Was diese Lektion vermittelt

Nach dieser Lektion lässt sich besser einordnen,

• warum Wasserqualität für kolloidale Dispersionen wichtig ist,
• was der Leitwert in µS/cm beschreibt,
• worin sich Reinstwasser, Aqua bidest und gewöhnliches destilliertes Wasser unterscheiden,
• weshalb Leitungswasser und Mineralwasser ungeeignet sind,
• wie Gefäße, Lagerung und Arbeitsweise die Wasserqualität beeinflussen,
• warum einzelne Elektrodenmaterialien unterschiedliche Startbedingungen benötigen.

Wasser ist mehr als ein Trägermedium

Die Wasserqualität prägt den gesamten Herstellungsprozess.

Bei der Herstellung kolloidaler Dispersionen dient Wasser nicht nur als neutrale Flüssigkeit. Es bildet das Medium, in dem Ionen und fein verteilte Partikel entstehen und verteilt bleiben.

Sind bereits vor Beginn Mineralstoffe, Salze oder andere gelöste Substanzen vorhanden, nehmen diese am elektrischen Prozess teil. Dadurch können unerwünschte Reaktionen, Ablagerungen, Trübungen oder größere Partikelverbände entstehen.

Je reiner die Ausgangsbasis ist, desto besser lassen sich die Bedingungen während der Herstellung kontrollieren.

Was bedeutet Leitwert?

Ein Messwert für elektrisch leitfähige Bestandteile im Wasser.

Der elektrische Leitwert beschreibt, wie gut Wasser elektrischen Strom leitet. Angegeben wird er meist in Mikrosiemens pro Zentimeter:

µS/cm

Reines Wasser leitet elektrischen Strom nur sehr schwach. Enthält es gelöste Salze, Mineralstoffe oder andere elektrisch geladene Bestandteile, steigt seine Leitfähigkeit.

Ein höherer Leitwert bedeutet deshalb nicht automatisch, dass das Wasser für die Kolloidherstellung besser geeignet ist. Häufig zeigt er vielmehr an, dass bereits eine größere Menge gelöster Stoffe vorhanden ist.

Der Leitwert liefert damit einen wichtigen Orientierungswert für die Auswahl des Wassers. Er zeigt jedoch nicht, welche Stoffe sich im Wasser befinden. Zwei Wasserproben können denselben Leitwert besitzen und dennoch unterschiedlich zusammengesetzt sein.

Was sagt ein niedriger Leitwert aus?

Wenige gelöste Ionen schaffen kontrollierte Ausgangsbedingungen

Ein sehr niedriger Ausgangsleitwert spricht dafür, dass nur wenige elektrisch leitfähige Stoffe im Wasser gelöst sind. Für viele kolloidale Herstellungsprozesse ist dies eine gute Voraussetzung.

Als allgemeine Ausgangsbasis hat sich Reinstwasser beziehungsweise Aqua bidest mit einem Leitwert von ungefähr 1 µS/cm oder darunter bewährt.

Der gemessene Wert kann je nach Messgerät, Temperatur, Aufbewahrung und Kontakt mit der Umgebung geringfügig abweichen. Ein einzelner Messwert sollte daher immer als Orientierung und nicht als vollständiger Reinheitsnachweis verstanden werden.

Reinstwasser und Aqua bidest

Reine Ausgangsbedingungen für kontrollierte Herstellungsprozesse

Reinstwasser ist stark gereinigtes Wasser, aus dem ein großer Teil der ursprünglich vorhandenen Mineralstoffe, Salze und weiteren Verunreinigungen entfernt wurde.

Aqua bidestillata, häufig als Aqua bidest bezeichnet, ist zweifach destilliertes Wasser. Reinstwasser kann auch durch andere geeignete Aufbereitungsverfahren eine vergleichbar hohe Reinheit erreichen.

Für die Herstellung kolloidaler Dispersionen bietet eine solche Wasserqualität mehrere Vorteile:

• sehr niedriger Ausgangsleitwert,
• geringe Menge an Fremdionen,
• besser kontrollierbare Herstellungsbedingungen,
• geringeres Risiko unerwünschter Reaktionen,
• gute Vergleichbarkeit verschiedener Herstellungsdurchgänge.

Entscheidend ist nicht allein die Bezeichnung auf dem Behälter. Auch Lagerung, Verpackung, mögliche Zusätze und der tatsächlich gemessene Leitwert sollten berücksichtigt werden.

AquaCollo als kontrollierte Ausgangsbasis

AquaCollo ist ein bidestilliertes und entsalztes Reinstwasser, das speziell als Ausgangsbasis für die Herstellung kolloidaler Dispersionen angeboten wird.

