Forschung

Kolloidales Wasser – Der Versuch einer (Er-)Klärung

Man liest oft von kolloidalem oder „levitiertem“ Wasser. Für uns in der „Welt im Tropfen“-Forschung ist interessant zu wissen:

  1. was ist kolloidales Wasser,
  2. wie wird es hergestellt und
  3. wie sieht es im Vergleich zum Leitungswasser aus?

Um diese Fragen zu beantworten, gehen wir in diesem Bericht über die Theorie der Kolloide, zur Herstellung von kolloidalem Wasser in der Levitationsmaschine zu den Dunkelfeldaufnahmen unter unserem Labor-Mikroskop.

Ausgangsbetrachtung: Was ist ein Kolloid?

Im Gegensatz zu echten Lösungen, in denen die Elektrolyte in Form ihrer Ionen (iondisperses System) vorliegen, gibt es auch kolloide Lösungen (kolloiddisperse Systeme).

Der Begriff „kolloid“ geht auf den britischen Physiker Thomas Graham zurück, abgeleitet von dem griechischen Begriff für Leim („Kolla“), („Kolloid“, Wikipedia). Liegt das kolloiddisperse System als kolloide Lösung vor, dann wird es Sol genannt. Darin sind die kolloiden Teilchen mehr oder weniger frei beweglich. Durch Koagulation (Ausflockung) lässt sich das Sol in ein Gel (gallertartige Masse) umwandeln. Bei manchen Systemen ist dieser Prozess umkehrbar (Peptisation).

 

Sol-Gel
 

Die Teilchengröße der dispergierten Phase (von 1 bis mehrere 100 Nanometer) in der kolloiden Lösung lässt diese durch Lichtstreuung milchig oder trübe erscheinen (Tyndall-Phänomen). Mit dieser Teilchengröße sind die Kolloide aber um den Faktor 1.000 bis 10.000 größer als Atome.

Die kolloiden Teilchen (Makromoleküle oder Zusammenballungen) sind aber nicht groß genug, um über konventionelle Papierfilter abgetrennt werden zu können. Eine Trennung ist nur mittels einer halbdurchlässigen (semipermeablen) Membran (z. B. Pergamentpapier) möglich. Diese lässt normale Moleküle und Ionen durch, hält aber die Kolloide zurück. Man spricht diesbezüglich von Dialyse.

Auf der Ebene der dispergierten Teilchen sind unterschiedliche Kräfte vorherrschend. Hierzu sind beispielsweise Abstoßung und elektrostatische Wechselwirkung zu nennen. Dies führt dazu, dass die Beweglichkeit der Kolloide wesentlich geringer ist als die von Atomen.

Es gibt unterschiedliche Formen, in denen Kolloidsysteme (disperse Phase enthalten in einem Dis- persionsmedium) vorkommen. Das können Emulsionen und Suspensionen von Tröpfchen oder Teil- chen in einer Flüssigkeit sein, aber auch Tröpfchen im Gas (Nebel) sowie Teilchen im Gas (Rauch). Da sich die disperse Phase quasi in einer Art „Schwebezustand“ befindet, spricht man auch von Levitation („levis“, lat. „schwebend“). Der deutsche Ingenieur Wilfried Hacheney (siehe „Levitiertes Wasser in Forschung und Anwendung“, Michaels-Verlag) führte die synonyme Verwendung der Begriffe „kolloidal“ und „levitiert“ ein.

 

Kolloidsystem (Feuerwerks-)Rauch
 

Heute gibt es in der Chemie den Begriff der Kolloidchemie. Darunter versteht man einen Bereich der physikalischen Chemie, der sich mit den stofflichen Eigenschaften von kolloiden Systemen be- fasst. Die Kolloidchemie geht auf den deutschen Chemiker Wolfgang Ostwald (1883 bis 1943) zu- rück; (Taschenbuch der Chemie, W. Schröter, Dr. habil. K.-H. Lautenschläger und H. Bibrack, Ver- lag Harri Deutsch, Thun und Frankfurt/Main, 8. Aufl., 1980, S. 46).

1. Was ist kolloidales Wasser“?

Die Bezeichnung „kolloidales Wasser“ oder auch „levitiertes Wasser“, geht wahrscheinlich auf den deutschen Ingenieur Wilfried Hacheney („Levitiertes Wasser in Forschung und Anwendung“ Michaels-Verlag) zurück.

Das Phänomen der Kolloidalität geht auf die Beobachtung zurück, dass Teilchen, die in bestimmten Stoffen gelöst sind, ungewöhnlich langsam diffundieren, d.h. sich innerhalb dieser Stoffe in einer Art „Schwebezustand“ befinden. Das ist genau der Zustand, den man als Levitation („levis“, lat. „schwebend“) beschreiben kann. Man denke dabei etwa an das Phänomen „Nebel“, wo sich im gasförmigen Wasserdampf flüssige Aerosole in einem Zustand des Gleichgewichts und der gleichmäßigen Verteilung befinden – oder an Milch (Emulsion) und Kaffee.

 

Kolloide: Humider Morgennebel (links) und Milch + Kaffee = Milchkaffee (rechts)
 

„Kolloide stellen spezielle disperse Systeme dar. In dispersen Systemen sind eine oder mehrere Substanzen in einem zusammenhängenden Medium verteilt (Grenzflächen und Kolloide, Gerald Brezesinski, Hans-Jörg Mögel, Spektrum-Verlag, Heidelberg, Berlin,Oxford, 1993, S. 150).

