Versuchschemiker
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Chemischer Garten - Membranbildung in Natriumsilikatlösung
Geräte:
großes Glasgefäß (hohe Glaswanne oder hohes und breites Becherglas)
Spatel oder Pinzette.
Chemikalien:
Natriumsilikat (Natronwasserglas)
dest. Wasser
einige verschiedene leicht lösliche Metallsalze, z.B.:
Calciumchlorid
Calciumnitrat
Cobalt(II)-chlorid
Cobalt(II)-sulfat
Cobalt(II)-nitrat
Nickel(II)-nitrat
Nickel(II)-chlorid
Eisen(III)-nitrat
Eisen(III)-chlorid
Kupfer(II)-nitrat
Kupfer(II)-chlorid
Kupfer(II)-sulfat
Mangan(II)-chlorid
Mangan(II)-nitrat
und andere Erdalkali- oder Schwermetallsalze.
Sicherheitshinweis:
Mangan(II)-nitrat ist brandfördernd. Nickel(II)-nitrat ist brandfördernd und gesundheitsschädlich. Calciumnitrat und Eisen(III)-nitrat sind brandfördernd und reizend. Cobalt(II)-chlorid, Cobalt(II)-sulfat und Nickel(II)-chlorid sind giftig und umweltgefährdend. Cobalt(II)-nitrat, Kupfer(II)-nitrat, Mangan(II)-chlorid und Eisen(III)-chlorid
sind gesundheitsschädlich. Kupfer(II)-chlorid, Nickel(II)-chlorid, Kupfer(II)-sulfat und Mangan(II)-nitrat sind gesundheitsschädlich und umweltgefährdend. Calciumchlorid ist reizend. Die genannten Nickel- und Cobaltverbindungen sind zusätzlich krebserregend.
Durchführung:
Das Glasgefäß wird mit einer Mischung aus Natriumsilikat und der gleichen Menge dest. Wasser gefüllt. Zu dieser Lösung gibt man nun einige der oben genannten Kristalle.
Aus den Salzkristallen beginnen sich nach kurzer Zeit pflanzenartige "Gewächse" zu bilden.
Erklärung:
Die Salze reagieren mit dem Natriumsilikat zu einem unlöslichen Niederschlag des entsprechenden Metasilikats (Me2+ + SiO32- ---> MeSiO3), welches den Kristall als semipermeable Membran umgibt. Da die Konzentration der gelösten Ionen zwischen dem Kristall und der Membran grösser ist als ausserhalb der Membran, diffundiert Wasser hinein. Durch den steigenden osmotischen Druck platzt die Membran auf und die entweichende Salzlösung reagiert sofort wieder mit dem Natriumsilikat und bildet eine neue Membran, was ein Wachsen der "Pflanze" bewirkt. Aufgrund der Schwerkraft ist die Salzkonzentration an der höchsten Stelle am tiefsten, wodurch sich dort die dünnste Membran bildet, welche bevorzugt platzt. Dadurch wachsen die "Pflanzen" nach oben.
Entsorgung:
Die chemischen Gärten werden mit verdünnter Calciumhydroxidlösung (pH tiefer als 8,0) verrührt und abdekantiert. Die Flüssigkeit wird stark verdünnt ins Abwasser gegeben, die Rückstände als Schwermetallabfälle entsorgt.
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