Es besitzt einen sehr niedrigen Leitwert von unter 1 µS/cm und enthält keine zugesetzten Mineralstoffe oder sonstigen Zusätze. Dadurch befinden sich zu Beginn des Herstellungsprozesses nur sehr wenige elektrisch leitfähige Fremdstoffe im Wasser.

Für viele Kolloide bietet AquaCollo deshalb besonders günstige Voraussetzungen:

• sehr niedriger und kontrollierter Ausgangsleitwert,
• geringe Menge an Fremdionen,
• keine nachträgliche Mineralisierung,
• keine unnötigen Zusätze,
• geringeres Risiko unerwünschter Reaktionen,
• gut vergleichbare Bedingungen zwischen mehreren Ansätzen.

Insbesondere bei Materialien wie Silber und vielen weiteren Elektrodenwerkstoffen ist eine möglichst reine und schwach leitende Ausgangsbasis vorteilhaft. Der Herstellungsprozess beginnt dadurch unter klar definierten Bedingungen, ohne dass bereits größere Mengen fremder Salze oder Mineralstoffe am elektrischen Prozess teilnehmen.

AquaCollo ist dennoch nicht für jedes Material unter allen Bedingungen automatisch die optimale unveränderte Ausgangsbasis. Bei Gold kann ein Leitwert von unter 1 µS/cm im Niedervoltverfahren dazu führen, dass der Stromfluss nur sehr langsam einsetzt oder der Herstellungsprozess deutlich länger dauert.

Für kolloidales Gold hat sich je nach Gerät und Verfahren häufig ein etwas höherer Startleitwert bewährt. Die konkreten Bedingungen werden deshalb im Kurs "Kolloidales Gold richtig herstellen" gesondert erklärt.

Weitere Informationen zur Zusammensetzung und Wasserqualität von AquaCollo.

Ist gewöhnliches destilliertes Wasser geeignet?

Destilliertes Wasser kann unterschiedlich rein sein. Die Bezeichnung allein sagt nicht zuverlässig aus, wie niedrig der Leitwert ist oder ob nach der Herstellung weitere Stoffe zugesetzt wurden.

Ein geeignetes Produkt sollte möglichst

• einen sehr niedrigen Leitwert besitzen,
• frei von Duftstoffen und Reinigungszusätzen sein,
• keine Stabilisatoren enthalten,
• in einem sauberen und geeigneten Behälter aufbewahrt worden sein,
• für empfindliche technische oder analytische Anwendungen vorgesehen sein.

Gewöhnliches destilliertes Wasser aus dem Handel kann daher nicht grundsätzlich mit hochwertigem Aqua bidest oder kontrolliertem Reinstwasser gleichgesetzt werden.

Steht kein Aqua bidest zur Verfügung, sollte die alternative Wasserqualität vor der Verwendung zumindest durch eine Leitwertmessung geprüft werden. Der Leitwert allein kann eine vollständige Analyse allerdings nicht ersetzen.

Warum Leitungswasser ungeeignet ist

Mineralstoffe und Salze verändern die Reaktionsbedingungen

Leitungswasser enthält je nach Region unterschiedliche Mengen an Mineralstoffen und Salzen. Dazu können unter anderem Calcium-, Magnesium-, Natrium- und Chloridverbindungen gehören.

Diese Bestandteile sind für gewöhnliches Trinkwasser normal. Bei der kontrollierten Herstellung einer kolloidalen Dispersion können sie jedoch unerwünschte Reaktionen mit den Elektroden oder den freigesetzten Materialbestandteilen verursachen.

Mögliche Folgen sind:

• unkontrolliert hoher Stromfluss,
• veränderte Elektrodenreaktionen,
• Ablagerungen an den Elektroden,
• Trübungen oder Flocken,
• größere Partikelverbände,
• schlechter reproduzierbare Ergebnisse.

Auch abgekochtes Leitungswasser ist nicht geeignet. Durch das Abkochen werden die gelösten Mineralstoffe nicht zuverlässig entfernt. Ein Teil der Stoffe kann sich durch die Verdunstung des Wassers sogar stärker konzentrieren.

Warum Mineralwasser nicht geeignet ist

Mineralwasser enthält definitionsgemäß gelöste Mineralstoffe. Gerade diese Bestandteile erhöhen die elektrische Leitfähigkeit und können während der Kolloidherstellung mit dem Elektrodenmaterial reagieren.

Ob still, medium oder mit Kohlensäure: Mineralwasser ist keine geeignete Ausgangsbasis für eine kontrollierte kolloidale Dispersion.

Kohlensäure kann außerdem den pH-Wert verändern und zusätzliche Reaktionen begünstigen.

