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Merkwürdige Flüssigkeit gefriert beim Erhitzen

Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Grenoble hat entdeckt, dass sich eine aus zwei organischen Stoffen bestehende Flüssigkeit beim Erhitzen verfestigt. Eine Analyse mit Hilfe von Neutronenstrahlen hat ergeben, dass dies wohl durch die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden Verbindungen ausgelöst wird. Darüber berichtet das Fachmagazin Journal of Chemical Physics (Band 121, Seite 5031).

Marie Plazanet und ihre Kollegen der Joseph Fourier Universität und des Instituts Laue-Langevin untersuchten in ihrer Studie eine flüssige Mischung der organischen Verbindungen a-Cyclodextrin und 4-Methylpyridin. Als die Forscher die Temperatur des Gemischs über eine Temperatur von etwa 45 Grad Celsius erhöhten, so verfestigte es sich ? ein weißer, milchtrüber Feststoff entstand.

Dieser überraschende Phasenübergang wurde wohl durch die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden Stoffen ausgelöst. Bei tieferen Temperaturen sind diese Bindungen nur innerhalb der a-Cyclodextrin Moleküle vorhanden. Sobald allerdings Wärme zugeführt wird, brechen die Bindungen auf, und die Moleküle verändern ihre räumliche Struktur.

Dies ermöglicht es nun, dass sich nun ihrerseits Wasserstoffbrücken zwischen dem a-Cyclodextrin und den 4-Methylpyridin Molekülen ausbilden, so dass sich die gesamte Mischung verfestigt. Dieser Vorgang ist reversibel ? bei Abkühlung bildete sich in dem Experiment wiederum eine Flüssigkeit aus.

Die Forscher haben ihre Theorie bisher mit Strukturanalysen der Mischung mit Hilfe von Neutronenstrahlen untermauert. In weiteren Experiment wollen sie die Dynamik dieses Vorgangs nun genauer studieren.

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Stefan Maier
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