-ocr page 1-

EIGENSCHAPPEN VAN
LYOPHYLE KOLLOIDEN ALS
FUNCTIE DER CONCENTRATIE
IN VERBAND MET DE BOUW

DER MICEL

DOOR

JAN LENS

•ht

NIJGH amp; VAN DITMAR N.V. — ROTTERDAM

5IBU0THEEK orR
RIJKSUNIVERSITEir
UT«;I;HT.

-ocr page 2-

ïiESS-,

■i.

-ocr page 3-

mmmm

î i

- y\'C

, -, s.«*: . p-V

^-...lr\'.\'; quot;

-ocr page 4-

Jr \'

.»quot;T. , quot;

■t V

-ocr page 5-
-ocr page 6-

, .........-

.....

WM

-ocr page 7-

EIGENSCHAPPEN VAN LYOPHYLE KOLLOIDEN
ALS FUNCTIE DER CONCENTRATIE IN
VERBAND MET DE BOUW DER MICEL

-ocr page 8-
-ocr page 9-

EIGENSCHAPPEN VAN
LYOPHYLE KOLLOIDEN ALS FUNCTIE
DER CONCENTRATIE IN VERBAND
MET DE BOUW DER MICEL

PROEFSCHRIFT

TER VERKRIJGING VAN DE GRAAD VAN
DOCTOR IN DE WIS- EN NATUURKUNDE
AAN DE RIJKS-UNIVERSITEIT TE UTRECHT
OP GEZAG VAN DE RECTOR-MAGNIFICUS
jhr. Dr. B. C. DE SAVORNIN LOHMAN,
HOOGLEERAAR IN DE FACULTEIT DER
RECHTSGELEERDHEID, VOLGENS BESLUIT
VAN DE SENAAT DER UNIVERSITEIT TEGEN
DE BEDENKINGEN VAN DE FACULTEIT
DER WIS- EN NATUURKUNDE TE VERDE-
DIGEN OP MAANDAG 1 JUNI 1931 DES
NAMIDDAGS TE VIER UUR DOOR

JAN LENS

GEBOREN TE WAGENINGEN

NIJGH amp; VAN DITMAR N.V. ROTTERDAM
MCMXXXI

3IBLI0THEEK DER
RIJKSUNIVÉRSITEIT
UTRECHT.

-ocr page 10-

. ; ;

-ocr page 11-

lt;_Aan mijn Ouders

-ocr page 12-

li\' -, y-

Sitquot;--

-ocr page 13-

Het verschijnen van dit proefschrift biedt mij een gelegenheid,
die ik gaarne aangrijp, om tot allen, die tot mijn wetenschappelijke
vorming hebben bijgedragen, een woord van dank te richten.

Hooggeleerde Kruyt, hooggeschatte promotor, ik ben U zeer
veel dank verschuldigd. Hoewel ge mij nooit onder Uw studenten
hebt kunnen tellen, verklaardet Ge U, toen ik de wensch daartoe
te kennen gaf, onmiddellijk bereid, als mijn promotor op te treden.
Dat ik op deze wijze in de kring Uwer leerlingen word opgenomen
beschouw ik als een groote eer.

Hooggeleerde Bungenberg de Jong, de tijd, dat ik Uw assistent
mocht zijn, zal ik niet licht vergeten. Het was mij steeds een ge-
noegen onder Uw leiding te mogen werken. Gij waart steeds bereid.
Uw tijd en belangstelling te geven voor mijn onderzoek, en dat met
een nimmer verflauwend enthousiasme. Toch hebt Ge mij ook
geleerd, wat zelfstandig wetenschappelijk onderzoek is, iets wat
ik bijzonder waardeer, en waarvoor ik U hierbij mijn dank betuig.

Hooggeleerde Schreinemakers, Uw buitengewoon heldere
colleges zullen mij steeds in aangename herinnering blijven.

Hooggeleerde Blanksma, de wijze, waarop Gij medegewerkt hebt
tot mijn wetenschappelijke vorming, is voor mij van zeer veel waarde
geweest.

Zeergeleerde Jorissen, ik ben U dankbaar voor de welwillend-
heid, die ik gedurende mijn studietijd steeds van
U heb onder-
vonden.

Waarde Veltema, Uw technische hulp, en de toewijding waar-
mede die gegeven werd, hebben mijn werk in niet geringe mate
verlicht.

-ocr page 14-

à

-ocr page 15-

INLEIDING.

De oorspronkelijke opzet van het volgende onderzoek was, de
concentratiefuncties voor lyophyle kolloiden wat uitvoeriger na
te gaan, dan tot heden gebeurd was.

Het aangewezen materiaal om dit onderzoek uit te voeren, was
het Gummi-Arabicum en het gelatinesol: beide solen zijn typisch
hydrophyl en in de kleinere concentraties uitvoerig onderzocht.

Uitgaande van de theorie van Kruyt kwamen we daardoor tot
een gepreciseerd inzicht omtrent de bouw van het lyophyle deeltje;
die preciseering vult de theorie aan tot een geheel, dat een veel
breeder gebied beslaat, en zoo verband legt tusschen alle ver-
deelingsvormen der gedispergeerde materie, van ware oplossingen
af tot hydrophobe solen toe.

Een standpunt tegen de theorie van Kruyt en Bungenberg
de
Jong wordt hier dus niet ingenomen: nog steeds worden voor
een hydrophyl kolloid lading en hydratatie als stabiliteitsfactoren
erkend, terwijl daarnaast een energievorm, zich openbarend als
een kracht, die met cohaesie te beschrijven zou zijn, een bepalende
factor is, van beteekenis voor de individualiteit en de bestaans-
mogelijkheid van het deeltje.

Zonder te beweren, dat de hier volgende hypothese omtrent de
bouw der gedispergeerde materie de juiste is, wil ik er de aandacht
op vestigen, dat, naast vele anderen, ook deze hypothese de juiste
zou
kunnen zijn. Met het nu ten dienste zijnde materiaal is dat
nog niet uit te maken. Echter, waar dus het opstellen eener werk-
hypothese steeds een sprong in het duister is, en het geluk dus een
meer of minder groote rol speelt, — immers niemand kent nü de
feiten die over enkele jaren gemeen goed zullen zijn — van het hier
volgende werk blijft het experimenteel gevondene bestaan, ook
als de hypothese onjuist zou blijken door nieuwe ontdekkingen.

Aan de hand van de experimenten zal in de volgende hoofd-
stukken de theorie over de fijne bouw der micel, die ons met de
ten dienste staande feiten het waarschijnlijkst lijkt, nader worden
uiteengezet.

De nadruk zal hierbij gelegd worden op de viscositeits- en ladings-
metingen. Om deze te kunnen uitvoeren waren ook dichtheids- en
Ph -metingen noodig, die, hoewel zij weinig opheldering geven over
het te vormen beeld van de micel, toch volledigheidshalve vermeld
zullen worden.

-ocr page 16-

BESCHRIJVING DER GEBRUIKTE SOLEN.

De gebruikte Gummi arabicum werd door bemiddeling van het
Nederlandsche consulaat te Parijs betrokken van de firma „Alland
et Robertquot; en droeg als merk: „Gomme Sénégal. Petite blanche 1« quot;.
Deze quahteit werd ook door
Tendeloo^) gebruikt.

Het watergehalte werd bepaald op 14,6 %, het aschgehalte op
2,86 % berekend op het uitgangsproduct.

De geheele hoeveelheid Arabische Gom (A.G.), 5 kg., werd ge-
malen in een electrisch gedreven slagmolen tot een korrelgrootte
van 1 mm., en daarna door schudden gehomogeniseerd.

Als standaardsol werd er meestal een gebruikt, bereid in hoeveel-
heden van 100—300 cc., en bevattende 300 gr. A.G. per liter sol.

Daar het s.g. der A.G. 1,5 is, moet dus voor iedere 100 cc. sol
gebruikt worden 80 cc. water en 30 cc. A.G.

De afgewogen hoeveelheid A.G. werd door een droge trechter
in de afgemeten hoeveelheid aqua dest. gebracht onder heftig
schudden. Samenklontering treedt dan niet op. De massa werd
dan gedurende een uur verwarmd in een kokend-waterbad onder
voortdurend schudden. Het hoogviskeuze sol dat zoo ontstaat is
niet of zeer slecht te filtreeren door papier. Filtreeren door watten
is niet afdoende. Een door watten gefiltreerd sol geeft bij toevoegen
van electrolyt gedurende de eerste 10 minuten een viscositeits-
stijging van 1 ä 2 %, en blijft eerst daarna constant. Vermoedelijk
is dit te danken aan een verontreinigend kolloid dat gecoacerveerd^)
aanwezig is, welk complex-coacervaat dan door het electrolyt
wordt opgeheven, met als gevolg een viscositeitsstijging.

Dit verschijnsel trad evenwel niet op nadat het sol gecentri-
fugeerd was. Na 1 uur centrifugeeren bij 4000 toeren per minuut
heeft zich op de bodem een geleiïg laagje gevormd, waarvan het
sol gemakkelijk afgeschonken kan worden. Een filtratie door watten

Diss. Utrecht 1926. Koll. Chem-Beih. 29, 421 (1929).

Over coacervatie zie het samenvattend artikel: H. G. Bungenberg de

Jong en H. R. Kruvt, Coacervation. Proc. Kon. Akad. 32, 849 (1929).

Koll. Zeitschr. 50, 39 (1930).

Voor complex-coacervatie: H. G. Bungenberg de Jong en W. A. L.

Dekker: Bloch. Zeitschr. 212, 318 (1929).

-ocr page 17-

scheidt dan de boven drijvende mechanische verontreinigingen
voldoende van het sol.

Na toevoegen van een druppel toluol kunnen de zoo verkregen
solen dagenlang in de ijskast bewaard worden zonder noemens-
waard te veranderen.

Het zijn vuilgele zwak opalescente hoogviskeuze vloeistoffen,
die ultramicroscopisch slechts een
Tyndall-kegel vertoonen.

Gelatine.

De gelatine, een zeer goede soort, speciaal geleverd door de
Gelatinefabriek Delft, werd gereinigd volgens de methode van
Loeb,i) welke methode voldoende bekend is, zoodat van beschrij-
ving kan worden afgezien. De geheele hoeveelheid die zoo gemaakt
werd (1200 gr.) werd in een molen gemalen op een korrelgrootte
van 1 mm. en gehomogeniseerd.

Een aschbepaling gaf als resultaat 0,4 en 0,6 °/oo ^^ch. Deze asch
bestaat gedeeltelijk uit mechanisch bijgemengd ijzer wat zich laat
affiltreeren (uitcentrifugeeren).

De benoodigde hoeveelheid gelatine werd in het water gestrooid.
Bij concentraties van 10 % gelatine en hooger, wordt al het water
direct opgenomen, zoodat het gebruikelijke voorweeken vervalt.
De massa wordt dan ^ uur in een waterbad van 65° verwarmd en
vervolgens gecentrifugeerd.

Om gelatineeren tijdens het centrifugeeren te voorkomen, werd
de centrifuge op een temperatuur van 45°—50° gehouden.

Dit werd bereikt door om de centrifuge een mantel aan te brengen
waardoor water van 50° C. werd gepompt. De massa\'laat zich dan
zonder bezwaar centrifugeeren.

Carragheen.

Het gebruikte carragheen was een portie van hetzelfde praepa-
raat, waarmede
Bungenberg de Jong en Ong Sian Gwan^) een
onderzoek deden. Voor de bereiding van het sol werd geheel de-
zelfde methode toegepast, als in de publicatie van deze onderzoekers
aangegeven: de afgewogen hoeveelheid carragheen werd bij kamer-
temperatuur gedurende 4 uur met water geschud en daarna gefil-

1) J. L. Loeb: Joxirn. gen. Physiol. 1, 237 (1918).

H. G. Bungenberg de Jong en Ong Sian Gwan: Koll. Chem. Beih. 29,

436 (1929).

-ocr page 18-

treerd. Dit procédé laat zich toepassen indien men solen wil
maken in concentraties tot maximaal 1 %.

Voor het bereiden van hooger geconcentreerde solen werd de
massa onder herhaaldelijk schudden en na eenige uren voorweeken
1 uur in een waterbad op 100° verhit.

Een 2,5 % sol laat zich nog eenigszins behandelen; een 5 % sol
is al haast, niet meer te maken noch te hanteeren: het is uitermate
viskeus en waarschijnlijk ook gegelatineerd.

-ocr page 19-

HOOFDSTUK I.
DICHTHEIDSMETINGEN AAN HET ARABISCHE GOM-SOL.

Met het oog op de viscositeitsmetingen was het bepalen van een
dichtheid-concentratie-curve noodzakelijk. Dat hier niets prin-
cipieel nieuws te verwachten was, daar deze en dergelijke metingen
reeds eerder werden uitgevoerd, lag voor de hand.

Reeds in 1861 voerde Schmidti) aan A.G.-solen dichtheids-
metingen uit en vond een lineair verband met de concentratie.

Frank 2) bepaalde de contractie bij het solvateeren van gelatine,
en vond hier een waarde, die omgerekend per gr. gelatine, steeds
constant was, nl.
0,056 cc. onafhankelijk van de concentratie. Hier
dus ook weer een lineair verband tusschen concentratie en dichtheid.

Ook Wintgen®) wijst op dit lineaire verband.

Deze onderzoekers, wier werk, en wel speciaal dat van Frank
grooter bekendheid verdient, zijn veelal niet verder gegaan dan
de vaststelling van het feit. Lt
)deking^) nam aan dat de plaats
vindende contractie op rekening van het water moest geschoven
worden.
Frank neemt tegeliover deze meening een neutraal stand-
punt in, door de contractie te berekenen van het water per gr.
gelatine, met de aanname van
Lüdeking, en tevens die van de
gelatine per gr. water, met de aanname, dat de contractie op
rekening van de gelatine komt. Deze voorzichtigheid in zijn con-
clusies is niet anders dan te waardeeren.

Hoewel het in de eerste plaats om de dichtheid van de G.A.-solen
te doen was, werd ook de contractie bepaald, hoewel het kennen
van deze grootheid vooralsnog geen beteekenis heeft. De dichtheids-
bepaUngen van
Schmidt^) waren uitgevoerd bij 15° en, daar alle
metingen uitgevoerd zijn bij 42°, voor ons doel onbruikbaar.

Voor het berekenen der contractie zijn noodig de grootheden:
Ie. de dichtheid van een A.G.-sol van bekende concentratie;

1) Pogg. Ann. 114, 337 (1861).
Koll. Chem. Beih. 4, 195 (1912).
Koll. Chem. Beih. 7, 266 (1915).
\') Wied. Ann. 35, 552 (1888).

-ocr page 20-

2e. de dichtheid van de beide samenstellende componenten, dus
van A.G. en van water.

Als temperatuur voor alle metingen werd gekozen 42°,20 C. ± 0,°02,
dit in verband met de viscositeitsmetingen, die ook bij die tempe-
ratuur werden uitgevoerd; als eenheid van dichtheid die van water
van die temperatuur.

De concentratie werd bepaald door een afgewogen hoeveelheid
van het sol in te dampen op het waterbad (in duplo), daarna drogen
overnacht in de droogstoof bij 130°, tegelijk met een hoeveelheid
A.G. waarvan de dichtheid (zie 2e) ook bekend moet zijn.

De dichtheid van het sol werd pyknometrisch bepaald. Hoewel
ScHMiDT het hneaire verloop dus reeds had aangetoond, werd hier
niet met de bepaling van één punt volstaan, maar een serie bepaald.

De verdunningen werden gemaakt door inwegen van water. De
concentratie is opgegeven in gewichtsprocenten.

Tabel 1.

Concentratie

Spec, volume

Gevonden

Berekend

6,99

0,9670

_

5,15

0,9752

0,9757

3,71

0,9821

0,9824

1,95

0,9912

0,9909

De metingen, alle in duplo uitgevoerd, klopten op 2 eenheden
der laatste decimaal.

De kleine gevonden verschillen met de berekende waarden moeten
aan temperatuurschommelingen worden toegeschreven.

Het s.g. van de A.G. zelf werd bepaald met de verdringings-
methode. Als vulvloeistof werd paraffine gebruikt. Mogelijk is, dat,
als boven het A.G.-poeder in de
Pyknometer paraffine wordt ge-
bracht, deze ook contraheert aan de A.G., maar dit is onwaar-
schijnlijk.

Om de lucht volkomen door paraffine te vervangen bij dit
procédé, werd de met een afgewogen hoeveelheid A.G. gedeeltelijk
gevulde Pyknometer halverwege met paraffine-oHe gevuld en
daarna in een vacuumexicator gezet gedurende 15 minuten.
Daarna geheel bijvullen. Voor de dichtheid werd op deze manier
gevonden
d = 1,560, evenals de vorige metingen bij 42° t.o.v.
water van 42°.

-ocr page 21-

Tendeloo^) geeft op i = 1,487, blijkens een persoonlijke mede-
deeling, een waarde voorkomende in de literatuur. In
Landolt—
Börnstein^) vinden we i = 1,31 — 1,45.

De gevonden hoogere waarde moet evenwel hier als de meest
waarschijnlijke worden beschouwd, terwijl het s.g. voor verschil-
lende qualiteiten wel verschillend kan zijn.

Allereerst moet opgemerkt worden, dat onder contractie hier
niets anders verstaan moet worden dan volumeverkleining.

Deze laat zich hier berekenen per gr. A.G. uit de volgende, reeds
boven genoemde gegevens: Een 6,99 % sol heeft een specifiek
volume 0,9670.

De dichtheid van A.G. is 1,560, het specifiek volume dus 0,641.
Hieruit berekend het specifiek volume voor een 6,99 % sol 0,9749.

Per gr. A.G. is de contractie dan 0,113 cc.

Om uit te maken, of de contractie geheel of gedeeltelijk aan de
lading te danken is, werd een sol verdund met een hexolzout^)
oplossing bevattende 10 m. aeq. per liter. Het lineaire verband
tusschen dichtheid en concentratie bleef bestaan.

21,0998 gr. sol met een specifiek volume 0,8979 werd verdund
met 9,9358 gr. eener hexolzoutoplossing 0,01 N, waarvan het speci-
fiek volume 0,9959 was. Berekend werd voor het specifiek volume
van het mengsel: 0,9292, en gevonden: 0,9289.

De lading speelt bij de contractie dus niet de primaire rol, en
heeft hoogstens een effect, dat binnen de foutgrenzen valt.

Kruyt^) heeft er op attent gemaakt, dat het beschreven lineaire
verband gevonden wordt, omdat de kolloïdconcentratie, uitgedrukt
in grammoleculen klein is in de genoemde gevallen, zoodat de in
werkelijkheid gebogen dichtheidscurve, doordat zij slechts over
een smal traject bepaald wordt, schijnbaar een rechte is. Bepaalt
men echter dichtheden bij zeer hooge concentraties aan kolloïd,
dan vindt men wej degelijk een afbuigen van het lineaire verloop.\')

1)nbsp;Diss. Utrecht 1926, blz. 5.

2)nbsp;Physik. Chem. Tab. I, 381 (1923).

») Hexolzout = [ Co HHO), Co (H, N . CH,. CH,. NH,),} , ] (NO,),.

Koll. Zeitschr. 20, 239 (1917).
») J. R. K
atz: Koll. Chem. Beih. 9, 1 (1917).

17

2

-ocr page 22-

HOOFDSTUK H.

DE WATERSTOFIONENCONCENTRATIE IN GELATINESOLEN.

Vóór een viscosimetrisch onderzoek werd uitgevoerd moest van
het gelatinesol behalve de dichtheid, waarop de beschouwingen
van het vorige hoofdstuk weer van toepassing zijn, ook de ver-
andering der
Ph met de verdunning nagegaan worden.

Adolf en Pauli^) vonden dat bij het ei-albuminesol de p^ bij
verdunning van 4 tot 0,25 % slechts veranderde van 4,76—4,84.

Het was echter nauwelijks te verwachten, dat ook in hoogere
concentraties de
pH slechts zoo weinig zou veranderen. Toch is
dit het geval.

De Ph werd met de waterstofelectrode gemeten bij 42°; de
calomel-electrode was op kamertemperatuur. Bij de berekening
van de p^ uit de bepaalde E.M.K. werd in de teller van de gebrui-
kelijke formule als temperatuurcorrectie die van de calomel-
electrode aangebracht, in de noemer die van de waterstof-electrode.
Door het zeer snelle gelatineeren van een geconcentreerd gelatine-
sol was deze techniek de aangewezene.

Tabel 2.

c

ph

c

ph

c

ph

24,3

4,35

23,5

6,37

24,

3,46

15,7

4,30

18,8

6,38

11,8

3,46

8.2

4,30

12,8

6,38

5,9

3,42

4,07

4,32

8,69

6,28

3,0

3,31

1,68

4,32

4,31

6,29

1,0

3,37

0,82

4,80

2,08

6,32

Het feit, dat de Ph veranderingen die voorkomen zoo buiten-
gewoon klein zijn, is zeer verwonderlijk. Het gelatinesol p^ = 4,3
is zonder meer te gebruiken om er een concentratieviscositeits-
curve aan te bepalen. Dit bleek achteraf ook juist uit andere over-
wegingen daarvoor het aangewezen systeem te zijn.

Aan beide zijden van het iso-electrische punt treden geringe

1) Biochem. Zeitschr. 152, 369 (1924).
18

-ocr page 23-

afwijkingen van de p^ op bij verdunning, merkwaardig genoeg
eerst in beide gevallen een geringe afname van de p^, daarna weer
een stijging.

Theoretisch is dit gebied moeilijk te overzien.

Met de aanname van Loeb, dus met verwaarloozing van de grens-
vlakverschijnselen en van het heterogene karakter van het systeem,
zou men, mits behoorlijk ver verwijderd van het I.E.P,, dus bij
Ph ± 3 en 7 om de gedachten te bepalen, met de eenvoudige buffer-
formule het verschijnsel kunnen verklaren.

Echter, bij het I.E.P. zelf zijn de verschijnselen zeer onover-
zichtelijk, en afgezien daarvan, is de p^ van een heterogeen sy-
steem, waar ontegenzeggelijk diffuse ionenlagen een rol bij spelen,
een moeilijk te interpreteeren grootheid.

Practisch is dit constant blijven van de p^ bij verdunning echter
een aangename eigenschap, waar het daardoor geoorloofd is, iso-
hydrische verdunningen van een gelatinesol te maken door een-
voudig toevoegen van water.

-ocr page 24-

HOOFDSTUK HL

DE VISCOSITEIT ALS FUNCTIE VAN DE CONCENTRATIE.

a. Inleiding.

Dat bij lyophyle kolloïden de formule van Einstein niet mag
worden toegepast, blijkt uit de praemissen, waaronder deze is
afgeleid en uit het experiment. Evenmin kan men na invoering van
de correctieterm van
von Smoluchowski^) verbetering verwachten.

Daar het hier om zoo geheel andere systeemtypen gaat, zullen
we deze formule en de overeenkomstige van
Hatschek^) hier niet
nader bespreken.

Hatschek^) heeft evenwel nog een tweede formule afgeleid voor
lyophyle kolloïden, die in de practijk al evenmin voldoet, zooals
o.a. aangetoond werd door
Kirchhof^). Deze vond dat het volume
van
1 gr. der dispersephase, berekend met de formule van Hatschek
bij een sol van caoutchouc in benzol, bij verhooging der concen-
tratie toenam. Dit is zeer onwaarschijnlijk: hoogstens zal deze
waarde gelijk blijven als de concentratie niet è.1 te hoog is, en in
ieder geval afnemen bij groote concentraties. Hier een vergelijking
met de zwelling te maken, zooals
Kirchhof dat doet, moet onjuist
geacht worden.

Ook OsTWALD®) past een dergelijke redenatie toe: volgens hem
zal de solvatatie toenemen met de concentratie evenals bij de
zwelling, dus met een zekere macht van
c, en deze correctieterm
ingevoerd in de formule van
Einstein geeft dan:

^ = 1 «c Pcquot;.................(1)

\'O

hierbij dus aansluitend aan de formule, door G. Posnjak®) voor
de zwelling gevonden. Het vergelijken van de solvaatvloeistof-
opname met de vloeistofopname van een gel is al zeer riskant, nog

1)nbsp;Koll. Zeitschr. 18, 190 (1916).

2)nbsp;Koll. Zeitschr. 7, 301 (1910).

3)nbsp;Koll. Zeitschr. 8, 34 (1911).
«) Koll. Zeitschr. 15, 30 (1914).
6) Koll. Zeitschr. 24, 7 (1919).

«) G. Posnjak: Koll. Chem. Beih. 7, I (1915).

-ocr page 25-

dubieuzer is het, om deze correctie zonder meer in de formule in
te voeren, die geheel niet voor lyophyle kolloiden is afgeleid, en
waarbij nog zoo veel factoren meer voor de viscositeit verant-
woordelijk zijn, bijv. de onderlinge beïnvloeding der micellen.

A. DucLEAUxen F. Wollman^) gebruiken een dergelijk argument,
om de enorme toeneming van de osmotische druk met de concen-
tratie te verklaren: de wet van
van \'t Hoff zou niet meer toegepast
mogen worden, maar een correctie in de geest van de
van der
WAALSche toestandsvergelijking moeten worden ingevoerd. Zooals
deze onderzoekers zelf erkennen geeft dit geen resultaat. Toch
past
Mark^) een dergelijke correctieterm toe op de formule van
Einstein.

Bäker3) stelt voor:

...................(2)

\'o

Volgens Staudinger«), die haar toetste aan talrijke polystyrrolen
geldt deze formule niet.

Volgens Ducleaux en Wollmann®) voldoet de formule van
Arrhenius®) :

log ï), — log = K 9.................(3)

goed. Staudinger daarentegen vindt K hier verre van constant.

Arrhenius leidde deze formule af als een omvorming van die van
Einstein, en waar de laatste niet voldoet is het logisch, dat door
een wiskundige omvorming daarvan geen verbetering verwacht
kan worden. Toch zal blijken uit het volgend onderzoek, dat deze
formule soms de werkelijkheid zeer goed kan benaderen.

Hier moet tevens te voren de volgende kwestie kort worden
behandeld:
Ostwald\') ontkent, dat voor eenig lyophyl kolloïd
de wet van
Hagen—Poiseuille zou kunnen gelden, en tracht dit
te bewijzen met een zeer uitgebreid feitenmateriaal.

In zijn viscositeitsformule (1) zou dus eigenlijk het drukverval

\') Compt. rend. 152, 1580 (1911).
1 Koll. Zeitschr.
53, 35 (1930).
\') Journ. Chem. Soc.
103, 1653 (1913).
\') Koll. Zeitschr.
51, 71 (1930).

