-ocr page 1-

m

H. J. G. TENDELOO

LADING EN
HYDRATATIE

-ocr page 2-

A. qu.

192

. J

-ocr page 3-

■ ■ ■ /

(

/

mm

1-

■ ■■J\' ;

V.

/

; •

k:.

\\ \'

: \\

, I

. , * i

I

\' u

J.

j

-ocr page 4- -ocr page 5-

mm

-ocr page 6-

\'f:

y..\'-.. ■

; vi;-- \'

sM\'-

-ocr page 7-

LADING EN HYDRATATIE

-ocr page 8- -ocr page 9-

4\'Z^.

Lading en Hydratatie

PROEFSCHRIFT TER VERKRIJGING VAN DEN
GRAAD VAN DOCTOR IN DE\'WIS- EN NATUUR-
KUNDE AAN DE RIJKSUNIVERSITEIT TE
UTRECHT, OP GEZAG VAN DEN RECTOR-MAG-
NIFICUS Mr J. PH. SUYLING, HOOGLEERAAR
IN DE FACULTEIT DER RECHTSGELEERD-
HEID, VOLGENS BESLUIT VAN DEN SENAAT
DER UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDENKINGEN
VAN DE FACULTEIT DER WIS- EN NATUUR-
KUNDE TE VERDEDIGEN OP MAANDAG, 18
JANUARI 1926, DES NAMIDDAGS TE 4 UUR

door

HENRIGUS JAGOBUS CHARLES TENDELOO

GEBOREN ÏE TEBING-ÏINGI
(OOST-KyST VAN SUMATRA)

H. J. PARIS

amsterdam - mcmxxvi

-ocr page 10-
-ocr page 11-

AAN DE NAGEDACHTENIS VAN MIJN VADER
AAN MIJN MOEDER
AAN MIJN VERLOOFDE

-ocr page 12-

plfï

ài-\'^fljrï:?ï

-ocr page 13-

De afsluiting van mijn academisclie opleiding, die dit proef-
schrift brengt, stemt mij hernieuwd tot groote daniibaarheid
jegens allen, die haar voor mij tot een rijkdom voor het leven ge
maakt hebben. De hooge verwachtingen, die ik bij den aanvang
koesterde, zijn, nu haar afsluiting daar is, verre overtroffen.

Het is mij daarom een genoegen U, Hoogleeraren in de Facul-
teit der Wis- en Natuurkunde, van wie ik onderwijs mocht ge-
nieten, mijn welgemeenden dank te kunnen betuigen.

Hooggeleerde Kruyt, Hooggeschatte Promotor, de omgang
met U heeft een invloed op mij gehad, die ik niet licht vergeten
zal. Niet alleen ben ik dankbaar, dat ik thans in de gelegenheid
ben tot U, als mijn leermeester en promotor, in \'t bijzonder \'t
woord te richten, doch evenzeer vervullen mij gevoelens van
groote erkentelijkheid voor het vele, dat ik in persoonlijke om-
gang van U heb mogen ontvangen. De belangstelling, die Gij bij
voortduring voor Uw leerlingen toont, is een aanmoediging om
teleurstellingen te overwinnen. Uw kritische geest en Uw groote
belezenheid stellen U in staat daarbij een leidsman te zijn, wiens
oordeel men gaarne verneemt.

De jaren, dat ik het voorrecht had Uw assistent te zijn, zullen
in mijn gedachten voortleven als de schoonste van mijn studie-
tijd. Waar de moeilijkheden soms groot schenen, daar hebt gij
in de besprekingen, waarvoor gij Uw tijd en Uw persoon steeds
beschikbaar steldet, door Uw opwekkend woord bewerkt, dat
met grootere kracht werd voortgezet, wat begonnen was.

Uw belangstelling voor het onderzoek in deze bladzijden be-
schreven, Uw welwillendheid jegens mij betoond, geven mij
reden U mijn hartelijken dank te betuigen. In hooge mate stel
ik het op prijs, dat door mijn werkkring het contact met U be-

-ocr page 14-

staan blijft. De uren ten Uwen huize doorgebracht laten bij mij de
aangenaamste herinneringen achter.

Zeer erkentelijk ben ik ook U, Hooggeleerde van Romburgh.
Met Uw ruime kennis en Uw groote experimenteele ervaring
weet gij Uw leerlingen in te wijden in het gebied der organische
chemie, op een wijze, die U alleen is toevertrouwd.

Met groote waardeering zal ik blijven terugdenken aan de
beide jaren, dat ik Uw assistent geweest ben en waarin ik zoo
ruimschoots gelegenheid had de bekoringen der experimenteele
chemie te ondergaan.

Hooggeleerde Cohen, met genoegen blijft mij de tijd in herin-
nering, gedurende welken ik onder Uw leiding op het laborato-
rium werkte. Uw onvermoeide arbeid zal mij een voorbeeld zijn
van de voldoening, die hierin ligt, en de kracht, die hij geven kan,
wanneer omstandigheden drukken. Met groote volharding weet
Gij moeilijkheden te overwinnen, en Uw kunde stelt U in staat
Uw raad te geven; ik dank U hartelijk voor hetgeen ook ik in
deze van U heb mogen ontvangen.

Hooggeleerde Schoorl, U dank ik voor de gastvrijheid, die U
mij bij het verrichten van een onderzoek in Uw laboratorium
hebt willen verleenen. Door Uw colleges, Hooggeleerde Ornstein
weet Gij belangstelling te wekken voor de theoretische natuur-
kunde. Ik beschouw het als een voorrecht deze gevolgd te hebben.

Hooggeleerde O vink, reeds in mijn gymnasiumtijd hebt gij bij
mij belangstelling weten te wekken voor de wijsbegeerte. Het
stemt mij tot dankbaarheid, dat ook Gij het geweest zijt, die haar
door Uw colleges en in bijeenkomsten verder ontwikkelde en ge-
leid hebt.

Zeer Geleerde Kolkmeyer, U dank ik voor de bereidwilligheid
waarmee Gij voor mij een Röntgenopname van gummi arabicum
hebt willen maken.

Drs. F. Th. van Voorst dank ik voor de aangename samen-
werking bij een door ons uitgevoerd onderzoek.

-ocr page 15-

INHOUD

Inleiding . .

Eerste deel

HOOFDSTUK I

Voorkomen en algemeene eigenschappen van gummi
arabicum ..................................3

HOOFDSTUK II
viscosimetrie..............ft

HOOFDSTUK III
Viscositeit als functie der concentratie.....17

HOOFDSTUK IV
De invloed van elektrolyten in kleine concentratie
op de viscositeit van gummi arabicum solen . . . \' 28

HOOFDSTUK V

deHYDRATATIE van het sol van gummi arabicum ... 42

Tweede deel

Inleiding.....................52

HOOFDSTUK VI
De beweging van een soldeeltje in een elektrisch veld 54

-ocr page 16-

HOOFDSTUK Vil
Methodiek ......\'..............61

HOOFDSTUK VIII
Metingen.....................76

HOOFDSTUK IX
Bespreking der resultaten ............90

Overzicht der verkregen resultaten .......95

-ocr page 17-

INLEIDING

In de kolloidchemie is men gewoon ondersclieid te maken tus-
sclien suspensoiden en emulsoiden. Zij verscliillen in hun gedrag
ten opzichte van het miheu; de suspensoiden zijn zeer weinig, de
emulsoiden zeer sterk gesolvateerd. Een verschijnsel als lyophilie,
dat de verdeeling van het oplosmiddel beinvloed, zal bij de eerste
niet, bij de laatste een belangrijlc rol vervullen.

Evenals de suspensoidedeeltjes een elektrische lading dragen,
zoo ook de emulsoide deeltjes. De elektrische lading geeft aan
beide stabiliteit, maar bij emulsoide solen treedt behalve de
elektrische lading der deeltjes hun solvatatie als stabihteitsfactor
op.

Emulsoide solen zijn gekenmerkt door een vrij hooge viscositeit
vergeleken bij suspensoiden van gelijke volumeconcentratie. Deze
verhoogde viscositeit moet worden toegeschreven aan de sol-
vatatie der deeltjes, en uit een aantal onderzoekingen aan hydro-
phile kolloiden (agar, caseïne, zetmeel) is gebleken, dat de
viscositeit die van water nadert, indien de hydratatie meer en
meer wordt teruggedrongen. Het emulsoid gaat hierbij in een
suspensoid over; door ultramikroskopisch onderzoek wordt dit
nader bevestigd.

De viscositeit van emulsoiden neemt eveneens af door toevoe-
ging van elektrolyten. Theoretisch werd dit door von Smolu-
chowski afgeleid; hij noemde het verschijnsel „quasi viskeus ef-
fect". Deze viscositeitsvermindering moet dan worden toegeschre-
ven aan de ontlading der deeltjes door de toegevoegde elektrolyt.

Bij het onderzoek naar de emulsoide eigenschappen van het
sol van gummi arabicum werden uitkomsten verkregen, die zich

-ocr page 18-

niet zoo eenvoudig lieten verklaren. Het bleek gewenscht een
uitgebreid onderzoek in te stellen naar den invloed van elektro-
lyten op de elektrische lading en hydratatie bij verschillende hy-
drophile solen. Het onderzoek in dit proefschrift beschreven
valt daarom in twee deelen uiteen: de emulsoide eigenschappen
van het sol van gummi arabicum en het verband tusschen hy-
dratatie en lading bij emulsoide solen.

-ocr page 19-

EERSTE DEEL

HOOFDSTUK I

VOORKOMEN EN ALGEMEENE EIGENSCHAPPEN VAN
GUMMI ARABICUM

Wanneer de bast van de acacia door droogte of insnijden
gespleten wordt, scheidt zich uit de wonden een vloeistof af,
die aan de lucht verhardt. De stof, gummi, komt in verschil-
lende soorten in den handel voor. Tot de meest gezochte en beste
behoort de gummi uit Cardofan en Senegal, die meer in
\'t bij-
zonder als gummi arabicum bekend staat. Zij wordt gewonnen
van de Acacia Senegal Willd., en in den handel gebracht in de
oorspronkelijke stukjes of wel in min of meer fijn verdeelden
toestand.i) Bij dit onderzoek werd gom in stukjes aangeschaft;
de kleur is lichtgeel. Het onderzoek naar de samenstelling v.an
Samenstelling,
gummi arabicum (G. A.) stuit op dezelfde bezwaren, aan de
analyse van alle hoog-moleculaire, niet kristallijne stoffen ver-
bonden. 2) Bij de vorming van G. A., dat voornamelijk een af-
brekingsproduct der celmembranen is, oefenen verschillende tot
dusver voor het experiment ontoegankelijke bijomstandigheden
een grooten invloed uit; gommen van diverse herkomst vertoo-
nen dan ook in samenstelling onderling vele verschillen. De opga-
ven, die in de literatuur te vinden zijn, kunnen slechts een betrekke-

\') Door bemiddeling van den Nederlandschen consul in Parijs, werd
van den importeur de beste en niet met andere soorten vermengde
Senegal gom verkregen, die als „petit beule blanche 1" in den handel is.

Door onderzoek met Röntgen-stralen werd aangetoond, dat G. A.
een amorphe structuur heeft.

-ocr page 20-

lijke waarde hebben. Zooveel is echter welzeker, dat G. A. verbin-
dingen moet bevatten, die. tot verschillende klassen behooren i).

Het handelsproduct bevat circa 12 % water en 3 % asch; de
oplossing in water reageert zuur. Guérin 2) vond in G. A. ara-
bine; ook Neubauer 3) vond deze stof, en beschouwde haar als een
zuur zout van arabinezuur. In G. A. zou dit zuur gebonden zijn
aan Ca, Mg of K. Men kan het zuur zuiver krijgen door aanzuren
en neerslaan met alcohol of dialyse der oplossing. Neubauer
komt voor het arabinezuur tot de formule (C^^ H22 O^) ; 0\'Sulli-
van 5) komt tot een formule Cgg H142 O74.

Hydrolyse. Hydrolyse met verdunde zuren leidt eenerzijds tot suikers,
anderzijds tot z.g. gummizuren (O\'Sullivan). Guérin-Varry «),
Claësson^) e. a. vonden in. hoofdzaak arabinose; Kihani®) ook
lactose, terwijl Votocek en Vondracek ook glucose konden
aantoonen; de aanwezigheid van methylpentosen werd door
Rosenthaler i") bewezen, die van methylpentosanen door Widtsoë
en Tollens"). Door oxydatie der hydrolyseproductenwerdslijm-
zuur bereid, uit de hydrolyseproducten berekent men ongeveer
30 % pentosanen en 50 % galactaan.

O\'Sullivan onderzocht uitvoerig de afbraakproducten van
G. A., dat hij beschouwt als arabinezuur gebonden aan Ca, Mg
en K. Dit arabinezuur zuivert hij, zooals men te doen gewoon is,
door oplossen en neerslaan met alcohol na aanzuren. Het ver-

\') Uitgebreide literatuuraanwijzingen omtrent verschillende gomsoor-
ten vindt men o. a. bij Meininger, Diss. Strassburg 1908; Parrot, Trav.
du Lab. de matière médicale
12,1.(1920).

") Pogg. Ann. 29,50.(1833).

J. pr. Chem. 62,193.(1854.)

1. c.

») Journ. Cham. Soc.\' 45,41.(1884); 1029. 59- (1891).

«) Journ. d. chim. méd. 7, 7742. (1838).

\') B. B. 14, 1270. (1881).

«) B. B. 13, 2304. (1880); 15. 34. (1882).

») B. B. 37, 3858. (1904).

\'») Zeitschr. f. anal. Chem. 48, 165. (1909).

") B. B. 33, 143. (1900).

>2) Journ. chem. Soc. 45, 41. (1884).

-ocr page 21-

kregen product wordt na uitwasschen met alcohol en droging
weer opgelost en behandeld met baryt. Op deze wijze worden
praecipitaten verkregen met verschillend BaO gehalte. Aan
arabinezuur geeft hij de formule Cgg Hj^a O74, dat door hydro-
lyse afgebroken wordt in een reeks zuren en suikers, die hij resp.
noemt a-^-y enz. arabinosezuur, en a-^-y arabinose. Het zuur
C23H38O22 bleek optisch inactief te zijn. Uit rechtsdraaiende Ged-
da-gummi bereidde hij het isomeer, dat sterk rechts draaide; aan
dit zuur gaf hij den naam Geddazuur.G.A. beschouwt O\'Sullivan
als het diarabaan-tetragalactaan-isogeddinezuur.

Het was reeds lang bekend, dat in G. A. enzymen voorkomen;
Wiesner i) sprak van een „Gummiferment". Dit ferment zou in
staat zijn in de plant zetmeel en (of) cellulose in gummi om te
zetten, het is dus een diastase; zij is in staat met guajaktinc-
tuur een blauwkleuring te geven. Door koken wordt het fer-
ment onwerkzaam. Bovendien komt er in G. A. een oxydase en
een peroxydase voor 2).

G, A. met water samengebracht gaat spontaan in oplossing; Algemeene
de opl. reageert zuur, en is niet uit te zouten met neutrale zouten, s) "genschappen.
Loodacetaat geeft geen neerslag, doch basisch loodacetaat nog
in verdunning 1 : 50000. De opl. is links-draaiend. Door verhit-
ting op 100° gaat G. A. over in een moeilijk oplosbaar product.
Het s. g. der vaste stof is 1.487.

Zooals in een later hoofdstuk blijken zal, is een opl. vanG. A. Zuivering,
zeer gevoelig voor sporen elektrolyt. Al die zuiveringsmethoden,
die berusten op het neerslaan der vaste stof uit haar oplossing
door middel van alcohol en zuur, zijn dus in beginsel onbruik-
baar voor het hier beoogde doel.

In de literatuur vindt men, dat, als het gaat om een asch vrij pro-
duct te krijgen, steeds deze methode gevolgd wordt. Weliswaar

Monatsliefte f. Chem. 6, 592. (1885).

") Reiniter, Zeitschr. f. pliysiol. Claem. 14, 453. (1890); 61,352. (1909).

") Pohl, Zeitschr. f. physiol. Cliem. 14, 155. (1890).

-ocr page 22-

wordt op dezewijzedeasch verwijderd, doch geenszins de elektro-
lyten. Zoo vond Koks i), die uitging van G. A. met een aschgehalte
van 2.85 %, (op de droge stof) en die per gram 0.45 cc. VioN. loog
ter neutralisatie (op phenolphtaleïne) verbruikte, dat na eenige
malen oplossen en neerslaan met alcohol en zoutzuur het asch-
gehalte weliswaar gedaald was op 0.108 % (op de droge stof),
maar dat intusschen de aciditeit sterk gestegen was, en per gram
7.96 cc ^/lo N. loog ter neutralisatie noodig waren.

Alcohol alleen blijkt onvoldoende te zijn om G. A. neer te
slaan. Wel ontstaat in sterk geconcentreerde oplossingen een
troebeling, en vormt zich na dagen een gering neerslag, doch
deze werkwijze is totaal ongeschikt voor grootere hoeveelheden.

Met water samengebracht gaat G. A. in oplossing; uitwasschen
der stukjes kan dus ook niet tot het gewenschte doel leiden, even-
min kan dit dialyseeren tegen gedestilleerd water op een groote
kollodion membraan. Na vijf dagen dialyseeren bleek het aschge-
halte onveranderd gebleven.

In vele gevallen worden goede resultaten in korten tijd bereikt
door elektrische dialyse. Men brengt de te dialyseeren vloeistof
tusschen twee semi-permeabele membranen, waarvan de eene,
negatief geladen, de kathode ruimte, de andere, positief geladen,
de anode ruimte afgrenst. Voor de eerste werd gebruikt perkament
papier, voor de tweede natuurlijke zijde bedekt met gechromeerde
gelatine. Gedialyseerd werd met een potentiaalverschil van
34 volt; twee platina draad-elektroden (oppervlak ± 36 c.m.)
stonden op een afstand van ± 12 c.m. De stroomsterkte bij de
dialyse van een 2 % bloedserumoplossing begon bij ± 50 milliam-
père, steeg tot 100 milliampère en daalde dan weer; intusschen
was een neerslag gevormd van gobulinen, die in de elektrolyt-
arme vloeistof niet meer in oplossing bleven. Hetzelfde werd
herhaald met een 2% sol van G. A.; de stroomsterkte was
reeds bij \'t begin I milliampère; de aanwezige hoeveelheid
vrije electrolyt bleek dus uiterst gering te zijn.

1) Diss. A\'dam (1922).

-ocr page 23-

De anorganische bestanddeelen, diebij verasschingoverbhjven,
blijken dus voor het grootste deel in de oplossing in niet-diffu-
sabelen, gebonden toestand aanwezig te zijn. Ofschoon het per-
centage hoog genoemd kan worden, kan men verwachten, dat de
invloed, dien zij op het gedrag der G. A. uitoefenen, gering is.

In dit onderzoek werd G. A. gebruikt zonder haar aan een
verdere zuivering onderworpen te hebben. Zij bevatte 11.3 %
water (bepaald door 6 uur te verhitten op 110°) en 2.7 % asch
overeenkomende met 3.0 % asch op de droge stof.

In de asch werd aangetoond Ca, Mg, K, Na, Cl, CO3 en SO4.

-ocr page 24-

HOOFDSTUK II

VISCOSIMETRIE

Van de verschillende in gebruik zijnde methoden om uit een
op bekende wijze in beweging gebrachte hoeveelheid vloeistof
de wrijvingscoëfficient te bepalen is de transpiratie-methodewel
de eenvoudigste.

Hierbij stroomt een bekend volume der vloeistof door een
capillair van bekende afmetingen onder een bekenden druk. In-
dien in dit geval de stroomsnelheid aan den wand nul is, en de
stroomlijnen in de capillair evenwijdig zijn, geldt streng de wet
van Poiseuille

71 h g s r^ t

V =-2-

• 817)

waarin v = doorgestroomde volume
h = gemiddeld niveau verschil
g = versnelling van de zwaartekracht
s == soortelijk gewicht der vloeistof
r — straal van de capillair
t = doorstroomingstijd.
1 = lengte van de capillair.
7) = viscositeit.

De stroomlijnen in de capillair loopen alleen dan evenwijdig,
wanneer de stroomsnelheid niet te groot is. (Zie beneden).

De viscositeit in absolute maat kan met bovengenoemde
formule gevonden worden, indien de grootheden nauwkeurig
bekend zijn.

Deze absolute metingen gaan met groote moeilij kheden gepaard^).

Applebey, Journ. chem. Soc. 103, 2167. (1913).

-ocr page 25-

Bij de relatieve methode wordt de viscositeit gemeten t. o. v.
een ijk vloeistof.

Uit de wet van Poiseuille volgt dan:

_ t s

1 . . ~

waarbij de index o op de ijkvloeistof betrekking heeft.

Deze betrekking geldt alleen, wanneer beide vloeistoffen de
wet van Poiseuille volgen, en de omstandigheden, waaronder
de metingen plaats hebben, in beide gevallen dezelfde zijn.

Voor de uitvoering dezer relatieve viscositeitsmetingen wordt
gewoonlijk de viscosimeter van Ostwald gebruikt i). Zij moet
echter aan bepaalde eischen voldoen, die door Grüneisen 2) aan
een systematisch onderzoek onderworpen zijn geworden.

