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Versuche zur Herstellung opaleszierender Sedimente - 2. Projektjahr
Fotos von den Versuchen,
Untersuchungen und deren Ergebnissen
Fachliche Betreuung: Iványiné Batta Beáta
Es lohnt sich nach unten zu scrollen,
da befinden sich nämlich die schönsten Fotos von unserem synthetischen
Opal in Schmuckqualität - in Silberfassung.
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Dokumente: | |||
| Jegyzõkönyv (Versuchsprotokoll) | Táblázat:
Variáció 1.(Excel) Táblázat: Variáció 2. - mit verdünntem Ammoniak (Excel) |
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Während unserer Arbeit besuchten
wir das Forschungsinstitut für Festkörperphysik der Ungarischen Akademie
der Wissenschaften (MTA SZFKI)
07. 12. 2006
Wir bedanken uns bei Herrn Doktor Attila Tóth und Herrn
Doktor Lajos Pogány für die Hilfe, die sie uns
beim Besuch des Institutes geleistet haben sowie für die REM-Aufnahmen
von unseren Proben.
Wir sind auch Herrn János Szabó,
dem Edelsteinschleifer dankbar, der unseren selbst synthetisierten Opal geschliffen
hat.
| Variante
1. | Proben 1-3. | 8. Oktober 2006 | Versuche zur Herstellung opaleszierender
Sedimente |
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| Die ersten Schritte: Demineralisiertes Wasser, Ethanol und Ammoniaklösung kommen in die Bechergläser... | und die Bechergläser auf die Magnetrührer | ||||
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| Nach einem Rühren von etwa 10 Minuten wird das Tetraethylorthosilicat dazugegeben | Nach einigen Minuten | ||||
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| Nach anderthalb Stunden | Die Proben werden in Reagenzgläser gefüllt | Sedimentieren - das Ergebnis ist in einigen Wochen zu sehen... | |||
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Variante
1. | Proben 4-6. | 9. Oktober 2006 | Versuche zur Herstellung opaleszierender
Sedimente |
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| Wiederholung der Versuche vom 8. 10. - weitere Proben | |||||
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| Die Nummerierung an den Bechergläsern ist noch die alte, die Proben sind neu | |||||
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| Nach anderthalb Stunden | Diese Proben möchten wir mit nach Mulhouse nehmen... | ||||
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Besuch im Forschungsinstitut
für Festkörperphysik der Ungarischen Akademie der Wissenschaften
(MTA SZFKI) - 07. Dezember 2006 - Untersuchung einiger Proben |
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| Am Rasterelektronenmikroskop: Dr Tóth Attila und die Schüler | |||||
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| Ergebnis der Synthese: amorphe SiO2 - Kügelchen | |||||
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| Am Ende der Synthese haben die Kügelchen sehr unterschiedliche Größen | |||||
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| Die Kügelchen unterschiedlicher Größe können sich nicht zu einer regelmäßigen Struktur anordnen | |||||
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| Mittels Sedimentierung lassen sich die Kügelchen in Fraktionen unterschiedlicher Größe trennen | |||||
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Wir
ließen auch eine Probe aus einem opaleszierenden Fragment untersuchen,
das im August 2006 in Müllheim synthetisiert wurde. (Das Foto zeigt
andere, ebenfalls opaleszierende Fragmente aus Müllheim) Auf den REM-Aufnahmen ist gut zu erkennen, dass sich die Kügelchen fast gleicher und idealer Größe zu einer regelmäßigen Gitterstruktur anordnen, die eine so genannte Opaleszens aufweist. |
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| Versuche
zur Gelierung des TEOS |
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Eine Möglichkeit
zur Verfestigung der Sedimente: TEOS und Wasser. Wir haben die Geschwindigkeit
der Gelierung in Abhängigkeit vom Ph-Wert untersucht. (21.11.2006) |
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Gelierung
des TEOS in gesättigtem Wasserdampf (14.12.2006) |
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Veranschaulichung
der Polymerisation, die durch Wasserverlust bei der Gelierung abläuft.
Dabei schrumpft das feste Gitter zusammen. |
| Versuche
zur Verfestigung der Sedimente | Dezember 2006 |
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Dieses Sediment wurde in etwa 4 Wochen mit Wasser und TEOS verfestigt. Die Verfestigung erfolgte in einem Reagenzglas: Zum Sediment wurde anfangs nur sehr wenig - ein paar Tropfen - TEOS gegeben; ins Reagenzglas wurde dann ein mit Wasser durchfeuchteter Papierstopfen eingeführt; anschließend wurde das Reagenzglas verschlossen. Später wurde immer mehr - schließlich schon ganz viel - TEOS zum Sediment gegeben. Nach 4 Wochen erreichte das Sediment eine sehr gute Festigkeit: Es konnte weder vom Nagel noch von einer Münze geritzt werden, mit CaF2 ist es jedoch gelungen. Also hat unser Sediment den Wert 3,5 auf der Mohs'schen Härteskala. Es zeigte jedoch leider keine Opaleszens... |
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Reagenzglas
1. (Wasser, darüber TEOS):
Das Sediment war nicht vorverfestigt worden, so zerfiel es im Wasser... Reagenzglas 2. (Wasser, darüber TEOS): Ein vorverfestigtes Sediment kann weiter verfestigt werden. Bei der Zugabe von Wasser bildeten sich kleine Blasen im Wasser, also muss es kleine Hohlräume im Sediment gegeben haben... Reagenzglas 3. Ein mit TEOS vorverfestigtes Sediment im TEOS. Reagenzglas 4. In diesem Fall wurde ein mit TEOS durchfeuchteter Papierstopfen in das Reagenzglas eingeführt, bevor es verschlossen wurde. Das Reagenzglas enthält hier kein Sediment. |
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Januar
2007 |
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Was ist
denn wohl so interessant?? |
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| Das
erste Sediment, das eine ganz schöne Opaleszens aufweist | Januar
2007 |
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Januar
2007 |
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Natürlich
haben wir schnell weitere Sedimente hergestellt. Nach monatelangen Versuchen
ist es uns gelungen, Sedimente mit schöner Opaleszens zu reproduzieren.
