-ocr page 1-

HET AGARSOL

BIJDRAGE TOT DE KENNIS
VAN DEN EMULSOIDEN
TOESTAND

II

U2l

H. G. DE JONG

-ocr page 2-

A. qu.

192

-ocr page 3-

.......

-ocr page 4-

\'■"r-\'-i

X

-ocr page 5-

■ \'■M ■ \' " r

. t-- ■■.

l

km

I-

VAv nYH

/ » ^

r ■ ■. . . !

, H;
Ky
f", ■ \'

■ Ä V .

•»ïï ■

if \'jêi

-ocr page 6-

a.:,,-\' ••. •

J.

.y

I,..;::,

. î
■1. t

^ V\' -. JÎV

•f

t

■ " ■
- \' ■
-M

■ /^\'\'-\'tv". " . ■"H\'--..
■ ■ 5 : ■ ■ ■ ; ■■ ■

.-Sit

1:

■ ; J\'-r--

, ;

m-\'y-

•V

M

-ocr page 7-

k 9
Jf{ V

HET AGARSOL

BIJDRAGE TOT DE KENNIS VAN DEN
EMULSOIDEN TOESTAND

-ocr page 8-

\'Ni;"

^ .

. *.
\\

40 a\'^/,

ÎV ■ :

-ocr page 9-

HET AGARSOL

BIJDRAGE TOT DE KENNIS VAN
DEN EMULSOIDEN TOESTAND

PROEFSCHRIFT

TER VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN
DOCTOR IN DE SCHEIKUNDE AAN DE
RIJKS-UNIVERSITEIT TE UTRECHT, OP
GEZAG VAN DEN RECTOR-MAGNIFICUS
Dr. W. VOGELSANG, HOOGLEERAAR IN
DE FACULTEIT DER LETTEREN EN WljS-
BEGEERTE, VOLGENS BESLUIT VAN DEN
SENAAT DER UNIVERSITEIT TEGEN DE
BEDENKINGEN VAN DE FACULTEIT DER
WIS- EN NATUURKUNDE TE VERDEDIGEN
OP MAANDAG DEN Ó^en juNl 1921, DES
:: NAMIDDAGS TE VIER UUR, DOOR ::

HENDRIK GERARD DE JONG\'

:: GEBOREN TE \'S-GRAVENHAGE ::

drukkerij f. w. hajer - utrecht - 1921

-ocr page 10-

• J:OêvlAOA: T

■ m

•Of

i «■
:
ftidih::

pa sloTDou

, . ^ H/ :-./-\' ü/".HD

i\'VriH- V-.ti ;

n - SlOOCi rD^ < ^IHA^\',

W"

... •■ f-:-

< . v: - • r ^rMii-^tfrn\'mffiittrflrt-if n r.fiiT

-ocr page 11-

AAN MIJN OUDERS

AAN MIJN AANSTAANDE VROUW

-ocr page 12-

rf"..

M

" ■ rT»\'

.....\'

t\'-i.;

t\', \\ ■

\'M

«

■ • m- ^

- ■ \'•>
-v\'

.\' \'.in

- . ^ - to
1.V ■ ■ \' ■ ■

; \' \' ..... -

^V \'-J- ■

■ r\'

llîàâr*-\'.«; - -^».V

-ocr page 13-

Bij het voltooien van dit proefschrift wil ik een woord
van dank richten tot U, Hoogleeraren in de Faculteit der
Wis- en Natuurkunde, voor het onderwijs, dat ik van U mocht
ontvangen.

De eerste jaren van mijn studie heb ik het voorrecht
gehad onder Uw aangename leiding. Hooggeleerde
WENT,
te werken. Erkentelijk blijf ik eveneens, voor hetgeen ik van
U, Hooggeleerde
NIERSTRASZ, jORDAN en PULLE heb ge-
leerd. De belangstelling, die Gij bij mij hebt opgewekt voor de
grondproblemen der biologische wetenschappen, is mede oorzaak,
dat ik een kolloidchemische studie tot onderwerp van mijn
proefschrift heb gekozen.

Met genoegen denk ik terug aan den tijd, dat ik onder Uw
leiding. Hooggeleerde
COHEN, in het laboratorium werkzaam
was. Uw nauwgezetheid bij het experimenteeren zal mij
steeds tot voorbeeld blijven. Eveneens ben ik U, Hooggeleerde
VAN ROMBURGH, grooten dank verschuldigd voor hetgeen ik
van U geleerd heb. Uw kritische geest behoedt Uw leerlingen
een te groote waarde aan onvoldoend gedocu
menteerde
theorieri^ te hechten.

Ook U, Hooggeleerde ORNSTEIN, geldt mijn dank, in het
bijzonder voor de belangstelling, die Gij in mijn werk gesteld hebt.

Het is mij een behoefte, U, Hooggeleerde KRÜYT, Hoog-
geachte Promotor, mijn hartelijken dank te betuigen voor het
groote aandeel, dat Gij in mijn wetenschappelijke vorming
hebt gehad. Zeer waardeer ik Uw belangstelling en hulp-
vaardigheid, die Gij mij steeds onverflauwd getoond hebt.

Niet minder stel ik hoogen prijs op Uw toewijding, waar-
door de experimenteele uitvoering van dit onderzoek eerst
mogelijk werd.

Het jaar dat ik Uw assistent mocht zijn, zal mij vooral
ook om Uw vriendschappelijken omgang, steeds in dankbare
herinnering blijven.

-ocr page 14-

•\\iVióïu VV isibT-^uwr-^bno "vn .•^htwÎMîalk.Vl ÜV -■■■\'^M ■

• . H -ii^-^yh -ÏCV

■ . .. i.^\'. -^o\'r-. • vi / .-vi-\'n-n -n - ■

■ v\'t: ■■.•:;0\'J vv ^ VX: iiî^A \'

\'■A] nBB vjuintï \'m \' ; \'

r^K.t.t^Ti\'s\'v ni y\'ArV fJ -»u; nbijucM-

■•^irt^ftii.\'.i,. :.oW ,u "Vt »wwva\'i^\'-V .vvà\'i\'H\'\': •■•\'.. -.v.

• ■ ■ n\'i „ùî\'Srb\'fi^\'^V\'U^ :\':.yv?:AViO Ü\'.\'

nvrni m nt) •^n• ■

/ nyju-us, i> r\'S^r -ïVv^ ^ri

\' \'\' -ClUÀ V;:: - \'ilU ife . N .n^vil-/; vij^

■ I^VvA V v.l..NV, A\'î^îfO \'ViVij\'\' V:i" ■\'î\' \' .i-^-iMÀ^:-is^U".

y \'V i Av"vAMUm. tai/i^

■Ci

-ocr page 15-

INHOUD

biz.

INLEIDING................1

HOOFDSTUK I

Samenstelling, eigenschappen en zuivering van Agar-Agar 4
HOOFDSTUK II

Methodiek van viscositeitsmetingen........9

HOOFDSTUK III

Vooronderzoek...............24

HOOFDSTUK IV

Viscositeit als functie van de Agar-concentratie ... 31
HOOFDSTUK V

Invloed van electrolyten op de viscositeit van het Agarsol 46
HOOFDSTUK VI

Hydratatie en stabiliteit............69

HOOFDSTUK VII

Gelatineering................89

-ocr page 16-

: ■ -\'WW-

p

auöHt^i

ar?
i \' \' -

...

.DWÏQïajMï

H "furaaacjoi^^;.^. ;

... • . . . • .. • . >ii\'0ï-J»l«^mJ0V.

Vv^?-^ ... .. • - > . • . , . ..

fs:

■It

. . CK» sutie^b^ri,,

-ïi

-ocr page 17-

INLEIDING

Graham, de grondlegger der kolloidchemie, stelde kollo-
iden en kristalloiden scherp tegenover elkaar.

De kolloiden, waarvan hij lijm (kolla) als meest in het oog
springende vertegenwoordigster beschouwde, misten het ver-
. mogen om in opgelosten toestand te difFundeeren.

Naderhand bleek, dat de kolloide oplossingen geen kook-
puntsverhooging en geen vriespuntsverlaging vertoonen. Toen
men er daarna in slaagde een groot aantal kristalloide anor-
ganische stoffen in kolloide oplossing te brengen, moest men
het verschillende gedrag niet langer zoeken in de chemische
natuur dezer stoffen, maar in den bizonderen toestand, waarin
zij verkeeren.

Na de ontdekking van het ultramicroscoop kwam men tot
het inzicht, dat de k
olloid-opgelosfe stoffen, tenminste de
typ
ische suspensoiden zooals goud en arseentrisulflde, zeer
fijn verdeeld zijn in het oplosmiddel, wat echter, vergeleken
bij de moleculaire verdeeling, grof te noemen is.

De onderzoekingen van P e r r i n brachten het experimenteele
bewijs, dat de k
inetische energie van een gedisp^eerd deeltje
dezelfde is als die van een gasmolecuul. Daarna was opge-
helderd het schijnbare verschil in osmotische eigenschappen
met de kri
stalloide oplossingen.

Immers, de concentratie der deeltjes is doorgaans zoo klein,
dat kookpuntsverhooging en vriespuntsverlaging ex
perimenteel
niet meer waar te nemen zijn.

De kolloide deeltjes in een sol hebben een buitengewoon
groot ontwikkeld oppervlak, de zetel van de oppervlakte

n

-ocr page 18-

energie. Deze tracht steeds zoo klein mogelijk te worden,
hetwelk door samenkleven der deeltjes onderling kan bereikt
worden.

Het was nu de vraag, door welke oorzaak een kolloide
oplossing een betrekkelijke st
abiliteit bezit. Het is gebleken,
dat alle kolloide oplossingen een electrische lading dragen, die
men zich in navolging van Helmholtz als dubbellaag om
de kolloide deeltjes denken moet, omdat het geheele systeem
naar buiten electrisch neutraal is.

De studie der electrocapillaire verschijnselen\') heeft ons
buiten verband met kolloide sy
stemen den invloed van electro-
lyten op de grensvlak-potentialen leeren overzien.

Electro-aequivalente con_cenlratieg verlagen de grensvlak-
potentiaal tïïêt evenveel. De ontlading neemt sterk toe, naar-
mate het tegengesteld geladen ion één-, twee- of driemaal
geladen is.

De adsorptietheorie van Freundlich geeft rekenschap
van deze di
sproportie.

De studie der electrische eigenschappen van de suspensoiden
heeft denzelfden algemeenen regel opgeleverd. Wordt de grens-
vlak-potentiaal tot een zekere kritische waarde verlaagd, dan
verliest het systeem zijn stabiliteit en vlokt snel uit.

Blijkbaar is darTde overBliJvende lading niet groot genoeg
om een effectieve botsing door Brownsche beweging te ver-
hinderen. Bij dé su
spensoiden is de electrische lading dus de
eenige stabiliteitsfactór en zij is van denzelfden aard, als die, welke
men bestudeert bij electroendosmose, stroomingspotentialen,
„Erschütterungsströme" en kataphorese van grove suspe^ies.

Terwijl men dus in de laatste twintig jaren het gedrag der
susp
ensoiden van uit eenige algemeene gezichtspunten heeft
lepren overzien, is dit geenszins het geval voor de emulsoiden,
waartoe de natuurlijke k
olloiden van het type der eiwitten
en hoogere koolhydraten behooren.

In het algemeen vlokken deze bij kleine electrolytconcentraties
niet uit. De electrische lading zou een ondergeschikte rol
spelen en de stabiliteit vrijwel alleen beheerscht worden door
de solvatatie.

\') Een uitgebreid overzicht van von Smoluchowski vindt men in Graetz,
Handbuch der Elect, und Magn. Bd. II. 366, Leipzig (1914).

-ocr page 19-

Op een ander standpunt staan Pauli\'), Brailsford
Robertson^) e.a., die de eiwitten als amphotere electrolyten
beschouwen en dus veronderstellen, dat deze zich in ware op-
lossing bevinden. De electrische eigenschappen worden geheel
op ionisatie teruggebracht.. Bij de bestudeering maakt men
gewoonlijk gebruik van bufFermengsels. Dit is uit het oog-
punt der boven besproken ervaringen over den invloed van
electrolyten op de grensvlak-potentiaal een bedenkelijke
methode. Naast de natieve eiwitten heeft men voornamelijk
gelatine onderzocht en daarbij weer hoofdzakelijk op den
invloed van zuren en basen gelet. Het is waarschijnlijk, dat
naast zuiver kolloidchemische toestandsveranderingen er in
dat geval chemische veranderingen plaats grijpen in het eiwit-
molecuul, dat met zijn N H2 en C O O H groepen niet onver-
schillig voor zuren of basen zal zijn.

Deze chemische veranderingen zijn bij de hoogere kool-
hydraten uitgesloten en het zou dus zeker gewenscht zijn het
probleem van den emulsoiden toestand aan een dergelijk
kolloid te bestudeer en.

Daartoe leek ons agar-agar een zeer geschikte stof, waarbij
wij ons voorstelden vooral den invloed van neutrale electro-
lyten te onderzoeken.

De meest opvallende eigenschap, die emulsoiden in het
algemeen en agar-agar in het bijzonder bezitten, is wel de
hooge viscositeit van hun solen.

Deze eigenschap werd syst^ematisch bestudeerd en daarnaast /

kataphorese proeven genomen.

Alvorens echter de resultaten van onze proeven te ver-
melden, zal een bespreking van de juiste methodiek van
viscositeitsmetingen voorafgaan.

1) Pauli, Kolloidchemie der Eiweisskörper I, Dresden en Leipzig (1920).

2) Brailsford Robertson, The Physical Chemistry of the Proteins.

New-York (1918).

-ocr page 20-

HOOFDSTUK I.

Samenstelling, eigenschappen en zuivering
van Agar-Agar.

Agar-Agar. Onder den naam agar-agar vat men verschillende handels-
waren samen, deels gedroogde roodwieren, deels producten,
die daaruit door extractie met kokend water verkregen zijn.
De Japansche agar behoort tot deze laatste en wordt voor-
namelijk bereid uit
Gelidium Amansii Lamx\') en komt in
twee vormen in den handel voor, lint- en staafvormig.
Voor dit onderzoek werd agar in linten gebruikt.

Samen- Het ruwe handelsproduct bestaat, afgezien van 20 % water
stelling. ^^ 4 7o asch, hoofdzakelijk uit koolhydraten.

P o r.u m b a r u^) vond, dat na aftrek van het aschgehalte de
empirische samenstelling (Cg H,o Og)* is. Terwijl een agar-
oplossing direct na de bereiding Fehling\'s proefvocht niet
reduceert, gebeurt dit wel bij voortgezet koken of door hy-
drolyse met zuren.

Door oxydatie van de hydrolyse-producten verkregen
Morin 2), Bauer\'\') en König en Bettels®) slijmzuur. De
complexe koolhydraten, waaruit agar bestaat, bevatten dus als
bouwsteen o.a. galactose. König en Bettels berekenden
uit het slijmzuur, verkregen door oxydatie van de hydrolyse-pro-
ducten, 33,05-36,577o galactose.Verder toonden zij 3,45-3,747«

\') Tschirch, Handbuch der Pharmakognosie, Bd. II, 306, Leipzig (1912).

2) Porumbaru, C. R. 90, 1081 (1880).

3) Morin, C. R. 90, 924 (1880).

") Bauer, Journ. f. prakt. Chemie [2] 30, 375 (1884).

5) König en Bettels, Zeitschr. f. Unt. der Nahr. u. Gen. 10, 457 (1905).

-ocr page 21-

cellulose aan. Een analyse van de lintvormige agar leverde
verder op:

water proteinen vet koolhydraten pentosanen vezels asch
19.05 2,56 0,85 • 70,58 3,06 0,44 3,46

Dit kan echter niet meer dan een indruk geven van de
onderlinge verhouding der bestanddeelen. Deze zal zeer af-
hangen van het technische proces en waarschijnlijk ook van
den ouderdom der ingezamelde wieren.

Cooper, Cantab en Nuttall\') merkten op, dat door
gedistilleerd water 18
Vo vaste stof wordt uitgewasschen, ter-
wijl ook een patent. van Merck^) spreekt van een in koud
water oplosbaar deel en van een ander, dat eerst in kokend
water oplost en de drager der emulsoide eigenschappen is.

Algemccne Cooper, Cantab en NutalP) geven voor het eerst
eigen- uitgebreider en meer systematisch overzicht. Wij willen
SC appen. eigenschappen vermelden. Tannine

en alcohol slaan agar uit zijn oplossing in water neer. Een
AgNOa-oplossing wordt in de hitte donker gekleurd. In tegen-
stelling met gelatine maken Ka Crj Oy, aluin en formaline een
agar-gel niet onoplosbaar in water.

Met jodium, opgelost in alcohol of in K J-oplossing, krijgt
men een kleurreactie (purperrood), die bij afkoeling beneden
29\'\' C. pas te voorschijn komt en bij verhitting weer ver-
dwijnt, bij daarop volgende afkoehng weer optreedt, enz.

Hydrolyse. Voor ons is van groot belang, dat agar zeer gemakkelijk
gehydrolyseerd wordt. Kookt men een agar-oplossing längeren
tijd, dan verliest deze het vermogen om te gelatineeren en
reduceert Fehling\'s proefvocht. Tevens neemt de viscositeit
af (Levites) 4).

Deze hydrolyse wordt sterk versneld door H\'-ionen. Terwijl
een agar-oplossing met zeer verdunde zuren snel gehydrolyseerd
wordt, kan men volgens Cooper, Cantab en NuttalF)
agar een tijdlang in ijsazijn zonder schade koken.

Uit eigen proeven bleek, dat de vermindering van de

\') Cooper, Cantab en Nuttall, The Photograph. Journ. 48, 11 (1908).
■-\') Zeitschr. f. angew. Chemie, 27, II, 117 (1914).
loc. cit.

") Levites, Koll. Zeitschr. 2, 161, 208, 237, (1907—1908).
loc. cit.

-ocr page 22-

viscositeit met den tijd bij 50° C. vijfmaal zoo groot werd,
indien het sol bovendien 0,1 millimol HCl per Liter bevatte.

Uit deze gevoeligheid voor H\'-ionen volgt, dat men zuren
bij de zuivering van agar moet vermijden, tenzij zij weer
geheel verwijderd kunnen worden en tevens blijkt, dat
de kolloid-chemische eigenschappen door de behandeling niet
geleden hebben.

Zuivering. Agar-agar uit den handel bevat ongeveer 4 ®/o asch.\') Voor
a) met alcohol, kolloidchemische doeleinden is het noodig deze zooveel mogelijk
te verwijderen. Herhaaldelijk praecipiteeren met alcohol van in
kokend water opgeloste agar vermindert het aschgehalte niet.

b) met zuren Keding^) extraheert achtereenvolgens met verd. zoutzuur,

en basen gedistilleerd water, 1 "/o KOH en gedistilleerd water. Het asch-
gehalte is gedaald van 3,92
7o tot 1,84 7o. De gedroogde agar
is echter bruin en bros en dus waarschijnlijk sterk aangetast.

Levites^) behandelt met zwak azijnzuur en wascht dan
uit tot neutrale reactie van het waschwater. Hetzelfde wordt
herhaald met 1 "/o ammonia. Nu wordt de agar door koken
opgelost en gefiltreerd in alcohol. Het neerslag wordt daarna
met aether behandeld en gedroogd. Het zoo verkregen ,,delta-
galaktaan" is een wit poeder, dat in koud water opzwelt,
maar pas in de hitte oplost en dan bij afkoeling gelatineert.

Het aschgehalte wordt niet opgegeven.

c) uitvriezen. Een patent van Merck beschrijft de zuivering van agar

door herhaaldelijk uitvriezen na oplossen in heet water en
gelatineeren.

d) uitwasschen Hardy®) wascht agar wekenlang uit met gedistilleerd water,
met water. jQgj ^jgjj Qp jj^ jg j^jffg.^ laat gelatineeren, snijdt het gel in
reepen en wascht deze weer uit met gedistilleerd water. De
geheele bewerking wordt dikwijls herhaald.

Hij geeft geen cijfers van het aschgehalte, maar zegt, dat

\') Cooper, Cantab en Nuttall, loc.cit, gevenO,4877oop. Dit is waarschijnlijk
een vergissing en zal 4,87 7o moeten zijn, aangezien na praecipiteeren met
alcohol 4,06% asch gevonden werd.

2) Morin, C. R. 90, 924 (1880).

3) Keding, Wissensch. Meeresunters, Abteil. Kiel, N. F. 9, (1906) Geciteerd
naar Küster, Kultur der Micro-organismen, Leipzig en Berlijn. 1913.

") Levites, Koll. Zeitschr. 2, 161 (1907).

\') Zeitschr. f. Angew. Chemie 27, II, 117 (1914).

6) Hardy, Zeitschr. f. Physik. Chemie 33, 326 (1900).

-ocr page 23-

de gezuiverde agar vrij is van alle diffundeerende elec-
trolyten.

e) dialyse in Mac Dougal\') dialyseert een agaroplossing 10 dagen in
de hitte, jie i^itfg^ glagf jjjgj. aceton neer en extraheert met absolute
alcohol en absolute aether. De verkregen agar bevat volgens
Mac Dougal slechts een spoor asch, lost bij kookhitte
echter met een lichtbruine kleur in water op, terwijl een
gel zeer slap is. De agar schijnt dus door het langdurig bloot-
stellen aan een hooge temperatuur zeer geleden te hebben.

Een zuiveringsmethode zal des te verkieselijker zijn naar-
mate de kölloidchemische eigenschappen minder worden aan-
getast. Zeer bedenkelijk is het gebruik van zuren en basen,
terwijl men ook een herhaaldelijk blootstellen aan hoogere
temperaturen moet vermijden. Evenmin is neerslaan met alcohol
of uitvriezen aan te bevelen, zoolang het wezen van deze
toestandsveranderingen niet opgehelderd is. (Zie Hfdst. VI).

Gevolgde Een herhaaldelijk uitwasschen met gedistilleerd water werd
methode. slotte als zuiveringsmethode gekozen. Per 35 gram ruwe
agar werd 2 L. ged. water gebruikt. Dit werd gedurende
de eerste 2 dagen 5 maal per dag ververscht. Tevens werd
10 c.M.^ aether aan het water toegevoegd. De volgende
5 dagen werd alleen met ged. water gewasschen en 3 maal
per dag ververscht. De laatste 2 dagen was het "aschgehalte
constant gebleven.

Om hydrolyse door verhitting te vermijden werd de ge-
wasschen agar op glasplaten aan de lucht gedroogd, waarbij
gezorgd werd, dat er geen stof op kon vallen.

\') Mac Dougal, The Botan. Gazctte 70, 126 (1920).

2) Men kan het aschgehalte met verdund HCl snel van 4 "/o op 0,4% terug-
brengen. Bij het uitwasschen blijkt het HCl zeer hardnekkig vastgehouden
te worden. De stukjes worden dan groen-zwart bij verhitting in een
droogstoof. Brengt men ze echter eerst eenigc minuten in ammoniak-
damp, dan blijven ze bij het drogen volkomen helder en kan een asch-
analyse verricht worden. Het gevormde NHiCl verdwijnt dan echter bij
het gloeien.

Al het geadsorbeerde HCl wordt door behandeling van de gezwollen
agar-reepjes met een 10% NaCl-oplossing snel uitgedreven, maar nu wordt
NaCl hardnekkig geadsorbeerd en is weer niet uit te wasschen. Nu vindt
men ongeveer 2 % asch. Bovendien blijkt de agar onder de behandeling
geleden te hebhen. Een gel van gelijke sterkte is zeer veel minder stijf.
Een zoeken in deze richting belooft dus geen goede resultaten.

-ocr page 24-

Om het beschimmelen te voorkomen werd aan het voor-
laatste waschwater 300 c.M.^ met HgJa bij kamertemperatuur
verzadigd water \') toegevoegd. Indien al het Hgj2 door de
agar geadsorbeerd werd, zou de concentratie in de oplossingen,
zooals zij bij de proeven in hoofdstuk V gebruikt werden, nog geen
2 lx Mol per Liter bedragen hebben (1 jx Mol = 1,10"® Mol).

De aan de lucht gedroogde agar werd in een stopflesch
bewaard.

De agar was glinsterend helder en bevatte 24,07—24,15 °/o
water (bepaald door 2V2 uur te verhitten op 135" C.) en
1,54—1,58
7o asch wat overeenkomt met 2,03—2,08 7o ten
opzichte van watervrije agar.

In de asch konden aangetoond worden Ca, Al, Mg, -SO4,
-PO4, -CO3. SiOa.

De invloed van electrolyten werd onderzocht aan zeer
verdunde agarsolen (1,84 gr. per L.).

Per L. is dan aanwezig 28,7 m.gram asch, die voor het
grootste deel onoplosbaar is. Bestond deze alleen uit KCl,
dan zou de concentratie dus nog geen \'/2 m.Mol per L. zijn.

\') Volgens Morse, Zeitschr. f. physik. Chemie 41, 708 (1902), bedraagt de

oplosbaarheid van HgJz in water bij 25" C. 0,0591 gram per Liter.
2) In het hoofdstuk: „Invloed van electrolyten op de viscositeit van het
agarsol", wordt de mogelijke invloed van dit spoor Hgl2 nagegaan.

-ocr page 25-

HOOFDSTUK II.

Methodiek van Viscositeitsmetingen

Wet van De eenvoudigste wijze, waarop een vloeistof kan stroomen, is
Polseuille. jig^ waarbij alle stroomlijnen evenwijdig loopen. Wordt dit
verwezenlijkt in een capillair en heeft er bovendien geen
glijding plaats langs den wand, dan geldt, indien de vloeistof
onder eigen hydrostatischen druk stroomt, de formule

t: h g s r* t
yi
= -fy---------

ö l V

waarin vj = viscositeit

h = niveauverschil

g = versnelling van de zwaartekracht
5 = dichtheid van de vloeistof
r = straal van de capillair
t = doorlooptijd
l = lengte van de capillair
V = doorgestroomde volume.

Voordat deze formule mathematisch door Stokes e.a.
was afgeleid, had reeds Poiseuille empirisch gevonden, dat
het doorgestroomde volume evenredig is met het drukverval
per c.M. en met de vierde macht van den straal.

Absolute De viscositeit in absolute maat kan nu berekend worden
meting, j^jgj. behulp van bovenstaande formule. De afmetingen van
den viscosimeter moeten dan zeer nauwkeurig bekend zijn.

