (loc. cit.) er- halt auf ~ihnliche Weise f/jr die Dichte des kolloiden Arsentrisulfids

3 , 1 1 - ] - 0 , 1 2 . Derselbe berechnet aus einer kolloiden Eisenl6sung

.die Dichte des Fe2 03 zu 4,704, w~ihrend meine Messungen, auf Fe~ 03 bezogen, den Wert 4,50 ergeben. Die Dichte des kolloiden Silbers und Selens bestimmte J. P. C h o 1 o d n y6) ; er fand ebenfalls die Dichte

im kolloiden Zustande etwas h6her als sonst. Arbeiten yon G. Q u i n c k e (loc. cit.) an w~ssrigen Eiweit~l/Ssungen, von Ch. L/j d e k i n g

(10c. cir.) an Gelantinegallerten, yon H. R o d e w a 1 d 7) an Starke, von

1) O e m e l i n - K r a u t ' s Handbuch der anorg. Chemie IlL 2. 7. Aufl. (1908). 2) L a n d o I t - B 0 r n s t e i n, Physik.-Chem. Tabellen III. Aufl. (1905), 247, 242. 3) A. S c h a f a r i k , Jahresber. d. Chem. 16, 15 (1863). 4) W. S p r i n g , Rec. de Tray. Chim. d. Pays. Bas. 17, 222 (1898). ~) E. O. v. L i p p m a n n, Die Chemie der Zuckerarten (Braunschweig 1904)

II, 1067. 6) j. p. C h o l o d n y , Koll.-Zeitschr. 2, 19, 340 (1907). 7) H. R o d e w a l d , Zeitschr. L physik. Chem. 24, 193 (1897).


G. F r a n k (loc. cit.) an Gelatine-, Sttirke- und Kolophonium-, Terpentin61- gemischen ftihrten zu demselben Ergebnis.

Nach der Formel yon A. E i n s t e i n finder A. D u m a n s k i (loc. cit.) 3,75 + 0,12 f/Jr die Dichte des Kolloidteilchens yon Arsentrisulfid.

Zu den Zahlen obiger Tabelle muB noch bemerkt werden, dab der Wert f/ir Tannin insofern fehlerhaft ist, als es, wie oben angegeben, nicht m~glich war, mit Sicherheit den Peuchtigkeitsgehalt dieser Sub- stanz zu bestimmen. Die angegebenen Prozentzahlen sind deshalb nur untereinander, nicht absolut richtig. Deshalb ist auch die aus der prozentualen lnterpolationsformel abgeleitete Dichte des Tannins un-

genau. Ferner weit~ man nicht, ob die disperse Phase in der kolloiden

L6sung die Zusammensetzung obiger Molekularformeln hat, auf welche die Prozentgehalte bezogen sind. So ist es zum Beispiel wahrscheinlich, dab SlOe und MoO3 in Form von Hydraten in der kolloiden L6sung vorhanden sind; die auftretenden Abweichungen k6nnten also in diesem Falle auch durch Hydratbildung begriindet sein.

Well aber bei allen untersuchten Stoffen diese Kontraktion auf- tritt, auch bei solchen, bei denen vom chemischen Standpunkt eine Hydratbildung ausgeschlossen erscheint, so sehe ich in diesen Ab- weichungen eher eine Best~itigung der Ansiehten yon W. G i b b s ~), Wo. O s t w a l d ~) und P .P . v o n W e i m a r n Z ) , die den Standpunktver- treten, dab es sich hier um Adsorptionserscheinungen handelt, um Ver- dichtung des Dispersionsmittels an der groBen Oberfliiche der dispersen Phase. Hat doch auch schon G. Rose4) , worauf Wo. O s t w a l d in seinem Grundrit~ der Kolloidchemie hinweist, durch Bestimmung der Dichte yon Gold und Bariumsulfat in verschieden feiner Verteilung nachgewiesen, dab ein Stoff ein um so h6heres spezifisches Gewicht zeigt, je feiner zerteilt er ist. Ganz in Uebereinstimmung mit den oben angeftihrten Ansichten schlieBt auch schon G. R os e : . . . . daB, wenn auch das spezifische Gewicht der chemischen Niederschltige h6her gefunden wurde als das der geschmolzenen Metalle, es deshalb noch nicht wirklich h6her ist, sondern dab dieses anscheinend h6here Gewicht nur eine Folge der gr6Beren Verteilung der Masse ist. Der Grund dieser Erscheinung kann, wie mir scheint, nur darin gesucht

1) W. O i b bs, Thermodynamisehe Studien (Leipzig 1892). 2) Wo. O s t w a l d , (SrundriB der Kolloidchemie (Leipzig 1912). s) p. p. von We i m a rn, Zur Lehre yon den Zust~inden der Materie (Dresden

1908); Dispersoidchemie (Dresden 1910). 4) O. Rose, Pogt~. Ann. 73, 1 (1848).

18

268 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 6---12

werden, daft die KSrper in sehr fein verteiltem Zustande die F~ihigkeit haben, das Wasser zu verdichten, wie es bekannt ist, daft sie die Fiihigkeit haben, die Gasarten zu verdichten."

D i e L i c h t b r e c h u n g .

