Dimethylharnstoff und Polyethylenglycol im Pol

[detlef.q]

Liebe Freunde der farbenfrohen Polbilder,

angespornt durch Klaus seinem Bericht über die Zusammenstellung der Substanzen für die Polarisation, habe ich mal nachgeschaut, was sich in meinem Sammelsurium befindet und für die Polarisation gut geeignet ist.

Dabei bin ich auf N,N'-Dimethylharnstoff (Schmelzpunkt: 105°C) und Polyethylenglycol 4000 (Schmelzpunkt: 59°C) gestoßen.

Zwischen Objektträger und Deckglas habe ich ein wenig der Substanzen auf einem heizbarem Magnetrührer geschmolzen und durch Auflegen eines kleinem, kalten Gewichtes spontan abgekühlt.

Viel Spaß beim Betrachten
Detlef


N,N'-Dimethylharnstoff











Polyethylenglycol 4000

[Klaus Herrmann]

Wunderbar Detlef,

Harnstoff ist immer wieder ergiebig und die beiden Methylgruppen machen es auch nicht schlechter, wie man sieht
Dass PEG so schöne Sphärolite bildet hätte ich nicht gedacht. Wirklich attraktiv!

[Jens Jö]

Diese konzentrischen Kreise auf dem letzten Bild hatte ich auch schon ein paarmal.
Weiß jemand, warum die entstehen ?

Gruß
Alfred

[Klaus Herrmann]

Hallo Alfred,

Diese konzentrischen Kreise auf dem letzten Bild hatte ich auch schon ein paarmal.
Weiß jemand, warum die entstehen ?

Ein Versuch der Erklärung: Die Kristallisation beginnt bei einem Keim. Die Substanz muss Kristalle bilden mit streng nadeligem Habitus. Das bedeutet die Wachstumsgeschwindigkeit in einer Richtung ist um ein Vielfaches höher, als in die anderen Richtungen. In diesem wunderschönen Beispiel liegt eine sehr reine Substanz vor. Verunreinigungen würden zur Störung der Kristalle führen. Hier ist auch noch das Wachstum völlig gleichmäßig, das bedeutet die Abkühlung der Schmelze ist homogen.

Nun hilft das Kuchen-Bild für das Verständnis der Ringe: Die Kristallite sind dünne Kuchensegmente: mit zunehmendem Radius müssen, wenn die Geometrie der Kuchenstücke ("nadelig") gleich bleiben soll, weitere Kuchenstücke eingschoben werden, sonst bekommt man Lücken dazwischen. Immer dann, wenn wieder die Bedingung für zusätzliche Kristallite erfüllt ist gibt es diese ringförmigen Absätze.

Die Sphärolitbildung kommt öfters vor. Hippursäure zeigt sie regelmäßig, aber so traumhaft schön wie bei Detlefs Beispiel habe ich sie noch nie gesehen!

[reblaus]

Hallo Klaus -

danke für den indirekten Tipp!

Vor gefühlten 100 Jahren habe ich mich mal mit rhythmischem Wachstum von Pilzkolonien ("Schimmel"flecken) auf Agar auseinandergesetzt. U.a. kann das genetisch festgelegt sein.
Hier finde ich aber einen Erklärungsansatz dafür:
Wenn das Myzel von einer Spore ausgehend radial auswächst wird es immer dünner, bis die gegenseitige Hemmung wegfällt und es am Verzweigen fängt (wie unser Hausmeister an der damaligen Uni gesagt hätte).
usw ....

Viele Grüße

Rolf

[detlef.q]

Hallo Klaus,

Du hast die Bildung der konzentrischen Ringe bei dem PEG ja sehr schön erklärt. Ich habe mir das eben noch mal angeschaut. Dabei habe ich die Kristallisation der geschmolzenen Substanz beobachtet. Die Kristallisation beginnt im Zentrum der Kreise und breitet sich ganz gleichmäßig kreisförmig aus.
Ich war sehr erstaunt, als ich diese gleichmäßigen Ringe gesehen habe, bisher habe ich dieses Phänomen noch nicht beobachten können.
Ist doch schön, dass es immer wieder Überraschungen gibt.

Viele Grüße
Detlef

[Klaus Herrmann]

Hallo Detlef,

ich trau mich mal bei dir aufzusatteln, weil ich was zur Ergänzung habe. Das 4000er PEG habe ich nicht nur das 2000er, das habe ich schnell mal geschmolzen und mit Olafs "Wäscheklammertrick" in der Mitte gequetscht.

Deine wunderbaren konzentrischen Ringe finde ich nicht - soweit zu Allgemeingültigkeit meiner Hypothese!

Aber ich finde unsymmetrisches Wachstum, das ich begründe durch das unsymmetrische Quetschen.
Und noch ein schönes "Zwickelbild", wo sich mehrere Wachstumsfronten begegnen. Da wurden Blasen an der Wachstumsfront vorangeschoben  und waren dann in der Mitte gefangen.

Noch eine Frage: wie schaffst du es so große Bilder hier rein zu bekommen? Ich hoste ja auch bei PB und verkleinere sie gar nicht.