De uit de rechtafgesneden capillair tredende vloeistofstraal
zet zich nog een eind in het reservoir voort, totdat hij tengevolge
van wervelingen tenslotte ophoudt. Een correctieterm, die hier-
mede afdoende rekening houdt, is niet bekend. Bovendien is
deze absolute methode vol verdere moeilijkheden.

-ocr page 26-

Relatieve Dc relatieve methode neemt de viscositeit van een ijkvloeistof
meting, ajg eenheid aan. Wordt nu een andere vloeistof in denzelfden
viscosimeter gemeten en volgt de strooming in beide gevallen
streng de wet van Poiseuille, dan is

>1 _ t_ s^
>)o fo -^o

De meest gebruikte vicosimeter is die van Ostwald.

Onderzoek Grüneisen\') heeft nu experimenteel nagegaan, in hoe-
van verre de strooming van water in dit type van viscosimeter
Grüneisen. bij variatie van de afmetingen van de capillair aan de wet
van Poiseuille voldoet. Vertraging van de gemiddelde
stroomsnelheid treedt steeds op door het vormen van werve-
lingen aan de uiteinden van de capillair, ook al loopen alle
stroomlijnen in de capillair evenwijdig.

Bij vergrooting van de gemiddelde stroomsnelheid dringen
deze wervelende bewegingen steeds verder in de capillair,
waardoor de afwijking van de wet van Poiseuille toeneemt.

Bij de relatieve methode heeft men het echter in de hand
deze werveling zeer te verminderen, door de capillair
geleidelijk te verwijden in de beide reservoirs.

Als resultaat van zijn onderzoek geeft Grüneisen een
formule, waaruit men kan aflezen,\' hoe groot de gemiddelde
stroomsnelheid mag zijn voor een gegeven vloeistof in een
gegeven viscosimeter, zoodat de afwijking van de wet van
Poiseuille slechts 0,1 % bedraagt.

Deze luidt:

cocoo,-6,6.10 ®

XH

waarin a)„.oni = g^oi. stroomsnelheid, waarbij de afwijking
0,1 ®/o bedraagt

d = diameter van de capillair

l = lengte van de capillair

{vj)^ = absol. viscositeit van de vloeistof bij t" C.

(s)j = dichtheid van de vloeistof bij C.

(yj\'^j = absolute viscositeit van water bij 10° C.

(s ) = dichtheid van water bij 10° C.

^ w\'io

1) Grüneisen, Wissensch. Abh. der Phys. Techn. Reichsanstalt 4,151 (1905)

-ocr page 27-

Met behulp van deze formule hebben Washburn en
Williams\') een viscosimeter geconstrueerd, waarin de
strooming van water bij O», 251\' en 50« C. uitstekend de
wet van Poiseuille bleek te volgen.

Washburn en Williams. Merton^) en Applebey^)
komen dan ook tot de conclusie, dat relatieve viscositeits-
metingen veel nauwkeuriger kunnen worden uitgevoerd dan
absolute.

Uitsluiting De voornaamste metingen in dit onderzoek zijn bij 50" C.
van een verricht. Wil men theoretische formules aan het experiment
systematische t^gtsen, dan is een eerste vereischte, dat de gebruikte visco-
simeters zelf geen systematische fout vertoonen. Gebruikt men
water ais ijkvloeistof, dan moet de gemiddelde stroomsnelheid
w kleiner zijn dan ct^o-ooi\'

Substiteert men in de wet van Poiseuille, v = cc tt r^ t ,
dan vindt men:

h g s r^

co = —-

8 I vj

Voor de absolute viscositeit van water wordt in dit proef-
schrift steeds gebruik gemaakt van de cijfers van Hosking\'*):

= 0,013105
VÎ330 = 0,00724
il4oO = 0,00657

■•l^^o = 0,00600

= 0,005500

Door een capillair, waarvan de afmetingen zijn /= 18 cM.
en d = 2 r = 0,045 c.M., stroomt water van 50° C. onder
eigen hydrostatischen druk
(h = /) met een gem. snelheid:

1  Washburn en Williams, Journ. Amer. Chem. Soc. 35, 739 (1913).

2) Merton, lourn. Chem. Soc. 97, 2457 (1910).

3) Applebey, ]ourn. Chem. Soc. 103, 2167 (1913).

4) Hosking, Phil. Mag. [6], 18, 260 (1909). Washburn en Williams,
loc. cit., hebben met een zeer nauwkeurigen viscosimeter de relatieve
viscositeit van water bij O", 25" en 50" C. bepaald. Door omrekening
van het in de literatuur voorhanden materiaal vonden zij, dat de absolute
viscositeitscijfers van Hosking het beste met hun metingen overeen-
stemden.

-ocr page 28-

981. 0,9881 .0,0225 . 0,0255 _ ^ ^ _
Evenzoo vindt

men voor wq-ooi

/ 18 \\2.08
W - \'\'V

0,00550.0,9997

<^0-001

= 6,6. 10-6

0,045.0,01311 .0,9881
= 15,71 cM.

De doorstroomingssnelheid is dus kleiner dan die snelheid,
waarbij een fout van
0,1 °/o optreedt. Om echter een syste-
matische fout zeker te vermijden werd het onderste reservoir
hooger aangebracht, zoodat de gemiddelde hydrostatische

druk 11 cM. en « dus X 11.15 = 6,81 cM. wordt. Dit

type van viscosimeter is in figuur 2, A, afgebeeld, (Zie blz. 13)
De gebruikte capillairen hadden een diameter van 0,042\'—
0,044
c.M., gemeten met een oculair-micrometer, welke geijkt
was met behulp van een object-micrometer van Zeiss.

Opstelling. Gewoonlijk wordt de viscosimeter van Ostwald zóó op-
gesteld, dat één been verticaal komt te staan. Dit is voor
een goed reproduceerbare opstelling ongunstig.

1 Zijn 1 en 2 de middens van den ge-

middelden meniscusstand in de beide
reservoirs, dan is
h de hydrostatische druk
(zie fig. 1).

Ligt het punt 2 op een horizontalen
afstand
b van het verticaal geplaatste
been en wordt dit laatste in één vlak
over een hoek oc foutief opgesteld, dan
wordt de hydrostatische druk nu /r\'-

De relatieve fout bedraagt dan:

h-h\' b ,
cos -x) ^ sm

Deze uitdrukking wordt een minimum
als
b = O is, de tweede term vervalt
dan. Dit is met een viscosimeter van

-ocr page 29-

O

Y

/

V
f

V

Fiq. 2. Viscosîmetcrs.
(diameter van de capillairen 0.042-0.044 c.M.)

-ocr page 30-

Ostwald te verwezenlijken, als men niet een héén. maar de
verbindingslijn 1—2 verticaal opstelt. \')

Een raam, dat eiken viscosimeter zóó kan grijpen, dat de
beide reservoirs loodrecht boven elkaar komen te staan,
werd in de instrumentmakerij van het van \'t Hoff-Labora-
torium door den Heer J. W. de Groot vervaardigd. (Zie

figuur 3, blz. 15.)

De staaf A behoort tot een gedemonteerden kathetometer
en is, draaibaar om de verticale as, bevestigd op een drievoet,
die van stelschroeven voorzien is. De dwarsstang C (50 c.M.
lang) draagt door middel van een glijstuk D het eigenlijke
raam, dat uit de draagstang
E met schietlood F en het

dubbelraam H bestaat.

In de vier verticale staafjes van het dubbelraam bevinden
zich gleuven, waarin vier sleden op en neer kunnen bewogen
worden. In het midden van iedere slede is een hol busje
aangebracht, dat door de veerklem
K tegen een reservoir
van den viscosimeter gedrukt wordt.

De veerklem L verhindert den viscosimeter te draaien om
de verbindingslijn der middens van de beide reservoirs.

De voorste helft van het dubbelraam kan om de draai-
punten G opengedraaid worden en wordt op zijn plaats
gehouden door de spiraalveer ƒ. Met de stelschroeven aan den
kathetometervoet kan men het schietlood laten inspelen, waar-
door -bereikt wordt, dat de middens van de beide reservoirs
verticaal boven elkaar komen te staan.

Het raam met ingeklemden viscosimeter kan na losschroeven
van het glijstuk
B uit de thermostaat gelicht worden en, indien
noodig, na draaing om A in een andere thermostaat weer
neergelaten worden. Het schietlood laat men dan weer op-
nieuw inspelen. De opstelling is gemakkelijk tot op te
■ reproduceeren (1 m.M. afwijking van de spits van het schiet-
lood) waardoor de relatieve fout in den hydrostatischen druk,
(1 - cos oc), binnen 0,01 % wordt teruggebracht.

Het statief is op een zwaren houten drievoet opgesteld.
Vier thermostaten staan op tafels er omheen, terwijl een
groote heete-luchtmotor de vier roerders drijft. Het raam
trilt, dank zij de afzonderlijke opstelling, in het geheel niet.

\') Op blz. 23 wordt de boven besproken relatieve fout bij deze twee op-
stellingswijzen met elkaar vergeleken.

-ocr page 31- -ocr page 32-

Temperatuur. Groote xylolregulatoren houden de temperatuur binnen
0,01® C. constant.

Daar de viscositeit van water ongeveer 2 7o per graad
verandert, is hierdoor een fout van 0,02 7o mogelijk.

Bij het snel overbrengen van het raam uit een thermostaat
in een andere, die 5" C. in temperatuur met de eerste ver-
schilde, trad een korte schommehng van 0,02° C. op.

De thermometers waren vergeleken met een normaal-thermo-
meter, geijkt door de Phys. Tech. Reichsanstalt, Charlotten-
burg. Teneinde sterke verdamping tegen te gaan strooit men
wat parafRneschrapsel op het water.

De met gedistilleerd water, alcohol en aether gespoelde en
daarna drooggezogen viscosimeter wordt met een geijkte pipet
van 10 c.M^. gevuld.Van te voren wordt nagegaan of er zich
geen stofjes in de capillair bevinden.

De pipet wordt vóór het gebruik even verwarmd. Tijdens
het pipetteeren koelt de vloeistof hierin echter eenige graden
af (hoogstens 4° C.), waardoor een te groot volume in den
viscosimeter gebracht wordt. Daar dit echter ook met de
ijkvloeistof gebeurt, valt de fout, die hierdoor ontstaat, grooten-
deels weg. Bedroeg het verschil in temperatuur van twee pipetten
50 C, wat nooit gebeurde, dan zou dit pas een verschil in
den hydrostatischen druk van 0,03 7o veroorzaken.

De doorlooptijd werd gemeten met een chronometer, die
Tijdmeting. ^^^ ^^^ ^^ ^ ^ ggcunde nauwkeurig aangeeft.

De eerste meting wordt verwaarloosd en het gemiddelde van
3 a 4 volgende metingen, die gewoonlijk niet meer dan 0,2
secunde verschilden, als doorlooptijd genomen. Niet-constante
waarden wijzen op storing door een stofje, wat in onze
capillairen, die 0,042—0,044 cM. wijd waren, zelden voorkwam.

De doorlooptijd van de viscosimeters bedroeg voor water
gewoonlijk circa 200 sec., zoodat de fout in de tijdmeting

bij het ijken 0,1 Vo was.

In den loop van het onderzoek werden de viscosimeters
herhaaldelijk opnieuw geijkt. De waarde voor water veran-
derde weinig. De chronometer werd, indien niet gebruikt,
niet met gespannen veer weggelegd.

Reiniging. De viscosimeters werden met chroomzuur schoongemaakt.

Daar agar niet aan den glaswand hecht, kan men tijdens een

Vulling.

-ocr page 33-

serie proeven na elke meting volstaan met den viscosimeter
snel te ledigen en herhaaldelijk met water door te spoelen. Deze
reiniging bleek absoluut voldoende te zijn.

Na gelatineeringsproeven werd echter steeds met konings-
water gereinigd.

nderzoek Om zeker te zijn, dat het gebruikte type van viscosimeter
de syste- aan de gestelde eischen voldoet, werd in één viscosimeter de
che fout. relatieve doorlooptijd van water, ten opzichte van water van
50,00» C., bij 45,000, 40,00» en 35,00" C. bepaald.

De vier thermometers werden met inachtneming van de
noodige correcties tot op 0,01" C. vergeleken met een
normaal-thermometer. Gevonden werd:

= 1,086 ^=1,189 -^-=1,308

f50 ^50 ^50

Na afloop van de proef werd dezelfde vulling nogmaals
bij 50" C. gemeten. De doorlooptijd was niet veranderd.
De verdamping van het water uit het open been van den
viscosimeter kan dus verwaarloosd worden.

De constante van een viscosimeter is onafhankelijk van
de temperatuur, mits men den hydrostatischen druk constant
houdt, want de verandering, veroorzaakt door een wijder
worden van de capillair, wordt volgens de wet van Poiseuille
geheel opgeheven, doordat de capillair tevens langer wordt
en het volume van het bovenste reservoir ook toeneemt.

Had water dezelfde kubieke uitzettingscoëfficiënt als glas,
dan zou bij een afkoeling van
aT" C. de hydrostatischen druk
a/hemen met Agias • aT en neemt men voor A«ias = 0,000009, dan
zou over een temperatuurgebied van 100"
C. de constante
nog geen 0,1
"/o veranderen.

Daar water een veel grootere uitzettingscoëfficiënt dan glas
heeft, neemt de hydrostatische druk bij afkoeling
toe, doordat
het gemiddelde vloeistofniveau in het onderste reservoir ten
opzichte van den glaswand daalt.

Berekening leert, dat hierdoor voor onzen viscosimeter
(vulling 10 c.M.^ niveauoppervlak 5 c.M^.) bij 45", 40" en
35 "C. de doorlooptijd 0,03%, 0,07% en 0,10% te kort
wordt gevonden, als bij die temperaturen achtereenvolgens
met ééne vulling de doorlooptijd bij 50", 45", 40" en 35 "C.
gemeten wordt.

-ocr page 34-

Na het aanbrengen van deze correctie worden de relatieve
doorlooptijden ten opzichte van water van 50 ° C.:

1.086 ^=1.190 1.309

fso \' ^50 ^50

terwijl men uit de cijfers van Hosking\') berekent:

^^^^ = M^ö^ . 0\'9881 ^ j Qgg
fso 0,00550 \' 0,9904

^ 0,00657 ^ 0,988j, ^ j ^gg
^50 0,00550 \' 0,9923

0W24 ^ 0.9881 ^ ^
fso 0,00550 0,9941

De overeenstemming met de cijfers van Hosking is zeer
bevredigend, aangezien de fout in de tijdmeting bij elke
bepaling 0.1
7o kan bedragen.

Nauwkeurig- Let men nu op alle foutenbronnen: systematische fout,
heid. opstelling, temperatuur, vulling en tijdmeting, dan is de fout
in de laatste groot ten opzichte van de anderen.

Daar echter agar-oplossingen met den tijd veranderen en
men dus op één dag een vergelijkende serie moet meten,
kan men deze fout practisch niet kleiner maken.

De fout in den doorlooptijd van water blijft dus 0.1
de overeenkomstige fout voor agar-oplossingen met een rela-
tieven doorlooptijd 1,7 bedraagt dan circa 0,05
7o. De berekende
relatieve
doorlooptijd kan dus circa 0,15 7o fout zijn. De cijfers
zijn dus gemiddeld nauwkeurig tot op 2 eenheden van de
3e decimaal.

1) Hosking, Phil. Mag. [6], 18, 260 (1909).

-ocr page 35-

ALGEMEENE KRITIEK OP VISCOSITEITSMETINGEN IN DE
KOLLOIDCHEMISCHE LITERATUUR.

Hoewel bij de studie der emulsoiden de viscosimeter van
Ostwald een van de meest gebruikte instrumenten is,
schijnt de kritiek van Grüneisen op de methodiek onder
kolloidchemici weinig bekend te zijn. i)

Toetsing van theoretische betrekkingen heeft alleen dan
waarde, indien de gebruikte viscosimeters vrij van syste-
matische fouten zijn. Dit is nu gewoonlijk niet het geval.
Zoo zijn de viscosimeters van Schidro witz 2), Fol-^) en
Kirchhof^) meerdere procenten foutief, hoewel Hatschek®)
en Arrhenius®) nog in ernst hun theoretische formules aan
het cijfermateriaal, met die instrumenten bepaald, willen
toetsen. De meeste onderzoekers geven ons onvoldoende in-
lichtingen om de betrouwbaarheid van de gebruikte viscosi-
meters te beoordeelen. Daartoe moet men kennen lengte en
diameter van de capillair en den hydrostatischen druk, want
deze grootheden bepalen de gemiddelde stroomsnelheid.

Dikwijls wordt de nadruk gelegd op geheel onbelangrijke
deelen, zooals bijv. den inhoud van het bovenste reservoir.

Velen [o.a. von Sch r oederLevites Sven Oden®)]
verwijzen naar de „Physiko-Chemische Messungen" van
O s t wa 1 d-Lu t h e r waar men nu juist geen duidelijke om-
schrijving van de vereischte afmetingen vindt. Evenmin wordt
daar de nauwkeurigheid besproken.

von Schroeder") gebruikt viscosimeters met wijde capil-
lairen. De doorlooptijd voor water bedraagt 40^—50 secunden
en hij rondt daarom zijn cijfers af tot op twee decimalen.

1) Alleen Kurzmann Koll. Chem. Beih. 5, 427 (1914) houdt bij de keuze
van zijn viscosimeters hiermede rekening.

2) Schidrowitz en Goldsbrough Koll. Zeitschr. 4, 226 (1909).

3) Fol, Koll. Zeitschr. 12, 131 (1913).
Kirchhof, KolL Zeitschr. 15, 30 (1914).

5) Hatschek, Bioch. Journ. 10, 324 (1916^
ö) Arrhenius, Bioch. Journ.
11, 112 (1916).

von Schroeder, Zeitschr. f. physik. Chemie 45, 75 (1903).
Levites, Koll. Zeitschr. 2, 161, 208, 237 (1907-1908).
Sven Oden, Zeitschr. f. physik. Chemie 80, 709 (1912).
Ostwald-Luther, Physiko-Chemische Messungen, Leipzig (1902).
") loc. cit.

-ocr page 36-

Sven Oden\') verwijst ook naar Ostwa 1 d-Luther,
maar merkt daarbij op. dat de constante van zijn viscosimeter
bij verschillende temperaturen iets verandert en schat daarom
zijn metingen maar tot op 2
7o nauwkeurig.

In de kolloidchemische literatuur geeft men zich verder
geen rekenschap van de nauwkeurigheid der metingen.

Wij willen nu de methodiek bespreken, die men in Ostwald-
L u th er-D r uc ker: „Physiko-Chemische Messungen" 2) be-
schreven vindt.

Eerst wordt de absolute meting behandeld en daarbij de
formule van Poiseuille en de correctieterm vanWilber-
force voor de kinetische energie gegeven.

Deze correctie bedraagt voor water, dat bij een niveau-
verschil van 10 c.M. door een 10 c.M. lange capillair van
0,5 m.M. diameter stroomt, ongeveer 0,6%.

In de volgende paragraaf wordt de relatieve meting be-
sproken en daarbij niets meer gezegd over de correctieterm
van Wilberforce. De schrijvers laten ons dus in onzeker-
heid of deze correctie hier nog aangebracht moet worden.
Grün
eise n^) heeft aangetoond, dat deze correctie in geen
geval mag aangebracht worden, wanneer de capillair in een
vloeistofreservoir uitmondt.

. , Een tweede onzekerheid ontmoeten wij bij de keuze van een
capillair. Wel wordt opgegeven, dat deze laatste 10-12 c.M.
lang moet zijn, maar een geschikten diameter zoekt men in de
beschrijving te vergeefs, von Sehr oeder die zijn onder-
zoek in het laboratorium van Wi. Ostwald uitvoerde, zag er
geen bezwaar in wijde capillairen te gebruiken, teneinde viscosi-
meters met korten doorlooptijd te krijgen.\' Dit blijkt uit het
volgende citaat: „Bei den Reibungsröhren wählt Ostwald
Kapillaren, durch die das vorgeschriebene Volumen Wasser in
ca. 100 Sekunden abläuft. Ich musste Kapillaren von bedeutend
grösserm Durchmesser wählen, da sonst die Abiaufzeit der

•) Sven Oden, Zeitschr. f. Physik. Chemie 80, 709 (1912).

2) Ostwald-Luther-Drucker. Physiko-Chera. Messungen, Leipzig (1910).

3) Grüneisen. Wissensch. Abh. der Phys. Techn. Reichsanstalt 4, 151

4) vo^n^Schroeder. Zeitschr. f. physik. Chemie 45, 75 (1903).

-ocr page 37-

Gelatinelösung erheblich verzögert wurde durch die fortschrei-
tende Erstarrung derselben. Nach mehrern Versuchen nahm
ich die Kapillaren derart, dass die Abiaufzeit für Wasser ca.
40—50 Sekunden betrug."

vonSchroeder varieert dus den diameter van de capillair,
wat juist ongunstig zou zijn, indien de correctieterm van
Wilberforce ook hier nog gold, hetgeen in 1903 nog niet
weerj^legd was. Met behoud van de oorspronkelijke capillair,
had hij een korteren doorlooptijd reeds kunnen bereiken door
het bovenste reservoir kleiner te nemen.

Na het onderzoek van Grüneisen blijkt zelfs de door
von Schroeder gevolgde weg principieel foutief te zijn,
omdat hierdoor een onnoodig groote systematische fout wordt
ingevoerd.

Voor de beoordeeling van de systematische fout bij den
viscosimeter van Ostwald mist men hier, zoowel als elders,
een van de voornaamste gegevens, n.l. den diameter van de
capillair.

Men mag aannemen, dat deze, vooral bij metingen aan
emulsoiden, dikwijls 0,5 m.M. zal bedragen hebben. Wij zullen
nu de systematische fout berekenen\') voor een capillair van
10 c.M. lang, 0,5 m.M. diam. en voor een hydrostatischen druk
van 13 c.M. (opgemeten uit Qstwald-Luther-Drucker,
fig. 152, blz. 232).

13.981.0,025 . 0,025 («)» (s)t

n,« \'77 = 0,09963 —

8.10 i-^),

ivi),. 0,9997 / 10 ^ . (^i)t

= • ^^ 1 . (s), (0.050 - = Wi

(^)t

Stelt men nu w = «o-ooi • vindt men , > = 0,01303.

Stroomt water van 10° C. door dezen viscosimeter, dan is
dus reeds een systematische fout van 0,1 "/o aanwezig, want

^ Mllli ^

(sj 0,9997

10

\') Zie blz. 10, 11 en 12.

-ocr page 38-

Grüneisen heeft ook een grafische voorstelling gegeven
waarmede men
wq.oi en "^o.os kan berekenen.

Voert men nu de berekening uit voor den boven aange-
geven viscosimeter, dan blijkt reeds bij 45» C. een systematische
fout van 1 % voor de strooming van water aanwezig te zijn.

Deze berekeningen gelden alleen, indien de capillair aan
beide einden zich langzaam in de reservoirs verwijdt (zie fig. 2,
blz. 13). Bij den oorspronkelijken viscosimeter van Ostwald
(zie Physiko-Chemische Messungen. 1910, blz. 232, fig. 152)
eindigt de capillair vrij abrupt en daardoor treden aan de
uiteinden groote wervelingen op. waardoor de systematische
fout veel grooter wordt, dan de bovenstaande berekening
aangeeft.

Tijdmeting. O s t w a 1 d-L u t h e r-D r u c k e r achten een doorlooptijd van
100 secunden voldoende. De fout in de tijdmeting kan daar-
door 0.2 % bedragen. Wordt nu een vloeistof gemeten met
een tweemaal zoo langen doorlooptijd, dan wordt in dezen
laatsten een fout van 0,1 % gemaakt en de relatieve door-
looptijd kan dus 0,3 7o fout zijn. (Wij hebben het onderste
streepje halverwege de verwijding aangebracht en niet, zooals
Ostwald, op de capillair zelf. De meniscus schiet plotseling
met groote snelheid de capillair in en de waarde van het
streepje daar is dus voor de tijdmeting illusoir.)

Opstelling. Over de opstelling wordt gezegd: „Der Apparat wird
durch Parallelstellen zu einem Lot in zwei Sehrichtungen
vertikal gestellt. In den meisten Fällen genügt diese grobe
Justierung volkommen. Eine* kleine Neigung schadet nicht,
wenn sie für alle Versuche konstant is".

Wij hebben vroeger (zie blz. 12) besproken, dat de relatieve
fout in den hydrostatischen druk bij een foutieve opstelling
over een hoek
x, bedraagt:

(1 - cos ^

«

Uit de afbeelding van den viscosimeter in Ostwald-

, b \\ .

Luther-Drucker kan men opmeten, dat — = — is.

h 5

Bij een opsteUingsfout van 1, 2, 3, 4 graden bedraagt de

-ocr page 39-

relatieve fout in den hydrostatischen druk, dus ook in de
meting van den doorlooptijd 0,37
Vo, 0,76%, 1,19%, 1,64%,
terwijl met onze opstelling die fouten (= 1 - cos
x) slechts
resp. 0,02%, 0,06%, 0,14% en 0,24% bedragen.

Neemt men al deze foutenbronnen bij elkaar, dan kan men
zeker zeggen, dat de meeste metingen, waarbij naar Ostwald-
Luther verwezen wordt, slechts op eenige procenten nauw-
keurig zijn.

Voor de kolloidchemie heeft echter niet de relatieve visco-
siteit ten opzichte van het dispersiemiddel = —, maar juist

de uitdrukking -—— theoretische beteekenis. Wordt bijv.
een relatieve viscositeit 1,50 tot op 1 % nauwkeurig gemeten,

Vj ~ Vj

dan is de uitdrukking —-- dus slechts tot op 3 % nauw-

keurig bekend.

Een grootere nauwkeurigheid moet in viscositeitsmetingen
dus zeker nagestreefd worden.

In de eerste plaats is het noodig, dat men algemeen viscosi-
meters gebruikt, die vrij van systematische fouten zijn, omdat
anders de gevonden waarden van viscosimeter tot viscosimeter
verschillen.

Ook al ontbreekt het theoretische inzicht, zoodat de metingen
slechts qualitatief geïnterpreteerd kunnen worden, dan blijft
nóg deze eisch van kracht.

-ocr page 40-

HOOFDSTUK III.

Vooronderzoek.

Bereiding van Agar lost, evenals gelatine, alleen in gezwollen toestand
een agarsol. j^jj yer^itting snel op in water. Voor de gezuiverde agar
is 1 uur zwellen bij 50° C voldoende. Daarna kan men vrij
boven een gascomfoor de Jena-kolf verhitten. Gevaar voor
aanbranden bestaat voor de gezwollen agar niet meer, want bij
70° C. komen de met luchtbellen beladen stukjes boven drijven.

