2 طرق لتنمية شائك القنفذ باستخدام الكيمياء

بلورات معدنية معقد وجميل. كما أنها سهلة النمو بشكل مدهش. في هذه التجربة ، تعلم كيف تنمو بلورات القصدير التي تظهر بمظهر شائك يجعلها تبدو مثل القنفذ المعدني.

• 0.5 م القصدير (II) محلول الكلوريد (SnCl₂)
• زنك حبيبات مضغوطة
• أنبوب اختبار أو قنينة قطرها أكبر من الزنك

يتكون شكل القنفذ المستدير حول حبيبات من الزنك ، ولكن يمكنك استبدال أي قطعة من معدن الزنك. بما أن التفاعل يحدث على سطح المعدن ، يمكنك أيضًا استخدام جسم مجلفن (مغلف بالزنك) بدلاً من حبيبات الزنك.

1. صب محلول كلوريد القصدير في قارورة. لا تملأها بالكامل لأنك تحتاج إلى مساحة للزنك.
2. أضف حبيبات الزنك. ضع القارورة في مكان ثابت حتى لا تصطدم أو تتعرج.
3. شاهد بلورات القصدير الدقيقة تنمو! سترى بداية شكل قنفذ شائك في أول 15 دقيقة ، مع تكوين بلوري جيد في غضون ساعة. تأكد من التقاط صور أو فيديو للبلورات في وقت لاحق ، لأن القنفذ القصدير لن يدوم. في نهاية المطاف ، سيؤدي وزن البلورات الهشة أو حركة الحاوية إلى انهيار الهيكل. سيتألق اللمعان المعدني اللامع للبلورات بمرور الوقت ، بالإضافة إلى أن المحلول سيتحول إلى غائم.

في هذه التجربة ، كلوريد القصدير (II) (SnCl₂) يتفاعل مع معدن الزنك (Zn) لتكوين معدن القصدير (Sn) وكلوريد الزنك (ZnCl)₂) عن طريق الاستبدال أو تفاعل إزاحة واحد:

SnCl₂ + Zn → Sn + ZnCl₂

يعمل الزنك كعامل اختزال ، حيث يعطي الإلكترونات لكلوريد القصدير بحيث يكون القصدير راسبًا. يبدأ التفاعل عند سطح معدن الزنك. بينما يتم إنتاج معدن القصدير ، تتكدس الذرات فوق بعضها البعض بشكل مميز أو التآزر للعنصر. إن شكل بلورات الزنك الشبيهة بالسرخس هو سمة مميزة لهذا المعدن ، لذلك في حين أن الأنواع الأخرى من بلورات المعادن قد تنمو باستخدام هذه التقنية ، فإنها لن تعرض نفس المظهر.

طريقة أخرى لنمو بلورات القصدير هي استخدام محلول كلوريد الزنك والحديد. ما لم تستخدم قطعة مستديرة من الحديد ، فلن تحصل على "قنفذ" ، ولكن يمكنك الحصول على نمو البلورات ، تمامًا.

المواد

• سلك حديد أو مسمار
• 0.1 م كلوريد القصدير
• أنبوب اختبار

ملاحظة: لست بحاجة إلى عمل محلول جديد من كلوريد القصدير. إذا كان لديك حل من التفاعل مع الزنك ، يمكنك استخدامه. يؤثر التركيز بشكل أساسي على سرعة نمو البلورات.

إجراء

1. تعليق سلك الحديد أو الظفر في أنبوب اختبار يحتوي على كلوريد القصدير.
2. بعد حوالي ساعة ، تبدأ البلورات في التكون. يمكنك فحصها باستخدام عدسة مكبرة أو عن طريق إزالة السلك والنظر إلى البلورات تحت المجهر.
3. دع المكواة تبقى في المحلول طوال الليل للحصول على بلورات أكبر / أكبر.

تفاعل كيميائي

مرة أخرى ، هذا تفاعل كيميائي بسيط للإزاحة:

Sn²⁺ + Fe → Sn + Fe²⁺

• كما هو الحال دائمًا ، من الجيد ارتداء نظارات واقية وقفازات عند إجراء تجارب الكيمياء.
• عند الانتهاء من التجربة ، يمكنك شطف المواد الكيميائية في البالوعة بالماء.

• استخدم عدسة مكبرة لمقارنة القصدير بلورات يزرع على أسطح الزنك والحديد.
• قد ترغب في تجربة كيفية تغيير تركيز من محلول كلوريد الزنك أو درجة حرارة المحلول يؤثر على معدل نمو البلور ومظهره.
• حاول زراعة بلورات معدنية أخرى باستخدام هذه التقنية. ضع في اعتبارك أن البلورات الناتجة قد لا تشبه القنفذ. لاختيار موضوع ، ابحث عن ملح معدني قابل للذوبان في الماء ، ولا يتأكسد بسرعة كبيرة في الهواء ، ومع ذلك يمكن أن يتفاعل مع الزنك أو الحديد (أو معدن آخر) لتكوين بلورات. يجب أن يكون المعدن أكثر تفاعلية من القصدير وإلا لن يستمر الاستبدال. من الجيد أيضًا التفكير في سمية المعدن ، من أجل السلامة الشخصية والتخلص الكيميائي. يمكنك استشارة قواعد الذوبانية لاختيار مرشحين جيدين لمزيد من التجارب.

• هولمان ، أرنولد ف. Wiberg ، Egon ؛ ويبرغ ، نيلز (1985). "تين". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (بالألمانية) (91–100 ed.). Walter de Gruyter. ص. 793–800. ردمك 3-11-007511-3.
• شوارتز ، ميل (2002). "القصدير وخلائطه". موسوعة المواد وقطع الغيار والتشطيبات (الطبعة الثانية). الصحافة اتفاقية حقوق الطفل. ردمك 1-56676-661-3.