Dichte- und Viskositätsmessungen an Quecksilber und hochverdünnten Kalium- und Cäsiumamalgamen vom Erstarrungspunkt bis + 30°C

Abstract

Die Temperaturabhängigkeit der Dichte und der Viskosität des Quecksilbers sowie hochverdünnter Kalium- und Cäsiumamalgame wird von 30° C bis zum Erstarrungspunkt gemessen. Der Volumen-Ausdehnungskoeffizient α ist bei Cs-Amalgamen größer als bei K-Amalgamen und nimmt von αHg beginnend proportional der Alkalimetall-Konzentration zu. Auch die spez. Volumina der Amalgame nehmen von dem des reinen Quecksilbers an proportional der Konzentration zu. Die hieraus berechneten Atomvolumen (VK) und (VCs) der beiden Alkalimetalle im Amalgam sind nur um etwa 10% verschieden und von der Konzentration unabhängig. Sie nehmen linear mit der Temperatur zu; die Volumenkontraktion δ hingegen verringert sich mit zunehmender Temperatur. — Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität η läßt sich mit einer Genauigkeit bis zu einigen Zehntel Promille durch η = η0·eq/RT wiedergeben mit η0η0 = const; die Ansätze η0 ∾ T-1/2,η0 ∾ T1/2, η0 ∾ T ergeben größere Abweichungen. Für reines Quecksilber ist die Platzwechselenergie q = 657,9 cal, für K-Amalgam von c′ = 1,91 Atomen K in 1000 Atomen Amalgam ist qK = 714,6 cal und für gleichverdünntes Cs-Amalgam qCS = 690,4. Hieraus und aus dem Dichteverhalten wird gefolgert, daß die K-Atome eine (weniger dicht gepackte) Hg-Hülle von größerem Volumen mit sich führen als die Cs-Atome. Das Volumen φ dieser Hülle läßt sich berechnen unter Verwendung eines Ansatzes von Einstein für die Viskosität einer Lösung von größeren Kugeln in einem Medium kleinerer Kugeln. Aus der Temperaturabhängigkeit von φ erhält man die zur Abtrennung von 1 g-Atom Quecksilber erforderliche Energie ε; εκ = 278,9 cal, εCs= 359,3 cal. εκ ist kleiner als εCs, weil die Hg-Atome um die K-Atome weniger dicht gepackt sind. — Zwischen der Volumenkontraktion δ der Alkaliatome im Amalgam und φ besteht eine lineare Beziehung; δ setzt sich additiv aus einem temperaturunabhängigen und einem temperaturabhängigen Anteil zusammen. Beide Anteile kommen beim Cs-Amalgam stärker zur Geltung als beim K-Amalgam.