Kookt het water, dan wordt de vlam lager gedraaid en
nog 6 minuten verder doorgekookt. Na 3 minuten is de agar
reeds geheel opgelost. Na afkoeling op 50° C wordt de kolf
. getarreerd, waarbij de vloeistof niet beneden 45° C mag
afkoelen. Men heeft nu een troebele vloeistof, waarin vezels
en gestremd eiwit drijven.

Filtreert men dadelijk na het oplossen, dan vormt zich in
10 uur toch weer een samenhangend vlokkig bezinksel,
daarom wordt de kolf gedurende 10—12 uur in een thermo-
staat van 50° C gezet en pas hierna gefiltreerd.

Zeer geschikt is het filtreerpapier No. 520 A van Schlei-
cher en Schüll. Het laat echter gemakkelijk vezels los
en is niet aschvrij. Daarom wordt de glazen trechter met
het ingevouwen filtreerpapier eenige keeren om de beurt met
gedistilleerd water uitgewasschen en gedurende 5 minuten
uitgestoomd. Daarna wordt de warme trechter in een wijderen
stoftrechter gezet, door een laagje watten er van gescheiden.
De agar-oplossing loopt helder door en het filter verstopt
niet, indien men den trechter niet ineens volgiet, maar
langzamerhand hooger vult, zoodat de filtreersnelheid zooveel
mogelijk constant blijft. De temperatuur van de agar-oplossing
mag hierbij echter niet beneden 45^^ C. dalen.

-ocr page 41-

In den loop van eenige dagen zet de heldere agar-oplos-
sing dan nog slechts enkele samenhangende vlokjes af, die
op den bodem zinken.

Gewoonlijk werd dadelijk na het filtreeren een proefserie
begonnen.

De gebruikte kolven waren steeds van Jena-glas en werden
telkens opnieuw uitgestoomd.

Keuze van Vergeleken met gelatinesolen, hebben agarsolen van dezelfde
agarconcen- concentratie een veel hoogere viscositeit. Een maatstaf voor
tratie. innerlijken toestand is echter de relatieve viscositeits-

verhooging —\'). Het komt er dus op aan deze groot-

heid met voldoende nauwkeurigheid te meten. Een hooge rela-
tieve viscositeit zou daarvoor bevordelijk zijn. Aan den anderen
kant is het aan te raden met zoo klein mogelijke agar-concen-
traties te werken, omdat men dan meer kans heeft eenvoudige
betrekkingen te vinden.

Als eindconcentratie werd gewoonlijk \'/? (betrokken op
luchtdroge agar) gekozen, waarvan de relatieve viscositeit
bij 50" circa 1.7 bedraagt.

Dichtheid. Van een agar-oplossing werd een aantal verdun-

ningen gemaakt en bij 50" C. de relatieve dichtheid ten opzichte
van water bepaald. De dichtheid mogen wij bij eerste benadering
lineair afhankelijk van de concentratie stellen, aangezien wij
voor een oplossing 1,00103 en voor een\'Z? % oplossing

1,00048 vonden.

Voor \'/7% agar-oplos-sing kan men deze kleine verhooging
voor de berekening van de relatieve viscositeit verwaarloozen,
zoodat deze laatste gelijk wordt aan den relatieven doorloop-

•\'Is _ ^ =

tijd ten opzichte van water:

Keuze van Meet men gedurende eenige uren nu en dan de viscositeit
temperatuur, ^an een V? % agar-oplossing bij een temperatuur tusschen 42"
en 50" C., dan vindt men steeds hetzelfde getal.

Bij 40" C. is een zeer geringe toeneming met den tijd waar
te nemen, die grooter wordt naarmate men bij lagere tempe-
raturen werkt. Beneden 40" C. treedt dus gelatineering op
(zie hoofdstuk VII).

\') Dit wordt in het volgende hoofdstuk nader uiteengezet.

-ocr page 42-

Bij temperaturen hooger dan 55" C. wordt de onomkeerbare
vermindering van de viscositeit met den tijd, de zoogenaamde
irreversibele reactie \'), reeds zoo groot, dat zij tijdens de meting
storend werkt.

De meeste metingen werden bij 50" C. gedaan en ook
bij die temperatuur de agar-oplossingen bewaard. De irrever-
sibele reactie is gedurende
één meting, die ongeveer 20
minuten duurt, niet waar te nemen en bedraagt gewoonlijk
in 12 uren 6 eenheden van de decimaal. Elke
serie metingen
moet dus wel voor deze irreversibele reactie gecorrigeerd worden.

Irreversibele De irreversibele reactie verloopt bij 100" C. zoo snel, dat
jerdding^ van ^garsolen van dezelfde concentratie en op juist dezelfde wijze
het sol. bereid geen reproduceerbare viscositeit^) vertoonen. Dit brengt
dus met zich mede, dat alleen de metingen aan één sol ver-
richt streng vergelijkbaar zijn.

Series aan verschillende solen verricht, dus met verschil-
lende beginviscositeit, konden echter door omrekening met
elkander vergeleken worden. (Zie blz. 37 en 59).

Hysteresis Verdunt men een "lo agar-oplossing bij 50 " C. met een
ontbreekt. voJmng gedistilleerd water of met een oplossing van een
neutraal zout, dan vindt men direct na menging dezelfde
viscositeit als eenigen tijd later. Een eindwaarde wordt dus
dadelijk bereikt.

Hetzelfde geldt voor wisseling van temperatuur. Nadat de
viscosimeter op de nieuwe temperatuur gekomen is (± 3 min.)
verandert de doorlooptijd niet meer.

Dit geldt echter alleen boven 40" C., want bij deze en
lagere temperaturen begint de gelatineering en kan men daarna
niet zonder meer van een sol spreken.

Agarsolen kenmerken zich dus door het geheel ontbreken

Deze vermindering van de viscositeit met den tijd moet aan hydrolyse
worden toegeschreven, waardoor de kolloide phase vernietigd wordt.
Zie Levites, Koll. Zeitsch. 2, 161, 208, 237 (1907^1908).
Een dergelijke irreversibele reactie vond von Schroeder, Zeitschr. f.
physik. Chemie 45,75(1903) bij gelatineoplossingen; hij spreekt daar van
een verzeepingsproces.

In den loop Van een jaar was er een duidelijke gang te bespeuren in de
gemiddelde beginwaarden van het 1/7 "/o sol
{1.70—> 1,63). Het schijnt
dus, dat ook in de luchtdroge agarstukjes bij kamertemperatuur een irri-
versibele reactie plaats grijpt.

-ocr page 43-

van hysteresis-verschijnselen en zijn in dit opzicht dus heel
wat eenvoudiger dan gelatinesolen. \')

Viscositeit Bij een aantal emulsoiden ") heeft men gevonden, dat de
onafhankelijk viscositeit afneemt, indien men het sol schudt en dat deze
van mechan. na eenigen tijd rustig staan weer toeneemt. Ook wordt dan
voorbehan- jg doorlooptijd kleiner, indien men achtereenvolgens een
aantal metingen doet met één vulling.

Dit ontbreekt geheel bij het agarsol bij 50 C. Wel is de
eerste doorlooptijd gewoonlijk 1 secunde te groot, maar dit
heeft men ook, als men gedistilleerd water als vulling heeft
en moet waarschijnlijk aan een nog niet volledige bevochti-
ging worden toegeschreven.

Men verkrijgt ook denzelfden doorlooptijd, als de onderdruk,
waarmede het bovenste reservoir-volgezogen wordt, varieert
van 8—292 m.M. kwik.

Geldt de Wet Hatschek^)enRothlin\'\') meenen aangetoond te hebben,
van Poiseuille? dat bij sommige lyophile solen de viscositeit afhangt van de
gemiddelde stroomsnelheid. De wet van Poiseuille zou
dan niet meer gelden. Rothlin vond het verschijnsel o. a.
voor een 0,2 70 agaroplossing bij 27" C.

De vraag dient dus beantwoord te worden: Geldt de wet
van Poiseuille voor het \'/? % agarsol bij 50" C.?

Daartoe werden de viscosimeters B en C (fig. 2, blz. 13)
geconstrueerd (diam. capillairen 0,043 c.M.), die ieder tot ver-
schillende hoogten met een pipet van 10, 20 of 30 c.M.^ konden
gevuld worden. Viscosimeter B heeft drie capillairen, die
door wijde gebogen glazen buizen verbonden zijn.

Door deze viscosimeters tot verschillende hoogten te vullen,
kan dus de gemiddelde stroomsnelheid gevarieerd worden.

Een maat hiervoor is y, waarin h — hydrostatische druk en

1) De hysteresis bij gelatinesolen is o.a. beschreven door von Sehr oeder,
Zeitschr. für physik. Chemie 45, 75 (1903) en door L. Arisz, Diss.
Utrecht, 1914; Kolloidchem. Beih. 7, 1 (1915).

2) Gokun, Koll. Zeitschr. 3, 84(1908); Biltz, Zeitschr. f. physik. Chemie

73, 500 (1910); L. Arisz, loc. cit.

3) Hatschek, Koll. Zeitschr. 13, 88 (1913). ;
■1) Rothlin, Biochem. Zeitschr. 98, 34 (1919).

Grüneisen, Wissensch. Abh. der Phys. Techn. Reichsanstalt 4, 151
(1905), heeft gevonden, dat gewonden capillairen zeer gemakkelijk tot
systematische fouten aanleiding geven.

-ocr page 44-

l = lengte van de capillair. Daar de doorlooptijd voor water
te klein was, om met voldoende nauwkeurigheid te meten,
werd als ijkvloeistof een glycerine-watermengsel gebruikt,
waarvan de relatieve doorlooptijd ten opzichte van water
1,835 bedroeg. Hiermede werd de doorlooptijd voor water
berekend.

Nu werd met deze viscosimeters een \'/t agarsol gemeten,
dat sinds de bereiding drie dagen bij 50° C. bewaard was.

Bij het einde van de proef werd de Ie meting herhaald,
_pm hieruit de irrev
ersibele jeactie tijdens de proef te leeren
kennen. Deze bleek in dit geval bizonder klein.
De volgende tabel geeft het resultaat weer.

TABEL I.

VULLING

^glyc.-water

^water (ber.)

^agarsol

Rel. visc.

h

y circa

B 10 cc.

186.0

101.4

171.3

1.689

1.08

20 cc.

241.6

131.7

222.6

1.690

0.83

30 cc.

342.0

186.4

315.3

1.692

0.59

C 10 cc.

187.2

102.0

172.5

1.691

0.35

20 cc.

226.9

123.7

208.8

1.688

0.30

30 cc.

282.0

153,7

2596

1.689

0.23

B 10 cc.

186.0

101.4,

171.2

1.688

1.08

De gemiddelde stroomsnelheid in de capillair is evenredig
h

met ^ en varieerde dus van 1 tot 4,5.

De viscositeit van een \'/? agarsol bij 50" C. bleek on-
afhankelijk van de stroomsnelheid te zijn, d. w. z. de wet van
Poiseuille geldt wél en viscositeitsmetingen hebben dus
wel degelijk zin.

Ziet men het cijfermateriaal van Hatschek \') door, dan
krijgt men den indruk, dat zijn gelatine-oplossing reeds bezig
is te gelatineeren.

Dit is zeker het geval met het door Rothlin®) bij
27" C. onderzochte 0,2 Vo agarsol. Uit eigen metingen is

-ocr page 45-

namelijk gebleken, dat zelfs een \'/t sol bij 35° C. reeds
snel gelatineert (zie hoofdstuk VII). Voor een systeem vol
gelatineerings-vlokken zal echter toch niemand willen ver-
wachten, dat de wet van Poiseuille geldt.

Relatieve Waar in dit onderzoek van relatieve viscositeit sprake is,
viscositeit en wordt steeds bedoeld: relatief ten opzichte van het dispersie-
temperatuur. middel van dezelfde temperatuur, waarbij de meting gedaan werd.

De relatieve viscositeit van een agarsol bij 50", 45° en 40° C.
wordt dus gevonden, als men den doorlooptijd deelt door
dien van water bij 50°, 45° en 40° C.

De relatieve viscositeit van een agarsol neemt bij verlaging
van temperatuur toe.

Eenige agarsolen (circa V7. Vu"\'\'\'\') wefden in één vis-
cosimeter achtereenvolgens bij 50°, 45", 40", 45" en 50" C.
gemeten. Binnen 10 sec. kan het raam uit een thermostaat
gelicht en in een andere weer neergelaten worden. Met de
stelschroeven aan den kathetometervoet laat men nu het
schietlood weer inspelen en men kan dadelijk weer met de
^ meting beginnen. Reeds drie minuten na het overbrengen in

een volgende thermostaat krijgt men constante doorlooptijden.
Bij 40° C. neemt de viscositeit van \'/? agarsol in eenige
uren met een paar eenheden van de 3e decimaal toe. In den
korten tijd, waarin de meting geschiedt, is deze toeneming
echter niet waar te nemen. De verdamping uit het open
been van den viscosimeter is zoo gering, dat zij geen merk-
baren invloed uitoefende op een serie metingen, die ongeveer
twee uur in beslag nam. Binnen de proeffouten werd bij elke
temperatuur dezelfde waarde teruggevonden (zie tabel II).

TABEL II.

TEMP.

± 2/7 % sol

± V7 % sol

± \'/l4 "Z" sol

50»

2.364

1.652

1.322

.45°

2.393

1.662

1.325

40«

2.419

1.674

1.330

45.

2.393

1.663

1.326

50°

2.362

1.652

1.321

-ocr page 46-

Bij variatie van temperatuur ondergaat dus de uitdrukking
een reversibele verandering.

In het volgende hoofdstuk zullen wij bespreken, dat deze
uitdrukking een maatstaf is voor den innerlijken toestand van
het sol en samenhangt met de hydratatie.

In ons geval neemt —bij verlaging van tempera-

tuur toe. Dit is echter niet bij alle lyophile kolloiden het geval.

Zoo kan men uit cijfermateriaal van Sven Oden\') be-
rekenen, dat deze uitdrukking voor zwavelsolen, in zooverre
er geen coagulatie intreedt, bij verlaging van temperatuur,
kleiner wordt, terwijl F o P) voor rubber-oplossingen in benzol
vond, dat de relatieve viscositeit, zelfs voor een 1 % oplossing, in
het temperatuurgebied van 20—75° C. vrijwel constant bleef.

Uit theoretisch oogpunt is het zeker gewenscht, dat dit
laatste onderzoek overgedaan wordt met viscosimeters, die
aan alle eischen van nauwkeurigheid voldoen. Immers hebben
wij in benzolische rubber-oplossingen een ideaal geval van
solvatatie, omdat benzol, in tegenstelling met water, tot de
niet geassociëerde vloeistoffen behoort.

SAMENVATTING.

Een 7? agarsol volgt bij 50° C. de wet van Poiseuille.
Viscositeitsmetingen hebben dus wel degelijk zin, In verschil-
lende opzichten gedraagt een agarsol zich eenvoudiger dan
andere emulsoiden: hysteresis-verschijnselen ontbreken geheel.
Bij verdunning met water of met een electrolyt-oplossing
wordt direct een eindwaarde bereikt. Hetzelfde gebeurt bij
temperatuurwisseling (mits men boven temperaturen blijft,
waarbij gelatineering optreedt).

De viscositeit ondergaat daarbij een reversibele verandering.
Invloed van „thermische Vorgeschichte" is dus niet aanwezig.

De eenige verandering van de viscositeit met den tijd, die
een agarsol vertoont, is de z.g. irreversible reactie, welke een
langzame vernfetiging van den soltoestand voorstelt.

1) Sven Oden, Zeitschr. f. physik. Chemie 80, 709 (1912).

2) Fol, Koll. Zeitschr. 12, 131 (1913).

-ocr page 47-

HOOFDSTUK IV.

Viscositeit als functie van de Agar-concentratic.

\' INLEIDING.

Theorie voor Einstein\') heeft theoretisch afgeleid, dat de viscositeit
Suspensoiden. ygn qq^ systeem, bestaande uit een vloeistof, waarin bol-
vormige onsamendrukbare deeltjes gedispergeerd zijn, voor-
gesteld wordt door de formule:

= \\ (1 \'I2

waarin; -/j^ = viscositeit van het systeem
■/j^ = viscositeit van de vloeistof
(p = volume van de deeltjes, als fractie van het
totale volume.

De deeltjes moeten groot zijn ten opzichte van de vloei-
stof-moleculen en klein ten opzichte van den diameter van de
capillair.

De viscositeit is dus onafhankelijk van den dispersiteitsgraad.

Vj —

Men kan deze formule ook schrijven: " —° = ®/2 <r. De

■\'lo

uitdrukking ® is dus evenredig aan het totale volume

der deeltjes. Bancelin^) heeft deze formule aan guttegom-
en mastix-suspensies getoetst. Hij kon de formule van E i n s t e i n
in haar algemeenen vorm bevestigen, maar vond als constante
2,9 in plaats van 2,5,

\') Einstein, Ann. d. Physik. 19, 289 (1906); 34, 591 (1911).
Bancehn, Koll. Zeitschr. 9, 154 (1911); C. R. 152, 1382 (1911).

-ocr page 48-

Beoordeeling van den door hem gebruikten viscosimeter is
uit de weinige gegevens niet mogelijk. De doorlooptijd voor
water bedroeg bij 20° C. 8 minuten. Men mag wel ver-
moeden, dat de diameter van de capillair voldoende nauw
was om een belangrijke systematische fout te vermijden. Daar
echter de doorlooptijd van de suspensie slechts ongeveer
6 °/o hooger was dan die van water, zal de systematische
fout, indien aanwezig, bij de berekening van den relatieven
doorlooptijd bijna geheel wegvallen.

De hoogste gemeten relatieve viscositeit voor een suspensie

1074

van 2,11 volumeprocenten bedroeg jQyg ~ 1,057. Deze

waarde is waarschijnlijk tot op 0,1 % juist.

Overeenstemming tot op één eenheid van de derde deci-
maal beteekent echter evenredigheid van de uitdrukking

met (j> tot op \'/ö? = 1.8 Vo. Het is dus zeker gewenscht,

dat de toetsing van de formule van Einstein met zeer
verfijnde hulpmiddelen herhaald wordt.

von Smoluchowski i) heeft de formule van Einstein
uitgebreid voor deeltjes van een willekeurige gedaante:

^s =  ^

waarin k een constante^) is, die van den vorm der deeltjes
afhangt en een minimum = 2,5 wordt voor den bolvorm.

Deze betrekking geldt alleen, indien de straal van de deeltjes
klein is ten opzichte van hun ouderlingen afstand, dus als cf
slechts eenige volumeprocenten bedraagt. Bij grootere con-
centraties dient de reeksontwikkeling naar
q> verder voort-
gezet te worden en von Sm o 1 u c h o w s ki\'acht het waar-
schijnlijk, dat de volgende term van de orde qpVa is. De
algemeene betrekking zal dus de gedaante krijgen:

^ k <p k, q>\'/3 . , . .

%

Deze formule voorspelt dus, dat de curve, die grafisch de
viscositeit als functie van de concentratie weergeeft, in het

1) von Smoluchowski, Koll. Zeitschr. 18, 190 (1916).

In vloeistoÉfen met grooten weerstand is k ook nog afhankelijk van de
lading der deeltjes. Zie het volgende hoofdstuk.

-ocr page 49-

begin practisch lineair zal verloopen en verderop haar bolle
zijde naar de concentratie-as zal keeren.

De kolloidchemie heeft betrekkelijk weinig nut gehad van
deze theoretische beschouwingen, omdat bij suspensoiden tp
doorgaans 200 klein is, dat de viscositeit niet merkbaar ver-
schilt van die van het dispersiemiddel.

Theorie voor Een streng mathematische behandeling voor emulsoiden
Emulsoiden. bestaat nog niet. Wel heeft Hatschek\') een poging in die
richting gedaan, maar von Smoluchowski heeft hierop
kritiek uitgeoefend en ziet in de formule van Hatschek niets
anders dan een interpolatieformule, von Smoluchowski
acht ook een toepassing van de boven besproken formules
op lyophile systemen problematisch. Dit is begrijpelijk, omdat
men geen zeker uitgangspunt heeft, zoolang het wezen van
j. den emulsoiden toestand nog niet is opgehelderd.

Metingen aan Terwijl het aantal metingen aan suspensoiden zeer beperkt
Emulsoiden. is, heeft men zeer veel metingen aan emulsoiden uitgevoerd.

Zij vertoonen reeds bij zeer kleine concentraties een veel
^ hoogere viscositeit dan die, welke men met behulp van de

formule van Einstein berekent. Als algemeene regel heeft
men verder gevonden, dat de viscositeit-concentratie-curve in
het begin een rechte lijn is en verderop reeds snel haar bolle
zijde naar de concentratie-as keert. De curve zou dus van
denzelfden aard zijn als die, welke theoretisch voor suspen-
soiden moet gelden.

Eigen meting Wij hebben in het vorige hoofdstuk besproken, dat men
aan viscositeits-metingen in de kolloidchemische literatuur niet
te veel waarde mag hechten, omdat de gebruikte viscosimeters
gewoonlijk een systematische fout hebben en bovendien de
metingen zelf hoogstens tot op één procent nauwkeurig zijn.
Voor theoretici is het dus zeker gewenscht, bij de opstelling
van een formule een nauwkeuriger cijfermateriaal, gemeten aan
een eenvoudig emulsoid, ter beschikking te hebben.

aan het
Agarsol.

Uit het vorige hoofdstuk blijkt, dat agarsolen zich inderdaad
eenvoudig gedragen en wij hebben aan een aantal verdunningen
met onze nauwkeurige methodiek de viscositeit bepaald.

\') Hatschek. Koll. Zeitschr. 8, 34(1911); 11,284 (1912); 12,238(1913);
zie ook de kritiek van van Rossem, Chem. Weekbl. 11, 579 (1914).

-ocr page 50-

Gevonden werd, dat de viscositeit als functie van de con-
centratie grafisch voor te stellen is door een curve van den
derden graad. De afwijking van het lineaire verloop, juist in
het gebied, waar het buigpunt zich bevindt, bedraagt echter
minder dan 1 % van de relatieve viscositeit.

Het is dus niet onmogelijk, dat dezelfde gedaante ook bij
andere emulsoiden zal te voorschijn komen, indien de metingen
met de vereischte nauwkeurigheid worden verricht.

Na bespreking van onze metingen zal getracht worden een
theoretische verklaring te geven van dit buigpunt in de
viscositeit-concentratie-curve.

METINGEN.

Sol. Het onderzoek werd bij 50.00 C" uitgevoerd. Een aantal ver-
dunningen werden gemaakt van een agarsol, dat 1,14 gr. lucht-
droge agar per 310 gr. sol bevatte. De concentratie van dit sol,

1,14 _

omgerekendop watervrijeagar,bedroeg0,759X ^^ — 0,279"/o.

We hebben bij de verdere berekening van de concentratie
der verdunningen, de uitgangsconcentratie als eenheid gekozen.

Pipet. Daar onze viscosimetrie een nauwkeurigheid van 0,1^0,2 "/o
bezit, moet het maken van deze verdunningen minstens even
nauwkeurig geschieden. Daartoe gebruikten wij een pipet met
een capillaire punt volgens Stas, omgeven door een glazen
mantel, waardoor water uit een thermostaat van 50,3" C. gepompt
werd. De temperatuur van het mantelwater was constant
0,6° C. lager dan die van de thermostaat.\') Aan het boven-
einde van de pipet was een stukje gummislang bevestigd, dat
door een klemkraan kon worden afgesloten. \'Een fijne instelling
op den streep is dan mogelijk door het gesloten slangetje min
of meer te buigen. Met een stukje filtreerpapier werd voor-
zichtig het overtollige water van de punt afgewischt. De pipet

Het bereiden der verdunningen geschiedde tnet behulp van een andere
thermostaat, dan die, waarin de viscositeitsmetingen verricht werden.

Doordat het eenigzins afgekoelde mantelwater daarin weer terugvloeide,
daalde de temperatuur bij het begin van het doorpompen ook eenige tienden
van een graad, maar bereikte weldra een stationairen toestand. In dezen
stationairen toestand bedroeg de temp. van de thermostaat 50,3» C.- De ver-
dunningen werden dus feitelijk bij 49,7» C. bereid. Dit verschil van 0.3° C.
kan echter in het geheel geen invloed hebben op de berekende concentraties.

-ocr page 51-

werd op vrijen uitloop geijkt met uitgekookt gedistilleerd water.
Het uitgestroomde water woog gemiddeld 24.832 gr. (in de
lucht, 20 ° C., 755 m.M. kwik). De reproduceerbaarheid be-
droeg 0,02
Vo.

De pipet werd bovendien nog geijkt voor het agarsol zelf
en voor de eerste verdunning. Het uitgestroomde volume bleek
in het eerste geval gemiddeld 0,092 gr. en in het tweede ge-
val 0,046 gr. minder te wegen dan dat van gedistilleerd water.

Het gewicht in grammen van het uitgestroomde volume
agarsol kan men dus door de volgende lineare betrekking
weergeven:

(24,832 - 0,092 . C)

wanneer wij de concentratie van het oorspronkelijke sol
gelijk één stellen.

Eveneens hangt de relatieve dichtheid van het sol ten op-
zichte van water bij eerste benadering lineair af van de
concentratie (zie blz. 25) en werd berekend met behulp van
de formule:

ds = c/w (1 0,00103. C)

Berekening De concentraties hebben wij berekend ten opzichte van de
van de volume-eenheid sol.
concentratie. Wordt a gram sol, van de concentratie C, verdund met
b gram water, dan bedraagt de concentratie der verdunning:

_ a cf,
" a b\' d \' ^

waarin d = dichtheid van het oorspronkelijke sol en d^ = dicht-
heid van de verdunning. De concentratie van het oorspron-
kelijke sol stelden wij gelijk aan 1,0000.

Als voorbeeld geven wij de berekening van de eerste twee
verdunningen van het agarsol, zooals die bij de eerste serie
gemaakt werden.

_ 24,832-0,092 1,00052
^■" 24,832 24,832-0,092 " 1,00103 \' ^\'0^00 = 0,4988

^ __ 24,832-0,046 1,00026

~ 24,832 24.832^0.046 \' \' = ^.2491

-ocr page 52-

Viscosimetrie. De relatieve doorlooptijd van elk mengsel werd met twee
verschillende viscosimeters bepaald.