Eine bekannte Form kolloidalen Wassers stellt das Silberwasser dar. Dabei sind ultrafeine Silberpartikel in einer Partikelgröße zwischen 1 und 100 nm in Wasser gelöst. Die Silberpartikel können dabei durch mechanisches Zermahlen, auf dem Weg der Elektrolyse oder durch die Reduktion von Silbersalzen gewonnen werden. Mehr zum Thema Silberwasser auf unseren Internetseiten unter „Silberwasser“.

 

Kolloidales Silberwasser mit verschiedenen Auflösungen
 

Aufgrund der Systemeigenschaften von Kolloiden – nämlich gleichmäßige Partikelverteilung und Widerständigkeit gegen Diffusion – und dem Umstand, dass der menschliche Körper zu etwa 75 Prozent aus Wasser besteht, kommt der Annahme eine hohe Plausibilität zu, daß die Stoffwechselprozesse lebendiger Organismen auf der Grundlage kolloidaler Lösungen ablaufen. Hacheney äußert beispielsweise in diesem Zusammenhang die Vermutung, dass man den Gesundheitszustand eines lebendigen Organismus über die Beobachtung des Kollodialzustandes seiner Bestandteile beurteilen kann und dass Störungen des kolloidalen Zustandes zu verschiedenen Stoffwechselstörungen führen können.

2. Wie wird kolloidales Wasser hergestellt? Was ist und wie funktioniert die „Levitationsmaschine“?

Als Gründer und Leiter der Detmolder Gesellschaft für organphysikalische Forschung hat Hacheney die „Levitationsmaschine“ gebaut, eine Maschine mit hyperbolisch geformtem Zylinder, die herkömmliches Leitungswasser durch spiralförmig angeordnete Schläuche pumpt und in einem Rotationsrad derart verwirbelt, dass Wassermoleküle entgegen der Gravitationskraft nicht mehr gepresst, sondern auseinandergezogen werden und zuvor größere Cluster zerkleinert werden sollen. Hierdurch wird der Zustand der Levitation erreicht, in dem die Wassermoleküle sich mit ihren Wasserstoffverbindungen zu einer reorganisierten, gleichverteilten und diffusionsverminderten Struktur anordnen.

 

Levitationsmaschine nach Hacheney
 

Allerdings – und hier beruft sich Hacheney u.a. auf den englischen Wasserforscher Bernal (1933): Wassermoleküle sind Dipolmoleküle und liegen im flüssigen Wasser nicht frei und voneinander unabhängig vor, sondern sind über Wasserstoffbrückenbindungen vernetzt. Dadurch bilden sich auch größere Einheiten, sogenannte „Wassercluster“. Hacheney glaubt, dass durch die Levitationsmaschine diese Cluster „umstrukturiert“ werden können und so eine eigene und besondere „Wasserstruktur“ bilden.

Wasserstoffbrückenbindungen existieren jedoch immer nur für eine sehr kurze Zeit und brechen innerhalb von Picosekunden wieder auf, während sich an anderen Bindungsstellen genau so rasch wieder neue Brücken und somit neue Cluster bilden (Physikalische Forschung der Wasserstoffbindungen).

3. Kolloidales Wasser unter dem Dunkelfeldmikroskop

Für den Vorher-Nachher-Vergleich haben wir ein Leitungswasser aus unserer Wasserleitung gezapft und unter dem Dunkelfeldmikroskop fotografiert (Referenzwasser). Aus derselben Wasserprobe haben wir anschließend mit Hilfe der „Levitationsmaschine nach Hacheney“ kolloidales Wasser hergestellt. Dies entsteht, indem das Wasser 90 Sekunden lang in der Verwirbelungsmaschine bearbeitet wird.

Anschließend haben wir das Wasser aus der Maschine entnommen und auf dem gläsernen Objektträger aufgetropft.

Das kolloidale Wasser zeigt in seinem Tropfenbild „wolkenartige“ Strukturen, der Rand ist nicht mehr so stark rund, sondern blumenartig ausgeprägt.

 

Leitungswasser

Kolloidales (levitiertes) Leitungswasser
 

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By the way: Was ist das Brownsche Bewegungsgesetz?

Im Jahr 1827 machte der englische Robert Brown eine interessante Entdeckung. Er beobachtete unter dem Mikroskop andauernde spontane Bewegungen feinster in Flüssigkeiten suspendierter Teilchen. Die Feststellung, dass diese Teilchen völlig ungeregelt und andauernd ihre Richtung und Geschwindigkeit ändern, wird als Brownsche Molekularbewegung benannt. Auch in Rauch und Nebel laufen solche Vorgänge ab. Bedingt durch Wärmebewegung entstehen Impulse, die zu Stößen auf die suspendierten Teilchen führen und diese damit fortbewegen. Auf diese Weise lässt sich die Bewegung von Molekülen indirekt sichtbar machen. Die Wärmebewegung wird erzeugt durch fortgesetzte, sich heftig und unregelmäßig verschiebende Flüssigkeitsmoleküle. Anschaulich lassen sich die Brownschen Molekularbewegungen z.B. an wässrigen Suspensionen von Titanweiß beobachten – bei 300 bis 500facher Vergrößerung unter dem Mikroskop; (Römpps Chemie-Lexikon, Franckh’sche Verlagshandlung, W. Keller & Co., Stuttgart, 1972, S. 439).