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

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