Viskosität, Chemie?
Hallo,
wie kann man die Viskosität bestimmen?
Kann man das anhand der räumlichen Struktur oder anhand der Anordnung der gegebenen Elemente oder so erkennen/bestimmen? Besonders anhand von Alkanen/Alkenen)?…
Danke.
3 Antworten
Bei einfachen Kohlenwasserstoffen gilt:
Je länger die Ketten, desto stärker hängen die Moleküle auf Grund der Van-der-Waals-Kräfte zusammen, vereinfacht kannst du dir Alkane wie lange Streifen vorstellen, je länger sie sind, desto mehr Wechselwirkungsfläche haben sie und desto störker hängen sie zusammen. Folglich musst du bei Alkanen nur das Kohlenstoffgerüst abzählen.
Bei Alkenen und Alkinen haben wir das Problem, dass bei jeder Mehrfachbindung ein Knick im Streifen ist, dementsprechend ist die Viskosität von Alkenen in der Regel geringer als die der entsprechenden Alkane. Dieser Effekt nimmt mit steigender Mehrfachbindungsanzahl zu.
Dann gibt es noch verzweigte Alkane. Hier haben wir das gleiche Problem wie bei Alkenen. Bei jedem Propf, der an der Hautkette hängt, ist ein Hubbel, der verhindert, dass sich ein anderes Molekül richtig anschmiegen kann.
Das gilt allerdings vor allem für relativ kurze Nebenketten, denn bei sehr langen Nebenketten kann es sein, dass sich die verzweigten Kohlenwasserstoffe ineinander verheddern, wodurch wiederum die Viskosität steigt.
Zur Messung von Viskositäten gibt es unterschiedliche Methoden.
Kugelfallviskosimeter: Eine Kugel fällt im flüssigkeitsgefüllten Rohr und die Zeit für eine definierte Fallstrecke wird gemessen.
Kapillarviskosimeter: Ein definiertes Flüssigkeitsvolumen fließt unter Schwerkraft durch eine Messkapillare, die Zeit wird gemessen.
Auslaufbecher: Ein Becher mit definiertem Volumen und definietrtem Loch im Boden wird unter Schwerkraft auslaufen gelassen, die Zeit bis zum Abriss des Strahls wird gemessen.
Rotationsviskosimeter: Ein zylindrischer Messkörper hängt an einer dünnen Welle und taucht in die Flüssigkeit ein. Er wird mit einer definierten Umdrehungszahl laufen gelassen und dann die Kraft zum Drehen des Zylinders gemessen.
Man muß für jeden Viskositätsbereich das passende Gerät aussuchen, um in sinnvoller Messzeit aussagefähige Ergebnisse zu bekommen.
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Man kann bei löslichen Polymeren die mittlere Kettenlänge bestimmen, indem man die Viskosität einer Lösung definierter Konzentration bestimmt. Je länger die Ketten, desto viskoser die Lösung.
Das Prinzip der Viskositätsmessung ist ganz einfach: Man läßt ein bekanntes Volumen der Flüssigkeit aus einer engen Öffnung rausfließen und stoppt die Zeit, die vergeht, bis die Flüssigkeit komplett durchgelaufen ist. Kalibriert wird mit einer Flüssigkeit, deren Viskosität genau bekannt ist.
Das große Problem dabei ist, daß die Viskosität sehr stark temperaturabhängig ist und kleine Temperaturabweichungen bereits große Meßfehler bedingen.