Хімічний сад: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
[перевірена версія][перевірена версія]
Наступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
Створено шляхом перекладу сторінки «Chemical garden»
 
мНемає опису редагування
Рядок 1: Рядок 1:
[[Файл:Chemical_garden.jpg|міні|Порівняння хімічних садів, які вирощували науковці НАСА на Міжнародній космічній станції (зліва) та на Землі (справа)]]
[[Файл:Chemical_garden.jpg|міні|Порівняння хімічних садів, які вирощували науковці НАСА на Міжнародній космічній станції (зліва) та на Землі (справа)]]
⚫
[[Файл:Silikatna_bašta_-_kobalt_-_002.jpg|міні|Хлорид кобальту(II) ]]

⚫
[[Файл:Silikatna_bašta_-_kobalt_-_002.jpg|міні|Хлорид кобальту(II) ]]
[[Файл:Silikatna_bašta_2.JPG|міні|Хімічний сад]]
[[Файл:Silikatna_bašta_2.JPG|міні|Хімічний сад]]
'''Хімічний сад''' - це експеримент у [[Хімія|хімії]], який звичайно виконується шляхом додавання солей [[Метали|металів]], таких як сульфат міді або хлорид кобальту(II) у водний розчин [[Силікат натрію|силікату натрію]] (інакше відомий як рідке скло). Це призводить до зростання схожих на рослини форм протягом декількох хвилин чи годин.<ref>{{Cite document}}</ref>
'''Хімічний сад''' ({{lang-en|Chemical garden}})— це експеримент у [[Хімія|хімії]], який звичайно виконується шляхом додавання солей [[Метали|металів]], таких як сульфат міді або хлорид кобальту(II) у водний розчин [[Силікат натрію|силікату натрію]] (інакше відомий як рідке скло). Це призводить до зростання схожих на рослини форм протягом декількох хвилин чи годин.<ref>{{cite journal | doi = 10.1023/A:1013931116107 | year = 2002 | author = Balköse, D. | journal = Journal of Sol-Gel Science and Technology | volume = 23 | pages = 253 | last2 = Özkan | first2 = F. | last3 = Köktürk | first3 = U. | last4 = Ulutan | first4 = S. | last5 = Ülkü | first5 = S. | last6 = Nişli | first6 = G. | issue = 3 |title = Characterization of Hollow Chemical Garden Fibers from Metal Salts and Water Glass}}</ref>
<ref>{{cite journal | doi = 10.1006/jcis.2002.8620 | citeseerx = 10.1.1.7.7604 | title = Formation of Chemical Gardens | year = 2002 | author = Cartwright, J | journal = Journal of Colloid and Interface Science | volume = 256 | pages = 351 | last2 = García-Ruiz | first2 = Juan Manuel | last3 = Novella | first3 = María Luisa | last4 = Otálora | first4 = Fermín | issue = 2| bibcode = 2002JCIS..256..351C }}</ref>
<ref>{{Cite document}}</ref>
<ref>{{cite journal | doi = 10.1021/ja0298343 | url = http://www.chem.fsu.edu/steinbock/papers/jacs03.pdf |date=Apr 2003 |author1=Thouvenel-Romans, S |author2=Steinbock, O | title = Oscillatory growth of silica tubes in chemical gardens | volume = 125 | issue = 14 | pages = 4338–41 | issn = 0002-7863 | pmid = 12670257 | journal = Journal of the American Chemical Society}}</ref>
<ref>{{Cite document}}</ref>


