11. – 13. Schuljahr

Maria Weisermann, Lorenz Kampschulte und Stefan Schwarzer

Silber-Nanopartikel aus dem Nanoreaktor

Materialien
1mL einer 0,001-molaren Silbernitrat-Lösung (AgNO3), 2 mL einer 0,04%-igen Natriumcitrat-Dihydrat-Lösung (Na3C6H5O72H2O), 2 Einwegpipetten, Heizrührer (mindestens 500 Watt, gesäuberte Heizplatte, ggf. mit 1000-er Schleifpapier), Leidenfrost-Reaktor (Metalloberfläche mit einem Begrenzungsring, vorzugsweise ein Aluminium-Dichtring aus dem KFZ-Bedarf (z.B. Ø-Gesamt 5,7cm, Ø-Innen/Loch 5cm, DIN 7603 Form A, ~6 € online zu beziehen über eBay), Tiegelzange, Papiertücher
Durchführung
Achtung! Verbrennungsgefahr: Die auf der Heizquelle liegende Metallplatte(ca. 380 °C) ist unter keinen Umständen zu berühren und nur mit einer Tiegelzange zu handhaben!
1. Gib vorsichtig mit der ersten Einwegpipette 2mL der 0,04%-igen Natriumcitrat-Lösung auf die Oberfläche des Leidenfrost-Reaktors. (Beachte: Ist der Tropfen instabil, ist die Platte nicht heiß genug oder die Oberfläche verschmutzt.)
2. Füge mit der zweiten Einwegpipette 1mL der 0,001-molaren Silbernitrat-Lösung hinzu.
3. Beobachte in den folgenden Minuten den Leidenfrost-Tropfen.
Checkliste
Damit das Experiment gut und anschaulich funktioniert, müssen die eingesetzten Materialien optimale Reaktionsbedingungen bieten. Überprüfe zunächst deine Versuchsmaterialien.
  • Die Metalloberfläche, auf die du deine wässrigen Lösungen gibst, kann aus einem zugeschnittenen Aluminiumrohr oder einer Stahl-Unterlegscheibe gefertigt sowie die Heizrührplatte selbst sein.
  • Die zur Synthese eingesetzte Oberfläche muss optisch einheitlich sein. Ist dies nicht der Fall, so muss diese im kühlen Zustand durch Schmirgeln und Abwaschen gereinigt werden.
  • Der eingesetzte Heizrührer muss eine Leistung von mindestens 500 Watt aufweisen.
  • Der Heizrührer muss auf eine ausreichend hohe Temperatur geheizt sein (350 – 400 °C).
Achtung! Nur mit der Tiegelzange berühren!
Aufgabe
1.Gib zunächst etwa 3mL demineralisiertes Wasser auf die erhitzte Metalloberfläche. Beschreibe und begründe deine Beobachtungen. (Tipp: Was weißt du aus dem Physikunterricht zur Wärmeleitfähigkeit von Wasserdampf?)
2.Führe nun den Versuch auf der Vorderseite durch.
3.Überlege und erläutere, inwiefern der zweite und vierte Aspekt aus der oben dargestellten Checkliste wichtig für einen optimalen Reaktionsverlauf sind. Versuche ggf. das Experiment auf einer unsauberen und verkrusteten Metalloberfläche und bei geringerer Temperatur (mind. 100 °C) durchzuführen.

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