Tin Hedgehog Experiment

Metallkristalle sind kompliziert und schön. Sie sind auch überraschend leicht zu züchten. In diesem Experiment lernen Sie, wie Sie Zinnkristalle züchten, die ein stacheliges Aussehen haben und wie ein Metalligel aussehen.

Zinn-Igel-Materialien

• 0,5 M Zinn (II) chloridlösung (SnCl₂)
• Zinkpellet
• Reagenzglas oder Durchstechflasche, deren Durchmesser größer ist als der des Zinks

Die abgerundete Igelform bildet sich um ein Pellet aus Zink, aber Sie können jedes Stück Zinkmetall ersetzen. Da die Reaktion an der Oberfläche des Metalls abläuft, können Sie anstelle des Zinkpellets auch einen verzinkten Gegenstand verwenden.

Züchte einen Zinnigel

1. Gießen Sie die Zinnchloridlösung in eine Durchstechflasche. Füllen Sie es nicht vollständig auf, da Sie Platz für das Zink benötigen.
2. Fügen Sie das Zinkpellet hinzu. Stellen Sie das Fläschchen an einem stabilen Ort auf, damit es nicht anstößt oder beschädigt wird.
3. Beobachten Sie das Wachstum der zarten Zinnkristalle! Sie werden in den ersten 15 Minuten den Beginn einer stacheligen Igelform mit einer guten Kristallbildung innerhalb einer Stunde sehen. Machen Sie später unbedingt Fotos oder Videos von den Kristallen, da der Zinnigel nicht lange hält. Schließlich wird das Gewicht der zerbrechlichen Kristalle oder die Bewegung des Behälters die Struktur kollabieren lassen. Der helle metallische Glanz der Kristalle wird mit der Zeit matt und die Lösung wird trüb.

Chemie der Reaktion

In diesem Experiment wurde Zinn (II) chlorid (SnCl₂) reagiert mit Zinkmetall (Zn) zu Zinnmetall (Sn) und Zinkchlorid (ZnCl₂) über eine Substitution oder einfache Verdrängungsreaktion:

SnCl₂ + Zn → Sn + ZnCl₂

Zink wirkt als Reduktionsmittel und gibt dem Zinnchlorid Elektronen, so dass das Zinn frei ausfällt. Die Reaktion beginnt an der Oberfläche des Zinkmetalls. Bei der Herstellung des Zinnmetalls stapeln sich Atome in einer charakteristischen Form oder einem Allotrop des Elements. Die farnähnliche Form der Zinkkristalle ist ein Merkmal dieses Metalls. Während andere Arten von Metallkristallen mit dieser Technik gezüchtet werden können, weisen sie nicht das gleiche Aussehen auf.

Züchte einen Zinnigel mit einem Eisennagel

Eine andere Möglichkeit, Zinnkristalle zu züchten, ist die Verwendung von Zinkchloridlösung und Eisen. Wenn Sie kein rundes Stück Eisen verwenden, erhalten Sie keinen "Igel", aber Sie können trotzdem das Kristallwachstum erzielen.

Materialien

• Eisendraht oder Nagel
• 0,1 M Zinnchlorid
• Reagenzglas

Hinweis: Sie müssen keine neue Zinnchloridlösung herstellen. Wenn Sie eine Lösung aus der Reaktion mit Zink haben, können Sie diese verwenden. Die Konzentration beeinflusst hauptsächlich, wie schnell die Kristalle wachsen.

Verfahren

1. Den Eisendraht oder Nagel in einem Reagenzglas mit Zinnchlorid aufhängen.
2. Nach etwa einer Stunde beginnen sich Kristalle zu bilden. Sie können diese mit einer Lupe untersuchen oder indem Sie den Draht entfernen und die Kristalle unter einem Mikroskop betrachten.
3. Lassen Sie das Eisen über Nacht in der Lösung bleiben, um mehr / größere Kristalle zu erhalten.

Chemische Reaktion

Dies ist wiederum eine einfache chemische Verdrängungsreaktion:

Sn²⁺ + Fe → Sn + Fe²⁺

Sicherheit und Entsorgung

• Wie immer ist es empfehlenswert, beim Durchführen von Chemieexperimenten eine Schutzbrille und Handschuhe zu tragen.
• Wenn Sie das Experiment beendet haben, können Sie die Chemikalien mit Wasser abspülen.

Erfahren Sie mehr

• Verwenden Sie eine Lupe, um Zinnkristalle zu vergleichen, die auf den Zink- und Eisenoberflächen gewachsen sind.
• Möglicherweise möchten Sie experimentieren, wie sich eine Änderung der Konzentration der Zinkchloridlösung oder der Temperatur der Lösung auf die Kristallwachstumsrate und das Aussehen auswirkt.
• Versuchen Sie mit dieser Technik andere Metallkristalle zu züchten. Denken Sie daran, dass die resultierenden Kristalle möglicherweise nicht wie ein Igel aussehen. Um ein Motiv auszuwählen, suchen Sie nach einem Metallsalz, das in Wasser löslich ist, an der Luft nicht zu schnell oxidiert und dennoch mit Zink oder Eisen (oder einem anderen Metall) zu Kristallen reagieren kann. Das Metall muss reaktiver sein als Zinn, sonst läuft die Substitution nicht ab. Es ist auch eine gute Idee, die Toxizität des Metalls für die persönliche Sicherheit und die Entsorgung von Chemikalien zu berücksichtigen. Sie können die Löslichkeitsregeln konsultieren, um gute Kandidaten für weitere Experimente auszuwählen.

Quellen

• Holleman, Arnold F .; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Zinn". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (auf deutsch) (91-100 ed.). Walter de Gruyter. S. 793-800. ISBN 3-11-007511-3.
• Schwartz, Mel (2002). "Zinn und Legierungen, Eigenschaften". Enzyklopädie der Materialien, Teile und Ausführungen (2. Aufl.). CRC-Presse. ISBN 1-56676-661-3.