\') Buil. Soc. Chim. IV, 27, 414 (1924).

•) Meddelanden K., Vetenskapsakademiens Nobelinstitut, vol 3 No. 21

(1917).
\') Zie hfdst. VI.

-ocr page 26-

in de viscosimeter moeten voorkomen, zoodat hieruit bhjkt, dat
OSTWALD deze formule zelf tegenwoordig verwerpt.

Met de grootste zorgvuldigheid heb ik getracht, de geldigheid
van de wet van
Hagen—Poiseüille aan de door mij onderzochte
gevallen te controleeren, wat trouwens reeds, zij het dan in
kleinere concentraties en met geringere drukvariaties, door
Kruvt^)
en zijn medewerkers gedaan is, en vond daarbij geen afwijkingen
van genoemde wet voor het gummi-arabicum en het gelatinesol.

De afwijkingen, die Ostwald vindt, moeten voor het grootste
deel worden toegeschreven aan fouten in de gebruikte methodiek,
reden, waarom de hier aangewende uitvoerig zal worden be-
schreven.

b. Methodiek.

Een vooronderzoek leerde dat bijv. bij een 30 % gummi-arabicum-
sol viscositeiten van 100 en hooger te verwachten waren. Een
viscosimeter met een doorlooptijd voor water van 100quot; zou, als
een sol met een viscositeit 100 moest opgemeten worden, een door-
looptijd hebben van uur ruim. De meniscus zakt dan zoo lang-
zaam langs de merkstrepen, dat daardoor een groote fout ontstaat.

Bovendien zouden de metingen veel te tijdroovend worden, wat
met gummi-arabicumsolen nog wel overkomelijk zou zijn, maar
bij de veel minder bestendige gelatinesolen tot moeilijkheden aan-
leiding zou geven.

Nu is het zeker niet geoorloofd, om de doorlooptijd van de
viscosimeter voor water dusdanig te verkleinen, dat bij viscosi-
teiten van 100 en meer, toch nog in een tijd, die serie-werk toe-
staat, te meten is. De meting van kleine viscositeiten zou dan, nog
afgezien van afwijkingen van de wet van
Hagen—Poiseüille,
door de fout in de tijdsbepaling zeer onnauwkeurig zijn.

De oplossing moet hier gezocht worden in het aanleggen van een
extra-druk op de viscosimeter. Met het oogmerk, de wet van
Poiseüille te controleeren is deze methodiek al zeer veelvuldig
toegepast, o.a. door
Washburn en Williams,^) door Bungen-
berg de
Jong en door Ostwald.^)

Deze methoden leenden zich, op die van Ostwald na, niet voor

1)nbsp;Zsigmondy Festschrift. Erg. B. Koll. Zeitschr. 36, 218 (1925).

2)nbsp;Joum. Amer. Chem. Soc. 35, 739 (1913).
») Rec. Trav. Chim. 42, 1 (1923).

*) Zeitschr. phys. Chem. 111, 62 (1924).

-ocr page 27-

serie-werk. De drukviscosimeter van Ostwald is echter te on-
nauwkeurig voor ons doel. Daarom werd een toestel gebouwd, dat
naast een groote nauwkeurigheid, snel werken met weinig materiaal
mogelijk maakte.

Aan een OsxwALD-viscosimeter wordt een luchtreservoir ver-
bonden met varieerbare druk, die op een manometer kan afgelezen
worden.

Ostwald geeft op, dat bij zijn drukviscosimeter bij het ge-
bruik van groote drukken de doorlooptijd onafhankelijk van de
druk wordt. Dit bewijst reeds, dat de
door hem gebruikte viscosimeter niet
deugt. Het is daarom, dat ik hier de
afmetingen van het door mij gebruikte
instrument opgeef: de lengte der capil-
lair bedroeg 19 cm., de diameter 0,5
mm. Om turbulente strooming te voor-
komen, moet de capillair zeer geleidelijk
wijder worden aan de uiteinden.

Wil men de doorlooptijd voor water
verkorten, dan moet dit gebeuren door
het vloeistofreservoir boven de capil-
lair te verkleinen, niet door dia-
meter en lengte der capillair te ver-
anderen.

Deze viscosimeter werd verbonden
via een kraan K, aan een drukinrichting
en een manometer M. De 1 1. flesschen
W en R zijn gedeeltelijk met water gevuld en door een gummi-
slang op de aangegeven wijze verbonden. De flesch W is gemon-
teerd op een plankje, dat langs een richel in de balk B verticaal
kan verplaatst worden en door het gewicht G in iedere willekeurige
stand gehouden wordt. Op die manier werd een overdruk in de
viscosimeter verkregen tot 120 cm. waterdruk, tot op 0,1 mm.
nauwkeurig te schatten op de manometerschaal. Het water van
de manometer was door een korrel Ponceau rood gekleurd wat
de aflezing vergemakkelijkt.

n

B

V

K

Fig. 1.

Correcties voor de temperatuur werden bij deze manometer niet
aangebracht.

1) Koll. Zeitschr. 36, 99 (1925).

-ocr page 28-

Het is zaak, om, als de druk veranderd is, de manometer eerst
na 5 minuten af te lezen, daar anders het navloeien een aan-
merkelijke afwijking geeft. De druk, afgelezen bij het begin en het
eind van een bepaling verschilt niet, de kleine volumevergrooting
die het viscosimeterbolletje geeft, is dus verwaarloosbaar. Het
verloop van een meting is dan als volgt:

De viscosimeter wordt gevuld en met een onderdruk-reservoir
verbonden. Is de vloeistof tot boven de bovenste merkstreep ge-
stegen, dan wordt de verbinding verbroken en de viscosimeter
verbonden met de overdrukinrichting. De kraan K wordt geopend
en de druk op de manometer afgelezen.

Na het passeeren van de onderste merkstreep wordt onmiddellijk
de kraan K gesloten en de verbinding met de drukinrichting ver-
broken, vóór de vloeistof geheel in het wijde been van de viscosi-
meter is geperst, daar zich anders storende en moeilijk te ver-
wijderen luchtbellen vormen. Deze manipulaties moeten elkaar
dus zeer snel opvolgen, wat eenige oefening vereischt. Een drie-
wegkraan zou hiervoor eventueel te gebruiken zijn, maar werd door
mij nooit toegepast, daar het toestel ook zonder dat aan zijn doel
beantwoordde.

Nog moet er op attent gemaakt worden, dat het opzuigen in de
viscosimeter met een niet al te groote onderdruk mag gebeuren, daar
dan op het vloeistofoppervlak schuim ontstaat tengevolge van
het ontwijken van luchtbellen.

c. IJking van de viscosimeter.

Volgens Poiseüille is o.a. voor één bepaalde viscosimeter met
een bepaalde vulling:nbsp;p^ _ q

p = druk op de vloeistof

t = doorstroomingstijd

C = constante.

Daar, als geen overdruk gebruikt wordt, p slechts verandert
evenredig met het s.g. der gebruikte vloeistof, behoeft p dan in
absolute maat niet bekend te zijn. Waar we hier echter met een
variabele druk werken, die bij iedere volgende meting in \'t algemeen
weer anders gekozen wordt, moet dus p in een absolute maat uit-
gedrukt worden waarvoor we hier 1 cm. waterdruk gekozen hebben.
De overdruk laat zich gemakkelijk aflezen op de manometer. Daar
moet dus nog bij geteld worden de hydrostatische druk in de vis-

-ocr page 29-

cosimeter, die tijdens een meting geleidelijk afneemt met het
dalen van het vloeistofniveau.

Om de gemiddelde grootte van deze druk te bepalen werd de
volgende methode gebruikt. De doorlooptijd voor een bepaalde
vloeistof wordt gemeten bij twee verschillende overdrukken
p en p\'. Tevens werkt natuurlijk in beide gevallen de hydrosta-
tische druk h. Dus geldt, als de doorlooptijden t en t\' zijn

(5)

(6)

(p h) t = (p\' -f h) t\'
P\' t\'-pt

h =

t-t\'

Stel, dat het s.g. van de gebruikte vloeistof is bepaald op d, dan
wordt dus de druk herleid op cm. waterdruk:

p\'t\'-pt

H =

(t-t\')d ................

De bepalingen werden uitgevoerd met een glycerine-watermengsel
van 60 deelen glycerine en 40 deelen water, d = 1,118.

T a b e 1 3.

t

P

h

158,\'8

37,82

23,61

413,\'2

0

159.\'4

37,65

23,65

lOl.\'O

72,97

23,61

83.\'4

93,74

23,71

In de eerste kolom van tabel 3 staat de doorlooptijd in sec.,
in de tweede de overdruk in cm. water, in de derde de uit telkens
twee opeenvolgende metingen bepaalde hydrostatische druk h,
berekend volgens formule (5).

Uit de metingen blijkt dus dat tot doorlooptijden van 100quot; de
wet van
Hagen—Poiseuille voor deze viscosimeter geldt.

Deze waarde is dus alleen afhankelijk van de stroomingscondities,
dus van het snelheidsverval in de capillair, en geheel onafhankelijk
van de viscositeit der vloeistof. Het is dus zuiver een voor deze
speciale viscosimeter specifieke grootheid.

Waar een apparatuur als de boven beschrevene beschikbaar was,
is deze methode van controle op de hydrodynamische eigenschappen

-ocr page 30-

van de viscosimeter eenvoudiger dan het gebruik van de formule

van Grüneisen.1)

Voor water was hier de doorlooptijd zonder extra druk 108quot;,7.

..........., . .nbsp;23,61

Dit IS bij een druk m de viscosimeter ,,pCm. = 21,13 cm. = H

(form. 6).

Rekenen we nu alle doorlooptijden steeds om op een overdruk
van 1 cm., dan wordt voor deze viscosimeter 2297quot;.

Voor een sol vinden we dan bij een totaal druk p en een door-
looptijd t:nbsp;=
^ ^ \\ 2297\'

of uitgedrukt met de overdruk p\', en het s.g. d:

^ ^ (p- Hd)t

\\ 2297 ..................

d. Controle op de geldigheid van de wet van Hagen—Poiseüille.

Bij alle volgende viscositeitsmetingen, werd, behalve indien

rj

^lt;1,5 was, welke gevallen reeds door Kruyt en zijn medewerkers

\' O

onderzocht zijn, de viscositeit bij twee of meerdere drukken bepaald,
en steeds werd gevonden dat van de wet van
Hagen—Poiseüille
geen afwijkingen optraden die de meetfout te boven gingen.

E. Röthlin vond, werkende met de viscosimeter van Hesz,
reeds de geldigheid van deze wet voor het gummi-arabicumsol,
maar zijn metingen zijn dusdanig onnauwkeurig, dat
Ostwald *)
de geldigheid in dit geval ontkent.

Tabel 4.
Gummi-arabicumsol.

Temp.

Gr./100 cc.

m.aeq.
electrolyt

Druk
(cm. water)

Vl

r)o

42M0

27,6

0

142,19

97,63

117,99

97,65

15,3

3 KCl

141,85

18,48

72,36

18,47

29,8

10 hexolzout®)

141,09

90,38

100,31

90,40

31,1

10 Ba Clj

139,24

136,1

79,35

136,3

Wissensch.,Abh. der Phys. Techn. Reichsanstalt 4, 151 (1905).
2) Zsigmondy Festschrift (Koll. Z. 36, Ergänzungsband) 218 (1925).
») Biochem. Zeitschr. 98, 34 (1919).

*) Koll. Zeitschr. 36, 157 (1925).nbsp;s) Zie noot blz. 17.

-ocr page 31-

Gelatînesol.

Temp.

Gr./100 cc.

ph

Druk
(cm. water)

VjO

42,10

16,66

4,35

140,41

99,27

95,21

99,30

- 42,10

5,23

3,43

118,37

7,556

132,75

7,556

50,79

4,58

4,35

78,52

4,751

57,34

4,750

42,10

9,73

6,63

136,34

19,62

52,61

19,62

42,10

2,43

6,63

39,25

2,667

20,87

2,670

50,79

1,93

4,35

57,20

2,096*

20,84

2,065*

Schijnbaar is bij de laatste twee met een * gemarkeerde metingen
voor het gelatinesol een viscositeitsanomalie in het spel. In
werkelijkheid is dit echter niet het geval.

De bij 57,20 cm. druk uitgevoerde bepaling geeft een doorlooptijd
voor het sol van 83,8quot;; bij de ijking van het instrument werd ge-
vonden, dat de wet van
Hagen—Poiseuille nimmer voldoet bij
deze viscosimeter, wanneer de doorlooptijden kleiner dan 100quot; zijn.
De afwijking vindt haar oorzaak dus niet in het sol maar in de
condities van het instrument.

Ten duidelijkste blijkt dus, dat de afwijkingen van de wet van
Hagen—Poiseuille hier binnen de zeer kleine proeffout vallen,
en daarom mag gezegd worden dat deze wet voor de onderzochte
twee solen volkomen geldig is.

e. De conceniratieviscositeitscurven.

Bepaald werden deze curven voor gummi-arabicum- en gelatine-
solen, de eerste tevens na toevoegen van electrolyt, de laatste bij
verschillende p^. Van alle in de inleiding genoemde formules bleek
er niet een op behoorlijke wijze te voldoen.

Ten slotte bleek mij, dat de formule

(8)

log-:^ = a-|-bc

waarin a en b constanten zijn, voor de geheel of grootendeels ont-
laden solen zeer goed de werkelijkheid benadert.

Deze formule moet dus als zuiver empirisch worden beschouwd.

-ocr page 32-

Het zou te veel ruimte vergen, om aan te toonen, dat geen der
in de inleiding genoemde formules voldoet. Daarom zijn slechts
de omrekeningen op formule (8) in de tabellen weergegeven. De
concentratie C is hier, zoowel als in het vervolg, aangegeven in
grammen stof per 100 cc. sol. Naast de gevonden waarde voor

log ——^ vindt men de door interpolatie berekende, terwijl
onder A de afwijking in procenten van berekende en gevonden

waarde van

Fig. 2.

is te verstaan.

Deze afwijking A werd berekend door interpolatie vanuit twee
punten, die experimenteel bepaald waren. Het is niet de beste wijze
van foutberekening daar, indien een der punten, waar men van uit-
gaat, verkeerd Hgt, dit dus met alle berekende punten ook het geval is.

Het voordeel van deze methode is echter, dat men een indruk
krijgt van de mogelijkheid om, wanneer twee viscositeiten bekend
zijn, een derde te berekenen.

-ocr page 33-

Elec-
trolyt

C

P

fis

7)0

7)8

730

A

gevonden

gevonden

berekend

30,1

142,77

145,32

0,682

100,68

145,28

21,4

140,39
80,41

43,89
43,92

0,303

15,3

142,02
141,92
100,87

19.96

19.97
19,96

0,093

10,9

141,62

10,39

— 0,065

50,01

10,40

5,46

113,30
82,25

4,567
4,569

— 0,183

2,73

64,72
48,32

2,764
2.764

— 0,194

1,36

21,24

1,920

— 0,180

0,68

21,18

1,494

— 0,139

K Cl.

30,1

141,44

141,23

0,673

0,629

129

10

10 m.

93,92

141,20

Aeq.

21,4

140,06

43,12

0,294

15,3

141,85
122,77

18,50
18,52

0,057

0,066

18,8

-i- 2

10,9

140,06
100,50

9,773
9,770

— 0,095

— 0,095

9,8

0

5,46

64,72

3,890

— 0,278

— 0,300

3,74

3

60,64

3,892

2,73

21,38

2,102

— 0,395

— 0,402

2,08

2

1,36

21,24

1,478

— 0,455

0,68

21,18

1,212

— 0,506

— 0,481

1,22

— 4

Ba Cl,

31,1

135,54

136,1

0,638

lOm.

92,47

136,0

Aeq.

20,3

133,24
62,55

32,78
32,80

0,194

0,220

134,6

— I

10,0

132,00
142,10

7,664
7,666

— 0,178

— 0,177

7,65

0

5.0!

71,19
60,03

3,142
3,140

— 0,370

2,49

21,57

1,777

— 0,507

— 0,469

1,84

— 9

Hexol-

29,8

142,33

90,40

0,477

zout

121,24

90,39

10 m.

20,0

140,55

26,16

0,100

0,116

27,1

— 4

Aeq.

82,73

26,16

10,1

82,85
138,21

6,702
6,704

— 0,244

— 0,248

6,70

0

5,04

38,34
26,28

2,843
2,843

— 0,437

3,10

21,45

1,659

— 0,674

— 0,507

1,96

— 45

-ocr page 34-

Dat de laatstgenoemde bepaling met hexolzout zoo sterk afwijkt,
moet aan een complicatie geweten worden, die speciaal hier op-
treedt, nl. anto-complexcoacervatie der Arabische Gom. Over
dit verschijnsel zal een afzonderlijke publicatie verschijnen in het
„Biochemische Zeitschriftquot;.

Opgemerkt dient nog dat de bepaling aan het blanco sol en
het KCl houdende sol uitgevoerd werden met één sol, die met
Ba CI2 en hexolzout met twee andere solen. De duur van een
experiment was 7—10 uur, afhankelijk van het aantal bepaalde
punten.

Geschikte drie- en vierwaardige kationen waren mij niet be-
kend. Wel werd luteocobaltchloride gebruikt, maar hiermede
veranderde de viscositeit met de tijd, zoodat dit voor conclusies

Tabel 6.
Gummi-arabicum-sol.

M. aeq.
Ca Clj

C

7)8

7)0

-log

7)0 C

2

6,65
5.00
2,50
1,25
0,62
0,31

4,307
3,449
2,132
1,564
1,266
1,111

0,304
0,301
0,344
0,349
0,371
0,448

4

6,65
5,00
2,50
1,25
0,62
0,31

4,254
3,372
1,984
1,423
1,201
1,079

0,311
0,324
0,405
0,469
0,493
0,597

20

6,65
5,00
2,50
1,25
0,62

3,663
2,739
1,650
1,285
1,121

0,399
0,459
0,585
0,642
0,713

100

6,65
5,00
2,50
1,25
0,62

2,877
2,234
1,480
1,227
1,101

0,553
0,607
0,717
0,741
0,792

200

5,00
2,50
1,25
0,62

2,059
1,445
1,195
1,091

0,674
0,750
0,807
0,837

-ocr page 35-

en voor de afleiding van een formulé onbruikbaar werd geacht.

Thoriumchloride en lanthaannitraat moeten ongeschikt worden
geacht daar ze hydrolyseeren, en dus zelf al in kolloïden toestand
aanwezig zijn.

De blanco-curve wijkt van de ideaal-curve vrij sterk af, en
speciaal in de kleine concentraties ook de andere curven. Het ver-
moeden ligt voor de hand, dat, hoe sterker de lading gereduceerd
wordt door toevoegen van electrolyt, hoe beter de experimenteele
curve aan de formule zal voldoen.

Getracht werd daarom, speciaal in deze kleine concentraties, de

geldigheid te bewijzen, als de electrolytconcentratie zoo wordt op-
gevoerd dat de lading practisch nul wordt.

Inderdaad gelukte dit, zooals de voorgaande tabellen en graphiekS
toonen. Bij vergrooting van de electrolytconcentratie blijkt
inderdaad het lineaire verband steeds beter benaderd te worden.

Daarnaast blijkt een ander effect op te treden: In de kleine
concentraties neemt de viscositeit snel af, sneller dan met formule
(8) in overeenstemming zou zijn. Dit feit wordt op \'t oogenblik nog
aan een nader onderzoek onderworpen.

Nog duidelijker blijkt de geldigheid van formule (8) voor curven,
bepaald aan het gelatinesol bij verschillende p„. Zooals reeds
beschreven werd, verandert de p„ van een gelatinesol niet bij

-ocr page 36-

verdunnen van 30 % tot 3 %, wat een groote vereenvoudiging met

zich mee brengt bij
het maken der verdun-
ningen. Verwacht mag
dus worden dat voor
een iso-electrisch sol
de formule het best tot
zijn recht zal komen,
wat ook inderdaad het
geval was, zooals uit
tabel 7 en fig. 4 blijkt.

De bepaling der cur-
ven bij een andere p^
dan die van het iso-
electrische punt wordt
zeer onnauwkeurig
door de sterke viscosi-
teitsafneming met de
tijd, die dus in de
laatste drie gevallen en

0.0

7.-7\'

/

})fS.ei/VF^ V. J5

J/o

c.

Fig. 4.

T a b e 1 7.

Gr./lOO cc.

jTs

.10 C

A

7)0

Gevonden

Berekend

ph=4,35
t = 42M0

16,66
11,05
5,45
2,24
1,12

99,28
29,14
6,763
2,373
1,601

0,771
0,406
0,024

—nbsp;0,213

—nbsp;0,270

0,397
0,023
— 0,195

2
0

— 4

ph-2,44
t=42M0

10,85
5,55
2,77
1,38

26,2
8,47
4,332
2,760

0,367
0,130
0,080
0,105

ph=3.43
t=42M0

17,06
11,33
5,23
2,16
1,08

103,7
31,3
7,556
3,207
1,171

0,780
0,427
0,098
0,009
0,069

ph =6,63
t = 42°.10

9,73
4,86
2,43
1,22

19,60
5,721
2,675
1,665

0,281

—nbsp;0,013
-0,162

—nbsp;0,264

-ocr page 37-

dan vooral in de hoogere concentraties, door de lange duur van een
meting, van groote invloed wordt, en maakt, dat hier de curven
onder die van de (bijna) iso-electrische gelatine komen te liggen.
Zooals men ziet, is de richtingscoëfficiënt van deze curven, die dus
correspondeert met de factor a in formule (8) hier veel grooter dan

a

bij het gummi-arabicum-sol. Ook de verhouding — van formule (8)
is voor beide solen niet dezelfde.

f. Toetsing der formule aan gegevens uit de literatuur.

Hoewel het aantal curven dat het verband tusschen visco-
siteit en concentratie aangeeft niet groot is, is het toch wel
voldoende om de algemeenheid van de hier afgeleide formule te
bewijzen.

Geen gebruik werd gemaakt van bepalingen, waarbij de viscosi-
teit slechts enkele eenheden stijgt, daar juist in de kleine con-
centraties afwijkingen kunnen optreden, en bovendien, daar het
dan maar om een klein traject gaat, het verloop altijd min of meer
een rechte schijnt.

Tevens moeten die bepahngen uitgeschakeld worden, waarbij
kwestie kan zijn van gelatineering. Zoo geven bijv. de curven van
Goldschmidt en Weissmann geen overeenkomst met de ge-
vonden curven. Deze concentratieviscositeitscurven werden be-
paald met ammonium-oleaat-solen.

Voor de waarden van — wordt naar de oorspronkelijke literatuur

\'O

verwezen. Slechts de daaruit berekende waarden voor log ®

zullen hier, naast C, in tabelvorm gegeven worden.nbsp;^^ ^

Hierbij dient niet uit het oog verloren te worden dat van tal
van deze bepalingen niet vast staat of de gebruikte techniek wel de
juiste is, een kwestie, waar in hoofdstuk VI nog nader op zal
worden ingegaan. Waar de gevonden viscositeiten veelal een zeer
breed traject beslaan, is het niet uitgesloten, dat soms twee meet-
instrumenten gebruikt zijn, zonder dat tusschen deze beide een
behoorlijke aansluiting bestond, en voorts is het niet zeker, of wel
steeds uit hydrodynamisch oogpunt goede viscosimeters zijn ge-
bruikt.

33

3

Koll. Zeitschr. 12, 18 (1913).

-ocr page 38-

Bij een bepaling aan het glycogeensol door Botazzi en d\'Er-
Rico is één punt sterk afwijkend. Weliswaar zijn de ccaicentraties
hier onvoldoende nauwkeurig opgegeven, maar dit kan de afwijking
niet verklaren.

T a b e 1 8.
Glycogeensol.

c

7)8-7]o

7)0 C

A

Gevonden

Berekend

20

— 0,875

— 1,036

40

25

— 0,848

30

— 0,677

— 0,660

— 4

35

— 0,494

— 0,472

— 4

40

— 0,311

45

— 0,130

— 0,123

— 1

Misschien is dit afwijken in de lagere concentratie hier toe te
schrijven aan het te voorschijn komen van het electro-viskeuze
effect.

Chick en Martin^) voerden een onderzoek uit aan het caseïne-
sol, waar juist in de hoogste concentratie een sterk afbuigen
optreedt.

Deze solen worden gemaakt door toevoegen van een peptisator
(loog) en door het sol te verdunnen, vermindert men tevens de
concentratie van de peptisator^).

T a b e 1 9.

Caseïnesol.

C

7)8—7]0
7)0
c

A

Gevonden

Berekend

4,35

6.05

7.06
8,49
9,39

—nbsp;0,241

—nbsp;0,073
0,025
0,173
0,382

— 0,071
0,030

0,283

0

— 1

30

ï) Pflügere Arch. 115, 359 (1906).

2)nbsp;Koll. Zeitschr. 11, 102 (1912).

3)nbsp;H. R. Kruyt en Lier: Koll. chem. Beih. 28, 423 (1928).

-ocr page 39-

Zeer merkwaardig is, dat formule (8) ook geldt voor een geheel
ander type van solen, nl. de organosolen.

Tabel 10 geeft een overzicht van onderzoekingen aan caoutchouc-
solen. Waar deze solen plastisch kunnen zijn, moet een fout van
ongeveer 10 % niet uitgesloten geacht worden.

Tabel 10.

c

A

C

730 c-

A

Gevonden

Berekend

Gevonden

Berekend

Benzol (Fol) »)

Benzol (Kirchhof) 2)

0,25
0,50
1,0
1,5

0,897
1,111
1,463
1,834

1,084
1,460

1

0

0,5
1
2
3

0,342
0,568
1,051
1,517

0,587
1,057

—nbsp;4

—nbsp;2

CCI4 (Kirchhof)

Benzine (Kirchhof)

0,5
1

3

0,505
0,813
1,846

0,773

9

0,5
1

3

0,246
0,518
1,491

0,495

6

0,5
1

3

0,477
0,771
1,756

0.733

8

i

0,5
1

2
3

0,602
0,886
1,352
1,850

0,852
1,352

7
0

Boven iedere serie staan het milieu en de naam van de onder-
zoeker aangegeven.

De opgenomen bepalingen zijn bedoeld voor de techniek, en
hoewel bijvoorbeeld de concentratie onvoldoende nauwkeurig
bekend is, mag hier van een bevredigende overeenkomst gesproken
worden.

Merkwaardig is het feit dat deze curven elkaar niet snijden bij
een caoutchoucconcentratie van 100 %. Deze extrapolatie is
natuurlijk zeer gevaarlijk, waar geëxtrapoleerd wordt over 30 of
meer malen het gemeten traject.

