Der chemische Garten

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

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

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.

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.

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

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.

Die Entsorgung muss im Behältnis für schwermetallhaltige Abfälle erfolgen.

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