Experiment des Monats August 2011 Der chemische Garten

Im chemischen Garten wachsen Pflanzen, die aus anorganischen Salzen bestehen. Es handelt sich dabei um Schwermetall-Silikate. Durch Variation der Zucht-Gefäße und der verwendeten Salze können verschiedenartige Gärten erzeugt werden.

Geräte und Chemikalien:
Becherglas, Reagenzglas oder anderes transparentes Gefäß
Natronwasserglas-Lösung, Salze verschiedener Schwermetalle, Glasstab, Spatel.

Durchführung:
Im Becherglas gleiche Mengen der Wasserglas-Lösung und Wasser mischen. Einzelne Kristalle verschiedener Metallsalze, z.B. CuSO₄, NiCl₂, Co(NO₃)₂, FeCl₃, MnSO₄ ... in die Lösung werfen. Es bilden sich unterschiedlich gefärbte Gewächse, die unterschielich schnell nach oben wachsen.

Erklärung:
Die Wasserglas-Lösung enthält Silikat-Anionen, die mit den meisten Schwermetall-Kationen schwerlösliche Verbindungen bilden. Die eingeworfenen Salzkristalle beginnen sich aufzulösen, die dabei freigesetzten Kationen bilden sofort eine Silkatschicht um den Kristall, die nur für Wasser, nicht aber für Ionen durchlässig ist - es handelt sich also um eine semipermeable Membran. Da sich der Salzkristall weiter auflöst, diffundiert Wasser ein, wobei der Druck innerhalb der Silikat-Membran steigt. Die Membran reißt auf und es tritt ein kleiner Tropfen der Lösung aus. An der Grenzfläche bildet sich sofort eine neue Silikat-Membran und der Vorgang wiederholt sich. Das Wachstum erfolgt vor allem nach oben - dafür ist einerseits in den Kristallen eingeschlossene Luft verantwortlich, zum anderen auch die Schwerkraft, die dafür sorgt, daß die Membran an der Spitze am dünnsten ist. Je leichter das Salz löslich ist, umso schneller erfolgt das Wachstum, denn umso schneller steigt die Konzentration in der Lösung und es diffundiert damit schneller Wasser ein.

Gefahren:
Natronwasserglas ist ätzend, viele Schwermetallverbindungen sind giftig.

Entsorgung:
Die Rückstände kommen zum anorganischen Abfall. Die Bechergläser müssen schnell gereinigt werden, da sonst die Silikatschicht nicht mehr von der Glasoberfläche entfernt werden kann.

Literatur & Links:
Lehrbücher der anorganischen Chemie
Experimentierbücher der letzten zwei Jahrhunderte
Videos am Computer-Chemie-Centrum Erlangen

Juli 2011: Redox-Reaktionen von Halogenen

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Seite erstellt am: Sonntag, 31. Juli 2011, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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