De waarden, die men hier door extrapolatie berekent voor
zuivere caoutchouc varieeren tusschen 10^\' en 10®^. Bij hoogere
concentraties moet dus een afbuigen van het lineaire verloop

KoU. Zeitschr. 12, 144 (1913).
2) Koll. Zeitschr. 15, 30 (1914).

-ocr page 40-

plaats hebben. Bij welke concentratie dit zal plaats hebben, is niet
te zeggen.

In de literatuur is een strijd ontstaan, over de kwestie, hoe de
viscositeit van een caoutchoucsol, en tevens de verandering met
de concentratie, in één getal uit te drukken is. Uit deze curven
volgt, dat dit met één getal onmogelijk is: niveau en helling der
curven veranderen zonder dat er eenig verband merkbaar is.

Met betrekking tot deze kwestie zij verwezen naar het samen-
vattend artikel van
van Rossem i) waar tevens nog meerdere
viscositeitsconcentratiecurven te vinden zijn, die alle aan for-
mule (8) voldoen. Tevens blijkt daar aan een voorbeeld, dat de
formule van
Hatschek voor dit geval niet steekhoudend is, of
althans over een veel smaller traject geldt, dan de door mij ge-
vonden formule (8).

R. Bogue 2) bepaalde een viscositeitsconcentratiecurve voor
gelatine. Hij voerde deze bepahng echter uit bij 35° en met twee
viscosimeters, die blijkbaar geen aansluiting op elkaar gaven.
Bovendien is de temperatuur niet geheel betrouwbaar in verband
met het gelatineeringsverschijnsel.

Tabel 11.

c

i7o

2%

5%

Gevonden

Berekend

7)0 C

Kartoffel I

0,000

0,143

0,090

0,360

II

Weizen
Reis

Löslicher
Cellulosenitrat

—nbsp;0,131

—nbsp;0,432

—nbsp;0,585

—nbsp;0,796
1,97

—nbsp;0,91

—nbsp;0,367

—nbsp;0,523

—nbsp;0,757
2,70

—nbsp;0,040

—nbsp;0,358

—nbsp;0,517

—nbsp;0,762
2,53

0,228

—nbsp;0,137

—nbsp;0,357

—nbsp;0,662
4,23

Dit valt des te meer te betreuren, waar Bogue 25 bepalingen
deed in het gebied van O—30 % gelatine.

Van de curven, door E. Berl en R. Bütler^) bepaald, aan
genitreerde zetmeelen in aceton, zijn er twee die zeer sterk afwijken,
nl. die van het genitreerde aardappelzetmeel (tabel 11).

Berl en Bt)tler passen voor dit geval de formule log ~ = K C

1)nbsp;Koll. chem. Beih. 10, 83 (1919).

2)nbsp;J. Am. Chem. Soc. 43, 476 (1921).

®) Zeitschr. f. d. Ges. Schiesz und Sprengstoffwesen 5, 82 (1910).

-ocr page 41-

toe, en vinden dat aan deze formule goed voldaan wordt. Is nl.
— groot bij een kleine waarde van C, dan gaat formule (8) in deze

\'o

over, wat dus een bijzondere formuleering is van de gevonden
algemeene. Ook de voor G.A. en gelatine bepaalde curven voldoen
in hoogere concentraties (boven 10 %) vrij goed aan de eenvoudige
exponentieele formule, maar geven groote afwijkingen in de kleine
concentraties.

Fikentscher en Mark vinden zelfs bij hoogviskeuze nitro-
cellulosen in butylacetaat in de allerlaagste concentraties nog vrij
goede overeenkomst met de formule van
Einstein, die van een
correctieterm voorzien wordt voor het eigen volume der deeltjes.

Beter gaat hier evenwel betrekking (8) op: tabel 12.

Tabel 12.

„Nitrocellulose mittelquot;.

c

Berekend

A in %

0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
1.0

0,398
0,477
0,518
0,565
0,602
0,708
0,743
0,799
0,866

„Nitrocellul

0,455
0,513
0,570
0,628
0,686
0,743

0,914

ose dickquot;.

8
1
— 1
— 6
5
0

— 10

C

quot;»Is—quot;»jo

7)0 C

Berekend

A in %

0,05
0,10
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
1.0

0,778
0,819
0,929
1,041
1,161
1,269
1,380
1,490
1,585
1,805

0,832
0,940
1,048
1,156
1,264
1,372
1,480
1,586

—nbsp;3

—nbsp;2
— 2
1
1
2
2

0

Koll. Zeitschr. 49, 135 (1929).

-ocr page 42-

Nitrobaumwolle.

c

V, r
T^o C

Berekend

A in %

0,025

1,182

0,05

1,257

1,245

3

0,075

1,344

1,309

8

0,10

1,413

1,372

10

0,2

1,677

1,625

13

0,3

1,931

1,878

13

0,4

2,161

2,131

7

0,5

2,384

Volgens de formule van Einstein moet ——^ constant ziin

en dat is toch lang niet het geval: bij verhooging der concentratie
van de laagst opgegevene op de daaraanvolgende bedraagt de ver-
andering van
^^^ J\'quot; voor de drie onderzochte gevallen resp. 20,

10 en 20%. De door ons ingevoerde formule voldoet dus veel beter.

Ook Staudinger past de formule van Einstein, eenigszins
omgevormd, toe op organophyle kolloiden. Hij onderzocht homo-
loge reeksen der paraffinen^), polystyrrolen i), polyindenen^),
poly-
ethanolen®), polyvinylacetaten^) en polyethyleenoxyden®). De over-
eenstemming is echter buitengewoon slecht, en ook in deze gevallen
voldoet de logarithmische formule (8) beter. Hierbij moet niet
uit het oog verloren worden, dat deze solen plastisch zijn, en dat
de viscositeitswaarden dus slechts als in eerste benadering juist
mogen worden beschouwd.

Ook past Staudinger de formule

van Arrhenius toe, die hier

eveneens maar zeer matig voldoet.

Het heeft geen zin, het geheele overweldigende feitenmateriaal
van
Staudinger omgerekend, in tabelvorm te geven. Als voorbeeld
kies ik hier de gepolymeriseerde polystyrrolen-reeks.
Staudinger
drukt de kolloïdconcentraties uit in molen per liter, welke waarden
door mij direct gesubstitueerd zijn zonder omrekening op grammen
per 100 cc.

1)nbsp;Ber. 62,241, 2921 (1929).

2)nbsp;Helv. Chim. Acta XII. 934 (1929).

3)nbsp;Helv. Chim. Acta XII, 972 (1929).
Ber. 60, 1782 (1927).

») Ber. 62, 2395 (1929).

-ocr page 43-

Tabel 13.

Polystyrrolen, gepolymeriseerd bij verschillende temperatuur; intetraline.

Polyme-
risatie-

C

Mol/L

ïjs TQo
irjoC

A in %

temp.

Gevonden

Berekend

240°

0,25
0,5
0,75
1,0
1,5
2,0

1,0

1,06

1,16

1,31

1,68

2.15

0,000
0,025
0.064
0,117
0,225
0,332

— 0,042
0,011

0,118
0,225

9
3

— 2
0

190°

0,25
0,5
0,75
1,0
1,5
2,0

1,56
1,82
2,03
2,31
3.15
4,33

0,193
0,260
0,307
0,364
0.498
0.636

0,255
0,316
0.378
0,502

1
— 2

—nbsp;3

—nbsp;1

160°

0,25
0,5
0,75
1,0
1.5

1.88
2,20
2.56
2,94
4.14

0,274
0,342
0.408
0,468
0,617

0.343
0,411
0,479

0

— 1
— 2

130°

0,25
0.50
0,75
1.0

3.28
3,92
4,72
5,75

0,516
0,593
0,674
0,760

0,597
0,679

— 1
— 1

115°

0,125
0,25
0,5
0,75
1,0
1.5
2.0

4,32
4,84
6,10
7.59
9,30
20,6
29,6

0,635
0,685
0,785
0.880
0,968
1.314
1.471

0.691
0,804
0,917
1.030
1,255

— 2

—nbsp;5

—nbsp;8
— 14
10

75°

0,1
0,2
0.3
0,5
0,75

9,2
10,9
12,7
16,5
24,4

0,964
1,037
1,104
1,217
1,387

1,029
1,094
1,214

2
3
1

kamer-
temp.

0.1

0.2
0.3
0.4
0,5

23,0 •

40.5

67.6
105,5
157,2

1,362
1,607
1.830
2,023
2,196

1,596
1,804
2.013

2
6
2

idem

0.1

0.2 quot;

0.3

0.4

0,5

67
178
398
1161
1604

1,826
2,223
2,600
3,064
3,205

2.271
2,616
2,961

—nbsp;5

—nbsp;4
21

-ocr page 44-

Als men in het oog houdt, dat de in de 3e kolom genoemde
waarde, indien de formule van
Einstein in deze gevallen bruikbaar
was, constant zou moeten zijn, dan benadert de formule (8) toch
veel beter de werkelijkheid dan die van
Einstein het doet bij
deze solen.

Ik meen met al deze voorbeelden voldoende gedemonstreerd te
hebben, dat de door mij gevonden formule zeer algemeen toe-
passelijk is, mits de lading maar zeer gering of nul is. Of er bij
organosolen sprake is van een lading, is nog een strijdvraag in de
literatuur.^)

Aangezien de omgerekende waarden alle zeer goed aan formule
(8) voldoen, die geldig bleek voor ongeladen systemen zou dus de
conclusie te trekken zijn, dat deze organosolen geen lading
hebben.

g. De beteekenis der gevonden formule.

Formule (8) laat zich ook schrijven

^^KiCe»^\'^ ................(9)

\\

waarin Ki en K^ constanten zijn en e het grondtal der natuurlijke
logarithmen.

Als C nul wordt is deze formule overgegaan in die van Einstein,
want:nbsp;gKjC _ j

c = O

Nu is evenwel iedere curve in eerste benadering een rechte.
Ontwikkeld in een
taylor-reeks wordt formule (9):

\'O

Het feit, dat ook in tweede benadering nog aan de formule van
Einstein voldaan wordt zegt nog weinig.

Blijkens persoonlijke mededeeling. van prof. Einstein moet de
theoretische afleiding van een formule die de viscositeits-concen-

1) Zie o.a. H. R. Kruvt en W. A. N. Eggink: Versl. Kon. Akad. W. A\'dam
32, 8 (1923); W. A. N. Eggink: Ree. Trav. Chim. 42, 317 (1923); G. S.
witby en R. S. Jane: Coll. Symp. Monogr. II, 16 (1925) die aangeven
dat er bij het caoutchoucsol een electroviskeus effect optreedt. Daar-
entegen zijn
R. H. Humphrey en R. S. Jane (Trans Farad. Soc. 22,
420 (1926); Koll. Zeitschr. 41, 293 (1927) van meening dat het aan-
wezig zijn van een lading bij organosolen zeer dubieus is.

-ocr page 45-

tratie-functie beschrijft, onuitvoerbaar worden geacht: „. . . . hier
muss die Empirie nachhelfen.quot;

Bovendien moet nog eens uitdrukkelijk verklaard worden, dat
deze formule dan ook zuiver empirisch is en de voorkomende af-
wijkingen niet geheel aan het experiment geweten kunnen worden,
maar ook aan de onvolledigheid van de formule zijn toe te schrijven.
Iedere voorkomende curve laat zich vrij goed met behulp van twee
constanten en een logarithme benaderen. Met de algemeen toegepaste
adsorptieformule van
Freundlich is het juist zoo als met de hier
voorgestelde: Beide benaderen vrij goed de werkelijkheid.

Het eerste wat ons nu te doen stond was de temperatuur- en de
lyotrope invloed na te gaan. Met beide hangt nl. de hydratatie-
graad van het kolloid samen, en tot nu toe werd slechts de lading
veranderd, — hoewel dit natuurlijk ook een verandering in hydra-
tatie met zich meebrengt.

Dat het geheele niveau, waarop de curve ligt, zal verschuiven,
ligt voor de hand: in de kleine concentraties zijn hier tallooze voor-
beelden van bekend. Een andere vraag was, of formule (8) nog
blijft gelden, en of de richtingscoëfficiënt ook verandert. Inder-
daad moeten deze beide vragen bevestigend worden beantwoord.

h. De temperatuurinvloed.

Deze werd nagegaan bij een Gummi-Arabicum-sol met 10 m.
aeq. Ba Clg en bij een gelatinesol
Ph = 4,35. Bij het laatste sol
was het onmogelijk ook bij een lagere temperatuur dan 42° te
meten, vanwege de gelatinee-
ring die dan optreedt.

De viscosimeter moet natuur-
lij k bij de gebruikte tempera-
turen opnieuw geijkt worden
wat de doorlooptijd voor water
betreft; het verschil in de eigen
hydrostatische druk, dat bij
temperatuurverandering ont-
staat door uitzetting van vis-
cosimeter en vloeistof werd
verwaarloosd. In de tabellen
zijn tevens de bij 42® gemeten
waarden voor dezelfde gevallen
nog eens verwerkt.
nbsp;Fig. 5.

-ocr page 46-

Tabel 14 (bij figuur 5).

Arabische Gom 10 m.aeq. Ba Clg

t

C

fïalfïo

A

Gevonden

Berekend

49,32

27,4
13,36
6,62
2,21

74,34
12,10
4,077
1,626

0,433
— 0,081

—nbsp;0,333

—nbsp;0,546

— 0,082
— 0,495

0

12

42,20

31,1

20,3
10,0
5,01
2,49

136,1
37,79
7,66
2,14
1,777

0,638
0,194

—nbsp;0,178

—nbsp;0,370

—nbsp;0,507

0,220
— 0,177

0,469

7
0

— 6

30,51

27,4
13,36
6,62
2,21

90,03
13,36
4,315
1,812

0,512

—nbsp;0,036

—nbsp;0,300

—nbsp;0,433

—nbsp;0,034

—nbsp;0,472

0

— 9

gelatinesol

50,79

20,94
10,04
4,577
1,920
0,966

199,9
19,8
4,76
2,065
1,490

0,978
0,272
— 0,086

—nbsp;0,258

—nbsp;0,295

0,270
— 0,086

— 0,320

1

0

6

42,10

16,66
11,05
5,45
2,24
1,12

99,28
29,14
6,763
2,373
1,601

0,771
0,406
0,024

—nbsp;0,213

—nbsp;0,270

0,397
0,023
0,195

2
0

— 4

Zoowel niveau als richting der curven veranderen dus met de
temperatuur, al is de richtingsverandering der curven slechts gering.

i. Lyotrope invloeden.

Het is Tendelog die de lyotrope invloeden op het G.A.-sol
naging, echter slechts bij één concentratie. Deze effecten zijn zeer
klein, en zullen ons dan ook het trekken van conclusies zeer be-
moeilijken. Daar zoowel de temperatuur als de lyotrope beïnvloe-
ding een verschil in hydratatiegraad meebrengen, mag hier het-
zelfde verwacht worden als we bij de temperatuur vonden: een
verandering van de richtingscoëfficiënt bij toevoeging van ver-
schillende anionen.

1) Diss. Utrecht 1926, blz. 33 e.v.
42

-ocr page 47-

Het was wenschelijk, om bij de bepaling van een tweetal curven,
zoo mogelijk dit met twee anionen te doen, die zoo ver mogelijk
in de lyotrope reeks uiteenliggen.

Gekozen werden K Cl en K^ S O4, die weliswaar niet aan boven-
staande eisch geheel voldoen, maar het voordeel hebben, zich ge-
makkelijk te laten in wegen, en die geen neven-werkingen uit-
oefenen, zooals bijv. K4 Fe (C N)6. Waar het om zulke kleine
effecten gaat, was het niet mogelijk, om meer dan twee curven
te bepalen, daar de bepalingen met een en hetzelfde sol moeten
uitgevoerd worden, willen de curven vergelijkbaar zijn.

Door het werken met twee verschillende solen zouden afwijkingen
optreden, die hoewel klein, en voor de viscositeits-concentratie-
curven van geen belang, hier van de orde van grootte van de
effecten zouden zijn.

De solen werden weer gemaakt door inwegen van de bestand-
deelen, waarbij de electrolytconcentratie weer berekend werd op
de hoeveelheid aanwezig water. Zoowel K Cl als Ka SO4 werden
gebruikt in concentraties van 100 m. aeq.

Bij het berekenen van de viscositeit moet in rekening worden
gebracht de eigen doorlooptijd der zoutoplossingen. Bij K Cl is
het verschil met water verwaarloosbaar, bij de Kg SO^-oplossing
t-zout

werd gevonden —— = 1,006.

to

Tabel 15.

K Cl

K, SO4

C

üi

log^quot;-

-gt;]o

A

C

log

1—ïjo

A

■no

Y]0

flo

27,4

85,01

0,486

_

27,4

88,10

0.507

_

_

13,7

11,72

— 0,106

-0,110

1

13,8

12,60

— 0,075

— 0,089

3

6,78

3,662

— 0,406

-0.411

2

6,83

3,857

-0,379

— 0,395

3

2,28

1,564

— 0,607

2,29

1,574

—0,594

De concentratie C is hier weer uitgedrukt in gr. per 100 cc. Bij
de opgegeven waarden voor — is de correctie voor de eigen vis-

cositeit van het milieu al aangebracht.

De richtingscoëfficiënt voor deze curven blijkt te zijn resp.
0,0435 voor KCl, 0,0438 voor
K^ SO4. Zooals trouwens op het oog
in fig. 6 al te zien is, divergeeren de curven dus bij toenemen
van de concentratie.

-ocr page 48-

Dit is wat we ook zagen bij variatie der temperatuur. De groot-
heid Kg\'is dus afhankehjk van de hydratatie.

De afhankeHjkheid van Kj is moeihjker na te gaan: empirisch
de curven bepalen tot C = O is onmogelijk daar de viscositeiten

te klein worden om nauwkeurig
te meten. Van extrapoleeren
mag niet veel verwacht worden,
daar de onderlinge afstand der
curven toch al zóó klein is, dat
bij een extrapolatie de fout van
dezelfde orde van grootte is,
als het, indien al aanwezige,
toch zeer kleine effect.

Metingen aan het gelatinesol
zijn voor deze bepalingen on-
geschikt: de solen veranderen
zóó sterk met de tijd, dat der-
gelijke kleine verschillen, als waarom het bij lyotrope invloeden
gaat, niet meer te achterhalen zijn. In analogie met de temperatuur-
curven kan echter wel gezegd worden, dat ook K^ door lyotrope
invloeden verandert, dus, algemeen: een verandering der hydra-
tatie heeft zoowel op K^ als op Kg invloed.

De lyotrope beïnvloeding wordt nog aan een nader onderzoek
onderworpen.

k. Discussie.

Zooals reeds eerder werd opgemerkt, is de gevonden formule (9)
een zuiver empirische, en als getracht wordt, deze functie tusschen
viscositeit en concentratie te verklaren, dan is dit eenigszins
speculatief. Formule (9) geeft in ieder geval een zeer goede benade-
ring van de werkelijkheid binnen een zeer breed viscositeitstraject.

Bij Arabische gom, waaraan electrolyt was toegevoegd, kon ze
gecontroleerd worden vanaf viscositeitsstijgingen van 0,2 tot die

\'=0,5

van 140, bij iso-electrische gelatine vanaf waarden voor

tot 200 en niets wijst erop, dat de geldigheid tot dit gebied beperkt
is en zich nog niet over een veel breeder traject uitstrekt.

Nu kan men zeggen: deze formule is experimenteel gevonden en
is slechts een benaderingsformule, dus practisch toe te passen maar
theoretisch zonder eenige beteekenis. Aan de andere kant, kan men.

-ocr page 49-

ondanks de gebreken die haar aankleven, trachten eenig inzicht
te verkrijgen in het mechanisme, dat zij benadert. Indien niemand
ooit in de wet van
Boyle iets anders gezien had als een experi-
menteel bruikbare formule zonder eenige theoretische beteekenis,
dus eenvoudig lijkend op, maar niet in eerste benadering de
werkelijkheid weergevend, dan had de kinetische gastheorie zeker
zoo\'n groote vlucht niet kunnen nemen.

Indien nu dus getracht wordt, hier de gevonden viscositeits-
formule theoretisch te interpreteeren, dan bestaat zeker de moge-
lijkheid, dat de formule theoretisch nog onjuist is, maar de groot-
heden die hier, bij de experimenteele formule, een zoo groote rol
spelen, zullen dat ook in de misschien eenmaal theoretisch af te
leiden formule moeten doen, en het opzoeken en discussieeren van
de beteekenis van deze grootheden zal, om het mechanisme van
de strooming van lyophyle kolloiden en daarmede hun structuur
te begrijpen, van zeer groot belang zijn.

Allereerst moet dan opgemerkt worden dat de wet van Einstein
hier zeker niet meer toepasselijk is. Men zou aanvankelijk geneigd
zijn formule (9)

te beschouwen als die van Einstein met een correctieterm voor
de hydratatie.

Dit moet onjuist geacht worden. Ostwald paste een dergelijke
bewerking toe op de wet van
Einstein, zooals reeds werd be-
sproken op blz. 20 en de daar ter plaatse genoemde bezwaren tegen
een dergelijke interpretatie maken het ook onmogelijk om formule
(9) op deze wijze te interpreteeren: bij het toenemen van de con-
centratie zou de hydratatie ook toenemen. Weliswaar kan misschien
de totale hoeveelheid hydraatwater toenemen, maar deze hoeveel-
heid, omgerekend per gram kolloid, zeker niet en dit zou dan het
geval zijn.

Als een uitbreiding van de formule van Einstein moet men
zich deze formule dus niet denken.

Een feit, waar tevens prof. Einstein mij nog eens persoonlijk
op attent maakte is ook: als de verhouding van K^ en Kj bij
verschillende solen constant was, zou geschreven kunnen worden:

1 -façeT..................(10)

\'o

-ocr page 50-

waarin voorstelt:

h
K,

a =

? - KjC

en dit zou dan een universeele formule zijn, waarin a een zuiver
hydrodynamische grootheid is en 9 bijv. dezelfde beteekenis heeft
als in de formule van
Einstein.

Experimenteel bhjkt echter dat dit niet zoo is. Indien dit nl.
gold voor formule (10), dan zou ook in de formule

- = 1 KiC10«\'C

. K, \'^o

de verhouding — constant moeten zijn. Dat dit niet het geval is,
blijkt wel uit tabel 16.

Tabel 16.

Kolloïd

Milieu

log K,

K,

Onderzoeker

k,
kj

Gummi arab.

10 m. aeq. Ba Clj

— 0,563

0,039

Lens

7,08

Gelatine

PH = 4,35

— 0,345

0,067

6,7

Polystyrrol 240°

tetraline

— 0,106

0,214

Stau dinger

3,6

Caoutchouc

benzine

— 0,003

0,498

Kirchhof

2,0

benzol

0,097

0,970

,,

1,3

Polystyrrol 190°

tetraline

0,120

0,258

Staudinger

5,1

160°

0,207

0,272

5,9

Caoutchouc

C2 Hj CI4

0,221

0,512

Kirchhof

3,2

CCI4

0,237

0,537

,,

3,2

Nitrocellulose

aceton

0,342

0,57

Fikentscher en

3,9

Mark

Caoutchouc

Ca HCI5

0,352

0,500

Kirchhof

4,5

Polystyrrol 130°

tetraline

0,434

0,326

Staudinger

8,3

115°

-f- 0,578

0,452

,,

8,4

Caoutchouc

benzol

0,708

0,752

Fol

6,8

Nitrocellulose

aceton

0,724

1,08

Fikentscher en

4,9

Mark

Polystyrrol 75°

tetraline

0,899

0,65

Staudinger

12,2

18°

,,

1,128

2,34

5,7

18°

1,381

4,45

5,4

Ki

Hier blijkt dus wel ten duidelijkste dat — geen constante is.

tVg

Een samenhang tusschen Kg en het milieu bestaat al evenmin : de
waterige solen zouden dan alle dezelfde K^ moeten hebben.
Deze grootheid is blijkbaar een functie van vele andere.

De viscositeitsformule is dus van een geheel ander type dan die

-ocr page 51-

van Einstein, wat eigenlijk niet behoeft te verwonderen waar het
om een geheel ander soort systemen gaat.

Als nu nagegaan wordt bij de door mij onderzochte systemen,
waar, in een bepaald geval Kj en Kg nog een functie van zijn, dan
volgt uit de beschreven experimenten dat Ki en Kg afhankelijk zijn
van hydratatie, en Kj bovendien nog van de ladingstoestand van
het kolloïd.

Daar de hydratatie, of, voorzichtiger gezegd, het deeltjesvolume
niet kan toenemen bij verhooging der concentratie, moet de phy-
sische beteekenis van de e-functie niet in het volume gezocht
worden maar in de onderlinge beïnvloeding der deeltjes. De ver-
andering van Kg bij variatie van temperatuur en milieu komt dan,
bij een bepaald kolloïd, op rekening van de verandering der beïn-
vloeding. Zich een volledig mechanisch duidelijk beeld hiervan te
vormen is nog niet mogelijk.

Met de op het oogenblik bekend zijnde gegevens zou het volgende
beeld als werkhypothese te ontwikkelen zijn:

De hydratatie, gedacht als een watermantel veroorzaakt door
de electrostatische velden om het deeltje, kan niet de oorzaak van
een viscositeitsverhooging zijn, zooals die gevonden wordt.

Stel, de hydratatie wordt veroorzaakt door rest-
valenties van de micel-moleculen.

Er bevinden zich dan dus krachtvelden om deze
moleculen en tusschen hen onderling, waardoor de
dipolen van het water gericht worden.

Schematisch laat zich dit voorstellen door fig 7.
Volgens de krachtlijnen liggen hier dus de water-
moleculen gericht.

De krachtlijnen loopen tusschen de atomen met
restvalenties, die in staat moeten zijn, elkaar vol-
ledig te verzadigen, daar anders een molecuul een surplus aan
positieve of negatieve electriciteit zou bezitten, en dus geladen
zou zijn alleen al door zijn restvalenties. Al naar het krachtveld
nu intensiever is, zal het moment dat op de dipool werkt, grooter
zijn. Dit richtend effect wordt dus steeds kleiner, als een dipool
op een grootere afstand van de micel beschouwd wordt, door de
afneming van de intensiteit van het veld.

Theoretisch is de afneming van de veldsterkte met de afstand van
het middelpunt der micel niet gemakkelijk in formule te brengen.