Ueber die hier in Betracht kommenden optischen Erscheinungen an kolloiden Systemen liegt bereits eine Reihe Untersuchungen vor. C. C h ri s t i a n s e n 1) land, dab die Aufschlemmung eines feinen Pulvers in einer Flfissigkeit yon fast gleichem Brechungsindex sich hinsichtlich der Lichtbrechung wie eine L6sung verh~ilt, dab also der Brechungs- exponent dieser Aufschlemmung verschieden ist yon dem des Dis- persionsmittels und von dem des aufgeschlemmten Pulvers. Er konnte ferner feststellen, daft sich aus dem Brechungsexponenten der Auf- schlemmung und dem des Dispersionsmittels der Brechungsexponent des Pulvers berechnen 1/iBt. Aehnliche Beobachtungen waren bereits an mit Fliissigkeit getr/inktem Tabascheer und Hydrophan von D. B r e w s t e r 2), W. H a i d i n g e r a ) , A . L . O . d e s C l o i z e a u x 4 ) , E. R e u s c h 5) und J. S t s c h e g l a y e w ~ ) , am System KienruB-Luft yon W. R o s i k y r) gemacht worden. Dieser fand nach der Mischungsregel den Brechungs- exponent des RuBes ungef/ihr gleich dem des Diamanten. Sp~iter hat M. 1 e B la n c 8) C h r i s t i a n s e n's Versuche wiederholt, sie aber nicht best/itigen k6nnen. Erw~ihnt seien ferner die tells rein theoretischen Untersuchungen von F. K i r c h n e r 9 ) , W. S t e u b i n g l ~ G. Mie11), A. Lampa12), R.Gansla) , R. G a n s u. H. Happel l4) , K. Foers te r l ing lS) ,

aus denen hervorgeht, daft nach der elektromagnetischen Lichttheorie die

1)

9 9

(1875). 4) 5) 9 7) s) 9) lo) 11) 12) 18)

19

C. C h r i s t i a n s e n , Wied. Ann. 23, 298 (1884); 24, 439 (1885). D. B r e w s t e r , Phil. Trans. 1819, 286. W: H a i d i n g e r , Jahrbuch der K. K. geolog. Reichsanstalt~Wien 8, 177

A. L. O. des C l o i z e a u x , Manuel de min6ralogie S. 25. E. R e u s e h , Pogg. Ann, 124, 431 (1865). J. S t s e h e g l a y e w , Pogg. Ann. 64, 325 (1898). W. R o s i k y , Wien. Ber. 78, 407 (1878). M. l e B l anc, Zeitsehr. f. physik. Chem. 10, 433 (1892). F. K i r c h n e r , Ann. d. Phys. 13, 239 (1904). W. S t e u b i n g , Ann. d. Phys. 26, 329 (1908). O. Mie, Koll.-Zeitschr. 2, 129 (1907--1908). A. L a m p a , Wien. Anz. 1909, 271; Wien. Ber. 118 [IIa], 867 (1909). R. Oans , Ann. d. Phys. 37, 881 (1912). R. O a n s u. H. H a p p e l , Ann. d. Phys. 29, 299 (1909). K. F o e r s t e r l i n g , Physikal. Zeitsehr. 14, 265 (1913).

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER L~)$UNOEN 2~9

Lichtbrechung kolloider L6sungen proportional der Konzentration zunehmen muB. Mit dem neuen Flfissigkeitsinterferometer von F. L 6 w e stellte R. Ma rc 1) fest, dab die ,,Refraktion", das heiBt, die an dem Ap- parat abgelesene Anzahl Trommelteile bei nicht zu hohen Konzentrationen der Konzentration weitgehend proportional ist. Von neueren experimen- tellen Arbeiten, die sich mit der Abhiingigkeit des Brechungsexponenten kolloider L6sungen vom Prozentgehalt befassen, sind ferner zu nennen die Unterschungen von G. Q u i n c k e , T.B. R o b e r t s o n , A. H e r l i t z k a , W. Frey , G. St. Wa lpo l e und Sven O d i n . Auf die Ergebnisse der letztgenannten Arbeiten kommen wir sp/iter vergleichshalber noch zurfick. Mit mehr oder weniger groBer Bestimmtheit geht aus allen diesen Unter- suchungen hervor, dab der Brechungsexponent sich proportional mit der Konzentration ~.ndert. Alle diese letztgenannten Untersuchungen abet besch~iftigen sich mit typischen organischen Emulsoiden mit Aus- nahme der Arbeit yon S ve n O d 6 n fiber kolloide Schwefell6sungen, die eine Mittelstellung zwischen Suspensoiden und Emulsoiden ein- zunehmen scheinen. Alle untersuchten L/Ssungen enthalten auch gr6Bere oder kleinere Mengen yon Elektrolyten. In folgenden wird zum ersten Mal die Lichtbrechung an sorgfiiltig gereinigten typischen anorganischen Suspensoiden gemessen und die Abhiingigkeit des Brechungs- exponenten von der Konzentration ermittelt.

Meflmethode.