Afwijkingen van de wet van Poiseuille zullen gaan optreden,
wanneer de stroomlijnen in de capillair niet langer evenwijdig
zijn; de uittredende vloeistofstraal veroorzaakt aan het uit-
einde der capillair steeds wervelingen, die bij vergrooting der
stroomsnelheid steeds verder in de capillair dringen. Grüneisen
bepaalde experimenteel bij welke afmetingen der capillair, voor
vloeistof met gegeven dichtheid en viscositeit, de afwijking van
de wet van Poiseuille 0.1 % bedraagt.

Hij leidde hiervoor de volgende betrekking af:

(O0.001 = 6.6 X (i _ 4.5) 2-08

dWio (s)t M \'

waarin: (Oq.ooi = de stroomsnelheid, waarbij de afwijking 0.1 %
bedraagt.

(■^w)io = absolute viscositeit van water bij 10° C.
(y])t = de absolute viscositeit van de vloeistof bij t° C.
(Sw)io = dichtheid van water bij 10° C.
(s)t = de dichtheid van de vloeistof bij t° C.
1 = de lengte van de capillair,
d = diameter van de capillair.

1) Ostwald-Luther-Drucker. Physiko-chemische Messungen. Leipzig
(1910), blz. 232.

") Wissensch. Abh. der Phys. Techn. Reichsanstalt 4, 15Ï Xl%5).

-ocr page 26-

De afmetingen van den viscosimeter moeten dus zoodanig zijn,
dat onder de proefomstandiglieden de stroomsnellieid onder (Oo-om
blijft, indien men een fout van 0.1 % wil vermijden.

Uit de wet van Poiseuille volgt, als men de stroomsnelheid

V . hgsr2

O) = —- invoert, co = -^j—

Tir^t 817)

Berekent men voor een temperatuur van 50° uit de formule
van Poiseuille de stroomsmelheid van water, dat onder eigen hy-
drostatischen druk staat (h = 1) voor een capillair met lengte
18 c.m., en doorsnede 0.045 c.m., dan vindt men:i)

(O — 11.15 c.m.

terwijl men vindt
"o-ooi = 15.71 c.m.

De stroomsnelheid is dus kleiner dan die, waarbij een fout van
0.1% optreedt en zij werd nog verkleind door het onderste reservoir
hooger aan te brengen op 11 c.m. van het bovenste, (zie fig. 1 A)
De hydrostatische druk wordt dus 11 c.m. en to

I^X 11.15 c.m. = 6.81 c.m.

De hoogste temperatuur waarbij de metingen gedaan werden
was 50°; bij lagere temperaturen is een viscosimeter van boven-
genoemde afmetingen dus evenzeer bruikbaar.

De uiteinden der capillair gingen geleidelijk over in de wijdere
deelen. De lengte der capillair in den viscosimeter bedroeg
18—20 c.m. De doorsnede der capillairen was 0.043 — 0.047 c.m.
(bepaald met een oculair micrometer v. Zeiss, die geijkt was met
een objectmicrometer). De diameter van het groote reservoir
was 3 c.m.

Opstelling. Om goede en reproduceerbare waarden voor de viscositeiten
te verkrijgen is het van groot belang, dat de viscosimeter steeds
dezelfde opstelling heeft. Een fout in de opstelling komt het
minst tot uiting wanneer, niet zooals gewoonlijk gedaan wordt,
één been van den viscosimeter verticaal komt te staan, doch de ver-

1) H. G. de Jong. Diss. Utrecht (1921), p. 12.

-ocr page 27-

bindingslijn der bollen verticaal staat i). Om dit te bereiken wordt
gebruik gemaakt van een raam, waarin aan eiken viscosimeter
deze opstelling gegeven kan worden

Door Bruins®) is een ander model van een dergelijken houder
beschreven.

In dat deel van dit onderzoek, waarbij verschillende viscosi-
meters gebruikt moesten worden (zie beneden), werd van den
houder gebruik gemaakt beschreven door de Jong; was dit niet
het geval, dan werd het model door Bruins beschreven gebruikt.

De temperatuur der thermostaten werd door toluol-regulato-
ren tot op 0.01° constant gehouden. De thermometers waren
vergeleken met een normaal-thermometer geijkt door de Phys.
Techn. Reichsanstalt, Charlottenburg. Een fout van 0.01° in
de temperatuur komt overeen met een fout van 0.02 % in de
viscositeit van water. Om bij temperaturen van 40° en 50° de
sterke verdamping tegen te gaan werd een laag paraffine olie op
het water gegoten; er werd krachtig geroerd.

De metingen bij 0° geschiedden in een met fijn gemalen ijs
gevulden thermostaat, waarin voor sterke roering werd gezorgd.
De viscosimeter was omgeven door een mantel van geperforeerd
zink, waarin twee kokers waren aangebracht om dè merkstrepen
te kunnen waarnemen 4).

De viscosimeters werden buiten gebruik steeds met chroom- Reiniging,
zuur gevuld weggezet. Vóór het gebruik werden zij eenige malen
met leidingwater en vervolgens met gedestilleerd water gespoeld
en doorgezogen; tenslotte werden zij, na reiniging met alcohol
en aether, door lucht doorzuigen gedroogd.

Vóór elke vulling werd gecontroleerd of er zich geen stofjes in de Vuiiing.
capillair bevonden. De vulling geschiedde met een droog geijkt
pipet van lOc.M», die voor het gebruik eenigen tijd gezet werd in

\') H. G. de Jong, 1. c. pg. 12.

H. G. de Jong, 1. c., pg. 14.

H. R. Bruins, Diss. Utrecht (1922), pg. 143.

H. R. Bruins, 1. c., pg. 145.

-ocr page 28-

een schoone glazen buis, aan den kant dichtgesmolten, die in
de thermostaat geklemd stond.

De meting van den doorlooptijd werd verricht met een in Vs
sec. verdeelden chronometer.

De eerste meting werd verwaarloosd; van de volgende 3 a 4
metingen werd het gemiddelde als juiste waarde aangenomen.

Een enkele keer vertoonden zich in de gemeten tijden groote
onregelmatigheden. Dit was een teeken, dat er zich in de ca-
pillair stofjes bevonden. Gewoonlijk bedroeg het verschil der
gemeten tijden niet meer als 0.2 sec., hetgeen voor een doorloop-
tijd voor water van 200 sec. een fout van 0.1 % representeert.

De fout in de tijdmeting voor water blijft de grootste; de
gebruikte G. A. oplossingen hebben een viscositeit van 1.5, de
fout in de doorlooptijd bedraagt dus in dit geval ongeveer 0.07 %.
De berekende relatieve viscositeiten i) zouden dus 0.17% fout
kunnen zijn, wat overeenkomt met 3 eenheden der derde
decimaal.

Tijdmeting.

Nauwkeurig-
heid.

Viscositeitsnietingen aan het sol van gummi arabicum

hTsoi"^ De stukjes G. A. werden door middel van een hydraulische
pers gebroken en in stopflesschen bewaard. De voor een opl.
benoodigde hoeveelheid G. A. werd in een uitgestoomde Jena
kolf samengebracht met de vereischte hoeveelheid koud gedestil-
leerd water. De G. A. gaat in oplossing; een dikke stroop om-
hult de vaste deelen; van tijd tot tijd wordt omgeschud. Voor de
bereiding van Va L- 2% sol is meestal na een half uur de vaste
stof in oplossing gegaan. Fijnere stukjes hechten zich soms in
een compacte massa aan bodem en wand van de kolf, en gaan
dan zeer langzaam in oplossing. Om aanbranden te voorkomen
wordt de massa in een kokend waterbad in oplossing gebracht,
en daarna gedurende 15 minuten op een met een gaasje afgedek-

>) Waar in den vervolge van viscositeit gesproken wordt, is steeds
bedoeld „relative viscositeit".

-ocr page 29-

ten vlam gekookt. De oplossing schuimt hierbij sterk; om de
schuim te laten wegtrekken, wordt dan even de vlam verwijderd.
Tijdens het koken zetten zich in het sol stukjes af, waarschijn-
lijk bestaande uit coaguleerend eiwit. Het sol wordt dan afgekoeld,
waarbij het onoplosbare gedeelte zich verder afscheidt, het ver-
dampte water bijgewogen, en gedurende eenige uren in de ijs-
kist gezet. Vervolgens wordt koud en onder gewonen druk dubbel
gefiltreerd door filtreerpapier, dat met kokend gedestilleerd
water was uitgewasschen en verschillende dichtheid bezat. Ge-
woonlijk werd gebruikt Schleicher en\' Schüll No. 589 voor de
eerste filtratie, en No. 575 voor de tweede.

Op deze wijze werd een fraai, waterhelder sol verkregen,
waarin zich in drie dagen niets afscheidde, indien het in de ijs-
kist werd bewaard. Bij kamertemperatuur vertoont zich spoedig
een bacterieele inwerking. In het ultramicroscoop werden slechts
zeer weinig verontreinigingen waargenomen, herkenbaar aan
het sterke beeld, dat zij geven in een Tyndall-kegel, waarin de
soldeeltjes niet afzonderlijk zichtbaar zijn.

De viscositeit van lyophile solen ondergaat een met den tijd irversibeie
verloopende verlaging; deze is toe te schrijven aan hydrolyse
van de kolloidaal opgeloste stof. Naarmate de temperatuur
hooger is zal de hydrolyse sneller voortschrijden. Deze z.g.
irreversibele reactie is bij G. A. zeer gering; de omstandigheid,
dat G. A. (zie beneden) niet gelatineert, maakt het mogelijk
door de solen bij lage temperatuur te bewaren de irreversibele
reactie tot een minimum te beperken.

Solen van G. A. bereiken direct de eindwaarde hunner visco- Hysteresis.
siteit, wanneer het temperatuur evenwicht zich heeft ingesteld.
Wordt van een sol een verdunning gemaakt en de viscositeit
bij een zekere temperatuur gemeten, dan vindt men dezelfde
waarde als 30 of 50 minuten later. Overbrengen eener oplossing
van hooger naar lager temperatuur of omgekeerd geeft direct
de eindwaarde. Hysteresis ontbreekt dus volkomen i).

Voor gelatinesolen is dit niet het geval. Arisz. Diss. Utrecht (1914).

-ocr page 30-

Geldigheid der Een veel bestreden vraag in de Icolloidcliemie is die naar de
Iluiiir" waarde van viscositeitsmetingen aan lyophile solen. De visco-
siteit zou een andere zijn naarmate de stroomsnelheid verschil-
lend is. Hatschelc i) schrijft dit verschijnsel toe aan elastische
eigenschappen der solen; Rothlin 2) ontkent de bruikbaarheid
van den viscosimeter van Ostwald, en gebruikt dien van Hess.
Hierbij blijkt hem, dat sommige lyophile kolloiden de wet van
Poiseuille wel, andere niet volgen. Freundlich en Schalek®) komen
eveneens tot deze conclusie. Tot de eerste soort behoort G. A.

Bungenberg de Jong«) heeft meerdere dezer onderzoekingen
aan een critisch onderzoek onderworpen, gebaseerd op het feit
dat zij verricht waren aan solen, waarin het gelatineerings proces
in meerdere of mindere mate was voortgeschreden.

Intusschen is gebleken, dat onder de vereischte proefcondi-
ties van temperatuur en stroomsnelheid lyophile solen volkomen
de wet van Poiseuille volgen®). De viscosimeter van Hess
blijkt evenzeer te voldoen, indien de stroomsnelheid voor een
gegeven capillair blijft beneden die, welke de formule van Grün-
eisen als limiet stelt ®).

De geldigheid der wet van Poiseuille werd onderzocht door
gebruik te maken van de viscosi\'meters B en C (zie pg. 15).
Deze zijn zoo gebouwd, dat zij met 10, 20 en 30 cM^. gevuld
kunnen worden. Door op deze wijze tot verschillende hoogten
te vullen wordt bereikt, dat de stroomsnelheid andere waarden
krijgt. Indien
h de hydrostatische druk en l de lengte der capillair
h

voorstelt, dan is - een maat voor de stroomsnelheid.

Koll. Zeit. 8, 34. (1911); 12. 238, 13. 88. (1913).
Biociiem. Zeitsclir.
98, 34. (1919).
») Z. physik. Cliem.
108, 153. (1924).
<■) Ree. Trav. Cliim.
42, 1 (1923).

«) Zie liet samenvattend artikel van Kruyt, Koll. Zeitschr. 36,218. 1925
(Zsigmondy-Festschrift).

«) Kruyt en Conmar Robinson. Versl. Kon. Akad. v. Wetensch. Amster-
dam.
33,735 (1924).

-ocr page 31-

A

\\

-ocr page 32-

De viscosimeters werden geijkt met een glycerine-watermeng-
sel,- dat een relatieve viscositeit van 1.939 bezat. De door-
looptijden voor water werden uit deze berekend.

De metingen werden gedaan bij 50°, 25° en 0° C., met een
1 % sol. Aan het eind van elke serie metingen werd de eerste
herhaald. De irreversibele reactie is echter meestal zeer gering,
en behoeft niet in rekening gebracht te worden.

In de onderstaande tabellen zijn de resultaten samenge-
bracht 1).

Tabel I.

Temperatuur 50° C.

Vulling

t glyc.-water

t water (ber.)

tG. A.sol

Rel. visc.

h .

- circa.

B 10 cc

194.6

100.4

153.2

1.526

1.08

20

252.8

130.4

199.2

1.528

0.83

30

362.6

187.0

284.8

1.526

0.59

C 10 cc

203.2

104.9

160.0

1.525

0.35

20

244.6

126.2

192.6

1.526

0.30

30

312.0

161.0

245.6

1.526

0.23

B 10 cc

194.6

100.4

153.3

1.526

1.08

Bij 25° en 0° zijn de doorlooptijden voor water zoo groot,
dat de ijking met het glycerine-watermengsel achterwege kon
blijven. Bepaald werd de doorlooptijd voor vulling B 30 cc, en
uit deze werden de andere berekend met behulp van de waar-
den bij 50° gevonden.

De cijfers voor de rel. visc. moeten feitelijk nog met een constante,
de relatieve dichtheid, vermenigvuldigd worden.

-ocr page 33-

Temperatuur 0° C.

Vulling.

t water

tG.A.
sol.

Rel.
visc.

Vulling

t water

tG.A.
sol.

Rel.

visc.

B 10 cc

162.7

246.8

1.517

B 10 cc

326.0

515.9

1.582

20

216.2

320.2

1.516

20

423.2

670.3

1.584

30

303.0

460.0

1.518

30

607.2

961.6

1.584

C 10 cc

170.0

258.0

1.518

C 10 cc

339.8

538.4

1.584

20

204.5

310.4

1.518

20

409.0

648.0

1.584

30

260.9

395.8

1.517

30

523.4

829.0

1.585

B 10 cc

162.7

246.5

1.515

B 10 cc

326.0

516.0

1.583

Uit de tabellen blijkt, dat een 1 % sol van G. A. tusschen
0° en 50° de wet van Poiseuille volkomen volgt. Van gelati-
neering is geen sprake; zoo konden dus Rothlin, Freundlich
en Schalek gemakkelijk voor solen van G. A. vaststellen, dat
de viscositeit onafhankelijk van de stroomsnelheid is, m. a. w.
voldeden aan de wet van Poiseuille. Zij herkenden echter in
het G. A. sol een z.g. niet-elastisch sol. Inzooverre meneenG. A.
sol stelt tegenover eeri gelatineerend gelatine-sol b.v. kan men
weliswaar van niet-elastisch en elastisch spreken, doch men
vergelijkt dan twee systemen in geheel verschillenden toestand.
In hoeverre elastische eigenschappen bij lyophile solen boven
de gelatineeringstemperatuur optreden is een geheel andere
kwestie, die ook met andere methoden onderzocht zal moeten
wojden.

Door Freundlich en Seifriz i) is een methode uitgewerkt,
waarmee inderdaad de elastische eigenschappen van solen
onderzocht kunnen worden. Onder een microscoop brengen zij
het sol en hierin een klein nikkeldeeltje. Door een magneet

\') Freundlich en Seifriz, Zeit, physik. Chem. 104, 233. (1923).

De resultaten vindt men in de volgende tabellen.

Tabel IL Tabel LIL

Temperatuur 25° C.

-ocr page 34-

wordt het nikkeldeeltje een weinig van zijn plaats getrokken.
Wordt nu het magnetisch veld opgeheven, dan wordt het
nikkeldeeltje door elastische solen in zijn oorspronkelijke stand
teruggetrokken. Niet-elastische solen doen dit niet. Hierin bezit
men dus een middel om beide van elkaar te onderscheiden.

Freundlich en Loebe i) hebben getracht een verband te leggen
tusschen elasticiteit en beschermende werking van lyophile
solen. Zij vinden, dat G. A., zetmeel en dextrine-solen de wet
van Poiseuille volgen; het zijn solen dieniet gelatineeren. Bij agar
en gelatine, die door hen ver beneden de gelatineeringstempe-
ratuur, bij 18° en 22° C. resp. onderzocht zijn, komt, zooals
verwacht kon worden, de geldigheid der wet van Poiseuille
niet meer voor den dag.

Samenvatting

Een 1 % sol van G. A. volgt tusschen 0° en 50° C. streng de
wet van Poiseuille; de viscositeit is onafhankelijk van de stroom-
snelheid.

Viscositeitsmetingen aan solen van G. A. hebben dus wel
degelijk waarde voor de bestudeering van den toestand dier
solen.

Hysteresis ontbreekt volkomen; bij verdunning of tempera-
tuursverandering bereikt het sol direct de eindwaarde der
viscositeit.

Het sol ondergaat een met den tijd voortschrijdende hydro-
lyse, die echter zeer gering is.

1) Koll. Zeit. 34, 230. (1924).

-ocr page 35-

HOOFDSTUK IH

VISCOSITEIT ALS FUNCTIE DER CONCENTRATIE
Inleiding

Solen van G. A. gedragen zich in menig opzicht zeer ver-
schillend van die van agar, zetmeel en eiwitten. In den loop
van het verdere onderzoek zal nog menigmaal gelegenheid zijn
om hierop te wijzen, alsmede om een beeld te construeeren van
het mechanisme der processen, die zich in lyophile solen af-
spelen. Dit hoofdstuk laat zich echter niet goed behandelen,
zonder, zij \'t zeer in \'t kort, vooruit te loopen op hetgeen later
nader besproken zal worden.

Een mathematisch afgeleide betrekking tusschen de visco-
siteit en andere grootheden van een gedispergeerd systeem is
gegeven door von Smoluchowski i), als uitbreiding van een
formule van Einstein 2).

Einstein heeft theoretisch afgeleid, dat de viscositeit van
een gedispergeerd systeem, voorgesteld wordt door:

= rjo (1 ^ 9) .

waarin ir]s = viscositeit van het systeem

Y)o = viscositeit van het miheu
9 = relatief volume der deeltjes.

De afleiding geschiedde met de vooronderstelling, dat de
deeltjes bolvormig en onsamendrukbaar, groot t.o.v. de molecu-
len van het milieu en klein t.o.v. den diameter der capillair zijn.

\') Koll. Zeit. 18, 190. (1916).

Ann. d. Physik 19, 289. (1906); 34, 591. (1911).

-ocr page 36-

Von Smoluchowski i) heeft aangetoond, dat deze formule
onvoldoende is, wanneer de deeltjes geladen zijn. In dit geval
oefenen de deeltjes nog een werking op elkaar uit en wordt
de viscositeit van het systeem

L ^ ( xr2 7]o\\27r / ),

waarm x = elektrisch geleidingsvermogen van het systeem
r == straal van het deeltje
D = dielektriciteitsconstante
K = potentiaalverschil der dubbellaag
en de andere grootheden overeenkomen met die in de formule
van Einstein.

Deze formule geldt eigenlijk alleen voor suspensoiden* als
eerste benadering slechts wordt zij toegepast op emulsoiden.
Het beschikbare materiaal voor emulsoiden rechtvaardigt deze
toepassing; hun gedrag is, zooals telkens bewezen kon worden,
te begrijpen van uit de voorstellingen, die men heeft van den
toestand der suspensoiden.

Von Smoluchowski 2) zegt, dat de formule slechts beperkte
geldigheid heeft; de grootheid 9 nl. mag slechts eenige volume
percenten bedragen. Bij grootere concentraties zou de reeks
ontwikkeling van cp voortgezet moeten worden. Von
Smolukowski
denkt zich de volgende term van de orde 9 ^g; de algemeene
gedaante der betrekking zou dan worden

De verhoudingen in meer geconcentreerde solen worden door
de onbekendheid der hoogere termen moeilijk te doorzien.
Het verdient dus aanbeveling de toepassing der beschouwingen
tot weinig geconcentreerde solen te beperken.

M Tevoren had

von Smoluchowski reeds aangetoond, dat in het geval
de deeltjes geladen zijn, de wrijvingsweerstand van de vallende deeltjes
vergroot wordt. Krak. Anz. (1903). 182.

I. 1. pg. 22.

-ocr page 37-

Het antwoord op den vraag, welk volume met cp aangeduid
wordt, moet luiden, dat hier het werkzame volume bedoeld
wordt. Denkt men zich het eenvoudige geval van een mastix-
deeltje; het deeltje heeft een bepaald volume; het is omringd
door een elektrische dubbellaag, die haar werking naar buiten
uitoefent. Ten opzichte van de omringende deeltjes gedraagt één
deeltje zich als één geheel met zijn dubbellaag.

