Lasse Wasser verschwinden - mit Superabsorber

In Anbetracht der Risiken (s.u. Gefahrenhinweise) sollte dieses Experiment in Anwesenheit eines Erwachsenen durchgeführt werden. 

Durchführung

Superabsorber ist ein weißes Puder, das in Babywindeln enthalten ist. Um das benötigte Puder aus Windeln zu gewinnen, schneidet man diese auf und gibt den gesamten Inhalt in eine Plastiktüte, die man anschließend schüttelt. Das weiße Superabsorber-Puder trennt sich dabei von der Watte.

In ein Gefäß gibt man einen Teelöffel des Superabsorber-Puders. Anschließend gibt man mit Schwung bis zu 200ml (am besten destilliertes)
Wasser dazu. Die Superabsorber-Wasser-Mischung verfestigt sich und geliert innerhalb einer Minute.

Prinzip

Die Struktur des Superabsorbers ähnelt der eines Schwamms: viele Hohlräume in der Schwammstruktur. Durch die vorhandenen Hohlräume kann der Schwamm Wasser absorbieren und speichern.

Diese Hohlräume sind jedoch bei einem Schwamm nur bedingt dehnbar.  Deshalb kann nur eine kleine Menge an Wasser gespeichert werden. Superabsorber besitzen im Gegenzug keine rigiden, sondern sehr flexible Hohlräume, die sich ausdehnen können. Somit kann ein Hydrogel (so nennt man einen Superabsorber, der vorwiegend Wasser speichern kann) sehr viel Wasser aufnehmen.

Die Flexibilität der Hohlräume ist jedoch nicht unendlich, sondern begrenzt. Durch diesen Effekt sind die Hydrogele in der Lage das 100- bis 1000-fache ihres Eigengewichtes zu speichern, indem ein festes Gel entsteht. Das Wasser wird durch Pressen der Hydrogele nicht freigesetzt.

Schnelle Reaktion

Ein weiteres Merkmal der Hydrogele ist, dass sie große Mengen an Wasser innerhalb von Sekunden aufnehmen können. Die kurze Reaktionszeit kommt durch die Natriumionen zustande, die sich in der Struktur befinden. Diesen Effekt, der durch die Natriumionen hervorgerufen wird, bezeichnet man als Osmose.

Das Hydrogel besteht aus sehr langen Molekülketten, die man sich wie eine Seite eines Reißverschlusses vorstellen kann. Funktionelle Gruppen an diesem sogenannten Polymer (die einzelnen Reißverschlusshaken) gehen eine Bindung mit den Wassermolekülen ein (sozusagen den Haken der anderen Seite des Reißverschlusses). Die einzelnen Wassermoleküle werden also an einer langen Kette befestigt: Dabei entsteht ein festes Gel. Mechanisch kann man das Wasser nun nicht mehr herauspressen. 

Wie können Superabsorber wieder Wasser abgeben?

Damit die Hydrogele das gespeicherte Wasser wieder freisetzen, muss der oben genannte osmotische Effekt gestört werden. Um das zu erreichen, muss man  nur die Salzkonzentration (Natriumkonzentration) außerhalb vom Hydrogel erhöhen.

Das Kochsalz kann eine festere Verbindung mit dem Polymer im Hydrogel eingehen und verdrängt dadurch die Wassermoleküle von ihrem Platz. Befinden sich mehr Natriumionen außerhalb vom Hydrogel als im Inneren, so strömt nun das gespeicherte Wasser aus dem Hydrogel heraus und das feste Gel wird größtenteils wieder flüssig. Wenn das Gel wieder flüssiger wird und Wasser verliert, werden die Hohlräume wieder kleiner. Im Fachjargon sagt man: die Gelmatrix kollabiert.

Tipps

Dieser Versuch klappt am besten mit destilliertem Wasser, da es - im Gegensatz zu Leitungswasser - keine Salze mehr enthält. Je höher die Salzkonzentration im benutzten Wasser, um so mehr Absorber braucht man. Diese Eigenschaft lässt sich aber auch nutzen, um das Gel wieder zu verflüssigen. Indem man einen Esslöffel Kochsalz auf das Gel gibt, verwandelt es sich wieder in eine Flüssigkeit.

Gefahrenhinweise

Diese Substanz ist als ungefährlich eingestuft. Bei Kontakt mit Augen oder offenen Wunden sollte gründlich mit Wasser nachgespült werden.

Entsorgung

Gel kann im Hausmüll entsorgt werden, die Flüssigkeit im Ausguss.

Autor: Joao Martins (Pins), Joseph Rodesch (FNR), Liza Glesener
Video: Joao Martins (Pins), Jean-Paul Bertemes (FNR), FreeLens TV
Foto © FNR & Mieske/PIXELIO
Musik: Jean-Paul Bertemes