Bij de berekening van de relatieve viscositeit werd de
relatieve dichtheid in rekening gebracht.

Het gemiddelde van de beide viscositeitscijfers mag men
daardoor zeker wel binnen 0,1 % nauwkeurig achten.

Eerste serie.

Bij de eerste proefserie mengden wij in een uitgestoomd
droog Jenakolfje van 100 c.c. één pipet sol met één pipet
uitgekookt gedistilleerd water. Van dit mengsel werd de vis-
cositeit bepaald en voor de volgende verdunning één pipet
van het resteerende mengsel opnieuw verdund met één pipet
gedistilleerd water. De overige verdunningen werden op de
zelfde wijze telkens uit de voorgaande bereid.

Aan het einde van de eerste proefserie werd de viscositeit
van het oorspronkelijke sol opnieuw bepaald. Deze bleek
niet veranderd. De cijfers behoefden dus voor een irreversi-
bele reactie niet gecorrigeerd te worden.

De volgende tabel geeft het resultaat van deze eerste serie
metingen weer:

TABEL III.

CONC.

RELATIEVE VISCOSITEIT.

1,0000

2,392

2,392

0,4988

1,653

1,655

0,2491

1,338

1,337

0,1245

1,180

1,179

0,06222

1,095

1,095

0,03111

1,049

1,047

Tweede serie. Een tweede serie metingen aan hetzelfde sol werd 71 uur
na de eerste begonnen. De eerste verdunningen werden op
een andere wijze gemaakt,

In twee Jenakolfjes van 100 c.c. werden afgewogen 7,880
resp. 25,194 gr. uitgekookt gedistilleerd water en na op-
warmen tot 60» C. aan ieder kolfje een pipet agarsol toe-
gevoegd. De overige verdunningen werden nu, uitgaande
van het laatste mengsel, op de zelfde wijze als bij de eerste
proefserie bereid.

-ocr page 53-

Gedurende de 8 uur, dat de metingen duurden, bedroeg de
irreversibele reactie van het oorspronkelijke sol 4 eenheden
van de derde decimaal. Betrekt men nu alle metingen op
het tijdstip, dat de proef begon, dan bereiken de correcties,
die men aan de viscositeitswaarden moet aanbrengen, voor
geen van de verdunningen één eenheid van de derde decimaal.

Het resultaat van de tweede serie metingen vindt men in
de volgende tabel:

TABEL IV.

CONC.

RELATIEVE

VISCOSITEIT.

1,0000

2,351

2,350

0,7582

1,982

1,985

0,^952

1,629

1,627

0,2473

1,324

1,324

0,1236

1,171

1,169

0,06177

1,090

1,092

0,03088

1,047

1,048

Omrekening Zet men de resultaten van beide proefseries grafisch uit,
der 2e serieter ^lan hebben de curven dezelfde gedaante. Onderstelt men, dat
metdele ^^ irreversibele vermindering van de viscositeit alleen toe te
schrijven is aan hydrolyse, waardoor het totale volume der
deeltjes vermindert, dan moet ook de tweede curve samen-
vallen met de eerste curve, wanneer dezelfde concentratie-
een&eid voor beide series wordt gekozen.

Construeert men een kromme, waarvan de waarden

van de eerste serie de ordinaten en de concentraties van
diezelfde serie de abscissen zijn, dan valt daarbij het volgende
op te merken.

Verbindt men het punt met de ordinaat 0,654 en de abscis
0,4988 met den oorsprong, dan blijkt deze lijn tusschen
C = 0,5 en C = 0,4 practisch met de kromme samen te
vallen. Op dit stuk van de kromme zijn dus de waarden

" evenredig met de concentraties. Door interpolatie vindt

Ir

%

men, dat ®—° = 0,628 behoort bij de concentratie 0,4790,

lo

-ocr page 54-

terwijl wij diezelfde waarde in de tweede serie metingen bij
de concentratie 0,4952 aantreffen. De concentratieeenheid bij

4790

de tweede serie metingen is dus = -X die van de eerste

4952

serie. In tabel V, kolom 2, zijn de concentraties der tweede
serie door deze omrekening uitgedrukt in de eenheid van
concentratie der eerste serie metingen.

Daar wij bij onze omrekening van de concentratie, het
tijdstip gekozen hebben, waarop de 3e meting geschiedde,
moeten wij de omgerekende concentraties nog corrigeeren.

De irreversibele reactie bedroeg tijdens de 2e serie 4 een-
heden van de 3e decimaal in 8 uur\'). Dit stelt dus een
concentratie-vermindering tijdens de geheele proef voor van

4

--= 0,3 Ve. Kolom 3, tabel V, geeft aan welke correctie

1351

dus aangebracht moet worden in C, om deze waarden te
herleiden op het tijdstip, dat iedere viscositeitsmeting werd
uitgevoerd. In kolom 4, tabel V is deze correctie aangebracht.

TABEL V.

CONC.

CONC. (omger.)

CORR. in Vo-

CONC. (omger.)
gecorr.

1,0000

0,9673

0,10

0,9683

0,7582

0,7334

0,05

0,7338

0,4952

0,4790

0,4790

0,2473

0,2392

- 0,05

0,2391 •

0,1236

0,1196

- 0,10

0,1195

0,06177

0,05975

- 0,15

0,05966

0,03088

0,02987

- 0,20 •

0,02981

Samenvatting. Een samenvatting van beide proefseries geeft tabel VI,
kolom 1, 2 en 3. De concentraties van de tweede serie zijn
dus hier op de boven aangegeven wijze omgerekend.

\') Dit cijfer is in bevredigende overeenstemming met een irreversibele ver-
mindering van 41 eenheden van de 3e decimaal in 71 uur (den tijd, ver-
streken tusschen het einde van de eerste en het begin van de tweede serie).

-ocr page 55-

TABEL VI.

CONCENTRATIE.

%

(ber.)

1« serie.

2e serie.

%

%\'C

1,0000

2,392

0,392

1,392 ± 0,001

2,340

0,9683

2,3505

0,382

1,395 ± 0,001

2,298

0,7338

1,9835

0,250

1,340 ± 0,001

1,9835

0,4988

1,654

0,155

1,311 ± 0,002

1,669

0,4790

1,628

0,149

1,311 ± 0,002

1,642

0,2491

1,337

0,088

1,355 ± 0,004

1,334

0,2391

1,324

0,085

1,355 ± 0,004

1,320

0,1245

1.1795

0,055

1,442 ± 0,008

1,169

0,1195

1,170

0,051

1,423 ± 0,008

1,160

0,06222

1,095

0,033

1,527 ± 0,016

1,083

0,05966

1,091

0,031

1,525 ± 0,017

1,080

0,03111

1,048

0,017

1,543 ± 0,032

1,042

0,02981

1,0475

0,018

1,593 ± 0,034

1,040

Gedaante van Teneinde het verloop van de viscositeit-concentratie-curve
de viscositeit- behoud van de details op kleineren maatstaf te overzien,

C (kolom 4,

%

tabel VI) als ordinaten tegen de concentraties als abscissen
uitgezet.

De punten van beide series vallen nu inderdaad zeer fraai
op éénzelfde kromme. Wij worden hierdoor gesterkt in ons
vermoeden, dat de irreversibele reactie niets anders is dan
een concentratie-vermindering van de disperse phase door
hydrolyse. \')

In groote trekken vindt men overeenstemming met wat
algemeen bij emulsoiden gevonden is: tot een vrij hooge
relatieve viscositeit verloopt de curve (als men niet let op
een afwijking van 1
®/o van de relatieve viscositeit) lineair,
terwijl belangrijke positieve afwijkingen van het lineaire

concentratie-
curve.

De viscositeitstoeneming door de hydrolyseproducten kan men verwaar-
loozen, wat hieruit blijkt, dat door volledige hydrolyse met zuren de
viscositeit van een agarsol gelijk wordt aan die van water.

hebben wij in fig. 4 (blz. 40) de waarden

-ocr page 56-

O
I

O

0.4001

0.300-•

0.200\'

0.100

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.C

Concenlralie

Fia. 4. Viscositeit en agar-conccntratic.

Als ordinaten zijn uitgezet de waarden ——— C.

%

-ocr page 57-

verloop eerst verderop intreden. Onze proefFout is echter ± 10
maal kleiner, zoodat de gevonden afwijkingen van het lineaire
verloop reëel zijn te achten.

In kolom 5, tabelVI, hebben wij de waarden——\'^ berekend.

De onzekerheid van deze waarden is samengesteld uit die in

Ij —>t

de concentraties en uit die in de waarden —^—De eerste

%

kunnen wij schatten op hoogstens 0.1 Vo (in kolom 5, tabel VI
niet medegerekend), de tweede echter neemt snel toe naarmate
de relatieve viscositeit afneemt. In kolom
5, tabel VI, hebben
wij de foutengrens opgegeven, die door een onzekerheid van
1 eenheid in de 3® decimaal van de relatieve viscositeit ontstaat.
Deze onzekerheid is zeker te ruim geschat. Niettemin blijkt

_yj

het, dat de waarde als functie van de concentratie zonder

eenigen twijfel door een minimum gaat, terwijl de negatieve
afwijking van een streng lineair verloop bij de concentratie
257

0,4988 ongeveer ^^^^ = 16 % bedraagt en dus vrij aanzienlijk is.

De viscositeit-concentratie-curve vertoont dus een buigpunt
bij C = ± 0,4.

In kolom 6, tabel VI, hebben wij, uitgaande van de con-
centratie 0,7338 met de daarbij behoorende relatieve viscositeit
1,9835, voor de overige concentraties de relatieve viscositeit
berekend, in de onderstelling, dat deze streng lineair afhangt
van de concentratie. Vergelijkt men de kolommen 3 en 6,
dan blijkt, dat de gevonden afwijkingen niet meer daa 1 %
van de relatieve viscositeit bedragen. Het buigpunt zou ons
dus geheel ontsnapt zijn, als onze metingen tot op 1 % nauw-
keurig waren, hetwelk gewoonlijk de nauwkeurigheid van
viscositeitsmetingen bij emulsoiden was.

BESPREKING VAN DE RESULTATEN.

Voor wij de gedaante van de viscositeit-concentratiecurve
nader willen bespreken, moeten wij ons eerst rekenschap
geven, hoe de deeltjes bij lyophile kolloiden gebouwd zijn.
De

oorspronkelijke opvatting, dat de disperse phase bij
suspensoiden vast, bij emulsoiden vloeibaar zou zijn, is niet

-ocr page 58-

meer vol te houden, aangezien S-solen\') uitgesproken lyophil
zijn en
Hg-solen 2) zich als suspensoiden gedragen.

,yotropie der Electrolyten oefenen op tal van toestandsveranderingen
electrolyten. der emulsoiden (uitzouten, gelatineering, zwelling e.a.) een
zoogenaamden lyotropen invloed uit.

De lyotropie der electrolyten is samengesteld uit de lyo-
tropie der ionen. Men onderscheidt een lyotrope kationen- en
een lyotrope anionenreeks, wanneer men de ionen volgens
hun lyotropie rangschikt.

Dezelfde reeksen ontmoet men behalve in de kolloid-
chemie ook bij tal van andere onderdeelen der physische
chemie. Men is geneigd deze lyotropie der electrolyten toe
te schrijven aan een toestandsverandering van het water
(2 H2O ±1» H4O2. enz.), die door de verschillende hydratatie
der ionen van de toegevoegde electrolyt veroorzaakt wordt.

Hydratatie- De lyotrope invloed van electrolyten op emulsoiden wijst
mantel, gr dus op, dat de deeltjes in physischen zin in wisselwerking
met het dispersiemiddel staan. Denkt men zich nu de deeltjes
van een emulsoid omgeven door een adsorptiemantel, be-
staande uit het dispersiemiddel, dan is in te zien, waarom bij
tal van toestandsveranderingen een lyotrope invloed van elec-
trolyten optreedt.

In het licht van deze theorie verleent de omhullende
vloeistofmantel aan een deeltje pas zijn typisch emulsoide
eigenschappen.

Hooge Een wezenlijk deel van de genoemde theorie is de onder-
viscositeit. stelling, dat het deeltje met zijn watermantel een nieuwe
eenheid vormt en de gebonden vloeistof haar vrije bewegelijk-
heid dus inboet. Nu wordt begrijpelijk, waarom de viscositeit
van een emulsoid veel hooger is dan men op grond van de
formule van Einstein zou schatten.

Onze oorspronkelijke agar-oplossing had een concentratie
van 0,279 7o. Neemt men aan, dat de dichtheid van agar
= 1 is, dan zou volgens de formule van Einstein de rela-

\') Sven Oden, Dissert. Upsala (1913); Nova Acta Reg. Soc. Sc. Upsaliensis

[4] 3, No. 4 (1913).
2) I. Nordlund, Dissert. Upsala (1918).

-ocr page 59-

tieve viscositeit 1 ^ X 0,00279 = 1,007 moeten bedragen

terwijl wij experimenteel vonden 2,392 !

Wij kunnen door vergelijking van beide cijfers nog geen
indruk krijgen van de hoeveelheid gebonden water, want
de afleiding van de formule van Einstein veroorlooft niet
een lineair verloop bij hooge relatieve viscositeitswaarden te
verwachten. Zulks is wel het geval voor de relatieve vis-
cositeit, die bij de grootste verdunning behoort, n.1. 1,048 bij
de concentratie 0,03111 X 0,279 = 0,00868 7o. Volgens de
formule van Einstein zou de relatieve viscositeit bedragen

1 X 0,0000868 = 1,000217.
2

Vj — Vj

De uitdrukking ^ °, die evenredig is met het volume

van de deeltjes, wordt ^^ = ± 220 maal te groot ge-
vonden.

Wij hebben bij deze schatting stilzwijgend aangenomen,
dat de deeltjes bolvormig zijn en dus de constante ^/z bedraagt.
In het volgende hoofdstuk zullen we echter oorzaken leeren
kennen, die de constante ongeveer 50
"/o grooter maken, onze
schatting is dus ± 33 % te hoog, zoodat men dan komt tot

een ± 150 maal te groote waarde van ^^ ~ Uit het

Vlo

gedrag van de viscositeit kan men dus besluiten, dat een
agaroplossing zich zóó gedraagt, alsof één gram agar beslag
legt op de vrije bewegelijkheid van 150 gram water.

Verklaring Bij een agar-oplossing zouden de hydratatiemantels

van het elkaar reeds aan alle zijden raken (volume van een kogelstapel =
•gpunt. ^ (y^ j^gj. beschikbare volume), terwijl bij een ^/j 7o agar-
oplossing al het aanwezige water zijn vrije bewegelijkheid
zou ingeboet hebben. De ervaring leert echter, dat men nog
gemakkelijk 4 % agarsolen bereiden kan. Hieruit volgt, dat
de hydratatie met stijgende concentratie moet afnemen. Ver-
dunt men dus een sol, dan neemt wel is waar per volume-
eenheid sol de hoeveelheid gebonden water af, maar de per
gram agar gebonden hoeveelheid water tóe.

Waarschijnlijk is echter de watermantel niet homogeen en
wordt de waterbinding naar buiten steeds losser. Dit heeft

-ocr page 60-

tot gevolg, dat de invloed van het deeltje op het omgevende
water zich nog op grooteren afstand doet gevoelen en bij
concentratieverhooging onderlinge storing in den hydratatie-
toestand reeds veel eerder optreedt.

De gedaante van de viscositeit-concentratiecurve kan men
dan verklaren met behoud van de algemeene formule van

Eins tein-Smoluchowski:

JI^JUI^ = kq> k, cp\'ls........(I)

•/lo

wanneer men daarnaast in aanmerking neemt, dat ^ = f(C)
en wel in dezen zin. dat ^ bij stijgende concentratie afneemt.

Was (j. recht evenredig met C, dan voorspelt formule I
reeds bij kleine waarden van (v, een steeds sterkere positieve
afwijking van het lineaire verloop der v^-C curve. Dit wordt
nu echter tegengewerkt, doordat q> relatief met de concen-
tratie afneemt. Beide oorzaken compenseeren elkaar in groote
trekken tot een betrekkelijk hooge relatieve viscositeit (1,9),
zoodat de afwijking van het lineaire verloop in dat gebied
aan weerszijden slechts 1 % van de relatieve viscositeit be-
draagt. In de kleine concentraties neemt blijkbaar
k q> relatief
sterker af, dan de som der termen /c, «p Vs ... . bedraagt.
Bij hoogere concentraties winnen deze laatste termen het en
voorbij de relatieve viscositeit 1.9 wordt de positieve afwijking
van het lineaire verloop ten slotte pas aanzienlijk.

SAMENVATTING.

Van een agarsol werden een aantal verdunningen gemaakt,
met een nauwkeurigheid van minstens 0,1 %. Hiervan werd
de relatieve viscositeit bepaald tot op 0,1 % nauwkeurig. De
viscositeit-concentratiecurve vertoont een buigpunt. De rela-
tieve viscositeit wijkt overigens in het eerste gebied niet meer
dan 1 "/o af van een Uneair verloop, wat bij de vorige visco-
simetrische onderzoekingen ongeveer de proeffout is.

Aan hetzelfde agarsol. waarvan intusschen de relatieve
viscositeit
irreversibel gedaald was van 2.392 tot 2.351 werd
een tweede serie metingen verricht.

-ocr page 61-

De viscositeit-concentratiecurve is nu met de eerste tot
bedekking te brengen door omrekening op een andere con-
centratie-eenheid. Daaruit blijkt, dat de irreversibele reactie
gelijk te stellen is met een concentratievermindering van de
kolloid-disperse phase.

Het buigpunt in de viscositeit-concentratiecurve kan in
overeenstemming gebracht worden met de formule van E i n-
stein-Smoluchowski, wanneer men aanneemt, dat de
hydratatie van de deeltjes met stijgende concentratie afneemt.

Aangezien onze geheele gedachtengang niet specifiek op
agar gericht is, maar zich aansluit aan het algemeen gedrag
der emulsoiden, is het waarschijnlijk, dat men dezelfde ge-
daante der yj—C curve ook bij andere emulsoiden vindt, indien
een meer nauwkeurige methodiek gebruikt wordt. \')

In dit hoofdstuk hebben wij de uitdrukking ~ ® als

\'•lo

een maatstaf voor den innerlijken toestand der emulsoiden
leeren kennen, en wel in de eerste plaats als maatstaf voor
de hydratatie.

In het volgende hoofdstuk komen gezichtspunten voor, die een andere ver-
klaring in electrische richting toelaten, en evenmin specifiek voor agar zijn.

Zie blz. 76.

-ocr page 62-

HOOFDSTUK V.

Invloed van Electrolyten op de Viscositeit
van het Agarsol.

INLEIDING.

j/j _yj

In het vorige hoofdstuk hebben wij gezien.

waarin f{(v) ontwikkeld zou moeten worden in een reeks met op-
klimmende machten van g». Bij constante
agar-concentratie be-

Vj — \'/I f

teekent een verandering in ^—^ dus een verandering in ^ ,

\'-lo

d.w.z. in.de hydratatie der deeltjes. Wij stelden ons dus voor.
op deze wijze langs viscosimetrischen weg den invloed van
electrolyten op de hydratatie der deeltjes in soltoestand na te
gaan. Een dergelijk onderzoek toch. kan de sleutel zijn. om
den invloed, dien electrolyten op de zwelling van gelen uit-
oefenen. te overzien. Zwellingsproeven immers, waarbij de
gewichts- of volumetoeneming met den tijd gemeten wordt,
zijn moeilijk te interpreteeren. omdat men niet weet. of de
snelheid van het verschijnsel, dan wel het eind-evenwicht
lyotroop veranderd wordt.

In soltoestand zijn de deeltjes echter los van elkander en
hebben wij dus niet met tegenwerkende krachten van elastischen
aard te maken. Bij menging van het sol met een neutrale zout-
oplossing bereikt de viscositeit dadelijk een eindwaarde. Wij
bestudeeren dus hier niet snelheden, maar eind-evenwichten.

-ocr page 63-

METHODIEK. _

Sol. De proeven, die in dit hoofdstuk vermeld worden, zijn allen
uitgevoerd bij 50° C. De agarsolen. welke met electrolyt-oplos-
singen verdund werden, waren bereid, zooals op blz. 24 be-
schreven is en bevatten 1,14 gr. luchtdroge agar op 310 gr. sol.

Maatkolfje. Voor de bereiding van agar-electrolyt-mengsels maakten wij
gebruik van een Jena-maatkolfje van 50 c.M.-"* inhoud (geijkt
door uitwegen met water bij 50° C.). Het kolfje had een
nauwen hals (0,72 c.M.
diameter), zoodat een instelling op den
deelstreep mogelijk was binnen één druppel {± 30 milligram
water) van een ballonspuitflesch. De rep
pduceerbagpclipid
van hetzelfde eindvolume bedroeg dus ongeveer
\'/20

Bereiding der In het maatkolfje lieten wij uit een buret eerst het
mengsels, vereischte volume electrolyt-oplossing vloeien, brachten
het kolfje op 50° C. en vulden met uitgekookt gedistilleerd
water van 50"
C. bij, tot het kolfje circa 23 c.M.^ vloeistof
bevatte. Daarna lieten wij uit de op bl. 34 beschreven
pipet steeds hetzelfde volume agarsol toevloeien. Een ruwe
instelling werd dan door toevoeging van uitgekookt gedistil-
leerd water van 50° C. bereikt, de- inhoud behoorlijk gemengd
en dan na circa 20 minuten staan in de thermostaat van
50° C. de fijne instelling met eenige druppels gedistilleerd
water uit een ballonspuitflesch tot stand gebracht. De mengsels
werden in uitgestoomde Jena-kolfjes van 100 c.M.^ overge-
schonken en weer bij 50° C. bewaard tot de meting, die
gewoonlijk binnen een half uur na de menging werd uitge-
voerd. Wij overtuigden ons, dat reeds dadelijk na het mengen
de r^JaiiSJie doorlooptijd een eindwaarde bereikt.

Dichtheid. De dichtheid van de overeenkomstige electrolyt-water-meng-
sels hebben wij bij 50° C. gemeten met een fleschjes-p
ycno-
meter van ongeveer 25 c.M.^ inhoud. De dichtheidsvermeer-
dering, veroorzaakt door de agar zelf, hebben wij verwaar-
loosd. De dichtheid werd berekend ten opzichte van uitge-
kookt gedistilleerd water van 50° C.

Meting. Ten einde een grootere irreyersibele ^e^tie tijdens de
metingen te vermijden, werd elke serig. metingen in één dag
verricht. Uit gebrek aan tijd hebben wij daarom de viscosi-

-ocr page 64-

teitsbepalingen der mengsels aan telkens slechts één vulling
van den viscosimeter uitgevoerd. Wij hebben ons overtuigd,
dat de proeven goed reproduceerbaar waren, zoowel wat
betreft het maken der mengsels als de meting
der viscositeit.

Irreversibele Wij begonnen en eindigden elke serie metingen met de
reactie, clectrolyt-concentratie nul. Men moet nu de overige metingen
corrigeeren voor de irreversibele reactie, die uit deze beide
metingen bekend is. Wij willen aan een voorbeeld duidelijk
maken, hoe deze correctie aangebracht werd. Stel dat de

nulproef oplevert — = 1,700 en 8 uur later de nulproef

— = 1,692, Vindt men nu 4 uur na het begin van de serie

w

voor een agarmengsel de waarde 1,500, dan is deze waarde
slechts te vergelijken met een nulproef 1,696, Om deze waarde
echter te herleiden op het begin van de proefserie, moet dus

4

een correctie aangebracht worden van ^^^ X 500 = 3 eenheden
van de 3® decimaal. De gecorrigeerde waarde is dus 1,503.

Electrolyten. Alle electrolyten, die in waterige oplossing min of meer
hydrolytisch gesplitst zijn, moet men vermijden, omdat de
irreversibele reactie door H-ionen zoo versneld wordt.

In plaats van AICI3 en ThC^ gebruikten wij dan ook het
Luteokobaltchloride, [Co (N H3)6] CI3 \') en het Tri-aethyleen-
diammin-platechloride, [Pt (Aeïn)3] (N 03)4welke complexe
zouten beide sterke electrolyten zijn. Behalve het La (N 03)3
waren alle overige electrolyten omgekristalliseerde praeparaten
van Merck of Kahlbaum. Het K4Fe(CN)6 was een drie-
maal omgekristalliseerd handelspraeparaat,

ORIÈNTEEREND ONDERZOEK OVER EEN UITGESTREKT
CONCENTRATIEGEBIED.

Over een uitgebreid concentratiegebied werd de invloed
van eenige electrolyten (KCl,
KNO3, KCNS, K2SO4,

\') OmgekristaUiseerd laboratoriumpraeparaat. Het Luteokobaltchloride hydro-
lyseert niet en is in water in 4 ionen
gesplitst. Zie Harkins, Hall en
Roberts, Journ. Amer. Chem. Soc. 38, 2643 (1916).
2) Prof. Dr. F. M. jaeger te Groningen, was zoo vriendelijk een praeparaat
te onzer beschikking te stellen.

-ocr page 65-

BaClg) onderzocht. Als voorbeeld van het algemeene gedrag
willen wij de serie met BaClg weergeven (zie tabel VII).

In kolom 1 vindt men de concentraties in aequivalenten,
in kolom 2 en 3 de viscositeit van de overeenkomstige elec-
trolyt-water- en electrolyt-sol-mengsels (uitgedrukt relatief
ten opzichte van de viscositeit van water bij 50° C). De
laatste waarden zijn reeds voor de irreversibele reactie ge-
corrigeerd.

TABEL VIL \')

Conc. in Aeq.

\'-Ie

15 e

Vjw

Vjw

0,000

1,000

1,686

1,686

0,002

1,000

1,512

1,512

0,020

1,003

1,460

1,456

0,040

1,006

1,460

1,451

0.096

1,016

1,470

1,447

0.199

1,034

1,493

1,444

0,513

1,080

1,563

1,447

0,954

1,152

1.679

1,457

Met het oog op de formule van Eins tei n-Sm o 1 uchowski,

zijn echter niet de waarden maar juist de waarden

\'Ivf

^/s e

® ® voor ons van belang.

Immers deze waarden, verminderd met de eenheid, zijn
gelijk aan
f (r^i) en dus een maat voor de hydratatie der deeltjes.
Wij ontmoeten hier nu echter de volgende moeilijkheid:

Is de electrolyt-concentratie in het dispersiemiddel dezelfde
als de nominale electrolyt-concentratie? Dit zal alleen dan
het geval zijn. wanneer de concentratie van de electrolyt in de
hydratatiemantels dezelfde is als die in het vrije dispersiemiddel.
Wij hebben de laatste onderstelling aanvaard bij de bereke-

■\'^8 e
ning van- .