Zij de straal van een deeltje r, de dikte van de diffuse dub-
bellaag d, dan is het werkzaam volume van een deeltje

V=l7r(r d)3

De experimenteele toetsing van de formule van von Smo-
lukowski aan suspensoiden stuit op groote bezwaren, omdat q>
gewoonlijk zoo klein is, dat de viscositeit zeer weinig van die
van het milieu verschilt.

Bancehni) heeft aan mastixsolen de formule van Einstein
getoetst. Hij vond inplaats van 2.5 cp, 2.9 cp. In hoeverre deze
afwijkingen aan experimenteele fouten, voortkomende uit een
onvoldoend nauwkeurige meting der viscositeit, of aan de onvol-
ledigheid van de formule van Einstein is toe te schrijven, ver-
eischt nader onderzoek. Afwijkingen van de formule van Ein-
stein kunnen toegeschreven worden zoowel aan te groote con-
centratie der deeltjes, als aan het veronachtzamen der correc-
tieterm van von Smoluchowski, als ook aan veranderingen van C.

Bij emulsoiden is de viscositeit reeds in kleine concentraties
vele malen grooter, dan de formule van von Smoluchowski doet
verwachten. Hatschek heeft getracht een formvde voor de
viscositeit van emulsoiden af te leiden, doch von Smoluchowski
ziet in deze slechts een interpolatie formule.

Aan de hand van\' de hierna te noemen resultaten zal aan
het eind van dit hoofdstuk besproken worden, welk beeld men

\') Koll. Zeit. 9, 154 (1911); C. R. 152, 1382 (1911).
\') Koll. Zeit. 8, 34 (1911); 11, 284 (1912); 22, 238 (1913).

-ocr page 38-

zich vormen moet van den inwendigen toestand van een emul-
soid sol.

Metingen aan verschillend geconcentreerde solen

sol. De metingen werden gedaan bij 25° C. Van een sol, dat 2
gram G. A. per 100 gram sol bevatte, werd een aantal ver-
dunningen gemaakt. De concentratie van de uitgangsoplossing
werd als eenheid gesteld.

Verdunningen. Voor het maken van verdunningen werd gebruik gemaakt
van een pipet met capillair uiteinde (z.g. Stas-punt). Deze was
omgeven door een mantel, waardoor water van 25° C. uit de
thermostaat gepompt werd. Aan het boveneinde der pipet
was een gummislangetje met klemkraan bevestigd, waardoor
een scherpe instelling op de merkstreep mogelijk werd gemaakt
De pipet werd gebruikt met vrijen uitloop.

Het gewicht van het uitgestroomde gedestilleerde water
bedroeg gemiddeld 24.992 gram, dat van het uitgangs-sol •
25.087 gram. De eerste verdunning werd gemaakt door menging
van één pipet sol met één pipet water. Het uitgestroomde ge-
wicht bedroeg in dit geval 25.037. De volgende verdunningen
werden gemaakt door telkens van de voorgaande verdunning
één pipet te mengen met één pipet water.

Het gewicht van het uitgestroomde volume onverdund sol
was 0.095 gr., van de eerste verdunning 0.045 gr. grooter dan
het gewicht van het uitgestroomde volume gedestilleerd water.
Voor het gewicht van het uitgestroomde volume G. A. sol kan
men dus de volgende betrekking opstellen

24.992 0.095 C.

waarin C de aanvangsconcentratie, 1, is:
Dichtheid. dichtheid der verdunningen is eene hneaire functie van de
concentratie i). De dichtheid van het uitgangssol was 1.0062

Wintgen.^Kolloidchem Beih. 7, 266. (1915).

-ocr page 39-

zoodat de dichtheden ds der verdunningen kunnen worden voor-
gesteld door

ds = dw (1 -I- 0.0062 C)
Indien a gram sol, van de concentratie C verdund
wordt, Berekening

° .der concen-

met b gram water, dan is de concentratie der verdunnmg traties.

C.= ^

a b d

waarin d de dichtheid behoorende bij C, en dj die behoorende
bij Cj is.

De concentratie van de eerste verdunning wordt dus:
24.992 -f 0.095 " 1.0031

Cl

= 0,4983

24.992 -f 0.0095 24.992 1.0062

Voor de overige verdunningen vindt men op dezelfde wijze
de volgende in tabel IV vermelde waarden.

Alle mengsels werden twee keer gemaakt, even voordat de
viscositeitsmeting geschiedde. Bij de berekening der relative
viscositeit is de dichtheid t.o.v. water van 25° C in rekening
gebracht.

In de volgende tabel zijn de resultaten verzameld.

Tahel IV.

Concentratie

Dichtheid.

Rel. visc.

Rel. visc.
(ber.)

1.0000

1.0062

2.015

2.929

0.4983

1.0031

1.564

1.961

0.2490

1.0016

1.321

1.480

0.1244

1.0008

1.185

1.240

0.0622

1.0004

1.104

1.120

0.0311

1.0002

1.060

1.060

De bepalingen in duplo stemden volkomen overeen. In fig.
2 is het resultaat grafisch voorgesteld.
1) De Jong Diss. Utrecht 1921, pg. 35.

-ocr page 40-

De afhankelijkheid van viscositeit en concentratie werd ook
bij 50° nagegaan. Hierbij werden echter de verdunningen door
inwegen in een uitgestoomde droge Jenakolf van de vereischte

i \'6. .4.

hoeveelheid gedestilleerd water, en toevoegen van één pipet

2 /o G A. sol bereid. De gedaante van de grafische voorstel-
Img wijkt met van de vorige af.

Het s. g. van de oplossing was 1.0060 t.o.v. water van 50°
Het uit de pipet uitgestroomde volume had een gemiddeld
gewicht van 24.916 gram, het volume was dus 24.77 cM3 Zii
de aanvangsconcentratie de eenheid, dan werd voor de concen-
tratie 0.5, 24.77 gram water ingewogen. De concentraties zijn
berekend met de formule op pag. 23.

conc.

Tabel V

Ingewogen

water in

Concentratie.

Dichtheid.

Rel.

Rel. vise.

grammen.

viscositeit.

(ber.)

0

1.0000

1.0060

2.022

3.304

8.26

0.7499

1.0045

1.796

2.728

24.77

0.5000

1.0030

1.589

2.152

74.30

0.2500

1.0015

1.339

1.576

173.37

0.1250

1.0008

1.204

1.288

371.50

0.0625

1.0004

1.126

1.144

767.77

0.0313

1.0002

1.072

1.072

-ocr page 41-

Bespreking der resultaten

Overziet men de uitkomsten der meegedeelde metingen, dan
treft allereerst de hooge viscositeit der G. A.-solen.

Als eerste benadering is het geoorloofd berekeningen uit te
voeren aan de hand van de formule van Einstein.

De correctieterm, die door von Smoluchowski is aangebracht,
bedraagt gewoonlijk slechts enkele percenten van het totale
bedrag, terwijl voor G. A. deze term in dit verband practisch
nul is, omdat nagenoeg nul is.

Het sol met de concentratie 1.0000 was een 2% G. A. sol,
dat dus 2 gram stof per 100 gram sol bevatte. Het s. g. van G. A.
is 1.487. Per 100 cc. opl. is er dus aanwezig:

100 2

X = 1.37 C.M» G. A.

Volgens\'de formule van Einstein zou dan de relatieve viscosi-
teit moeten zijn:

1 ^ X 0.0137 = 1.034

terwijl gevonden is 2.015.

Eenzelfde berekening voor het meest verdunde sol levert de
waarde

1 1 X 0.0137 X 0.0311 = 1.001

terwijl de gevonden waarde 1.060 bedraagt.

De formule van Einstein mag zeker niet voor hooge relatieve
viscositeiten toegepast worden; als eerste benadering kan zij op
de meest verdunde oplossing toegepast worden, want zooals later
aangetoond zal worden, is voor een G. A. sol de correctieterm
van von Smoluchowski practisch nul.

De uitdrukking -^o is dus evenredig met het volume der

deeltjes. Voor de concentratie 0.0311, bij een relatieve viscositeit
1.060, berekent men dus <p ^ 0.024, terwijl de waarde op de

-ocr page 42-

droge stof berekend 0.0004 is. Het volume der deeltjes is dus zeer
veel grooter geworden.

Dit resultaat leidt tot de conclusie, dat de deeltjes aan een
zekere hoeveelheid water de vrije beweeglijkheid ontnemen
een verschijnsel, dat men telkens weer ontmoet, en met hydra-
tatie wordt aangeduid. Bij ionen ziet men haar optreden in de
z
.g. lyotrope reeksen; de invloed van ionen op toestandsveran-
deringen in emulsoiden (gelatineering, zwelling, uitzouten)
volgt deze lyotrope reeks.

G. A. heeft een groote affiniteit tot water, zooals reeds blijkt
uit de wijze, waarop het in oplossing gaat. Het volume der deel-
tjes wordt enorm vergroot door waterbinding. De voorstelling,
dat elk deeltje omgeven zou zijn door een watermantel, is waar-
schijnlijk te eenvoudig; veeleer zal men zich van een emulsoid
deeltje een sponsachtige structuurvoorstelling moeten maken,
,doch dit zal eerst later besproken kunnen worden.

Uit fig. 2 blijkt, dat met toenemende concentratie de viscosi-
teit voortdurend meer afwijkt van het hneair verloop. De hydra-
tatie is in de kleine concentraties het grootst.

De raaklijn aan de curven in de kleine concentratie bhjft
voortdurend boven de experimenteel bepaalde lijn, en in de
grootste concentratie is de afwijking ruim 46 % bij 25° en 60 %
bij 50°. Vergelijkt men de viscositeits-concentratie curven van
G. A. met die van agar i) dan treft vooreerst het groote verschil
in afwijking van het lineaire verloopt). Bedroeg deze bij agar
niet meer dan 1 %, bij G. A. bedraagt de afwijking ongeveer
50%. De hydratatie, die bij G. A. veel geringer is dan bij agar,
wordt veel sterker door concentratie verhooging beïnvloed.

l.c.pg. 23.

2) Dit volgt nader uit de kolom voor de Rel. visc. (ber.) in tabel
IV en V uitgaande van de kleinste concentratie wordt het verschil
met de gevonden waarde, bij stijgende concentratie steeds grooter.

-ocr page 43-

Saménvatting

Bij 25° en 50° werd de invloed van de concentratie op de vis-
cositeit van G. A. solen nagegaan. Bij stijgende concentratie
bleek de viscositeit steeds meer van het lineaire verloop af te
wijken. Dit werd toegeschreven aan een verminderde hydratatie
der soldeeltjes. Bij stijgende concentratie wordt weliswaar het
totale volume der deeltjes grooter, doch het per gram G. A. ge-
bonden hydratatie-water daalt voortdurend.

De viscositeit van G. A. solen is vele malen grooter, dan uit

de formule van Einstein berekend wordt. De grootheid ^^^^-—

yjo

is in kleine concentratie bij eerste benadering een maat voor het
volume der deeltjes; uit de berekening is gebleken, dat de be-
rekende en gevonden waarden voor de concentratie 0.0311 bij
25° zich verhouden als 1 : 60.

In het volgende hoofdstuk zal op andere oorzaken gewezen
worden, waardoor het volume der gehydrateerde deeltjes ver-
ahderd wordt.

-ocr page 44-

HOOFDSTUK IV

DE INVLOED VAN ELEKTROLYTEN IN KLEINE CONCENTRATIE OP DE
VISCOSITEIT VAN GUMMI ARABICUM SOLEN

Inleiding

In het vorige hoofdstulc werd er op gewezen, dat een vergroo-
ting der solconcentratie weliswaar de viscositeit verhoogt, doch
dat tevens het volume der deeltjes hierbij Ideiner wordt; concen-
tratieverhooging gaat dus gepaard met een verminderde hydrata-
tie, zij heeft een belangrij]<;en invloed op de hydratatie der deeltjes.

Intusschen is dit niet de eenige wijze, waardoor de viscositeit
van solen beïnvloed kan worden. In de formule van von Smolu-
chowski (zie pg. 20) komen in den correctieterm eenige factoren
voor n.1. •/., het elektrische geleidingsvermogen, en het potentiaal-
verschil in de dubbellaag, die door geringe hoeveelheden elek-
trolyt sterk gewijzigd worden. Door von Smoluchowski is er reeds
op gewezen i), dat met deze veranderingen gerekend moet wor-
den. Veranderingen in de viscositeit, die aan dezen term moeten
worden toegeschreven, noemde hij quasi viskeuse effecten 2).
In zijn onderzoek over het agarsol wees de Jongsteeds weer
op deze effecten, en later konden hij
Postma s), Mej. v. d.
Made «) telkens weer bij zeer verschillende solen deze quasi

-ocr page 45-

viskeuse effecten aantoonen. Bij eiwitten, waar de verscliijn-
selen steeds een weinig gecompliceerder zijn, konden zij ook
te voorschijn gebracht worden i). Het verschijnsel is dus zeer
algemeen; elektrolyten in kleine concentratie hebben een belang-
rijken invloed op de viscositeit van emulsoide solen, omdat zij den

elektrischen weerstandende potentiaal der dubbellaag veranderen.

Toevoeging van een elektrolyt verkleint den elektrischen weer-
stand. De potentiaal der dubbellaag kan zoowel verlaagd als
verhoogd worden, afhankelijk van den toestand waarin de sol-
deeltjes verkeeren. Het totale effect op de viscositeit kan dus
eveneens een verhooging als een verlaging zijn. Zooals blijken zal,
hangen deze veranderingen niet eenvoudig met elkaar samen,
xoodat men alleen uit de verlaging der viscositeit niet besluiten
mag tot een verlaging van

Metingen

De metingen werden uitgevoerd bij 50°, 40° en 25°. Tenslotte Soi.
werd bij 25° het onderzoek meer uitgebreid. De solconcentratie
was 1 %; zij werd verkregen door verdunning van een 2 % sol.

Bii het vooronderzoek werden de mengsels gemaakt door één Bereiding der

1 • i,x mengsels.

pipet sol te verdunnen met één pipet elektrolyt van de vereischte
concentratie. Toen het echter gewenscht bleek, het onderzoek
voort te zetten met elektrolyten, waarvan de voorraad gering
was, werden zij op andere wijze bereid, en werd deze methode
voor alle mengsels gevolgd.

In een maatkolfje van 50 cc werd uit een buret het vereischte
volume elektrolytoplossing gebracht. Het werd eenigen tijd in
de thermostaat gehangen om op temperatuur te komen, waarna
met het mantelpipet 25 cc sol werd toegevoegd. In de thermo-
staat hing een spuitflesch met gedestilleerd water, waarmee het
volume van het mengsel op 50 cc. werd gebracht.

\') Lier, Het caseinesol. Diss. Utrecht 1924. Kruyt en Tendeloo, Versl.
Kon. Akad. v. Wetensch. Amsterdam
34, 408. (1925).

-ocr page 46-

In uitgestoomde Jena kolfjes van 100 cc, gesloten met een
met staniol bedekten kurk, werden de mengsels telkens bewaard
tot de meting, die gewoonlijk binnen het kwartier na de berei-
ding geschiedde, plaats had.
Irreversibele Aan het einde van elke serie metingen werd de meting van het
verdunde sol, zonder elektrolyt, herhaald, om de irreversibele re-
actie te leeren kennen. In 9 uren, die gemiddeld noodig waren
om een reeks te voleindigen, bedroeg de irreversibele reactie
gewoonlijk slechts enkele eenheden in de derde decimaal. Bij 25°
was zij gewoonlijk nul. Zij werd, waar noodig, steeds in rekening

gebracht. Is b.v. aan het begin der serie ^ == 1.524, en 9 uur

later 1.515 dan is de irreversible reactie per uur 0.001, en werd
om de mengsels op het sol zonder elektrolyt te vergelijken, bere-
kend hoe groot zijn viscositeit, met inachtneming der irreversi-
bele reactie, op elk moment was.

De relatieve viscositeit, waarvan hier thans sprake is, moet
betrokken worden op de viscositeit van het milieu, die van de

elektrolyt oplossing. Niet de uitdrukking doch ^

flvr V] e

is van belang, en meer in \'t bijzonder nog ^ — 1.

rj e

Voor de kleine concentraties, waarom het gaat, tot 5 milli-
aequivalenten, verschilt de viscositeit, gemeten met de bereik-
bare nauwkeurigheid, niet met die van water, zoodat

■^s e— IQw ■\'Is e — \'/Jw , , ,

-- - —-- gesteld mag worden.

f] e ^w

Relatieve vis- metingen worden vergeleken met het sol, waaraan geen

elektrolyt is toegevoegd, dus met rjo; zij worden uitgedrukt in
procenten van de verhouding

P^ /"^s e — /y]s — ^w\'

V 7)w / \' \\ ï]w /

De dichtheid der solen werd niet

in rekening gebracht, omdat

haar invloed zeer gering is.

reactie.

cositeit.

-ocr page 47-

In de volgende tabellen zijn de resultaten samengebracht.

Tabel VI.
T = 50°

conc. in milli

e

Elektrolyt

aequivalenten

P

per Liter

V]w

Nulproef

0

1.542

100

KCl

0.5

1.447

82.5

1.0

1.397

73.3

5.0

1.259

37.8

BaCla

0.5

1.397

73.3

1.0

1.330

60.8

5.0

1.200

36.9

CO(NH3)6 CI3

0.5

1.396

73.1

1.0

1.317

58.5

5.0

1.162

29.9

Hexolzout 1)

0.25

1.457

84.3

f

0.5

1.401

74.0

1.0

1.324

57.8

2.0

1.239

44.1

5.0

1.122

22.5

De gebruikte zouten behalve het hexolzout, dat door Dr. Dubs-
ky ter beschikking was gesteld, waren Kahlbaum preparaten.
Het K Cl werd eenmaal omgekristalliseerd, boven de vlam ge-
gloeid en in een exsiccator bewaard.

Uit de cijfers blijkt, dat geringe concentraties van een elektro-
lyt de viscositeit zeer belangrijk doen dalen. Naarmate het kat-
ion een hoogere valentie heeft, is de verlaging der viscositeit
bij aequivalente concentraties grooter. De begeleidende anionen
in de eerste drie zouten zijn dezelfde; ofschoon men niet mag
beweren, dat de anionen geen invloed uitoefenen op het gedrag
van een elektrolyt t. o. v. een sol, staat deze invloed in dit ge-
val t.
O. V. den invloed van het kation geheel op den achtergrond.

Zie noot pg. 34.

-ocr page 48-

Tabel VIL
T = 25°

Elektrolyt

conc. in milli
äquivalenten
per Liter

■ï^s e
iQw

P

Nulproef

0

1.525

100

KCl

0.5
1.0
5.0

1.441
1.389
1.259

84.0

74.2

49.3

BaClg

0.5
1.0
5.0

1.397
1.328
1.198

75.8
62.7

37.9

CO(NH3)6 CI3

0.5
1.0
5.0

1.391
1.314
1.158

74.9
60.2
30.3

Tabel VIII.

Elektrolyt

conc. in milli
sequivalenten
per Liter

■\'Js e

riw

P

Nulproef

0

1.528

100

KCl

0.5
1.0
5.0

1.438
1.386
1.257

83.0

73.1
48.7

Na Cl

0.5
1.0
5.0

1.438
1.385
1.257

83.0
72.9
48.7

Li Cl

0.5
1.0
5.0

1.438
1.386
1.258

83.0

73.1
49.0

NH4CI

0.5
1.0
5.0

1.438
1.385
1.257

83.0
72.9
48.7

-ocr page 49-

Tabel IX.

conc. in milli

I^S 4- e

Elektrolyt

aequivalenten

P

per Liter

y\\yi

Nulproef

0

1.557

100

KCl

0.5

1.466

83.7

1.0

1.407

73.2

5.0

1.268

48.2

K2SO4

0.5

1.455

81.9

1.0

1.396

71.4

5.0

1.271

48.9

KCNS

0.5

1.463

83.5

1.0

1.403

72.8

5.0

1.268

48.4

K^FeCye

05.

1.471

82.2

1.0

1.417

75.5

5.0

1.295

53.4

Tahel X.

conc. in milli

■/)s e

Elektrolj\'t

aequivalenten

P

per Liter

VJw

Nulproef

0

1.532

100

BaCla

0.5

1.405 ■

76.1

1.0

1.330

62.0

5.0

1.200

37.6

SrCla

0.5

1.405

76.1

1.0

1.330

62.0

5.0

1.200

37.6

MgSO,

0.5

1.403

75.8

1.0

1.330

62.0

5.0

1.201

37.8

CdSO^

0.5

1.397

74.6

1.0

1.328

61.7

5.0

1.200

37.6

-ocr page 50-

Tahel XL

conc. in milli

■»Is e

Elektrolyt.

aequivalenten

P

per Liter

*

Nulproef

0

1.543

100

C0(NH3)6Cl3

0.5

1.406

74.8

1.0

1.323

59.5

5.0

1.165

29.7

La(N03)3

0.5

1.406

74.8

1.0

1.330

60.9

5.0

1.157

28.9

Nulproef

0

. 1.527

100

Pt(Aein)3(N03),

0.5

1.385

73.0

1.0

1.306

58.1

\'2.5

1.193

36.6

5.0

1.105

19.9

Nulproef

0

1.525

100

ThCl^

0.5

1.405

77.1

1.0

1.326

62.1

5.0

1.121

23.0

13.0

1.109

20.8

14.0

1.112

21.3

15.4

1.121

23.1

20.0

1.127

24.2

25.0

1.132

25.1

32.4

1.135

25.7

Nulproef

0

1.464

100

Hexolzout

0.5

. 1.368

79.3

1.0

1.288

62.1

2.0

1.214

46.1

3.5

1.154

33.2

5.0

1.113

24.4

Co

CH,.NH,\\

CHj. NH2/2 ] 3.

