Hintergrund zu:
Sonnenuntergang
In einer Säure-Base-Reaktion nach Brönsted erfolgt im
ersten Schritt die Bildung der thioschwefligen Säure und
Natriumchlorid aus Natriumthiosulfat und Salzsäure:
Durch Disproportionierung der thioschwefligen Säure fällt
elementarer
Schwefel nach und nach in kolloidaler Form aus. Dies führt zur
Trübung der Lösung und somit zum Auftreten des Tyndall-Effektes.
Des weiteren entstehen Schwefeldioxid und Wasser:
In einer Nebenreaktion kommt es in geringen Mengen zur Bildung
von Pentathionsäure, die teilweise wieder in ihr Anion dissoziiert:
Der kolloidal gelöste Schwefel kann das Anion der Pentathionsäure
adsorbieren:
Bei der Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure können
drei Zerteilungszustände beobachtet werden:
(1)
Zunächst handelt es sich bei der Natriumthiosulfat-Lösung um eine
echte Lösung, wobei die Ionen des Salzes durch das Wasser
hydratisiert werden. (2) Durch Zugabe von Salzsäure
entsteht kolloidal gelöster Schwefel, was
zur Trübung der Lösung führt. Da die kolloidale Lösung bereits
einen Teil der Lichtwellen absorbiert, kann eine Gelbfärbung der
"Sonne" an der Projektionsfläche beobachtet werden.
(3) Im Verlauf der Reaktion bildet sich allerdings aus der kolloidalen Lösung eine Suspension, da
sich immer mehr Schwefelteilchen zusammenlagern. Dies zeigt sich daran,
dass an der Projektionsfläche die Farbe der "Sonne" von gelb
über rot bis hin zu schwarz wechselt, da letztendlich eine
Totalabsorption erfolgt. [1]
Die Lichtstreuung
Den Effekt der Lichtstreuung kann man sehr gut an einem sonnigen Tag
beobachten: Das weiße Licht der Sonne besteht aus verschiedenen Farbanteilen
(Wellenlängen),
vor allem aus Blau, Grün und Rot. Das Sonnenlicht wird an den Luftmolekülen und
auch an Wassertröpfchen und Staubpartikeln, die sich in der Atmosphäre befinden,
gestreut. Dabei ist die Streuung des kurzwelligen blauen Lichts stärker als die
Streuung des langwelligen roten Lichts. Das blaue Licht scheint deshalb aus
allen Richtungen zu uns in die Augen zu kommen - der Himmel ist also blau. Der
nicht gestreute Lichtanteil vermittelt uns den Eindruck "Weiß".
Mit diesem Streueffekt hängen auch Abend- und Morgenrot zusammen: Der
Weg des Sonnenlichts durch die Atmosphäre ist bei Sonnenuntergang und
Sonnenaufgang besonders lang. Deshalb wird das blaue Licht stärker in alle
Richtungen gestreut und gelangt weniger zum Beobachter als die
langwelligen gelben, orangefarbenen und roten Anteile des Lichts.
Man beobachtet vor allem in Richtung auf die Sonne ein tiefes Rot, dann Grün
und über dem Betrachter selbst ein zunehmend tieferes Blau, das in Schwarz
übergeht. Da dieser Effekt durch Schwebeteilchen verstärkt wird, kann man
zu Zeiten feuchter Luft oder eines gewaltigen, sich global auswirkenden
Vulkanausbruchs besonders schöne Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge
beobachten. [2]
Literatur:
-
http://www.chemie.uni-marburg.de/~butenuth/562.pdf, Stand 15.11.05
-
http://www.chemieunterricht.de/dc2/wasser/himmelbl.htm, Stand
15.02.06