\') Met de indices e, s e en w wordt aangegeven of de ".^-waarde be-
trekking heeft op de electrolyt-oplossing, het systeem sol electrolyt
of op zuiver water.

-ocr page 66-

Deze waarden, die in kolom 4, tabel VII, gegeven zijn.
berekent men door de cijfers van kolom 3 te deelen door
die van kolom 2. Fig. 5 geeft deze resultaten grafisch weer.

171

^s e

1.6

1.5-


I!

ïjo

1.A-

1.3-

1.2-■

V

w

1.1

—f-
0.4

1.0

1.0

0.8

0.6

0.2

Aeq.

Fig. 5. O Verandering van dc relatieve viscositeit onder invloed
van toegevoegd BaC^.

De ordinaten van de getrokken curve geven in die grafische

voorstelling de waarden ^ - 1 = weer. welke

\'-Ie \'^t

waarden dus gelijk zijn aan f

\') Correctie der figuur: y^^ moet zijn vj^ g-

-ocr page 67-

Volgens onze oorspronkelijke opvatting zou deze curve als
volgt geïnterpreteerd moeten worden:

Bij toevoeging van geringe hoeveelheden electrolyt tot aan
ongeveer 0,1 aequivalent neemt de hydratatie sterk af;
daarna neemt zij bij grootere concentraties iets toe.

Dezelfde gedaante vertoonen nu ook de curven van
K C N S, K N
O3, K Cl en Ka S O4, n.1. in de kleine concentraties
een zeer sterke daling van de relatieve viscositeit ten opzichte
van het dispersiemiddel en daarna een vrij vlak verloop.

De vier proefseries met bovengenoemde K-zouten waren aan
solen met verschillende begin-viscositeit gemeten, en zijn dus

niet streng vergelijkbaar. Drukt men echter — i--—uit als

fractie van ~——, dan blijken deze berekende waarden voor

»^w

het vlak verloopende deel der curven bij gelijke concentraties
grooter te worden in de volgorde:

KgSOj < KCl, KNO3 < KCNS.

Deze zelfde lyotrope reeks zullen wij bij de gelatineering
(hoofdstuk VII) terugvinden.

Er is dus een kern van waarheid in onze oorspronkelijke
interpretatie. Bij grootere electrolyt-concentraties is inderdaad

—— een maat voor de meerdere of mindere hydratatie.

%

Er steeg echter groote twijfel op, of ook de zeer belang-
rijke daling in de relatieve viscositeit juist bij kleine electro-
lyt-concentraties wel aan een lyotrope vermindering van de
hydratatie zou zijn toe te schrijven. Immers, lyotrope invloeden
nemen gewoonlijk met stijgende concentratie toe en zijn dus
juist bij kleine electrolyt-concentraties gering. Veeleer wees
dit gedrag op een verschijnsel van capillair-electrischen oor-
sprong. Wij hebben dus verder systematisch deze eerste daling
onderzocht.

INVLOED VAN KLEINE ELECTROLYT-CONCENTRATIES OP DE
VISCOSITEIT VAN HET AGARSOL.

Methodiek. gjj j^iging electrolyt-concentraties worden de metingen veel
eenvoudiger. Men kan tot aan 4 milli-aequivalent de rela-

-ocr page 68-

tieve viscositeit van de electrolyt-oplossingen gelijk stellen aan

1,000, zoodat de uitdrukking vereenvoudigd wordt tot

»^s e

Ie

\' «t-

. Eveneens kan men de dichtheden gelijkstellen aan

die\'^van water, waardoor alleen de meting van den relatieven
doorlooptijd ten opzichte van water overblijft.

Bovendien verdwijnt de op blz. 49 besproken onzekerheid
in de berekening van de theoretisch belangrijke uitdrukking

Metingen. De tabellen VIII-XIV geven het resultaat weer van een

aantal series. De waarden ^ zijn reeds voor de irreversibele

"•Iw

reactie gecorrigeerd.

Wij zullen deze series één voor één bespreken.

TABEL Vin.

Conc. in

Conc. in

j^s e

- Vlo

ELECTROLYT

Mol

[X Aeq.

V] w

NULPROEF

0

0

1,704

100,0 ■

50

50

1,698

99,2

KCl

100

100

1,689

97,9

1000

1000

1,600

85,2

50

100

1,669

95,0

Ba CI2

100

200

1,638

90,6

500

1000

1,556

79,0

15

45

1,673

95,6

Co(NH3),Cl3

50

150

1,620

88,1

100

300

1,571

81,-1

333

1000

1,498

70,7

Bij gelijke concentraties (kolom 2, tabel VIII) uitgedrukt
in ^^ Molen per Liter (1 Mol = 1 . 10\'^ Mol) zijn dus de

-ocr page 69-

verminderingen van de relatieve viscositeit niet gelijk, maar
nemen toe inde volgorde KCl — BaCl2 — Co(NH3)6Cl3.

Deze electrolyten hebben het CUon gemeen. De vermin-
deringen van de viscositeit worden echter onderling ook niet
gelijk, wanneer de concentraties in milli-aequivalenten uitge-
drukt worden, dus Wanneer de concentratie der Cl-ionen
gelijk is (kolom 3. tabel VIII). Het groote verschil wordt
dus veroorzaakt door het kation.

TABEL IX.

ELECTROLYT

Conc. in
m. Mol

Conc. in
m. Aeq.

e
ijw

- ijo

no

NULPROEF

0

0

1,719

100,0

1,00

1,00

1,617

85,8

KCl

4,04

4,04

1,552

76,8

10,10\')

10,10

1,515

71,6

1,00

2,00

1,537

74,7

BaClz

2,06

4,12

1,511

71,1

4,04

8,08

1,492

68,4

10,10

20,20

1,487

67,7

0,50

1,50

1,499

69,4

1,00

3,00

1,483

67,2

Co(NH3)3Cl3

2,00

6,00

1,471

65,5

4,04

12,12

1,458

63,7

10,10

30,30

1,453

63,0

Bij hoogere concentraties (tabel IX) blijft het verschil dus be-
staan, hoewel daar de waarden bij gelijke concentraties

minder verschillen, dan juist in het allereerste concentratie-
gebied. Hetzelfde blijft gelden, indien men de concentraties
in milli-aequivalenten uitdrukt.

\') Bij 10 millimol begint echter de viscositeit der electrolyt-oplossingen eenige
tienden procent met die van water te verschillen. De cijfers in tabel IX zijn
hiervoor echter niet gecorrigeerd.

-ocr page 70-

TABEL X.

ELECTROLYT

Conc. in
m. Mol

Conc. in
m.
Aeq.

•»Is e

yjw

VJs -

NULPROEF

0

0

1,677

100,0

KCl

0,50
2,00
4,00

0,50
2,00
4,00

1,615
1,550
1,523

90,8
81,2
77,3

KCNS

0,50
2,00
4,00

0,50
2,00
4,00

1,615
1,547
1,520

90,8
80,8
76,8

K2SO4

0,25
1,00
2,00

0,50
2,00
4,00

1,614
1,551
1,525

90.7

81.4

77.5

K^FejCN)^

0,125
0,50
1,00

0,50
2,00
4,00

1,613
1,549
1,519

90,5
81,1
76,7

De electrolyten KCK KCNS, K^SO4 en K4Fe(CNje ver-
minderen de viscositeit in gelijke molaire concentraties zeer ver-
schillend, daarentegen in gelijke aequivalente concentraties
vrijwel evenveel. In dit laatste geval is de concentratie van
het K-ion practisch gelijk. De vermindering van de viscositeit
wordt dus beheerscht door het kation, terwijl de aard en de
valentie van het anion er niet toe doen.

-ocr page 71-

TABEL XL

ELECTROLYT

Conc. in
m. Aeq.

>1s e
ilw

>l3 — Vlo
\'■lo

NULPROEF

0

1.630

100.0

KCl

2.00
9,00

1.513
1.460

81,4
73.0

NaCl

2,00
9,00

1.513
1.461

81.4
73,2

LiCl

2.00
9.00

1,515
1,460

81,7
73.0

NH4CI

2.00
9.00

1,514
1,462

81,6
73,3

Terwijl de chloriden K Cl, BaClz en Co (N Hg)« CI3 zich zeer
verschillend gedragen, ook wanneer de concentratie in milli-
aequivalenten wordt uitgedrukt, oefenen daarentegen KCl.
NaCl, LiCl en NH4CI denzelfden invloed uit. In dit laatste
geval wisselt wel de aard, maar niet de valentie van het kation.

Uit de volgende serie (tabel XII, blz. 56) blijkt, dat BaCla,
SrClj, MgS04 en CdS04 een vrijwel gelijke daling van
de viscositeit veroorzaken. De aard van het kation. de
valentie en de aard van het anion wisselden, alleen de valentie
van het kation geeft dus den doorslag.

-ocr page 72-

TABEL Xn.

ELECTROLYT

Conc. in
m. Aeq.

yfs t

\'ijw

vj s~ yjo

NULPROEF

0

1,574

100,0

Ba CI2

1,00
4.00

1,449
1.405

78,2
70,6

SrClz

1,00
4,00

1,447
1,407

77,9
70,9

MgS04

1,00
4,00

1,451
1,411

78,6
71,6

CdS04

1,00
4,00

1,450
1,411

78,4
71,6

Bij de zuivering van agar hebben wij otn beschimmelen
te voorkomen een hoeveelheid Hgjz gebruikt, die in alle
electrolyt-agarmengsels. in dit hoofdstuk besproken, tot een
concentratie van hoogstens 2 Mol aanwezig kan zijn.\')

Wij hebben ons nu door een controleproef overtuigd, dat
dit spoor Hgj2 geen invloed op onze cijfers kon hebben:

TABEL Xin.

ELECTROLYT

Conc. in
(/. Mol

•/iB e

NULPROEF

0

1,659

Hgj2

± 50

1,640

Bij een concentratie van 2 /j. Mol zou de viscositeit dus
nog geen eenheid van de derde decimaal gedaald zijn.

Zie blz. 8.

-ocr page 73-

In een volgende serie onderzochten wij de werking van
Co(NH3)6Cl3. La (N 03)3 en Pt(Aeïn)3 (N 03)4. Het resultaat
was juist zooals wij verwacht hadden:

TABEL XIV.

ELECTROLYT

Conc. in
m. Aeq.

»Is e
\'/jw

■^s - yjo

NULPROEF

0

1,667

100,0

0,50

1,512

76,8

Co(NH3)gCl3

2,00

1,457

68,5

4,00

1,445

66,7

0,50

1,511

76.6

La (N 03)3

2,00

1,454

68,1

4,00

1,448

67,2

0,125

1,580

87,0

0,25

1,528

79,2

0,50

1,458

68,7

Pt(Aeïn)3(N03),

1,00

1,427

64,0

2,00

1,404

60,6

4,00

1,400

60,0

8,00

1,398

59,7

De viscositeit wordt door de beide electrolyten met een
trivalent kation ongeveer evenveel verlaagd, terwijl het com-
plexe Pt-zout met een tetravalent kation weer een sterkere
werking uitoefent.

De agarmengsels met deze electrolyt opalesceerden. Bij voldoende ver-
dunning in het ultramicroscoop bekeken, bleek er een suspensoid ontstaan
te zijn. De troebeling is echter van geheel anderen aard, dan die, welke
we in het volgende hoofdstuk zullen ontmoeten. Deze troebeling wordt
waarschijnlijk veroorzaakt door het ontstaan van een onoplosbare ver-
binding door de wisselwerking van het complexe Pt-zout en de asch-
bestanddeelen, want zij verdwijnt door toevoeging van een druppel H Cl.

-ocr page 74-

KCl.NaCl.LiCT.
NHz,Cl.KCNS. c

Kg^.K^Fe^.

2 U

BaClg.SrClg.
— 2 2
MgS04.
CdSQ4.
2 2

La(N03),.Co(NH3)Cl3.

?l(Aem)3(N03)^.

-ocr page 75-

de waarden ——^ = 0.7 en 0.5 practisch samenvalt met een

\'^W V] — Yj

rechte, die den oorsprong met-----= 0,7 verbindt; wij

hebben toen door lineaire interpolatie in dit gebied twee
proefseries met verschillende begin-viscositeit op elkaar kunnen
omrekenen.

De waarden - ®—bij de concentratie nul van elk der

Vjo --

series, weergegeven in de tabellen VIII—XIV\'), liggen nu
tusschen 0,719 en 0,574, dus juist in het gebied waar deze
omrekening geoorloofd is.

De waarden \'^® , uitgedrukt in procenten van diezelfde

waarden bij de nulproef. zijn dus bij deze serie^ onderling
vergelijkbaar en zijn in de laatste kolom van elke tabel ver-
meld. In teekening gebracht geven deze waarden vier bundels
van
curven, In figuur 6, blz. 58, worden de uiterste grenzen
van deze bundels door telkens twee lijnen aangegeven.

BESPREKING VAN DE RESULTATEN.

\\

SAMENVATTING DER PROEFSERIEg^

Alle proefseries,kunnen wij nu door omrekening vergelijken.
In het vorige hoofdstuk hebben wij reeds gezien, dat de

curve, die ontstaat door de waarden üi-^JlZ ^h ordinaten

en de agar-concentraties als abscissen te nemen, tusschen

i ~
%

De vermindering van de viscositeit door aequii^alente hoe-
veelheden el
ectrolyt neemt dus sterk toe. naarmate het k^ion
één-, twee-, drie- of viermaal geladen is. Vervangt men in
den vorigen volzin het woord viscositeit door potentiaalverschil
in de dubbellaag, dan drukt deze volzin het algemeene resultaat
uit. dat de studie der capjllakj^lectrische verschijnselen heeft
opgeleverd voor den invloed van elecj^rplyten op negatief
geladen grensvlakken.

>) Tabel XIII niet medegerekend.

-ocr page 76-

Nu heeft von Smoluchowski \') theoretisch afgeleid,
dat de viscositeit van een geladen suspensoid grooter is dan
die van een ontladen. Nemen wij aan. dat voor het laatste
de formule van Einstein geldt:

•/js-no

- = 5

■/Jo

dan geldt voor een geladen suspensoid:

^ r. V 2 r / .

waarin cr = specifieke weerstand

cc = straal der deeljes

k{(fi-(Pa) = potentiaalverschil van de dubbellaag
•/j viscositeit van de vloeistof.

Deze formule kunnen wij nu niet quantitatief toepassen op
ons geval, omdat wij hier geen suspensoid hebben en omdat
de
volume-concentratie .p der deeltjes zeker zóó groot is,
dat de
reeksontwikkeling naar qp eenige termen verder voort-
gezet moet worden (zie blz. 32). Daarentegen kan zij ons wel
qualitatief beschrijven, wat er bij toevoeging van electrolyten
gebeurt. Het „quasi-viskeuze effect" (von Smoluchowski),
n.1.

2 f

iz^Y

27r /

fkj^

o v

cct] ^

kan alleen dan te voorschijn komen, wanneer «r voldoende
groot is. Bij grootere electrolyt-concentraties moet het quasi-
viskeuse effect dus verdwijnen, afgezien daarvan, of de deeltjes
nog een lading dragen of niet.

Inderdaad daalt de viscositeit van een agarsol door toe-
voeging van alle eletrolyten. terwijl bij
niet-electrolyten,
ureum, saccharose en isoamylalcohol de relatieve viscosiseit
tot aan 20 millimol practisch niet bleek te veranderen.

1) von Smoluchowski, Koll. Zeitschr. 18, 190 (1916).

-ocr page 77-

Wij mogen verder bij deze kleine electrolyt-concentraties
een lyotropen invloed op « (= straal der deeltjes) nog ver-
waarloozen.\')

Bleef de lading der deeltjes echter onveranderd, dan zou-
den alle electrolyten, mits vergeleken in electro-aequivalente
concentraties, een vrijwel gelijke daling van de viscositeit
moeten veroorzaken, omdat bij eerste benadering cr dan even-
redig aan de aequivalent-concentratie zal veranderen. Wij
zouden in dat geval bij viscositeitsmetingen slechts één bundel
vinden.

Bij onze metingen vonden wij echter niet één, maar vier
bundels, ieder gekarakteriseerd door de electro-valentie van
het kation (zie fig. 6, blz. 58).

Dan moet dus bij aequivalente electrolyt-concentraties de
lading sprongsgewijze kleiner zijn, naarmate het kation een,
twee, drie of viermaal geladen is.

De lading is dus voor aequivalente hoeveelheden van

. Ba" . CoCNHa)«- ^ Pt(Aeïn)3—
K > 2 > -3- > - 4

Deze volgorde wijst er reeds op, dat het agarsol negatief
geladen is, wat inderdaad bij nader onderzoek bevestigd werd.

Kataphorese. Wij bepaalden de lading van het agarsol bij 50° C. in
een kathaphorese-buis volgens B u r t o n en gebruikten daarbij
gelijkstroom van 220 Volt spanning. In een donkere kamer
stond deze kataphorese-buis in een thermostaat opgesteld.
Een spiegeltje wierp een bundel booglicht van boven in één
der beenen. Het grensvlak wordt op deze wijze goed zicht-
baar door het Tyndall-licht, dat het sol zijwaarts uitstraalt.

Het sol bleek negatief geladen te zijn.

Wij hebben nu ook gevonden, dat inderdaad door toe-
voeging van electrolyten de lading afneemt.

Wij hebben hier een aantal moeilijkheden moeten over-
winnen, die wij in het kort zullen bespreken. Ten eerste
moet men zorgen dat het potentiaalverval door de geheele

1) In hoofdstuk VU zal besproken worden, dat er tot 9 milli-aequivalent, dus

juist in het concentratiegebied, waar de sterke verlaging van de viscosi-
teit plaats grijpt, nog geen lyotrope invloed op de gelatineering te be-
speuren valt.

-ocr page 78-

buis constant is. Als vloeistof, die de electroden omspoelt,
moet men dus nemen een oplossing met hetzelfde electrolyt-
gehalte als het sol. Dan wordt het geleidingsvermogen echter
zóó groot, dat het grensvlak ten gevolge van convectie-
stroomen, veroorzaakt door de stroomwarmte en de gasvormige
polarisatieproducten aan de
Pt-electroden, snel verdwijnt.
Wij gebruikten dus omkeerbare electroden (Cu-CubU4) en
ten einde de stroomwarmte zoo klein mogelijk te houden een
gering potentiaalverschil aan de electroden (14 Volt).\')

Aan het oorspronkelijke toestel van Burton werden de
volgende veranderingen aangebracht (zie fig. 7).

/

A

i\'

\\

,,

FiQ. 7. Kataphorese-tocstcl.

-ocr page 79-

Aan ieder der beide beenen A is een even wijde glazen
U-vormig gebogen buis B aangesmolten, die langzamerhand
nauwer wordt.

Het onderste deel van elk dezer zijbuizen werd volgegoten
met een 2 % agarsol, dat ongeveer 1 aequivalent CUSO4
bevatte. Daarna werd de buis C met een stukje slang ver-
bonden en de agar-oplossing tot boven de kraan D opgezogen,
waarna wij deze sloten. Het kataphorese toestel werd nu uit
de thermostaat gelicht tot de agar gegelatineerd was.

E is een koperelectrode, zoodat wij aan weerszijden een
omkeerbare Cu-CuS04 electrode hebben. De kraan F kon
met een langen glazen hefboom G langzaam geopend worden.
De verbinding met het reservoir H werd door een wijde
capillair tot stand gebracht.

De kataphoretische verschuiving namen wij dan over een
tijdsverloop van 4 uren waar.

Zoo vonden we bij Co (N H3)6 CI3:

TABEL XV.

Conc. in m. Aeq.

Verschuiving in
m.M. na 4 uur.

0

7,5

1

6,0

4

3,5

10

2,0

Bij een concentratie van 10 m. Aeq. Co(NH3)6Cl3 is dus
de lading ongeveer 27 7o van de oorspronkelijke. Daar het
quasi-viskeuze effect evenredig is met het kwadraat van de
lading, zou bij deze concentratie alleen reeds door de vermin-
dering van de lading slechts 77o van het oorspronkelijke effect
overgebleven zijn.

De sterke daling van de viscositeit is dus inderdaad van
de zelfde orde als die, welke men met behulp van de formule
van von Smoluchowski voorspelt.

-ocr page 80-

De formule van von Smoluchowski eischt verder, dat
de relatieve viscositeit bij grootere electrolyt-concentraties door
het wegnemen van het quasi-viskeuze effect onafhankeliik van
de gebruikte electrolyt dezelfde eindwaarde zal bereiken.
Dat dit echter bij het emulsoide agarsol het geval niet is,
behoeft ons niet te verwonderen. Immers, bij de electrolyt-
concentraties, waar men dit zou verwachten (0,1-0,2 aequi-
valent), bleek de lyotrope invloed op de gelatineering reeds
zeer aanzienlijk \') te zijn, m. a. w. de hydratatie der deeltjes en
daarmede het schijnbare volume (p is bij gelijke agar-concen-
tratie niet meer even groot. Bovendien hebben wij bij die
electrolyt-concentraties reeds met de moeilijkheid te maken,
hoe groot de werkelijke concentratie in het vrije dispersiemiddel
is, 2) Naarmate de electrolyt-concentraties kleiner zijn, naderen
wij in alle opzichten steeds meer tot een toestand waarop
de
formule van von Smoluchowski, zij het niet quantitatief,
dan toch qualitatief kan toegepast worden.

Uit de vorige proeven kunnen wij dus besluiten, dat de
clcctrischc cigcnschappcn van het typisch emulsoide
agarsol dezelfde zijn als die, welke men bij de typische
suspensoiden aantreft.

De adsorptie-theorie van Freundlich, die een verklaring
geeft van de toenemende ontlading door aequivalente electrolyt-
concentraties naarmate het tegengesteld geladen ion een
grootere lading draagt, gaat uit van het feit, dat alle anor-
ganische electrolyten even sterk geadsorbeerd worden.

Sterker worden echter geadsorbeerd het H-ion, O H-ion,
de ionen der zware metalen en de organische ionen.

Wij hebben in de volgende twee series nagegaan, of
HCl, KOH, strychnine-nitraat en fuchsine de viscositeit
van het agarsol sterker verlagen dan KCl.

\') Zie blz. 97.

2) Zie blz. 49.

3) Zie noot op blz. 61.

-ocr page 81-

De agarmengsels met KOH bleken direct een eindwaarde
te bereiken, met H Cl daarentegen verminderde de viscositeit
lineair met den tijd. De beginwaarden op het tijdstip van
menging werden uit 3 metingen van elk mengsel geëxtrapoleerd.

TABEL XVI.

ELECTROLYT

Conc. in
fX Aeq.

Vla e

yjw

yjs vjo
1o

NULPROEF

• 0

1,699

100

HCl

53
106
318

1,691
1,665
1,610

98,9
95,1
87,3

KOH

54
107
322

1,690
1,676
1,638

98,7
96,7
91,3

Vergelijkt men deze tabel met tabel VIII, dan blijken de
curven voor HCl en KOH te vallen tusschen die voor KCl
en BaCl2.

Het feit, dat deze twee electrolyten niet in den eersten bundel
vallen, behoeft nog niet op een sterkere ontlading te wijzen.
Want reeds door de groote bewegelijkheid van het H- en
het O H-ion moeten deze electrolyten bij gelijke concentraties
het quasi-viskeuze effect sterker verminderen dan KCl.

HClenKOH.

De curve voor H Cl schijnt in de richting van de concen-
tratie-as over ongeveer 40 fx Aeq. in positieven zin verschoven
te zijn. Het is waarschijnlijk, dat deze eerste hoeveelheden
HCl in wisselwerking met de aschbestanddeelen van het
agarsol treden, zoodat men niet te veel beteekenis aan deze
verschuiving hechten mag.

\') KOH, alc. dep. (de Haen), gehalte aan carbonaat 1—2%.

-ocr page 82-

Organische In een volgende serie vergeleken wij den invloed van K Cl op
kationen. de viscositeit met dien van strychine-nitraat i) en fuchsine.

TABEL XVil.

ELECTROLYT

Conc. in
m. Aeq.

J^s e
V]w

V!s->ïo

NULPROEF

0

1,649

100,0

KCl

1
4

1,557
1,504

85,8
77,7

Strychnine-
nitraat

V2
1
4

1,589
1,559
1,508

90,8
86,1
78,3

V2

1,550

84,7

1

1,489

75,3

Fuchsine

2
3

1,408
1,380

62,9
58,6

)

4

1,368

56,7

7

1,361

55,6

Het éenwaardige kleurstof-kation verlaagt de lading veel
sterker dan het K-ion. De curve maakt zich los van den
eersten bundel en doorsnijdt de overige drie bundels.

Tegen de algemeene ervaring op andere gebieden der
kolloidchemie in, bleek het strychninc-ion zich aan te sluiten
bij de eenmaal geladen anorganische kationen.

1) Strychine-nitraat. handelspraeparaat. waarvan door een acidimetrische
titratie het gehalte was gecontroleerd.

2) Magentarot van Dr. G. Grübler & Co., Leipzig.

3) De geringe oplosbaarheid van fuchsine bij kamertemperatuur liet de op
^ p?g.\'47 beschreven bereiding der mengsels voor concentraties grooter dan

2 m. Aeq. niet toe.De overige mengsels werden bereid door m den met de con-
centratie 2 m.Aeq. gevulden viscosimeter afgewogen hoeveelheden fuchsme
te brS^l De concentraties 3, 4 en 7 m. Aeq. zijn dus niet zeer nauwkeung.

-ocr page 83-

ONDERZOEK VAN LEVITES.

Levites \') heeft den invloed van een aantal electrolyten op
de viscositeit van een 0.2% agarsol nagegaan. De onder-
zochte electrolyt-concentraties waren groot (1 en 0,5 N). Hij
heeft echter niet de relatieve viscositeit ten opzichte van de
electrolyt-oplossing gemeten. Hij vond als algemeenen regel,
dat de viscositeit van het sol door die electrolyten verhoogd
wordt, welke de viscositeit van het water zelf verhoogen.
De sterke verlaging door kleine electrolyt-concentraties, die
wij in dit hoofdstuk hebben leeren kennen,-heeft hij niet waar-
genomen, wat waarschijnlijk aan zijn zuiveringsmethode moet
worden toegeschreven. In de eerste plaats zijn zijn viscosi-
teitscijfers voor de 0,2 "U agarsolen zeer laag, wat dus al op
een vernietiging van het emulsoid kan wijzen. Verder is het
mogelijk, dat door zijn zuiveringsmethode (wasschen met zuren
en basen, neerslaan met alcohol) de lading zoo goed als
verdwenen was,

HET BUIGPUNT IN DE
VISCOSITEIT-AGAR-CONCENTRATIE-CURVE.

