teória
Čo je vodné sklo?
Vodné sklo je hustý, sirupovitý a zásaditý vodný roztok kremičitanu sodného, zjednodušene zapisovaného ako . Vyrába sa tavením kremenného piesku so sódou. Je to soľ veľmi slabej kyseliny kremičitej, a preto je jeho roztok zásaditý. O kyslíkatých kyselinách a ich soliach si môžete prečítať v lekcii Kyslíkaté kyseliny.
S katiónmi väčšiny kovov (okrem alkalických kovov) tvorí kremičitanový anión nerozpustné kremičitany. Napríklad pre meďnatú soľ:
Podobne reagujú aj ďalšie soli a každý kov dáva zrazeninu inej farby:
| Soľ | Farba „rastliny“ (približne) |
|---|---|
| síran meďnatý CuSO4 | modrá |
| síran železnatý FeSO4 | zelenkastá, na vzduchu hnedne |
| chlorid železitý FeCl3 | hrdzavohnedá až oranžová |
| síran nikelnatý NiSO4 | svetlozelená |
| síran alebo chlorid kobaltnatý | modrofialová |
| chlorid vápenatý CaCl2 | biela |
Skutočný odtieň závisí od koncentrácie vodného skla aj od toho, ako hydratované sú vzniknuté kremičitany.
teória
Ako záhradka rastie?
Rast chemickej záhradky je krásnou ukážkou osmózy.
- Kryštál soli sa vo vodnom skle začne rozpúšťať. Okolo neho vznikne vrstvička koncentrovaného roztoku soli kovu.
- Na rozhraní tohto roztoku s vodným sklom sa okamžite vyzráža tenká blanka kremičitanu kovu. Kryštál je tak uzavretý v akomsi vrecúšku.
- Blanka je polopriepustná: prepúšťa molekuly vody, ale väčšie ióny len veľmi obmedzene. Vnútri je koncentrovanejší roztok ako vonku, preto voda preniká dovnútra. Tlak vo vrecúšku rastie.
- Blanka nakoniec praskne a von vytryskne kúsok roztoku soli. Ten sa hneď dotkne vodného skla a vytvorí novú blanku.
- Vytlačený roztok má menšiu hustotu ako vodné sklo, preto stúpa nahor. Zrazenina sa tvorí pozdĺž jeho cesty a vznikajú tenké duté rúrky, ktoré vyzerajú ako stonky.
Celý cyklus sa opakuje stále dookola, takže záhradka rastie niekoľko minút až hodín. Vodné sklo nájdete aj v ďalšom pokuse, Skákalka z vodného skla.
chémia v praxi
Chemická záhradka v praxi
Chemické záhradky nie sú len hračka. Podobné duté minerálne rúrky rastú v prírode pri podmorských hydrotermálnych prameňoch, kde sa horúca voda s rozpustenými látkami stretáva so studenou morskou vodou. Niektorí vedci sa domnievajú, že práve v takýchto prostrediach s polopriepustnými minerálnymi stenami mohol vzniknúť život. Podobné útvary sa tvoria aj pri korózii železných potrubí alebo pri tuhnutí cementu.
Samotné vodné sklo má veľa praktických použití: slúži ako lepidlo na papier a lepenku, ako tmel a impregnácia proti vlhkosti a ohňu, pri výrobe žiaruvzdorných materiálov a kedysi sa v ňom dokonca uchovávali vajíčka. Kremičitan tvorí na škrupine nepriepustnú vrstvu a vajíčko sa tak nekazí.
čo budete potrebovať
Pomôcky
- vodné sklo (roztok kremičitanu sodného)
- destilovaná voda
- kryštáliky solí kovov, napríklad CuSO4·5H2O, FeSO4·7H2O, FeCl3, CaCl2, prípadne NiSO4 a CoSO4 alebo CoCl2
- vysoká sklenená kadička, váza alebo pohár
- pinzeta alebo lyžička
- ochranné okuliare a rukavice
krok za krokom
Postup
- Do nádoby nalejte vodné sklo a zrieďte ho vodou približne v pomere 1 : 1 až 1 : 3. Dobre premiešajte a nechajte roztok ukľudniť.
- Pinzetou alebo lyžičkou opatrne vhoďte na dno niekoľko kryštálikov rôznych solí. Rozmiestnite ich tak, aby sa navzájom nedotýkali.
- Nádobu nechajte stáť na mieste, kde s ňou nikto nebude hýbať.
- Pozorujte, ako z kryštálikov postupne vyrastajú farebné stonky. Prvé výhonky sa objavia do niekoľkých minút.
- Keď záhradka dorastie, môžete vodné sklo opatrne odsať a nahradiť čistou vodou. Záhradka tak vydrží dlhšie.
pozor
Bezpečnosť
- Vodné sklo je zásadité a dráždi pokožku, pri zasiahnutí očí ich môže vážne poškodiť. Pracujte v ochranných okuliaroch a rukaviciach. Striekance hneď opláchnite veľkým množstvom vody.
- Soli niklu a kobaltu sú toxické, môžu vyvolať alergiu a sú podozrivé z rakovinotvorných účinkov. Manipuluje s nimi len učiteľ, žiaci môžu bezpečnejšie použiť soli medi, železa a vápnika.
- Síran meďnatý je zdraví škodlivý pri požití a dráždi oči. Chlorid železitý je žieravý.
- Nič z pokusu nie je jedlé. Kryštáliky solí uchovávajte mimo dosahu malých detí, farebné kryštály môžu pripomínať cukríky.
- Zvyšky roztokov so zlúčeninami ťažkých kovov nevylievajte do kanalizácie, zlikvidujte ich podľa pokynov učiteľa.
tipy a zaujímavosti
Doplňujúce info
- Čím je vodné sklo koncentrovanejšie, tým sú stonky hrubšie a rastú pomalšie. V zriedenejšom roztoku rastú rýchlejšie a sú tenšie.
- Záhradku si môžete vytvoriť aj s väčšími kúskami solí. Z drobného prášku rastú skôr nízke „kríky“, z väčších kryštálov dlhé stonky.
- Chemickú záhradku popísal už v 17. storočí nemecký chemik Johann Rudolf Glauber, ten istý, podľa ktorého je pomenovaná Glauberova soľ (síran sodný).