De chemische tuin

1.Onderzoeksvraag

Deze proef is een goed experiment om studenten kristallen te laten groeien, dit vinden ze een fascinerend proces op zich, maar is ook een nuttig instrument ter illustratie van de chemische processen die betrokken zijn bij de Aardwetenschappen. De vorming van gesmolten silicaten in de mantel van het aardoppervlak omvat de reactie van siliciumdioxide met metaaloxiden bij zeer hoge temperaturen.

Kunnen we een chemische tuin maken door met zoutkristallen te laten reageren met waterglas?

2.Voorbereiding

a.Materiaal + stoffen

• beker 500 mL
• horlogeglas
• glazen roerstaaf
• tang
• stoppen
• natriumsilicaatoplossing (Na₂O₃Si) (waterglas)

Enkele kleine kristallen van sommige metalennitraten of sulfaten zoals:

• Co(NO₃)₂.6H₂O_(s): cobalt(II)nitraat
• Fe(NO₃)₃.9H₂O_(s): ijzer(III)nitraat
• Mg(NO₃)₂.6H₂O_(s): magnesiumnitraat
• MnSO₄.7H₂O_(s): mangaan(II)sulfaat
• Ni(NO₃)₂.6H₂O_(s):: nikkel(II)nitraat
• warm gedeïoniseerd water

b.Opstelling (foto)

c.Etiketten

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Giet natriumsilicaatoplossing (Na₂SiO₃)  (CORROSIEVE – draag bril) in de beker tot een diepte van ongeveer 3 cm.
2. Voeg warm gedestilleerd water aan deze oplossing toe, goed roeren met een glazen staaf tijdens het toevoegen, tot de definitieve diepte ongeveer 12 cm is.
3. Blijf roeren tot het natriumsilicaat en het water goed gemengd zijn en geen aparte lagen zichtbaar zijn.
4. Laat het mengsel staan tot de vloeistof volledig stil is.
5. Gebruik een tang om een of twee kristallen van elk van de metaalzouten in het mengsel toe te voegen/laten vallen.
6. Zorg dat de kristallen niet dicht bij elkaar vallen.
7. Dek het bekerglas af met een stuk van de kaart en laat het een nacht rusten.

b.Waarneming (+ foto’s)

4.Reflecteren

Co²⁺ _(aq) + SiO₃^2- _(aq) → CoSiO_{3 (s)}

Fe³⁺ _(aq) + SiO₃^2- _(aq) → Fe₂(SiO₃)_{3 (s)}

Mg²⁺ _(aq) + SiO₃^2- _(aq) → MgSiO_{3 (s)}

Mn²⁺ _(aq) + SiO₃^2- _(aq) → MnSiO_{3 (s)}

Ni²⁺ _(aq) + SiO₃^2- _(aq) → NiSiO_{3 (s)}

We zien na toevoegen van de metaalkristallen aan de silicaatoplossing dat er draadvormige structuren, neerslagen, worden gevormd. Dit is een traag proces. Dit is de reactie tussen metaalionen met silicaationen ter vorming van gekleurde silicaten.

5. Aanvullingen

KLIK – KLIK – KLIK