De ervaringen in dit hoofdstuk geven aanleiding tot een
andere interpretatie van de viscositeit-agar-concentratie-curve
(hoofdstuk IV).

Het is nl. mogelijk, dat c bij verdunning met gedistilleerd
water stijgt, daardoor zal vooral bij de sterkste verdunningen
het quasi-viskeuze effect grooter worden. Dit kan dus mede
verklaren, waarom deze curve in het begin haar holle zijde
naar de concentratie-as keert.

SAMENVATTING.

Alle electrolyten verlagen in kleine concentraties de visco-
siteit van het agarsol zeer sterk. Niet-electrolyten oefenen deze
werking niet uit.

KCl. NaCl, LiCl. NH^Cl. KCNS. K2SO4 en
K4Fe(CN)(i geven in aequivalente concentraties een vrijwel
gelijke daling van de viscositeit.

\') Levites, Koll. Zeitschr. 2. 161, 208. 237 (1907-1908).

-ocr page 84-

Een sterkere, maar onderling weer vrijwel gelijke verlagmg
wordt veroorzaakt door Ba Cl,. Sr Cl,. MgS04 en CdSO^.

Een derde groep vormen Co(NH3)oCl3 en La (N 03)3.
terwijl de sterkste verlaging, steeds gerekend Hj aequivalente
concentraties, veroorzaakt wordt door Pt (Aëin)3(N 03)4.

Deze vier groepen zijn gekenmerkt door het bezit van een
één-
twee-, drie-en viermaal geladen kation. Uit kataphorese-
proe\'ven bleek, dat het agarsol negatief geladen is en dat
door toevoeging van Co(NH3)aCl3 de lading afneemt.

von Smoluchowski heeft nu theoretisch afgeleid, dat
de viscositeit van een geladen suspensoid grooter moet zyn
dan die van een ontladen. Zijn formule is echter hier met
quantitatief toe te passen, maar kan qualitatief de verschi,n-
s^^len beschrijven. Tevens blijkt hieruit dat de electrische
eigenschappen van het typisch emulsoide agarsol dezelfde
zijn als die der suspensoiden, d.w.z. de electrische lading is

van capillair-electrischen aard.

Na het wegnemen van de lading vlokt het agarsol
niet uit en dankt dus zijn stabiliteit nog aan een anderen
stabiliteitsfactor.

De verlaging van de viscositeit door HCl en KOH is
sterker dan die door Ba Cl,. Dit is zonder hulp van nieuwe
hypothesen reeds uit de formule van von Smoluchowski

^^ Het\'fuchsine vertoont een veel sterkere verlaging van de
viscositeit dan het KCl, wat in overeenstemming^ met het
feit, dat organische ionen in het algemeen sterker worden

geadsorbeerd dan anorganische.

Tegen alle verwachting in gedroeg echter strychnine-nitraat

zich evenals KCl.

Bij grootere electrolyt-concentraties, waar het quast-^viskeuze
effect niet meer aanwezig is, blijft de uitdrukking een

maat voor de hydratatie. Deze neemt toe in de volgorde

\' K,S04 < KCl, KNO3 < KCNS.

-ocr page 85-

HOOFDSTUK VI.

Hydratatie en Stabiliteit.

INLEIDING.

In het vorige hoofdstuk hebben wij gezien, dat de electrische
eigenschappen van het agarsol dezelfde zijn als die, welke
men algemeen bij suspensoiden aantreft. Bij deze laatste sy-
stemen is de electrische lading de eenige stabiliteitsfactor.
Wordt de lading tot een zekere kritische waarde verlaagd,
dan vlokken de suspensoiden snel uit. Bij agar en ook bij
vele andere emulsoiden gebeurt dit na ontlading niet.

Men moet dus aannemen, dat emulsoiden behalve de elec-
trische lading nog een an\'deren stabiliteitsfactor bezitten, die
dikwijls groot genoeg is om de stabiliteit der ontladen deeltjes
te handhaven. Uit dit hoofdstuk zal blijken, dat de hydratatie
der deeltjes deze tweede stabiliteitsfactor is.

Oricnteercndc proef.

Wanneer men bij 50° C. aan een agarsol van de concen-
tratie
Vt "/o- reeds 9 milli-aequivalent KCl, BaClj of
Co(NH3)6Cl3 bevat, een vijfvoudige hoeveelheid alcohol\')
toevoegt, dan vlokt de agar zeer snel volledig uit.

Bevat het agarsol echter geen electrolyten, dan verkrijgt
men een heldere blauw-opalesceerende vloeistof, die zich, zooals
hieronder zal blijken, geheel als een typisch suspensoid
gedraagt.

Neemt men aceton, inplaats van alcohol, dan is de uitslag
dezer proeven dezelfde.

ï) Dc alcohol, waarvan in dit hoofdstuk sprake is, was door distillatie ge-
zuiverd.

-ocr page 86-

EIGENSCHAPPEN DER BLAUW-OPALESCEERENDE SYSTEMEN
AGAR-WATER-ALCOHOL EN AGAR-WATER-ACETON. •)

Ultra-microscopie.

Verdunt men het systeem agarsol-alcohol (1 : 5) of agarsol-
aceton (1 : 5) bij 50 " C zestig maal met een alcohol- of aceton-
watermengsel van dezelfde concentratie, dan ziet men na
afkoeling in het
ultra-microscoop (Zeiss microscoop met
paraboloidcondensor. lichtbron: Weule-lamp van Zeiss)
een groot aantal sterk lichtgevende deeltjes, die een levendige

Brownsche beweging vertoonen.

Het oorspronkelijke agarsol. zestig maal verdund met gedis-
tilleerd water, laat ons geen differentiatie van het ultrabeeld
zien. zelfs niet in het
spleet-ultramicroscoop van Zeiss.
waarmede men (afgezien van eenige duidelijk te herkennen
optische verontreinigingen) slechts een Tyndall-kegel waarneemt.

Electrische lading. ^

Wij bepaalden het teeken van de electrische lading in een
kataphoresebuis volgens Burton. waarbij weer booglicht
van boven in een der beenen werd geworpen. Voor het
agarsol-alcDholmengsel bedroeg bij een potentiaalverval van
10 Volt per c.M. de verschuiving van het grensvlak in de
richting der anode gemiddeld 6 m.M. in 20 minuten.

Ook het agarsol-acetonmengsel bevat negatief geladen

deeltjes.

Grenswaarden.

Een voorraad "/o agarsol-alcoholmengsel (1 : 5) werd na
bereiding in de thermostaat van 50° C. bewaard.

In een aantal uitgestoomde glazen buisjes (10 c.M.Mnhoud)
met ingeslepen stop brachten wij met een pipet 3 c.M.
van een
alcohol-electrolyt-watermengsel. waarvan de ver-
houding
alcohol: electrolyt-oplossing steeds . was 5:1. terwijl
de concentratie van de electrolyt-oplossing wisselde. Deze
buisjes werden daarna in ,de thermostaat van 50 C. ge-
hangen en aan elk 3 c.M.^ van het bovengenoemde agarsol-

1) Aceton uit den handel, overgedistilleerde fractie 56,2°-56,8° C.

-ocr page 87-

alcoholmengsel toegevoegd en even doorgeschud. De samen-
stelling van het mengsel in elk buisje is dus:

"1 cc. Agarsol 5 cc. alcohol\'
bij 50° C.

1 cc. electrolytopl. 5 cc. alcohol

bij kamertemperatuur

Na 6 uur heeft er practisch geen verandering ia het uit-
vlokken meer plaats. In tabel XVIII vindt men bij iedere
electrolyt twee cijfers. Het hoogste heeft betrekking op de con-
centratie, waarbij de agar juist nog volledig was uitgevlokt
(bovenstaande vloeistof volkomen helder) en het laagste cijfer
op de concentratie in het daarop volgende buisje, waarin de
bovenstaande vloeistof nog een weinig troebel was.

Deze cijfers geven in millimolen de concentratie aan van
de electrolyt-oplossing, waarvan een cM-^ was gebruikt. Het
zijn dus verhoudingsgetallen der werkelijke concentraties,
welke laatste ongeveer 12 X kleiner zijn.

In tabel XVIII vindt men bovendien de resultaten voor het
^/y Vo agarsol-acetonmengsel (1 : 5), zoowel bij 50° C. als bij
kamertemperatuur (± 18° C.)

Het uitvlokkingsmechanisme verloopt bij kamertemperatuur
langzamer, zoodat de beoordeeling pas na 12 uur kon geschieden.

TABEL XVIII

SYSTEEM

CONCENTRATIE

KCl

BaClz

Co (N H3)eCl3

Agarsol-alcohol
(1:5)
50" C.

14—16

0,53-0,61

0,33—0,37

Agarsol-aceton
(1:5)
50° C.

8—10

0,26-0,28

0,17 0,19

Agarsol-aceton

(1:5)
± 18° C.

3,5—4

0,20-0,22

0,11—0,12

-ocr page 88-

De grenswaarden (het gemiddelde van elk paar cijfers)
liggen dus lager, naaarmate het kation één-, twee- of drie-
maal geladen is. De electrische lading heeft dus na het toe-
voegen van alcohol of aceton hetzelfde teeken behouden en is
evenals bij het emulsoide agarsol van capillair-electrischen aard.

Zoowel het agarsol-alcohol- als het agarsol-acetonmengsel
blijft bij afkoeling op kamertemperatuur stabiel, terwijl het
emulsoide agarsol bij afkoeling gelatineert.

Vier dagen na de afkoeling op kamertemperatuur van het
in tabel XVIII vermelde agarsol-acetonmengsel bepaalden
wij opnieuw grenswaarden en wel voor KCl en voor KCNS.
Wij vonden voor de beide electrolyten weer dezelfde grenzen
(3,5—4) terug.

Niet-omkccrbaarhcid der uitvlokking.

Schenkt men na het uitvlokken het bovenstaande alcohol-
water- of aceton-watermengsel af en overgiet men de helder
witte vlokken met gedistilleerd water, dan verdwijnen zij
plotseling voor het oog. Wij hebben hier echter niet met
een peptisatie te maken, want schudt men de buisjes, dan
blijken de vlokken nog wel degelijk aanwezig te zijn. In den
vorm van doorzichtige klompjes glijden zij dan langs den
afdruipenden glaswand. Reversibel blijkt dus niet de uitvlokking,
maar slechts het gedrag in optische eigenschappen te zijn.
Men kan deze optische eigenschappen in verband brengen
met dt reeds op blz. 42 besproken hydratatiemantels. Hier-
door wordt het optische contrast van de deeltjes met het
dispersiemiddel bij -het emulsoide agarsol sterk verminderd,
(zwak Tyndall-verschijnsel, amicroscopisch sol).

Neemt men nu aan, dat in het alcohol-water- en in het
aceton-watermilieu de deeltjes hun hydratatiemantels voor
het grootste gedeelte verliezen, dan wordt begrijpelijk, dat de
deeltjes nu een veel grooter optisch contrast met het dispersie-
middel vertoonen (sterk Tyndall-verschijnsel, ultramicronen).
Deze onderstelling wordt gesteund door het feit, dat de hier-
boven besproken solen na ontlading hun stabiliteit verliezen.

* Omkeerbaarheid der dehydratatie.

Bij 50° C. kan men uit het systeem agarsol-aceton (1:5)
onder verminderden druk aceton uitkoken. Men houdt dan

-ocr page 89-

agar-water over, dat zijn emulsoide eigenschappen geheel
teruggekregen- heeft, want het gelatineert bij afkoeling weer
tot het typisch brokkelige agargel. Ook hieruit blijkt dus,
dat de dehydratatie een omkeerbaar proces is (zie verder
blz. 77).

Voegt men geleidelijk bij 50° C. aan een "U agarsol
alcohol of aceton toe, dan neemt men waar, dat de opales-
centie vrij plotseling optreedt bij een gehalte van circa 50
gewichtsprocenten alcohol. Voegt men nu een weinig gedistil-
leerd water toe, dan verdwijnt de opalescentie, terwijl zij
bij toevoeging van alcohol weer opnieuw te voorschijn komt.

Volgens onzen gedachtengang moet dus ook de dehydratatie
der deeltjes door alcohol niet geleidelijk gaan. maar juist bij
de mengverhouding
50 7o zeer snel toenemen. Wij zullen
zien, dat de viscositeitsmetingen hiermede in volkomen over-
eenstemming zijn.

VISCOSITEITSMETINGEN.

Het emulsoide agarsol verandert door toevoeging van
alcohol of aceton in een typisch suspensoid. Wij hebben
reeds ondersteld, dat de oorzaak hiervan in een dehydratatie der
deeltjes gelegen is. Dit moet zich dus kenbaar maken in een
belangrijke vermindering van de relatieve viscositeit ten op-
zichte van het dispersiemiddel.

Wij hebben bij 45" C. viscositeitsmetingen gedaan aan
verschillende agar-alcohol-watermengsels, waarin de volume-
concentratie van de agar steeds constant was, maar waarin
de alcohol-concentratie wisselde.

Daarnaast hebben wij de viscositeit van de overeenkomstige
alcohol-watermengsels gemeten.

Om de alcohol-concentratie zoo goed mogelijk te kunnen
reproduceeren, wat noodig is, omdat de viscositeit van het
binaire stelsel alcohol-water door een vrij hoog maximum\')
gaat, werden de mengsels niet meer in een maatkolf van
50 c.M.^ maar in een van 200 c.M.^ bereid. Eerst werden
80, 100 en 120 gr. alcohol ingewogen, daarna zóóveel
uitgekookt gedistilleerd water toegevoegd, dat er nog vol-

Dunstan, Zeitschr. f. physik. Chemie 49, 590 (1904).

-ocr page 90-

doende ruimte is voor den inhoud van één pipet agarsol. Bij
ijking van deze pipet, die overigens geheel was ingericht,
zooals op blz. 34 beschreven is, bleek het gewicht van het bij
50° C. uitgestroomde water te bedragen 32,021 gr. De con-
centratie van het oorspronkelijke sol was 1.71 gr. lucht-
droge agar per 310 gr. sol. Dit sol werd in de thermostaat
bij 50\' C. bewaard. Aan het op 45 "C. gebrachte alcohol-water-
mengsel werd, nu met behulp van deze pipet telkens een
reproduceerbare hoeveelheid agarsol toegevoegd. De maatkolf
werd nu längeren tijd in de thermostaat bij 45° C. gezet en de
fijnere instelling op den deelstreep door toevoeging van water

tot stand gebracht.

De overeenkomstige alcohol-watermengsels werden even-
eens bij 45\' C. bereid. Ter bepaling van de alcohol-concentratie
bepaalden wij met behulp van een fleschjes^pycnometer van
ongeveer 25 c.M.^ inhoud bij 15° C. de relatieve dichtheid
dezer laatste mengsels ten opzichte van water van dezelfde
temperatuur (zie kolom 1, tabel XIX). De concentratie in

gewichtsprocenten, berekend met behulp van de alcoholtabellen,
vermeld in het Chem. Jaarboekje\'), vindt men in kolom 2.

De relatieve dichtheid en de relatieve viscositeit (dubbel-
bepaling) bij 45° C. ten opzichte van water van dezelfde
temperatuur zijn vermeld in kolom 3 en 4.

TABEL XIX.

/Cfw a \\
\\ dw As

0/
\'0

ALCOHOL

/C?w a\\
\\ dw /45

/l^w a \\

V >)w /45

1,0000

0

1,0000 •

1,000

0.9384

40,6

0,9235

2.105

0,9138

52,1

0,8967

2.130

0,8842

65,0

0,8659

2.019

0,8283

87,9

0.8088

1.567

Bij de berekening van de viscositeit der agar-alcohol-water-

mengsels hebben wij de dichtheden van deze systemen gelijk
\') Chem. jaarboekje. II, Amsterdam 1920.

-ocr page 91-

gesteld aan die der overeenkomstige alcohol-watermengsels.
De viscositeit dezer agar-alcohol-watermengsels. relatief ten
opzichte van water van
45" C., gemeten een half uur, resp.
24 uur na de menging, vindt men vermeld in tabel XX, kolom
2 en 3.

TABEL XX.

0/
lo

ALCOHOL

^ Vjv/ y 45

v\'lw a/45

I

II

I

II

0,0
40,6
52,1
65,0

1,309
2,677
2,447
2,055

1,306
2,671
2,441
2,053

1,309
1,272
1,149
1,018

1,306
1,269
1,146
1,017

De relatieve viscositeit der alcohol-watermengsels
en der overeenkomstige agar-alcohol-watermengsels f \'\'—— j

N \'^W / 45

vindt men als functie van de alcohol-concentratie grafisch
voorgesteld in fig. 8, blz. 76. Beide zijn daar dus uitgedrukt
relatief ten opzichte van water van dezelfde temperatuur.
In tabel XX, kolom 4 en 5, vindt men de relatieve visco-

(^J s a \\

--- 1 berekend

yjw a /45

door de cijfers van kolom 2 en 3, tabel XX, te deelen door
die van kolom 4, tabel XIX.

Volgens de theorie van Einstein-Smoluchowski is bij

constante agar-concentratie de uitdrukking ; ^ -

\\ V)w a / 45

een maatstaf voor de hydratatie der deeltjes (wij zien hierbij
van een mogelijke verandering van het quasi-viskeuse effect
af). Deze waarden, die verkregen worden door de cijfers van
kolom 4 en 5, tabel XX, met de eenheid te verminderen, vindt
men als functie van de alcohol-concentratie grafisch in fig. 9
(blz. 76) weergegeven.

-ocr page 92-

Inderdaad blijkt dus. dat de hydratatie bij grootere alcohol-
concentraties afneemt en dat deze dehydratatie juist in het
middelste concentratiegebied, waar in het binaire stelsel alcohol-
water het viscositeits-maximum ligt, zeer sterk is.

Langs een anderen weg controleerden wij de relatieve vis-
cositeit ten opzichte van het dispersiemiddel voor het 65,0 7o
alcohol-solmengsel. Daartoe brachten wij, door verdampen
van een oplossing, op den wand van een Jenakolfje 25 (x Mol
Co(NH3)6Cl6. In het kolfje werd nu
50 c.M.^ van het 65,0 °/o
alcohol-solmengsel gebracht (bij 45° C.), de agar vlokt nu
dadelijk uit en wij bepaalden de viscositeit van het zoo af-
gezonderde dispersiemiddel. Hieruit berekenden wij voor het
alcohol-solmengsel een relatieve viscositeit 1,015, wat dus
in fraaie overeenstemming met het in tabel XX vermelde
cijfer is.

-ocr page 93-

Individualiteit der agar-dceltjes.

Reeds op blz. 72 hebben wij de omkeerbaarheid der dehy-
dratatie besproken, maar ons nog geen rekenschap gegeven
of, ten gevolge der dehydratatie, aggregatie der oorspron-
kelijke deeltjes plaats heeft Men kan zich dus afvragen:
neemt men in een agarsol-alcoholmengsel ultramicroscopisch
dezelfde deeltjes waar, die reeds in het emulsoide sol aanwezig
zijn, of zijn de ultramicronen aggregaten van deze oorspron-
kelijke deeltjes?

Ten einde deze vragen te beantwoorden voerden wij de
volgende proef uit, waarbij wij uitgingen van een agarsol,
dat 2,5 gr. luchtdroge agar per 200 gr. sol bevatte. Bij
de bereiding der hieronder beschreven mengsels maakten wij
gebruik van twee pipetten A en B, ieder voorzien van een
glazen mantel, waardoor water van 50° C. gepompt werd
(zie blz. 34). Bij ijking dezer pipetten bleek het uitgestroomde
water te wegen: A == 24,832 gr. en B _ 32,021 gr. In
drie uitgestoomde Jenakolfjes van 200 c.M.^ werd nauw-
keurig 60 gr. alcohol afgewogen en daarna werden de goed
afgesloten kolfjes in een thermostaat van 50° C. op tempe-
ratuur gebracht.

Bij 50° C. werden nu de volgende drie mengsels bereid
en van ieder de doorlooptijd in denzelfden viscosimeter ge-
meten. De mengsels I en II, die dezelfde samenstelling bezitten,
werden echter in een andere volgorde bereid, zooals hier-
onder aangegeven is:

I. 60 gr. alcohol A sol B water A water.

II. 60 gr. alcohol A water B water A sol.

III. 60 gr. alcohol A water B water A water.

Verwaarloozen wij de dichtheidsvermeerdering door de agar
veroorzaakt en meten wij steeds met éénzelfden viscosimeter,
dan is de relatieve viscositeit der mengsels I en II ten opzichte
van het dispersiemiddel III telkens gelijk aan het quotiënt
der doorlooptijden \'yill en H/m.

Terwijl het mengsel I bij de bereiding tijdelijk den suspen-
soiden toestand passeert en daarna door de toevoeging van

-ocr page 94-

de 56,853 gr. water weer overgaat in den emulsoiden toe-
stand, verkeert het mengsel II steeds in den laatsten toestand.

Wij vonden als relatieve viscositeit ten opzichte van het
dispersiemiddel voor mengsel I de waarde 1,380 en voor
mengsel II 1,382. Het verschil dezer waarden is van dezelfde
orde als de proeffouten. Zes uur later herhaalden wij deze
proeven in haar geheel en vonden I = 1,376 en 11= 1,377.

Wij zijn dus langs twee verschillende wegen van denzelfden
begintoestand in denzelfden eindtoestand gekomen. Indien er
aggregatie dér deeltjes bij de dehydratatie plaats had gegrepen,
dan zouden de cijfers der mengsels I hooger moeten zijn dan
die der mengsels II. aangezien aggregaties onomkeerbaar zijn

(zie hoofdstuk VII).

Wij mogen dus uit deze metingen besluiten, mede in ver-
band met wat op blz. 100 wordt vermeld, dat men de oor-
spronkelijke deeltjes door dehydratatie ultramicroscopisch
zichtbaar maakt. De deeltjes in het emulsoide agarsol zijn
dus niet door hun kleinheid, maar alleen door hun hydratatie
ultramicroscopisch onzichtbaar.

Oorzaak der dehydratatie.

Vergelijkt men fig. 8 met fig. 9 (blz. 76). dan zien wij. dat
juist in het gebied, waar in het binaire stelsel alcohol-water
het vjscositeitsmaximum ligt. de dehydratatie der agardeeltjes

plotseling snel toeneemt.

Ook het binaire stelsel aceton-water\') vertoont een maxi-
mum in de viscositeit en het ligt voor de hand de oorzaak voor de
dehydratatie der agardeeltjes hiermede in verband te brengen.

Een eenvoudige interpretatieder vistositeitsmaxima wordt
echter bemoeilijkt door het feit, dat zoowel water als alcohol
tot de sterk geassocieerde vloeistoffen behooren.

Waarschijnlijk wijzen deze maxima op de aanwezigheid
van sterk geconstitueerde hydraten. tengevolge waarvan de
concentratie van het vrije water, dat voor de hydratatie der
agardeeltjes dienen moet. juist bij de concentratie dezer
maxima zeer gering wordt.

1) Jones en Mahin, Zeitschr. f. physik. Chemie 69, 389 (1909).

2)Kremann,Die Eigenschaften der binären Flüssigkeitsgemische, Stuttgart 1916.

-ocr page 95-

AGARSOL AZIJNZUUR.

Het binaire stelsel azijnzuur-water heeft evenals alcohol-
water en aceton-water een maximum in de viscositeitscurve.\')

Voegt men bij een agarsol van de concentratie ^/y % bij
50° C. een vijfvoudige hoeveelheid ijsazijn, dan vlokt de agar
weldra uit. Het dehydratatiemiddel is hier tevens electrolyt,
zoodat na dehydratatie geen beschermende lading meer
overblijft.

HET UITZOUTEN.

Met een aantal electrolyten (NH4F. K2SO4, Na2S04,
(NH4)2S04, CdS04. MgS04, Na-citraat) kan men een
agarsol uitzouten, terwijl dit met andere electrolyten
(NH4CI,
KCNS, KJ, MgCl2) zelfs bij verzadiging nog niet gebeurt.

In verband met de boven besproken verschijnselen hadden
wij het vermoeden, dat het uitzouten berust op een dehy-
dratatie der reeds bij veel kleinere electrolyt-concentraties
ontladen deeltjes. Inderdaad hebben de volgende viscositeits-
metingen de waarheid van dit vermoeden bevestigd.

Wij kozen als electrolyten Mg CI2 en Mg S O4 wegens hun
neutrale reactie en groote oplosbaarheid. Beide waren prae-
paraten van Kahlbaum, het MgSOj werd nogmaals om-
gekristalliseerd.

Het onderzoek werd bij 50° C. uitgevoerd en de mengsels
werden in een Jena-maatkolfje van 50 c.M.^ op dezelfde wijze
bereid, als in hoofdstuk V beschreven is.

De concentratie der oorspronkelijke Mg Cl2-oplossing werd
door titratie van het Cl-ion, volgens Volhard, die der
MgS04-oplossing gravimetrisch als BaS04 bepaald.

In kolom 2, tabel XXI, vindt men de concentratie in aequi-
valenten, in kolom 3 de relatieve dichtheid der electrolyt-
oplossingen ten opzichte van gedistilleerd water van 50° C.,
in kolom 4 de relatieve viscositeit dezer oplossingen ten
opzichte van water van 50° C. (dubbelbepaling der doorloop-
tijden), terwijl in kolom 5 de relatieve viscositeit der overeen-
komstige agarsol-electrolytmengsels gegeven zijn.

\') Dunstan, Zeitschr. f. physik. Chemie, 49, 590 (1904).

-ocr page 96-

TABEL XXI.

ELECTROLYT

Conc. in
Aequiv.

c/w

e

\'rjw

e

NULPROEF

0

1,0000

1,000

1,663

1,663

MgCl,

0,1507
1,205
2,410
3,616

1,0071
1,0501
1,0963
1,1416

1,038
1,295
1,666
2,170

1,509
1,904
2,482
3,257

1,454
1,470
1,490
1,501

MgS04

0,0948

0,3790

0,7581

1,042

1,137

1,327

1,516

1,0060
1,0231
1,0449
1,0612*
1,0666
1,0772*
1,0878

1,033
1,126
1,262
1,376*
1,416
1,504*
1,597

1,493
1,612
1,796
1,933
1,940
1,820

1

1,445
1,432
1,423
1,405
1,370
1,210

\') De met * aangegeven waarden zijn geïnterpoleerd.