(N03)6

-ocr page 51-

Tabel XII.

Elektrolyt

conc. in milli
aequivalenten
per Liter

V]s e
Y]w

P

Nulproef

0

1.588

100

HCl

0.5

1.521

88.6

1.0

1.407

69.2

2.0

1.291

49.5

5.0

1.252

42.9

5.0

1.201

34.2

Nulproef

0

1.512

100

Na OH

0.5

1.566

110.6

0.75

1.552

108.6

1.0

1.526

103.5

5.0

1.340

66.6

In fig. 3 zijn de resultaten van de tabellen VIII—IX—X gra-
fisch voorgesteld. De romeinsche cijfers wijzen op de valenties
der kationen.

In fig. 4 is de curve voor ThCl^ afzonderlijk weergegeven.

Fig. 5 geeft tabel XII grafisch weer.

NH4CI, KjFeCys en CdSO^ waren in \'t laboratorium aanwe-
zige zeer zuivere preparaten, waarvan reeds meerdere malen
gebruik was gemaakt. De overige zouten waren Kahlbaum pre-
paraten. De concentratie van de oplossingen van LiCl,
NH4CI,
KCNS en SrClg werd door titratie volgens Volhard bepaald,
die van CdS04 door droge stof bepaling.

Uit tabel X blijkt, dat ook tweewaardige kationen steeds
tot dezelfde verlaging aanleiding geven.

Evenals in de vorige tabel treden ook in deze tabellen de
zeer sterke verlagingen der viscositeit door elektrolyten in kleine
concentratie op. Uit de tabellen VIII en IX blijkt, dat alle
eenwaardige ionen denzelfden verlagenden invloed hebben. Het

-ocr page 52-

K^FeCye gedraagt zich eenigszins afwijlcend; waarschijnlijk is
dit toe te schrijven aan een verandering in den zuurgraad, die
dit zout teweegbrengt i).

Conc. in milli-aequivalenten.
Fig. 3.

Luteocobaltchloride en lanthaannitraat verschillen onderling

ThCI.

n 11 li 16 i; 18 19 20 21 22 23 21 25 26 27 28 29 30 31 32 \'i.

Conc. in milli-aequivalenten.
Fig. 4.

De twee vierwaardige kationen, het complexe platina-ion
en het thorium-ion blijken zeer in hun gedrag te verschillen
Zooals uit de tabel blijkt, is er bij een concentratie van vijf

Voor gelatine-HCI waaraan K4FeCya was toegevoegd werd dit
aangetoond. Kruyt en Tendeloo 1. c. pg. 29.

-ocr page 53-

milli-aequivalenten van het platinazout nog slechts 20 % van
de oorspronkelijke viscositeit van het sol over. Bij deze con-
centratie is er in het sol een lichte troebeling ontstaan, die
na eenige dagen gestaan te hebben aanleiding geeft tot een
precipitaat. Bij hoogere elektrolylconcentratie is deze troebe-
ling dermate in een vlokkige massa overgegaan, dat viscositeits-
metingen onmogelijk geworden zijn. Een viscositeit van 20 %
der oorspronkelijke is welhcht aan te zien als de minimale be-
noodigde hoeveelheid om aan het sol zijn bestaanbaarheid

als zoodanig te verzekeren. Hetzelfde namelijk ziet men optre-
den bij ThCli. Hier is bij 5 milli-aequivalenten de viscositeit
tot op 23 % weggenomen, en is het systeem troebel. Bij hoogere
concentraties is het systeem onbestaanbaar, het sol is geheel
uitgevlokt, tot bij 13 miUi-aequivalenten het systeem weer
helder is en dit tot 32.4 milli-aequivalenten verder ook bleef.
Tusschen 5 en 13 milli-aequivalenten is er dus een gebied waar-
bij het sol instabiel is. Ook bij het hexolzout treedt dit ver-
schijnsel op; bij concentraties grooter dan 5 milli-aequivalenten
is het systeem aanvankelijk grauw-wit doch zeer spoedig

1) Het hexolzout is bruin.

-ocr page 54-

vormen zich groote vlokken, die elke meting der viscositeit
onmogelijk maken. Het staat vast, dat er een bepaalde waarde
der oorspronkelijke viscositeit is, waarbij het systeem sol
elektrolyt instabiel wordt. Deze waarde laat zich alleen met
vier- en zeswaardige kationen bereiken, doch deze ionen gedra-
gen zich verschillend in hoogere concentraties.

Bespreking der resultaten

De invloed van elektrolyten in kleine concentratie blijkt op
solen van gummi arabicum zeer groot\' te zijn. Verlagingen
zooals zij hier optreden zijn noch bij agar, noch bij zetmeel,
caseine, kiezelzuur en gelatine aangetroffen

Het algemeen gedrag der ionen met verschillende waardig-
heid stemt met de tot dusver bij andere solen verkregen uit-
komsten overeen. Naarmate het tegengesteld geladen ion hoo-
gerwaardig is, verlaagt het de viscositeit meer; specificiteit bij
gelijkwaardige ionen is er niet.

Het eigenaardige gedrag van ThCl^ verdient eenige nadere
beschouwing. Tot 13 milli-aequivalenten gedraagt het zich
geheel normaal; hoe moet nu echter het afwijkende gedrag bij
hoogere concentraties verklaard worden? Hieraan moet voor-
afgaan een uiteenzetting van de voorstelhng, die men zich
van deze viscositeitsverlaging moet maken.

In zijn verhandeling over de viscositeit van solen, waarin
hij de reeds medegedeelde formule

= [. 5/2,

afleidt, zegt von Smoluchowski i), dat door verandering van
het elektrisch geleidingsvermogen en (of) de lading der dubbel-
laag de viscositeit moet veranderen. Hij vulde de formule
van Einstein 2) met een term aan, die hiervan rekenschap

\') 1. c. pg. 20.

Zie pg. 19.

-ocr page 55-

geeft. Uit deze formule volgt, dat de viscositeit af moet nemen,
wanneer het elektrisch geleidingsvermogen of de lading der
dubbellaag afneemt. In \'t algemeen wordt de lading der dub-
bellaag kleiner, indien aan een sol een elektrolyt wordt toege-
voegd; het is duidelijk dat hierdoor tevens de elektrische weer-
stand afneemt. De condities, waardoor de viscositeit moet
afnemen, zijn dan vervuld, en \'tligt voor de hand deze beschou-
wingen ook op \'t geval van G. A. toe te passen. Aan den
anderen kant is uit elektrokinetische proeven gebleken i), dat
een elektrolyt Z kan verhoogen, ofwel van teeken kan doen
veranderen. In \'t eerste geval hangt \'t er van af hoe x verhoogd
wordt of de viscositeit zal dalen of stijgen, in \'t tweede zal de
viscositeit door een minimum gaan. Deze beschouwingen gelden
alleen zoolang en zoover 9 niet verandert; is dit wel \'t geval,
dan is niets vooruit te zeggen.

Deze door von Smoluchowski genoemde „quasi viskeuse effec-
ten" kunnen dus ook in solen van G. A. optreden; in \'t tweede
gedeelte van dit onderzoek zullen gronden worden aangevoerd,
die afdoende bewijzen, dat zij in \'t geval van G. A. van geheel
anderen aard zijn. Dit voorloopig daargelaten, is \'t toch mogelijk,
zonder met verdere feiten in tegenspraak te komen, op grond
van wat bekend is omtrent het elektrische gedrag van kolloi-
dale oplossingen, het bijzondere gedrag van ThCl^ en NaOH
te bespreken.

Drie- en vierwaardige kationen verlagen de potentiaal in
zeer kleine concentratie tot nul, en geven vervolgens aan \'t
grensvlak een positieve lading. Bij een concentratie van 5—13
milli-aequivalent heeft het thorium-ion de lading der deeltjes

1) Kruyt. Koll. Z. 22, 93. (1918).
Ellis, Zeit. f. physik. Chem.
80, 597 (1912).
Powis, Zeit. f. physik. Chem.
89, 91 (1915).
Fairbrother en Martin, J. Cliem. Soc.
127, 32. (1925).
Elissafoff, Zeit. f. physik. Chem.
79, 385 (1912).
Perrin, Journ. d. Chim. phys.
2, 601 (1904).

-ocr page 56-

zoover verlaagd, dat het sol onbestendig is geworden. Bij 13
milli-aequivalent is het ion in zoodanige concentratie aanwezig,
dat het de deeltjes kan opladen. De oorspronkelijk negatief
geladen G. A. deeltjes zijn thans positief geladen; tusschen
5—13 milli-aequivalenten moet de lading dus nul geweest zijn.
Deze omlading heeft een stijging der viscositeit ten gevolge.
Ofschoon niet met zekerheid is uit te maken of in het geval
van omlading door thorium, de omlading wordt veroorzaakt
door het ion of het door hydrolyse ontstane en in kolloidale
vorm aanwezige hydroxyde, is in het geval van het G. A. sol
zeker het thorium-ion de oorzaak, omdat door de zure reactie
van het sol de hydrolyse sterk teruggedrongen is.

De vraag doet zich voor, waarom het vierwaardige complexe
platinazout en het hexolzout niet een dergelijk gedrag als tho-
rium vertoonen. Het antwoord zal wel gezocht moeten worden
in den invloed, dien behalve de waardigheid ook de grootte
van het ion op deze verschijnselen heeft. Met kleine ionen kan
een grootere ladingsdichtheid dan met grootere bereikt worden.
Op deze kwestie kan hier niet nader worden ingegaan; zij
verdient nog verder onderzoek.

De invloed, die NaOH op de viscositeit van G. A. solen uit-
oefent, toont wederom de uitzonderingspositie, die het OH-ion
door zijn groote beweeglijkheid in elektrokinetische processen
inneemt. In de kleinste concentraties wordt het OH-ion zoo-
danig aan het oppervlak der deeltjes vastgehouden, dat het
opladend werkt. Eerst daarna treedt de ontlading door het
positief geladen Na-ion op.

Zooals aan \'t begin gezegd, zijn de quasi viskeuse effecten bij
solen van G. A. grooter dan bij eenig ander sol ooit gevonden
werden. Het is ondenkbaar, dat een verlaging der viscositeit
tot 20 % der oorspronkelijke\' uitsluitend toegeschreven moet
worden aan veranderingen, die elektrolyten teweeg brengen in
jc en omdat ^ meestal zeer klein is, en uit voorloopige metin-
gen met een G. A. sol bleek, dat ? bijna nul is. Men komt dan

-ocr page 57-

tot de conclusie, dat elektrolyttoevoeging ook 9 beïnvloedt.
Later mede te deelen proeven bevestigen dit volkomen.

De thans vermelde resultaten leveren echter een bewijs te
meer, dat een sol van G. A. zooals dat voor dit onderzoek ge-
bruikt werd, zeer weinig elektrolyt bevat. Indien dit niet het
geval was, zouden de in oplossing aanwezige elektrolyten reeds
een deel van het quasi viskeuse effect hebben weggenomen,
en zou verdere elektrolyttoevoeging zoo\'n grooten invloed
niet kunnen hebben.

-ocr page 58-

HOOFDSTUK V

DEHYDRATATIE VAN HET SOL VAN GUMMI ARABICUM — DE INVLOED
VAN ELEKTROLYTEN IN GROOTE CONCENTRATIE OP DE VISCOSITEIT
VAN HET GUMMI ARABICUM SOL

In het vorige hoofdstuk werd beschreven, dat elektrolyten in
kleine concentratie de viscositeit van het gummi arabicum sol
voor bijna 80 % wegnemen. Het is dus begrijpelijk, dat elektro-
lyten in grootere concentratie, tenzij een viscositeitsverhooging
t.o.v. het milieu mocht optreden, geen bijzonderen grooten
invloed meer kunnen uitoefenen.

Elektrolyten in groote concentratie dehydrateeren het sol.
Het is een welbekend feit, dat eiwitsolen door verschillende
elektrolyten uitgezouten worden, door andere niet, een omstan-
digheid, waarvan men zeer dikwijls gebruik gemaakt heeft om
eiwitten uit haar oplossing neer te slaan en te scheiden. Door de
Jongi) is bewezen, dat voor het agarsol, dat door Mg4S04 wordt
uitgezouten, deze uitzouting berust op een totale vernietiging der
stabiliteit van het sol. Door de eerste hoeveelheid toegevoegde
elektrolyt immers, wordt aan de soldeeltjes de elektrische lading
ontnomen; verdere toevoeging van elektrolyt ontneemt hem
ook de hydratatie, waardoor het sol tevens onbestaanbaar wordt.

Pohl 2) deelt mede, dat G. A. zich niet uit zijn oplossing
laat uitzouten, andere gummisoorten daarentegen wel. Hij maakt
hiervan gebruik om verschillende gom-soorten van elkaar te
onderscheiden en te scheiden.

Uit voorproeven was gebleken, dat een G. A. sol zich inder-
daad niet liet uitzouten met K2S04,Na2S04, (NH4)2S04, MgS04

\') Diss. Utrecht 1921, pg. 79.

4 Zeitschr. f. physiol. Chem. 14, 155. (1890).

-ocr page 59-

NaCl, Na-citraat, NH,F, KCNS, KI, KCl, MgCl., Na-acetaat,
zelfs niet, indien de verzadigingsconcentratie bereikt was.
Het sol bleef volkomen helder. De solconcentratie bleek ook
geen rol te spelen; een 6 % G. A. sol gedroeg zich evenzoo.

Niettemin wordt ook het G. A.sol gedehydrateerd, want
wordt azijnzuur toegevoegd, dan wordt tenslotte een concen-
tratie bereikt, waarbij het sol onbestendig is en uitvlokt.

Voor het onderzoek werd MgS04, dat een preparaat van
Kahlbaum was, en ijsazijn gebruikt. De metingen werden bij
25° uitgevoerd; de mengsels werden in een maatkolfje op de
reeds beschreven wijze gemaakt. Azijnzuur begint bij een con-
centratie van 75 % ijsazijn het sol uit te vlokken. Daarom
werd bij deze metingen een sol van 5% gemaakt; hiervan werd in
het maatkolfje, waarin het ijsazijn was gebracht, 10 cc bijgemengd.

CH3C00H

1) Landolt—Börnstein, Pysikalisch-chemische Tabellen 1912.

-ocr page 60-

In de volgende tabellen vindt men de resultaten der metingen,
grafisch voorgesteld in fig. 6.

Tabel XIII.

conc. in

Elektrolyt

grammo-

i J 1 ofO

^S e

P

leculen

yjw

■>le

Nulproef

0

1.000

1.000

1.622

100

MgSO,

0.060

1.007

1.034

1.170

27.3

0.171

1.020

1.092

1.151

24.3

0.248

1.029

1.138

1.136

21.9

0.374

1.044

1.210

1.124

19.9

0.497

1.058

1.290

1.112

18.0

0.578

1.068

1.350

1.100

16.1

0.650

1.075

1.435

1.092

14.8

0.752

1.085

1.482

1.089

14.3

0.851

1.096

1.570

1.070

11.3

0.994

1.111

1.704

1.055

8.8

Nulproef

0

1.000

1.000

1.598

100

Azijnzuur 1)

0.05

1.000

1.004

1.250

41.8

0.10

1.001

1.011

1.225

37.6

0.25

1.002

1.024

1.199

33.3

0.50

1.004

1.052

1.174

29.1

1.0

1.008

1.101

1.162

27.1

2.0

1.016

1.208

1.148

24.8

4.0

1.031

1.429

1.119

19.9

6.0

1.043

1.578

1.099

16.6

8.0

1.053

1.888

1.092

15.4

12.0

1.066

2.335

1.053

8.9

14.0

1.068

2.460

1.049

8.2

Bij een concentratie van circa 10 möl. azijnzuur bleek het sol een
minimum stabi|iteit te bezitten.

-ocr page 61-

Het systeem alcohol-gummi arahicum sol

Door Scarpai) is reeds beschreven, dat toevoeging van
alcohol aan een gummi arabicum sol dit sol reversibel in den
suspensoiden toestand brengt. Door de Jong 2) is ditzelfde

aangetoond voor een agarsol.

Voegt men bij een 1 % sol van G. A. alcohol, dan treedt er
oogenschijnlijk geen verandering op; brengt men echter bij dit
mengsel een weinig van een elektrolytoplossing, dan vlokt het
sol uit, terwijl, zooals reeds werd medegedeeld, het niet met,
alcohol bedeelde sol zeer stabiel blijft bij toevoeging van elek-
trolyten.

Wanneer aan een emulsoid sol alcohol wordt toegevoegd, invloed van de

, j conc1 V3.n o*.

treedt er steeds een blauwachtige opalescentie op. Oriënteerenüe
proeven leerden, dat een sol van G. A. dit niet vertoont. Het
vermoeden bestond, dat dit van de concentratie zou afhangen, .
een vermoeden, dat volkomen gegrond bleek te zijn en zijn
bewijs vindt in de volgende proeven.

Van een 6 % G. A. sol werden door verdunning met ged.
water verschillend geconcentreerde oplossingen bereid. In
droge uitgestoomde uitvlokglaasjes werd van elke verdunning
telkens 1 cc gebracht en hieraan 5 cc gedestilleerde alcohol
toegevoegd. Naarmate de concentratie geringer was, werd
een zeer duidelijke afname der blauwe opalescentie waarge-
nomen. Bij een begin-solconcentratie van 3 % en lager was de
opalescentie niet meer te constateeren.

Het sol van G. A. in water vertoont in het spleet ultramicros- uitramicros-

j li- copisch onder-

coop een zeer flauwe Tyndall-kegel. Afzonderlijke deeltjes,
hetzij dan enkele verontreinigingen, konden niet onderscheiden
worden. Het met alcohol bedeelde sol, daarentegen, vertoont
een zeer lichtsterke Tyndall-kegel, waarin een groot aantal
sterk lichtende deeltjes, in levendige Brownsche beweging,

1  Koll. Zeitschr. 15, 8. (1914).

2) Diss. Utrecht 1921, pg. 69.

-ocr page 62-

gezien konden worden. Door verdunning met water, werd
volkomen reversibel weer het emulsoid gevormd.

Viscositeitsme- Door toevoeging van alcohol verandert dus het emulsoide

tingen. l a •

sol van G. A. m een suspensoid. Deze verandering moet zich
duidelijk kenbaar maken in een sterke verlaging der relatieve
viscositeit t.o.v. het alcohol-water miheu. Om dit vast te
- stellen werd een reeks viscositeitsmetingen verricht aan een
G. A. sol, waaraan wisselende hoeveelheden alcohol waren toe-
gevoegd. De metingen werden verricht bij
25°. .

Teneinde de reproduceerbaarheid bij de bereiding der meng-
sels grooter te maken, werd gebruik gemaakt van een maat-
kolfje van 100 cc. Hierin werd door middel van een maritelpipet,
als op pag. 22 beschreven, 20 cc van een % sol gebracht!
Onder voortdurend omschudden werd hieraan de alcohol toe-
gevoegd. Het mengsel werd in de thermostaat bij 25° geplaatst
om op temperatuur te komen, waarna met gedestilleerd water,
dat eveneens op 25° was gebracht, tot de streep\' werd bijge-
vuld, en het geheel goed omgeschud.

De overeenkomstige alcohol-watermengsels werden even-
eens bij 25° bereid. De concentratie in gewichtsprocenten werd
door bepaling van het s.g. met een fleschjes Pyknometer van ±
25 cc t.o.v. gedestilleerd water van dezelfde temperatuur en
bérekening uit de alcohol-tabellen, vermeld in het Chemisch
Jaarboekje i), vastgesteld. Alle viscositeitsmetingen en dicht-
heidsbepalingen werden aan twee op gelijke wijze bereide meng-
sels verricht.

In tabel XIV zijn de relatieve dichtheden en viscositeiten
der alcohol-watermengsels bij 25° in kolom 3 en 4 vermeld,

\') Chemisch Jaarboekje. Amsterdam 1920.

-ocr page 63-

Tabel XIV.

/dw a\\

l d,, jl5°

Gew. %
alcohol

/dw a\\

\\ d^ j25°

/iQw a\\

V 7]w /25°

1.0000

0

1.0000

1.000

0.9767

15.7

0.9752

1.761

0.9539

32.3

0.9493

2.487

0.9502

34.4

0.9453

2.537

0.9126

52.7

0.9063

2.571

0.8767

68.2

0.8700

. 2.256

0.8659

72.7

0.8594

2.140

0.8094

94.8

0.8024

1.416

-ocr page 64-

De volgende tabel geeft de resultaten weer van de viscosi-
teitsmetingen aan het systeem G. A.-sol-alcohol. In de tweede
kolom zijn de relatieve viscositeiten t.o.v, water, in de derde

die t.o.v. het alcohol water miheu ondergebracht. Deze waarden
zijn verkregen door die van kolom vier tabel
XIV (pg. 47) en
kolom twee tabel
XV op elkaar te deelen.

Tabel XV.