De veldsterkte van een moleculaire dipool neemt met de derde,

-ocr page 52-

die van een quadrupool met de vijfde macht van de afstand af.^)
Beschouwt men het deeltje als zoo ijl gebouwd dat de dipolen,
gevormd door de restvalenties der kolloïd-moleculen (d.w.z. de
moleculen die de micel vormen) zoo ver van elkaar liggen, dat zij
elkaar practisch niet meer beïnvloeden, dan valt op te maken uit
het boven gezegde, dat de veldsterkte zeer snel zal afnemen in de
nabijheid van de restvalenties.

De hydratatie, veroorzaakt door de lading, — dus terug te voeren
op de werking van het krachtveld tusschen het kolloïd-ion en
het tegengesteld geladen ion — wordt hier niet beschouwd. Het
gaat dus om een ongeladen lyophyl deeltje, en de hydratatie die
dit heeft.

Het resultaat is nu dus, dat: Ie. het krachtveld in de onmiddel-
lijke nabijheid van een molecuul van de micel, waar de invloed van de
restvalenties der andere moleculen nog verwaarloosd mogen worden,
zeer sterk met de afstand van dat molecuul zal afnemen, terwijl
2e. op eenige afstand der micel waar de invloed van alle rest-
valenties der moleculen in rekening gebracht moet worden de
veldsterkte dus nog veel kleiner moet zijn, daar de werkingen der
verschillende ladingscentra elkaar opheffen, zoodat dus een com-
pact gebouwde micel tengevolge van zijn restvalenties slechts een
zeer geringe hydratatie kan bezitten.

De hydraat-vloeistof is dan dus volgens dit beeld voor te stellen
als een mantel van dipolen om het deeltje, onderworpen aan een
richtende kracht (koppel) en een zeer geringe aantrekking, die op
eenige afstand van de micel al tot nul gereduceerd is.

We kunnen ons van een bol de lading geconcentreerd denken
in het middelpunt, en deze lading — niet de electrostatische, maar
die, veroorzaakt door de restvalenties — is nul, want zij is de
algebraïsche som der ladingen. Nu zullen zich de oorsprongen der
restvalenties niet precies op een mathematisch boloppervlak be-
vinden, maar binnen een smalle zone aan weerszijden van dat
oppervlak ook nog voorkomen, zoodat de zaak in werkelijkheid
wat gecompliceerder is.

Binnen de zooeven genoemde zone zal een aantrekking kunnen

1)nbsp;Blüh: Zeitschr. phys. Chem. 106, 341 (1923); 111, 251 (1924).
R.
Fürth en Blüh: Koll. Zeitschr. 34, 129 (1924).
Mensing en W. Pauli Jr.: Phys. Zeitschr. 27, 509 (1926).

2)nbsp;Onder kolloïd-ion wordt verstaan het ion, dat in de micel aanwezig is als
wezenlijk en essentieel bestanddeel van het kolloïd.

-ocr page 53-

optreden, maar de micel moet al heel vreemdsoortig gebouwd zijn
(zeer lang gerekt bijv.) wil het krachtveld op eenige afstand van
beteekenis zijn.

In de peripherie van het deeltje vindt men dus een geringe aan-
trekking en richtend koppel op de dipolen.

Tegen dit richtend effect verzet zich de BnowNSche beweging,
maar zal het nooit kunnen te niet doen, daar dit een beweging is
zonder voorkeursrichting, terwijl er hier een eenzijdige kracht op
het systeem werkt. Geïntegreerd over een bepaalde tijd zal dus de
warmtebeweging geen voorkeur voor een bepaalde stand der
dipool, en een zeer klein krachtveld toch ook al een zeer geringe
voorkeursrichting geven.

Maar deze voorkeursrichting, — en iedere dipool, die zoo door een
micel gericht is, zou men als behoorende tot de solvaatvloeistof
kunnen beschouwen — geeft nog geen viscositeitsverhooging.
Bij strooming nl. zal er op de moleculen tweeërlei kracht werken:
De opgelegde druk op het systeem, die zich uit als een snelheids-
verval van de wand af, en het krachtveld van de micel. Maar nu
is het richtend moment op de dipool nog geheel iets anders dan de
aantrekkende kracht, die er op werkt.

Het drukverval heeft geen invloed op het richtend moment:
beweegt de micel t.o.v. de dipool, dan treedt eenvoudig een andere
voorkeursrichting der dipool op.

Maar de zeer geringe aantrekkende kracht zal de beweging van
micel ten opzichte van dipool slechts weinig kunnen beïnvloeden.

Het resultaat van de beweging van een micel met restvalenties
door een vloeistof, bestaande uit dipolen, zal dus zijn:

Slechts zeer weinig dipoolmoleculen in de onmiddellijke nabij-
heid van een restvalentie wordt meegesleept. De verder afgelegene
veranderen slechts van voorkeursrichting. Als aanschouwelijk beeld
van dit gebeuren kan men zich een magneet denken, voortbewogen
over een glazen plaat, waarop ijzervijlsel gebracht is.

Deze magneet moet men zich dan opgebouwd denken uit staaf-
magneetjes, die beurtelings met hun N pool aan het eene of het
andere uiteinde zijn samengevoegd; beweegt men een dergelijk
samenstel door ijzervijlsel, dan zal slechts zeer weinig aan de mag-
neetbundel blijven kleven.

Een aanmerkelijke schijnbare volumevergrooting van de micel
kan dit dus niet geven. Weliswaar kost ook het richtend effect op
de dipolen energie, maar practisch blijkt, dat al deze effecten

49

4

-ocr page 54-

samen toch nog zeer gering zijn: in ware oplossingen en bij hydro-
phobe solen spelen zij even goed een rol, en deze hebben toch een
zeer lage viscositeit.

Bij de gemaakte veronderstelling is de onderlinge beïnvloeding
van de dipolen van het water buiten beschouwing gelaten. Mogelijk
en zelfs waarschijnlijk is, dat lange kettingen van dipolen ontstaan:
het milieu wordt gepolariseerd, en de hoeveelheid „gebondenquot;
water grooter door de vorming van deze kettingen. Door dit feit
in acht te nemen, komt men tot een diffuse watermantel, die al
enkele moleculen dik zal kunnen zijn.

M.i. is dit echter nog niet voldoende om de hooge viscositeiten,
die lyophyle solen hebben, te verklaren. Natuurlijk is dit een
factor, die mede een rol speelt, maar niet de eenige, waar, zooals reeds
werd opgemerkt bij lyophobe solea, de electrostatische velden ook
aanwezig zijn. Blijkbaar is lyophylie dus een eigenschap van be-
paalde molecuulgroepeeringen en zijn er nog andere krachten dan
die van het electrische veld aanwezig.

Indien deze veronderstelling wordt gemaakt, is er geen reden,
om bij deze hydratatie slechts aan de micel-peripherie te denken.
Veeleer zal de micel tevens inwendig gehydrateerd zijn.

Men krijgt dan dus een deeltje, dat geheel doordrenkt is met de
solvaatvloeistof, en wel om twee redenen: door de electrostatische
lading, en door de hydratatie der deeltjes, die te danken is aan hun
moleculaire configuratie.

Denkt men zich nu de grenslaag van dit deeltje diffuus naar
buiten verloopend, dan geeft deze voorstelling een ongedwongen
verklaring van het ontbreken van een discontinuïteit in de vis-
cositeitscurve, voor zooverre bij lyophyle solen van een discon-
tinuïteit sprake kan zijn.

Waar, binnen de micel, ionogene groepen slechts als hydratatie-
centra zullen fungeeren, indien ion en tegen-ion beide in het
deeltje liggen, wordt dat anders in de peripherie: dan treedt een
lading op en er is een dubbellaag.

Zoo ontstaat een beeld van een micel, gelijkend op dat van een
nevelvlek uit de astronomie.

Schematisch is dit zeer lastig voor te stellen, daar iedere scherpe
omlijning ontbreekt.

De eenige mogelijkheid, die eenigszins laat zien, wat de bedoehng
is, is de graphiek van de concentratie-afstand-curve.

Denkt men zich graphisch uitgezet de concentratie C van de

-ocr page 55-

gedispergeerde stof in een willekeurige ruimte van bijna mole-
culaire dimensies, als functie van afstand van een bepaald punt
af. Indien men zich van dit punt uit in rechte lijn door het sol
beweegt, dan zal fig. 81
de verhoudingen weergeven
voor een lyophoob,- fig. 811
voor een lyophyl sol.

Bij een lyophoob sol krijgt
men telkens, wanneer men
op een deeltje stoot, een
discontinue overgang van
C = O % op C - 100%.

H

Fig. 8.

Bij een lyophyl sol wordt dit nooit bereikt. Waarom een dergelijke
„nevelvlekquot; ontstaat, is evenmin duidelijk als het ontstaan van
een lyophyl kolloïddeeltje van die bepaalde dimensies bij iedere
andere theorie. Slechts die theorie, waarbij aangenomen wordt,
dat lyophyle kolloïden uit moleculen in ware oplossing bestaan, kent
deze moeilijkheid niet. De verklaring van het electro vis keuze effect
wordt daarbij echter zeer gewrongen.

We meenen in de ,,nevelvlektheoriequot; nu een compromis tusschen
de theorie der „ware oplossingenquot; en die der „deeltjes met een
hydraatmantelquot; te kunnen zien. Het oppervlak der deeltjes speelt
hier niet meer zoo\'n groote rol als bij laatstgenoemde, en terwijl
toch de ,,kolloïdionenquot; behouden blijven, — maar nu gezamenlijk
een nevelvlek vormend — is het electroviskeuze effect zeer goed
verklaarbaar.

Waarom nu evenwel voor een lyophyl kolloïd een toestand als
die in de nevelvlek zou optreden, is zeer moeilijk te verklaren;
anderzijds is er ook geen reden om het bestaan van een dergelijke
toestand a priori onmogelijk te achten.

In hoofdzaak zal het systeem dat een nevelvlek is, bepaald moeten
zijn door drie factoren: lading, hydratatie en cohaesie.

De beide eerste factoren werken de laatste tegen. De laatste
heeft nl. de tendenz de nevelvlek zoo concreet mogelijk te maken,
terwijl de polaire groepen (lading) en de restvalenties en hydratatie
streven naar het in ware oplossing gaan.

Door het overwegen, hetzij van de cohaesie, hetzij van lading
en hydratatie kan of een lyophoob sol, of een ware oplossing ont-
staan. Bij de lyophyle solen is de evenwichtstoestand tusschen deze
beide in.

m

.vo

-ocr page 56-

Wat zijn nu de gevolgen die dit heeft voor de viscositeit?

De „nevelvlekquot; zal streven naar een bepaalde grootte, die af-
hangt van milieu en aard der stof. Bij verhooging der concentratie
zal dus een ,,samendrukkenquot; der nevelvlek optreden. De concen-
tratieverdeeling der kolloïdmoleculen over de micel zal dus een
andere moeten worden.

Deze grootte, die de nevelvlek in zeer verdunde solen bereikt,
zullen we de
ideale grootte noemen, een grootheid, die dus afhankelijk
is van het milieu, waarin het kolloïd aanwezig is en van diens aard,
die dus een functie is van lading, solvatatie en adhaesie der kolloïd-
moleculen.

In graphiek 8 is dit voor te stellen door een curve, die op een
hooger niveau ligt en geprononceerder maxima heeft (b), die
dichter opeen liggen. De viscositeitsstijging is dan niet meer met
de beschouwingen van
Einstein te verklaren: In beide gevallen
is het volume van het dispergens hier gelijk aan het totaal volume.

In de hoogere concentratie zijn er evenwel meer micellen, die
dus ieder voor zich kleiner zijn.

Er zullen nu dus meerdere oorzaken zijn, die de viscositeit ver-
grooten. Het ontworpen beeld lijkt eenigszins op het door
Hat-
SCHEK^) voorgestelde met dit verschil, dat er hier een diffuse grens
aan de micellen wordt verondersteld.
Hatschek is van meening
dat er een bepaalde druk noodig is om strooming te doen optreden:
is die druk niet bereikt, dan treedt slechts deformatie der micellen
op. Dit zou zoo zijn, indien de warmtebeweging er niet was. Maar
door deze zullen de zwaartepunten der micellen in voortdurende
beweging zijn, en dit maakt het mogelijk, dat bij de geringste druk
al strooming optreedt.

Een micel kan dus tijdelijk gedeformeerd worden; de nevelvlek
is dus „elastischquot; en daardoor in staat, tusschen twee andere door
te glijden, waarna zij haar oorspronkelijke vorm weer aanneemt.
Gebeurt dit niet, en blijft de nevelvlek tijdens het stroomen voort-
durend in gedeformeerde toestand, dan treedt plasticiteit op (zie
hoofdstuk VI).

Het is nu duidelijk dat de kans, die er bestaat, dat twee micellen
langs elkander glijden, een andere wordt, als de onderlinge afstand
der zwaartepunten van de micellen verandert, waarmede tevens de
elasticiteit\'der micel verandert.

Dit zal dus ook tot uitdrukking moeten komen in de viscositeit.

1) Koll. Zeitschr. 8, 34 (1911).
52

-ocr page 57-

We kunnen dus zeggen: de viscositeitsconcentratie-functie
bestaat uit twee andere:

De eerste legt verband tusschen de ideale micelgrootte en de
viscositeit. Immers, in deze micelgrootte ligt besloten de boven-
genoemde kans en de grootte van het miceloppervlak.

Dit laatste is van belang in verband met de tweede functie, die
aangeeft het verband tusschen de concentratie en de .viscositeit
van de micel peripherie. Het samenstel van beide functies wordt dan
uitgedrukt in formule (9).

Over de eerste functie valt nog iets meer te zeggen: Zij wordt
van integreerend belang in de kleine concentraties, waar de vis-
cositeitsperipherie nog maar weinig verandert met een concentratie-quot;\'
verandering. Dit is het reeds besproken geval, waar opgemerkt
wordt, dat formule (8) in de kleine concentraties nadert tot die van
Einstein. Kj hangt dus af van het ideaal volume, maar de formule
van
Einstein is hier toch niet meer toe te passen: 9 is nog veel
grooter dan men uit de formule van
Einstein berekenen zou.
Daar de praemissen, waaronder deze formule is afgeleid, geheel
andere zijn, is dit niet meer dan logisch.

Dit voert, met het oog op het gedrag van Kj tot de con-
clusie, dat dit ideaal volume kleiner wordt bij verhooging der tem-
peratuur.

Deze volume-afname is aan de hand van het gevormde beeld
van de micel, waarvan de mechanische eigenschappen zeer inge-
wikkeld en moeilijk te overzien zijn, moeilijk te verklaren, te meer
daar de cohaesie ongetwijfeld met de temperatuur afneemt. Uit
thermodynamische overwegingen is het echter begrijpelijk. Het
liydrateeren van een micel is een proces, dat met warmte-ontwikke-
ling gepaard gaat. Volgens het principe van
Le Chatelier moet
door warmtetoevoer aan het systeem het omgekeerde gebeuren:
de micel dehydrateert dus, d.w.z. het ideaal volume wordt kleiner,
de micel wordt compacter gebouwd. Graphisch voorgesteld voor
een systeem, waarin de micellen het ideaal volume nog niet hebben
bereikt, zou dit een geprononceerder te voorschijn komen van de
maxima en minima van fig. 8 zijn.

■ Kj moet dus kleiner worden en daar bij verhooging van tempe-
ratuur ook de micelperipherie armer aan kolloïd-moleculen wordt,
de factor, die in de viscositeitsformule de onderlinge beïnvloeding
der micellen voorstelt. Kg ook. En dit laatste niet alleen wegens
het dalen der kolloïd-concentratie in de micelperipherie, maar

-ocr page 58-

ook, omdat, afgezien van die reden, de onderlinge beïnvloeding
der micellen bij een kleiner volume een geringere zal zijn.

De veranderingen van K^ en Kg met de temperatuur zijn slechts
gering.

Hetzelfde kan natuurlijk gezegd worden voor lyotrope beïn-
vloeding. Toevoegen van een lyotroop werkende stof zal, afgezien
van ladingsinvloeden, een ander concentratieverval binnen de
micel doen optreden, zal de verhoudingen van water- tot kolloïde-
stof in kern en peripherie der nevelvlek wijzigen ten koste van een
van beide. Dit geeft dus hetzelfde effect in bouw der micel en
viscositeit als temperatuurvariatie, d.w.z. verandering van K^
en Kg.

Wat de invloed van een verandering van het dispersiemiddel
betreft, daardoor kan natuurlijk het ideaal volume zeer sterk ver-
anderen, maar tevens het concen-
tratieverval met de afstand binnen
in dit volume. In de viscositeit uit
de eerste invloed zich door K^, de
tweede door Kg. Deze beïnvloedingen
zijn theoretisch niet te voorspellen.
De aard van het kolloïd en het dis-
persiemiddel spelen hierbij de groote
rol. Bij het in fig. 9a (waarin de coör-
dinaten dezelfde beteekenis hebben
i-ig. y.nbsp;als in fig. 8) weergegeven geval kan

Kg kleiner zijn dan bij een kolloïd,
waarvan de concentratie binnen het deeltje zich, als functie van
de afstand van het middelpunt, laat voorstellen door fig. %. Toch
kan in beide gevallen Kj en het ideaalvolume, hetzelfde zijn.

Deze kwestie laat zich ook nog anders beschouwen: Door ver-
andering van het dispersiemiddel verandert het ideaal volume en
de onderlinge beïnvloeding der micellen. Deze beïnvloeding moet,
zooals reeds werd beschreven, worden teruggevoerd op zuiver
sterische hindering in hun onderlinge beweging en verandering van
de viscositeit tusschen de micellen onderling, en vindt zijn uit-
drukking in Kg. Dat beide variaties samen slechts één constante
geven, wijst op een zeer nauwe samenhang of een verwaarloosbaar
kleine invloed van een van beiden.

In dit verband rijst de vraag naar de beteekenis van t]^. Zeker
is deze niet meer die van de viscositeit van het milieu, waarin de

-ocr page 59-

micel beweegt, maar nog slechts de viscositeit van het dispersie-
middel. Kende men echter voor iedere concentratie de reëele
waarde voor y}^, dus de viscositeitswaarde tusschen de micellen
onderhng in die speciale toestand waarin ze onder de gegeven om-
standigheden zijn, dan zou het mogelijk zijn, om de formule, door
invoering van deze gecorrigeerde yjo te vereenvoudigen, daar uit
factor e*^»^ dan de onderlinge micel-viscositeit te elimineeren was,
waardoor alleen de sterische hindering overbleef, naast het ideaal
volume, als rechter lid der vergelijking (9). Misschien is echter ook
deze factor te verwaarloozen, zoodat de viscositeit in de peripherie
gelijk aan 7)0 genomen kan worden, daar de concentratie aan kolloïde
stof er toch waarschijnlijk zeer klein is. Dit alles is zonder meer
niet uit te maken, en een experimenteele methode, om de peri-
pherie-concentratie te meten was mij niet bekend.

In ieder geval is het onwaarschijnlijk, dat, indien een kolloïd
een betrekkelijk hooge oplosbaarheid in water heeft, de formule
nog geldig is.

Van de concentratie moet dan nl. steeds een constante waarde
afgetrokken worden, om de concentratie aan micellair aanwezige
stof te krijgen. In hooge concentraties kan dit van weinig invloed
zijn, in de kleinere echter van veel. De formule kan dus, afgezien
van het feit, of deze wel te meten is, b.v. niet gelden voor de vis-
cositeit der alkali-vetzuren, tenzij men een correctieterm aanbrengt
op C en 7)o voor het in werkelijke oplossing aanwezig zijnde deel.

-ocr page 60-

HOOFDSTUK IV.
DE LADING ALS FUNCTIE DER CONCENTRATIE.

a.nbsp;Inleiding.

Reeds aan de bepaalde curven voor Arabische gom met en
zonder electrolyt, en voor gelatine bij verschillende p^ is te zien,
dat het electroviskeuze effect bij verhoogen der concentratie af-
neemt. Nu behoeft dat effect nog niet altijd symbaat te gaan met
de potentiaal van het deeltje, maar meestal is dit toch wel het
geval. Juist bij Arabische gom was het, dat
Tendelog^) een uit-
zondering op de regel vond, en de uiterste voorzichtigheid met het
trekken van conclusies is hier dus geboden.

Onder lading zal hier verstaan worden dat deel der tegengesteld
geladen ionen, dat in de peripheric als surplus en vrij bewegelijk
aanwezig is. Een nadere discussie wordt uitgesteld tot na de mede-
deeling der feiten.

b.nbsp;Het electroviskeuze effect.

Onder electroviskeus effect wordt verstaan de door verandering
van de lading teweeg gebrachte viscositeitsverandering.

Het wordt gewoonlijk uitgedrukt in procenten van de oorspron-
kelijke viscositeitsverhooging; in formulevorm:

...........(■■)

Hierin stelt voor:

^ g de viscositeit van het kolloïde systeem met electrolyt;
73 O de viscositeit van water;

7)g de viscositeit van het kolloide systeem zonder electrolyt.

Uit het onderzoek van Tendeloo bleek reeds, dat het electro-
viskeuze effect zeer groot kan worden en bij A.G. tot 80 % kan
bedragen.

Voldeed ook de viscositeitsconcentratiecurve voor geladen solen
aan de formule (8), dan zou de zaak zeer eenvoudig zijn. Daar bij
het Gummi-Arabicum-sol alle bepaalde curven met toegevoegd

1) Diss. Utrecht 1926, blz. 78.
56

-ocr page 61-

electrolyt evenwijdig loopen (afgezien van lyotrope invloeden)
zou, als de blanco-curve ook recht en evenwijdig aan de andere was,
het electro viskeuze effect onafhankelijk van de concentratie van
het sol zijn. Nu buigen de curven voor de geladen solen bij ver-
laging van de concentratie van de C-as af en vertoonen zelfs een
minimum, zooals uit de graphiek op blz. 28 en de bijbehoorende
tabellen blijkt.^)

Tabel 17.

Totaal

Electrolyt

C

m. aeq.

\'is

Viscositeits-

■quot;lo

effect

K Cl

9,5

0

7,066

100

3,57

6,716

94.3

7,14

6,672

93.5

17,8

6.213

85,9

35,7

5,804

79.2

4.8

0

3.645

100

3,45

3,266

85,7

6,90

2.960

74.1

17,25

2.769

66,9

34,5

2.550

58.6

2.3

0

1.925

100

6.8

1.542

58.6

16,9

1.447

48,3

33,8

1.385

37.6

Ca Cl,

19,6

0

29.39

100

19,3

27,46

93,2

38,5

25.96

87,9

9.7

0

7,800

100

7.12

6.750

84,4

17.8

6.131

75,6

35,7

5.740

69.5

5,0

0

3,870

100

6,96

2.780

62,0

17.4

2,410

49.1

34,8

2,408

49.1

1,01

0

1,646

100

0,67

1,443

68,6

1,67

1,313

48,5

6.67

1.219

33.9

16,6

1,195

30,2

33,3

1,191

29,6

Tendeloo heeft zijn solconcentratie niet zoo hoog genomen dat hij
dit minimum vond. Zie Koll. Ch. Beih. 29, 399 (1929).

-ocr page 62-

Inderdaad is dus het electroviskeuze effect niet onafhankelijk
van de concentratie van het sol.

Echter schuilt hier een moeilijkheid, waarop nog teruggekomen
zal worden.

gedeelte van

Eigenlijk moet onder electroviskeus effect verstaan worden dat

-, dat voor rekening der lading komt. Men moet

dus uitgaan van de waarde van -- bij een ongeladen sol, en

daar alle andere op betrekken.

Om verwarring te voorkomen zal dan ook het effect, dat tot
nu toe het electroviskeuze genoemd werd, in het vervolg
totaal
viscositeitseffect
genoemd worden. Volgens de nevelvlektheorie

-ocr page 63-

is slechts een gedeelte van dit effect afkomstig van de correctie
van
v. Smoluchowski op de viscositeit. Dit gedeelte zal het
Smoluchowski-effect genoemd worden.

We zullen hier steeds berekenen het to1;aal viscositeitseffect,
betrokken op de blanco waarde, en uitgedrukt in procenten.

Hoewel het effect bij het Gummi-Arabicum-sol te berekenen zou

Tabel 18.

Electrolyt

C

-ns

flo

■quot;Is e

Totaal
viscositeits-
effect

KCl

30,1
21,4
15,3
10,9
5,46
2,73
1,36
0,68

145,27
43,93
19,97
10,40
4,569
2,746
1,920
1,494

141,2
43,12
18,49
9,77
3,891
2,102
1,478
1,212

97,2

98.1

92.2

93.3
81,0
63,1
52,0
42,9

BaClj

31,1
20,5
10,0
5,01
2,49

140,3
34,90
8,86
4,125
2,594

136,1
32,79
7,66
2,14
1,777

96,9
93,8
84,7
68,6
48,7

Luteocobalt
chloride

30,6
14,9

7.4

3.5
1,5

159,43
15,10
5,793
2,648
1,810

127,2
13,04
4,578
1,801
1,306

79,7

85.4
74,6
48,6

37.5

Hexolzout

29,8
20,0
10,1
5,04
3,10

96,86
27,25
8,00
3,884
2,747

90,4
26,16
6,70
2,84
1,659

93,2
95,8
81,4
63,2
37,7

zijn voor de concentratie van 10 m. aeq K Cl, BaCl^ en hexolzout
aan de bepaalde gevallen, hebben we het ook nog bij andere electro-
lytconcentraties bepaald.

In de tweede kolom van tabel 17 staat aangegeven de G. A.-concen-
tratie in gr. per 100 cc. in de derde de electrolytconcentratie in milli-
aequivalenten, in de vierde de viscositeit van het betrokken systeem,
en in de vijfde het totale viscositeitseffect. Daarbij het bepalen van
de KCl.-curven gebleken was dat deze bij hooge G.A.-concentraties
vrij vlak verliepen, kon bij de bepaling van de CaClg-curven

-ocr page 64-

met minder punten worden volstaan, een voordeel dat benut werd,
mede wegens het zeer tijdroovende van deze metingen.

De electrolytconcentraties zijn betrokken op het water alleen,
evenals bij de vorige proeven.

Uit de figuren 10 en 11 en de tabellen blijkt, dat het totale
viscositeitseffect sterk afneemt met de concentratie. Maar duidelijker
nog komt dit te voorschijn, als het effect bij één bepaalde electrolyt-

7

.CortC\'

Fig. 12.

concentratie in een graphiek tegen de G. A.-concentratie wordt
uitgezet (fig. 12; tabel 18).