Die Lichtbrechung maB ich mit dem P u If r i ch'schen Refrakto- meter (Neukonstruktion yon der Firma Z e i s s ) . Die Ablesungen machte ich nicht am Teilkreis, sondern zur Erzielung mOglichst groBer Genauigkeit an der Trommel. Zun~chst wurde nach Einftillen yon Wasser eingestellt und die der Brechung des Wassers entsprechende Trommelstellung abgelesen, dann wurde mehrere Male mit der zu untersuchenden L6sung umgespfilt, neu eingestellt und die der LOsung entsprechende Trommelstellung notiert. Die Differenz beider Ablesungen subtrahierte ich yon 67 o 22,9', dem Winkel, der ffir das benutzte Prisma dem Brechungsexponent des Wassers bei 25 0 (1,33250) ent- spricht. So erhielt ich den zur Lichtbrechung der L6sung geh6renden Winkel und daraus auf die fibliche Weise den Brechungsexponent der L6sung. Zur Heizung des Prismas diente ein Wasserstrom von kon- stanter Temperatur. Dieser kam aus einem etwa 80 Liter fassenden mit Rfihrvorrichtung und Thermoregulator versehenen Thermostaten,

1) R. Marc, Koll.-Zeitschr. II, 195 (1912). 18"


der von tier Wasserleitung gespeist und durch einen Ueberlauf auf konstantem Niveau gehalten wurde. Um das Wasserleitungswasser vorzuw/irmen, leitete ich es zun/ichst durch den Innenmantel eines doppelwandigen Schlangenkiihlers, dessen Schlangenrohr und AuBen- mantel von dem aus dem Refraktometer kommenden warmen Wasser durchflossen wurde. So gelang es leicht, die Temperatur der zu untersuchenden F1/issigkeit auf + 0,03 0 konstant zu halten.

Da bei der geringen Lichtdurchl~issigkeit der meisten L6sungen eine genaue Einstellung nur mit H/ilfe einer starken Lichtquelle m6glich war, benutzte ich statt Natriumchlorid Natriumbromid zur Speisung der Flamme.

Ergebnisse Die Versuchsergebnisse habe ich wiederum nach der Methode der

kleinsten Quadrate ausgeglichen. Der Brechungsexponent kann nun schon aus mathematischen Gr/inden keine lineare Funktion des Prozent- gehaltes si~in, wenn man nach Gewichtsprozenten rechnet; wohl aber l/it~t sich f/Jr das Produkt aus spezifischem Volum und Brechungsexponent eine lineare Funktion erwarten, wie kurz gezeigt werden soll. Bei der Berechnung des spezifischen Volums kolloider L6sungen machten wir die Annahme, dab das spezifische Volum der dispersen Phase und des Dispersionsmittels mit der Konzentration sich nicht ~indere; jetzt gehen wit yon der Voraussetzung aus, dab der Brechungsexponent beider Phasen unabh/ingig vonde r Konzentration sei. Dader Brechungs- exponent einer Substanz nichts anderes ist als eine Zahl, welche angibt, wievielmal schneller das Licht in Luft als in der betreffenden Substanz lauft, so setzen wir mit der Unver~inderlichkeit des Brechungsexponenten auch die Unver~inderlichkeit der Lichtgeschwindigkeit voraus.

Wir bezeichnen mit

ts, tw, t 1 die Zeit, welche das Licht braucht, um die disperse Phase, das Dispersionsmittel, die kolloide L6sung zu durchlaufen

g~s, gw, gl die entsprechenden Lichtgeschwindigkeiten ns, nw, n 1 die Brechungsexponenten vs, v ~ v I bedeuten wie vorher die spezifischen Volumina W'

pg, 1 0 0 - pg, 100 die entsprechenden Gewichtstei le in g.

Dann rout3 die Zeit, welche das Licht braucht, um die L6sung zu durcheilen, gleich sein der Summe der Zeiten, welche zum Durch- dringen des Dispersionsmittels und tier dispersen Phase notwendig sind.

WINTOEN. DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER LOSUNt~EN 271

1. t I ~- t s + t w

ts, tw, t 1 k 6 n n e n wir aus d e n e n t s p r e c h e n d e n B r e c h u n g s e x p o n e n t e n ,

O e w i c h t s t e i l e n u n d spez i f i s chen V o l u m i n a auf f o l g e n d e Weise b e r e c h n e n .

U n t e r G e s c h w i n d i g k e i t v e r s t e h t m a n b e k a n n t l i c h die A n z a h l d e r in

e i n e r S e k u n d e d u r c h l a u f e n e n cm. B e z e i c h n e n wi r die L i c h t g e s c h w i n d i g -

ke i t in de r d i s p e r s e n P h a s e m i t gs, so wi rd z u m D u r c h l a u f e n yon

gs cm e ine S e k u n d e g e b r a u c h t . B i e t e t die S u b s t a n z cm s cm d e m Lich te

z u m D u r c h l a u f e n dar, so is t

c m 2. ~ = t

g~

cm s is t u n t e r s o n s t g l e i c h e n Verh~i l tn i s sen u m so gr6f~er je m e l i r cc

de r S u b s t a n z v o r h a n d e n s ind .