Auf dem Foto: Viola, Réka und Hanna |
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Der Beweis
dafür, dass die Opaleszens reproduzierbar ist | Januar 2007 |
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Neue Sedimente: Die Opaleszens ist wirklich beeindruckend. Hoffentlich verschwindet sie nicht... |
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Januar
2007 |
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Ende
Januar: Unsere Sammlung an Sedimenten |
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Ende Januar
2007 |
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Nach einer
Sedimentation von etwa 6 Wochen wurde die Flüssigkeit über dem
Sediment mit einer Pipette abgezogen. Wir hoffen darauf, dass die schöne
Opaleszens während der Trocknungsphase bzw. der Verfestigung erhalten
bleibt... |
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Februar
2007 | Trocknungsphase |
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Nach dem Absaugen der Flüssigkeit
wurden die Reagenzgläser mit Korken verschlossen, und zwar ziemlich
lose, damit das Sediment sehr langsam trocknet. Durch das langsame, etwa
6 Wochen andauernde Trocknen lassen sich eventuelle Rissbildungen vermeiden.
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Februar
2007 Versuche zur Verfestigung der Sedimente |
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Ein getrocknetes
- diesmal opaleszierendes - Sediment muss verfestigt werden. Dazu wurden
mit Wasser durchfeuchtete Wattestopfen in die Reagenzgläser eingeführt.
Zur Verfestigung wurden anfangs etwa 5 Tropfen vom TEOS zum Sediment gegeben.
Die Menge an TEOS wird stufenweise, alle drei Tage um ein paar Tropfen
erhöht... |
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Februar
2007 Nach dem Erhitzen |
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Ein misslungener Versuch: |
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Februar
2007 |
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Sedimentation:
Die Kügelchen unterschiedlicher Größe sedimentieren mit
unterschiedlicher Geschwindigkeit und bilden Fraktionen. Auf dem Foto
sind insgesamt 4 Schichten zu sehen. Am interessantesten ist natürlich
die untere... |
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Die unterste Schicht
ist das schön opaleszierende Sediment. |
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| Februar
2007 | Wunderschöne Opaleszens |
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Wirklich schön, nicht wahr? | ||
| Februar
2007 | Verfestigtes Sediment |
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| Das Sediment hat zwar Risse; es hat noch nicht die erwünschte Härte, aber es zeigt eine schöne Opaleszens. (Leider ist es ein bisschen verschmutzt.) |
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| 20. Februar
2007 | Nächster Besuch im Zentralen Forschungsinstitut für Physik
- neue REM-Aufnahmen von Proben aus opaleszierenden Sedimenten... |
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Um die einzelnen Kügelchen
herum ordnen sich weitere Kügelchen gleicher Größe an.
Die so entstandenen Gebiete (Domänen) treffen sich. |
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Schichtenweise angeordnente
Kügelchen gleicher Größe. |
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Wegen Gitterfehler
und Dislokationen ist die innere Ordnung nicht vollkommen. Dies hat zur
Folge, dass die Probe nicht nur eine Farbe aufweist, sondern in allen
Regenbogenfarben schillert. |
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| März
2007 | opaleszierende, getrocknete Sedimente - noch während der Verfestigung |
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März
2007 | opaleszierende, getrocknete, verfestigte Sedimente |
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| April 2007
| Wunderschöne Opaleszens |
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| Mai
2007 | Der erste geschliffene Opal !! |
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| Der Opal unten links (2.7.) wurde von Herrn János Szabó, einem Edelsteinschleifer geschliffen und opalesziert wunderschön. Die drei anderen Sedimente sehen auch nicht weniger schön aus ... |
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24-26.
August 2007 | Internationale
Mineralienausstellung "Der Opal", Budapest |
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Auf dem Foto: |
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Unser selbst synthetisierter Opal - in Silber gefasst |
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2
Jahre nach dem Beginn des Projekts haben wir unseren Opal - in Schmuckqualität. |
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Es dauerte
ziemlich lange, bis unsere Versuche Erfolg brachten, ... |
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... aber
die Mühe hat sich gelohnt. |
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Abschied vom Projekt ... |
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Für
die letzte Chemiestunde des Schuljahres - und als Abschluss der Projektarbeit
- hat Frau Iványiné Batta Beáta mit der Schülerin
Viola Nagygyörgy eine kleine Überraschung für die Gruppe
angefertigt: kleine synthetisierte Opalstücke in Glasröhrchen
- mit Lederband. |
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Diese
Fotos von den Opalstückchen in den Glasröhrchen wurden später
- und mit einer besseren Kamera - gemacht ... |
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... so
ist die wunderschöne Opaleszens wirklich zu sehen... |
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| Nach den feierlichen Minuten gab es gemeinsames Eisessen. Bei 30 Grad war es eine richtige Erfrischung... | |||||
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