Der chemische Garten

von Anonym_16

Thema: Salze und Salzbildung Tags: Natronwasserglas, sülenförmiger Wachstum, Salze Klassenstufen: 9-10 Versuchsart: LV

Ziel des Versuchs: Dieser Versuch zeigt die verschiedenen Farben und das unterschiedliche Wachstumsverhalten diverser Salzkristalle auf eindrucksvolle Weise.

Materialien

Glasgefäß mit großer Grundfläche, Messzylinder, 6 Bechergläser, Spatel, Holzstab

Chemikalien

Wasser, Natronwasserglas, Mangan(II)-chlorid-Tetrahydrat, Kupferchlorid-Dihydrat, Kaliumchlorid, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Calciumchlorid, Eisen(III)-chloridDurchführung 200 mL Wasser und 200 mL Natronwasserglas werden zusammengegeben. Die Kristalle der verschiedenen Metallsalze werden nebeneinander in das Behältnis gegeben. Falls sie nicht zu Boden sinken, können die Kristalle mit Hilfe des Holzstabs hinunter gedrückt werden.

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS
Wasser --
NatronwasserglasLeider in der Datenbank nicht gefunden - bitte nachschlagen!
Mangan(II)-chlorid-4-H2O H302-H411P273-P301+P312
Kupfer(II)-chlorid-2-H2O H302-H319-H315-H410P280-P273-P302+P352-P305+P351+P338-P309+P311
Kaliumchlorid ----
CalciumchloridLeider in der Datenbank nicht gefunden - bitte nachschlagen!
Eisen(III)-chlorid-6-H2O H290-H302-H315-H318P280-P305+P351+P338

Durchführung

200 mL Wasser und 200 mL Natronwasserglas werden zusammengegeben. Die Kristalle der verschiedenen Metallsalze werden nebeneinander in das Behältnis gegeben. Falls sie nicht zu Boden sinken, können die Kristalle mit Hilfe des Holzstabs hinunter gedrückt werden.

Beobachtung

Nach kurzer Zeit „wachsen“ die ersten Kristalle säulenartig der Wasseroberfläche entgegen. Am Folgetag haben alle Salzsäulen die Wasseroberfläche erreicht. Sie wachsen nicht weiter.

Ein chemischer Garten mit Wachstum

Deutung

Natronwasserglas, auch Natriumtrisilikat genannt, enthält Silikat-Anionen. Sobald die Salzkristalle in die Lösung gegeben werden, beginnen sie sich zu lösen. Die Metallkationen bilden eine semipermeable Silikatschicht um den Kristall. Diese Membran ist undurchlässig für Ionen und durchlässig für Wasser, was dazu führt, dass Wasser einströmt und die Membran reißt. An dieser Stelle gelangen Salzionen in die Wasser-Natronwasserglas-Lösung. An der Grenzfläche bildet sich eine weitere Silikatmembran. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die Oberfläche der Lösung erreicht ist. Der Kristall wächst primär nach oben. Dieses Phänomen lässt sich damit begründen, dass die eingeschlossene Luft aufsteigt und die Schwerkraft zusätzlich bewirkt, dass die Membran zuoberst am dünnsten ist. Die Wachstumsgeschwindigkeit hängt von der Löslichkeit der Salze ab. Je schneller sich ein Salz löst, desto schneller steigt die Salzionenkonzentration innerhalb der Membran und desto schneller diffundiert Wasser hinein, das die Silikatschicht zum Platzen bringt.

Entsorgung

Die Entsorgung muss im Behältnis für schwermetallhaltige Abfälle erfolgen.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse:

Für diesen Versuch können verschiedene Salze verwendet werden, um verschiedene Farben zu zeigen (Tabelle). Die Sicherheitshinweise und Beschäftigungsbeschränkungen müssen berücksichtigt werden. Wird statt eines Holzstabs ein Glas- oder Metallstab genutzt, haften die Salzkristalle daran. Im Zuge des Versuchs kann die Löslichkeit von Salzen thematisiert und das Thema Diffusion wiederholt werden.

Salz Farbe
Mangan(II)-chlorid-Tetrahydrat rosa
Kupferchlorid - Dihydrat türkis-grün
Kaliumchlorid weiß
Kupfer(II)-sulfat-Penthydrat blau
Calciumchlorid gelb-grün
Eisen(III)-chlorid  rot-braun

Literatur

H. Schmidkunz, Chemische Freihandversuche, Kleine Versuche mit großer Wirkung, Aulis Verlag, 2011, S. 281.


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