cm s = cc s . k s

D u r c h E i n s e t z e n in o b i g e Q l e i c h u n g 2. erh~ilt m a n

c c . k s 3. ts ----- - - -

gs

4. cc s z p . v s

B e z e i c h n e t m a n die L i c h t g e s c h w i n d i g k e i t in Lu f t m i t go, so i s t :

go 1 1 s - - - -

gs

go

gs - - l-is

D u r c h E i n s e t z e n y o n 4. u n d 5. in G l e i c h u n g 3. e r g i b t s ich

Pg . Vs n s �9 k s 6. t s - -

go

E b e n s o is t die Zei t , w e l c h e das L ich t z u m D u r e h l a u f e n des W a s s e r s

b r a u e h t ,

( 1 0 0 - p g ) . V w . n w . k w 7. t -----

go

1 0 0 . v~ n~. k l 8. t l =

go

D u r e h E i n s e t z e n yon 6 . 7. u n d 8. in 1. e r h a l t e n wir

1 0 0 V 1 . n 1 . k 1 ( 1 0 0 - - pg) V w n w k w pg v s n s . k s - - +

go go go

k v s . n s . k s - v w . n w. k w 9. v l . n l : v w . n w Wkl + p g lO0 k I

272 KOLLOIDCHEMI$CHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 5-12

Da nun v w und nw, v s und n s konstant angenommen sind, k6nnen

wir Gle ichung 9. auch schreiben in der Form

1 0 . v I . n I = k 1 -~- k2 �9 pg

U n t e r den gemachten Vorausse tzungen mug also auch das Produkt

aus spezifischem Volum und Brechungsexponent der L6sung eine lineare

Funkt ion des Prozentgehal tes sein.

Noch einfacher werden die Verhaltnisse, w e n n man die Konzen-

tration nach Volumprozenten migt.

p g ~ - g disperser Phase in 100 g L6sung

Pv = g - . . 100 ccm .

l O0 g LSsung -~ l O0. v 1 cc LSsung

l O 0 . v ~ : l O 0 = p r

1 1 . pg = Pv" Vl

nach Gle ichung 10. v I . n I = kl -+- ks �9 p g

nach Gle ichung 11. v l . n l = k l - k k s . p v v l

kl n 1 = - - + k~ . pv

v I

n 1 = k 1 . d 1 -1- k~ . Pv

d 1 = Ka + K 4 . Pv nach Seite 257

n l = k l (K3 q - K 4 . p v ) + k s . p v

n 1 = kl Kz q- (kl K4 + k s ) . p~

n l = k s + k 4 . p ~

Es l~iBt sich also erwarten, daB, wenn man nach Volumprozenten

rechnet, der Brechungsexponent , wenn man nach Gewichtsprozenten

rechnet, das Produkt aus Brechungsexponent und spezifischem Volum

eine lineare Funkt ion des Prozentgehal tes sei.

Dementsprechend habe ich, da meinen Messungen Gewichts-

prozente zu Grunde gelegt sind, in die fo lgenden meine Messungen

enthal tenden Tabellen neben den n-Werten auch d ie n . v-Werte auf-

genommen. Die bei den Dichtetabellen angeffihrten Interpolations-

formeln lieferten die hierbei benutzten v -Wer te . Im fibrigen sind die

Tabellen entsprechend den Tabellen bei den Dichtebes t immungen ein-

gerichtet .



Pg Flgef. ngef. �9 Vber. nber. �9 Vber. ,~r . 10 a

0,2025 0,2346 0,2484 0,3750 0,5195 0,6350 1,2365 1,2634 2,4524 3,6475

1,33311 1,33521 1,33322 1,33502 1,33324 1,33492 1,33362 1,33413 1,33403 1,33327 1,33451 1,33259 1,33645 1,32894 1,33650 1,32878 1,34041 1,32160 1,34425 1,31431

nber.. Vber.----1,33643--

1,33521 1,33501 1,33493 1,33416 1,33328 1,33258 1,32894 1,32877 1,32156 1,31431

0,0060650.pg

2. A n t i m o n t r i s u l f i d .

+ 0 + 1 - - l - - 3 - - I + 1 • + 1 + 4 •

Pg

0,1302' 0,1827 0,3695

Ilgef.

1,33295 1,33316 1,33385

nber. �9 Vber ,

ngef" �9 Vber. nber. �9 Vber.

1,33550 1,33551 1,33518 1,33515 1,33388 1,33388

= 1,33640-- 0,0068211.pg

z/ . 10 ~

--1 + 3 + 0

Pg

3. Ki e s e l s i i u r e.

0,4554 1,081 1,432 3,238

F Ngef" ngef" " Vber" ! nber" " Vber"