Dit werd gedaan voor K Cl, Ba Clg, luteocobaltchloride en
hexolzout. Al deze electrolyten werden aangewend in een concen-
tratie van 10 milli-aequivalent.nbsp;^

Onder C wordt verstaan de A.G.-concentratie, onder — de vis-

cositeit van het sol zonder, ondernbsp;die van het sol met

electrolyt. Zooals te zien is, loopen de viscositeiten van de solen
onderling (ieder electrolyt werd aan een ander sol bepaald) vrij
sterk uiteen, terwijl de curven met electrolyt die zijn, welke ook

-ocr page 65-

gebruikt werden voor de uitwerking van de viscositeits-concentratie-
functie, en daar goede resultaten gaven.

De curve met 10 m. aeq. luteocobaltchloride werd daar niet ge-
noemd, omdat deze electrolyt een viscositeitsafname met de tijd
bewerkt. Dit is ook de reden, waarom het meest geconcentreerde
sol met luteocobaltchloride een te lage waarde geeft: tijdens de
viscosimetrische bepaling, die twee uur in beslag neemt, loopt de
viscositeit sterk terug. Voor quantitatief werk zijn de resultaten met
luteocobaltchloride verkregen dus niet bruikbaar. Daar het hier
slechts om het aantoonen van een verband gaat, wordt deze curve
hier wel geteekend.

Met hexolzout treedt bij A.G.-concentraties, kleiner dan 3 %,
uitvlokking (coacervatie) op.^)

Uit de curven van fig. 12 blijkt nu ten duidelijkste dat het totale
viscositeitseffect wel zeer sterk afhankelijk is van de concentratie
van het sol.

Zonder ons hier reeds in dieper gaande beschouwingen te ver-
diepen, moet toch even de volgende kwestie onder oogen worden
gezien: waar is dit effect aan te danken?

Is het een eigenschap van het sol zelf, of wordt, als de solcon-
centratie stijgt, het gehalte aan verontreinigend electrolyt zoo
groot, dat alleen daardoor al ontlading optreedt?

Dit laatste in de klassieke veronderstelling, dat het electrolyt-
effect onafhankelijk is van de solconcentratie.

De gebruikte Arabische Gom had een aschgehalte van 2,86 %.
Omgerekend op Ca Clg beteekent dit, dat in een 30 % sol 150 milli-
aequivalent Ca Clj aanwezig is. Natuurlijk is dit een getal, dat
slechts de orde van grootte van het parasitaire electrolytgehalte
aangeeft. Een groot gedeelte, zoo niet alles van deze asch is een
integreerend bestanddeel der Arabische Gom, en laat zich volgens
Tendeloo, door dialyse niet verwijderen, terwijl de hooge weer-
stand van de solen een groot gehalte aan vrij electrolyt onwaar-
schijnlijk maakt. We nemen hier evenwel het meest ongunstige,
bovengenoemde geval.

Beschouwen we nu de voor Ca Clj gevonden curvenschaar van
fig. 11, blz. 58.

Was hier de afname van het totale viscositeitseffect te danken
aan het toenemen van het verontreinigend electrolytgehalte, dan

Zie blz. 30.

-ocr page 66-

zou de 20 % A.G.-curve geen effect meer moeten vertoonen, daar
hier dan 100 m. aeq. Ca Clg (electrolyt) aanwezig zou zijn, een hoe-
veelheid, die wat orde van grootte betreft voldoende is, om, on-
verschillig welk electrolyt aanwezig is, het totale viscositeitseffect
volledig te doen verdwijnen.

De I % curve vertoont eerst een steile afval, en dan een hori-
zontaal gedeelte. Was het concentratie-effect aan parasitair elec-
trolyt te danken, dan zou dus bij verhooging der concentratie
een deel van het steil verloopende curve-stuk moeten verdwijnen,
doordat de curve reeds bij lagere electrol3^concentratie vlak gaat
loopen. Dit is niet het geval, integendeel, bij verhooging van de A.G.-

concentratie schuift het vlakke deel der curve steeds meer naar
de hoogere Ca Clg-concentraties toe. Het is dus het steil verloopende
deel van de curve, dat bij verhooging van de A.G.-concentratie
steeds vlakker gaat verloopen, terwijl parasitair electrolyt dit
deel zou doen verdwijnen.

De afneming van het totale viscositeitseffect is dus niet of althans
niet geheel toe te schrijven aan parasitair electrolyt, en berust wel
degelijk op een eigenschap van het sol zelf.

Een tweede veronderstelling is, dat we hier met een massa-ver-
houding tusschen electrolyt en sol te doen hebben. Om te trachten,
deze kwestie uit te maken, zetten we het viscositeitseffect in een
graphiek uit tegen het aantal milli-aequivalenten Ca Clg dat per
gram A.G. is toegevoegd. In tabel 19 en figuur 13 is dit gedaan.

Men vindt hier de tabel op blz. 57 terug, maar nu het aantal

-ocr page 67-

milli-aeq. Ca Clg gedeeld door de A.G.-concentratie in procenten.

De 20 % A.G.-curve verloopt ook nu nog vlakker dan de overige,
dus ook als er een massa-verhouding bestaat, blijft de afneming
van het totale viscositeitseffect met de concentratie bestaan.

Tevens heeft deze wijze van uitzetten het voordeel, dat, indien
men parasitair electrolyt in rekening zou willen brengen, dit voor
alle concentraties van Arabische Gom eenzelfde waarde zou zijn.
In rekening zou dan nl. gebracht moeten worden de hoeveelheid
parasitair electrolyt per gram Arabische Gom, welke hoeveelheid
natuurlijk onafhankelijk van de Arabische Gom-concentratie is.

Tabel 19.

m. aeq.

Totaal

c

viscositeits-

C

effect

19,6

0

100

0,98

93,2

1,92

87,9

9,7

0

100

0,71

84,4

1,78

75,6

3,57

69,5

5,0

0

100

1,39

62,0

3,48

49,1

6,96

50,2

1,0

0

68,6

0,67

48,5

1,67

39,6

3,33

33,9

6,67

100

Alle curven zouden dan dus een weinig naar rechts verschoven
worden, en de effecten blijven evengoed bestaan.

Het is, te oordeelen naar deze curven alleen, nog zeer goed mogelijk,
dat massa-verhoudingen een rol spelen bij toevoegen van electrolyt
aan een sol, maar dit effect kan \'t hier gevondene niet geheel verklaren.

Dit blijkt ook nog zeer duidelijk, bij de bepaling van p„-viscosi-
teitscurven aan gelatinesolen van verschillende concentratie. Hier
is wel terdege een mas.sa-verhouding in het spel met de toege-
voegde Hquot;-en O H\'-ionen. De curven voor de hoogere gelatine-
concentraties zijn onvolledig bepaald: deze bepalingen lijden nl.
aan het bekende euvel, ze zijn zeer tijdroovend, wat bij het gelatine-

-ocr page 68-

sol altijd een groote onnauwkeurigheid met zich meebrengt door
de verandering van de viscositeit met de tijd.

Als zuur ter bereiking van lagere Ph werd gebruikt oxaalzuur,
omdat het zich laat inwegen, waardoor men, ook in de hooge con-
centraties, waar pipetteeren groote fouten zou geven, zeker is van
het gelijk blijven der gelatineconcentratie bij verandering der p^.

Als base werd Na O H
gebruikt, die natuurlijk
grootendeels is omgezet in
NagCOg,maar daar het COgquot;-
ion toch weinig invloed heeft
op het negatief geladen eiwit,
en achteraf toch de p^ der
solen bepaald wordt, is deze
omzetting in carbonaat van
geen invloed.

De Ph werd bepaald met
een waterstof-electrode die
omgeven was door een man-
tel, waardoor water van 42°
werd gepompt.

De wijze van berekenen
van de pj^ uit de opgemeten
E.M.K. was als beschreven
op blz. 18.

Na het afsluiten van dit on-
derzoek publiceerden
Nor-
throp
en Kunitz^) een reeks
experimenten, die geheel in
overeenstemming zijn met
de onze.

De resultaten van dit
onderzoek zijn samengevat in tabel 20 en fig. 14.

10 (ï)TJo)

In de graphiek is bovendien uitgezet de waarde voor-

bij verschillende p^ van de 1 % curve (A). Deze valt in het jiso-elec-
trische punt dan ongeveer samen met de 5 % curve, zoodat de
waarden vergelijkbaar worden.

1) Joum. Phys. Chem. 35, 171 (1931).
64

-ocr page 69-

Hiermede is dus afdoende aangetoond: Bij verhooging der
koUoïdconcentratie neemt het totale viscositeitseffect af. Deze
afneming kan niet op rekening van storend, in het kolloid bijge-
mengd of geadsorbeerd electrolyt gesteld worden, noch op een
massa-werking tusschen kolloïd en electrolyt.

Nu is er echter nog een geheel andere interpretatie aan deze
experimenten te geven: een kwestie, die samenhangt met de reeds
aangevoerde: Hier werd steeds gewerkt met het totale viscositeits-
effect, gerekend vanaf het blanco sol, wat veelal vereenzelvigd
wordt met het Smoluchowski-effect, hoewel het laatste waar-
schijnlijk slechts een klein deel van het eerste is. Gewoonlijk wordt

T a b e 1 20.

Gr./lOO cc.

PH

gt;38—7)0

gt;3o

10,0

4,29

18,06

2,80

19,55

7,83

19,30

5,0

1,83

8,02

2,91

7,21

3,82

5,92

4,16

6,02

8,49

6,25

10,50

7,01

i.o

1,44

1,440

3,01

1,440

3,52

1,093

4,33

0,689

7,89

0,842

9,98

1,129

echter dit Smoluchowski-effect berekend op de boven beschreven
wijze, dus uitgaande van de viscositeit van het sol zonder electro-
lyt als eenheid.

Echter moet men de verkregen waarde vergelijken met die
van het ongeladen sol. Exakt is dit effect niet te meten: Men
moet daarvoor beschikken over het ongeladen sol, moet dus
aan het sol een vrij groote hoeveelheid electrolyt toevoegen, waar-
door, behalve een ontladende werking ook nog lyotrope beïnvloe-
ding optreedt, zoodat niet met absolute zekerheid te zeggen valt
hoe groot de viscositeit van een ontladen sol is. In eerste benadering
is echter de lyotrope invloed te verwaarloozen.

Beschouwen we in dit verband de curvenschaar van fig. 2 nog

65
5

-ocr page 70-

eens. Uit de curven voor K\', Baquot; en hexolzout volgde, dat ver-
mindering der lading met zich mee bracht een verlaging van het
niveau der curve, en in eerste instantie, niet van richting. De
curve voor het ongeladen sol zal dus, evenwijdig aan deze curven
en onder de hexolzout-curve moeten loopen.

Beschouwt men nu het Smoluchowski-effect, als de factor, waar-
mede men ——— van het ongeladen systeem vermenigvuldigen

moet, om die van het systeem in de beschouwde toestand, te
krijgen — en dit natuurlijk bij dezelfde kolloïdconcentratie, dan
blijkt dus, dat dit effect
constant is voor de gevonden curven van
sol met electrolyt, echter varieert voor het blanco-sol, en wel zoo,
dat het grooter wordt bij afnemende kolloïdconcentratie. Ook dus
door de gevonden waarden op die voor het ongeladen sol te betrekken
komt men tot de conclusie, dat dit effect voor een sol zónder
electrolyt, afneemt bij concentratieverhooging. De interpretatie
van deze verschijnselen wordt uitgesteld, tot na de beschrijving
der ladingsmetingen.

c. Electro-endosmose. Het geleidingsvermogen.

Reeds Tendeloo heeft uitgebreide kathaphorese metingen
uitgevoerd aan gelatine- en A.G.-solen.

Daar het hier speciaal om de geconcentreerde solen ging, stuitten
we op enorme practische moeilijkheden:

Ie. Wordt gekathaphoretiseerd tegen het ultrafiltraat of een
oplossing van hetzelfde geleidingsvermogen als het sol bezit, dan
heeft men altijd een grensvlak, waar een concentratieverval in
heerscht. Men meet de verplaatsingssnelheid van dit grensvlak,
maar de kolloïdconcentratie er in is
niet de bedoelde, maar een
veel lagere. Voor metingen, waarbij de kolloïdconcentratie con-
stant gehouden wordt, mag dit bezwaar minder groot zijn, hier
telt het wel terdege. Toch is, nu de lading afhankelijk kan zijn van
de sol-concentratie, dit een factor, waarmede bij kathaphorese
metingen volgens
Burton wel rekening gehouden mag worden,
daar de sol-concentratie in de zich bewegende grenslaag onbekend
is, en juist de loopsnelheid van deze grenslaag wordt bepaald.

2e. Met het stijgen van de kolloïdconcentratie neemt tevens het
geleidingsvermogen toe.

De stroomsterkte mag evenwel niet opgevoerd worden, daar
1) Diss. Utrecht (1926).

-ocr page 71-

anders de warmte-ontwikkeling te groot wordt, zoodat men de
spanning moet verminderen. Gevolg: de proef duurt nog langer
dan anders. Dit wordt dan nog ongunstiger, als de lading met de
concentratie afneemt, zoodat de loopsnelheid nog kleiner wordt
bovendien.

Aan het eerste bezwaar werd tegemoet gekomen door in het

kathaphorese-apparaat te brengen de combinatie: A.G.-sol 20 %_

A.G.-sol 20 % goudsol — A.G.-sol.

Abramson 1) vond nl., dat de kathaphorese-snelheid van een
eiwit zich zeer goed laat bepalen, door er kwartskorrels in te
brengen, die zich onmiddellijk met een huidje omringen, en geheel
dezelfde waarde geven voor de kathaphorese-snelheid als de eiwit-
deeltjes zelf, volgens de bepahngen van
Svedberg en Tiselius.^)

Reinders^) heeft hetzelfde bewezen voor het goudsol met
lyophyle kolloiden.

Als goudsol werd een zeer geconcentreerd sol bereid door reductie
van het chloride met phosphor. Bij de bereiding werd voor het toe-
voegen der phosphor-oplossing een druppel van een A.G.-sol toe-
gevoegd om het sol te beschutten.

Eenig resultaat leverde deze proef niet op: de kathaphorese-
snelheid was zoo gering dat bij een potentiaal verval van J volt/cm.
na een dag het grensvlak totaal vervaagd, en een eenzijdige be-
weging nog niet waarneembaar was.

Ook een ultramicroscopisch onderzoek had geen resultaat.

Dit wat de Arabische Gom-solen betreft.

Bij gelatine bleek het evenwel toch mogelijk, om langs een
omweg, iets over de potentiaal in de grenslaag te weten te komen,
indien van een gel gebruik gemaakt werd.

De endosmose-snelheid door een gel laat zich vrij nauwkeurig
bepalen, en volgens
Helmholtz geldt:

9 = KV ..................(12)

9 = potentiaal dubbellaag

i = stroomsterkte

7) = wrijvingscoëfficiënt

K = specifiek geleidingsvermogen.

V = doorgestroomd volume per secunde.

1)nbsp;Journ. Am. Ch. Soc. 50, 390 (1928).

2)nbsp;Journ. Am. Chem. Soc. 48, 2272 (1926).
quot;) Rec. Trav. Chim. 47, 977 (1928).

-ocr page 72-

Echter is het zeer de vraag, of deze formules hier mogen worden
toegepast, na wat in hoofdstuk III over de bouw der micellen werd
gezegd.

Volgens de daar gehuldigde opvattingen kan men zeggen:

Vaststaat: met een kathaphoreseproef meet men de beweging
der micellen in een electrisch krachtveld door het omringende
milieu.

Dit milieu bestaat echter uit de nevenmicellen, die elkaar in
hun beweging zullen beïnvloeden. Men mag dus de viscositeit van
het milieu niet gelijk aan die van het water nemen, terwijl er nog
tallooze andere complicaties optreden.

Veel eenvoudiger is het gesteld met een endosmoseproef. Hier
beweegt de vloeistof, indien men met een gel werkt, door een
stelsel diffuse dubbellagen. Onverschillig hoe men zich de micel
gebouwd denkt, blijft dit altijd van kracht. Wat hier voor de
viscositeit moet ingevuld worden, is zonder meer duidelijk: die
van het water. De diëlectrische constante van deze dubbellaag is
niet bekend, en geeft aan de berekening van 9 een eenigszins
speculatief karakter naast het feit, dat de formule van
Helmholtz
niet voor dit geval is afgeleid, reden, waarom aan deze formule
de vorm toegekend zal worden:

KV

9 = A— ....................(13)

waarin A een constante is en de overige symbolen overeenkomen
met die van de formule van
Helmholtz.

d. Techniek der meting.

Gebruikt werd voor deze metingen de door Umetsu beschreven
methodiek, met een kleine verandering: Als toevoer-electroden
werden niet, zooals
Umetsu beschrijft, agarhevels gebruikt. Men
meet dan nl. steeds het verschil in endosmose-snelheid tusschen
agarhevel en te onderzoeken substantie.

Wehswaar is de agar verzadigd met K Cl, dus volledig ontladen,
en bestaat dus de mogelijkheid, dat de endosmose-snelheid in deze
hevel nul is, maar toch werden zekerheidshalve volkomen gesloten
onpolariseerbare electroden gebruikt van de volgende samenstel-
hng: Pt — Hg Zn amalgaam, 30 % gelatine verz. met Zn CI2. Dit
werd ingevuld in een normaal calomel electrode-vat.

1) Biochem. Zeitschr. 135, 442 (1923).
68

-ocr page 73-

Als milieu voor het gel werd steeds | % gelatinesol gebruikt van
dezelfde p^ als het gel.

De gelen werden gemaakt door de gelatinesolen van de ge-
wenschte concentratie in het toestel te brengen, dat dan van onderen

Tabel 21.

Gr./100 cc.

i

m. Amp.

V
i

VK
i

laagst

gemiddeld

hoogst

3

1,6

. 3,5

3,6

3,6

0,0016

6

5

1,1

1,1

1,3

0,0009

12

5

0,44

0,48

0,56

0,0006

24

5

0,06

0,07

0,07

0,0003

met een gummi slangetje en klemkraan gesloten is. Dit sol laat
men gelatineeren, eerst twee uur bij kamertemperatuur, dan een
nacht in de ijskast. Voor het 30 % sol was deze laatste bewerking
haast niet noodig: binnen een kwartier is alles gegelatineerd.

De gebruikte spanning op het toe-
stel varieerde tusschen 120 en 240
volt. De stroomsterkte mag niet
boven 10 m.Amp. stijgen daar dan
onregelmatigheden optreden. Om
de endosmose-snelheid te bepalen
werden aan één gel minstens 20
metingen uitgevoerd, 1 aflezing per
minuut, waarbij om de vijf minuten
werd gecommuteerd. De waarde,
V

opgegeven voorwin tabel 21 is in

willekeurige maat uitgedrukt, nl. in
millimeters niveauverschuiving per
milli-Ampère.

De stroomsterkte i wisselde gedu-
rende een serie van bepalingen vannbsp;Fig. 15.
minuut tot minuut en werd dan

ook voor iedere bepaling van V apart afgelezen. In de tabel
staat een gemiddelde waarde, om eenige indruk te geven van
de orde van grootte.

-ocr page 74-

Tevens vindt men in de tabel nog aangegeven de laagst en de

V

hoogst gevonden waarde voor y.
De
Ph van deze gelen was 7,4.

Eigenlijk is K het specifiek geleidingsvermogen der intermicel-
laire vloeistof, en het is zeer de vraag of dit niet onafhankelijk van
de koUoïdconcentratie is. Echter, wanneer dit het geval is, dan
V

heeft men alleen met^ te maken en dat deze grootheid afneemt

met toenemende concentratie is nog veel duidelijker. Om het

VK

beeld echter zoo min mogelijk te flatteeren is —^berekend en in

figuur 15 uitgezet tegen de concentratie. De formule van Helm-
holtz
moet nu al heel ver naast de waarheid zijn, als 9 niet zou
afnemen met de concentratie.

e. Het geleidingsvermogen.

Voor het Arabische Gom-sol is de grensvlakpotentiaalbepaling
met endosmose of kathaphorese tot nu toe dus onuitvoerbaar.
Daarom moest hier volstaan worden met de bepaling van het ge-
leidingsvermogen. Dit geeft een maat voor de electriciteits-
verplaatsing, dus voor het aantal elementairladingen, dat door een
vlak loodrecht op de stroomrichting passeert per tijdseenheid,
waarbij dan verder het potentiaalverval in rekening dient gebracht
te worden.

Men kan zoo een curve bepalen van het geleidingsvermogen per
gram kolloïde stof in afhankelijkheid van de concentratie, die dus
overeenkomt met de aequivalent-geleidingsvermogen-concentratie-
curve van een electrolyt in ware oplossing.

Het geleidingsvermogen per eenheid kolloïde stof wordt in het
vervolg het gram-geleidingsvermogen, afgekort g.g.v. genoemd.
Een afneming van het laatste kan beteekenen:
le. een vermindering van de ionisatiegraad, van het kolloïd, d.i.
een concreter worden van de diffuse dubbellaag, waardoor immers
anion en kation dichter opeenkomen. Deze formeele voorstelling
kan nog gespecialiseerd worden als volgt (fig. 16):

Een vermindering der ionogene plekken geeft de opeenvolging
van I en II, een activiteitsafneming geeft die van I en III. Dit
laatste komt overeen met de algemeen over de grenslaag gehuldigde

-ocr page 75-

opvattingen. In sommige gevallen zal echter ook II mogelijk zijn,
nl. indien zich een chemisme in de grenslaag afspeelt, zooals dat
bij het Gummi-Arabicum-sol met hexolzout het geval is.^) Volgens
beide opvattingen moet echter
q q q
de slotconclusie luiden: de
ionisatiegraad van de dubbel-
laag neemt af, ergo het g.g.v.

2e. Het kan misschien voor-
komen, dat bij gelijkblijvende Inbsp;ffnbsp;01
dissociatiegraad de loopsnel-
heid der koUoïdionen verandert.

Deze zitten nl. besloten in de micel, en diens loopsnelheid is
van de viscositeit afhankelijk.

Practisch komt het er echter op neer, dat men van deze ver-
andering der loopsnelheid geen nota behoeft te nemen, zooals
bewezen wordt door de experimenten van
McBain en Laing.^)
Bij de overgang van de gel- in de sol-toestand bij zeepsolen vonden
zij geen discontinuïteit in het geleidingsvermogen, terwijl toch de
snelheid der kolloïdionen van nul tot een zekere waarde verandert.
McBain en Laing berekenen dat dit toe te schrijven is aan de
electro-endosmose in de geltoestand. Daar zuiver water geen ladings-
transport kan bewerken in deze omstandigheden, moet de electro-
endosmose ook op een ionentransport berusten. De tegen-ionen
van het kolloïd loopen dus blijkbaar, als de loopsnelheid der kolloïd-
ionen wordt veranderd, zooveel sneller, dat toch evenveel electri-
citeit wordt getransporteerd. Wat bij
McBain en Laing in een
extreem geval werd waargenomen, moet, bij een kleinere verande-
ring der loopsnelheid ook gelden.

Men kan dus afzien van het verschil in loopsnelheid van het
kolloïdion onder verschillende omstandigheden en formeel de zaak
beschouwen, alsof alleen het tegengesteld geladen ion voor het
geleidingsvermogen aansprakelijk was.

De geleidingsvermogens werden gemeten bij 42° met een ver-
beterde brug van
Wheatstone, volgens Janssen.^) Als stroom-
bron werd een
audion-apparatuur gebruikt met een zwevingskring.
De brug zelf was nagenoeg capaciteitsvrij gebouwd, terwijl tusschen
brug en telefoon een 3-lamps laagfrequent versterker werd gebruikt.

Loc. cit., blz. 30.

Journ. Phys. Chem. 28, 673, 706 (1924).
») Chem. Weekbl. 28, 242 (1931).

-ocr page 76-

Zoowel versterker als stroombron werkten op hetzelfde plaat-
stroomapparaat, wat zeer goed voldeed. De fout in de meting

varieert met de grootte van de weerstand, overschrijdt bij 30 Q
niet 1 %,is bij lOOOü 0,2 %„, bij 10.000 Q 0,3 %o om dan geleidelijk
verder toe te nemen.

Tabel 22.

c

X

X

c

30,0

50,5

1,68

20,33

47,9

^ 2,36

15,50

40,5

2,61

10,46

30,8

2,93

5,36

15,3

2,93

2,71

7,96

2,93

1,36

3,97

2,92

Gemeten .werd allereerst het geleidingsvermogen als functie van
de G.A.-concentratie.

Onder C staat de concentratie in gram per 100 cc. aangegeven:

-ocr page 77-

de verdunningen werden gemaakt door inwegen. Onder x vindt

x

men net spec. geleidingsvermogen x 10^, onder— deze waarde

c

gedeeld door de concentratie, een grootheid dus die overeenkomst
vertoont met het aequivalent-geleidingsvermogen der electrolyten
en die we verder naar analogie, zooals reeds beschreven werd, het
gramgeleidingsvermogen zullen noemen, afgekort gr.g.v. Uit
tabel 22 en figuur 17 blijkt, dat deze grootheid boven 10 %
A.G.-concentratie practisch lineair afneemt.

Volgens de curven van het viscositeitseffect zou evenwel de
lading bij een 10 % sol al vrijwel nul moeten zijn, omdat het
viscositeitseffect dan practisch al verdwenen is. Bij de curve voor
het geleidingsvermogen vinden we evenwel nog een aanmerkelijk
electriciteitstransport bij deze concentratie en het is de vraag,
waar dit door veroorzaakt wordt. Om dit uit te maken werd dezelfde
meting nog eens verricht, maar nu met een eindconcentratie van
5 m.aeq. Ca Clg in het sol. Van het geleidingsvermogen van sol
electrolyt moet eerst het geleidingsvermogen van de electrolyt

Tabel 23.

c

X

XXca Cl,

gr- g. V.

29,4

53,6

47,3

1,61

19,6

52,3

46,0

2,35

14,7

46,3

40,0

2,72

9,9

34,6

28,3

2,89

4,9

20,0

13,8

2,81

2,5

13,3

6,7

2,69

1.2

9,17

2,87

2,56

worden afgetrokken. Dit laatste werd opgemeten en bleek 6,3 10^
te zijn. Het verschil (aangegeven in kolom 3), werd weer gedeeld
door de concentratie om het gr.g.v. te krijgen.

De curven mèt en zonder electrolyt vallen boven de 10% G.A.-
concentratie practisch samen, wat dus in goede overeenstemming
is met wat bij de bepaling van het viscositeitseffect werd gevonden,
dat ook boven 10 % A.G. te verwaarloozen is.

Beneden 10 % solconcentratie neemt het g.g.v. van het sol
electrolyt veel sterker af dan bij de blanco proef.