Ist Osmosewasser ausreichend?

Entscheidend ist die tatsächlich erreichte Wasserqualität

Bei der Umkehrosmose wird Wasser durch eine sehr feine Membran geführt. Dabei wird ein großer Teil der gelösten Stoffe zurückgehalten.

Die tatsächlich erreichbare Wasserqualität hängt jedoch von mehreren Faktoren ab:

• Qualität und Zustand der Membran,
• Ausgangsqualität des Leitungswassers,
• Anzahl und Art der Filterstufen,
• Wartung der Anlage,
• mögliche nachgeschaltete Mineralisierung,
• Sauberkeit von Leitungen und Vorratsbehältern.

Osmosewasser kann eine sehr gute Ausgangsbasis sein, sofern die Anlage entsprechend ausgelegt ist und das erzeugte Wasser einen ausreichend niedrigen Leitwert besitzt.

Anlagen für Trinkwasser enthalten teilweise eine Remineralisierungsstufe. Dadurch werden dem gereinigten Wasser gezielt Mineralstoffe zugesetzt. Für die Herstellung kolloidaler Dispersionen wäre eine solche Nachmineralisierung nicht sinnvoll.

Entscheidend ist deshalb nicht allein das verwendete Verfahren, sondern die Wasserqualität am tatsächlichen Auslass.

Fremdionen und ihre Bedeutung

Kleine Rückstände können den Herstellungsprozess beeinflussen

Als Fremdionen werden elektrisch geladene Bestandteile bezeichnet, die bereits vor Beginn der eigentlichen Herstellung im Wasser vorhanden sind.

Sie können beispielsweise aus folgenden Quellen stammen:

• Mineralstoffen im Ausgangswasser,
• Reinigungsmittelrückständen,
• ungeeigneten Gefäßen,
• Metallbesteck oder anderen Werkzeugen,
• nicht vollständig gespülten Leitungen,
• Verunreinigungen an Elektroden und Halterungen.

Während des Herstellungsprozesses können Fremdionen mit dem Elektrodenmaterial reagieren. Dadurch entstehen unter Umständen Verbindungen, die nicht Teil der gewünschten Dispersion sein sollen.

Eine saubere Arbeitsweise dient daher nicht nur der optischen Sauberkeit, sondern gehört unmittelbar zur Qualitätskontrolle.

Saubere Gefäße und Hilfsmittel

Sauberkeit schützt die Qualität des Ausgangswassers

Auch hochwertiges Reinstwasser kann durch ein nicht ausreichend sauberes Gefäß schnell verunreinigt werden.

Geeignet sind insbesondere saubere Glasgefäße, die ausschließlich für die Kolloidherstellung verwendet werden. Rückstände von Spülmitteln, Kalk, Lebensmitteln oder früheren Herstellungsdurchgängen sollten vermieden werden.

Vor der Verwendung empfiehlt sich:

1. Das Gefäß gründlich mit sauberem Wasser ausspülen.
2. Abschließend mit einer kleinen Menge Reinstwasser nachspülen.
3. Das Gefäß ohne fuselnde Tücher trocknen lassen oder unmittelbar verwenden.
4. Die Innenseite danach nicht mehr mit den Fingern berühren.

Auch Glasrührstäbe, Trichter und andere Hilfsmittel sollten sauber, rückstandsfrei und möglichst ausschließlich für diesen Zweck vorgesehen sein.

Auch das Gefäß beeinflusst die Wasserqualität

Nicht nur das verwendete Wasser, sondern auch das Gefäß kann die Ausgangsbedingungen verändern. Rückstände, ungeeignete Beschichtungen oder nicht eindeutig bezeichnete Glassorten können die Reinheit des Wassers und die Eigenschaften der fertigen Dispersion beeinflussen.

Für kontrollierte Bedingungen werden saubere, geeignete Gefäße aus Borosilikatglas bevorzugt. Ausführliche Hinweise zu Bechergläsern, Flaschenmaterialien, Verschlüssen und Reinigung enthält die Lektion „Becherglas, Arbeitsplatz & Sauberkeit“.

Becherglas und Arbeitsplatz richtig vorbereiten

Elektroden und Halterungen

Vor jeder Herstellung sollten die Elektroden sauber und frei von sichtbaren Rückständen sein. Ablagerungen aus einem früheren Durchgang können den Stromfluss und die Materialabgabe verändern.