Хімічний сад вперше спостерігав і описав [[Йоганн Рудольф Глаубер]] в 1646 році.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=DxBKAAAAcAAJ&pg=PA186#v=onepage&q&f=false|title=Furni Novi Philosophici|last=Glauber|first=Johann Rudolf|year=1646|publisher=Johan Jansson|edition=German-language 1661|location=Amsterdam|pages=186–189|chapter=LXXXV. Wie man in diesem Liquore von allen Metallen in wenig Stunden Bäume mit Farben soll wachsen machen. (How one shall make grow—in this solution, from all metals, in a few hours—trees with color)}}</ref> Первісний хімічний сад був наслідком введення кристалів хлориду заліза (FeCl<sub>2</sub>)  у розчин силікату калію (K<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>).
Хімічний сад вперше спостерігав і описав [[Йоганн Рудольф Глаубер]] в 1646 році.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=DxBKAAAAcAAJ&pg=PA186#v=onepage&q&f=false|title=Furni Novi Philosophici|last=Glauber|first=Johann Rudolf|year=1646|publisher=Johan Jansson|edition=German-language 1661|location=Amsterdam|pages=186–189|chapter=LXXXV. Wie man in diesem Liquore von allen Metallen in wenig Stunden Bäume mit Farben soll wachsen machen. (How one shall make grow—in this solution, from all metals, in a few hours—trees with color)}}</ref> Первісний хімічний сад був наслідком введення кристалів хлориду заліза (FeCl<sub>2</sub>)  у розчин силікату калію (K<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>).
Рядок 12: Рядок 11:
Хімічний сад спирається на більшість на те, що більшість силікатів [[Перехідні метали|перехідних металів]] нерозчинні у воді і кольорові.
Хімічний сад спирається на більшість на те, що більшість силікатів [[Перехідні метали|перехідних металів]] нерозчинні у воді і кольорові.


Металеві солі, такі як хлорид кобальту, у воді починають розчинятися, а потім утворюють нерозчинні силікати кобальту у подвійний реакції розкладання ([[Реакції обміну|аніонний метатезис]]). Цей силікат кобальту є напівпроникною мембраною. Оскільки [[іонна сила]] кобальтового розчину всередині мембрани вища, ніж розчину силікату натрію, який формує основну частину вмісту резервуара, [[Осмос|осмотичні]] ефекти збільшують тиску всередині мембрани. Це призводить до розриву мембрани, утворюючи отвір. Катіони кобальту реагують з силікатними аніонами в цьому розриві, утворюючи нове тіло. Таким способом у резервуарі утворюються нарости; вони будуть кольоровими (в залежності від металу) і можуть виглядати як рослини.  [[Кристал|Кристали]], які утворюються з цього експерименту, будуть рости вгору, оскільки тиск на дні резервуара більший, ніж тиск ближче до його верхньої частини.
Металеві солі, такі як хлорид кобальту, у воді починають розчинятися, а потім утворюють нерозчинні силікати кобальту у подвійний реакції розкладання ([[Реакції обміну|аніонний метатезис]]). Цей силікат кобальту є напівпроникною мембраною. Оскільки [[іонна сила]] кобальтового розчину всередині мембрани вища, ніж розчину силікату натрію, який формує основну частину вмісту резервуара, [[Осмос|осмотичні]] ефекти збільшують тиску всередині мембрани. Це призводить до розриву мембрани, утворюючи отвір. Катіони кобальту реагують з силікатними аніонами в цьому розриві, утворюючи нове тіло. Таким способом у резервуарі утворюються нарости; вони будуть кольоровими (в залежності від металу) і можуть виглядати як рослини.  [[Кристал]]и, які утворюються з цього експерименту, будуть рости вгору, оскільки тиск на дні резервуара більший, ніж тиск ближче до його верхньої частини.


Висхідний напрямок росту залежить від того, чи густина рідини всередині напівпроникної мембрани нижча, ніж у навколишньому розчині рідкого скла. Якщо використовувати дуже густу рідину всередині мембрани, зростання йде вниз. Наприклад, свіжий зелений розчин сульфату або хлориду тривалентного хрому відмовляється кристалізуватися без повільної зміни у фіолетову форму, навіть якщо його варити, поки він не концентрується в схожу на дьоготь масу. Якщо цей дьоготь підвісити в розчині рідкого скла, він утворить схожу на гілочку  нарости, направлені вниз, тому що вся рідини всередині мембрани занадто щільна, щоб плавати, і тим самим чинити тиск вгору. Концентрація силікату натрію є важливою для швидкості зростання.
Висхідний напрямок росту залежить від того, чи густина рідини всередині напівпроникної мембрани нижча, ніж у навколишньому розчині рідкого скла. Якщо використовувати дуже густу рідину всередині мембрани, зростання йде вниз. Наприклад, свіжий зелений розчин сульфату або хлориду тривалентного хрому відмовляється кристалізуватися без повільної зміни у фіолетову форму, навіть якщо його варити, поки він не концентрується в схожу на дьоготь масу. Якщо цей дьоготь підвісити в розчині рідкого скла, він утворить схожу на гілочку  нарости, направлені вниз, тому що вся рідини всередині мембрани занадто щільна, щоб плавати, і тим самим чинити тиск вгору. Концентрація силікату натрію є важливою для швидкості зростання.