1,33280 1,33327 1,33326 1,33320 1,32892 1,32892 1,33340 1,32648 1,32648 1,33468 1,31396 1,31395

nber.. Vbe r ~ 1,33642--0,0069383.p~

,d. 105

+ 1 + 0 + o + 1

4. M o l y b d i i n siiure.

Pg Ilgef. Ilgef. �9 Vber. tiber. �9 Vber. , ~ . 10 5

0,2827 0,6504 1,0219 1,2944

1,33308 1,33391 1,33469 1,33536

1,33393 1,33084 1,32767 1,32545

1,33392 1,33083 1,32771 1,32542

nber.. Vber. : 1,33630 - - 0,0084030.pg

+ 1 + 1 - - 4

+ 3

2 7 4 K O L L O I D C H E M I S C H E B E I H E F T E BAND VII, H E F T 6--12

5. E i s e n h y d r o x 'd.

Pg llgef, ngef. " Vber. fiber. " Vber. J " 105

0,23036 0,60683 1,0030 1,0728 2,2759

1,33300 1,33364 1,33443 1,33463 1,33697

1,33491 1,33237 1,32970 1,32925 1,32113

1,33491 1,33237 1,32971 1,32924 1,32113

nber.. Vber. = 1,33646 -- 0,0067349.pz

6. T a n n i n .

+ 0 + 0 - -1 + 1 + 0

Pg tiger, figef. " Vber. fiber. " Vber. z J . 105

0,13271 0,40803 0,97262 1,7894 3,3333 7,4767

13,070 15,229 24,478

1,33277 1,33329 1,33445 1,33615 1,33938 1,34814 1,36054 1,36536 1,38716

1,33602 1,33521 1,33354 1,331t7 1,32668 1,31455 1,29832 1,29193 1,26491

1,33602 1,33521 1,33356 1,33118 1,32667 1,31457 1,29824 1,29194 1,26494

nber.. Vber. = 1,33640 -- 0,0029196.pg

+ 0 + 0 - - 2 - -1 + 1 - - 2 + 8 - - l - - 3

Aeltere Messungen.

Wie oben erw/ihnt, haben bereits G. Q u i n c k e, T. B. Rob e rt s o n, A. H e r l i t z k a , W. F r e y , G. St. W a l p o l e und Sven O d 6 n die Lichtbrechung kolloider L6sungen verschiedener Konzentration gemessen, und zum Tell den Brechungsexponent proportional der Kon- zentration gefunden.

Die folgenden Tabellen sind zum Tell unter Umrechnung /ilteren Arbeiten entnommen. In allen ist die Konzentration in Volumprozenten angegeben. Die erste Konstante der unter jeder Tabelle angegebenen Interpolationsformel ist der Brechungsexponent des Dispersionsmittels bei den Versuchsbedingungen; die zweite Konstante ist der aus den gefundenen Zahlen berechnete Mittelwert der Brechungsexponentzunahme ftir 1 Proz. Also

~" n k4 -- - ( P-- no)

Die unter nber. angegebenen Zahlen sind nach dieser Interpolations- formel berechnet.

WINTQEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNG KOLLOIDER L(~SUNQEN 275

1. Schwefe l .

Sven O d i n untersuchte kolloide SchwefellOsungen, die aber au6er Schwefel noch Kochsalz enthielten; er land, dat~ die dutch den Schwefel hervorgerufene Zunahme des Brechungsexponenten proportional der Schwefelkonzentration ist. Die folgende Tabelle ist nach O d~n 's Zahlen in der vorher angegebenen Weise eingerichtet.

S c h w e f e l [Sven Odin] ' ) .

Konzen- 1 tration nDisp" ngof" nber. z:lr 10 5

P~ des Na CI

7,61 6,34 5,44 4,76 4,23 3,81 2,72 1 , 5 9

0,79

0,50 0,42 0,36 0,31 0,28 0,25 0,15 0,10 0,05

1,33408 1,33394 1,33384 1,33375 1,33370 1,33364 1,33347 1,33338 1,33329

Nbor. ~ nDisp"

1,35917 i,35473 1,35171 1,34933 1,34755 1,34612 1,34256 1,3387l 1,33592

1,35912 1,35480 1,35174 1,34941 1,34762 1,34618 1,34242 1,33861 1,33589

+ 0,0032907. Pv

+ 5 - - 7

- - 3

- - 8

- - 7

- - 6

+14 +I0 + 3

2. Leim und Ge la t i ne .

G e l a t i n e [W. Frey]2).

Pv ngef ' nber. , d . 10 s

2,0 1,75 1 , 5 0

1,25 1,0 0,75 0,5 0,25

0

nber.

1,33456 1,33410 1,33373 t,33307 1,33274 1,33251 1,33183 1,33142 1,33097

=1,33097

1,33457 1,33412 1,33367 1,33322 1,33277 1,33232 1,33187 1,33142

+ 0,00180.pv

- - 1

- - 2

+ 6 --15 - - 3

-I-19 - - 4

+ 0

x) Sven Od6n, Zeitschr. f. physik. Chem. 80, 736 (1912). ~) W. Frey, Koll.-Zeitschr. 6, 192 (1910).

276 K O L L O I D C H E b I I S C H E B E I H E F T E B A N D VII, H E F T 6--12

Die Messungen von G. Q u i n c k e 1) an/~-Leim sind nur bis auf die dritte Dezimale ausgefiihrt; bei ihnen ergibt sich keine Propor- tionalifiit, sie stehen im Widerspruch mit den folgenden genaueren Messungen an Gelatine. Da es kaum m6glich ist, die Gelatine vollst~indig zu trocknen, so sind die p-Werte nicht absolut, sondern nur ~untereinander richtig.

G e l a t i n e [G. St. WalpolelZ).

11

p~ ~ t . lO. rt r d . 1o~

5,00 3,571 2,500 1,667 1,250 1,000 0,000

bei 240 Bgef. nber.