[treinisch]

Hallo Klaus,

ist Deine Erklärung eine gesicherte Erkenntnis oder eine wahrscheinliche Hypothese?

Wenn letzteres könnte ich eine alternative Hypothese zur Diskussion stellen.

Die Erstarrung ist ja exotherm, könnte es nicht sein, dass die Ringe immer dann entstehen,
wenn die Erstarrung zum Stillstand kommt, weil der Umsatz genug Wärme erzeugt hat.

PEG wird ja keine besonders hohe Wärmekapazität haben.

So könnte man auch erklären, warum das mit PEG4000 passiert und mit 2000 nicht.
Das PEG 4000 hat einen viel viel steileren Übergang, also spielen sich Erstarren und Schmelzen
in einem viel schmaleren Temperaturfenster ab und der Stoffumsatz pro Zeit ist viel höher und
damit der Wärmeumsatz. Dies und der höhere Schmelzpunkt könnten doch ausserdem begünstigen,
dass beim PEG 4000 die Erstarrung möglicherweise kinetisch kontrolliert ist.

Nur so eine Idee!

Tolle Fotos jedenfalls!

Viele liebe Grüße

Timm

[detlef.q]

Hallo Klaus,

ich habe das PEG 4000 noch einmal geschmolzen und muss sagen, dass die konzentrischen Ringe bisher immer entstanden sind.  Mit dem PL1/0,04 habe ich einen größeren Bereich zur Übersicht abgebildet.  



Bei der Kristallisation konnte ich folgendes beobachten: Die Kristallisation beginnt ja in der Mitte und verläuft mit gleichbleibender Geschwindigkeit nach außen hin. Immer kurz bevor sich ein Ring bildet, huscht kurz ein Schatten durch den auskristallisierten inneren Bereich, der sich dabei nicht verändert. Keine Ahnung was da passiert, ist aber eine spannende Sache.

Dein "Blasenbild" sieht interessant aus, die Blasen hast Du schön angeordnet.

Das mit der Größe der Fotos ist ganz einfach:

Mit meiner Kamera nehme ich Fotos mit ca. 3,5 MB auf. Die Fotos, die ich zeigen will, packe ich in einen extra Ordner und verkleinere den Inhalt dieses gesamten Ordners mit der Freeware: ,,Der grandiose Bildverkleinerer v1.7" Ich wähle die Größe 1024x768 Pixel und die zweitbeste Qualität. Dann haben meine Bilder so um die 300kB.
Diese Freeware ist meiner Meinung nach sehr praktisch, mit einem Klick werden alle jpg-Dateien in einem neuen Ordner verkleinert gespeichert.
Hier der Link zu dem Programm:http://www.chip.de/downloads/Der-grandiose-Bildverkleinerer_42536802.html

Einen schönen Abend
Detlef

[Klaus Herrmann]

Hallo Timm,

deine Hypothese gefällt mir in Verbindung mit Detlefs Beobachtung: dieser "Schatten" der da durch die gerade kristallisierte Fläche huscht könnte dann ein kurzes Teilaufschmelzen sein durch die angesammelte Wärmemenge.
Die dabei gebildete dünne flüssige Phase schiebt sich als Welle zur eben erreichten Front und lagert sich dort als mikrokristalliner Ring außen an und danach startet die weitere "normale" Kristallisation wieder.

Man müsste also mal die Ringe bei höherer Vergrößerung anschauen und auf ihre Kristallgröße hin untersuchen.

Könnte man ne Doktorarbeit draus machen - wenns nicht schon Anno-Tobak untersucht wurde?

[treinisch]

Hallo Klaus,

schön zu hören, dass Du die Vorstellung zu den konzentrischen Ringen plausibel findest.

Diese Abkühlungskurve von PEG 6000 (hab kein 8000) könnte die
Vorstellung untermauern. Von der unterkühlten Schmelze steigt die
Temperatur ein wenig über den Schmelzpunkt.

Viele Grüße

Timm


Abkühlung von PEG 6000 by DrSvanHay, on Flickr

[detlef.q]

Hallo Ihr Kristallisations-Mechanismen-Forscher Klaus und Timm,

natürlich habe ich Klaus seine ,,Aufforderung" aufgenommen und mit starker Vergrößerung auf den Ring gezielt.
Allerdings kommt meiner Meinung nach nicht so viel dabei raus, aber seht selber. Der Ring lässt sich auf 2 Ebenen rel. scharf fokussieren.

Kann es sich nicht einfach um Spannungrisse handeln, aufgrund des schnellen Abkühlens?

Nebenbei habe ich eine PEG-Schmelze unter einem heißen Gewicht sehr langsam abkühlen lassen. Dabei sind zum ersten Mal überhaupt keine Ringe entstanden.

Viele Grüße
Detlef

[Klaus Herrmann]

Hallo Detlef,

super deine Bilder ich denke nach wie vor, dass das aufgeschmolzenes Material ist, das ganz fein wieder auskristallisierte. (Timms gut belegte Theorie!)