Zooals nu reeds werd opgemerkt, wordt bij deze metingen de
activiteitsafneming, het terugdringen van de ionisatiegraad gemeten

-ocr page 78-

en wel voornamelijk aan het aan het kolloïd tegengesteld geladen
ion. Bij een practisch ongeladen geconcentreerd systeem heeft men
nog wel terdege ionen: de zaken zijn volkomen vergelijkbaar met
die bij geconcentreerde electrolyten: de dissociatiegraad neemt af
bij verhooging der concentratie.

Bij het gelatinesol mag natuurlijk hetzelfde verwacht worden,
en inderdaad was hier qualitatief het verschijnsel zeker even
duidelijk, maar het verschilt quantitatief in zoo-
verre, dat het gr.g.v. niet lineair met de concentratie
verloopt.

Deze curven komen geheel overeen met die voor
het aequivalent geleidingsvermogen van een weinig
ioniseerend electrolyt.

Ook in de curve voor de I.E. gelatine is een ver-
grooting van het gram-geleidingsvermogen bij afne-
ming der concentratie waar te nemen.

De moeilij kheid is nu
evenwel: wat gebeurt
er, als het sol zoo sterk
verdund wordt, dat de
micellen los van elkaar
komen te liggen?

Het punt, waarbij
dit zal gebeuren is niet
bekend, en het was
tevoren reeds zeer de
vraag, of hiervan iets
aan het geleidings-
vermogen te merken
zou zijn. Immers, in-
dien dit punt al bereikt

wordt, zijn er tallooze complicaties te verwachten, en het is lang
niet zeker, dat men dan werkelijk micellen in zuiver water zou
krijgen. Zeker zal een gedeelte van de electrolyt in dat geval in het
milieu gaan (daar anders osmotisch evenwicht tusschen micel en
milieu ondenkbaar is) of ook is mogelijk, dat het kolloïd zelf ook
in ware oplossing aanwezig is, dus dat men micellen heeft, gesuper-
poneerd over een ware oplossing van het kolloïd. Dit wil dus zeggen:
indien de oplosbaarheid van het kolloïd bedraagt x %, dan is dit
de minimum kolloïdconcentratie in de peripherie der micellen.

Veifajo\'\'.

-ocr page 79-

Brengt men de kolloïdconcentratie dus beneden dit percentage,
dan resulteert een ware oplossing.

De bepaling van het geleidingsvermogen van een iso-electrisch
sol in de kleine concentraties gaf over dit verschijnsel geen verder
uitsluitsel: men zou de hier verkregen curve zeer goed voor die
van een normaal zwak gedissocieerde electrolyt kunnen houden.

Tabel 24 (fig. 18).

Gelatinesol. T = 42^,20 C.

PH

C

X

X

c

4.3

24,3

15,6

0,64

15,67

14,40

0,92

8,23

10,17

1,23

4,07

6,07

1,49

1,68

3,08

1,83

0,82

1,80

2,19

4,0

23,1

37,8

1,63

15,9

33,0

2,07

11,2

28,2

2,52

5,6

18,1

3,23

2,8

10,7

3,83

1.4

6,11

4,37

0,7

3,53

5,04

3,1

22,1

100

4,5

11,14

67

6,0

5,57

49,7

7,9

2,78

27,4

9,8

1,39

19,6

14,1

0,69

12,1

17,4

Maar ook met de hypothese van een verdeelingsevenwicht van de
electrolyt tusschen micel en milieu is dit verloop verklaarbaar.

Het specifiek geleidingsvermogen van het gebruikte water
bedroeg 6,2 10quot;« rec. Deze waarde werd telkens in rekening ge-
bracht bij de bepaling van x (tabel 25, fig. 19).

Tegen de genoemde hypothese van het — zij het dan ook weinig
— oplosbaar zijn van de gelatine schijnt te spreken het feit dat
gelatine niet permeëert. Maar dit laatste behoeft geen beletsel te
zijn, waar van de wetten van het al of niet permeëeren in verband
met de moleculaire bouw, nog zoo weinig bekend is.

Katz 1) veronderstelt, dat gelatine voor J % oplosbaar is in

Koll. Chem. Beih. 9, 110 (1917).

-ocr page 80-

water, daar een gel bij uitpersen een oplossing van deze concentratie
afgeeft. Het is echter de vraag of bij dit uitpersen het effect niet
te danken is aan afbraakproducten der gelatine.

0.3

Fig. 19.

Het is natuurlijk geoorloofd, de stof -f de oplosbare fractie
gelatine te noemen, maar dan kan het oplosbare deel alleen daar-
om nog geen aanspraak op die naam maken.

Een uitgebreid en scrupuleus onderzoek van de viscositeits-

1.0

Tabel 25 (fig. 19).
Gelatinesol. T = 42o,20 C.

X

PH

C

X

cquot;

4,5

1,61

2,43

1,51

4,4

0,805

1,66

2,06

4,4

0,402

0,94

2,33

4,4

0,201

0,54

2,68

4,4

0,100

0,33

3,3

5,2

0,050

0,19

3,8

5,6

0,025

0,11

4,4

0,012

0,06

4,6

concentratiecurve, zou hier, naast osmose-proeven waarschijnlijk
licht kunnen verschaffen, een detailonderzoek, dat hier niet op
zijn plaats is. Tevens moet de kwestie van autocomplex-coacervatie
in het I.E.P. eerst zijn opgelost.^)

Dat hiér echter uit alle proeven blijkt dat bij verhoogen der

1) H. R. Kruyt: Chem. Weekbl. 28, 149 (1931).
76

-ocr page 81-

concentratie een afneming der dissociatie, d.w.z. een afneming
van de lading der micel optreedt is zonder meer duidelijk.

Dit afnemen van de lading met de concentratie moet een zeer
algemeen verschijnsel zijn.

Van der Willigen^) heeft een zelfde waarneming gedaan bij
lyophobe solen: Bij het goudsol, het As^ S3 en het Hg S sol vond
hij een toeneming van de kathaphorese-snelheid bij verdunning.
Hier dus hetzelfde verschijnsel. Door verhooging der concentratie
drukken de dubbellagen der deeltjes elkaar dicht. Dit voorbeeld
bewijst tevens, dat de diffuse dubbellaag nog altijd veel breeder is,
dan men zich gewoonlijk voorstelt: in ieder der genoemde solen is
de afstand der deeltjes onderling zeer groot in verhouding tot hun
straal. Toch drukken de dubbellagen elkander hier reeds dicht.
De conclusie is hier dus: Practisch alle ruimte in een sol wordt in
beslag genomen door de diffuse dubbellagen der deeltjes. Wordt
de concentratie van het sol verhoogd, dan wordt de diffuse laag
verkleind wat zich openbaart in een afneming der lading.

Afgezien van het feit of deze verklaring de juiste is. geeft zij van
het ten dienste staande materiaal een verklaring, en is dus voor-
loopig als werkhypothese te gebruiken.

f. De stabiliteit van het sol.

Zeer duidelijk blijkt dit verdwijnen van de lading ook nog bij
uitvlokproeven met alcohol.

Men kan zich er direct van overtuigen, dat een ongeladen sol
door alcohol gemakkelijker uit vlokt dan een geladen: een eiwitsol
vlokt bij toevoegen van alcohol alleen uit in de omgeving van het
iso-electrische punt, waar de lading zeer zwak of nul is.2) De eind-
concentratie aan alcohol, die dit verschijnsel juist veroorzaakt,
is dus een indirecte maat voor de lading van het sol.

De temperatuur moet bij deze proeven constant (42®) gehouden
worden, daar deze van groote invloed is.

Van de seriën werd de lichtadsorptie bepaald met de Moll-
extinctometer, die direct in procenten de hoeveelheid geadsor-
beerde lichtenergie aangeeft. Gewerkt werd met wit licht waaruit
met een cuvette gevuld met verzadigde aluinoplossing de warmte-
stralen zijn weggenomen.

1) p. C. v. d. Willigen: Diss. Utrecht 1927. blz. 128 e.v.
») Fenn: Journ. Biol. Chem. 33, 279, 439; 34, 141. 415 (1918).

C. Schörr: Bioch. Z. 47, 269 (1912).
3) Voor methodiek, zie: A. Fodor en A. Riwlin. Koll. Z. 44, 69 (1928).

-ocr page 82-

Bij een iso-electrisch sol mag men dus verwachten, dat geen
concentratie-effect zal optreden, daar alle solen, onverschillig van
welke concentratie, reeds ontladen zijn. Inderdaad was dit het
geval.

De in tabel 26 voorkomende vet gedrukte waarden geven aan,
dat, behalve een opalescentie, ook nog een macroscopisch praeci-
pitaat optrad. Feitelijk zou de licht adsorptie in deze solen dus
nog sterker moeten zijn, maar kan natuurlijk nooit de 100 % te
boven gaan.

Tabel 26.

Gelatine sol pH = 4,35

6,6

% alcohol
% adsorptie

63,4
87

56.3
55

49,3
11

42,2
15

3,3

% alcohol
% adsorptie

68,0
86

61,2
92

54,4
45

47,6
7,5

40,8
7

27,2
10

1,6

% alcohol
% adsorptie

67,1
97

60,4
91

53,7
47

47,0
5

40,3
4

33.5
3

0,8

% alcohol
% adsorptie

66,7
95

60,0
77

53,4
11

46,7
10

40,0
0

Gelatinesol pn = 7

6,6

% alcohol
% adsorptie

63.4

92.5

56,3
11

49,3
7

42,2
3

5,2

% alcohol
adsorptie

77,0
95

69,3
93

61,6
5

53,9
4

46.2
7

38,5
8

4,0

% alcohol
% adsorptie

82,6
90

74,3
60

66,1
5

57,8
2

49,6
3

41,3
4

1.8

% alcohol
% adsorptie

90,2
76

82,0
94

73,4
93

64,3
2

55,1
2

45,9
3

Dat hierbij geen sprake is van storend electrolyt, dat door zijn
aanwezigheid al ontladend werkt, is duidelijk: deze hoeveelheden
zijn hiervoor veel te klein.

Voegt men bij 5 cc. 20 % gelatinesol (p^ = 2,8) 20 cc. alcohol,
dan is het sol nog geheel helder, hoewel de eindconcentratie aan
alcohol hier 80 % is. Dit is dan ook bij het positieve ladingsmaxi-
mum der gelatine.

Bij de waarden bepaald aan gelatine p„ = 7 is een duidelijke
verschuiving van de troebelingszone door alcohol met de gelatine-
concentratie waarneembaar, bij het nagenoeg ontladen sol p^ = 4,35
ontbreekt deze verschuiving geheel.

De waarden voor een 6,6 % gelatinesol p„ 7 liggen al in de

-ocr page 83-

onmiddellijke nabijheid van die voor de iso-electrische gelatine.
Dit is dus weer een argument voor de hypothese, dat de lading bij
verhooging der concentratie afneemt.

g. Overzicht en discussie der resultaten.

A.nbsp;Er is aangetoond, dat:

Ie. het totale viscositeitseffect voor een sol zonder electrolyt,
2e. de endosmose-snelheid door een geladen gelatinegel,
3e. het gramgeleidingsvermogen,

4e. de hoeveelheid alcohol, noodig om een bepaald quantum van
een geladen sol juist te doen opalesceeren,
bij verhooging der concentratie afnemen.

B.nbsp;Deze afnemingen kunnen niet, of althans niet uitsluitend
voor rekening komen van bij het sol bijgemengd electrolyt.

Al deze verschijnselen wijzen er dus sterk op, dat er sprake is
van een ladingsafname bij verhooging der concentratie. Weliswaar
is het niet zeker of viscositeitseffect, gr.gel.verm., potentiaal en
stabiliteit van een sol symbaat gaan met de lading, maar waar
hier gevonden wordt dat zij alle afnemen bij concentratieverhoo-
ging is de veronderstelling, dat dan ook de lading afneemt, gerecht-
vaardigd. Theoretisch is dit, onafhankelijk van de nevelvlektheorie,
heel verklaarbaar: De dubbellagen, die zich in een zeer verdund
sol kunnen vormen, en daarbij practisch niet gestoord worden
door de nevenliggende micellen, worden bij verhooging der con-
centratie dichtgedrukt.

Bij de nevelvlektheorie waar de grootte en diffusiteit van het
deeltje met de breedte van de ionendubbellaag een functie van
elkaar zijn, zal het bovengenoemde verschijnsel dus van groote
beteekenis zijn.

De ontlading van een deeltje heeft tot gevolg, door vermindering
van het aantal gelijknamige ionogene plekken in het micel, dat
het deeltje zich contraheert. Hierdoor behoeven de micellen nog
niet vrij van elkander te komen. Immers, aangenomen werd, dat
slechts in zeer verdunde solen de deeltjes hun ideale volume be-
zitten, in de systemen waar men normaal mee werkt, bijv. \\h.2%
en hooger, verkeeren zij dus in een dwangtoestand, en zullen de
tendenz hebben een grooter volume, het ideale in te nemen. Als
voorbeeld zou kunnen dienen een aantal met lucht gevulde bollen
die men gezamenlijk in een reservoir samenperst. Wordt de span-
ning binnen de bollen verminderd, dan behoeven daarmee de bollen

-ocr page 84-

nog niet los van elkander te komen. Dit gebeurt nu bij ontladen
van een systeem: De micel zou, indien hij zijn ideaal volume kon
ontwikkelen nu kleiner zijn: het afnemen van de lading is nl. een
dichter worden van de dubbellaag.

De lading is dus een stabiliseerende factor, alleen al door het feit
dat hij er toe medewerkt, om het ideaal volume te vergrooten.

Ook het feit alleen, dat een deeltje een lading heeft, is, als het
ideaal volume kleiner wordt dan het beschikbare, natuurlijk toch
nog voldoende, om het zoo ontstane (hydrophobe of sterk verdunde
hydrophyle) sol stabiel te houden.

Men zou deze zaken in schema kunnen weergeven als in de
figuren 20 I en II is gedaan, waarbij niet gezegd wordt, dat deze
curven werkelijk zoo loopen. Het is slechts de bedoeling een semi-
quantitatief beeld der verschijnselen te geven.

Om de gedachten te bepalen beschouwen we een negatief ge-
laden micel. In fig. 20 I stelt a voor de
curve die verband legt tusschen de con-
centratie der kolloïde stof en de afstand
van het centrum der nevelvlek (verg.
fig. 8). De curve b stelt voor het surplus
aan anionen als functie van die afstand.
Deze curve moet in ieder geval zóó
Fig- 20.nbsp;loopen, dat de algebraïsche som van

beide gearceerde oppervlakken nul is, daar de micel anders een
aantal anionen zou hebben, dat niet door kationen gecompenseerd
wordt. Deze figuur moet men dus, om een schema van het geheele
sol voor te stellen, aan beide zijden met congruente figuren uitgebreid
denken.

In fig. 20 II is een beeld van dezelfde micel weergegeven, even-
wel slechts de eene helft, en bij een hoogere concentratie: de
dubbellaag is concreter geworden. Dit is formeel hetzelfde als een
afneming van de dissociatiegraad of een vermindering der activiteit.

Tevens volgt hieruit, dat concentratie verhoogen van een sol
niet hetzelfde effect heeft, als toevoegen van electrolyt. Hier
verkeert de micel in een dwangtoestand, en streeft juist naar een
verder ontplooien van de diffuse dubbellaag, tot het ideaal volume
is bereikt. Bij toevoegen van electrolyt heft men dit streven naar een
ideaal volume juist geheel of gedeeltelijk op, en wordt de diffuse
dubbellaag kleiner zonder dat gebrek aan ruimte — zooals bij kolloïd-
concentratieverhooging — hiervan de oorzaak is. Het is dan ook

-ocr page 85-

zeer begrijpelijk, dat een volkomen ontlading door concentratie-
verhooging
niet optreedt, maar de lading asymptotisch afneemt.

Bij het viscositeitseffect treedt nu een complicatie op. Volgens
het bovenstaande moet een ladingsafneming symbaat gaan met een
viscositeitsafneming, of redeneerende vanaf het ongeladen sol,
moet het aanbrengen van een lading met zich meebrengen een
viscositeitsstijging. Deze wordt inderdaad waargenomen. Maar
waar reeds op attent werd gemaakt is, dat indien men werkt met
electrolytconcentraties van bijvoorbeeld 10—100 milli-aequivalent,
deze viscositeitstoeneming procentsgewijze steeds even groot is,
onafhankelijk van de koUoïdconcentratie.

Bij het blanco-sol en bij het sol met slechts enkele milli-aequi-
valenten electrolyt bestaat deze betrekking echter niet. Zij is even-
min aanwezig bij gelatine, indien men het totale viscositeitseffect
berekent van het iso-electrische punt af (zie fig. 14).

Om dit schijnbaar paradoxale gedrag te verklaren, moeten de
verschijnselen in de diffuse dubbellaag nog eens onder oogen gezien
worden.

Een grensvlak, onverschillig of dit nu concreet of diffuus ge-
dacht wordt, kan zijn lading te danken hebben aan enkele ionen
die betrekkelijk ver van dat grensvlak verwijderd zijn (verg.
fig. 16 II). Maar hetzelfde effect is te bereiken met meerdere
ionen die er minder ver van verwijderd zijn. In het laatste geval
zal de kolloïd-concentratie van veel minder belang zijn, dan in het
eerste (fig. 16 III).

Bij het Gummi-Arabicum-sol zonder electrolyt hebben we een
voorbeeld van het eerste geval: het sol heeft zijn maximale lading,
een zeer diffuse Gouv\'sche dubbellaag en mèt de concentratie van
het kolloïd wordt deze laag dus gevarieerd in schijnbare dikte.

Wordt nu electrolyt toegevoegd, dan wordt de dubbellaag
smaller, zoodat het dichtdrukken van deze laag door concentratie
verhoogen niet meer zoo gemakkelijk gaat, en indien voldoende
electrolyt wordt toegevoegd, kan ook zonder dat de lading geheel
verdwenen is, de kolloïdconcentratie-invloed practisch nul worden.
Dit verklaart dus, waarom het totale viscositeitseffect bij geringe
electrolyt-concentraties wel, bij grootere geen functie der kolloïd-
concentratie is.

Dat in de omgeving van het iso-electrisch punt der gelatine dit
constante viscositeitseffect niet optreedt, berust op hetzelfde ver-
schijnsel: De ladingen zijn hier weliswaar nog gering, maar worden

81

6

-ocr page 86-

veroorzaakt door slechts enkele ionen, die ver van het deeltje staan,
daar het milieu slechts zeer weinig electrolyt bevat. Deze diffuse
ionenlaag is dus zeer gemakkelijk dicht te drukken door kolloïd-
concentratieverhooging, wat tot gevolg heeft, dat het totale
viscositeits-effect een functie der concentratie wordt.

Resumeerende, kan dus gezegd worden: Alleen een sterk diffuse
dubbellaag geeft een variatie van het totale viscositeits-effect met
de concentratie van het sol.

Wat nu de hydrodynamische verklaring van het viscositeits-
effect betreft met de nevelvlektheorie: Naast het effect van
von
Smoluchowski, dat misschien hier ook nog wel van eenige, zij
het dan ook geringe invloed is, moet de oplossing voor dit effect
gezocht worden in een reëele verandering der deeltjesgrootte.
Zooals bekend, werden drie factoren van invloed geacht voor de
vorming en de grootte der micel: lading, hydratatie en cohaesie.
Indien de beide laatste factoren constant blijven en slechts de
eerste verandert, heeft dit een verandering tengevolge van het
ideaal volume dat bij de micel in die bepaalde toestand behoort.
Indien de micellen nu aaneengesloten hggen, zoodat van een ver-
andering van het reëele volume geen sprake kan zijn, dan treedt
een andere stofverdeeling binnen de micel op, waardoor, al naar
de aard van de verandering van het ideaal volume, de micel
dus óf meer op het lyophobe deeltje, óf meer op een ware oplossing
gaat lijken. De onderlinge beïnvloeding der micellen wordt
daardoor in dit geval blijkbaar niet veranderd, want Kg reageert
niet op ladingsveranderingen, mits de diffuse ionenlaag een zekere
schijnbare breedte niet overschrijdt.

In fig. 21 is reeds schematisch een dergelijke verandering aan-
gegeven. Deze moet dus van principieel andere aard zijn dan de
lyotrope beïnvloeding waarbij Kg wel verandert.

-ocr page 87-

HOOFDSTUK V.

COMPLETEERENDE BEPALINGEN.

Tendeloo vond, dat bij toevoegen van electrolyt aan een
GA.-sol
(p stijgt, terwijl de viscositeit daalt en het viscositeitseffect
dus toch zeer aanmerkelijk is.

De in zijn dissertatie opgestelde theorie over dit verschijnsel
werd eenigszins gewijzigd
overgenomen in een later
artikel 2), reden waarom wij
alleen met dit artikel reke-
ning zullen houden.

Kort samenvattend zegt
deze theorie: Door toevoe-
gen van electrolyt aan een
A.G.-sol wordt het vastlig-
gende deel der dubbellaag
kleiner, en wel zooveel, dat
9 stijgt.

Om dit nog eens uitvoe-
riger na te gaan en de voor-
gaande proeven te comple-
teeren, werd de electrolyt-
invloed bij kleine A.G.-con-
centraties gemeten, met als

methodiek het opmeten van het geleidingsvermogen.

Zooals reeds werd opgemerkt, geeft dit een maat voor het aantal
ionen, dat per eenheid van tijd, spanning en dimensie passeert
door een oppervlak loodrecht op de stroomrichting.

Om het geleidingsvermogen te vinden dat voor rekening van het
kolloïd komt, moet weer het geleidingsvermogen van het toe-
gevoegde electrolyt worden afgetrokken.

Eigenlijk is dit niet juist, daar een ionenuitwisseling met het

Loc. cit.

2) Koll. Chem. Beih. 29, 421 (1929).

Ma

CCLÓS.

6 m (i^U.^

-ocr page 88-

deeltje kan plaats vinden, waardoor een ander als het toegevoegde
electrolyt in vrijheid kan worden gesteld.

In eerste benadering zal deze berekening evenwel toch toegepast
mogen worden.

Onder Qo wordt verstaan de weerstand van het sol met electrolyt,
onder üg die van de electrolytoplossing alleen.

De weerstand en het geleidingsvermogen X 10® zijn uitgedrukt
in het aantal Ohms resp. reciproke Ohms, dat bij meting in een
bepaald vaatje verkregen werd. Voor alle metingen werd hetzelfde
vaatje gebruikt met een capaciteit C =
0,5008. De temperatuur
bij de metingen was
42,°20 C.

Hier blijkt ten duidelijkste, dat de „dissociatiegraadquot; afneemt
hoewel de kathaphorese-snelheid toeneemt, en de groote plaats,

Tabel 27 (fig. 21).
3 % A.G.-sol.

Conc.

10«

10® 10®

10®

% effect

Electrolyt

milli
aeq.

Qo

Oo Oc

Oc

Ca a^

0

1128

1128

0

100

1

1201

1052

149

93,3

2

1291

1026

265

90,9

6

1671

940

731

83,3

K Cl

0

1126

1126

0

100

1

1309

1072

237

95,2

2

1460

1028

432

91,3

6

2138

941

1197

83,6

Hexolzout

0

1126

1126

0

100

1

1227

1015

212

90,1

2

1358

1002

356

89,0

6

1814

915

899

81,3

1/2% A.G.-sol.

Ca Clj

0

187

187

0

100

1

287

138

148

73.2

2

404

138

265

73,4

G

861

130

731

68.9

K Cl

0

199

. 199

0

100

1

426

189

237

94.6

2

616

184

432

91.5

6

1349

152

1197

75,3

Hexolzout *

0

199

199

0

100

1

340

128

212

64,3

2

482

126

356

63,0

6

1020

121

899

60,8

-ocr page 89-

die we in dit onderzoek inruimden voor het geleidingsvermogen als
maat voor de lading is hiermede volkomen gerechtvaardigd.

Tevens blijkt hier, dat de ontladende invloed kleiner wordt bij
verhooging der concentratie met gelijkblijvend electrolytgehalte.

Tot nu toe werd hier in de geest van Tendeloo geredeneerd.
Nu wordt alles echter anders met de nevelvlektheorie.

De grootte van de kathaphorese-snelheid kan van zeer vele
factoren afhangen volgens deze theorie, nl. van:
Ie. De lading der micel: een kleinere lading geeft een vermindering
der snelheid.

2e. Van het micelvolume. Hiermede hangt dan tevens samen de
sterische hindering van de micellen onderling. Men zou deze
factor in zijn geheel kunnen noemen: de aard en grootte van
het wrijvingsoppervlak.
3e. Indien de kathaphorese-snelheid aan de grens van sol en ultra-
filtraat (resp. electrolyt) bepaald wordt, is er de factor der
diffusiesnelheid, die afneemt met de lading.
4e. Aan de grens van het sol neemt de concentratie dus af door de
diffusie, waardoor er een zone ontstaat, waarin het sol ver-
dunder is, dan in het midden van de vloeistof. De lading wordt
daardoor vergroot zoodat de loopsnelheid grooter wordt, en
bovendien wordt de sterische hindering der deeltjes een andere.

Kathaphoresemetingen mogen dan dus zeker niet meer geïnter-
preteerd worden met een der bestaande formules voor hydrophobe
solen, waarbij deze kwesties niet of in mindere mate optreden.

Het is dus niet te zeggen, of een verhooging der kathaphorese-
snelheid nu ook werkelijk een potentiaal verhooging beteekent.
Bovendien is niet in te zien, waarom de potentiaal zoo belangrijk
zou zijn: veel belangrijker lijkt ons het aantal geïoniseerde groepen,
in de peripherie, dus de lading, der micel.

Hier is dus een geval, waarbij de lading afneemt, terwijl toch de
kathaphorese-snelheid toeneemt. Naar aanleiding van wat over
de kathaphorese-snelheid gezegd werd, behoeft dil niet te ver-
wonderen, daar alles hier mogelijk geacht moet worden.

-ocr page 90-

HOOFDSTUK VI.

VISCOSITEITS-ANOMALIEËN.

Niet zonder reden is, voor de bespreking der viscositeitsmetingen,
in hoofdstuk III de techniek van die metingen uitvoerig besproken.
Ondanks het feit, dat de viscosimeter een buitengewoon eenvoudig
instrument is, zijn er nog steeds onderzoekers, die niet weten, hoe
dit instrument gebruikt moet worden om er reproduceerbare, van
de viscosimeter onafhankehjke waarden mee te bepalen. De geldig-
heid van de wet van
Hagen-Poiseuille voor lyophyle kolloïden
is dan ook, ondanks het werk van
Kruyt en zijn medewerkers,
een punt van discussie in de literatuur, en wat zeer ernstig is:
vele onderzoekers nemen nu al zonder meer aan, dat deze wet hier
niet meer geldt. Inderdaad zijn er gevallen, waar bij lyophyle
kolloïden de wet van
Hagen-Poiseuille niet geldt, maar deze
komen veel minder voor, dan men uit de vele experimenten zou
vermoeden, wat aan een onjuiste methodiek moet worden toege-
schreven. Immers, de wet van
Poiseüille is afgeleid in de ver-
onderstelling dat de stroomsnelheid zóó klein is, dat nog geen
wervelingen optreden in de viscosimeter.

