Tinn Hedgehog Experiment

Metallkristaller är intrikata och vackra. De är också förvånansvärt enkla att odla. I det här experimentet kan du lära dig hur man odlar tennkristaller som visar ett spetsigt utseende som får dem att se ut som en metallkalk.

Tinn Hedgehog Material

• 0,5 M tenn (II) kloridlösning (SnCl₂)
• zinkpellets
• provrör eller injektionsflaska som är större i diameter än zinken

Den rundade igelkottformen formas runt en pellets av zink, men du kan ersätta varje bit av zinkmetall. Eftersom reaktionen sker på ytan av metallen kan du också använda ett galvaniserat (zinkbelagt) föremål i stället för zinkpelleten.

Odla en tinn igelkott

1. Häll tennkloridlösningen i en injektionsflaska. Fyll inte upp hela vägen för att du behöver plats för zink.
2. Tillsätt zinkpelleten. Ställ in injektionsflaskan någonstans stabilt, så att den inte får stöta eller skada.
3. Se de känsliga tennkristallerna växa! Du ser början på en pigg igelkottform under de första 15 minuterna, med god kristallbildning inom en timme. Var noga med att ta bilder eller en video av kristallerna för senare, eftersom tinnkotten inte kommer att pågå. Så småningom kommer vikten av de bräckliga kristallerna eller behållarens rörelse att kollapsa strukturen. Den ljusa metalliska glansen på kristallerna kommer att bli tråkig över tid, plus lösningen blir grumlig.

Reaktionens kemi

I detta experiment tenn (II) klorid (SnCl₂reagerar med zinkmetall (Zn) för att bilda tennmetall (Sn) och zinkklorid (ZnCl)₂) via en substitutions- eller enstaka förskjutningsreaktion:

SnCl₂ + Zn → Sn + ZnCl₂

Zink fungerar som reduktionsmedel och ger elektroner till tennkloriden så att tennet är fritt att fälla ut. Reaktionen börjar vid ytan av zinkmetallen. När tennmetallen framställs staplar atomerna ovanpå varandra i en karakteristisk form eller element av elementet. Den ormaktig liknande formen på zinkkristallerna är en egenskap hos den metallen, så även om andra typer av metallkristaller kan odlas med denna teknik, kommer de inte att visa samma utseende.

Odla en tinn-igelkott med en järnspik

Ett annat sätt att odla tennkristaller är att använda zinkkloridlösning och järn. Om du inte använder en rund bit av järn får du inte en "igelkott", men du kan få kristalltillväxten, precis samma.

material

• järntråd eller spik
• 0,1 M tennklorid
• provrör

Obs! Du behöver inte skapa en ny tennkloridlösning. Om du har lösning från reaktionen med zink kan du använda det. Koncentrationen påverkar främst hur snabbt kristallerna växer.

Procedur

1. Häng upp järntråden eller spiken i ett provrör som innehåller tennklorid.
2. Efter ungefär en timme börjar kristaller bildas. Du kan undersöka dessa med ett förstoringsglas eller genom att ta bort tråden och titta på kristallerna under ett mikroskop.
3. Låt järnet stanna kvar i lösningen över natten för mer / större kristaller.

Kemisk reaktion

Återigen är detta en enkel kemisk reaktion på förskjutning:

Sn²⁺ + Fe → Sn + Fe²⁺

Säkerhet och kassering

• Som alltid är det god praxis att använda skyddsglasögon och handskar när du utför kemiska experiment.
• När du är klar med experimentet kan du skölja kemikalierna i avloppet med vatten.

Läs mer

• Använd en förstoringslins för att jämföra tennkristaller odlade på zink- och järnytorna.
• Du kanske vill experimentera med hur förändring av koncentrationen av zinkkloridlösningen eller temperaturen i lösningen påverkar kristallets tillväxthastighet och utseende.
• Försök att odla andra metallkristaller med denna teknik. Tänk på att de resulterande kristallerna kanske inte liknar en igelkott. För att välja ett ämne, hitta ett metallsalt som är lösligt i vatten, som inte oxiderar för snabbt i luft, men kan reagera med zink eller järn (eller annan metall) för att bilda kristaller. Metallen måste vara mer reaktiv än tenn, annars ersätter substitutionen inte. Det är också en bra idé att ta hänsyn till metallens toxicitet för personlig säkerhet och kemisk bortskaffande. Du kan konsultera löslighetsreglerna för att välja bra kandidater för ytterligare experiment.

källor

• Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Tenn". Lehrbuch der Anorganchen Chemie (på tyska) (91-100 red.). Walter de Gruyter. sid 793-800. ISBN 3-11-007511-3.
• Schwartz, Mel (2002). "Tenn och legeringar, egenskaper". Encyclopedia of Materials, Parts and Finished (2: a upplagan). CRC Press. ISBN 1-56676-661-3.