1,34002 1,34009 1,33797 1,33795 1,33634 1,33634 1,33509 1,33509 1,33447 1,33446 1,33412 1,33409 1,33259

~ 7 2 0

1

bei 17,50 ngef" - nber .

1,34067 1,34062 1,33855 1,33850 1,33688 1,33691 1,33566 1,33568 1,33501 1,33506 1,33468 1,33469 1,33320

+ 5 + 5 - - 3 - - 2 - - 5 - - I

- - 1 , 3 3 2 5 9 + 0 , 0 0 1 4 9 9 . p v n~er.= 1,33320 + 0,001485.pv

3. Eiweit~ [A. Herl i tzka]a) .

bei 21,50 Pv ngef" nber. J " 106

0 0 , 7 0 4 5

1,409 2,1135 2,818

1,33286 "1,33436

1,33586 "1,33734

1,33881

1,33435 1,33585 1,33734 1,33883

+ 1 + 1 + 0 - - 2

nber. = 1,33286 + 0,002119.p.~

Die mit * versehenen Werte sind aus den bei 21,40 bzw. 21,6 o gemessenen Werten der Originalarbeit auf 21,50 umgerechnet.

1) G. Q u i n c k e, Ann. d. Phys. 10, 486 (1903). 3) G. St. W a l p o l e , Koll.-Zeitschr. 13, 241 (1913). a) A. H e r l i t z k a , Koll.-Zeitschr. 7, 253 (1910).

WlNTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER L~SUNOEN 277

4. S e r u m u n d P r o t e i n e .

Zu nennen sind die Arbeiten von W. Frey!) und T. B. Robertson2) . Auch sie fanden, dat~ die Zunahme des Brechungsexponenten proportional der Konzentration verl/iuft. Da jedoch die L6sungen gem/i~ ihrer Herstellung betr/ichtliche Mengen Elektrolyten enthal ten, sind die Messungen hier nicht einzeln angeffihrt.

R. M a r c (loc. cit.) untersuchte die Lichtbrechung kolloider L6sungen yon Gummi, Dextrin, Gelatine und Albumin mit dem L 6 w e ' s c h e n Interferometer; er fand bei nicht zu hohen Konzen- trationen die Konzentration proportional der abgelesenen Anzahl Tromme|teile.

Abh,'ingigkeit der Lichtbrechung v o m P r o z e n t g e h a l t

b e i e c h t e n u n d k o l l o i d e n L6sungen.

Durch die angeffihrten Tabellen werden die oben abgeleiteten Gesetzm/ii~igkeiten experimentell best~itigt: rechnet man nach Oewichts- prozenten, so ist das Produkt aus Brechungsexponent und spezifischem Volum, rechnet man nach Volumprozenten, so ist der Brechungs- exponent eine lineare Funktion des Prozentgehaltes. Die Abweichungen der gefundenen von den berechneten Werten fibersteigen weder die m6glichen Versuchsfehler noch zeigen sie einen Oang. Hinsichtlich Lichtbrechung stehen also die kolloiden L6sungen im Gegensatz zu echten L6sungen, wie beigeffigte Tabelle fiber die entsprechenden Untersuchungen an Kochsalzl6sung deutlich zeigt. Hier fibersteigen die Abweichungen die Versuchsfehler bedeutend und zeigen einen deutlichen Gang.

Damit ist natfirlich nicht ausgeschlossen, dab noch feinere Messungen nicht doch noch einen stetigen Uebergang zwischen Sus- pensionen und Emulsionen fiber die kolloiden L6sungen zu den echten L6sungen werden erkennen lassen, wie wir ihn bei den Dichte- bestimmungen gerade noch angedeutet fanden. Ein Unterschied zwischen Suspensoiden und Emulsoiden hat sich nicht ergeben.

:) W. F r e y, loc. cit.

2) T.B. Robe r t son , Journ. of. Biol. Chem. 7, 359 (1910); 8, 285, 441,507 (1910); 11, 179, 307 (1912); 13, 455 (1913).

278 K O L L O I D C H E M I S C H E B E I H E F T E BAND VII, H E F T 6- -12

K o c h s a l z , 18,070 [F. Schii t t] l) .

Pg ngef ~ ngef" . Vgef" Ilbor. �9 Vbor. z5r �9 10 5

0,1 0,3 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0

10,0 15,0 20,0 25,0

1,33369 1,33406 1,33442 1,33528 1,33705 1,33877 1,34228 1,35105 1,35996 1,36900 1,37827

nber . �9 Vbor.

1,33453 1,33301 1,33147 1,32760 1,31999 1,31240 1,29752 1,26125 1,22618 1,19230 1,15908

1,33418

1,33347 1,33205 1,33063 1,32709 1,32000 1,31291 1,29873 1,26329 1,22784 1,19240 1,15695

- -0 ,0070891.pg

+ 1 0 6 + 96 + 84 + 51 - - 1 - - 51 --121 - -204 --161 - - 10 + 2 1 3

(erhalten nach der Methode der kleinsten Quadrate).

L i c h t b r e c h u n g d e r d i s p e r s e n P h a s e u n d d e s D i s p e r s i o n s m i t t e l s .