Dabei ist zu beachten:

• Die Elektroden werden passend zum jeweiligen Material gereinigt.
• Schleifmittel dürfen keine fremden Metallbestandteile übertragen.
• Gereinigte Elektroden sollten nicht an der später eingetauchten Fläche berührt werden.
• Elektrodenhalter und Adapter dürfen nicht unnötig in das Wasser eintauchen.
• Zwischen unterschiedlichen Elektrodenmaterialien sollten Werkzeuge gereinigt oder getrennt verwendet werden.

Besonders bei empfindlichen oder spröden Materialien ist eine schonende Reinigung wichtig.

Wasser richtig entnehmen und lagern

Reinstwasser kann Stoffe aus der Umgebung aufnehmen

Reinstwasser nimmt nach dem Öffnen Stoffe aus seiner Umgebung auf. Auch Kohlendioxid aus der Luft kann sich im Wasser lösen und den Messwert geringfügig verändern.

Für die Lagerung gelten deshalb einige einfache Grundregeln:

• Behälter nach der Entnahme wieder verschließen,
• Wasser kühl und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt lagern,
• nicht aus dem Produktionsgefäß in den Vorratsbehälter zurückgießen,
• saubere Trichter und Hilfsmittel verwenden,
• Verschluss und Flaschenöffnung nicht mit ungewaschenen Händen berühren,
• keine offenen Gefäße über längere Zeit stehen lassen.

Ein geringfügig veränderter Leitwert nach dem Öffnen bedeutet nicht automatisch, dass das Wasser unbrauchbar ist. Auffällige Veränderungen oder deutlich erhöhte Werte sollten jedoch geprüft werden.

Leitwert richtig messen

Saubere Messbedingungen schaffen vergleichbare Werte

Für eine aussagekräftige Messung sollte das Leitwertmessgerät sauber und für niedrige Messbereiche geeignet sein.

Vor der Messung empfiehlt sich:

1. Messsonde beziehungsweise Elektroden mit Reinstwasser abspülen.
2. Eine kleine Wasserprobe in ein sauberes Gefäß geben.
3. Das Messgerät entsprechend der Anleitung eintauchen.
4. Warten, bis sich der Wert stabilisiert.
5. Die Wasserprobe nach der Messung nicht zurück in den Vorratsbehälter geben.

Die Temperatur kann den Messwert beeinflussen. Geräte mit automatischer Temperaturkompensation gleichen diesen Effekt teilweise aus.

Einfache Leitwertanzeigen an Kolloidgeneratoren liefern eine hilfreiche Orientierung. Sie ersetzen jedoch kein kalibriertes Leitfähigkeitsmessgerät, wenn besonders genaue Vergleichswerte benötigt werden.

Kann der Leitwert auch zu niedrig sein?

Einzelne Materialien benötigen besondere Startbedingungen

Für viele Materialien ist ein sehr niedriger Leitwert die gewünschte Ausgangsbasis. Bei einzelnen Elektrodenmaterialien kann ein extrem schwach leitendes Wasser jedoch dazu führen, dass der Herstellungsprozess nur langsam beginnt.

Das bedeutet nicht, dass das Wasser schlecht ist. Vielmehr hängt der Stromfluss vom Zusammenspiel aus Wasserqualität, Elektrodenmaterial, Spannung, Temperatur, Elektrodenabstand und Geräteeinstellung ab.

Ein künstliches Erhöhen des Leitwerts durch Salz, Mineralwasser oder andere Zusätze ist keine geeignete Lösung. Dadurch würden Fremdionen eingebracht und die kontrollierten Ausgangsbedingungen verändert.

Stattdessen sollten die materialspezifischen Hinweise des verwendeten Geräts und der jeweiligen Elektrode berücksichtigt werden.

Unterschiedliche Materialien, unterschiedliche Bedingungen

Nicht jedes Elektrodenmaterial reagiert gleich

Die grundlegenden Anforderungen an sauberes Wasser gelten für alle kolloidalen Dispersionen. Dennoch reagieren Elektrodenmaterialien nicht vollständig gleich.

Silber lässt sich in sehr reinem Wasser meist vergleichsweise unkompliziert verarbeiten. Gold kann im Niedervoltverfahren bei einem extrem niedrigen Leitwert langsamer anlaufen. Andere Materialien können empfindlicher auf Rückstände, Oxidation oder ungeeignete Startbedingungen reagieren.

Deshalb enthält jeder materialspezifische Herstellungskurs ergänzende Angaben zur empfohlenen Wasserqualität und zu möglichen Besonderheiten.

Diese zentrale Lektion vermittelt die allgemeinen Grundlagen. Die konkreten Geräteeinstellungen und materialspezifischen Bedingungen werden jeweils im zugehörigen Herstellungskurs erklärt.

Typische Fehler bei der Wasserwahl

Viele Probleme beginnen bereits vor der Herstellung