Gew. %
alcohol

/^s a\\

V ï]w /25°

a\\
a/25°

0

1.290

1.290

15.7

2.205

1.252

32.3

2.989

1.202

34.4

3.028

1.194

52.7

2.765

1.075

68.2

2.330

1.032

72.7

2.179

1.023

-ocr page 65-

In figuur 7 zijn deze waarden als functie van de alcohol-
concentratie voorgesteld terwijl in fig. 8 de waarden van

( _ 1) als functie van de alcohol-concentratie isweergegeven.

\\ï)w a / .

Wanneer aan een G. A. sol alcohol en elektrolyt wordt toe-Grenswaarden.

gevoegd vlokt het sol meestal uit. Bij toevoeging van water
verdwijnt het neerslag weer; oogenschijnlijk is het systeem
dan weer in den emulsoiden toestand overgegaan. Bij nauw-
keurige waarneming echter blijkt, dat de groote vlokken zich
tot kleinere verdeeld hebben, een emulsoid sol is echter niet
teruggevormd. Het sol was dus irreversibel uitgevlokt.

Om de grenswaarden te bepalen werd in een reeks droge
uitgestoomde uitvlokglaasjes gebracht 1 cc van een 3 % G. A.
sol met 10 cc. alcohol; hieraan werd 1 cc elektrolyt van ver-
schillende concentratie toegevoegd. De waarneming der reeksen
geschiedde 8 uur na de menging; als grenswaarde wordt ver-
meld die elektrolytconcentratie in millimolen per Liter, waar-
bij de bovenstaande vloeistof nog juist volkomen helder is.

Grenswaarden

KCl 0.8

KBr 0.8

KI 0.8

KNO3 0.8

NaCl 1.0

NH4CI 0.8

LiCl 1.8

KCNS 0.6

BaClj 0.2

SrCla 0.2

CaCl^ 0.2

Co(NH3)eCl3 0.12

Naarmate de valentie van het kation stijgt, daalt de grens-
waarde. De verschillen zijn echter niet zoo evident als bij an-
organische suspensoiden het geval is. Sulfaten (MgSOi en
K2SO4) en K^FeCye brachten het systeem niet tot uitvlokking.

Bespreking der resultaten

De twee stabiUteitsfactoren van een emulsoid-sol, de elek-
trische lading en de hydratatie, worden beide door elektrolyten

4

-ocr page 66-

beïnvloed. Terwijl echter de elektrische lading door elektrolyten
in kleine concentratie wordt weggenomen, wordt de hydratatie
eerst bij hoogere concentraties gewijzigd. Krachtiger wordt
de hydratatie door alcohol veranderd; de elektrische lading is
dan echter nog aanwezig. Dit is de eenvoudigste voorstelling
die men zich maken kan, en die ook inderdaad in een enkel
geval de feiten weergeeft.

Bij het G. A. sol blijken de verschijnselen niet zoo eenvoudig
te zijn. Aan den eenen kant kunnen de groote quasi viskeuse
effecten onmogelijk alleen aan een verandering van den elek-
trischen toestand der deeltjes worden toegeschreven; aan den
anderen kant blijkt een elektrolyt alleen onvoldoende te zijn
om de stabiliteitsfactoren van het emulsoid sol op te heffen, ,
zoodat het sol uitvlokt, en blijken sommige elektrolyten
(MgSOj, K2SO4, K^FeCye) niet in staat een gedehydrateerd sol
mt te vlokken.
De verklaring hiervan moet waarschijnlijk
hierin gezocht worden, dat de SO^-ionen peptiseerend werken.
Lyotrope invloeden kunnen hier een rol spelen, in dezen zin,
dat de door de alcohol gedehydrateerde deeltjes wederom een
geringe hydratatie krijgen, die voldoende is om het systeem
stabiel te maken. Zooals immers reeds bleek bij de proeven
over den invloed
van MgSO^ in grooter concentratie op het
G. A. sol, moet men wel aannemen, dat het G. A. sol aan een
geringe hydratatie voldoende heeft om stabiel te zijn.

Een op dit moment nog geheel open kwestie is het verband
tusschen hydratatie en elektrische lading. In het tweede deel
zullen resultaten besproken worden, die een eerste poging zijn
om hierin licht te brengen. In hoeverre echter de elektrische
lading beïnvloed wordt door een dehydratatiemiddel als alcohol,
daarvan is nog niets bekend. Dat zulk een invloed er zijn moet,
blijkt zonder meer, indien men bedenkt, dat het elektrisch ge-
leidingsvermogen en de dielektrische constante, twee factoren,
die zeker de elektrische lading der deeltjes beïnvloeden, sterk
veranderen.

-ocr page 67-

Voor het sol van G. A. moet men tot het besluit komen, dat
de twee stabüiteitsfactoren der emulsoiden, elektrische lading
en hydratatie, geen onafhankelijk veranderlijken zijn. Bij de
eiwitten weet men, dat de hydratatie met de lading sterk ver-
andert; bij andere emulsoide solen is deze afhankelijkheid van
hydratatie en lading waarschijnlijk gering, en kon zij aan de
waarneming ontsnappen. Het sol van G. A. maakt hierop
een uitzondering; dit werd de aanleiding den elektrischen toe-
stand der deeltjes uitvoeriger na te gaan.

-ocr page 68-

TWEEDE DEEL

INLEIDING

Meermalen was er in het eerste deel aanleiding er op te wijzen,
dat meerdere l^ennis van den elektrischen toestand der emulsoide
sol deeltjes zeer gewenscht is. De eenige wijze waardoor men hier-
toe komen kan, is de bepahng van de kataforetische snelheid
(K. S.) der deeltjes. Het heeft niet aan pogingen ontbroken
om deze grootheid experimenteel te bepalen, zoowel voor sus-
pensoide als voor emulsoide sol deeltjes. Indien het een sus-
pensoid sol betreft, kan men of een macroscopische of een
microscopische methode volgen; voor een emulsoid sol is de mi-
croscopische methode volkomen uitgesloten, omdat de deeltjes
onzichtbaar zijn. Voor de bepaling van de K. S. van emulsoide
solen werd een methode uitgewerkt, waarmee de metingen
nauwkeuriger en meer reproduceerbaar verricht konden worden,
als met de bestaande methoden. Aan de hand van dit materiaal
werd het mogelijk een beter inzicht te verkrijgen in de constitutie
van emulsoide sol deeltjes.

Het hgt buiten het bestek van dit proefschrift uitvoerig bij
de kataforetische verschijnselen stil te staan. Men zie hiervoor
het uitnemende samenvattende artikel van M. v. Smoluchowski
in Graetz Handbuch der Elektrizität und der Magnetismus
Band II, 1921.

Toevoeging van een elektrolyt aan een sol heeft ten gevolge,
dat de K. S. verkleind of vergroot wordt, d.w.z. het potentiaal-
verschil in de dubbellaag wordt verlaagd of verhoogd. Of en in
hoeverre toevoeging van een neutrale elektrolyt aan een emulsoid

-ocr page 69-

sol de hydratatie wijzigt, daarvan is niets bekend. Een directe
methode om dit na te gaan is er niet, men kan dus alleen trachten
langs indirecten weg tot een oplossing te komen. Wanneer n.1.
het quasi viskeuse effect toegeschreven moet worden aan eeii
verlaging van de elektrische lading in de dubbellaag, waarbij
de hydratatie niet of zeer weinig verandert, dan zal men uit
de formule van von Smoluchowski r en cp kunnen berekenen.
Immers, men heeft dan slechts van een reeks solen, van gelijke
concentratie en voorgeschiedenis, de viscositeit, het elektrisch
geleidingsvermogen en het potentiaalverschil in de dubbellaag
te bepalen, en kan dan uit telkens twee reeksen dezer metingen
(index 1 en 2) door berekening r en 9 vinden.

De formule van von Smoluchowski toepassende vindt men:

, _ (v]s2 - ^0) D^ - (^si - ^0) D^
^ 4 — Tisa) Xi X2 7)0.

4(7)31 — Vlo) /TTN

Metingen aan zetmeelsolen verricht leidden tot het resultaat,
dat op deze wijze alleszins waarschijnlijke waarden voor r en 9
gevonden worden. Het sol van G. A. bleek zich echter geheel

anders te gedragen.

Dit onderzoek werd uitgevoerd om iets te weten te komen van
het verband tusschen hydratatie en lading bij emulsoide solen
eensdeels, en anderdeels in enkele gevallen een weg te wijzen
ter bepaUng van de deeltjes grootte van emulsoide solen. De
bepaling van de lading in de dubbellaag neemt hierbij een voor-
name plaats in; een methode werd daartoe uitgewerkt, die alge-
meen toegepast kan worden, om langs macroscopischen weg de
kataforetische snelheid der deeltjes te bepalen.

-ocr page 70-

HOOFDSTUK VI

DE BEWEGING VAN EEN SOLDEELTJE IN EEN ELEKTRISCH VELD

In een kolloidale oplossing zijn de deeltjes omgeven door een
elektrische dubbellaag. Bevinden de deeltjes zich in een elektrisch
veld en bewegen zij zich naar de anode, zijn zij dus negatief
geladen, dan bevindt zich de negatieve kant der dubbeUaag
aan de zijde van het deeltje, de positieve in het milieu. Het
systeem als geheel is elektrisch neutraal; in een elektrisch veld
bewegen de ionen van het buiten belegsel der dubbellaag zich
naar de kathode; het deeltje beweegt zich in tegengestelden
zin. Voor deze kataforetische beweging is door von Helmholtz ^
een formule afgeleid

KRD

u = --

47175

waarin u = de snelheid in cm/sec.

C = het potentiaalverschil der dubbellaag.
H = potentiaalverval per cm.
D = dielektrische constante
7] = viscositeit van het miheu.
waarbij hij uitging van de onderstelling, dat de dubbellaag een
eindige afmeting heeft en als een condensator beschouwd kan
worden.

De kataforese en andere elektrokinetische verschijnselen zijn
ook Lamb een onderwerp van studie geweest. Hij komt
in het algemeen tot dezelfde formules als Helmholtz, met dit
verschil, dat hij een correctie invoert voor het glijden (sUpping)

Wied. Ann. 7, 337. (1879).

\') Rep. Brit. Ass. Adv. of Science (1887). 495.

-ocr page 71-

van de vloeistof langs den vasten wand. Indien een vaste wand
aan een vloeistof grenst, dan is zijn vooronderstelling, dat die
wand wel een zeer groote, doch geen oneindige weerstand biedt
aan de verplaatsing van de vloeistof langs dien wand. Zij in dit
geval l een maat voor de „slip", dan is de aan te brengen cor-
rectie term i, waarin
d voorstelt de afstand tusschen de wand

en de vloeistof. Deze grootheid d zal niet veel verschillen van
10"® cm.; de invloed van de term l zal eerst voor den dag komen,
als de uitwendige krachten zoo groot worden, dat zij de onmid-
dellijk aan den wand grenzende vloeistof laag in beweging
brengen. De ervaring leert, dat deze vloeistoflaag zeer sterk
door den wand is geadsorbeerd en uiterst moeilijk te verwijderen
is. Er is dan ook alle reden om aan te nemen, dat gewoonlijk
de correctieterm van Lamb van geringen invloed zal zijn.

Men moet zich dus voorstellen, dat de beweging van een vloei-
stof langs een vasten wand of omgekeerd niet plaats grijpt langs
het grensvlak vast-vloeistof, maar dat aan de vaste phase
een uiterst dunne laag der vloeistof onbeweeglijk vast zit, en dat
de beweging der vloeistof geschiedt langs deze „geadsorbeerde
vloeistoflaag".

Freundlich i) heeft er op gewezen, dat aan het grensvlak van
een wand met een oplossing twee potentiaalverschillen onder-
scheiden moeten worden: de thermodynamische of Nerntsche
potentiaalsprong en de elektrokinetische.

In fig. 9 is bij A een wand voorgesteld, rechts waarvan zich
een oplossing bevindt, die ionen bevat. In het algemeen zal er
een potentiaalverschil optreden tusschen den wand en de vloei-
stof; het potentiaal verloop is aangegeven door de lijn AB.
Een deel van dit potentiaalverloop, AD, heeft plaats in de aan
den wand geadsorbeerde vloeistoflaag, het andere deel valt
er buiten. Is nu de potentiaal van den wand 4^0. die bij D

1) Trans. Far. Soc. 16, (1921), Appendix pg. 146.

Kapillarchemie 2e druk. pg..342. •

-ocr page 72-

dan wordt, wanneer de vloeistof en de wand t. o. v. elkander
bewogen worden, de elektrokinetische potentiaal ijji gemeten;
de potentiaal in de vloeistof is nul. In de figuur is dan ij;,, de

thermodynamische potentiaal. Freundlich noemt de elektro-
kinetische potentiaal de thermodynamische s.

Elektrolyten beïnvloeden de elektrokinetische potentiaal zeer
sterk, doch niet de thermodynamische,\' de eerste is ook kleiner
dan de laatste. Haber en Klemensiewicz i) hebben de thermo-
dynamische potentiaal aan glas onderzocht; de elektrokine-
tische potentiaal aan glas is door Kruyt Freundlich en
Rona aan de stroomingspotentialen bestudeerd.

De dubbellaag strekt zich uit van den wand tot B; Gouy
noemt haar „diffuse dubbellaag".

Indien een geladen wand zich in een oplossing bevindt, die
ionen bevat, dan zal in de nabijheid van dien wand de ionen-
verdeeling niet overal dezelfde zijn. Is de wand positief geladen,
dan zal de dichtheid der anionen aan den wand grooter zijn
dan op iets grooter afstand. Naarmate de afstand grooter wordt,
neemt de dichtheid af en gaat tenslotte in die der oplossing over.
Omgekeerd is de dichtheid der kationen aan den wand kleiner

Zeitschr. f. physik. Chem. 67, 385. (1909).

») Koll. Z. 22, 81. (1918).

») Sitz.ber. Preusz. Akad. d. Wiss. 20, 397 (1920).

•) Journ. d. Phys. (4). 9, 457 (1910).

-ocr page 73-

dan in de oplossing. De overmaat der anionen bepaalt de lading
op elk punt.

In de aan den wand geadsorbeerde laag is de dichtheid der
anionen het grootst, het potentiaalverval zal er dus het grootst
zijn. Gouy berekent het evenwicht, dat zich instelt wanneer
de anionen door den wand worden aangetrokken, de kationen
afgestooten, terwijl anderzijds de warmtebeweging streeft naar
een overal gelijke ionenverdeeling. Hij komt tot de volgende
formule

Nkk- 1)  1) = ^ waarin

Nk en Na het aantal kat- en anionen per volumeeenheid m
de oplossing;

aK en a^ de coëfficiënten waarmee men deze moet vermenig-
vuldigen om het aantal aan den wand te berekenen.

e de lading per oppervlakte eenheid op den beschouwden afstand.

D de dielektrische constante.

Denkt men zich de lading in de elektrolytoplossing in haar
zwaartepunt vereenigd, beschouwt men de dubbellaag dus als
een Helmholtz\'sche dubbellaag met veranderlijke dikte 8, dan
is duidelijk, dat 8 kleiner wordt, naarmate de lading van den
wand en in de oplossing grooter is. Voor een wandlading van
10 elektrostatische eenheden berekende Gouy da volgende
waarden voor S:

i/io N. aan ionen 0.96 [x[x
Viooo N. „ „ 9.6 [xfx
Zuiver water 10.10 [
jl[x

Bij kleine lading kan de dikte van de dubbellaag dus zeer

groot zijn.

Stem\'s theorie der diffuse dubbellaag ^ ligt in beginsel op-sj-j^j^-;
gesloten in die van Gouy. In haar doorvoering wijkt zij echter dubbellaag,
hiervan af, daar zij de mogelijkheid opent in de dubbeUaag

\') Zeitschr. Elektroch. 30, 508. 1924.

-ocr page 74-

twee gedeelten te onderscheiden, die een afzonderhjke behan-
deling noodig en mogelijk maken en het inzicht in de structuur
der dubbellaag ten goede komen.

In fig. 9 is bij A schematisch een positief geladen wand voor-
gesteld; deze bevindt zich in een oplossing, die ionen bevat.
Tegenover de positief geladen wand staan negatieve ionen en
indien er geen moleculaire warmtebeweging zou zijn, zouden
alle negatieve ionen zich op een afstand S, de gemiddelde
straal der ionen bevinden, en zou de Hemholtz\'sche dubbel-
laag gevormd zijn. Ten gevolge van de moleculaire warmtebe-
weging zal een deel dier ionen op grooteren afstand van den
wand en vrij beweeglijk zijn. Zij zullen zich diffuus in de oplos-
sing verdeelen en naarmate de afstand van den wand grooter
wordt, naar die mate nadert de concentratie der anionen tot
die der oplossing. De dichtheid der anionen is dus het grootst
op zeer kleinen afstand van den wand. Over dezen afstand zal
ook het potentiaal verval het sterkst zijn. Zij in fig. 9 de
potentiaal van den wand, dan zal over den afstand S deze poten-
tiaal gedaald zijn tot ij^i, op een afstand van den wand grooter
dan S treedt het diffuse deel op. en daar de potentiaal op on-
eindigen afstand van den wand nul is, is het potentiaalverschil
aan de diffuse dubbellaag »l^o—dat in elektrokinetische ver-
schijnselen gemeten wordt, en dus dezelfde is als de ^-potentiaal
van Freundhch. In deze theorie is vereenigd die van Helmholtz
en van Gouy; zij geeft een bevredigende vericlaring eenerzijds
van de experimenteel bepaalde capaciteit der dubbellaag,
anderzijds van de elektrokinetische verschijnselen.

Wanneer de lading aan den wand per cm.^ Uq is, op een
afstand S, — n^, en in de diffuse laag — n^, dan is

no = n^ -f n^.

Hierin is

d

waarin S de dielektrische constante van het medium over den
afstand S.

-ocr page 75-

Rekening houdende met de adsorbtie der ionen aan den wand
leidt Stern af

/I 1 \\

ni = FZ

j _FVi/RT 1 Ffi/KT

r ï^ /

waarin Z = het aantal molen van een ion
F = 96540 coulomb
R = gasconstante
T = temperatuur.
Voor na, in de diffuse laag, wordt gevonden

(F-/-, _

2RT\\
/

waarin D de dielektrische constante van water is.

Hieruit blijkt, dat ni, evenredig is aan de concentratie, n2
evenredig is aan Vc- Bij afnemende concentratie zal dus n^
verdwijnen en Uj gaan overheerschen,
m. a. w. het potentiaal-
verval ligt bij oneindige verdunning geheel in het diffuse deel.
Omgekeerd zal bij toenemende concentratie de adsorbtielaag
meer op den voorgrond komen, het potentiaalverval over den •
afstand S wordt steeds steiler. Wanneer n^ t.o.v. Ui verwaarloosd
kan worden, wanneer dus de elektrolyt concentratie groot ge-
noeg is om van het diffuse gedeelte te kunnen afzien, dan wordt
het elektrokinetische potentiaalverschil door n^ bepaald. Aan
de formule voor n^ voldoen twee
wortels voor de concentratie;
in de curve moet dus een maximum of minimum optreden;
inderdaad werd dit in vele gevallen, bij
stroomingspotentialen,
peptisatie van kolloidale oplossingen en omlading aangetoond.

Stern\'s theorie houdt geen rekening met den rol, die het water
eventueel bij den opbouw van den dubbellaag vervullen kan.
Dat bij lyophile solen een beïnvloeding door het water er zijn

moet, lijdt geen twijfel.

Ook Gyemant i) denkt zich tusschen twee phasen een g^ens-The^rie^van

1) Zeitschr. f. physik. Chem. 108, 387 (1924).

-ocr page 76-

phase. In den gedachtengang van Van der Waals vormt deze
grensphase naar beide zijden den overgang naar de beide phasen.
Het geheele
thermodynamische potentiaalverschil s tusschen
de beide phasen bestaat uit twee gedeelten; is de eerste phase
het milieu, water, dan is het potentiaalverschil tusschen
water en de grensphase, Sg dat tusschen grensphase en de tweede
phase. De grootte van de elektrolcinetische potentiaal ^ wordt
bepaald door de plaats waar de verschuiving der phasen langs
elkaar plaats heeft. De grootheid C behoeft dus niet gelijk aan
Sj te zijn, doch kan er een deel van zijn, afhankelijk daarvan of
de grensphase geheel of ten deele aan de tweede phase onbe-
weeglijk vast zit. Gyemant leidt een formule af, die verband
legt tusschen ^ en

waarin D^ = dielektrische konstante van water
Dg = dito van den grenslaag

Cow = totale elektrolyt concentratie in de waterphase
Co = dito in de grensphase.

Aanwezige ionen verdeelen zich ongelijk over de grensphase
en de waterphase, tengevolge van asorbtie; de concentratiever-
schillen geven aanleiding tot potentiaalverschillen, en bij bepaalde
verondersteUingen over de adsorbtie is het mogelijk
Ej te berekenen
en daaruit ^ Deze beschouwingen gelden alleen voor twee
vloeistofphasen; uit de formule volgt immers dat voor Cow = O,
C = Si wordt, terwijl voor een vaste wand grenzend aan een
oneindig verdunde elektrolyt oplossing C = e wordt.

Het blijft een bezwaar, dat bij deze berekeningen van poten-
tiaalverschillen uit concentratieverschillen, de concentraties
als scherp begrensde gebieden worden opgevat; de grensphase
daarentegen wordt diffuus gedacht.