Після завершення зростання, розчин силікату натрію може бути видалений шляхом постійного додавання води в дуже повільному темпі. Це дозволить продовжити життя саду. В однієї конкретній експериментальній варіації змогли отримали одну трубу<ref>{{Cite document}}</ref>
Після завершення зростання, розчин силікату натрію може бути видалений шляхом постійного додавання води в дуже повільному темпі. Це дозволить продовжити життя саду. В однієї конкретній експериментальній варіації змогли отримали одну трубу<ref>{{cite journal | last1 = Glaab | first1 = F. | last2 = Kellermeier | first2 = M. | last3 = Kunz | first3 = W. | last4 = Morallon | first4 = E. | last5 = García-Ruiz | first5 = J. M. | year = 2012 | title = Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes | url = | journal = Angew. Chem. Int. Ed. | volume = 51 | issue = | pages = 4317–4321 | doi = 10.1002/anie.201107754 }}</ref>


== Використовувані солі ==
== Використовувані солі ==
Солі, що зазвичай використовуються для створення хімічного саду:
Солі, що зазвичай використовуються для створення хімічного саду:
* [[Галуни|Aluminium potassium sulfate]]: біла
* [[Галуни|Aluminium potassium sulfate]]: біла
* [[Купрум сульфат|Copper(II) sulfate]]: синя
* [[Купрум сульфат|сульфат міді(II)]]: синя
* Chromium(III) chloride: зелена
* хлорид хрому(III): зелена
* [[Сульфат нікелю|Nickel(II) sulfate]]: зелена
* [[Сульфат нікелю|сульфат нікелю(II)]]: зелена
* [[Сульфат заліза(II)|Iron(II) sulfate]]: зелена
* [[сульфат заліза(II)]]: зелена
* [[Хлорид заліза(III)|Iron(III) chloride]]: помаранчева
* [[хлорид заліза(III)]]: помаранчева
* Cobalt(II) chloride: фіолетова
* хлорид кобальту(II): фіолетова
* [[Хлорид кальцію|Calcium chloride]]: біла
* [[хлорид кальцію]]: біла
* [[Сульфат цинку|Zinc sulfate]]: біла
* [[сульфат цинку]]: біла


== Практичне використання ==
== Практичне використання ==
Хоча хімічний сад може здатися в першу чергу іграшкою, з його використанням досліджувались серйозні питання.<ref>Julyan H. E. Cartwright, Juan Manuel García-Ruiz, María Luisa Novella, and Fermín Otálora, ''J. Colloid Interface Sci''. 2002, '''256''', 351–359. {{Cite web|url=http://laue.lec.csic.es/~julyan/papers/Silica_gardens/|title=Archived copy|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070311000944/http://laue.lec.csic.es/~julyan/papers/Silica_gardens/|archivedate=2007-03-11|deadurl=yes|accessdate=2006-02-05}}</ref> Наприклад, цей хімічний експеримент пов'язаний з застиганням [[Портландцемент|портландцементу]], [[Гідротермальне джерело|гідротермальні жерлами]] і [[Корозія|корозією]] сталевих поверхонь, на яких формуються труби.
Хоча хімічний сад може здатися в першу чергу іграшкою, з його використанням досліджувались серйозні питання.<ref>Julyan H. E. Cartwright, Juan Manuel García-Ruiz, María Luisa Novella, and Fermín Otálora, ''J. Colloid Interface Sci''. 2002, '''256''', 351—359. {{Cite web|url=http://laue.lec.csic.es/~julyan/papers/Silica_gardens/|title=Archived copy|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070311000944/http://laue.lec.csic.es/~julyan/papers/Silica_gardens/|archivedate=2007-03-11|deadurl=yes|accessdate=2006-02-05}}</ref> Наприклад, цей хімічний експеримент пов'язаний з застиганням [[Портландцемент|портландцементу]], [[Гідротермальне джерело|гідротермальні жерлами]] і [[Корозія|корозією]] сталевих поверхонь, на яких формуються труби.


