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Probieren geht (manchmal) über Studieren

Hier die Beschreibung einiger Experimenten, die ich u. a. zur Klärung einiger unstimmiger Punkte durchgeführt habe.

Als Versuchsobjekte dienten mir die (recht gleichmßig und stark vergilbten) Tasten des Sharp MZ-80A, die ich in Babynahrungsgläßchen (wovon wir dank Hannes und Niklas noch massenweise hatten) mit je ca. 40 mL Versuchslösung unter UV-Bestrahlung mehrere Stunden bis Tage inkubierte.

Eine typische Versuchsanordnung bei uns im Keller.
Die Negativkontrollen zur Kärung der Rolle des UV-Lichts wurden im Dunkeln gehalten.

Leider muss ich gestehen, dass ich mangels Feinwaage, Messpipette und anderen Labor-Equipments auf Küchenwaage und Kochbuchangaben für die Füllvolumina von Teelöffeln angewiesen war, so dass die im Folgenden gemachten Mengenangaben mit einem ziemlich langen Fehlerbalken gedacht werden müssen.

Experiment Nr. 1: Die Rolle von "Oxi"-Bleichmittel und UV-Licht

Hier wurden die Tasten [Q], [W], [E], [R] und [T] verwendet, um die Rolle der "Oxi"-Bleiche zu klären, die außer EDTA ja auch noch eigene Peroxid-Verbindungen mitbringt. Identische Ansätze wurden mit den Tasten [1] bis [5] gefahren, die jedoch als Negativkontrolle für die Rolle des UV-Lichts herhalten mussten und im Dunkeln gehalten wurden.

Durchführung

Nr. Taste (belichtet / unbelichtet) Behandlung (ca. 24 Stunden)
1 [Q] / [1] dest. Wasser
2 [W] / [2] 6%ige Wasserstoffperoxid-Lösung
3 [E] / [3] dest. Wasser + ca. 2 mL einer 0.5%igen "Oxi"-Lösung
4 [R] / [4] 6%ige Wasserstoffperoxid-Lösung + ca. 2 mL einer 0.5%igen "Oxi"-Lösung
5 [T] / [5] 1%ige "Oxi"-Lösung

Ergebnis und Dikussion

Bei den mit UV-Strahlung belichteten Tasten zeigen lediglich [W] und [R] eine deutliche Aufhellung -- das sind diejenigen Tasten, deren Ansatz 6%ige Wasserstoffperoxid-Lösung enthielt ([W] ohne, [R] mit Zusatz von "Oxi"-Bleiche). Wasserstoffperoxid ist demnach essenziell für den Retr0bright-Prozess; "Oxi"-Bleiche alleine ([E] niedrige, [T] hohe Konzentration) hingegen vermag keine Aufhellung zu initiieren. Zudem scheint "Oxi"-Bleiche auch nicht wesentlich zum Aufhellungs-Effekt des Wasserstoffperoxids beizutragen, so dass es tendenziel eher als überflüssig betrachtet werden darf.

Die Tasten, denen das UV-Licht vorenthalten wurde, haben durchweg einen dunklen Farbton beibehalten; lediglich [2] und [4], deren Inkubationslösung jeweils 6% Wasserstoffperoxid enthielten, sind durch die Behandlung möglicherweise eine Spur heller geworden. Alles in allem ist die geringe Bleichwirkung der UV-Negativkontrolle ein klares Indiz dafür, dass UV-Licht für den Retr0bright-Prozess tatsächlich notwendig (oder zumindest förderlich) ist.

Experiment Nr. 2: Die Rolle von Eisen

Auch wenn ich der Aussage EDTA has the ability to catalyse hydrogen peroxide auf der Retr0bright-Website schon aus fachsprachlichen Gründen nicht zustimmen kann (Katalysatoren katalysieren Reaktionen, nicht Substanzen!), so habe ich doch immerhin Hinweise gefunden, dass Eisen(II)- und Eisen(III)-Komplexe des EDTAs den Zerfall von Wasserstoffperoxid zu oxidierenden Zwischenprodukten katalysieren könnten [Walling, C. et al. (1975): Kinetics of the decomposition of hydrogen peroxide catalyzed by ferric ethylenediaminetetraacetate complex, Proc. Nat. Acad. Sci. 72(1), 140; Rush, J.D. and Koppenol, W.H. (1986): Oxidizing intermediates in the reaction of ferrous EDTA with hydrogen peroxide, J. Biol. Chem. 261(15), 6730].

Hier untersuche ich den Einfluss von Fe(II)- und Fe(III)-Ionen in katalytischer Konzentration auf die Bleichwirkung von Wasserstoffperoxid mit und ohne "Oxi"-Bleiche (also den EDTA-Lieferanten des Originalrezepts.) Da beim ersten Versuch einige Tasten im Gläschen umgekippt waren und ihre Oberseite somit nicht mehr UV-belichtet wurden, musste von diesem Experiment eine Wiederholung durchgeführt werden.