-ocr page 77-

Labes 1) berekent de ionenverdeeling aan een wand voor meer-
dere ionen en neemt eveneens het bestaan van een onbeweeglijke
vloeistof laag tusschen de beide phasen aan.

Naarmate de ionenconcentratie in de beweeglijke phase grooter
is, zal de neutralisatie der wandlading in de onbeweeglijke vloei-
stoflaag voor een grooter gedeelte plaats hebben, m.a.w. het
potentiaalverloop tusschen de beide phasen is des te sterker
naarmate de elektrolytconcentratie in de beweeglijke phase

Mac Bain\'s

grooter is. . Theorie.

Mac Bain en zijn leeriingen hebben uitgebreide onderzoekm-
gen verricht aan zeepoplossingen. Op grond
van deze onderzoe-
kingen komen zij tot het resultaat, dat zeepoplossingen behooren
tot de semi-koUoidale oplossingen; in een zeepoplossing zijn er
een aantal deeltjes, die moleculair in oplossing en gedissocieerd
zijn; een ander deel bestaat uit secundaire deeltjes, die opge-
bouwd zijn uit zeepmoleculen; een deel van deze draagt een
elektrische lading, die ontstaat door dissociatie van een deel
der constitueerende zeepmoleculen; een ander deel draagt geen
elektrische ladingen. Niettemin gedragen de „ionic micelles" zich
als ware ionen, hetgeen uitkomt in het elektrisch transport«) m

zeepoplossingen (kataphorese, elektroendosmose, geleidingsver-
mogen). Deze resultaten leidden hem er toe, de bestaande in-
zichten omtrent structuur van de dubbellaag te herzien, m
dezen zin, dat Mac Bain zegt, dat de voorstellingen als door
Helmholtz en Gouy ontwikkeld de experimenteele resultaten
niet verklaren kunnen. De dikte\'van de
dubbellaag bereikt be-
dragen, die niet te aanvaarden zijn; de theorie van Gouy en

Freundlich, dat aan den wand een uiterst dunne laag geadsorbeerd

• is, waarin een zeer steil potentiaalverval zou bestaan, is een
onaannemelijke tegemoetkoming om de experimenten op een

1) Zeitschr. f. physik. Chem. 116, 1. 1925.

») Trans. Far. Soc. 9, 99. 1913; Third Rep. on Coli. Chem. 1920, pg.
Fourth Report on Coli. Chem. 1922, pg. 244.

2) J. Phys. Chem. 28, 706. 1924.

*) Mary Evelyn Laing, J. Phys. Chem. 28, 673. 1924.

-ocr page 78-

begrijpelijke wijze te verklaren. In plaats van dit alles, moet
men zich voorstellen, dat het oppervlak van een geladen wand
bedekt is met een laag ionen van tegengestelde lading, maar
in deze laag zijn eenige ionen uitgevallen; deze zijn vrij-beweeg-
lijk, en geven aanleiding tot het optreden van potentiaalver-
schillen. Bij het optreden van stroomingspotentialen in een capil-
lair zouden in een buis van 6 Meter dan slechts twee vrij-be-
weeglijke ionen zijn. Zonder meer is niet in te zien, waarom
deze twee ionen zoo bevoorrecht zijn, nog minder waarom dan
bij elektrolyttoevoeging, zooals uit metingen gebleken is, de
potentiaal zou stijgen. Immers de lading per cm^ in de oplossing
wordt hierdoor verhoogd; de twee vrije plaatsen op het wand-
oppervlak zouden onmiddellijk bezet moeten worden, en het
potentiaalverschil zou nul geworden zijn en blijven. Het tegendeel
leert echter de proef.

-ocr page 79-

HOOFDSTUK VII

METHODIEK

Voor de bepaling der kataforetische snelheid (K.S.) van deel- Methode van
tjes van emulsoide solen is men uitsluitend aangewezen op de
methode, die in principe door Burton is aangegeven.

In het laagste punt van een wijde U-vormig omgebogen
buis, die van een millimeterverdeeling is voorzien, is een eenige
malen rechthoekig omgebogen nauwe buis aangebracht, die
aan haar uiteinden een reservoir draagt. De verbinding tus-
schen de U-buis en de nauwe buis wordt verkregen door
openen van een glazen kraan. In de U-buis brengt men wat
water, in het reservoir het te onderzoeken sol. Door voor-
zichtig openen der kraan laat men het sol toevloeien; het
water wordt in beide buizen omhoog gedrongen, door een
scherp grensvlak in het sol hiervan gescheiden. In de beide
beenen der buis is boven een elektrode aangebracht; indien het
water de elektroden omspoelt, wordt de kraan voorzichtig ge-
sloten, en een potentiaal verschil aan de elektroden aangelegd.
Hierdoor zal het grensvlak in het eene been dalen, in het andere
stijgen. Deze verplaatsing van het grensvlak in een bekende tijd
onder invloed van een bekend potentiaalverval is een maat
voor de K.S.

Aan het apparaat van Burton zijn verschillende bezwaren
verbonden. Bij stroomdoorgang heeft aan de electroden steeds
elektrolyse plaats. De elektrolyseproducten komen in de vloei-

\') Phil. Mag. (6). 11, 436. 1906.

-ocr page 80-

stof, en kunnen ook het sol bereiken; vooral wanneer, zooals
in Burton\'s apparaat, de afstand elektrode-sol klein is, zal dit
aanleiding geven tot groote onnauwkeurigheden. Deze onnauw-
keurigheden zullen des te grooter worden, naarmate de boven
het sol staande vloeistof elektrolytarmer is.

Bij de microscopische waarneming der K.S. wordt de bewe-
ging van een soldeeltje waargenomen in zijn eigen milieu;
dit is de eenig juiste werkwijze. Bij de macroscopische waar-
neming zou men dan boven het sol de intermicellaire vloeistof
moeten brengen. Waar het suspensoiden betreft is dit uiterst
moeilijk; men zou het sol moeten ultrafiltreeren, en het filtraat
als bovenstaande vloeistof moeten gebruiken. Voor grootere
hoeveelheden heeft echter de ultrafiltratie onoverkomelijke
bezwaren. Een uitzondering moet hierbij gemaakt worden voor
ohe-emulsies, waarbij de mogelijkheid bestaat om door centri-
fugeeren voldoende hoeveelheden der intermicellaire vloeistof
te verkrijgen; door Limburg i) is deze methode dan ook met
succes toegepast. De scheiding van deeltjes en milieu bij emul-
soiden is tot dusver voor dit doel onmogelijk.

Teneinde nu den invloed der elektrolyseproducten op het
sol zoo gering mogelijk te maken, moet men dus zorgen, dat de
afstand der elektroden tot het sol groot is en dat er geen elek-
trolyseproducten ontstaan, hetgeen bereikt kan worden door
gebruik te maken van omkeerbare elektroden.

Daar emulsoiden gewoonlijk kleurloos zijn, rijst hier de
moeilijkheid het grensvlak zichtbaar te maken.

Svedberg en Jette 2) werkten een methode uit. waarbij zij
de grensvlakken bij eiwitsolen zichtbaar maakten door gebruik
te maken van ultraviolet licht. De eiwitsolen vertoonen nl.
bij behchting met ultraviolet licht fluorescentie; de scheiding
tusschen water en sol wordt zichtbaar en kan gefotografeerd
worden. Het grootste bezwaar, aan deze methode verbonden,

\') Diss. Delft 1924.

Journ. Amer. Chem. Soc. 45, 954. 1923.

-ocr page 81-

is, dat men genoodzaal^t wordt de apparaten in een luclit tliermo-
staat te plaatsen, waarin de temperatuur moeilijk overal gelijk-
matig constant gehouden kan worden.

Michaelis kon zijn U-buis aan den onderkant, waarin het
sol zich bevond, met twee kranen afgrenzen, en analyseerde den
inhoud van de rechte einden voor en na den stroomdoorgang.
Deze methode is echter niet geschikt voor metingen der K. S.;
slechts de bewegingsrichting kan worden vastgesteld.

Bij dit onderzoek gebruikte methodiek

Het kataforese apparaat is een verbeterd toestel van Burton, ^p^J®^^"^"®
zooals reeds door de Jong is gebruikt\'. Aan de rechte stukken
en ongeveer halverwege van een U-vormig omgebogen buis A
(zie fig. 10) zijn twee buizen van gelijke diameter aangesmolten
(Bl en Ba). In deze buizen, B^ en Bg zijn platinadraden inge-
smolten, Dl en Dg, die in een nauw buisje, dat met kwik gevuld
is, uitkomen, Ci en Cg. De buizen Bi en Bg zijn voorts voorzien
van glazen kranen, Ei en Eg. Aan den onderkant van de U-vor-
mige buis A is een tweemaal rechthoekig omgebogen capillair
F aangebracht, die boven een bol G draagt en voorzien is van
een kraan K, die geopend en gesloten kan worden door een
lange glazen hefboom H. Het koperen montuur waaraan het
apparaat kan worden bevestigd, M, omvat de beide buizen Bi
en Bg en steunt de capillair F; aan de rechterzijde draagt het
een arm, die bovenaan rechthoekig is omgebogen en vierhoekig
is afgevijld. Dit vierhoekig afgevijlde einde past in een steun-
nok, voorzien van een schroef, die aan de thermostaat is vast-
gemaakt; op deze wijze wordt het apparaat in de thermostaat
bevestigd. Door de vierhoekige arm wordt een constante op-
stelling verkregen.

De platina-elektroden werden verkoperd door elektrolyse

Biochem. Zeitsclir. 16, 81. 1908.

Diss. Utrecht 1921.

-ocr page 82-

van een kopersulfaatoplossing; de buizen B^ en Bg werden met
een 2 % agar-sol gevuld, dat 5 % kopersulfaat bevatte. Het
vloeibaar agarsol werd met een trechter met omgebogen punt

Fig. 10.

door het rechte been A in B gebracht en tot boven de kraan
E opgezogen tot het sol circa 0.5 cm. vóór de elektrode stond,
waarna de kranen Ei en Ej gesloten werden. De beenen van het
apparaat werden daarna horizontaal geplaatst, het sol koelde
af en gelatineerde, het grensvlak van het sol stond loodrecht
.op den glaswand.

-ocr page 83-

Tijdens het vooronderzoek werd aan het agarsol 1 % koper-
sulfaat toegevoegd; het bleek echter, dat door polarisatie der
elektroden spoedig onregelmatigheden in den stroomdoorgang
optraden. De concentratie van het kopersulfaat was te klein, en
de omgeving der elektroden werd spoedig arm aan kopersulfaat.
Voor een gemiddelde duur van 4 uur voor de metingen bleek
een 5 % kopersulfaat oplossing goed te voldoen.

Om het grensvlak van emulsoiden te kunnen waarnemen. Belichting,
moet men gebruik maken van het Tyndall-licht. Hoe sterker
de lichtbron is, hoe beter het Tyndall-licht waar te nemen is.

Een sterke lichtbundel kan echter aanleiding zijn, dat er
een onregelmatige verwarming van de vloeistof in het kataforese
apparaat plaats heeft. Een voldoende belichting met een 6-
Volt lampje werd op eenvoudige wijze bereikt door het rechte
einde der U-buis te omgeven door een koperen huls N, die
van binnen zwart gelakt is. Deze huls is beneden voorzien van
een spleet Sp van ca. O.Sxm. breedte, en boven afgedekt door
een metalen plaatje, waarin een opening is gemaakt. Het 6-Volt
lampje is gemonteerd op een houten houder O, en is omgeven
door een koperen cylinder P, die voorzien is van een koperen
tubus T. Het lampje is
zoo gemonteerd, dat de gloeidraad
boven de tubus zit. De houder O is voorzien van een klem (op
de fig. niet te zien), waarmee zij op de rand van de thermostaat
bevestigd kan worden en waardoor zij in de gewenschte rich-
ting en op verlangde hoogte gesteld kan worden. Aan de klem-
men Ri en Rg worden de polen van een 6-Volt accumulatoren-
batterij verbonden. Op deze wijze wordt bereikt, dat de voor de
waarneming van het Tyndall-licht nadeelige Uchteffecten wor-
den opgeheven. De intredende lichtbundel is zoo smal, diameter
0.5 cm., dat zij geen aanleiding geeft tot lichtreflexen aan den
wand van de buis. De waarneming werd aanvankelijk nog
bemoeilijkt door lichteffecten in de knie van de buis Dg; om
deze op te heffen werd aan de huls een koperen plaatje gesol-
deerd.

-ocr page 84-

Aflezing. Er wérd voor gezorgd (zie beneden), dat liet grensvlais zich
bevond vóór de spleet Sp. De aflezing geschiedde met behulp
van een inrichting, weergegeven in fig. 11. Een wijzer A is
aan een koperen staafje bevestigd, dit is boven voorzien van
een schroefdraad D. Door de moer E kan het op en neer be-

Fig. 11.

wogen worden; glijvlakken, die langs de stift F loopen, aange-
bracht door den wand van de koperen cylinder C, geven het
een vaste stand. Bij G is de staaf van een millimeterverdeehng
voorzien.
Het montuur M draagt het geheel; tevens dient het
om de afleesinrichting op den wand van de thermostaat vast te
maken,
waartoe het voorzien is van de klem Mj. Aan de bovenzijde
van de nok N heeft de aflezing plaats. Voor aflezing van den
stand van het, grensvlak werd de bovenkant van den wijzer A
hiermede gelijk gesteld. Bij een, goed grensvlak is met eenige
oefening gemakkelijk te bereiken, dat, door het hoofd op en

-ocr page 85-

neer te bewegen, een stand gevonden wordt, waarbij de oogen
op gelijke hoogte met het grensvlak staan en dit scherp gezien
wordt. Indien het grensvlak vervaagd is, is dit niet mogelijk.

In een groote thermostaat konden vier apparaten worden op-Thermostaat,
gesteld. Op den rand van de thermostaat was in \'t midden en in
de lengterichting een koperen staaf bevestigd; deze was voorzien
van vier nokken, waarin het koperen montuur M der apparaten
kon worden vastgeschroefd. Deze nokken waren, evenals de
apparaten, genummerd. Vóór elk apparaat werd bovendien
op den rand van de thermostaat de klem voor den houder O
en de afleesinrichting bevestigd. Bij het plaatsen en wegnemen
der apparaten behoefde alleen de lichtbron verwijderd te wor-
den. De afleesinrichting kon op haar plaats gelaten worden,
omdat zij geheel vrij van het apparaat was opgesteld. Bij elke
afleesinrichting behoorde dus een bepaald apparaat. Hierdoor
en door de nummering der apparaten was verwisseling der ap-
paraten onderhng uitgesloten.

Tijdens de kataforese metingen moeten de apparaten trilvrij Opstelling,
staan. De thermostaat werd daartoe geplaatst in de kelder
van \'t van \'t Hoff-Laboratorium. De polen van de accumulatoren
batterij, voor de meting benoodigd, kwamen uit in twee bakjes
met kwik. In het eene kwamen vier draden samen, die elk naar
één der electroden van de vier apparaten leidden; het andere
was omgeven door vier bakjes met kwik, waarin de draden
van de vier andere elektroden uitkwamen. Door middel van
■een
vorkje van koperdraad werd de verbinding met de tweede
pool tot stand gebracht.

De schakelaars voor de vier verlichtingsapparaten waren op
een afzonderlijk tafeltje gemonteerd.

De temperatuur der thermostaat werd met een groote toluol-Temperatuur,
regulateur geregeld. In de thermostaat mocht niet geroerd
worden; het grootste temperatuursverschil, dat op verschillende
plaatsen in de thermostaat geconstateerd werd, bedroeg O.T C.^
Om zeker te zijn, dat onder deze omstandigheden het grensvlak

-ocr page 86-

niet aan sclierpte te lijden had, werd nagegaan hoe dit zich
zonder stroomdoorgang gedroeg. Het bleek, dat het grensvlak
langer dan vier uren volkomen scherp bleef. De voorwaarden,
waaronder de proeven verricht werden, zijn dus volkomen vol-
doende.

De meting van den tijd, gedurende welke de stroomdoorgang
plaats had, geschiedde met een goed loopend horloge, tot op
één minuut. Deze nauwkeurigheid is groot genoeg, daar de
metingen 2 tot 4 uur duurden.

Het potentiaalverschil aan de elektroden bedroeg 14 volt. De
kataforetische snelheid is evenredig aan het potentiaalverval
per c.m. Al is dus een groot potentiaalverval te verkiezen uit
een oogpunt van nauwkeurigheid, zoo staat hier tegenover,
dat het tot belangrijke storingen aanleiding geeft. De ontwikkelde
warmte kan niet snel genoeg worden afgevoerd en geeft aanleiding
tot convectie stroomen, die in korten tijd het grensvlak dermate
vervoi-men, dat elke meting onmogelijk wordt.

De afstand der elektroden werd bepaald door meting van
den elektrischen weerstand van een 1/10 en 1/50 N oplossing
van kaliumchloride volgens Kohlrausch. De elektroden werden
bedekt met een laagje platinazwart; het gebruikte KCl was
een tweemaal omgekristalliseerd Kahlbaum preparaat, dat
boven de vrije vlam verhit en ineen exsiccator bewaard werd.
Het werd opgelost in z.g. geleidings vermogen wat er. De metingen
geschiedden bij 25°; voor het geleidingsvermogen der KCl oplos-
singen werden de waarden uit Landolt-Börnstein aangenomen.

Uit den weerstand, die een vloeistof van bekend geleidingsver-
mogen ondervindt, kan de capaciteit van het geleidingsvermogen
vat berekend worden. De afstand der elektroden wordt bekend,
wanneer nog de doorsnede van het vat gegeven wordt. De door-
snede van de buis wordt bepaald door uitmeten met water. Het
kataforese apparaatwerd met sterk salpeterzuur vet vrij gemaakt,
en na uitspoelen met water, met alcohol en aether gedroogd. Het
onderste gedéelte van de U-buis werd met kwik gevuld, telkens

Tijdméting.

Potentiaal
verval.

-ocr page 87-

tot een andere hoogte. Daarna werd in de beenen A uit een buret
eenzelfde hoeveeUieid water gebracht, en het volume afgelezen,
dat dit water in de buis innam. Het gemiddelde van drie bepahngen,
waarbij voor de doorsnede der buis geen grootere verschillen dan
0.02 c.m.2 werden gevonden, werd als juiste waarde aangenomen.

In tabel XVI zijn deze gegevens voor de vier apparaten vermeld.

Tahel XVI

Nummer van
het apparaat.

Doorsnede
der buis.

Afstand der
elektroden.

Potentiaalverval
per cm. bij 14
Volt spanning.

1

1.21

28.3

0.49

2

1.41

33.5

0.42

3

1.41

32.7

0.43

4

1.28

30.5

0.46

De nauwkeurigheid der metingen wordt bepaald door die, Nauwkeung-
waarmee de aflezing van den stand van het grensvlak in het "
kataforese apparaat verricht kan worden. Voor elke bepaling
werden vier aflezingen gedaan, die zoolang het grensvlak vol-
komen scherp bleef, onderling niet meer dan 0.1 m.m. verschil-
den. Bij een gemiddelde verplaatsing van het grensvlak over
5 m.m. beteekent dit een fout van 4 %.

Naarmate de verplaatsing kleiner is, zal de fout grooter worden;
voor de berekening werd daarom steeds gebruik gemaakt
van de verplaatsing in 3 ä 4 uur. Tusschen tijds werden steeds
eenige aflezingen gedaan, omdat deze een aanwijzing zijn van
onregelmatigheden in de proef, die bij een enkele bepaling aan
\'t begin en aan \'t eind zouden ontsnappen.

Een voorbeeld hiervan is, dat bij een proef gevonden werd,
dat de verplaatsingen bedroegen

na 106 min. — 4.2 m.m.: 0,039 m.m./min.
na 186 „ — 5.2 „ : 0.028
na 275 „ — 7.2 „ : 0.026

-ocr page 88-

bij een volgende proef

na 100 min. — 2 m.m. = 0.020 m.m./min.
na 165 „ — 3.4 „ = 0.020
na 240 „ — 4.5 „ = 0.019
Terwijl dus bij de eerste de verplaatsing veel grooter was
dan bij de tweede, wezen de groote verschillen in de verplaatsing
op onregelmatigheden, waardoor de proef als niet geslaagd
beschouwd moest worden.

Behalve deze fout in de aflezing kunnen nog fouten ontstaan
door plaatselijke temperatuurverschillen, fouten in de bepahngen
van het potentiaalverval in de vier apparaten; beide fouten zijn
gering t.o.v. de fout, die bij de aflezing gemaakt kan worden.

Om de reproduceerbaarheid te bepalen werd de kataforetische
snelheid in de vier apparaten bepaald van een 1 % G.A. sol,
waaraan o.5 milhmol KCl per Liter was toegevoegd. Tabel XVII
geeft het resultaat weer, waaruit dus blijkt, dat voor de gemiddel-
de snelheid uit vier metingen gevonden werd (7.1 nb 0.4) X 10"^
c.m./sec. De reproduurbaarheid bedraagt dus 6 %.

Tabel XVIL

Verloop van
een proef.

Nummer van

Kataforetische snelheid in

het apparaat

cm./sec. per volt/cm.

I

6.7.10-5

2

7.6

3

7.1

4

7.2

Bij de metingen aan soleri waaraan elektrolyt was toegevoegd,
werd elke serie driemaal ingezet; er werd voor gezorgd, dat niet
steeds in één kataforese apparaat het sol met dezélfde elektrolyt-
concentratie gebracht werd.