-ocr page 97-

Met het oog op de theorie van Einstein-Smoluchowski
moeten wij echter de relatieve viscositeit ten opzichte van
het
dispecsiemiddel nagaan.

Deze waarden —^ die men vindt in kolom 6, Tabel XXI,

worden verkregen door de cijfers uit kolom 5 te deelen door
de overeenkomstige uit kolom 4. Deze waarden worden als
functie van de electrolyt-concentratie in fig. 10 grafisch voor-
gesteld.

M^Olj

Ö-S 0.6 0.9 \\2 1.5 1.8 2.1 2.A tl 3.0 3i 3.6 35

Aetj^.

Fiq. 10. Het uitzouten.

Invloed van Mg-zouten op de viscositeit van het agarsol. relatief ten
opzichte van gelijk-geconcentreerde zoutoplossingen.

De curven voor MgCï^ en Mg S O4 dalen binnen de eerste
100 milli-aequivalent zeer scherp, doordat in dit gebied het
quasi-viskeuze effect wordt weggenomen (zie hoofdstuk V).
Daarna verloopt de curve voor Mg CU tot 3,6 aequivalent
vrij vlak, terwijl de mengsels volkomen helder blijven. Voor

-ocr page 98-

MgS04 daalt de curve voor de tweede maal snel bij circa
1 aequivalent, terwijl hier het uitzoutingsproces begint.

De laatste drie mengsels met Mg S O4 waren in toenemende
mate troebel en vlokten op den duur gedeeltelijk uit.

De metingen werden dadelijk na de menging uitgevoerd,
ook de doorlooptijden bleven tijdens de meting constant,
zoodat werkelijk de viscositeit van deze mengsels met de
gelijkmatig er in gesuspendeerde microscopische vlokjes be-
paald werd. De gemeten viscositeit is door de aanwezigheid
van deze vlokjes feitelijk te groot. Niettemin daalt de curve voor
MgS04 voor de tweede maal snel bij circa 1 aequivalent. en de
overeenkomst in dit verloop met de bovenste helft der dehydra-
tatie-curve voor alcohol (fig. 9, blz. 76) springt zeer in het oog.

Het bleek bezwaarlijk te zijn om bij nog grootere
Mg S
04-concentraties metingen te verrichten, omdat het uit-
zoutingsproces steeds sneller verloopt.

Wij constateeren dus, dat de electrische lading door beide
electrolyten in de kleine concentraties geheel (of grootendeels)
wordt weggenomen. Bij verdere toevoeging van MgClj
blijft de hydratatie vrijwel gelijk. Het sol behoudt hierbij
zijn stabiliteit.

Bij toevoeging van MgS04 worden de deeltjes echter bij
ongeveer 1 aequivalent sterk gedehydrateerd, terwijl het sol
bij voortschrijdende dehydratatie zijn stabiliteit verliest.

Ultramicroscopic.

Het uitzoutingsproces kan men ook ultramicroscopisch
volgen. Om het snel samenkleven der ultramicronen te voor-
komen en tevens om complicaties door gelatineering uit te
sluiten, moet men de agar-concentraties klein kiezen.

Zeer fraaie beelden verkrijgt men in het spleet-ultramicros-
coop van Zeiss, wanneer men 1 c.M.^ agar-oplossing van
de concentratie 2/70 bij 50° C. mengt met 30 c.M^ MgS04\'
oplossing van de concentratie 2 aequivalent per Liter,
zoodat de agar-concentratie in
het mengsel ongeveer 0,001 7o
bedraagt, Men ziet nu na afkoeling op kamertemperatuur helder
glinsterende deeltjes, die een sterke Brownsche beweging ver-
toonen en zich op den duur tot meervoudige deeltjes vereenigen.

Contrólemengsels met gedistilleerd water of met geconcen-

-ocr page 99-

treerde Mg Clj-oplossing, waarin de agar-concentratie ook
0.001 % was. vertoonden in het ultramicroscoop slechts een
diffusen Tyndall-kegel.

STABILITEIT.

Wij willen nu eerst in de volgende tabel een overzicht
geven van de eigenschappen van het emulsoide agarsol en
de daarvan door toevoeging van alcohol of aceton afgeleide
suspensoide solen.

•TABEL XXII.

AGAR-AGAR GEDISPERGEERD IN:

Water

Alcohol-Water (5:1)
Aceton-Water (5:1)

Electrische
eigenschappen

Negatief geladen, ontla-
ding bij kleine electrolyt-
concentraties

Negatief geladen, ontla-
ding bij kleine electrolyt-
concentraties

Valentie van het kation
geeft den doorslag

Valentie van het kation
geeft den doorslag

Eigenschappen,
die samenhan-
gen met de hy-
dratatie

Na ontlading blijft het
sol stabiel

Sommige electrolyten zou-
ten bij groote concentra-
ties het sol uit

Na ontlading vlokt het
sol uit

Gelatineert bij afkoeling,
waarbij electrolyten een
lyotropen invloed uit-
oefenen

Gelatineert bij afkoeling
niet

Zwak Tyndall-licht.
Amicroscopisch sol

Sterk Tyndall-licht.
Ultramicronen

groot

~ klein

%

Verkeert dus in den
emulsoiden toestand

Verkeert in den SUSpen-
soiden toestand

-ocr page 100-

De hydratatie wordt hoofdzakelijk bepaald door krachten,
uitgaande van het gedispergeerde deeltje. Electrolyten oefenen
middellijk een lyotropen invloed uit op deze hydratatie, omdat
zij vermoedelijk den inwendigen toestand van het water
veranderen.

Bij het wegnemen van de hydratatie gaan tevens alle
emulsoide eigenschappen verloren en men houdt een typisch
suspensoid over, waarvan de stabiliteit alleen nog door de
lading der deeltjes wordt gehandhaafd. De electrische eigen-
schappen zijn vóór en na de dehydratatie gelijk, de lading is
van capillair-electrischen aard. Het emulsoide agarsol is dus
te beschouwen als een suspensoid met gehydrateerde deeltjes.

De suspensoide solen worden evenals het emulsoide sol
door kleine electrolyt-concentraties ontladen, de eerste verliezen
daarbij hun stabiliteit, het tweede niet.

Het emulsoide agarsol bezit dus twee stabiliteits-
factoren: electrische lading en hydratatie der deeltjes.

Elk dezer factoren is voldoende groot om, indien alleen
aanwezig, de stabiUteit nog te handhaven.

Een effectieve botsing tengevolge van de Brownsche be-
weging kan in het eerste geval door electrische oorzaken,
in het tweede geval door de eigenschappen van de hydrata-
tiemantels niet plaats hebben.

Het emulsoide agarsol kan pas uitvlokken, als beide sta-
bilite\'itsfactoren zijn weggenomen.

Er zijn dus twee wegen mogelijk om het sol uit te vlokken,
al naar gelang men de stabiliteitsfactoren in verschillende
volgorde wegneemt:

1®. ontlading door kleine hoeveelhedeii electrolyt en daarna
dehydratatie met alcohol, aceton of grootere hoeveel-
heden MgS04, K2SO4. Na.S04, enz.

2". eerst dehydratatie met alcohol of aceton en daarna ont-
lading door kleine hoeveelheden electrolyt.

Fig. 11 geeft een schematisch overzicht der verschillende
toestandsveranderingen, die wij tot nu toe besproken hebben.
In vertikale richting zijn hier wijzigingen van capillair-elec-
trischen aard, in horizontale richting wijzigingen in den hydra-
tatie-toestand aangegeven.

-ocr page 101-

Emulsoide toestand. Suspensolde toestan^

alcohol, aceion.

_

Stab.Pacl. \' "^P"
stabiel. < - _ - j

V

kleine electrolyt.
conc.

waler.

^-v/m--^ Stab.Facl.
- stabiel.

kleine electrolyt.
conc.

\\ alcohol,acelon,uitzotttcri.

I -

/ waler,blijft echter
uil^e vlokt.

1

Stab.Facl.
stabiel. \\

Stab.Fact.
vlokt uit.

Fig. 11. Toestandsveranderingen van het agarsol.

ONDERZOEK VAN SCARPA.

De in dit hoofdstuk besproken verschijnselen schijnen niet
specifiek voor agar te zijn, want Scarpa\') vond, dat oplos-
singen van arabische gom en van gelatine door toevoeging
van alcohol reversibel in den suspensoiden toestand overgaan.
Wij willen deze onderzoekingen in het kort bespreken.

Hij kon in deze systemen ultramicronen waarnemen en
vond uit kathaphorese-proeven, dat zij negatief geladen waren.

Zijn uitkomsten bij de uitvlokking van deze systemen met
electrolyten schijnen in tegenspraak te zijn met onze waarneming,
dat alle electrolyten de suspensoide
agar-systemen uitvlokken.

Het systeem met arabische gom werd bereid door bij
50 c.M.^ van een 1,5
7o oplossing 150 c.M.^ absolute alcohol
te voegen. De deeltjes zijn dus vrij sterk gedehydrateerd.
Alle onderzochte electrolyten vlokten dan ook uit, behalve
HgCl2, waarmede de opalescentie verdween. Uit een
nader onderzoek bleek hem echter, dat vast Hg Clg wel uit-
vlokte, maar het helder worden toe te schrijven is aan het
water, waarin het Hg Clg opgelost was. Hieruit leiden wij af. dat
Scarpa electrolyt-op 1 ossingen toevoegt (concentraties en

\') Scarpa, Koll. Zeitschr. 15, 8 (1914).

-ocr page 102-

hoeveelheden worden niet opgegeven). Een eerste vereischte
voor een dergelijk onderzoek is echter het constant houden van
de verhouding alcohol: water.

Bij het gelatine-water-alcoholsysteem vond Scarpa, dat
slechts eenige electrolyten uitvlokten, de overige daaren-
tegen de opalescentie deden verdwijnen. Bij de bereiding
werden aan 50 c.M.^ 2 % gelatine-oplossing 60 c.M.^ abso-
lute alcohol toegevoegd. De mengverhouding alcohol: water,
die hier dus ongeveer 48,7 gew. proc. bedraagt, geeft ons
een mogelijke oplossing van deze tegenstrijdigheid in het
gedrag der electrolyten. Wij bevinden ons dus waarschijnlijk
op het stijle gedeelte van de dehydratatie-curve (fig. 9 blz. 76)
en toevoeging van een electrolyt-oplossing werkt wel is waar
ontladend, maar tevens rehydrateerend. Het zal dus van allerlei
omstandigheden afhangen, of het sol uitvlokt, dan wel weer
in den emulsoiden toestand terugkeert.

Scarpa vond echter, dat ook vast NaCl de opalescentie
doet verdwijnen. Wij vonden echter, dat, wanneer men dan
opnieuw alcohol toevoegt, de troebeling weer terugkomt. Het ge-
drag van vast Na Cl moet dus waarschijnlijk toegeschreven
worden aan een lyotrope verschuiving van het viscositeits-
maximum in het binaire stelsel alcohol-water.

Scarpa gaat uit van een 2% gelatine-oplossing bij kamer-
temperatuur. Gewoonlijk verkeert een systeem van die con-
centratie bij kamertemperatuur in den geltoestand. Hij heeft
dus waarschijnlijk een slechte gelatinesoort gebruikt.

Verder vermeldt hij, dat bij toevoeging van meer alcohol
de gelatine uitvlokt. Een groot aschgehalte van de gelatine
kan de benoodigde electrolyt-concentratie geleverd hebben.
Bovendien is het twijfelachtig of het sol niét reeds gelatineerings-
vlokken bevatte.

Wij hebben daarom met een zeer goede gelatinesoort\') boven
de gelatineeringstemperatuur eenige voorloopige proeven uit-
gevoerd en vonden daarbij in groote trekken hetzelfde gedrag
als bij agar.

Wij voegden bij 50" C. aan een \'/a"/" gelatinesol de vijfvoudige
hoeveelheid alcohol of aceton. De systemen zijn volkomen

1) Gelatine Fo extra, van de Lijm- en Gelatinefabriek „DELFT".

-ocr page 103-

stabiel en vertoonen in het ultramicroscoop zeer fraaie ultra-
micronen. Evenals bij agar zijn de grenswaarden bij kamer-
temperatuur zeer klein en nemen af in de volgorde: KCl,
BaCl2, Co(NH3)6Cl3, terwijl ook kleine hoeveelheden vast
Na Cl uitvlokken. Het is zeker gewenscht, dat ook de gelatine
systematisch in deze richting onderzocht wordt.

Gezamenlijk met D\'Aquino heeft Sc ar pa\') nu ook den
invloed van kolloiden op de viscositeit van het binaire stelsel
alcohol-water bestudeerd. Zij vonden, dat de viscositeit bij
grootere
alcohol-concentratie slechts weinig hooger is dan die
van het overeenkomstige alcohol-watermengsel. Zij voegden
bij 100 c.M.3 1,50/0 gelatine, of 2 7o arabische gom achtereen-
volgens 10, 20, 30—140 c.M.^ absolute alcohol en maten de
viscositeit. De kolloid-concentratie zelf verandert dus en de
gemeten viscositeit heeft bij elk mengsel betrekking, zoowel
op een andere alcohol-, als op een andere
kolloid-concentratie.

De berekening van een dehydratatie-curve in den geest van
fig. 9 (blz. 76), is dus uit deze proeven niet mogelijk.

ALGEMEENE STABILITEITSTHEORIE DER HYDROSOLEN.

De stabiliteitstheorie, die wij in dit hoofdstuk voor agar-
solen ontwikkeld hebben, kunnen wij nu uitbreiden tot alle
hydrosolen, wanneer wij aannemen, dat steeds de disperse phase
omgeven is door een hydratatiemantel, welke laatste echter in
zijn afmetingen zeer kan varieeren. In dit geval is het dan
mogelijk de stabiliteit van suspensoiden, emulsoiden en de
overgangsgevallen tusschen beide vanuit één gezichtspunt te
overzien.

De typische suspensoiden zooals het goud-2), Pt-
en het Asz
S3-S0I") bezitten niet- of slechts zeer weinig ge-
hydrateerde deeltjes. Wordt de lading door toevoeging van
electrolyten tot de kritische verlaagd, dan vlokken ze geheel
uit. De valentie van het tegengesteld geladen ion bepaalt
alleen de grenswaarde der electrolyten. Een lyotrope volg-
orde der grenswaarden is niet of nauwelijks aanwezig.

1) slaTpa en D\'Aquino, Rendiconti Soc. Chim. Italiana [II] 5, 370 (1913).

Morawitz, Kolloidchem. Beih. 1, 301 (1910): von Galecki. Zeitschr.

f. Electrochemie 14, 767 (1908).

Freundlich, Zeitschr. f. physik. Chemie 44, 129 (1903).

Freundlich, loc. cit.

-ocr page 104-

Onder de kolloide hy droxy den vormen het Vanadium-
en het Molybdeen-pentoxydsol\') een overgang tot de emulsoiden.
Hier overweegt gewoonlijk nog de electrische lading als stabili-
teitsfactor, zoodat de valentie van het tegengesteld geladen ion
duidelijk in de grenswaarden te voorschijn komt. Naast de
electrische lading is echter een min of meer sterke hydratatie
aanwezig, die gewoonlijk niet voldoende is om na ontlading
de stabiliteit te handhaven. Toegevoegde electrolyten bewerken
dus naast een ontlading ook een verandering in de hydratatie.
De stabiliteit wordt gehandhaafd, zoolang een zekere functie
van lading en hydratie boven een bepaalde kritische waarde
blijft. De grenswaarden hebben dus niet meer dezelfde be-
teekenis als bij de typische suspensoiden en vormen duidelijk
lyotrope reeksen.

De typische emulsoiden hebben over het algemeen
sterk gehydrateerde deeltjes. Na ontlading verliezen deze solen
dikwijls hun stabiHteit nog niet. Uitvlokking heeft bij grootere
electrolyt-concentraties dan pas plaats, wanneer de hydratatie
tot de kritische verminderd wordt. f

De concentraties, waarbij de verschillende electrolyten uit-
vlokken (= uitzouten), liggen dus geheel in lyotrope volgorde,
terwijl de valentie van het tegengesteld geladen ion op den
achtergrond raakt.

\') Freundlich en Leonhardt, Kolloidchem. Beih. 7, 172 (1915).

-ocr page 105-

HOOFDSTUK VIL

Gelatineering.

INLEIDING.

In de vorige hoofdstukken hebben wij steeds evenwichtstoe-
standen bestudeerd. Beneden 40° C. is de viscositeit echter
een functie van den tijd.

Ter kenschetsing van de algemeene gedaante van de vis-
cositeit-tijd-curve bij constante temperatuur willen wij de
gelatineering weergeven van een agarsol van de concentratie
\'/yVo (tabel XXIII, blz. 91) en van een ander agarsol van
dezelfde concentratie, waarin bovendien K2SO4 aanwezig is
tot de concentratie 9 milli-aequivalent (tabel XXIV, blz. 91).

De metingen werden aan één vulling van den viscosimeter
achtereenvolgens bij 50", 40" en 35" C. uitgevoerd, bij welke
laatste temperatuur de gelatineering nagegaan werd.

Ten aanzien van de metingen bij 35" C. werd de tijd,
afgerond op geheele minuten, gerekend vanaf het tijdstip,
dat de viscosimeter in de thermostaat van 35" C. werd
overgebracht. Twee minuten daarna begonnen wij met de
eerste meting. Het verkregen cijfer achtten wij te behooren
bij het tijdstip, dat de viscosimeter voor de helft was leeg-
geloopen. Binnen een minuut na het einde van de eerste
meting begonnen wij reeds met een tweede meting aan
dezelfde vulling en zoo voortgaande verkregen wij telkens een
een reeks waarden, die men vindt in de tabellen XXIII en
XXIV (blz. 91) en die grafisch worden weergegeven door
fig. 12 en fig. 13 (blz.
90).

-ocr page 106-

1.85 T

H

1.80-

zonder eleclrol.

1.75

1.70

-I—I—I—I—I—I—I—

1.65

100
min.

50

50

40 35 10
Temp.

Fig. 12. Agarsol zonder electrolyf.

1.51
♦ 50

1.607

smAeq.

—1—1—1—1—1—1—-1—^—1 1

ao 35 10
Terap.

50

min.

Fio. 13. Agarsol -f 9 m. Acq. K2SO4
Viscositeitsmetingen aan gelatineerende Agarsolen.

-ocr page 107-

De waarden voor de relatieve viscositeit bij 35® C. op het
tijdstip nul, vermeld in die tabellen, zijn door extrapolatie
van de viscositeit-temperatuurcurve gevonden. Deze waarden
sluiten vrij goed aan bij de gelatineeringscurven.

Kenmerkend voor alle gelatineeringscurven is de aanwezig-
heid van een „stationairen toestand", waarin de viscositeit
korteren of längeren tijd constant blijft (in tabel XXIII en
XXIV de vetgedrukte cijfers).

Wij hebben nu vervolgens onderzocht, welken invloed een
variatie van een der volgende factoren op de gelatineering

TABEL XXIII.

V-IWJT

50
40

f^)

77 7o agarsol

Temp.

1,678
1,701

gelatineering bij 35" C

Tijd

in minuten

O
4
8
12
17
22
26
31
35
40
45
49
54
60
65
71
75
79
84

35

(1,713)
1,721
1,726
1,731
1,738
1.745
1,750
1.754
1,756
1,756
1,758
1,756
1,758
1,765
1.772
1,791
1,801
1,812
1,833

TABEL XXIV.

\'/7V0 a

garsol

9 m.Aeq. Kg SO4

/yis e\\

Temp.

V ilw JT

50

1,510

40

1,528

gelatineering bij 35°C.

Tijd

in minuten

\\ ^W /35

0

(1.537)

4

1.544

8

1.548

12

1,552

16

1,556

20

1,561

24

1,563

28

1,563

32

1,563

36

1,563

40

1.565

45

1,568

53

1,573

58

1,568

62

1,583

67

1,570

73

1,583

81

1,586

85

1,607

90

1,588

-ocr page 108-

uitoefent: 1°. stroomsnelheid in de capillair tijdens de meting,
21 onderdruk, waarmede het reservoir vóór de meting wordt
volgezogen, 3°. agar-concentratie, 4". temperatuur, 5". electrolyt-
concentratie.

GELDT DE WET VAN POISEUILLE ?

Aangezien B a c h m a n n \') bij de gelatineering van gelatine-
en agarsolen ultramicroscopisch de vorming van vlokjes kon
aantoonen, komt de opvatting dat een gel een sol met zeer
groote viscositeit zou zijn, te vervallen.

De vraag, of de wet van Poiseuille voor deze gelati-
neerende solen nog geldt, dient wegens het optreden van
deze vlokken eerst beantwoord te worden, alvorens verdere
viscositeitsmetingen mogen verricht worden. Wij hebben
daartoe twee series metingen uitgevoerd, bij welke de eerste
resp. de tweede bovengenoemde factor gevarieerd werd.

Ter verkrijging van een constanten onderdruk, maakten wij
bij deze proeven gebruik van een 2 L.-flesch, waarin de lucht
met een waterstraal-luchtpomp op den gewenschten onder-
druk, afgelezen op een kwikmanometer, kon gebracht worden.
Een glazen buis liep nu van deze flesch naar den thermostaat
en kon door een slang met het nauwe been van den viscosi-
meter verbonden worden.

Is het bovenste reservoir gevuld, dan wordt de verbinding
met de. flesch verbroken.

Bij een variatie van 4—40 c.M. Hg vonden wij de eerste
gelatineeringsphase tot en met den stationairen toestand re-
produceerbaar tot op 4 eenheden van de 3e decimaal, zonder
dat in deze afwijkingen een bepaalde volgorde te vinden was.
Het verdere verloop der gelatineeringscurve bleek echter in
het geheel niet reproduceerbaar te zijn.

Daarna brachten wij een variatie aan in de stroomsnelheid
tijdens de meting (met viscosimeter B, fig. 2, blz. 13). Ook
nu bleek eveneens de eerste gelatineeringsphase tot op 4
eenheden van de 3e decimaal reproduceerbaar, het verdere
verloop daarentegen onregelmatig en zonder een bepaalde
volgorde. Uit deze proeven volgt dus, dat de wet van
Poiseuille nog wel geldt voor het eerste stuk van de

\') Bachmann, Zeitschr. f. anorg. Chemie 73, 125 (1912).
2) Arisz, Diss. Utrecht 1914; Kolloidchem. Beih. 7, 1 (1915).

-ocr page 109-

gelatineeringscurve. in zooverre de stroomsnelheid varieert
tusschen de door viscosimeter B gestelde grenzen. Voorbij den
stationairen toestand is het begrip viscositeit op onze uit-
komsten echter niet meer van toepassing.

Voor de zekerheid hebben wij nu alle overige metingen
uitgevoerd met viscosimeter B, vulling 10 c.M.^, zoodat de
stroomsnelheid tijdens de gelatineering steeds binnen de hier-
boven onderzochte grenzen wisselde. Bij het vullen van het
bovenste reservoir hebben wij steeds een constanten onder-
druk van 40 c.M. Hg gebruikt.

De viscositeitsvermeerdering tot aan den stationairen toe-
stand bedraagt bij de solen, vermeld in tabel XXIII en XXIV,
44 resp. 26 eenheden van de derde decimaal, of wel in
procenten van de relatieve viscositeit 2,6 "/o, resp. 1,7 .
Het deel der gelatineeringscurven, dat voor viscosi-
metrisch onderzoek toegankelijk is, blijkt zeer klein
te zijn. Wanneer nu de viscositeitsmetingen maar tot op
één procent nauwkeurig waren (wat bij vroegere onderzoekers
gewoonlijk het geval was), dan zou ons de meest karakteristieke
trek der gelatineeringscurven, de „stationaire toestand", geheel
ontgaan zijn.

Bij de oudere onderzoekingen is het zeer wel mogelijk, dat
de metingen in het
niet-reproduceerbare gedeelte zijn uitgevoerd.

BETEEKENIS VAN DE EERSTE GELATINEERINGSPHASE.

De viscositeitsvermeerdering tot aan den stationairen toe-
stand kan men nu toeschrijven aan twee verschillende oorzaken:

r. de instelling van een nieuw hydratatie-evenwicht, waarna
in de tweede phase de deeltjes pas aggregaten zouden
kunnen vormen,

2". een primaire aggregatie, die volledig afloopt, vóór een
secundaire aggregatie intreedt.

Wij zullen zien, dat al onze verdere proeven deze tweede
onderstelling steunen.

INVLOED VAN DE AGAR-CONCENTRATIE.

Wij onderzochten bij 35° C. de gelatineering van 5 agar-
solen, waarbij de begin-relatieve viscositeit bij 40° C. wisselde
tusschen 1,859 en 1,573. Wij vonden, dat de viscositeits-

-ocr page 110-

vermeerdering tot den stationairen toestand bij eerste bena-
dering evenredig is met de relatieve
viscositeit verminderd
met de eenheid; de tijd echter, waarna de stationairen toestand
bereikt wordt, is ongeveer omgekeerd evenredig met de derde
macht van die uitdrukking.

De gelatineerin,g.5saelheid hangt dus, hoewel naar verhou-
ding dezelfde eindtoestand bereikt wordt, in hooge mate van
de coi^ntj:atie af. Dit ligt in de lijn van de tweede inter-
pretatie vermeld op blz. 93.

Deze primaire aggregaten zijn blijkbaar klein ten opzichte
van den
diameter van de capillair en worden door de strooming
niet merkbaar uiteengeslagen. ÏDit verklaart dan de geldigheid
van de wet van Poiseuille voor de eerste gelatineering
sphase..

Tijdens de tweede gelatineering^hase kleven dan blijkbaar
de
primaire aggregaten tot grootere secundaire vlokjes samen,
die dikwijls door de strooming weer uitgeslagen kunnen worden
en ook de capillair zoo nu en dan
mechanisch kunnen ver-
stoppen. Hiermede is dan het zeer onregelmatige verloop
van dit tweede deel der gelatineeri
ngscuryen verklaard.

G a n n \') heeft viscosimetrisch de coagulatie van het alumi-
nium-hydroxydsol gevolgcTen vond, dat darbij de
viscositeit
een zekere eindwaarde bereikt, dikwijls echter begon de
viscositeit daarna weer opnieuw te stijgen, maar nu zeer
onregelmatig.