Aus den Interpolationsformeln ergibt sich das Produkt aus spezifischem Volum und Brechungsexponent f/ir Wasser, wenn man pg gleich 0 setzt.

In der folgenden Tabelle enthttlt die erste Reihe die so berechneten Werte; der Wert 1,33642 in der zweiten Reihe ist mit Htilfe der Inter- polationsformel von R. R f i h l m a n n ~) ermittelt, der Wert 1,33531 aus den Angaben yon F. S c h t i t t errechnet.

Arsentrisulfid Antimontrisulfid Kieselsaure Molybdtinstiure Eisenhydroxyd Tannin

Kochsalz

1,33643 1,33640 1,33642 1,33630 1,33646 1,33640

1,33418

1,33642

1,33531

Wiederum zeigt allein der Wert aus der Kochsalzl6sung be- deutende Abweichung.

1) F. Schtit t , Zeitschr. f. physik. Chem. 5, 357 (1890). 2) R. Rtihlmann, Pogg. Ann. 132, 177 (1867).

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUN(i KOLLOIDER LOSUNOEN 279

Entsprechend erh/ilt man die in der folgenden Tabelle angegebenen n.v-Werte ffir die disperse Phase, wenn man pg~ | 00 setzt.

Arsentrisulfid Antimontrisulfid Kiesels~iure Molybd/ins/iure Eisenhydroxyd Tannin

Kochsalz

0,72993 0,65429 0,64259 0,49600 0,66297 1,04444

0,62527

0,663 amorph. 0,584 kristall.

0,710

An festem As~Sa, Fe(OH)a, MoOa und Tannin sind bisher die Brechungsexponenten nicht bestimmt worden. Die Angaben fiber die Lichtbrechung von Sbo Sa sind zu widersprechend, so dab nur die Werte fiir SiO2 und, zum Vergleich, die yon NaCI fibrig bleiben.

F/it amorphes Si O,, betr~gt der Brechungsindex nach H. T r o m s - d o r f ~) 1,458 ffir Na-Licht; die Dichte gleich 2,20 angenommen (s-o), ergibt sich n.v ~-0,663. Pfir Quarz ist nach den Messungen von J.W. G i f f o r d 2) noj ~ 1,544, n~ --~ 1,553; l/a (2nto'-[- n~) ~ 1,547. Daraus ergibt sich, die Dichte gleich 2,65 gesetzt, n.v = 0,584.

Der Brechungsexponent des festen Natriumchlorids betr/igt 1,5442 ffir Na-Licht bei 24oa), die Dichte 2,174 bei 20o4); daraus folgt n.v ~- 0,710.

Die Refraktion.

Aus den so ermittelten Werten fur das spezifische Volum und den Brechungsexponenten der kolloiden L6sungen l/iBt sich die Refraktion der dispersen Phase berechnen. Nachdem man aus obigen lnterpolationsformeln fiir einen bestimmten Wert yon pg zwei zusammen- geh6rige Werte von n und n.v ermittelt und daraus die Refraktion der L6sung gefunden hat, kann man mit Hilfe der Mischungsregel die Refraktion der dispersen Phase berechnen. Zu denselben Werten ffir die Refraktion der dispersen Phase kommt man einfacher auch so: man ermittelt aus den Interpolationsformeln durch Extrapolation auf 100 sogleich die Werte n.v und v fiir die disperse Phase und

1) H. T r o m s d o r f , Diss. (Jena 1901); Physik. Zeitschr. 2, 576 (1901). 2) J.W. O i f f o r d , Proe. Roy. Soc. Lond. 70, 329 (1902). 8) S. P. L a n g l e y , Americ. Joum. Soc. [3] 30, 477 (1885). 4) R. K t i c k m e y e r , Zeitschr. f. physik. Chem. 21, 82 (1896).

2 8 0 KOLLO1DCHEMISCHE BEIHEFTE BAND VII, HEFT 6--12

erhfilt daraus ihre Refraktion. Bedient man sich des O I a d s t 0 n e 'schen

Ausdrucks ffir die Refraktion, so kann man schreiben

n - - I R . . . . . . . nv - - v = kl q- k2 �9 100 - - (K1 q- K~. 100)

d = kl - - K1 q- 100 (k2 - - K2)

Will man die L o r e n t z - L o r e n z ' s c h e Formel benutzen, so muff man aus dem n.v-Wert zun~chst den n-Wert berechnen.

In der folgenden Tabelle sind die so ermittelten Werte ffir die Molekularrefrakfion der untersuchten Stoffe in kolloidem Zustande zu-

sammengestellt mit den Werten ffir die Molekularrefraktion, wie sie sich aus Messungen der Dichte und Lichtbrechung am festen Stoffe

ergeben. Nur bei der Molybd~ns/iure bezieht sich die Angabe unter nicht koll. nicht auf die feste, sondern die echt gelSste Substanz. Ein

Vergleich mit den Werten, welche man durch Summation der Atom- refraktion erhalten kSnnte, w/ire belanglos, da bei den anorganischen Substanzen keine Konstanz der Atomrefraktionen vorhanden ist.

As2 $8

Sb~ Sa

Si 02

Mo Oa

Ve (0 H)3 Tannin

n - - 1 - - , M

d nU-- 1 1

.M n2-~- 2 d

koll. nicht koll. koll. nicht koll.

