Chemische Tuin

Datum:  Juni 2025

Inleiding:

Ik zag dit kitje op AliExpress en hoefde niet lang na te denken.

Materiaal:

Daarnaast:  
  • PC met Webcam
  • Software: TimeLapse Live
  • Labjack
  • Klem
  • Tafel
  • Witte achtergrond

Uitvoering:

  • Start de PC op en verbind de webcam
  • Bouw de opstelling zoals weergeven op nevenstaande foto
  • Bereid de chemische tuin zoals weergegeven in onderstaande handleiding
  • Start de Timelapse software en maak elke minuut een foto
  • Gebruik na het experiment dezelfde sofware om een filmpje te maken

Resultaten:

Onderstaande foto geeft het resultaat weer.
De groei van de chemische tuin is vastgelegd in onderstaand time-lapse filmpje. Indien de video niet werkt is een link naar YouTube toegevoegd waar dit filmpje ook te vinden is

YouTube link: Chemische Tuin

Discussie:

Een colloïdaal semi-permeabel membraan vormt zich rond elk zout. Water dringt deze 'zak' binnen waarbij de geconcentreerde oplossing verdund wordt. De 'zak' breekt naar boven open aangezien de waterdruk van de zijkanten groter is dan van boven. Er stroomt dus weer zout naar buiten; dit vormt weer een blaasje; het water stroomt in het blaasje enz. De groei is daarom omhoog en een kristal kan uitgroeien tot een boom of een struik. De kleuren die gevormd worden zijn blauw (koper of kobalt), rood-bruin (ijzer), groen (nikkel), wit (zink).

Voor b.v. Kopersulfaat betekent dit:

CuSO4 + Na2SiO3 --> Na2SO4 + CuSiO3(i)

Voor ijzer betekent dit:

2 Fe3+  + 3 SiO32-  <=> Fe2(SiO3)3(i)
 
In iets meer detail luidt de verklaring van de kristalgroei als volgt. De silicaatzouten vormen een semi-permeabel oppervlaktes rond de kristallen waardoor osmose optreedt. Aangezien aan de binnenkant van het gevormde membraan de zoutconcentratie hoger is dan aan de buitenant vindt er diffusie van watermoleculen van buiten naar binnen het membraan plaats waardoor de osmotische druk binnen het membraan snel toeneemt. Door die hoge osmotische druk kan het membraan openbreken waardoor de geconcentreerde zoutoplossing naar buiten stroomt. Onmiddellijk vormt zich dan een nieuw semi-permeabel membraan waardoor het proces zich kan blijven herhalen.

Opmerkingen:

  • Ik ben niet helemaal tevreden over het gemaakte filmpje. De kwaliteit van mijn webcam is iets te laag voor dit werk en ik had beter een donkere achtergrond kunnen gebruiken. Ik heb een nieuw kitje besteld...

Literatuur:

  • Donald B. Phillips; ''A Very Rapidly Growing Silicate Crystal" ; Journal of Chemical Education;65(5) 1988; p. 453,454.
  • Chemical Magic; Leonard A. Ford; 1993; p. 77-78.
  • Scheikundige proeven die slagen; Dr. H. Rompp; 1943; p 159-161.
  • H.W. Roesky; "Chemische Kabinettstucke (Teil 1)"; Kontakte (Darmstadt); 1984 (1); p 23.
  • Ruud Baars; "Chemische Tuin"; DJO; 1 1976; p. 18.
  • T.v.D.; "Maak zelf een chemische tuin"; DJO; 3 1973; p. 14,15.
  • Natafelen met Archimedes; Kenneth. M. Sweezey; Alpha; 1950; blz. 49-50.
  • Jongens en Scheikunde; J.C. Alders; Thieme; 3de druk; 1941; blz. 27,28.

Relevante websites:

 

Achtergrondinformatie:

Volgens Alders (4de druk, p. 26) worden de volgende kleuren geproduceerd bij een bepaald zout.

Zout Formule Kleur
Nikkelsulfaat NiSO4.7H2O groen
Kobaltsulfaat CoSO4.7H2O rood
Tinsulfaat SnSO4 wit
Kopersulfaat CuSO4.5H2O blauw
IJzersulfaat FeSO4.7H2O groen
Mangaansulfaat MnSO4.4H2O roze
Loodnitraat Pb(NO3)2 wit
IJzerchloride FeCl3 bruin

03/07/2025