De overeenkomstige gedaante van gelajHneeringscurven en
coagulatie^ry^ versterkt het vermoeden, dat de eerste gela-
tineeringsphase een prin^e aggregatie der deeltjes voorstelt.

GELATINEERING BI] VERSCHILLENDE TEMPERATUREN.

, III —

In tabel XXV (blz. 96) vindt men de\' resultaten van een
serie_ metingen aan een agarsol van de concentratie \'/t

De beginwaarden bij 40"^. (kolom 2) liggen vrij ver uiteen
door de ir
reversibele reactie, die zich tijdens de 130 uur, binnen
welke deze geheel
e sede werd uitgevoerd, afspeelde. In kolom 3
vindt men de vis
cositeit, relatief ten opzichte van water van
dezelfde temperatuur, tijdens den stationajxsJQ toestand; in kolom 4

\') Gann, Kolloidchem. Beih. 8, 63 (1916).

Zie ook von Smoluchowski. Zeitschr. f. phys. Chem. 112, 129(1917).

-ocr page 111-

den tijd in minuten, waarna deze stationaire toestand be-
gint. Ter vergelijking werden alle waarnemingen omgerekend
(kolom 5) op een begin-relatieve viscositeit 1,650 bij 40° C.
Als voorbeeld willen wij deze omrekening aangeven voor
den stationairen toestand bij 35° C.:

650

1 ^^^ X 0,731 = 1,707.

672

De omgerekende gelatineeringscurven worden weerge-
geven door fig. 14. Bij 33° C. heeft de gelatineering zeer snel
plaats, de aanwezigheid van een stationairen toestand is
door de gedrongen ligging der viscositeitswaarden, behoorende
bij f = 16, 22 en 27 minuten, nog even aangeduid.

De tweede gelatineeringspljsse treedt bij hoogere tempera-
tuur steeds na längeren tijd op, de stationaire toestand duurt
dus langer, tevens is de viscositeitsvermeerdering tot aan dien
toestand steeds kleiner. Bij 38° en 39" C. is niet uit te maken

/ .. \\ stat.

(~) =

\'\'^w-^ 35

-ocr page 112-

of de stationaire toestand na 150 min. reeds bereikt is. terwijl
de stijging bij 40" C. zoo gering is, dat zij van dezelfde orde
als de proeffouten wordt. Bij dergelijke langdurige gelatinee-
ringsproeven (4 uur) kan de verdamping en daardoor schijn-
bare viscositeitsvermeerdering de onzekerheid nog vergrooten.

TABEL XXV.

Gelatin.
temp.

v stat.

(-)
\\V1w/T

t in min.

V stat.
(-)
(omger.)

33"

1,663

1,754?

22?

1,739?

34°

1,674

1,749

25

1,722

35°

1,672

1,731

41

1,707

36°

1,677

1,726

80

1,697

37°

1,639

1,671

150

1,683

38°

.1,632

1,653?

> 150

1,672?

39°

1,628

1,638?

> 200

1.660?

40°

1,618

1,621?

> 200

1,653?

Wij komen zoo tot het resultaat, dat bij elke temperatuur
een andere primaire aggregatie behoort. De secundaire aggre-
gatie is nog traag bij 38", 37" en 36" C., treedt bij lagere
temperaturen steeds sneller op, zoodat bij 33" C. slechts nog
even een aanduiding van den stationairen toestand over is.

INVLOED VAN ELECTROLYTEN OP DE GELATINEERING.

Wij hebben in drie series den invloed op de gelatineering
van een % sol bij 35" C. onderzocht van die electrolyt-
concentraties, welke bij 50" C. een vrijwel gelijke vermindering
van het quasi-viskeuze effect veroorzaken:

Ic serie: KCl 9 m. Aeq.; Ba Cl, 2.72 m. Aeq.;

ColNHaleClg 0.75 m. Aeq.

2e serie: KCl, NaCl, Li Cl, NH4CI, alle 9 m. Aeq.

3e serie: KCl. KCNS, K2SO4. K4Fe{CN)6. alle 9 m. Aeq.

De eerste gelatineeringsphase tot en met den stationairen
toestand bleek bij al deze electrolyten gelijk te zijn.

-ocr page 113-

Er is dus in het concentratiegebied, waarin deze electrolyten
bij 50" C. het quasi-viskeuze effect wegnemen, nog niets van
een lyotropen invloed te bespeuren. Daar er bij 50° C. bij
deze concentraties van de oorspronkelijke relatieve viscositeit
verminderd met de eenheid ongeveer 73 % overblijft, (zie
blz. 55), zou men verwachten, dat A >js e . de viscositeits-
toeneming tot aan den stationairen toestand gelijk is aan 0,7
van de toeneming van het oorspronkelijke sol.

Met al deze electrolyten vonden wij echter A -^s c = ± 0,5 A j^s

Waarschijnlijk moet dit hierin gezocht worden, dat de
primaire aggregatie bij een geringe lading dichter is, zoodat
de schijnbare volumevermeerdering, die zich als Atj kenbaar
maakt, kleiner is. Ultramicroscopische waarnemingen steunen
deze interpretatie (zie hieronder).

Bij een hoogere electrolyt-concentratie (0,2 Aeq.) was reeds
een sterke lyotrope invloed aanwezig.

Wij vonden, dat de viscositeitsvermeerdering tot den statio-
nairen toestand, kleiner wordt, de tijd, waarna de
stationaire toestand intreedt, daarentegen grooter wordt, in
de volgorde:

KCNS-KJ-KN03-KBr-KCl-K2S04

Met KCNS was na 2 uur nog geen viscositeitstoeneming
te bespeuren, terwijl met Kj S O4 de stationaire toestand reeds
na 5 minuten bereikt werd.

Keizo Iwase\') bestudeerde den tijd waarna de met agar-
electrolytmengsels gevulde buisjes konden omgekeerd worden,
zonder dat deze mengsels uitvloeiden.

In de door hem opgestelde reeks liggen de overeenkomstige
electrolyten in dezelfde volgorde, als wij hierboven gevonden
hebben.

ULTRAMICROSCOPIE.

Koelt men een \'/lo % agar-oplossing snel af en beziet men haar
in het spleet-ultramicroscoop, dan neemt men eerst een sterken
Tyndall-kegel waar.weldra treedt er differentiatie op en na korten

\') Keizo Iwase, J. Tokyo Chem. Soc. 41, 468 (1920), aeciteerd naar Chem.

Abstracts, 14, 2739 (1920).

-ocr page 114-

tijd ziet men een samenhangend netwerk van witte vlokjes.
Laat men nu het sol even doorstroomen, dan ziet men daarna
grootere vlokken op een zwarten achtergrond.

Voegt men nu een weinig electrolyt toe, dan worden de
vlokken veel meer lichtgevend. Het schijnt dus, dat door
ontlading de vlokken zich samentrekken.

Neemt men een Vas"/» agarsol, dan ziet men pas na 20
minuten wolkjes en na V2 uur vlokken. Ook hier hebben elec-
trolyten denzelfden invloed.

Bevat het sol reeds electrolyten, dan treedt de differentiatie

van het beeld zeer snel op.

Wordt Vso"/» sol onderzocht, dan ziet men zelfs na een dag
nog geen differentiatie optreden. Electrolyten bewerken echter
weer de vorming van vlokken.

Bij sterker verdunde agarsolen houdt echter ten slotte de
versnellende werking van electrolyten geheel op. Daarom kozen
wij in hoofdstuk VI ter bestudeering van het uitzouten als
agar-concentratie 0,001 Hier treedt geen gelatineering meer
op en de electrolyten oefenen geen invloed meer uit. Alleen
de electrolyten, die kunnen uitzouten, laten ons dan bij vol-
doende concentratie de enkele gedehydrateerde
deeltjes zien.

GELATINEERING EN HYDRATATIE.

Wij hebben vroeger (blz. 94) den indruk gekregen, dat de gelati-
neering reeds dadelijk begint met een
aggregatie der deeltjes,
waardoor de viscositeit tengevolge van het schijnbaar grootere
volume stijgt\'). De onderstelling, dat het werkelijke volume der
deeltjes niet belangrijk
verandert, wordt door de volgende
proef gesteund (tabel XXVI. blz. 100 en fig. 15, blz. 99).

De viscositeit van een V7 "Z» agarsol werd achtereenvolgens
gemeten bij 50°, 45°, 40°, 45°, 50° en 40° C. (kolom 1 en 2).
De relatieve viscositeit ondergaat hierbij een reversibele ver-
andering, hetgeen wij reeds vroeger als een reversibele ver-
andering van de hydratatie geïnterpreteerd hebben (zie blz.
46 en 30). Nu werd de viscosimeter overgebracht in de
thermostaat van 35° C. en de gelatineering gemeten tot aan
den stationairen toestand (kolom 3 en 4).

De waarde voor 35° C., geëxtrapoleerd uit de waarden

i) Zie von Smoluchowski, Koll. Zeitschr. 18, 190 (1916).

-ocr page 115-

voor 50°, 45° en 40° C., sluit weer geheel bij de gelatineerings-
curve aan, hetgeen er dus op wijst, dat bij snelle afkoeling
op 35° C. het bij die temperatuur behoorende hydratatie-
evenwicht zich oogenblikkelijk instelt, voordat de eerste gela-
tineeringsphase begint (vergelijk ook fig. 12 en 13 op blz. 90).

Nadat het sol in den stationairen toestand was gekomen,
werd de viscosimeter snel overgebracht in de thermostaat
van 40" C. Nu werd weer achtereenvolgens de relatieve vis-
cositeit van dit gedeeltelijk gegelatineerde sol bij 40", 45",
50", 45" en 40" C. gemeten en daarna de viscosimeter weer
overgebracht in de thermostaat van 35" C. (kolom 5 en 6).

De relatieve viscositeit van het gedeeltelijk gegelatineerde
sol bleek bij deze proef reversibel te veranderen, geheel over-
eenkomstig het gedrag van de viscositeit van het niet ge-
gelatineerde sol. De viscositeit-temperatuurcurve is alleen
verschoven (fig. 15).

FiQ. 15. Viscositeit-temperatuurcurven vóór en na
gedeeltelijke gelatineering.

De viscositeitsvermeerdering verdwijnt dus niet bij ver-
warming boven 40" C., maar gedraagt zich geheel als constante
factor, wat dus in overeenstemming is met de bovengenoemde
tweede onderstelling (zie blz. 93).

Hieruit kan men besluiten, dat het karakter der deeltjes
in wezen gelijk is gebleven, want de afhankelijkheid der
viscositeit (en dus ook der hydratatie) van de temperatuur is

-ocr page 116-

dezelfde gebleven, maar door hun aggregatie is het werk-
zame volume der deeltjes grooter. Alle «ï-waarden zijn dus
met een constanten factor vermenigvuldigd.

Het gedeeltelijk gegelatineerde sol blijft bij 35" C. nog 15
min. in den stationairen toestand en gaat daarna over in de
tweede onregelmatige gelatineeringsphase (kolom 7 en 8).

De eerste gelatineeringsphase moet dus niet opgevat worden
als een verandering van de hydratatie (want hydratatie-
evenwichten zijn reversibel) maar als een aggregatie der
oorspronkelijke soldeeltjes, met behoud hunner
hydratatie.

TABEL XXVI.

Gelatin, bij 35» C.

TEMP.

35

1,732

40

1,715

45

1,705

50

1.696

45

1,703

40

1,713

35

1,730

Gelatin, bij 35» C.

©

C^lw)

TEMP.

Tijd

35

5

1,730

9

1,728

15

1.728

19

1.734

25

1.736

30

1,754

35

1,776

40

1,785

Tijd

Iw^T

. lw/35

1,694
1,701
1,704
1,709
1,716
1,722
1,728
1,733
1,731

50

1,656

45

1,666

40

1,676

45

1,665

50

1,656

40

1,677

(35)

(1.689)

5
10
15
20
25
30
34
44
49

Deze \'interpretatie van de eerste gelatineeringsphase wordt
verder bevestigd door het ultramicroscopisch onderzoek van
het volgende agar sol-alcoholsysteem.

DEHYDRATATIE VAN EEN GEDEELTELIjK
GEGELATINEERD AGARSOL.

Wij lieten eerst een agarsol van de concentratie V? "l"
40 minuten in de thermostaat van 35° C. staan, zoodat de
stationaire toestand ingetreden was, daarna verwarmden wij
het weer op 40" C. en dehydrateerden het bij dezelfde tem-
peratuur met het vijfvoudige volume alcohol. Na 60-voudige
verdunning met een
alcohol-watermengsel (5 : 1) en afkoeling
op kamertemperatuur, zagen wij in het ultramicroscoop tal van
meervoudige deeltjes en kleine vlokjes.

-ocr page 117-

GELATINEERING EN ELECTRISCHE LADING.

Uit de bovenstaande proef bleek dus, dat de gelatineering
in wezen een aggregatie van gehydrateerde deeltjes is. Deze
aggregatie kan dus plaats grijpen, niettegenstaande de hydra-
tatie hierbij niet verdwijnt, welke evenwel voor den soltoestand
boven 40° C. stabiliteitsfactor is (zie hoofdst. VI). De volgende
proeven werden nu verricht, om na te gaan of bij de gela-
tineering ook de andere stabiliteitsfactor, electrische lading,
nog aanwezig blijft (tabel XXVII, blz. 101). Dit bleek inder-
daad het geval te zijn.

TABEL XXVII.

I.

1

11.

Ontlading na gelatineering

Ontlading vóór gelatineering

T = 50"

40"
35"

1,606

1,626
(1,636)

T = 50«
10 m. Aeq. K Cl
40"
35"

1,606
1,433
1,450
(1,458)

t = 6 min.
H
23
31
35
39
H
48
52

1,645
1,653
1,661
1,668
1,670
1,672

1.676

1.677
1,677

t = 4 min.

8
16
20
24
28
36
42

1,460
1,464
1,472
1,475
1,477

1.481

1.482
1,482

T = 40"
50"

10 m. Aeq. KCl

1,669
1,650
1,464

T = 40"
50"

1,473
1,458

Wij gingen uit van een ± 7? % agarsol bij 50® C. Hiervan werd
± 100 c.M.^ in een Jena-kolfje gebracht en dit kolfje zoo-
lang in den thermostaat van 35" C. gezet, tot het sol in den
stationairen toestand gekomen was. Dit controleerden wij door
gelijktijdig in een viscosimeter de gelatineering te volgen
(fig. 16, I, vak BenC). Nadat de stationaire toestand bereikt

-ocr page 118-

was. werd het kolfje (waarin reeds zeer kleine vlokjes zichtbaar
waren) op 50° C. gebracht (vak D). en hieraan meteen pipet (op
dezelfde wijze gebouwd als men beschreven vindt op pag. 34)
88,142 c.M.3 sol ontnomen. Dit lieten wij uitstroomen in een
op 50" C. verwarmd Jena-kolfje, waarin 0,0657 gr. KCl was
afgewogen, zoodat na het oplossen van het KCl de con-
centratie juist 10 m.
Aeq. bedroeg.

n

—I-1-

20 40 60
35

Daarna maten wij de viscositeit bij 50° C. (fig. 16, vak E). Ook
bij dit gedeeltelijk gegelatineerde sol bleek de viscositeit zeer
aanzienlijk te dalen. Met andere woorden, ook hier is nog steeds
het quasi-viskeuze effect aanwezig en de gelatineering
heeft plaats, niettegenstaande beide factoren,
die de stabiliteit boven 40° C. verzekeren, aan-
wezig zijn.

In onmiddellijke aansluiting hieraan voerden wij een tweede

Tijd. Temp. mAec[.

FiG. 16. Ontlading na, resp. vóór de gelatineering.

-I-1-h

0

10 AS 50

Temp.

—I—I—t-—I-
10

50 45 40 35

mAeq. Temp.

-ocr page 119-

proefserie uit (II, fig. 16) om tot een ontladen, gedeeltelijk
gelatineerd sol te komen: Wij losten nu in 88,142 c.M.^ van
het oorspronkelijke sol 0,0657 gr. KCl op en maten de
relatieve viscositeit van dit mengsel achtereenvolgens bij
50" (vak A), 40" (vak B), 35" tot aan den stationairen
toestand (vak C), 40" en 50" C. (vak D).

Langs dezen laatsten weg (II) hebben wij dus deontlading vóór
de gedeeltelijke gelatineering tot stand gebracht, terwijl wij
zooeven (I) de ontlading op de gedeeltelijke gelatineering lieten
volgen. De relatieve viscositeit aan het einde van beide wegen
verschilde 6 eenheden van de derde decimaal. In hoofdtrekken
is het quasi-viskeuze effect dus na de gedeel-
telijke gelatineering even groot gebleven als
er voor.

Een tweede serie, op geheel dezelfde wijze uitgevoerd,
maar met een ander sol, leverde dezelfde resultaten op. Het
verschil aan het einde van beide wegen bedroeg hier 9 een-
heden van de derde decimaal.

GELATINEERING EN STABILITEIT.

Bij temperaturen beneden 40" C. is het emulsoide agarsol
niet langer stabiel. De toestandsverandering, die bij meer ge-
concentreerde solen en bij lagere temperaturen tot een geheel
verstijven van het sol voeren, is dus gebleken reeds in
zijn eerste phase een aggregatie van deeltjes te zijn.

Een opheffing der beide stabiliteitsfactoren voor den sol-
toestand boven 40" C., is hierbij niet betrokken. Zoowel de
electrische lading als de hydratie blijft behouden. Er is dus
nog een andere onbekende oorzaak, die beneden 40 " C. de
stabiliteit opheft, ondanks electrische lading en hydratatie.

Deze onbekende oorzaak hangt samen met den emulsoiden
toestand, want eenerzijds oefenen electrolyten op de gelati-
neering van het emulsoide agarsol een lyotropen invloed uit,
anderzijds behouden de suspensoide agarsolen, beschreven in
hoofdstuk VI, bij afkoeling hun stabiliteit.

SAMENVATTING.

Bij 40" C. neemt de viscositeit van \'/t 7o agarsol met den
tijd toe. De gelatineeringscurven bij constante temperatuur

-ocr page 120-

vertoonen alle een eigenaardigen vorm; na een viscositeits-
vermeerdering, die maximaal eenige procenten van de rela-
tieve viscositeit bedraagt, treedt een stationaire toestand op,
vi^aarbij de viscositeit eenigen tijd constant blijft, om daarna
voor de tweede maal te stijgen. Slechts de eerste gelatineerings-
phase (tot en met den stationairen toestand) is vrij goed re-
produceerbaar en is onafhankelijk van de stroomsnelheid van
het sol in de capillair. De tweede gelatineeringsphase is niet
te reproduceeren en verloopt zeer onregelmatig. Het begrip
viscositeit verliest voor de tweede gelatineeringsphase z\'jn
beteekenis.

Noemt men A de toeneming van de relatieve viscositeit tot
aan den stationairen toestand en
t den tijd, waarna deze
intreedt, dan vonden wij de volgende regelmatigheden.

Bij variatie van de agar-concentratie is bij constante tempe-
ratuur A y] ongeveer evenredig aan , daarentegen is f

\'\'ly/

omgekeerd evenredig met de derde macht van die uitdrukking.
Dit wijst er dus op, dat de eerste gelatineeringsphase gevolg
is van een aggregatie der deeltjes, die echter nog zóó klein
is, dat de gevormde vlokjes de strooming niet mechanisch
storen. Tijdens de tweede gelatineeringsphase vormen zich
blijkbaar uit aggregaten grootere vlokken, die niet meer klein
zijn ten opzichte van den diameter van de capillair.

Bij verlaging van de gelatineeringstemperatuur neemt f zeer
sterk af,.
A vj ongeveer lineair toe.

Alle onderzochte electrolyten [KCl. NaCl, LiCl, NH4CI,
KCNS, K2SO4, K4Fe(CN)6. BaCl,, ColNHgleClg] oefenen in
die kleine concentraties, waarbij het quasi-viskeuze effect
grootendeels verdwijnt, alle eenzelfden invloed uit op de
gelatineering. Deze invloed is als een contractie van de aggre-
gaten op te vatten. Dit werd bevestigd door ultramicroscopische
waarnemingen. Bij deze kleine concentraties is een lyotrope
invloed der electrolyten nog niet te bespeuren.

Bij een electrolyt-concentratie van 0,2 aequivalent, wordt
echter
A kleiner en t grooter volgens de reeks:

K2SO4 - KCl - KBr - KNO3 - KJ - KCNS.

Bij deze concentraties oefenen electrolyten dus reeds een
sterken lyotropen invloed uit.

-ocr page 121-

De gelatineering kan bij den stationairen toestand onder-
broken worden. De viscositeit-temperatuurcurve van het ge-
deeltelijk gegelatineerde sol loopt evenwijdig met die van
het oorspronkelijke sol.
a wordt dus niet door toeneming
van de hydratatie van elk deeltje veroorzaakt, want dan
zou A -/j omkeerbaar moeten zijn.

De eerste gelatineeringsphase berust dus op een bij
deze temperaturen irreversibele aggregatie der gehydra-
teerde deeltjes. Ultramicroscopische waarnemingen bevestigen
deze interpretatie. De viscositeit van een half gegelatineerd
sol wordt door electrolyten ook zeer sterk verlaagd. Het
quasi-viskeuze effect is ongeveer even groot als bij het oor-
spronkelijke sol.

De gelatineering is dus een aggregatie der deeltjes, niet-
tegenstaande de beide factoren behouden blijven, die bij
hoogere temperaturen de stabiliteit van het sol verzekeren.

-ocr page 122-

TüTT^-^ .jiiipyu

Wm-

■ ,

; . : .■: ■ ■ ■ -v ^ uo.;

\' .-lOO rH \'fU- --rry:. ^ »■ \'■\'w.\'p

jo.:: .n-.-i ne./ .ir^ùittfsU yh\'-: li^tan.rj\'jtc:,! •\'•■b\'r ."ii

li !

■ ■■ *

/

-ocr page 123-

ERRATA

Blz. 8, regel 6 van boven staat: l,10"^ moet zijn: 1 . 10"^

Blz. 21. regel 1 van onderen staat: van 0.1 "\'o. moet zijn: van
ten naaste bij 0.1
"lo.

Blz. 45. noot staat: zie blz. 76. moet zijn: zie blz. 67.

Blz. 48. regel 10 van onderen staat: Tri-aethyleen-diammin-
platechloride,
moet zijn: Tri-aethyleendiamine-plate-
nitraat.

-ocr page 124-

An- \'-f 1 r? f:*

■■ i i i\' i wi

ïf.-;. .ci:-.

\'y-

\'Oî , i : »^i^î ""OU \'n-,-;-:.\'! <i

• \' J .0- tiJ t> .J , , ^

AJî ; uü*. I-ïOitv tîix Vxin - -

il ifi

-ocr page 125-

STELLINGEN

I

Emulsoiden zijn in het eenvoudigste geval gesolvateerde sus-
pensoiden.

II

De opvatting van A. M. Williams, dat de electrische
lading aan grensvlakken aan een diffusiepotentiaal moet worden
toegeschreven, is in strijd met de feiten.

Proc. Roy. Soc. A 98, 233 (1920).

III

Bij de katalytische hydreeringen met fijn verdeeld Pt, is niet
een platinahydruur maar een peroxyde de eigenlijke katalysator.

Willstatter Ber. 54, 113 (1921).

IV

De cijfers van Beans en Oakes voor den dissociatiegraad
van zuiver water, verdienen in het geheel geen vertrouwen.

Journ. Amer. Chem. Soc. 42, 2116 (1920).

-ocr page 126-

De samenstelling der onlangs door Böeseken afgezonderde
zouten veroordeelt het gebruik van boorzuur bij de configuratie-
bepaling van organische poly-hydroxylverbindingen.

Ree. trav. chim. 37. 184 (1917).

VI

Het gebruik van buffermengsels bij de bestudeèring van de
electrische eigenschappen der emulsoiden is aan bedenkingen
onderhevig.

VII

De conclusie, die Hill uit zijn onderzoek trekt, dat zilver-
perchloraat in waterige oplossing geheel in ionen gesplitst zou zijn,

IS onjuist. ^^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^ ^^ 254 (1921).

VIII

Hantzsch heeft niet aangetoond, dat er twee isomeren van
de organische ..Oniumjodiden" bestaan.

Ber. 52. 1544 (1919).

IX

De meting der viscositeit volgens de methodiek, welke men
in Ostwald-Luther-Drucker: Physiko-Chemische Messungen
beschreven vindt, kan geen aanspraak maken op nauwkeurigheid.

X

De structuur, die Kurt Hess aan het cellulose-molecuul
toekent, is niet juist.

Zeitschr. f. Electrochemie 26, 232 (1920).

XI

De opvatting van Hocheder. dat molecuul verbindingen tot
stand komen door een aantrekking der componenten tengevolge
van synchrone trillingen der electronen. is onwaarschijnlijk.

Zeitschr. f. physik. Chemie 94, 129 (1920).

-ocr page 127-

Het is wenschelijk nader te onderzoeken, of de door Bot-
tomley geconstateerde gunstige invloed van sommige extracten
op den groei van Lemna-soorten te wijten is aan de chemische
werking dan wel aan den kolloiden toestand van bestanddeelen
dezer extracten.

Proc. Roy. Soc. B. 89, 481 (1917);

90, 39, (1918): 91, 83 (1919).

Annals of Botany 34, 345, 353 (1920).

XIII

De bewering van Stoklasa, dat de radioactiviteit van het
kalium een groote rol speelt bij de koolzuurassimilatie. mist den
noodigen grond.

Bioch Zeitschr. 108, 173 (1920).

XIV

Nadere kennis van de kolloidchemie is voor den bioloog van
zeer veel belang voor het juiste begrip van vele physiologische
processen.

-ocr page 128-

fix

r.-

fe..:

■-roti îoob •\'ïü \'lo o Jr\'^-ïjbi^ns^^.

■(pjléi) ii .iP -fi^ïpn ,

yr -

, .mi n : ••

„VIX

V--

-ocr page 129-

\'fa■ «t

\' ... ■ -, ■

yf . -, ■

■r

- j

.\'■"v-\'y

- ■ : -

fe. ■ Mm

Èfcfeï"\' ■ ■ ■■■■ y \'-\' ■ •■ ■ \' ■ —f""- ..r-\':^

-ocr page 130-

.V A

:

-ocr page 131-

-^-ï-r

.... *
. > -IT !»*•- ■

r

ai

\'■\'fil.^

-ocr page 132-

V* / V

I

Xvï

f .V* ^^

tu:.