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Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CDs Prof. Dr. Arnim Lühken

Schweizer Zentralkurs Chemie Bern – 6. Oktober 2009. Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CDs Prof. Dr. Arnim Lühken. Übersicht. 25 Jahre Compact Disc Die Chemie der „ silbernen Scheibe “ Die CD – ein Hightech -Produkt der Kunststoffchemie.

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Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CDs Prof. Dr. Arnim Lühken

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Presentation Transcript

  1. Schweizer Zentralkurs Chemie Bern – 6. Oktober 2009 Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CDs Prof. Dr. Arnim Lühken

  2. Übersicht 25 Jahre Compact Disc Die Chemie der „silbernenScheibe“ Die CD – ein Hightech-Produkt der Kunststoffchemie

  3. 25 Jahre Compact Disc Digital Audio

  4. Weltweit erste Silberscheibe wurde in Hannover industriell gepresst.

  5. „Anatomie“ der CD-ROM Druckfarbe Schutzlack Metallbeschichtungd = 40-80 nm Polycarbonatträgerd = 1,2 mm

  6. „Fingerabdruck“ der CD-ROM Bildnachweis: ChiuZ, 2007, 41, S. 339

  7. CDs gegen „Blitzer“? Eine weit verbreitete Unsitte ist es, eine oder mehrere CD´s am Innen-spiegel zu befestigen, weil dies angeblich das Foto (durch die Reflexion des Blitzes) unbrauchbar machen soll. […] Zitat und Bildnachweis: www.radarfalle.de (2008)

  8. CD in der Mikrowelle – wenn es funkt und blitzt! Lichtenberg-Figuren

  9. Die Chemie der „silbernen Scheibe“

  10. Behandlung einer CD-ROM mit Salpetersäure Literatur: H. J. Bader, S. Heuser, A. Lühken: Das zweite Leben von CDs. PdN-ChiS 7/49. Jg. 2000, 6-8

  11. „Anatomie“ der CD-ROM Druckfarbe Schutzlack Metallbeschichtungd = 40-80 nm Polycarbonatträgerd = 1,2 mm

  12. Behandlung einer CD-ROM mit Salpetersäure … und mit Salzsäure Literatur: H. J. Bader, S. Heuser, A. Lühken: Das zweite Leben von CDs. PdN-ChiS 7/49. Jg. 2000, 6-8

  13. Bestimmung der Schichtdicke von Aluminium auf einer CD-ROM durch Komplexometrie • Durchführung: • Acryl- und Lackschicht mit Salpetersäure entfernen • Aluminiumbeschichtung in Salzsäure auflösen • Aluminiumionen mit EDTA-Lösung – im Überschuss – komplexieren • Rücktitration mit Zinksulfat-Lösung und Xylenolorange • Daten aus 6 Bestimmungen: Minimalwert 45 nm Maximalwert 75 nm Mittelwert 61 nm • Literaturwert 40-80 nm Der „CD-ROM-Spiegel“ – Aluminium hauchdünn

  14. Schichtdicke des Aluminiums auf einer CD-ROM – Beispielrechnung Literatur: A. Lühken, D. Sgoff, H. Haase: Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CD-ROM und CD-R. PdN-ChiS 4/58 (2009)

  15. Aluminiumfolie Deckglas mitKupfer(II)-chlorid-Lösung Objektträger Wege zum „Metallbaum“ – OT-Techniknach M.Oetken,et al.

  16. Wege zum „Metallbaum“ – Variante auf der CD-ROM 1 TropfenZinn(II)-chlorid-Lösung Aluminiumoberflächeohne Schutzlack Literatur: A. Lühken, D. Sgoff, H. Haase: Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CD-ROM und CD-R. PdN-ChiS 4/58 (2009)

  17. 2 mm Kupferbäumchen – Variante auf der CD-ROM

  18. CD-Kupferbäumchen auf der CD-ROM 2 mm

  19. „Runde“ Chemie auf der CD-ROM 2 mm

  20. „Runde“ Chemie auf der CD-ROM 1. Komplexierung der Passivierungsschicht Al2O3 + 8 Cl¯ + 3 H2O 2 [AlCl4]¯ + 6 OH¯ [AlCl4]¯ + 4 H2O Al(OH)2Cl + 3 Cl¯ + 2 H3O+ 2. Oxidation des Aluminiums 4 Al + 3 Cu2+ + 12 Cl¯ + 6 H+ 3 H2 + 3 Cu + 4 AlCl3