Характер зростання також є корисним для розуміння класів пов'язаної поведінки, яка спостерігаються в рідинах, розділених мембранами. Це також нагадує зростання шипів або кульок льоду на поверхні стоячої води при температурах замерзання,<ref>{{Cite web|url=http://my.ilstu.edu/~jrcarter/ice/diurnal/|title=Ice Formations Diurnal Freeze-Thaw Cycles}}</ref> моделі зростання засихаючої гуми, яка тече з рани дерев, такої як сік [[Евкаліпт|евкаліпту]], і формування розплавленим воском схожих на прутики  наростів.
Характер зростання також є корисним для розуміння класів пов'язаної поведінки, яка спостерігаються в рідинах, розділених мембранами. Це також нагадує зростання шипів або кульок льоду на поверхні стоячої води при температурах замерзання,<ref>{{Cite web|url=http://my.ilstu.edu/~jrcarter/ice/diurnal/|title=Ice Formations Diurnal Freeze-Thaw Cycles}}</ref> моделі зростання засихаючої гуми, яка тече з рани дерев, такої як сік [[Евкаліпт|евкаліпту]], і формування розплавленим воском схожих на прутики  наростів.
[[Категорія:Статті з твердженнями без джерел]]
[[Категорія:Статті з твердженнями без джерел]]


== Див.також ==
== Див. також ==
* Ртутне серцебиття
* [[Ртутне серцебиття]]
* Реакція гавкаючої собачки
* [[Реакція гавкаючої собачки]]


== Примітки ==
== Примітки ==
{{reflist|30em}}
{{reflist|30em}}


== External links ==
== Посилання ==
* [http://www.periodicvideos.com/videos/mv_chemicalgarden.htm Chemical Garden] at ''The Periodic Table of Videos'' (University of Nottingham)
* [http://www.periodicvideos.com/videos/mv_chemicalgarden.htm Chemical Garden] at ''The Periodic Table of Videos'' (University of Nottingham)
* [http://chemistry-chemists.com/Video/Colloid_garden-1.html Chemical Gardens (Colloidal garden)] at (http://chemistry-chemists.com)
* [http://chemistry-chemists.com/Video/Colloid_garden-1.html Chemical Gardens (Colloidal garden)] at (http://chemistry-chemists.com)

Версія за 15:49, 8 жовтня 2017

Порівняння хімічних садів, які вирощували науковці НАСА на Міжнародній космічній станції (зліва) та на Землі (справа)
Хлорид кобальту(II) 
Хімічний сад

Хімічний сад (англ. Chemical garden)— це експеримент у хімії, який звичайно виконується шляхом додавання солей металів, таких як сульфат міді або хлорид кобальту(II) у водний розчин силікату натрію (інакше відомий як рідке скло). Це призводить до зростання схожих на рослини форм протягом декількох хвилин чи годин.[1] [2] [3]

Хімічний сад вперше спостерігав і описав Йоганн Рудольф Глаубер в 1646 році.[4] Первісний хімічний сад був наслідком введення кристалів хлориду заліза (FeCl2)  у розчин силікату калію (K2SiO3).

Процес

Хімічний сад спирається на більшість на те, що більшість силікатів перехідних металів нерозчинні у воді і кольорові.

Металеві солі, такі як хлорид кобальту, у воді починають розчинятися, а потім утворюють нерозчинні силікати кобальту у подвійний реакції розкладання (аніонний метатезис). Цей силікат кобальту є напівпроникною мембраною. Оскільки іонна сила кобальтового розчину всередині мембрани вища, ніж розчину силікату натрію, який формує основну частину вмісту резервуара, осмотичні ефекти збільшують тиску всередині мембрани. Це призводить до розриву мембрани, утворюючи отвір. Катіони кобальту реагують з силікатними аніонами в цьому розриві, утворюючи нове тіло. Таким способом у резервуарі утворюються нарости; вони будуть кольоровими (в залежності від металу) і можуть виглядати як рослини.  Кристали, які утворюються з цього експерименту, будуть рости вгору, оскільки тиск на дні резервуара більший, ніж тиск ближче до його верхньої частини.