219 I) 2802)

12,58 s) 12,464) 34,05)

103,3

150,1

14,326 ) 12,71

41,76 33,20

0 ,4136 . M

46,48

52,41

8,518) 7,50

18,25 17,27

0 , 3 1 4 3 2 . M

60,92 i) 75,982)

7,48 a) 7,224)

19,615)

Die Zahlen 14,32 und 18,51 ftir Molekularrefraktion der kolloiden

Kiesels~ure sind nach den Angaben von O. Ab a t i (loc. cit.) berechnet.

1) A. H u t c h i n s o n , P. G r o t h , Chemische Kristallographie (Leipzig 1906) I, 160 [n = 4,002; d = 4,62].

2) p. D r u d e , Pogg. Ann. 34, 523 (1888) [n ---- 4,83; d = 4,62]. a) H. T r o m s d o r f , loc. cit. [amorph: n = 1,458; d = 2,20]. 4) J.W. G i f f o r d , Ioc. cit. [Quarz: n ---- 1,547; d = 2,65]. 5) E. R i m b a c h u. R. W i n t g e n , Zeitschr. i. phys. Chem. 74, 251 (1910). s) (5. A b a t i , Zeitschr. i. phys. Chem. 25, 860 (1898).

WINTOEN, DICHTE UND LICHTBRECHUNO KOLLOIDER LC)SUNOEN ~81'

Abgesehen yon den Refraktionswerten ffir die Kiesels/iure stimmen die Refraktionswerte f/Jr dieselbe Substanz in kolloidem und nicht kolloidem Zustand schlecht untereinander fiberein. Dieses Resultat kann nicht /iberraschen. Zeigen doch die an den festen K6rpern selbst ermittelten Zahlen eine sehr schlechte Uebereinstimmung, da die An- gaben fiber die Dichte und besonders fiber den Brechungsexponent, wie schon Seite 279 angegeben, sehr stark untereinander abweichen.

Eine sehr grofle Rolle wird auch a~ie bei den gef/irbten L6sungen sicher vorhandene anomale Dispersion spielen; dann mfiBte die Mole- kularrefraktion ungef/irbter kolloid gel6ster Substanzen die geringste Abweichung zeigen, wie das auch nach obigen Zahlen der Fall ist.

Z u s a m m e n f a s s u n g .

Ffir disperse Systeme l~iBt sich ableiten unter der Voraussetzung,. dab die Dichte und der Brechungsexponent der dispersen Phase und des Dispersionsmittels unabh~ingig seien yon ihren Mengenverh~iltnissen: die Dichte und der Brechungsexponent disperser Systeme sind lineare Funktionen der Konzentration (g disperser Phase in 100 ccm L6sung des Systems), spezifisches Volum und Produkt aus spezifischem Volum und Brechungsexponent sind lineare Punktionen des Prozentgehaltes. (g disperser Phase in 100 g des Systems).

Messungen an kolloiden LOsungen yon Arsentrisulfid, Antimon- trisulfid, Kiesels~ure, Molybdfinsfiure, Eisenhydroxyd und Tannin haben dieses best~itigt. Die aus den Messungen nach der Methode der kleinsten Quadrate gewonnenen linearen Interpolationsformeln ergeben nirgends die m6glichen Versuchsfehler fibersteigende Abweichungen zwischen beobachteten und berechneten Werten.

Eine Best/itigung liefern auch die schon frfiher yon anderen an kolloiden L6sungen ausgeffihrten Messungen der Dichte und Licht- brechung.

Die aus den Interpolationsforrneln berechnete Dichte des Wassers betr/igt im Mittel 0,99707; ffir das Produkt aus spezifischem Volum und Brechungsexponent findet man den Mittelwert 1,33640. Die entsprechenden Werte betragen in Wirklichkeit 0,99707 und 1,33642. Die aus den Interpolationsformeln fiir die disperse Phase ermittelten Werte stimmen aber nicht mit den im nicht dispersen Zustand an den Stoffen gefundenen Werten fiberein. Die spezifischen Volumina sind durchweg kleiner irn dispersen als im nicht dispersen Zustand,.


eine Erscheinung, die W. G i b b s , Wo. O s t w a l d und P. P. v o n

W e i m a r n ( lo t . cit.) aus theoret ischen Erw/igungen voraussagen konnten.

Eine Abhangigkei t der Diehte und Lichtbrechung yore Dispersit/its-

g rad lieB sich nieht erkennen.

Ein Vergleich der Molekularrefrakt ion der untersuchten Substanzen

in kolloidem und nicht kol loidem Zustand ist nicht durchffihrbar, da

die verschiedenen Angaben fiber die Dichte und besonders die Licht-

b rechung dieser Stoffe und daher auch die daraus berechneten Mole-

kularrefrakt ionen zu sehr von e inander abweichen. AuBerdem ist bei

gef~lrbten LOsungen mit anomaler Dispersion zu rechnen.

Afitteilung aus dem Chemischen Institut

der Universilgit Bonn.

Buchdruckerei Albert Hille, Dresden-N.

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Untersuchungen über die Dichte und Lichtbrechung kolloider Lösungen