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Orientierung

An nebligen Sonnentagen habt ihr bestimmt schon einmal gesehen, dass der Weg der Sonnenstrahlen durch den Nebel zu erkennen ist. Im folgenden Bild ist dies deutlich zu erkennen.

 

Abbildung 1: Tyndall-Effekt an nebligen Sonnentagen (Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/SonneNebel.jpg)

Wenn Lichtstrahlen, wie in unserem Bild, nach außen sichtbar werden, spricht man von dem Tyndall-Effekt. Dieser wurde nach seinem Entdecker John Tyndall benannt. Jetzt stellt ihr euch die Frage: „Was hat dies mit unseren Nanopartikeln zu tun?“ Dies ist ganz einfach zu beantworten. Dieser Effekt tritt ebenfalls bei Nanopartikeln auf, die in einer Lösung vorliegen. Somit lässt sich das Vorhandensein von Nanopartikeln bestimmen, allerdings kann damit keine Aussage über die genaue Größe, die Oberfläche oder die Form der Partikel getroffen werden.

Erklärung

Sobald Kolloide in einer Lösung vorhanden sind und ungefähr im Größenbereich der Wellenlänge des Lichtes liegen, wird der Effekt sichtbar. Ursache sind die dabei besonders stark von den Teilchen gestreuten Photonen. Unter einer kolloiden Lösung wird eine Lösung mit Teilchen im Größenbereich von 1 nm bis 1000 nm verstanden. In der folgenden Abbildung werden zwei Lösungen mit einem Laser bestrahlt. Diese sind auf der linken Seite eine Kochsalzlösung und auf der rechten Seite eine kolloide Lösung.

Wie zu erkennen ist, kann der Gang des Strahls in der Kochsalzlösung nicht nachverfolgt werden, da die Teilchen kleiner als 1 nm sind. In der kolloiden Lösung hingegen wird er durch den Tyndall-Effekt sichtbar. Somit können mit einem gebündelten Lichtstrahl (bspw. blauer Laser-pointer: 445 nm - 475 nm) Teilchen im Größenbereich von 1 nm bis 1000 nm nachgewiesen werden.

 

Abbildung 2: Tyndall-Effekt: Links Kochsalzlösung; Rechts Kolloidlösung (Quelle: http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC5-Grenzf/KolloideH.pdf)

Da sich Nanopartikel in diesem Größenbereich befinden, können diese folglich über den Tyndall Effekt nachgewiesen werden.

Handlungswissen

Möchtet ihr das Vorhandensein von Nanopartikeln mit Hilfe des Tyndall-Effekts überprüfen, so solltet ihr beachten, dass eure synthetisierten Nanopartikel in einer Lösung vorliegen müssen. Ansonsten kann diese Charakterisierung nicht durchgeführt werden.

Aufgabe

Welche der folgenden Aussagen treffen auf den Tyndall-Effekt zu?

1. Mit dem Tyndall-Effekt lassen sich gelöste Teilchen bis zu einer Größe von 1000 nm bestimmen.

2. Sind gelöste Teilchen im Bereich von 1 nm bis 1000nm vorhanden, so wird der Lichtstrahl gestreut und dadurch sichtbar.

3. Der Tyndall-Effekt kann als Charakterisierung bei gelösten und ungelösten Teilchen durchgeführt werden.

Quellen für weitere Recherchen

Literatur

Tuckermann, R. (2006): Kolloidchemie. Braunschweig, Online verfügbar unter http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC5-Grenzf/KolloideH.pdf, (Zugriff: 17.06.2014)

 
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