Brown'sche Bewegung
Information:
Als brownsche Bewegung (oder brownsche Molekularbewegung) wird die vom schottischen Botaniker Robert Brown im Jahr 1827 wiederentdeckte Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen bezeichnet. Dabei beschreibt jedes Atom oder Molekül eine Bewegung, deren Intensität temperaturabhängig ist. Weniger bekannt ist, dass bereits 1785 Jan Ingenhousz die Bewegung von Holzkohlestaub auf Alkohol beschrieb.
Brown beobachtete unter dem Mikroskop, wie Pollen in einem Wassertropfen unregelmäßig zuckende Bewegungen machten. Ursprünglich und gleichzeitig irrtümlich nahm Brown an, dass dies ein Hinweis auf die Lebenskraft sei, die lange Zeit von Wissenschaftlern als existent vermutet wurde (siehe organische Chemie). Diesen Effekt konnte er aber letzten Endes in weiteren empirischen Experimenten auch an eindeutig unbelebten Staubkörnern beobachten.
Eine beweisbare Erklärung liefern die Moleküle des Wassertropfens, die permanent von allen Seiten gegen die größeren, sichtbaren Pollenteilchen stoßen, wie 1860 durch die maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung auch mathematisch exakt beschrieben werden konnte. Dass es sich um eine Folge der Bewegung der Flüssigkeitsmoleküle und nicht anderer Ursachen handelt, bewies zuerst Christian Wiener 1863 in Experimenten.
Ein Kolloid stößt pro Sekunde etwa 1021-mal mit einem Lösungsmittelmolekül zusammen. Dadurch erfährt es jedes Mal eine Kraft, was zu einer zufälligen Bewegung, einem sogenanntenRandom Walk führt. Ohne äußere Einflüsse ist die Wahrscheinlichkeit einer Bewegungsänderung in jede Richtung gleich groß. Daher erhält man bei längerer Betrachtung für den Mittelwert der Richtungsänderung Null.
Diffusion, Osmose und Thermophorese basieren auf dieser Bewegung der Teilchen.
Materialien:
Lichtmikroskop, Objektträger, Deckgläser, Milch, Wasser, Tropfpipette
Durchführung:
Die Milch wird etwa 1 : 50 mit Wasser verdünnt. Ein Tropfen des Gemisches wird auf den Objektträger gebracht, mit dem Deckglas abgedeckt und im Lichtmikroskop betrachtet. Beginne deine Beobachtung bei der kleinsten Vergösserung und gehe Schritt für Schritt bis zur grössten Vergrösserung. |
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| Hier ist die Brownsche Bewegung durch das Mikroskop zu sehen |
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| Ein weiteres Bild der Brownschen Bewegung |
Aufgaben:
18. Verfolge den Weg eines einzelnen Fetttröpfchen. Versuche ihn zu skizzieren.19. Erkläre deine Beobachtung.
20. Was versteht man unter der brownschen Bewegung?
21. Was versteht man unter einem Random Walk?
Ergebnis
18.
19. Bei der Bewegung ist kein Muster zu erkennen, denn das Fetttröpfchen bewegt sich zufällig (random).
20. Die Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen. Sie bewegen sich, indem sie sich gegenseitig anstossen.
21. Eine Bewegung, welche ohne Muster verläuft und dadurch völlig zufällig (random) ist.
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| Bewegung eines Fetttröpfchens |
19. Bei der Bewegung ist kein Muster zu erkennen, denn das Fetttröpfchen bewegt sich zufällig (random).
20. Die Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen. Sie bewegen sich, indem sie sich gegenseitig anstossen.
21. Eine Bewegung, welche ohne Muster verläuft und dadurch völlig zufällig (random) ist.
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