  21. Wege zur „alltäglichen“ Batterie – „Oldenburger Bierdose“ oder… Aus: Nick, Parchmann, Demuth [Hrsg.]: Chemisches Feuerwerk. Köln: Aulis Verlag Deubner, 2001, S. 196ff

  22. Kohle CD-ROMohne Schutzlack NaCl-Lösung …“CD-ROM-Batterie“ – eine anschauliche Al-Luft-Zelle Literatur: A. Lühken, D. Sgoff, H. Haase: Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CD-ROM und CD-R. PdN-ChiS 4/58 (2009)

  23. Weltweit erste Silberscheibe wurde in Hannover industriell gepresst.

  24. Aluminium Silber Ag-In-Sb-Te CD - Stammbaum

  25. „Anatomie“ der CD-ROM und CD-R Lackschicht Al Ag Farbstoff Polycarbonatträger CD-ROM CD-R Bildnachweis: ChiuZ, 2007, 41, S. 339

  26. Auflösen der Silberbeschichtung in Salpetersäure • Nachweis durch Fällung von Silberchlorid • Literatur: A. Lühken, D. Sgoff, H. Haase: Chemie der silbernen Scheiben – Experimente mit CD-ROM und CD-R. PdN-ChiS 4/58 (2009) CD-R – Silbernachweis CD-R – Bestimmung der Silberschichtdicke • Komplexometrisch (analog Aluminiumbestimmung) • Gravimetrisch nach Fällung als Silberchlorid • Elektrogravimetrisch an einer Grafitelektrode • Literatur: R. A. Fischer, A. Gutberlet, D. Käfer, M. Ruttert: Silber und Gold in CD-R-Rohlingen. MNU, 56/6 (2003), S. 353ff

  27. Polycarbonat – das „Rückgrad“ der CD

  28. Umschmelzen von CDs – Recycling oder Kunst? Literatur: H. J. Bader, S. Heuser, A. Lühken: Das zweite Leben von CDs. PdN-ChiS 7/49. Jg. 2000, 6-8

  29. Polycarbonat – Kunststoff ohne Makel? Mit Heißluftfön erhitzte CD vor (links) und nach (rechts) der Trocknung

  30. Polycarbonat-stücke Aktivkohle zur Adsorption Pyrolyse von Polycarbonat einer CD

  31. Nachweis von Phenol als Pyrolyseprodukt mit Gibbs-Reagenz

  32. Hydrolyse von Polycarbonat zu Bisphenol A – Wertstoffliches Recycling Literatur: H. J. Bader, S. Heuser, A. Lühken: Das zweite Leben von CDs. PdN-ChiS 7/49. Jg. 2000, 6-8

  33. Zusammenfassung – Die Versuche im Überblick • CD in der Mikrowelle • Behandlung mit Salpeter- und Salzsäure • * Bestimmung der Aluminiumschichtdicke durch Komplexometrie • * Metallbäume auf CD-ROM • * „CD-ROM-Batterie“ • Silbernachweis bei CD-R • (*) Umschmelzen der Trägerscheibe • * Nachweis Feuchtigkeit mit Heißluftföhn • * Nachweis von Phenol im Pyrolysat nach Gibbs • Hydrolyse zu Bisphenol-A

  34. Polycarbonatals Polyester • Recycling • Phenol • Elektrochemische Elemente • Korrosion • Passivierung Zusammenfassung – Implementation in den Chemieunterricht OCKunststoffe Elektrochemie ACMetalle • Leitfähigkeit • Verhalten gegenüber Säuren • Passivierung • Reihe der Metalle • Analytik

  35. Farbstoffchemie an Beispielen der CD-R und CD-RW Chemie und Analytik der Legierungen am Beispiel der CD-RW Elektrochemische Elemente aus CD-ROM und CD-R Katalyse an der Silberoberfläche einer CD-R Ausblick – Die Scheibe dreht sich weiter!

  36. Herzlichen Dank! Dieter SgoffTechnischer Mitarbeiter, Universität Frankfurt am Main Hergen HaaseAuszubildender Chemielaborant, Universität Oldenburg

  37. Kontakt: http://www.chemiedidaktik.uni-frankfurt.de

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