Den dag vóór de proef werden dé koperen elektroden even
met verdund salpeterzuur behandeld; het geheele kataforese
toestel werd*met alcohol vetvrij, en met water schoongemaakt.

Reproduceer-
baarheid.

-ocr page 89-

In de buizen Bj en Bj werd een versehe agar-kopersulfaatoplos-
sing gebracht en nadat deze gegelatineerd was, werd het apparaat
verder met water gevuld. Er werd voor gezorgd, dat de kraan
H gemakkelijk draaibaar was door invetting met kranen vet.

De metingen aan solen werden verricht bij toevoeging van
elektrolyt in verschillende concentratie. Zooals reeds gezegd,
moet zich boven het sol in de beenen A water, ev. een elektro-
lytoplossing bevinden. Indien men als bovenstaande vloeistof
water gebruikt, is het sol aan het scheidingsvlak, waar men de
meting verricht, in de meest ongunstige omstandigheden.
Elektrolyten, die in het sol aanwezig zijn diffundeeren in het
water en kunnen aanleiding geven tot onregelmatigheden. Her-
haaldelijk werd opgemerkt, dat de meting van kataforetische
snelheid van een sol, waaraan geen elektrolyt was toegevoegd,
zeer ongelijke resultaten opleverden. De oorzaak hiervan moet
gezocht worden juist in de omstandigheid, dat de toestand
aan beide zijden van het grensvlak zoo zeer verschillend is.
Het verdient ook geen aanbeveling om boven het sol een oplos-
sing van hetzelfde geleidingsvermogen te brengen. Men brengt
dan in het water meer ionen, dan men aan \'t sol heeft toegevoegd;
het adsorbtie-evenwicht van het sol aan \'t grensvlak zal anders
zijn, dan in het inwendige. Boven het sol werd daarom ge-
bracht een oplossing, die evenveel elektrolyt bevatte als aan \'t
sol was toegevoegd.

Bij eiwitten is men dikwijls gewoon i) boven het sol een
bufferoplossing te brengen van dezelfde waterstofionenconcen-
tratie als het eiwitsol. Nu echter gebleken is 2), dat zouten een
niet ónbelangrijken invloed hebben op de lading der eiwit-
deeltjes, wérd bij de kataforese proeven met gelatine boven het
sol zóóveel zoutzuur gébracht, als overeenkwam met de water-
stofionéncoiicéntratie van het sol, en dezelfde hoeveelheid
elektrolyt als aan \'t sol was tóegWoegd.

i) Zie o.a. Scott en Svendberg, J. Am. Chem. Soc. 46, 2700. (1924).

») Kruyt en Tendéloó, j. Physic. Chem. 29, 1303. (1925). ,

-ocr page 90-

Met deze elektrolytoplossingen werden de apparaten eerst
uitgespoeld; vervolgens werd een weinig in het reservoir G ge-
bracht, de kraan K opengezet en weer gesloten, wanneer de
buis F juist nog geheel met de oplossing gevuld was. Men moet
er voor zorgen, dat in de buis F en de kraan K geen luchtbellen
achterblijven; deze brengen, wanneer het sol toevloeit, de vloei-
stof in een ongewenschte beweging. Door schudden van het
apparaat werd er voor gezorgd, dat de elektrolytoplossing de
stukken D^ R^ en D^ Rj vulden; in de beenen van de U-buis
werd zij ongeveer tot het onderste deel der millimeterverdeehng
gebracht. Hierdoor werd bereikt, dat wanneer het sol toevloeide
de vuUing van de aangesmolten buizen zeer rustig en gelijkmatig
plaats vond en dat het grensvlak bij \'t begin der proef voor
de spleet Sp stond.

Nadat de elektrolytoplossing, waren ingebracht, werden de
hulzen N aangebracht en de apparaten in de thermostaat
gezet; vervolgens werden de belichtingsinrichtingen en de toe-
voerdraden voor de stroom in C^ en Cg met de apparaten ver-
bonden. Was het apparaat opgesteld, dan werd het sol in het
reservoir G gebracht, en kon, wanneer na circa 10 min. tempe-
ratuur evenwicht was bereikt, begonnen worden met het appa-
raat verder met sol te vullen.

De kraan K werd voorzichtig zoover geopend, dat het sol
langzaam kon toevloeien. Het vullen van het apparaat duurde
circa 1 uur. De kraan K werd weer gesloten, wanneer de elek-
trolytoplossing ongeveer 1 cm. boven de aangesmolten zij-
buizen stond. Nu werd de elektrische stroom gesloten door
inzetten van een vorkje van koperdraad. De aflezing van den
stand van het grensvlak geschiedde nadat de stroom 15 min.
was doorgegaan. Het vertrek werd donker gemaakt en het be-
lichtingsapparaat ingeschakeld. De wijzer van de afleesinrich-
ting werd ingesteld en het belichtingsapparaat uitgeschakeld
om mogelijke verwarming tot een minimum te beperken en
de aflezing gedaan. Dit werd eenige malen herhaald.

-ocr page 91-

Bij stroomdoorgang daalt in het eene been het grensvlak,
en stijgt het in het andere. Het is een bekend verschijnsel,
dat het dalende grensvlak volkomen scherp blijft, en het stij-
gende meer en meer vervaagt. Door Whitney en Blake is
dit in verband gebracht met het verschil in geleidingsvermogen
van het sol en de bovenstaande vloeistof. De intermicellaire
vloeistof van het sol heeft een grooter geleidingsvermogen dan
de bovenstaande vloeistof; het potentiaalverval in de eerste is
kleiner dan in de tweede. Een soldeeltje van het dalende grens-
vlak blijft in zijn eigen milieu, het, potentiaal verval blijft
dezelfde, het heeft dus een constante snelheid. Een soldeeltje
in het stijgende grensvlak verlaat het eigen milieu en komt in
een ander, waar het potentiaalverval grooter, en zijn snelheid
dus grooter wordt. De deeltjes, die in het grensvlak zijn, blijven
daar achter bij die het verlaten hebben. Om deze reden werden
dan ook de bepalingen uitsluitend aan het dalende grensvlak
verricht en werd de eerste aflezing gedaan, nadat de stroom 15
min. was doorgegaan.

\') Joum. Am. Chem. Soc. 26, 1348. (1904.)

-ocr page 92-

HOOFDSTUK VHI

METINGEN

Het zetmeelsol was het eerste object, dat in onderzoek ge-
nomen werd. De op pg. 65 e.v. beschreven werkwijze was niet
beschikbaar; de metingen werden verricht met één kataforese-
apparaat, dat in een thermostaat een constante opstelling had.
De behchting geschiedde door middel van een booglamp;, de
lichtbundel werd door een spiegeltje in het been geworpen,
waarop volgens de medegedeelde wijze de aflezing plaats had.
Op deze wijze konden hoogstens twee metingen per dag ver-
richt worden. Ten einde een indruk te krijgen van de reprodu-
ceerbaarheid der metingen, werd op vijf verschillende dagen
een Vz %zetmeelsol bereid, waarvan telkens de K.S. bepaald
werd. De verplaatsing bedroeg in 270 minuten achtereenvol-
gens 4.5, 4.5, 4.3, 4.4, 4.5 m.m. De metingen zijn dus tot op
2 % reproduceerbaar.
Bereiding zet- In een uitgestoomd droog Jenakolfje werd 1 gram amylum
solubile (Merck) per 100 gram te maken sol gebracht; in een
weinig koud water werd het opgeslibd, vervolgens werd warm
water toegevoegd. Na een oogenblik is de eerst wit troebele op-
lossing helder en blauwachtig opalescent, waarna zij gedurende
tien minuten gekookt werd. Na afkoeling werd het verdampte
water bijgewogen en de oplossing door een gehard filter, dat
met kokend gedestilleerd water uitgewasschen is, gefiltreerd.
Het sol geeft een zeer goed waarneembaar Tyndall-Ucht; in
het kataforese apparaat blijft het grensvlak, aan het begin
scherp, dit gedurende langen tijd (zeven uur en langer).

In de volgende tabel zijn de resultaten samengebracht. De

meelsol.

-ocr page 93-

potentiaal in de dubbellaag, C, is berekend met de formule
van Debye en Hückel i), ^
6tz rjU

HD

die van de formule van Helmholtz alleen in de constante
factor verschilt 2). De metingen werden verricht bij 25°.

Tabel XVI

Toegevoegde Elektrolyt.

S\'

0

li

r]s in abs.

xX 10-«

""c

eenheden.

e. s. e.

X >

e.s.e.

3

0.01036

78.29

3.70

2.34

0.01023

146.07

3.02

1.90

0.01033

66.83

3.85

2.43

0.01028

99.63

3.23

2.00

0.01022

111.53

2.65

1.67

0.01016

24.54

2.94

1.47

0.01005

51.77

1.92

1.21

<D
Ë
S
s
ö

"o
>

0.5 maeq. KCl

1.0 „ KCl

0.5 „ MgS04

0.8 „ MgSO^

1.0 „ MgS04

0.1 ,, Co(NH3)6Cl3

0.3 „ Co(NH3)6Cl3

1
2

3

4

5

6
7

Uit de tabel is te zien, dat de resultaten aan de theorie vol-
doen. Bij stijgende elektrolytconcentratie daalt en wel sterker
naarmate het kation hooger valent is.

Combineert men nu telkens twee reeksen metingen en be-
rekent r en cp met de formules I en II van pg. 53, dan vindt
men waarden, die in de volgende tabel vereenigd zijn.

Tabel XVII

Volgnummers der
gebruikte waar-
nemingen

9 X 10\'\'

r in ji,[i.

1 en 2

5.5

8.8

1 en 5

6.5

8.4

6 en 7

4.7

10.3

3 en 5

6.7

11.4

4 en 5

5.5

8.2

1 en 4

5.6

10.2 ;

O Phys. Zeitschr. 25, 49. 1924. ;<

«) Voordat kennis genomen was van Debye\'s afleiding, verscheen dit

-ocr page 94-

Het geleidingsvermogen werd volgens Kohlrausch bepaald. De

capaciteit van het geleidingsvermogen vat werd bepaald met

en 1/50 N oplossingen KCl als ijkvloeistof. Zij bedroeg 0.1331 en
werd vóór elke meting met één der ijkvloeistoffen gecontroleerd.

De absolute viscositeit werd berekend door vermenigvuldi-
ging van de relatieve viscositeit met de door Hosking be-
paalde waarde 0.008926 voor de absolute viscositeit van water.

De bepaling der K. S. aan agarsolen levert groote moeilijk-
heden op. De hooge temperatuur, boven 40°, waarbij de proe-
ven gedaan moeten worden, geeft aanleiding tot diffusiever-
schijnselen en sterke verdamping der vloeistof in de kataforese
apparaten. Ten gevolge hiervan worden de grensvlakken spoedig
onscherp. De deeltjes van een agarsol zijn zeer sterk gehydra-
teerd; een 1/7 % agarsol heeft een viscositeit van 1.7 2); bij
deze concentratie is het Tyndall-hcht uiterst zwak. Bij hoogere
concentratie wordt weliswaar het Tyndall-licht sterker, maar
tevens wordt het twijfelachtig of dan nog de formule van von
Smoluchowski geldig is.

Uit de enkele gedane metingen aan ^/a % agarsolen bij 50°
is echter gebleken, dat bij toevoeging van elektrolyten ^ daalt 2).

In tegensteUing met zetmeel en agar wordt de potentiaal in de
dubbellaag bij de deeltjes van een 1 % G. A.
solverhoogd, zooals uit
de volgende tabel blijkt, waarin de waarden voor C
X 10® e.s.e. bij

Tabel XVIII

Agar.

Gummi ara-
bicum.

Concentratie.

Toegevoegde elektrolyt

KCl.

MgSO.. ■

Co (nhJs. CI3.

m. mol
^ tt )i
2i
„ „
5 „ „

5.36 5.36 4.48
6.81 6.37 6.37
— 8.39 7.82
14.5 14.1 —

4.10 4.10 3.85
5.30 4.86 6.37
5.87 5.62 6.18
5.81 5.81 5.93

5.49 4.86 4.23
5.61 4.99 4.10
5.87 6.18 5.74
4.42 4.80 4.92

onderzoek. (Ver.sl. Kon. Ak. v. Wet. A\'dam 33, 184. 1924); de bereke-
ningen geschiedden daar volgens Heimholt?\' formule.
>) Phil. Mag.\'
17, 502. (1909).
») De Jong. Diss. Utrecht 1921.

-ocr page 95-

verschillende elektrolytconcentratie vereenigd zijn; ^ is negatief.

Uit de tabel blijkt, dat ^ door den maximum gaat, dat lager
ligt, naarmate de valentie van \'t kation stijgt.

Tevens neemt hierbij de viscositeit aanmerkelijk af; er is dus
aanleiding te veronderstellen, dat bij toevoeging van elektrolyten
aan een sol van G. A. de deeltjesgrootte zeer belangrijk afneemt.

Gelatine, een eiwit, is als amphotere stof een object, dat Gelatine,
uit kolloidchemisch gezichtspunt bijzondere belangsteUing ge-
niet. Als amphotere stof is het in staat zoowel met zuren als basen
te reageeren onder vorming van zouten. Het is onmogelijk om
over gelatine en andere eiwitten te spreken en den naam Loeb
niet te noemen. In tallooze geschriften, die later tot een boek
zijn bewerkt, heeft hij zijn onderzoekingen neergelegd. Het zou
te ver voeren op deze onderzoekingen in te gaan; alleen zij er
van medegedeeld, dat de opvatting, als zouden eiwitten ware
oplossingen zijn en als zouden alle verschijnselen verklaard kun-
nen worden zonder hulp der kolloidchemie, langen tijd in Loeb
een voorvechter gevonden heeft. De eiwitoplossingen vertoonen
echter verschillende overeenkomsten met emulsoiden, dat \'t
onmogelijk wordt hen anders dan als zoodanig te zien Niette-
min spelen chemische reacties bij eiwitsolen een belangrijke rol;
het is dan echter niet het geheele eiwitdeeltje, dat in reactie
treedt, doch de randmoleculen. Het eiwitmolecuul heeft twee
sterk polaire groepen, de aminogroep en de carboxylgroep. Door
de theorie van Langmuir-Harkins weet men, dat in oplossingen
de polaire groepen der opgeloste stof naar het oplosmiddel toe-
gekeerd zijn; zij zijn in een gunstige positie geplaatst om chemisch
te reageeren. Aan de peripherie van het eiwitdeeltje zullen dus
reacties plaats hebben, indien er stoffen bij gebracht worden,
die hiertoe in staat zijn. Bij uitstek dus indien zuur of base wordt

1) Proteins and the Theory of Colloidal Behavior, New York, 1922,
en de geheel omgewerkte Duitsche uitgave Eiweisskörper und die Theo-
rie der Kolloidalen Erscheinungen, Berlin, 1924.

\') Cf. Kruyt. Inleiding tot de physische chemie enz. 2e druk, 1925.

-ocr page 96-

toegevoegd. Dat deze stoffen niet uitsluitend tot bepaalde
verschijnselen aanleiding geven, kon worden aangetoond.

Indien, door bepaalde omstandigheden, het polaire karakter
van de aminogroep van een eiwit even sterk tot uiting komt,
als dat van de carboxylgroep, is het eiwit in zijn isoelektrische
punt; in dit punt is een minimum dissociatie, het eiwitdeeltje
is ongeladen. Brengt men een oplossing van zoo\'n eiwit in een
elektrisch veld, dan ziet men geen beweging van het grensvlak. In
dit punt is ook de hydratatie een minimum i). Door .Pauh, Loeb
e.a. is aangetoond, dat vele physische eigenschappen in dit punt
een minimum bereiken, (viscositeit, zwelling, gelatineering,
alcoholgetal). Loeb legde voor gelatine dit isoelektrische punt
vast op P
h = 4.7. Indien men nu door toevoeging van zuur of
base de gelatine op een andere waterstofionen concentratie brengt,
stijgt b.v. de viscositeit zeer sterk, de deeltjes krijgen een posi-
tieve (met zuur) of negatieve (met base) lading, tevens stijgt
de hydratatie. Toevoeging van zuur of base aan isoelektrische
gelatine geeft aanleiding tot zoutvorming en dissociatie. Het spe-
cifieke emulsoide karakter van gelatine is eerst dan bewezen,
wanneer blijkt, dat, eVenals bij andere emulsoiden, ook neutrale
zouten dezelfde werking uitoefenen als zuren en basen; het
zal dan blijken, dat de effecten niet moeten worden toegeschreven
aan de vorming van chemische verbindingen en daarop volgende
dissociatieproducten, maar dat zij van kapillair-elektrischen
aard zijn. Zuren en basen blijven echter een uitzonderingspositie
innemen om de bovenbeschreven reden.

Metingen. In de eerste plaats is het gewenscht aan te toonen, dat ook
bij gelatine solen quasi viskeuse effecten optreden. Daartoe
werden de volgende proeven gedaan. Op de methode als door
Loeb aangegeven, werd van een goed .handelsproduct 2) isoelek-
trische gelatine gemaakt, (p« = 4.65 ± 0.05). Van deze gela-

1) Paüli: Kollóidchemie der Eiweisskörper. 1920.

2). Zg. Fo-extra der Lijm eii Gélatiiiefabriek „Delft\'?. \'\'

-ocr page 97-

8.1

tine werden op de gewone wijze 2 % oplossingen gemaakt
(2 gr. gelatine per 100 gr. sol). De afgewogen gelatine werd
met koud water geweekt, daarna in een waterbad op 60°—65°
opgelost en warm door een met warm gedestilleerd water uit-
gewasschen aschvrij filter gefiltreerd. De metingen werden
uitgevoerd bij 40° C., dus boven de gelatineeringstemperatuur,
die bij ± 32° ligt. Door Bungenberg de Jong i) is n.l. aangetoond,
dat viscositeitsmetingen aan emulsoiden alleen zin hebben,
indien zij gedaan worden boven de gelatineeringstemperatuur.
Het sol werd gedurende de metingen bij deze temperatuur ge-
houden. De methodiek was overigens dezelfde als in Deel I
beschreven is.

In een maatkolfje van 50 cc werd 25 cc. sol gebracht, met ge-
destilleerd water werd vervolgens tot de deelstreep bijgevuld.
Van dit 1 % sol werd de viscositeit gemeten (.
y]so). Een tweede
meting werd gedaan aan een 1 % sol, dat 2 millimol HCl per
Liter bevatte en een p,, = 3.74 bezat. Van dit sol werd eveneens de
viscositeit, die veel hooger geworden was, gemeten. Tenslotte
werden van dit laatste sol mengsels met verschillende hoeveel-
heden KCl bereid en hun viscositeit gemeten. Hetzelfde ge-
schiedde met K2SO4, (gelatinesol 3 m.m. HCl, pn = 3.65)
en met K^FeCyg (gelatinesol -f 2 m.m. HCl, p« = 3.72).

In onderstaande tabel zijn de resultaten samengevat; in de
derde kolom staan de relatieve viscositeiten der mengsels, in de
vierde die van het sol, waaraan geen elektrolyt is toegevoegd;
de viscositeit van dit sol werd aan \'t begin, eenige malen tijdens
de proef en aan \'t einde gemeten. Zij wordt kleiner door de
irreversibele reactie; bij de berekening van de getallen voor-
komende in de laatste kolom werd voor deze irreversibele reactie
gecorrigeerd. In de fig. 12 en 13 zijn de uitkomsten grafisch
voorgesteld. De viscositeit van het sol zonder eenige elektrolyt
is hierbij 100 gesteld.

\') 1,.C.. Rg. 14. .

-ocr page 98-

1 % Gelatine-sol

Uitgangsmateriaal: Gelatine oplossing zonder HCl,p« = 4.65, yjgo = 1.435.

Elektrolyt.

conc. in
milli aeq.

vjs e^)

Vjso

P

KCl bij p„ =3.74

0
1
2

3

4

5

1.848
1.740
1.686
1.661
1.635
1.613

1.435

1.424

1.425

1.426

1.428

1.429

195
174
161
155
148
143

K2SO4 bij = 3.65

0
1

3

4

5

2.079
1.856
1.687
1.634
1.616

1.432

1.427

1.428
1.425
1.430

256
200
160
149
143

K4F,Cyebijp„=3.72

0
1
2

3

4

5

1.834
1.532
1.378
1.324
1.312
1.310

1.429

1.423

1.424
1.422

1.421

1.422

194
126
89
77
74
73

-ocr page 99-

2 3 ^

conc in milll-aequlvalenten
Fig. 13.

regelmatigheden voordoen als bij andere emulsoidesolen ge-
vonden werden. Het zure gelatinesol is positief geladen, anionen
zullen dus den grootsten invloed vertoonen; inderdaad blijkt
ook, dat bij gelijk kation, de anionen grooteren invloed hebben,
naarmate zij hoogerwaardig zijn. Het quasi viskeuse effect
treedt dus ook bij gelatinesolen op. De waterstofionenconcen-
tratie werd voor alle mengsels elektrometrisch gemeten. Uitge-
nomen bij de mengsels met K^FeCye bleek er geen verandering
door toevoeging der zouten plaats te hebben. Het gele bloed-
loogzout verminderde de waterstofionenconcentratie een weinig.
Er werd daarom in de verdere onderzoekingen afgezien van het
gebruik van dit zout; het roode bloedloogzout bleek dezen in-
vloed niet te vertoonen.