Bezüglich der Konzentrationsangaben gilt das eingangs gesagte; es handelt sich also um sehr ungenaue Werte, zumal die genaue EDTA-Konzentration des "Oxi"-Bleichmittels nicht auf der Packung vermerkt war und von mir einfach mal auf ca. 1% geschätzt wurde.

Durchführung

Nr. Taste (Exp. 2a/2b) Behandlung (ca. 18 / 36 Stunden)
1 [Z] / [1] dest. Wasser
2 [X] / [2] dest. Wasser + 10 µM Fe(II)-Sulfat-Heptahydrat
3 [C] / [3] dest. Wasser + 10 µM Fe(III)-Nitrat-Nonahydrat
4 [A] / [4] 6% Wasserstoffperoxid
5 [S] / [5] 6% Wasserstoffperoxid + 10 µM Fe(II)
6 [D] / [6] 6% Wasserstoffperoxid + 10 µM Fe(III)
7 [F] / [7] 6% Wasserstoffperoxid + 10 µM EDTA
8 [G] / [8] 6% Wasserstoffperoxid + 10 µM EDTA + 10 µM Fe(II)
9 [H] / [9] 6% Wasserstoffperoxid + 10 µM EDTA + 10 µM Fe(III)

Ergebnis und Diskussion

Experiment Nr. 2a; [S] und [H] waren zu einem nicht näher bekannten Zeitpunkt während der Versuchsdurchführung umgekippt und wurden von da an auf ihrer Oberseite nicht mehr mit UV-Strahlung belichtet.
Experiment Nr. 2b, die Wiederohlung von 2a. Diesmal waren keine Tasten umgekippt.

Es zeigt sich, dass in beiden Durchführungen (wenn man die umgekippten Tasten unberücksichtigt lässt) alle Tasten aufgehellt wurden, die mit Wasserstoffperoxid behandelt wurden. Dabei spielt es keine Rolle, ob Eisen-Ionen (egal welcher Wertigkeit) und/oder "Oxi"-Bleiche anwesend ist. Dieses Experiment bestätigt demnach den Verdacht aus Experiment Nr. 1, dass Oxi-Bleiche im Allgemeinen und EDTA im Besonderen für den Retr0bright-Prozess nicht wirklich notwendig ist.

Experiment Nr. 3: Die optimale Wasserstoffperoxid-Konzentration

In diversen Diskussions-Foren zu Computer-Oldtimern findet man die verschiedensten Angaben über die optimale Wasserstoffperoxid-Konzentration für's Retr0bleichen -- von "3% reichen völlig aus" bis hin zu "je höher, desto besser". In diesem Experiment sollte der Einfluss der Wasserstoffperoxid-Konzentration auf die Bleichkinetik untersucht werden. Dabei wurde auf das Original-Rezept zurückgegriffen, d. h. die Inkubation erfolgte unter Zusatz von "Oxi"-Bleiche (auch wenn diese nach obigen Ergebnissen eigentlich wohl nicht nötig ist).

Durchführung

Nr. Taste Behandlung (ca. 36 Stunden)
1 [6] dest. Wasser + ca 2 mL einer 0,5%igen "Oxi"-Lösung
2 [7] 1% Wasserstoffperoxid + ca 2 mL einer 0,5%igen "Oxi"-Lösung
3 [8] 3% Wasserstoffperoxid + ca 2 mL einer 0,5%igen "Oxi"-Lösung
4 [9] 6% Wasserstoffperoxid + ca 2 mL einer 0,5%igen "Oxi"-Lösung
5 [0] 10% Wasserstoffperoxid + ca 2 mL einer 0,5%igen "Oxi"-Lösung

Ergebnis und Diskussion

Auch bei diesem Experiment ist leider eine Taste ([9]) umgekippt, aber die übrigen Tasten zeigen sehr schön eine mit steigender Wasserstoffperoxid-Konzentration zunehmende Bleichwirkung. Allerdings scheint Unterschied (nach Augenschein) zwischen 3% ([8]) und 10% ([0]) keinesfalls stärker auszufallen als zwischen 1% ([7]) und 3% ([8]). Daraus schließe ich, dass wir uns ab 3% schon langsam in Richtung Sättigung bewegen, so dass man ruhig eine Konzentrationen unter 10% wählen kann.

Fazit

Die Haupterkenntnisse aus obigen Experimenten sind für mich folgende:

  • EDTA (resp. "Oxi"-Bleiche) ist nicht nötig für den Retr0bright-Prozess.
  • Eine Wasserstoffperoxid zwischen 3% und 10% ist völlig ausreichend.

Zusammen mit den Beobachtungen, die ich bezüglich des Blooming-Effekts machen musste, haben die hier gewonnenen Erkenntnisse Eingang gefunden in eigene Varianten der Retr0bright-Rezeptur.