In het laatste geval zou de wet van Osborne-Reynolds
moeten worden toegepast, maar dan zoowel voor de berekening
van 7)0 als van t), en de veel gemaakte fout is nu, dat in dit geval
ook nog de wet van
Hagen-Poiseuille wordt toegepast, wat dus,

schijnbaar, een afwijking geeft: men vindt — afhankelijk van de
druk.

Tegen de eenvoudige regel, dat men een wet alleen mag toe-
passen, indien aan de condities, die gqsteld zijn bij de afleiding,
is voldaan, wordt hier voortdurend gezondigd.

Een tweede fout, die hier veelal gemaakt wordt, is dat plasticiteit
en elasticiteit verward worden.

Het zal dus noodig zijn om deze begrippen zoomede het begrip
viscositeit te voren nog eens te definieeren.

\') Phil. Trans. Roy. Soc. Lond. A 174, 935 (1883).
86

-ocr page 91-

De wet van Poiseuille is afgeleid uit die van Newton :

dv

(o = yj

dx

waarin (o = de wrijvingsweerstand

7) == wrijvingscoëfficient (viscositeit)
dv

T~= snelheidsverval.
dx

Met Hesz^) en Rothlin is nu ook mijn meening, dat het
begrip viscositeit hier gereserveerd moet blijven voor die gevallen
waarin deze wet inderdaad geldt.
Hesz en Rothlin spraken welis-
waar over de wet van
Poiseulle en niet over die van Newton,
maar daar de eerste van de laatste is afgeleid komt het op hetzelfde
neer.

Onder viscositeit wordt dus verstaan de constante, die de grootte
van de wrijvingsweerstand aangeeft, wanneer het snelheidsverval
de eenheid is. In welke eenheden men nu hier wil werken doet
niet ter zake, daar het in de kolloïdchemie altijd gaat om relatieve
viscositeiten.

Geldt de wet van Newton niet, dan zijn er drie afwijkingen
mogelijk.

De algemeenere vorm van de vergelijking is:

/dv\\

f(p)................(14)

to = f

\\dxy

Bij de wet van Newton was er dus een lineair verband. En de
drie andere gevallen zijn:

dv

quot; = k — -I- f (p)

/dv\\ dv

Ujrx ^^p)

to

.....

.....(15)

Jdv\'

\\dXy

to

-^p .....

.....(16)

dv

to

-gt;P .....

.....(17)

dv
(dx

-gt;0

dv\\ dv

to

dx^

dx

to = f

-ocr page 92-

In het onder (15) genoemde geval is er dus een afhankeHjkheid
dv

tusschen de factor —, en wat bij de wet van Newton de vis-
dx

cositeitscoëfficient wordt genoemd. Maar toch treedt reeds bij de
kleinste overdrukken een strooming op. We zullen deze variabele

viscositeit, die dus met het snel-
heidsverval varieert, de plasti-
citeit noemen.

In het tweede geval (16) is er
sprake van een elasticiteit: er
is een zekere begindruk noodig
om het systeem te laten stroo-
men, dat dan verder de wet van
Newton volgt.

In het derde geval (17) treedt
naast elasticiteit, plasticiteit op.

Graphisch is van deze ge-
vallen een voorstelling gegeven
in figuur 22.

N = strooming volgens Newton (viscositeit);

1nbsp;= plasticiteit;

2nbsp;= elasticiteit viscositeit;

3nbsp;= elasticiteit -f plasticiteit.

m

Of alle genoemde gevallen practisch voorkomen is nog te be-
twijfelen. Het zijn echter de theoretisch mogelijke combinaties
van de afwijkingen die kunnen optreden.

Nu zijn, behalve met foutieve viscosimeters, ook veel experi-
menten uitgevoerd met gegelatineerde systemen. Het is zonder
meer duidelijk, dat hier de wet van
Poiseuille ook niet op toe te
passen is. Deze systemen vallen buiten het begrip vloeistof, omdat
ze streven naar het behoud van hun oorspronkelijke vorm, ook al is
de elasticiteit zoo gering, dat er op \'t oog niets van blijkt en dit
streven alleen met metingen te achterhalen is. Een 1 % gelatine
gel bijv. mag geen vloeistof meer genoemd worden, daar het elas-
tische eigenschappen bezit.

Deze twee fouten, het gebruik van onjuiste viscosimeters en het
werken met gelen komen nu onrustbarend veel in de literatuur voor.

Ze zijn de oorzaak, dat Ostwald de geldigheid van de wet van
Hagen-Poiseuille ontkent voor lyophyle kolloiden.

Fig. 22.

-ocr page 93-

Als mogelijke oorzaken van dit afwijken noemt Wo. Ostwald i):

lo. Reversibele elasticiteit.

A.nbsp;van het geheele systeem;

B.nbsp;van het dispersie middel;

C.nbsp;van het disperse deel en wel:

1.nbsp;elastische micellen, die onderling niet samenhangen, zoodat de
plasticiteit zich niet openbaart.

2.nbsp;Mechanische beïnvloeding der deeltjes onderling, te onder-
scheiden in:

a.nbsp;het samenvallen van de solvaatmantels van de deeltjes
onderling;

b.nbsp;directe aanraking der deeltjes;

c.nbsp;micro-structuur.

2o. Irreversibele vervormbaarheid.
3o. „Zerreisfestigkeitquot;.

Wat onder TA verstaan wordt is niet heel duidelijk, waar-
schijnlijk elastische deeltjes in een elastisch milieu. Dit is dus in
ieder geval een gegelatineerd systeem, en de wet van
Poiseüille
voldoet hier niet. We hebben dan ook niet met een sol te doen.

Als voorbeeld van 1° B wordt gegeven metaalkogeltjes in caout-
chouc. Deze kogeltjes veranderen niets aan de toestand van het
systeem en als dat gegelatineerd is, geldt dus weer: hier gaat de
wet van
Poiseüille niet op. Een tweede vraag is, öf caoutchouc
inderdaad als gegelatineerd beschouwd mag worden, maar dit ver-
andert niets aan het principe.

In deze gevallen is dus sprake van elasticiteit, niet van plasti-
citeit, zooals
Ostwald schrijft, en we hebben hier daarom niet
met
solen maar met gelen te maken.

Tegen C 1 hebben we ernstige bezwaren: juist in dit geval zal
plasticiteit kunnen optreden. Al zweeft ieder deeltje vrij in de
vloeistof, over zijn lengte heerscht toch een snelheidsverval, wat
tot gevolg kan hebben een deformatie van het deeltje, die zich open-
baart in een viscositeit, afhankelijk van het snelheidsverval, dus in
een plasticiteit. Immers, de deformatie zal samenhangen met het
snelheidsverval, en deze vormverandering van het deeltje zal in
de plasticiteit tot uiting komen.nbsp;,

Het onder 1° C 2a genoemde geval moet onmogelijk geacht wor-
den. Een solvaat laag heeft zijn ontstaan te danken aan een kracht-
veld en daar krachtlijnen elkaar nooit kunnen doorsnijden, zal een
solvaat quantum nooit tot twee micellen tegelijk kunnen behooren.

Koll. Zeitschr. 36, 99 (1925).

-ocr page 94-

De solvaatmantels worden dus bij condities, waarbij de micellen
zeer dicht opeenUggen „ingedruktquot; maar de solvaatmantels van
twee micellen zullen niet gedeeltehjk kunnen samenvallen.

Ook na het aanbrengen van deze correctie is het nog zeer twijfel-
achtig of niet aan de wet van
Hagen-Poiseuille behoeft te worden
voldaan. Uit de metingen aan het gummi arabicum en gelatinesol
zou men de conclusie trekken dat ook hier deze wet nog kan gelden.
Ook wat 1 ° C 2amp; betreft kan hetzelfde gezegd worden: de metingen
leeren, dat het anders is. Mede om dit te verklaren werd op blz. 52
verondersteld, dat, als de micellen zoo dicht aaneengesloten liggen
dat ze elkaar raken, er toch altijd nog gelegenheid is, om langs
elkaar heen te glijden.

Het onder 1° C 2c genoemde geval slaat op een gegelatineerd
systeem, en de wet van
Poiseuille geldt dan dus zeker niet.

De onder 2° en 3° genoemde eigenschappen wijzen er al direct
op, dat ook hier gegelatineerde systemen bedoeld worden.

De slotconclusie van Ostwald is nu, dat de wet van Poiseuille
niet geldt maar dat een ,,geringequot; verandering moet worden aan-
gebracht, zooals experimenteel wordt aangetoond. I. p. v.:
p. t = constant
(p = druk; t = doorlooptijd)
moet geschreven worden:

pquot;t = constant,

d.i. de formule van Osborne-Reynolds^) voor turbulente strooming.
Had
Ostwald zijn viscosimeter geijkt op de geldigheid van de wet
van
Poiseuille, dan had hij daar voor wateroog deze wet gekregen.
Ostwald geeft nl. op dat zijn viscosimeter bij verhooging van de druk
een vrijwel constante doorlooptijd krijgt. Dat het instrument hier
ver boven zijn bruikbaarheidsgrenzen is, behoeft geen betoog.
Toch wordt eveneens opgegeven dat zijn exponentieele formule
geldt voor een klein snelheidsverval. Behalve bij een aantal ge-
gelatineerde systemen heeft
Ostwald haar ook getoetst aan een
5 % gummi-arabicumsol.

Aan de metingen vermeld op blz. 26 blijkt toch wel, dat hier de
wet van
Poiseuille volkomen geldig is, zoodat de metingen van
Ostwald onjuist moeten zijn, doordat de gebruikte viscosimeter
niet deugt en het snelheidsverval te groot is geweest. Trouwens
ook
Rothlin ®) had in dit geval al hetzelfde aangetoond, evenwel

1) loc. cit. blz. 86.
») loc. cit. blz. 26.

-ocr page 95-

minder nauwkeurig, zoodat Ostwald i) er zijn exponentieeie
functie weer uit wist te berekenen, zij het dan ook met een exponent
die bijna I is.

In een latere publicatie is het aantal oorzaken van de afwijking
van de wet van
Poiseuille tot drie verminderd:
1°. het sol bevat niet-ronde deeltjes;

2°. de solvaatmantels van de micellen zijn deformeerbaar;
3°. er is een structuur.

Het onder 1° genoemde geval is zeker een der oorzaken: hier
treedt plasticiteit op. Dit kan dus in sterke mate bij staafjes solen
verwacht worden, en werd door
Freundlich^) dan ook aange-
toond aan het vanadium-pento.\\yde-sol.

Zelfs indien sterk asymmetrisch gevormde moleculen in een niet
kolloïd milieu aanwezig zijn, zal deze afwijking al kunnen optreden,
zij is b.v. bij castor-olie herhaaldelijk aangetoond.^)

Wat het onder 2° genoemde geval betreft: waarschijnlijk geldt
hier de wet van
Poiseuille wel, en het derde geval betreft het
gel-stadium.

Maar als vierde oorzaak noemt Ostwald dan nog het optreden
van turbulenties bij solen, waar deze turbulenties bij het dispersie-
middel alleen nog niet optreden. Afgezien van de vraag of dit
inderdaad zoo is, is het een reden te meer om voorzichtig te zijn
met de metingen, en slechts in het gebied te meten, waarin de wet
van
Poiseuille bij het dispersiemiddel nog geheel geldt. Stel dat
er inderdaad in het sol eerder, dus bij geringer stroomsnelheid,
turbulenties optreden, dan dat bij het dispersiemiddel gebeurt, dan
treedt dus een afwijking van de wet van
Poiseuille op. Maar
if)s kan desondanks nog heel goed een constante zijn, omdat dan niet
meer de wet van
Poiseuille maar die van Osborne-Reynolds
moet worden toegepast. In de literatuur staan verscheidene ge-
vallen vermeld waarbij turbulente strooming geconstateerd werd.quot;^)

Volgens Ostwald treedt nu bij een lyophyl sol wel altijd één of
meerdere van bovengenoemde factoren op, en de wet van
Poiseuille

-ocr page 96-

geldt dus nooit voor een lyophyl kolloïd, .welke wet volgens Ost-
wald
„rein empirischquot; is.^) Vergelijk hiermede wat Reiner zegt,
nl. dat „. . . . das Poiseuillesche Gesetz
kein^) empirisches ist).quot;
Inderdaad, als men zegt: de wet van
Poiseüille is afgeleid uit
die van
Newton, welke laatste empirisch is, dan geldt dit ook
voor de eerste. Maar zoo redeneerende, is iedere wet een empirische.

Resumeerende wat hier van het werk van Ostwald gezegd is:
1 De meening, dat ieder lyophyl kolloïd de wet van Poiseüille

niet zou volgen, moet onjuist geacht worden.
2°. Inderdaad kunnen afwijkingen optreden: het systeem kan
plastisch zijn, d.w.z. een met het snélheids-verval varieerende
viscositeit (= plasticiteit) bezitten.
3°. De elastische systemen zijn gegelatineerd en zijn niet meer tot

de vloeistoffen te rekenen.
4°. Vele der uitgevoerde metingen zijn onjuist door de methodiek
en veelal met gegelatineerde systemen uitgevoerd.

Op het werk van Ostwald is voortgebouwd door Matthäus1) :
daar een formeele overeenkomst bestaat tusschen de viscositeits-
formule van
Ostwald en de wet van Osborne-Reynolds moet
hier een analoog mechanisme in het spel zijn.

Het mechanisme is inderdaad hetzelfde: Ostwald bepaalde
niets anders dan de wet van
Osborne-Reynolds aan verschillende
solen (en gelen!) bij turbulente strooming.

Reiner®) heeft in een serie artikelen getracht, een analogon
voor de wet van
Poiseüille af te leiden en past hier in zijn eerste
twee afleidingen onjuistheden toe. In zijn laatste, prachtig algemeen
gehouden publicatie, waarin hij een plastische strooming nagaat
in het CouETTE-apparaat en in de
Ostwald viscosimeter, is zijn
conclusie:

,,Man berechne aus den beobachteten Daten wie gewöhnlich die
Fluidität. Ist sie nicht konstant, so besitzt die Flüssigkeit Struk-
tur. In diesem Falle wechselt die Fluidität von Schicht zu Schicht

1nbsp;\') Koll. Zeitschr. 36, 99 (1925).

Koll. Zeitschr. 39, 83 (1926).
3) Cursiveering van mij.

-ocr page 97-

und die berechnete Fluidität ist die Fluidität in der der Wand
benachbarte Schicht.quot;

Leest men hier i.p.v. „Strukturquot; „Piasticitätquot; dan kunnen we
ons er volkomen mee vereenigen. Hier blijkt nu wel, dat het on-
mogelijk is, de ,,viscositeitquot; van een plastisch systeem te berekenen.
Deze varieert nl. met het snelheidsverval, en hoe groot dit in de
grenslaag is, is onbekend.

Door Reiner wordt hiervoor wel een methode aangegeven,
maar deze is zoo ingewikkeld dat het resultaat wel verre van
nauwkeurig wordt.

Ook de Waele i) tracht een theoretische afleiding in dezelfde
geest te geven, maar verwart plasticiteit weer met elasticiteit, in
navolging van
Bingham.\'^)

Zoo vinden we bij Freundlich, Neukircher en Zocher®) al
als iets van zelf sprekends: ,,Bei.... gewöhnlichen Flüssigkeiten
gilt immer noch die Newtonsche Fundamentalgleichung, bei
den Solen aber gilt sie eben nicht mehr.quot;

Zelfs is volgens deze auteurs de Ostwald viscosimeter totaal
onbruikbaar bij solen, omdat: ,,Ueber das Gefälle in einer Kapillare
kann man dagegen nichts Bestimmtes aussagen, so lange man
nicht die Funktion kennt, nach der sich w mit g ändertquot;.\'\') Inder-
daad is dit waar, als de wet van
Poiseuille niet geldt, maar,
indien zij wel geldt, gaat het niet op.

De viscosimeter van Couette, die door Freundlich geprefereerd
wordt, lijdt aan volkomen hetzelfde euvel, zooals uit de boven-
genoemde theorie van
Reiner blijkt. Indien nu blijkt, dat voor een
sol de wet van
Poiseuille geldt, moet toch ook de wet van Newton
gelden, en dan heeft de Ostwald viscosimeter niet één bezwaar,
daar het stroomprofiel in de capillair dan geheel bekend is. Het
argument van
Freundlich, dat Kruyt de solen indeelt naar hun
gedrag in de viscosimeter in gelatineerende en niet-gelatineerende,
tersvijl niet bekend zou zijn, wat eigenlijk in de viscosimeter gebeurt,
gaat dus niet op. Bovendien is dit niet een indeeling naar een
criterium van het viscosimetrisch gedrag, maar een indeeling naar
de fijnbouw van het systeem, die zich o.a. in het viscosimetrisch
gedrag uit. Wat het voordeel van het CouETTE-apparaat boven de

-ocr page 98-

Ostwald viscosimeter betreft: Een systeem dat in het een afwij-
kingen geeft, doet het ook in het ander
,i) en ook in het Couette-
apparaat kunnen turbulente stroomen de resultaten beïnvloeden.

E. Hatschek en E. Humphrey vonden voor suspensies van
zetmeel in toluol afwijkingen van de wet van
Poiseuille bij het
CouETTE-apparaat, en
R. Köhler^) vond hetzelfde bij de Ost-
wald
viscosimeter.

Maar de metingen van Köhler zijn uitgevoerd met een capillair-
wijdte van 1 mm. Een dergelijke viscosimeter geeft zeker afwij-
kingen van de wet van
Poiseuille. Köhler werkt nu wel met
varieerende druk, maar berekent de grootte van deze druk met de
doorlooptijden die hij voor het dispergens krijgt. Het resultaat is
dan ook, dat hier weer resulteert de formule van
Osborne-Rey-
nolds.
Zoowel de viscosimeter van Couette als die van Ostwald
kunnen dus met dezelfde fout behept zijn, en van aantoonen van
een viscositeitsanomalie is hier nog geen sprake.

Het zou onmogelijk zijn, om alle z.g. viscositeits-anomalieën,
die verder in de literatuur genoemd worden, uitvoerig te bespreken.

Na het bovenstaande overzicht van de, op deze veelal foutieve
meeningen gemaakte, veronderstellingen, is het geven van de los
op zich zelf staande feiten niet meer noodig.

Een uitzondering moet echter gemaakt worden voor de in
hoofdstuk
III f genoemde gevallen.

Kirchhof geeft op dat de caoutchouc-solen in benzol plastisch
zijn, maar zijn metingen zijn onbetrouwbaar, daar ook voor benzol
alleen de wet van
Poiseuille niet opgaat bij zijn viscosimeter.
Herschel en Bulkley vinden in dit geval eveneens een plasti-
citeit en
Herschel «) heeft ook aangetoond dat, indien als uit-
gangsproduct gemalen rubber wordt gebruikt, geen plasticiteit
optreedt. De plasticiteit varieert hier in ieder geval zoo weinig
met de druk, dat ze in eerste benadering door een constante
viscositeit te vervangen is.

-ocr page 99-

van Poiseuille niet. Deze afwijkingen zijn echter ook gering,
en berusten niet op meetfouten want tevens wordt opgegeven
dat een „hemikolloïd polystyrrolquot; in tetraline zich normaal
gedraagt.

Na deze uitvoerige kritiek, die noodig was om het vele misverstand
dat hier heerscht uit de weg te ruimen, kom ik ten slotte tot de
volgende indeeling der lyophyle kolloiden:

r. de gelen: systemen met een macro-structuur. Zij hebben een
elasticiteit en behooren niet tot de vloeistoffen gerekend te
worden;

2°. de solen die de wet van Poiseuille volgen;
3°. de solen die een plasticiteit bezitten.
Oorzaak hiervan kan zijn:

a. het deeltje wordt bij het stroomen merkbaar en reversibel ge-
deformeerd ;

h. het deeltje heeft een langgerekte vorm en richt zich bij strooming.

Hierin ligt besloten, daar ieder deeltje ten slotte elastisch is,
dat, puur theoretisch de wet van
Poiseuille eigenlijk nooit opgaat.
Maar lang niet altijd, en in geen geval zooveel als men opper-
vlakkig gezien uit de literatuur zou vermoeden, is deze elasticiteit
der micel merkbaar, en bijv. bij de hier nauwkeurig onderzochte.
gevallen, het Arabische-gom en het gelatine sol is deze elasticiteit
volkomen onmerkbaar.

Deze afwijkingen moeten vooral gezocht worden bij de solen
die in lage concentraties al een hooge viscositeit hebben: de micel
is hier zeer ijl gebouwd en gemakkelijk te-deformeeren. Daarom
is het ook niet verwonderlijk dat plasticiteit optreedt bij de door
Staudinger onderzochte gevallen en bij caoutchouc solen.

Waterige solen die plastisch zijn, werden door Bungenberg de
Jong en Ong Sian Gwan ontdekt in het semen-lini en het
carragheen-sol.

De metingen, door hen aan het carragheen-sol verricht, werden
uitgebreid.

Gebruikt werd de reeds beschreven opstelling met een viscosi-
meter, die, voor water, de wet van
Poiseuille volgde voor door-
stroom-snelheden langer dan 901.

1nbsp;ï) Koll. Chem. Beih. 29, 436 (1929).

-ocr page 100-

Het is heel moeilijk, eenig commentaar op deze curven (zie fig. 23)
te geven. Door toevoegen van electrolyt wordt het effect sterk ver-
kleind. Dit moet worden toegeschreven aan de compactere bouw die
het deeltje dan krijgt, welke kwestie in hoofdstuk IH is besproken.

Daar evenwel nog niet vaststaat, in welke vorm dit materiaal ge-

T a b e 1 28.

T = 42°p.t.,,,„= 2660.

C. sol in %

milieu

p. (cm)

t (sec.)

p.t sol.
2660

0,5

water

139,07
106,41
83,04
65,26
47,68

567,4
803,6
1122,4
1462,0
2131,0

29,66
32,15
35,04
35,87
38,34

0,25

water

138,92
121,86
99,09
75,51
47,95
20,72

232,4
279,2
369,0
525,6
925,6
2390,2

12,14
12,79
13,74
14,92
16,68
18,62

0,05

water

98,66
81,90
48,38
20,72

97,2
126,4
260,4
784,4

3,605
3,892
4,736
6,110

0,25

Na Cl 50 m. aeq.

103,97
81,91
46,39
20,72

113,0
148,8
281,4
658,0

4,416
4,582
4,910
5,125

0,25

Ba Clj 50 m. acq.

90,48
72,85
45,38
20,72

109,0
138,4
230,4
516,2

3,708
3,790
3,931
4,021

waardeerd moet worden, zie ik hier van een verdere beschouwing af.

Dat hier plasticiteit optreedt, schreef ik dus toe aan het defor-
meeren der micellen tijdens de strooming.

Getracht werd nu, hetzelfde te bereiken met een emulsie: indien
de oppervlakte-energie maar gering genoeg is, moet deformatie
der druppels optreden. Tot een positief, onbetwijfelbaar resultaat
ben ik echter niet gekomen. Pogingen werden aangewend met de
systemen lecithine-water, phenol-water even boven de ontmengings-
temperatuur, en tetraline-water, gestabiliseerd door saponine.
Het eerste systeem bleek bovendien gelatineeringsverschijnselen
te vertoonen.

-ocr page 101-

Zeer interessant was nu, na te gaan, of ook coacervaten de wet
van
Poiseuille nog gehoorzamen.
Inderdaad bleek dit het geval te zijn.

o s % JW\'

50

20

0.2Si. So^

10

^—-O e.oiS. Sot

quot;O Ois^-Sof SJn Cltf Aa (U
^--ooii1.SofsoM.a„ ^ct,

M. St.

Zooo

ISoo

SOO

/Soo

Fig. 23.

De bereiding der complexcoacervaten is geheel dezelfde als de
door
Bungenberg de Jong en Dekker beschrevene.^)

Het enkelvoudige coacervaat werd bereid als volgt: 50 gr.
gelatine van de Lijm- en Gelatinefabriek Delft „voor bacteriolo-
gische doeleindenquot; werd opgelost in 230 cc. water. 200 cc. van dit

») Bioch. Zeitschr. 212, 318 (1929).

97

7

-ocr page 102-

gelatinesol werd met 160 cc. propylalcohol samengegoten bij 60°.

Daarna werd het mengsel gedurende 3 dagen in een thermostaat
van 42° gezet, waarna de onderlaag, die nog zwak troebel was, werd
afgetapt.

Daar deze laag zeer viskeus is, werd een nieuwe viscosimeter

T a b e 1 29.
Complexcoacervaat gummi-arabicum gelatme.

PH

P

4,1

115,81

45,82

71,09

45,80

4,4

130,64

39,62

70,54

39,63

3,0

117,66

46,32

117,56

46,48

78,14

46,40

Enkelvoudig coacervaat gelatine-propylalcohol.

p

7)0

133,7

525 ^

96,1

522

51,9

526

geconstrueerd, die echter volkomen dezelfde capillair had als de
vorige, alleen was de inhoud van het meetbolletje veel kleiner,
zoodat de doorlooptijd voor water zonder overdruk slechts 8quot;,34
bedroeg.

Het instrument werd dan ook geijkt met een glycerine-water-
mengsel van bekende viscositeit en dichtheid, waarna de doorloop-
tijd voor water kon worden berekend. Direct gemeten werd ge-
vonden voor water zonder overdruk: 8quot; ,4, dus een goede overeen-
stemming.

De plastische solen zijn een sterke steun voor de nevelvlektheorie.
Met de aanname, dat een concreet deeltje met een diffuse water-
mantel aanwezig is, laat plasticiteit zich niet verklaren.

De oorzaak moet dan gezocht worden in deformatie van de
watermantel. Er is dan echter niet in te zien, waarom alleen sterk
gehydrateerde solen dit verschijnsel vertoonen.

-ocr page 103-

Men zou de oorzaak kunnen schuiven op een onderlinge belem-
mering van de hydraatmantels van de deeltjes onderling bij stroo-
ming. In sterk geconcentreerde minder gehydrateerde solen zou
dan echter hetzelfde verschijnsel moeten optreden: ten slotte is de
concentratie steeds zoo hoog op te voeren, dat de hydraatmantels
elkaar raken, en, volgens deze theorie is dat bij een 30 % gelatine
of Arabische-Gom sol reeds lang het geval. Echter blijkt niets van
plasticiteit.