Висхідний напрямок росту залежить від того, чи густина рідини всередині напівпроникної мембрани нижча, ніж у навколишньому розчині рідкого скла. Якщо використовувати дуже густу рідину всередині мембрани, зростання йде вниз. Наприклад, свіжий зелений розчин сульфату або хлориду тривалентного хрому відмовляється кристалізуватися без повільної зміни у фіолетову форму, навіть якщо його варити, поки він не концентрується в схожу на дьоготь масу. Якщо цей дьоготь підвісити в розчині рідкого скла, він утворить схожу на гілочку  нарости, направлені вниз, тому що вся рідини всередині мембрани занадто щільна, щоб плавати, і тим самим чинити тиск вгору. Концентрація силікату натрію є важливою для швидкості зростання.

Після завершення зростання, розчин силікату натрію може бути видалений шляхом постійного додавання води в дуже повільному темпі. Це дозволить продовжити життя саду. В однієї конкретній експериментальній варіації змогли отримали одну трубу[5]

Використовувані солі

Солі, що зазвичай використовуються для створення хімічного саду:

Практичне використання

Хоча хімічний сад може здатися в першу чергу іграшкою, з його використанням досліджувались серйозні питання.[6] Наприклад, цей хімічний експеримент пов'язаний з застиганням портландцементу, гідротермальні жерлами і корозією сталевих поверхонь, на яких формуються труби.

Характер зростання також є корисним для розуміння класів пов'язаної поведінки, яка спостерігаються в рідинах, розділених мембранами. Це також нагадує зростання шипів або кульок льоду на поверхні стоячої води при температурах замерзання,[7] моделі зростання засихаючої гуми, яка тече з рани дерев, такої як сік евкаліпту, і формування розплавленим воском схожих на прутики  наростів.

Див. також

Примітки

  1. ↑ Balköse, D.; Özkan, F.; Köktürk, U.; Ulutan, S.; Ülkü, S.; Nişli, G. (2002). Characterization of Hollow Chemical Garden Fibers from Metal Salts and Water Glass. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 23 (3): 253. doi:10.1023/A:1013931116107.
  2. ↑ Cartwright, J; García-Ruiz, Juan Manuel; Novella, María Luisa; Otálora, Fermín (2002). Formation of Chemical Gardens. Journal of Colloid and Interface Science. 256 (2): 351. Bibcode:2002JCIS..256..351C. CiteSeerX 10.1.1.7.7604. doi:10.1006/jcis.2002.8620.
  3. ↑ Thouvenel-Romans, S; Steinbock, O (Apr 2003). Oscillatory growth of silica tubes in chemical gardens (PDF). Journal of the American Chemical Society. 125 (14): 4338—41. doi:10.1021/ja0298343. ISSN 0002-7863. PMID 12670257.
  4. ↑ Glauber, Johann Rudolf (1646). LXXXV. Wie man in diesem Liquore von allen Metallen in wenig Stunden Bäume mit Farben soll wachsen machen. (How one shall make grow—in this solution, from all metals, in a few hours—trees with color). Furni Novi Philosophici (вид. German-language 1661). Amsterdam: Johan Jansson. с. 186—189.
  5. ↑ Glaab, F.; Kellermeier, M.; Kunz, W.; Morallon, E.; García-Ruiz, J. M. (2012). Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes. Angew. Chem. Int. Ed. 51: 4317—4321. doi:10.1002/anie.201107754.
  6. ↑ Julyan H. E. Cartwright, Juan Manuel García-Ruiz, María Luisa Novella, and Fermín Otálora, J. Colloid Interface Sci. 2002, 256, 351—359. Archived copy. Архів оригіналу за 11 березня 2007. Процитовано 5 лютого 2006.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  7. ↑ Ice Formations Diurnal Freeze-Thaw Cycles.

Посилання

Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Хімічний_сад&oldid=21232203