Montag, 5. Mai 2008
Chemischer Garten
(durchgeführt von Loryn Fechner und Esther Juhl, Protokoll geschrieben von Esther Juhl)
Materialien: 1500-2000ml-Becherglas, Uhrglas zum Bedecken des Becherglases, Schutzbrille und Schutzhandschuhe tragen!
Chemikalien: 400-500 ml Natronwasserglaslösung, 400-500ml destilliertes Wasser, Kristalle der Salze Aluminiumchlorid (AlCl3) , Cobaltchlorid ( CoCl2) , Chromchlorid (CrCl3) , Kupferchlorid (CuCl2) , Manganchlorid (MnCl2) und Calciumchlorid (CaCl2)
Durchführung und Beobachtung:
In ein 1500-2000ml-Becherglas sollten 500 ml Natronwasserglaslösung (Na4SiO4 (aq)) und 500 ml destilliertes Wasser gegeben werden. Da wir nicht so ein großes Becherglas hatten, haben wir ein 1000 ml großes Becherglas genommen und dieses mit 400 ml Natronwasserglaslösung und 400 ml destilliertem Wasser gefüllt.
Anschließend wurden Kristalle der Salze Aluminiumchlorid (AlCl3) , Cobaltchlorid ( CoCl2) , Chromchlorid (CrCl3) , Kupferchlorid (CuCl2) , Manganchlorid (MnCl2) und Calciumchlorid (CaCl2) in die Natronwasserglaslösung gegeben. Diese sollten so groß sein, dass sie sich auf dem Boden des Gefäßes absetzen, jedoch nicht zu groß, sodass der Effekt des Versuches nicht zu lange auf sich warten lässt. Dann wurde das Becherglas mit einem Uhrglas abgedeckt.
Von den Salzkristallen auf dem Boden des Becherglases bildeten sich pflanzenartige Auswüchse nach oben aus. Dabei haben wir festgestellt, dass dieses bei den Salzen Aluminiumchlorid und Chromchlorid besonders schnell ging.
Montag, 5. Mai 2008
Deutung:
In der Natronwasserglaslösung liegen Silikationen (SiO44- (aq) ) sowie Natriumionen (Na + (aq)) vor. Nach Hinzugeben von Aluminiumchlorid (AlCl3) , Cobaltchlorid ( CoCl2) , Chromchlorid (CrCl3) , Kupferchlorid (CuCl2) , Manganchlorid (MnCl2) oder Calciumchlorid (CaCl2) dissoziieren diese Salze zu dem jeweiligen Metallion und mehreren Chloridionen.
Die Silikationen reagieren anschließend mit den Metallionen der jeweiligen Salze zu schwerlöslichen Metallsilikaten.
Diese Metallsilikate ordnen sich auf die Weise an, dass sie um die noch nicht dissoziierten Salzkristalle eine semipermeable Membran bilden. Die Konzentration der dissoziierten Salzkristalle im Zwischenraum zwischen Salzkristall und dieser Membran ist größer als in der äußeren Umgebung. Daher diffundiert Wasser durch die semipermeable Membran in diesen Zwischenraum, wodurch der osmotische Druck darin steigt und somit die Membran platzt. Das entstehende „Loch“ wird durch das sich innerhalb der Membran befindliche Salzkristall, das mit den Silikationen zu dem entsprechenden schwerlöslichen Metallsilikat reagiert, geschlossen, was als Auswüchse sichtbar wird. Da die Metallsilikatmembran am höchsten Punkt wegen der Schwerkraft am dünnsten ist, platzt dort bevorzugt die Membran und wird durch das Salz „geflickt“. Daher wachsen die Auswüchse wie Pflanzen nach oben.
Anmerkung: Ursprünglich hatten wir auch Kaliumpermanganat ( KMnO4) in die Natronwasserglaslösung getan. Dieses bewirkte jedoch eher eine intensive violette Trübung der Lösung, als dass sich „Pflanzen“ an ihm bildeten. Daher sollte man Kaliumpermanganat besser nicht für den chemischen Garten verwenden.
Quelle:
H. W. Roesky, K. Möckel - Chemische Kabinettstücke; VCH