Ook deformatie en meerdere of mindere afschuiving der diffuse
dubbellaag bij verschillend stroomsnelheids-verval kan de oorzaak
der plasticiteit niet zijn, want ook ontladen carragheen-sol vertoont
het verschijnsel nog, terwijl dus de dubbellaag al nagenoeg concreet
is geworden.

Hier kan dus de oorzaak alleen gezocht worden in deformatie
van het deeltje.

Resumeerende kan gezegd worden: Plasticiteit is een veel
minder voorkomend verschijnsel dan men uit de literatuur zou
vermoeden.

Ze laat zich zeer gemakkelijk verklaren met de nevelvlektheorie,
waarbij de ijle micel gemakkelijk gedeformeerd kan worden, wat
bij sterk gehydrateerde micellen die dus zeer ijl gebouwd zijn, het
geval is.

-ocr page 104-

HOOFDSTUK VH.
CONSEQUENTIES VAN DE NEVELVLEKTHEORIE.

Het in de vorige hoofdstukken geschetste beeld van de nevelvlek
is het meest algemeen denkbare, en heeft misschien alleen theore-
tisch beteekenis. Practisch kunnen een of meer factoren verwaar-
loosbaar klein zijn, zoodat er dan bijzondere gevallen van dit meer
algemeene gedachtenbeeld optreden. Het is daarom nog niet ge-
oorloofd, als een van die speciale gevallen zeer algemeen voorkomt,
dit als het standaardtype te gaan beschouwen: hierdoor gaat de
samenhang met andere bijzondere gevallen verloren, terwijl juist
deze samenhang van zeer groote beteekenis is. Immers, de bouw
der micel is ingewikkeld, en men meet steeds meerdere eigenschap-
pen tegelijk.

Wordt nu steeds één en hetzelfde type behandeld, steeds hetzelfde
bijzondere geval, waarbij enkele eigenschappen verwaarloosbaar
zijn, dan kan men daaruit wel een paar eigenschappen leeren kennen,
maar zich nooit een juist beeld van het geheele gebied vormen.

De samenhang tusschen de verschillende verschijningsvormen
der kolloïde materie is dan verdwenen.

De kolloïdchemie werkt met materie en ruimte als functie van
elkaar, en het zal dus onze taak zijn deze functie in haar verschillende
variaties te beschrijven. De eigenschappen der materie komen hier
noodwendigerwijze aan te pas: indien zich eenmaal de eigenschappen
van de concentratie-ruimtefunctie voor ieder bijzonder geval
laten beschrijven, moet daaruit, in verband met het algemeene,
hier gestelde geval, gezegd kunnen worden, welke eigenschappen
der moleculen in dit bijzondere geval praedomineeren.

Het eenvoudigst voorkomende geval van materieverdeeling is
wel de gelijkmatige.

De concentratiefunctie is hier een practisch rechte lijn, evenals
de curve die het ionensurplus op ieder punt aangeeft: dit is overal

Onder deze concentratiefunctie zal verstaan worden de functie, die
verband legt tusschen de concentratie op ieder punt als functie van de
afstand van het micelzwaartepunt.

-ocr page 105-

nul; kationen en anionen zijn volkomen gelijkmatig verdeeld over
de geheele vloeistof.

Dit geval, dat dus de ware oplossing omschrijft, kan echter ook
anders beschouwd worden: men kan ieder ion als een micel be-
schouwen, en heeft dan een concentratiefunctie die haast dis-
continue telkens van O tot 100% varieert met de afstand. Ook
het ionensurplus op ieder punt is dan of 100, of O, of — 100 %.

Het verschil in deze twee beschouwingswijzen is gelegen in de
tijd. Beschouwt men over een zeer lange tijd dan resulteert het
eerste, over een oneindig korte, het tweede geval. Hoe ook gezien,
een periode in de concentratie, die breeder is dan moleculaire
dimensies treedt niet op, en men kan dus met even veel recht
spreken van een oneindig groote micel als van een micel met mole-
culaire dimensies.

Het andere extreme voorbeeld van de nevelvlektheorie is dat
van de lyophobe solen.

De concentratiefunctie vertoont hier practisch een discontinuïteit,
en het micelvolume wordt practisch niet door de kolloïdconcen-
tratie beïnvloed, of m.a.w. het ideaal volume is zeer klein. Echter
moet hier onderscheid gemaakt worden tusschen het ideaal volume
van kolloïdmoleculen en -ionen, en dat van de tegenionen, die
gedissocieerd in het milieu, de diffuse dubbellaag vormen. De
tegenionen zullen nog steeds trachten, zich in het milieu te ver-
deden volgens de door
Gouy beschreven wetten. Deze dubbellaag
bezit dus ook bij hydrophobe solen een zekere spanning, waardoor
meg ook hier nog van een streven naar een ideaal volume kan
spreken. Door toevoegen van electrolyten laat zich dit ideaal volume
wijzigen.

Nu is het volume, dat gemeten wordt langs verschillende wegen,
een ander. Langs directe, optische weg meet men het volume der
kolloïdmoleculen en -ionen, de grootte van het deeltje zonder de
diffuse dubbellaag der tegen-ionen.

Bij viscositeitsmetingen gaat de dubbellaag al een kleine rol
spelen, en is dus een deel van het effect aan de tegen-ionensfeer te
danken.

Meet men een osmotische druk, dan treedt hetzelfde verschijnsel
op: men meet daarbij ook de spanning die de tegen-ionen uitot^fenen
om het ideaal volume te bereiken, dat theoretisch oneindig groot is.

Bij ultracentrifuge-proeven heeft men hetzelfde: De kolloïd-
moleculen en -ionen, het deeltje dus, ondergaat een krachtsinvloed,

-ocr page 106-

waardoor de deeltjes dichter opeen komen, het streven naar het
ideaal volume der tegen-ionen verzet zich hiertegen.

Bij lyophobe solen heeft men dus een nagenoeg concreet volume
der kolloïdmoleculen, en een diffuus der tegen-ionen. Nu zijn alle
schakeeringen denkbaar, als een oogenblik alleen op het deeltje,
en niet op de tegen-ionen gelet wordt, tusschen dit geval en dat,
waarbij de concentratiefunctie constant is, het geval van een ware
oplossing. En hoe diffuser de grenslaag van het eigenlijke deeltje,
zonder de tegen-ionen, wordt, des te meer zullen de eigenschappen
van de diffuse dubbellaag van
Gouy ook hier tot hun recht komen,
des te sterker zal het viscositeitseffect (dat dus niet meer in zijn
geheel in den zin van
voN Smoluchowski i) geïnterpreteerd wordt)
zijn.

Schematisch zou deze gradueele overgang, voor een geladen
systeem, in beeld te brengen zijn, zooals in figuur 24 gedaan is.
De uitgetrokken curve geeft telkens aan de kolloïdconcentratie-

\\

\\

V\\

\\ y

Fig. 24.

curve, de gestippelde de ionensurplus-curve. Over het juiste ver-
loop van deze curven valt nog weinig te zeggen: er kan nog slechts
een beeld gegeven worden zooals het zou
kunnen zijn.

In fig. 24fl is het beeld gegeven van een hydrophoob sol, in e dat
van een ware oplossing,
b, c en d stellen geleidelijke overgangen
voor van het eene in het andere geval.

Dit is een voorsteUing van de toestand bij oneindige verdunning.
Heeft men een geconcentreerder systeem, dan zullen allereerst de
ionensurplus-curven samengedrukt worden in de richting van de
horizontaal. Dit moet noodwendigerwijs, waar deze surpluscurve
mede bepaald wordt door de concentratiecurve, een verandering
van de laatste met zich mee brengen.

Bij hydrophobe solen en ware oplossingen zijn deze veranderingen
onmeetbaar, en wel omdat de discontinuïteit in de concentratie-

1) Zie blz. 59.
102

-ocr page 107-

curve bij hydrophobe solen en bij ware oplossingen onmeetbaar
groot resp. klein is en in het eerstgenoemde geval de cohaesie tus-
schen de koUoïdmoleculen zoo groot is in vergelijking met de
electrostatische invloeden, dat deze wegvallen. Echter in de tus-
schenstadia zijn deze bemerkbaar, en dit is het gebied van de
lyophyle kolloïden.

Ook al raken de deeltjes elkaar dus nog niet direct, — en onder
deeltjes wordt hier verstaan de micellen zonder diffuse dubbellaag,
dan nog is er sprake van een volumeverkleining tengevolge van
kolloïd-concentratieverhooging. Men moet dus feitelijk twee ideaal
volumina onderscheiden: dat van de koUoïdmoleculen en -ionen,
en dat van de tegen-ionen, die wel functies van elkaar, maar niet
even groot behoeven te zijn. Naarmate deze diffuse micellaag nu
een zekere uitgebreidheid heeft zal dit een meer of minder groote
invloed op de eigenschappen van het kolloïd hebben.

Voor een hydrophoob sol zijn deze eigenschappen al besproken.

Nu moet onderscheid gemaakt worden, en aan een hydrophoob
sol is dit het duidelijkst te demonstreeren, tusschen mechanische
en electrische eigenschappen. De eerste berusten op eigenschappen
van de koUoïdmoleculen en -ionen, de tweede op die van de tegen-
ionen. Deze scheiding is nooit scherp.

Mechanische eigenschappen zijn dan:

lo. de opalescentie, die in de allereerste plaats afhangt van de
aard en grootte van het deeltje en weinig met de diffuse dubbellaag
te maken heeft;

2o. de viscositeit, hoewel ook hier het SMOLUCiiowsKi-effect
een geringe rol kan spelen, hoewel dus hier een electrische eigenschap
ook al begint op te treden. Bij hydrophyle solen zal het effect van
von Smoluchowski echter, in tegenstelling met de hydrophobe
solen van weinig invloed zijn, zooals
von Smoluchowski zelf ook
zegt. Men meet hier dus een vrijwel zuiver mechanische eigenschap,
zooals reeds beschreven is. Waar nu de grootte van het ideaal
volume —want dit reageert ook op de ionen surplus-curve (zie
blz. 52) — samenhangt met de electrische eigenschappen, is dus
de viscositeit een uitstekende mechanische eigenschap, om bij
hydrophyle solen indirect iets over de electrische eigenschappen te
weten te komen.

Een bij uitstek electrische eigenschap is natuurlijk:

lo. het geleidingsvermogen, waar in hoofdzaak een ionisatie-
graad, — een activiteitscoëfficiënt volgens
Pauli, — gemeten

-ocr page 108-

wordt. Ook de electrokinetische verschijnselen, hoewel minder
gemakkeüjk te interpreteeren, vallen onder deze klasse.

Echter zijn er tal van eigenschappen, waar beide invloeden
merkbaar zijn, waarbij dus zoowel mechanische als electrische
invloeden optreden.

lo. De osmotische druk; men meet hier het streven naar het
ideaal volume van beide ionen, dus zoowel van deeltje als van
dubbellaag. Ook als de deeltjes hun ideaal volume reeds bereikt
hebben, blijft nog een osmotische solvaatattractie over, door de
diffuse dubbellagen, die nog niet zoo ver zijn. Men moet dus vinden
— en dit is inderdaad het geval — curven die eerst zeer vlak ver-
loopen (dilatatie ionensurplus dubbellaag) en dan vrij steil oploopen
doordat de diffuse micellen bij hooger concentratie, als het ideale
deeltjes volume kleiner wordt dan het beschikbare, ook een span-
ning gaan uitoefenen.

2o. Hetzelfde moet dus optreden indien men de membraan weg-
laat : men heeft dan diffusie. Deze wordt niet in de eerste plaats
afhankelijk van de BROWNsche beweging, maar van het streven
naar het ideaal volume, waarbij dus weer in de groote concentraties
de mechanische, in de kleinere de electrische factor praedomineert
bij hydrophyle solen. Bij hydrophobe zal de mechanische eigen-
schap als concentratiefunctie veel minder sterk op de voorgrond
treden.

3o. Voor het ultracentrifugeeren kan volkomen hetzelfde gezegd
worden: bij een geconcentreerd lyophyl sol heeft men een kunst-
matig verkleinen van het deeltjes volume onder invloed van het
krachtveld; in kleiner concentraties, indien de deeltjes hun ideaal
volume bereikt hebben, moet de ionen-surpluscurve door ultra-
centrifugeeren nog een deformatie ondergaan, waartegen zij zich
zal verzetten.

Meet men met deze drie methoden: osmose, diffusie en ultra-
centrifugeeren, dan heeft men in de kleinere concentraties hoofd-
zakelijk met electrische, in de grootere met mechanische eigen-
schappen te maken. Men meet dus of het streven naar het ideaal
volume van de tegen-ionen, of van deeltje -f tegen-ionen, al naar
de gebruikte concentratie. Een zuivere meting van een van beiden
is dus slechts mogelijk indien een der factoren verwaarloosbaar
klein is. Bij een hydrophoob sol is dit de mechanische eigenschap.

1) Bruins Koll. Zeitschr. 54, 265, (1931).
104

-ocr page 109-

die weg valt, bij een ontladen hydrophyl sol de electrische, en het
is geheel van concentratie en aard van het sol afhankelijk, welke
eigenschap in ieder speciaal geval de essentieele is.

Van groot belang worden in dit verband de organosolen: de
mogelijkheid bestaat nog altijd, dat hierbij de electrische eigen-
schappen niet optreden. Maakt men een sol van een kolloïd zonder
ioniseerbare groepen in een electrolyt-vrij milieu met geringe
D.E.K, dan bestaat een groote kans, dat dit systeem ongeladen is.
Dit kan niet uitgemaakt worden door bestudeering van het vis-
cositeitseffect : men brengt dan electrolyt in het sol, waardoor zich
misschien een dubbellaag vormt, terwijl niet zeker is, of deze
tevoren reeds aanwezig was. Slechts directe meting van de electrische
eigenschappen kan hier uitkomst geven. Bestaan er inderdaad solen
zonder dubbellaag — dus niet alleen zonder lading, want ook een
ongeladen deeltje kan nog een dubbellaag hebben — een ontladen
gummi-arabicum sol bijv. — dan kan men aan deze solen de
mechanische eigenschappen bepalen zonder dat de electrische
daarbij storend werken, en de interpretatie van de resultaten wordt
daardoor aanmerkelijk vereenvoudigd.

Nog een enkel woord dient gezegd te worden over de mogelijke
gradaties tusschen lyophobe solen en ware oplossingen. De mogelijk-
heid bestaat, dat niet alle gradaties te verwezenlijken zijn, en dat
plotseling een ware oplossing resulteert, dus m.a.w. dat het ideaal
volume of binnen zekere grenzen ligt, of oneindig groot is. Aan de
andere kant is er waarschijnlijk een zeer geleidelijke overgang tus-
schen hydrophobe en hydrophyle solen, en zijn alle gradaties hier
mogelijk.

Solen, waarbij de discontinuïteit in de concentratiefunctie niet
meer zoo geprononceerd is, dat zij lyophoob genoemd kunnen
worden, komen zeer veelvuldig voor. (S-solen van
Sven oüiïn
AsjSg- en SnOg solen enz.)

Tevens dient er nog eens met nadruk op gewezen te worden, dat
waarschijnlijk de peripherie-concentratie, ook in die gevallen waar-
in de deeltjes elkaar raken, althans van de kolloïdmoleculen en
-ionen, in de practijk verwaarloosbaar klein zal zijn. Anders zou
een betrekkelijk eenvoudig verband als voor de viscositeit-concen-
tratiefunctie gevonden werd, niet ,gemakkelijk denkbaar zijn:
daar vinden nl. zoowel de onderlinge sterische hindering der micellen
als ook de onderlinge peripherie-viscositeit hun uitdrukking ge-
zamenlijk in één constante, nl. Kj van formule (9). Waarschijnlijk

-ocr page 110-

is dan dat een dezer beide invloeden, in casu de verandering van de
peripherie-viscositeit van het deeltje, daar te verwaarloozen klein
is. Het kan echter voorkomen, dat deze peripherie-concentratie
niet te verwaarloozen is, nl. indien men micellen heeft, gesuper-
poneerd over een ware oplossing. Zoolang de concentratie zoo groot
is, dat er micellen aanwezig zijn, is deze peripherie-concentratie
dan constant, en onafhankelijk van de micellen-concentratie.

Hoe staat de phasenleer tegenover dit probleem? Zij kent slechts
termen voor de twee extreme toestanden: voor de hydrophobe
solen kon men van een twee phasensysteem spreken indien deze
systemen geen dubbellaag hadden; bij de ware oplossingen, het
andere uiterste, spreekt zij van één phase. Het begrip phase is hier
ten eenenmale ontoepasbaar. Eerste en tweede hoofdwet moeten
echter voor ieder systeem gelden en dus ook hier toepasbaar zijn.
Dan rijst vanzelf de vraag, die zonder meer niet is te beantwoorden:
heeft men hier evenwichtstoestanden, of is de aanwezige slechts
een metastabiele toestand, waarbij het evenwicht zich zeer lang-
zaam instelt? Een — technisch uiterst moeilijk — onderzoek naar
de verouderingsverschijnselen der lyophyle kolloiden zou hier
misschien licht kunnen geven. Ook hiervoor lijken de organosolen
weer de aangewezen proefobjecten, èn om technische redenen —
geen bacterieele werkingen — èn om theoretische, waar, indien de
dubbellaag van
Gouy ontbreekt, de interpretatie der waargenomen
verschijnselen veel gemakkelijker zal zijn.

De nevelvlektheorie vat verschillende andere samen, en geeft
dus, behalve de synthese tusschen verschillende gebieden, ook die
tusschen verschillende theorieën.

Nu behoeft de synthese van twee theorieën niet noodwendiger-
wijs de waarheid, maar slechts een meer subjectieve beschouwings-
wijze te geven, waar het essentieele van tegengestelde meeningen
tot een eenheid verwerkt wordt, die voor beide zienswijzen aan-
nemelijk is.

Als eerste is Loeb te noemen, met zijn voorstelling der eiwitten
als gel-deeltjes, die zich dus ook reeds het micelwater in de micel
zelf opgehoopt dacht. Weliswaar is hier natuurlijk nog geen sprake
van een streven van deze partikels naar een ideaal volume, noch
van een diffuse grenslaag, maar dit is ook ondenkbaar als gelet

1) J. Loeb. Proteins and the theory of colloidal behavior. London 1922.

-ocr page 111-

wordt op het feitenmateriaal, dat Loeb ter beschikking had.

Waar de hier gehuldigde opvattingen ontwikkeld zijn uit de
theorie van
Kruyt i) en Bungenberg de Jong, behoeft het geen
nader betoog, dat er een innig verband bestaat tusschen beide, en
eerstgenoemde slechts een uitbreiding geeft aan de laatste.

Ook het verschil tusschen de theorie van Pauli en Valkó,^) en
die, ontwikkeld door
Kruyt, lijkt ons meer een verschil in woorden
dan in begrippen, meer een verschil in gezichtshoek op, dan in
beschouwing van de verschijnselen.

Kort samenvattend zou te zeggen zijn: Pauli en Valkó beschou-
wen één ion der grenslaag, en wel het kolloïd-ion, terwijl
Kruyt
en Bungenberg de Jong de geheele grenslaag beschouwen. Waar
Pauli nu spreekt van de activiteit, kan dit niet anders zijn dan de
meerdere of mindere mate, waardoor een ion in de grenslaag door
een tegen-ion wordt afgeschermd. Dit afschermen hangt samen
met de afstand van die ionen van elkaar, en komt dus overeen met
de dikte van de diffuse dubbellaag bij
Kruyt. Des te duidelijker
komt deze strijd om woorden tot uiting, indien de nevelvlektheorie
hier optreedt, en de grenslaag driedimensionaal wordt, waar dus
een brug geslagen is tusschen concreet grensvlak en ware oplossing.
Pauli meent echter, dat slechts kolloïd-ionen, dus ionogene groepen
van de kolloïdmaterie zelf afkomstig, het deeltje een lading kunnen
geven. Dit moet echter onjuist geacht worden, daar bijv. omlading
van een kolloïd dan niet te verklaren is. Ook door selectieve adsorp-
tie van een aanwezige, niet tot het kolloïd behoorende ionensoort
aan een restvalentie van het kolloïdmolecuul zal een
lading mogelijk
zijn. Verder is de inactiveering van een kolloïd niet alleen toe te
schrijven aan die, welke ook zou optreden, indien de kolloïdionen
in ware oplossing aanwezig waren, maar kan ook berusten op een
dichtdrukken van de grenslaag volgens de formuleering van
Gouy.
In dit gebied, dat tusschen ware oplossing en concrete grenslaag
in staat, moet men beide oorzaken ver^vachten in alle denkbare
schakeeringen.

Ook de theorieën van Meyer.^) Mark en die van Staudinger

1) H. R. Kruyt. Colloids. New York. 1927.
•) Pauli-Valkó. Elektrochemie der Kolloide. Wien, 1929.
3) K. H. Meykr. Zeitschr. f. angew. Ch. 41, 935 (1928).

Biochem. Zeitschr. 208, 1 (1929).
Koll. Zeitschr. 53, 8 (1930).
*) H. FiKKNTSCiiERcn H. Mark. Koll. Zeitschr. 49, 185 (1929) 53,32 (1930).
») I.e. blz. 38.

-ocr page 112-

zijn bijzondere gevallen van de nevelvlektheorie. Hoewel we hun
theorieën in zijn geheel niet gaarne zouden onderschrijven: een
micel van één molecuul groot, is ongetwijfeld theoretisch raogeüjk.
De eerstgenoemde onderzoekers denken zich een koUoïdmolecuul
bestaande uit een serie kleinere, gebonden door een ,, Haupt valenz-
kettenquot;. De nevelvlektheorie laat zich echter niet uit over de wijze,
waarop de moleculen in het micel onderling gebonden zijn, en waar
zij tracht een beeld te geven van de materieverdeeling van het
kolloïd in de vloeistof, trachten
Meyer en Mark dit te doen binnen
de micel.

De probleemstelling is bij hen dus een eenigszins andere.

De wijze, waarop door deze onderzoekers echter de formule van
Einstein wordt toegepast, is zeer bedenkelijk. De aanname van
een ellipsoïde-vormige hydraatmantel om een deeltje mist de
vereischte aannemelijkheid, waar dan het viscositeitseffect bij
genegeerd zou moeten worden.

Veel aanknoopingspunten bestaan er tusschen de nevelvlektheorie
en die van
E. O, Kraemer en R. V. Williamson.^) Zij zeggen o.a.:
,,The contributions of many investigators to the problem of the
structure of „solvatedquot; dispersions may therefore be summarized
bij means of a model which pictures the particles as loose porous
frameworks of the dispersed material, swollen and permeated with
the liquid medium in which they float.quot;

Kraemer en Williamson komen ook tot dit beeld, omdat zij
de hooge viscositeit van deze systemen anders bezwaarlijk te ver-
klaren achten.

») Rheology 1, 76 (1929).

r

-ocr page 113-

INHOUD

Blz.

Inleiding......................................................................H

Beschrijving der gebruikte solen............................12

Hfdst. I. Dichtheidsmetingen aan het Arabische gom-sol .nbsp;15

II. De waterstofionenconcentratie in gelatinesolen ..nbsp;18

III.nbsp;De viscositeit als functie van de concentratie________20

IV.nbsp;De lading als functie der concentratie....................56

V. Completeerende bepalingen......................................83

VI. Viscositeits-anomalieën............................................86

VII. Consequenties van de nevelvlektheorie..................100

-ocr page 114-

-a»»-

J

- 9

^ .....

f w

Ü\' \' Y

« \'

ÏT.^^\'\'quot;quot;- \' - VW

-ocr page 115-

STELLINGEN

-ocr page 116-

Patrick heeft de absolute waarden voor de
adsorptie van verschillende capillair-actieve stof-
fen aan kwik onjuist berekend.

Zeitschr. phys. Chem. 86, 545 (1913)
2.

De structuurformule van Sesamine volgens
Boeseken en Cohen verdient de voorkeur boven
die van
Bertram, Van der Steur en Water-
man.

Biochem. Zeitschr. 201, 454 (1928)
197, 1 (1928)

■ 3.

De conclusie van Bruns, dat door het mecha-
nisch verkleinen van een kool, die de regel van
Traube niet volgt, een product verkregen wordt,
dat die regel wel volgt, moet nog als niet afdoend
bewezen worden beschouwd.

Koll. Zeitschr. 54, 33 (1931)

4.

De theorie van Cohen en Coffin, die verschillende
graden van explosiviteit bij het z.g.n. explosief
antimoon ontkent, is voorbarig.

Zeitschr. phys. Chem. 149, 429 (1930)
52, 129 (1905)
P. F. M. de Pauw, diss. Utrecht (1922)

-ocr page 117-

De veronderstelling van Menalda, dat in zuiver
alcoholisch milieu de Schotten-Baumannsche re-
actie quantitatief zou verloopen, mist alle grond.

Ree. 49, 967 (1930)

6.

Ladingsmetingen aan kolloïden volgens de
methode van
Varga en Wintgen zijn met de
noodige reserve te beschouwen.

Koll. Chem. Beih. 11, 1 (1919)
Zeitschr. phys. Chem. 103, 238 (1923)

7.

De theorie van de alterneerende polariteit der
koolstofatomen laat zooveel onverklaard, dat
zij moeilijk in haar huidige vorm te handhaven is.

8.

De wijze waarop Goethals zijn feitenmateriaal
over het geleidingsvermogen van kristallen inter-
preteert, is onjuist.

Ree. 49, 357 (1930)
Zeitschr. f. Physik. 62, 730 (1930)

9.

De hypothese van Reichinstein kan geen vol-
doende verklaring geven van het lichten van gele
phosphorus.

D. Reichinstein. Grenzflächenvorgänge
in der unbelebten und belebten Natur.
Leipzig. (1930) blz. 28.

10.

Uit een wetenschappelijk stelsel kan men ten
hoogste zijn ontwerper, maar nooit een realiteit
leeren kennen.

-ocr page 118-

.Vw • -f\'

-s»

- \' v

4-

: i \'

ÉL\'

-

öi;\'.:

- ^ quot;

-ocr page 119-
-ocr page 120-

Mgêdruktdoor

pUGHoVANDnMAR

^terotterertm

-ocr page 121-

mmmmmmms»m

-is-;

\' ...■■■■■•y\'\'::. \'nbsp;^• ••S\'--- ■■ ,

-ocr page 122-

v;-,,/ .nbsp;v:.,;,^

-\'tra

• V

........

m-r

-ocr page 123-

-....ft-v:

.....

s ... \'.. -r-v,
■ .-■^My- .-l:ätf

-ocr page 124-