Indien nu de hydratatie niet zou veranderen door toevoeging
van neutrale elektrolyten, indien zij dus alleen de lading be-
ïnvloeden, zuren en basen, daarentegen, zoowel hydratatie
als lading veranderen, dan moeten de gelatinesolen van ver-
schillende waterstofionenconcentraties, die door toevoeging
van neutrale zouten op gelijke viscositeit gekomen zijn, gelijke

-ocr page 100-

deeltjesgrootte hebben. Zoo zou bijv. het sol met Ph — 3.74,
waaraan 5 milli-aequivalenten KCl zijn toegevoegd en dat een
viscositeit 1.613 heeft, deeltjes moeten hebben, die even groot
zijn, als die van het sol met p» = 3.65, waaraan 5 milli-aequi-
valenten K2SO4 zijn toegevoegd, en dat een even groote visco-
siteit 1.616 heeft. Dit na te gaan was de opzet van dit onder-
zoek. De bezwaren verbonden aan de kataforetische metingen
aan gelatinesolen bleken te groot om de hiertoe vereischte
nauwkeurigheid te bereiken. De hooge temperatuur, 40° C.
het zeer zwakke Tyndall-licht, dat het sterkst is in het isoelek-
trische punt, doch snel in intensiteit afneemt, naarmate het
sol hiervan verwijderd is, maken nauwkeurige metingen vrij-
wel onmogehjk.

Langs anderen weg is het echter mogelijk geworden aan te
toonen, dat ook neutrale zouten de hydratatie beïnvloeden.

Nu gebleken is, dat zich in gelatinesolen capillair elektrische
processen afspelen, is te verwachten, dat de invloed van de
beide ionen van een neutraal zout het sterkst voor den dag zal
komen, wanneer de gelatine niet ver van het isoelektrische
punt verwijderd is. Wanneer nu aan isoelektrische gelatine
door.toevoeging van zuur een geringe positieve lading is gegeven,
dan zal, haar deze b.v. door SO^-ionen weer worden ontnomen.
■Is de oorspronkelijke lading zoo klein geweest, dat zij door
so4-
ionen geheel teniet gedaan kan worden, dan zal verdere toevoe-
ging van het sulfaat aanleiding geven tot een negatieve oplading
der deeltjes. De viscositeit zal hierbij door een minimum moeten
gaan; in nog veel sterker mate zal dit het geval zijn indien een
driewaardig anion wordt toegevoegd; het minimum zal bij
kleinere concentratie reeds bereikt worden.

Door kataforetische metingen werd aangetoond, dat inder-
daad K2SO4 deze ontlading en omlading bewerkt i); dit blijkt
uit de volgende tabel. De metingen werden verricht aan i%

•1) De mengsels met KCl en K«FeCye leenden zich niet voor katafore-
tische metingen.,..

-ocr page 101-

gelatinesolen, waaraan zoutzuur en kaliumsulfaat waren toe-
gevoegd (p H = 4.4); de verplaatsing van het grensvlak werd
gemeten -na 2 uur stroomdoorgang________________________________________

Tabel XX

Conc. K2SO4
inm. aeq. p.L.

Verplaatsing-
in millimeters

- Teeken der -
lading

I

6.9 . . .

...............

2.5

0

0

5.0

2.7

10

8.7

De lading van de emulsoide gelatinedeeltjes is dus van capil-
lair-elektrischen aard. Nader volgt dit nog uit de tabéllen XXII
en XXIII en de figuren 15 en 16. Volgens het voorschrift door
Loeb gegeven, werd een gelatine bereid, die een p„ = 4.73 in
2 % oplossing bezat. Toevoeging van een driewaardig kation
of driewaardig anion veroorzaakte een onmiddellijke stijging
der viscositeit. Bij p„ = 4.9 is het effect der ionen juist omgekeerd.

De gelatine bezit nu negatief geladen deeltjes; 4e kationen
verlagen de lading dus eerst, de viscositeit daalt tot een mini-

-ocr page 102-

1 % Gelatinesol J mm. HCl. p« = 4.4\'

Elektrolyt.

conc. in
m. aeq.

^s e

igso

P

Nulproef

0

1.165

100.0

KgFeCye

0
1.0
1.5
2.0
3.0
5.0
7.0
10.0

1.202
1.155
1.154
1.161
1.162
1.165
1.169
1.171

1.165
1.165
1.164
1.164
1.164
1.163
1.163
1.162

122
94
94

98

99
101

104

105

Nulproef

0

1.161

100

K2SO4

0
2
4
6
8
10

1.198
1.170
1.163
1.166
1.170
1.172

1.161
1.160
1.160
1.159
1.159
1.158

123
106
102
104
107
109

KCl

2
4
6
8
10

1.175
1.170
1.168

1.170

1.171

1.158
1.158
1.157
1.157
1.155

III
108

107

108
110

-ocr page 103-

lading alleen verhoogen; tegenover het driewaardig anion
valt de invloed van b.v. een eenwaardig kation weg.

120

12 3 1 5 6

conc In mlUl-aoquiva tenten

Fig. 16.

Bij verschillende waterstofionenconcentratie werd een mini-
mum in de viscositeit bereikt door toevoeging van elektrolyten.
In het minimum zijn de deeltjes ongeladen, waaruit men
besluiten moet, dat voor een eiwit niet één bepaalde waterstof-
ionenconcentratie bestaat, waarbij het isoelektrisch is. Op
merkelijk is ook thans weer het verschillend gedrag der anionen;
terwijl het Cl-ion aanleiding geeft tot een flauw minimum in
de . viscositeit-concentratiecurve, is dit bij het S04-ion reeds

110

%
m

O

«100
>

-1-

90

-ocr page 104-

Gelatine volgens Loeb met V450 NHCl behandeld, y^ % oplossing;

Ph = 4.73

Elektrolyt.

conc. in
milli aeq.

V]s e

^so

P

KgFeCye

0

1.153

100

0.5

1.155

1.153

101

1

1.158

1.153

103

2

1.162

1.153

106

4

1.167

1.153

109

Co(NH3)eCl3

0.5

1.160

1.155

103

1

1.166

1.155

107

2

1.172

1.155

111

4

1.174

1.155

114

Tahel XXIII

Gelatine volgens Loeb met V.00 NHCl behandeld. oplossing ph = 4.9.

Elektrolyt.

conc. in
m. aeq.

^s e

■i^so

P

KgFeCye

0

1.169

100

0.2

1.171

1.169

101

0.5

1.175

1.169

104

1.0

1.176

1.169

104

2.0

1.182

1.168

108

4.0

1.186

1.167

111

6.0

1.186

1.167

111

Co(NH3)eCl3

0

1.171

100

0.2

1.167

1.170

98

0.5

1.171

1.171

100

1.0

1.171

1.171

102

2.0

1.170

1.170

105

4.0

1.170

1.170

109

«

6.0

1.167

1.167

111

-ocr page 105-

duidelijker, en bij het FeCyg-ion sterk uitgesproken. Naarmate
de waardigheid der ionen grooter is, wordt het minimum bij
kleinere concentratie bereikt. Daar de lading der deeltjes in
het minimum nul is, volgt hieruit dus, dat in de drie minima
de hydratatie verschillend is, dat dus de hydratatie door neu-
trale elektrolyten beïnvloed wordt, en wel afhankelijk van de
waardigheid van het aan het soldeeltje tegengesteld geladen
ion. Was dit niet het geval, dan zouden de minima bij dezelfde
viscositeit moeten optreden.

-ocr page 106-

HOOFDSTUK IX

BESPREKING DER RESULTATEN

Om tot een voorstelling te geraken van de veranderingen, die
zich aan een deeltje van een emulsoid sbl voltrekken, zal het
aanbeveling verdienen in de eerste plaats de aandacht te richten
op het zetmeelsol, omdat onze gegevens in deze het meest vol-
ledig zijn. Het is dan gebleken, dat de diameter van een zetmeel-
deeltje gemiddeld 9 [x [x bedraagt, een waarde, die de moleculaire
afmetingen vele malen overtreft. In tegenstelling met de suspen-
soide solen, worden emulsoide solen dikwijls beschouwd als
ware oplossingen met zeer groote moleculen; meer in \'t bijzonder
geldt dit oordeel de eiwit solen en zeepen i); talloos zijn echter
de aanwijzingen, dat de emulsoide solen in hun algemeen phy-
sisch-chemisch gedrag volkomen met de suspensoide solen
te vergelijken zijn. Voor het zetmeelsol is nu langs indirecten
weg de deeltjes-grootte bepaald, waarbij een waarde gevonden
werd, die zeer* aannemelijk is. Wehswaar is r = 9 (x (z de
straal van het deeltje met zijn hydratatie water, doch indien
men berekent, dat een | % zetmeelsol 0.4 cc. droog zetmeel
(s.g. 1.3) en 5,5 cc. zetmeel in emulsoide sol toestand bevat, dat
beide volumina zich dus verhouden als 1 : 14, de stralen dus

\') Voor de eiwitten is dit inzicht met warmte verdedigd door J. Loeb
(diverse artikelen in \'t Journal of general Physiology, en zijn boek
Proteins and the theory of colloidal Behavior (1922). In later jaren heeft
Loeb veel, van wat hij tevoren beweerde, moeten herzien, zoodat de Duit-
sche uitgave van zijn boek (1924) geheel verschilllend van de Engelsche
geworden is.

Voor de zeepen zie men Mc. Bain 1. c. pg. 61.

-ocr page 107-

ongeveer als 3 : 1, dan zou de straal van het deeltje zonder
hydratatie nog 4 [i pi., de diameter 8 [x [x zijn.

Volgens deze rekening zou ook de dikte van de hydratatie-
mantel ongeveer 5 [
jl moeten zijn. Deze voorstelling nu is
moeilijk als juist te aanvaarden; hydratatie immers is een vast-
leggen van watermoleculen tengevolge van moleculaire aantrek-
king; dit geldt zoowel voor moleculair als voor
kolloid gedisper-
geerde deeltjes. Van de onderlinge aantrekking van moleculen
weet men echter, dat zij afneemt met een macht hooger dan 5 van
den afstand 1). Het zetmeel deeltje zal veeleer „sponsachtig"
opgebouwd zijn; tevens zal het deeltje met een waterlaag aan
de intermicellaire vloeistof grenzen.

Bij beschouwingen over de structuur van het grensvlak van
een emulsoid deeltje en zijn milieu, moet rekening gehouden
worden met de belangrijke rol, die het water vervult. De theorie
van Gouy-Freundlich-Stern zegt alleen iets omtrent de ionen-
verdeeling aan den wand; zij zijn afgeleid voor wanden, waaraan
geen of een waterlaag van slechts geringe diameter geadsorbeerd
is 2). Deze toestand is bij suspensoiden waarschijnlijk aanv^ezig,
doch zeker niet bij emulsoiden.

Uit de metingen aan gelatinesolen is gebleken, dat de hydra-
tatie beinvloed wordt zoowel door zuren en basen als door neu-
trale elektrolyten. Zuren en basen vormen met de polaire amino-
zuurgroepen zouten, die gemakkelijk dissocieeren. Pauli
zegt, dat tengevolge der sterkere dissociatie de hydratatie toe-
neemt. De hydratatie is echter niet minder ook van capillair-
elektrischen aard; immers bij toevoeging van verschillende neu-
trale elektrolyten in kleine concentratie, wordt het isoelektrische
punt bij verschillende viscositeit, d.w.z. bij verschillende deeltjes-

\') Edser, Fourth Report on Colloid Chem. 1922, pg. 40 e. v.
\') Aan dit geval heeft waarschijnlijk von Smoluchowski gedacht, toen
hij zijn formule afleidde en aanteekende, dat zij
streng alleen bij suspen-
soiden (waarbij hydratatie een ondergeschikte rol vervult) toepasselijk is.
») 1. c. pg. 80.

-ocr page 108-

grootte bereikt; deze elektrolyten moeten dus op verschillende
wijze de hydratatie beïnvloeden. Dat zij dit doen in de volgorde,
waarin de aan het sol tegengesteld geladen ionen capillair-
elektrisch werkzaam zijn, is daarvoor een bewijs te meer.

Zoodra de elektrolytconcentratie normaal en grooter is, weet
men, dat door dehydratatie en ontlading het sol meestal wordt
uitgezouten.

Het capillair-elektrisch effect van elektrolyten is in de kleinste
concentratie het grootst; men mag dus ook verandering der
hydratatie in de kleinste concentraties verwachten. De hydra-
tatie zal dan een waarde kunnen bereiken, waarin eerst door
sterke dehydratatie middelen, alcohol en geconcentreerde zout-
oplossingen, verdere wijziging gebracht kan worden.

Oplosbaar zetmeel bevat tengevolge van de bereidingswijze
vrij veel elektrolyt. Dit blijkt o.a. daaruit, dat een met alcohol
gedehydrateerd zetmeelsol spontaan uitvlokt. Het sol heeft
een zekere minimum hydratatie voor zijn bestaan noodig, de
elektrische lading is onvoldoende om het suspensoide sol te
stabiliseeren. Bij toevoeging van elektrolyten in kleine concen-
traties tot ca. 3 millia-equivalent van de elektrolyt daalt de vis-
cositeit van het emulsoide sol sterk; bij grootere concentratie daalt
zij nog maar weinig en eindigt voor alle elektrolyten op ongeveer
dezelfde waarde.

De hydratatie van het zetmeelsol is gering; de verlaging der
viscositeit door elektrolyten in kleine concentratie wordt ver-
oorzaakt door de verlaging der elektrokinetische potentiaal, die
voor ionen van verschillende waardigheid eenzelfde eindwaarde
bereikt.

In fig. 17 stelt weer A de wand van het zetmeeldeeltje voor.
Over een afstand d strekt zich de hydratatie uit. De ionen der
oplossing neutraliseeren de wandlading; zij verdeelen zich diffuus
volgens de theorie van Gouy-Freundlich-Stern, en geven dus
aanleiding tot een potentiaalverloop, dat aangegeven wordt door
de lijn A B, waarvan het gedeelte DB beweeglijk is. In de

-ocr page 109-

oplossing is de potentiaal nul; de elektrokinetische potentiaal
is het potentiaalverschil tusschen D en B, C Bij verhooging
der elektrolytconcentratie wordt de ionen atmosfeer aan den
wand dichter en zal het potentiaalverloop steiler zijn; de hy-
dratatie d verandert niet. De gestippelde lijn ACB stelt dit

veranderde potentiaalverloop voor en nu blijkt, dat de elektro-
kinetische potentiaal kleiner is geworden. Het geheele quasi-
viskeuse effect van het zetmeelsol verloopt over 26 % van zijn
viscositeit 1); bij verdere toevoeging van elektrolyt wordt zij,
tenzij door uitzouting, niet verder verlaagd. De viscositeit van
het sol waaraan i milli-mol KCl is toegevoegd bedraagt 88 %
van de oorspronkelijke; rekent men voor dit sol de correctie-
term van von Smoluchowski uit, dan vindt men, dat zij 0.16 is 2),
d.w.z. de viscositeit is 16% grooter dan in het geval, dat er geen
lading aanwezig was, terwijl gevonden werd een verschil van
13 %. Dit verschil, dat geheel binnen de proeffout valt; wijst
er op, dat door toevoeging van elektrolyten in kleine concentratie
de deeltjesgrootte niet verandert.

Het sol van gummi arabicum gedraagt zich echter anders.
Het sol is zeer lyophiel, de deeltjes zijn sterk gehydrateerd;
de elektrokinetische potentiaal is \'gering en wordt door elektro-
lyten verhoogd, terwijl de viscositeit zeer aanzienlijk afneemt.

1) Rel. visc. sol 1.186; met 5 milli-mol KCl 1.137.

Zie pg. 77.

-ocr page 110-

Indien in fig. 18 weer liet potentiaalverloop, nu aan den wand
van een G. A. deeltje, wordt voorgesteld, waarin de vertikale lijn
bij B de hydratatie en de gestippelde lijn het verloop na toe-
voeging van een elektrolyt aangeeft, dan blijkt, dat met een
steiler potentiaalverloop en een vermindering der hydratatie een
verhooging van de elektrokinetische potentiaal gepaard gaat.

Vóór de elektrolyttoevoeging is de elektrokinetische potentiaal
nul, na toevoeging bereikt zij een waarde K. Heeft de hydratatie

bij zekere elektrolytconcentratie een eindwaarde bereikt, die
alleen bij hooge elektrolytconcentratie veranderd wordt (uit-
zouting), dan kan een verandering in ^ alleen bestaan in een
steiler verloop van het potentiaalverval, m.a.w. ^ daalt.

De vermindering der viscositeit van emulsoide solen door elek-
trolyten in kleine concentratie behoeft dus niet uitsluitend het
gevolg te zijn van een verlaging der elektrokinetische potentiaal.

-ocr page 111-

OVERZICHT DER VERKREGEN RESULTATEN

Het sol van gummi arabicum heeft zeer uitgesproken lyophile
eigenschappen; de hydratatie der deeltjes is groot, de deeltjes
zelf zijn waarschnijlijk klein. Het sol volgt tusschen 0° en 50°
streng de wet van Poiseuille, het gelatineert niet. Bij stijgende
concentratie neemt de hydratatie af. Elektrolyten verlagen de
viscositeit van het sol zeer; in hooge concentratie zijn zij niet
in staat het sol uit te zouten. Een uitzondering hierop maakt
azijnzuur, dat evenals alcohol dehydrateerend werkt. Door
dehydratatie gaat het emulsoid in een suspensoid over, en
geringe sporen van een elektrolyt (sulfaten uitgezonderd)
vlokken het systeem uit.

Er werd een methode uitgewerkt, die \'t mogelijk maakt
nauwkeurige metingen van de kataforetische snelheid van emul-
soide soldeeltjes te doen. Hierdoor kon met behulp van dei
formule van von Smoluchowski de straal van het emulsoide
zetmeeldeeltje en het totaalvolume in een | % oplossing be-
paald worden. Bij G. A. was dit niet mogelijk, omdat het elek-
trisch gedrag van het G. A. sol bij toevoeging van elektrolyt
afweek van de voor deze berekening gestelde eischen. Theore-
tische beschouwingen over de structuur van de elektrische
dubbellaag van een emulsoid soldeeltje, de waterlaag en de
veranderingen, die elektrolyten hierin kunnen veroorzaken,
hebben \'t mogelijk gemaakt aan te toonen, dat bij G. A.-solen
de diameter der deeltjes een verandering ondergaat bij toevoe-
ging van elektrolyten. Hierbij is gebleken, dat de hydratatie
afneemt, en de elektrokinetische potentiaal stijgt. Metingen van
de viscositeit en de kataforetische snelheid aan gelatinesolen bij

-ocr page 112-

verschillende elektrolytconcentratie leerden, dat ook bij deze
solen neutrale elektrolyten de hydratatie beïnvloeden. Uit ver-
schillende onderzoekingen aan zetmeelsolen is gebleken, dat
bij deze solen een dergelijke invloed niet of in zeer geringe mate
aanwezig is. De metingen aan het agarsol zijn nog te onvol-
ledig om tot een uitspraak te kunnen komen.

-ocr page 113-

STELLINGEN

I

Eiwitten kunnen bij verschillende waterstofionenconcentratie
isoelektrisch zijn.

II

Bij beschouwingen over het quasi viskeuse effect moet rekening
gehouden worden met een mogelijke afneming der deeltjesgrootte

III

Substituties in de benzolkern vinden in de theorie der geïndu-
ceerde afwisselende polariteit een voldoende verklaring.

IV

Uit het onderzoek van Kharasch en Miss Grafflin blijkt niet, dat
phenyl sterker negatief is dan m-dimethylaminophenol.

J. Am. Chem. Soc. 47,1948. (1925).

V

Müller en Blank hebben het bestaan van allotrope modificaties
van germaniumdioxyde niet waarschijnlijk gemaakt.

J. Am. Chem. Soc. 43,2358. (1924).

VI

Ten onrechte komen Germann en Hylan tot de conclusie, dat
fijn-korrelige photografische emulsies sneller zouden zijn dan
grof-korrelige. Journ. Chem. Soc.
28,499.\' (1924).

-ocr page 114-

. i

-ocr page 115-

Het element koolstof komt alleen in den gekristalliseerden ;
toestand voor.

VIII

De theorie van Christiansen geeft een onvoldoende verklaring
van de negatieve katalyse. ^^^^^ ^^^^ ^^^ ^^^ ^^^ ^^^^^^

IX

Idee erkenning is logische intuitie.

Bierens de Haan, Idealistische Wijsbegeerte.

X

Als reagons op titaan is dioxymaleinezuur aan te bevelen.

XI

Het onderzoek van Draves en Tartar vermindert de waarde van
K-biphtalaat bij het gebruik in bufferoplossingen niet.

J. Am. Chem. Soc. 47,1227. (1925).

-ocr page 116- -ocr page 117-

rV\'.

- ■■

öj. tCf^/in ST

-ocr page 118-

J

•r.

\' -r

V.

. (

; ■ M.

f\'-

; ■

vj\'

, r

. . \\

1 •• \'\' -

s.

m

-ocr page 119-

■I ; V^

::

r

-0

• r ;

. ^.

r

-i

)

V\'

■ J

; J

( , M

! ■ v - ■■ ; \'

u

-ocr page 120-