Giardino Chimico

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Bondi

2012-09-09 09:47

Oggi ho tentato di fare questo simpatico esperimento.

Ho utilizzato 30g di SiO2 (Silica Gel) + 20g di NaOH. Ho messo in pratica la procedura di NurdRage, ma alla fine mi sono trovato della soda in eccesso, dimostrata con la cartina tornasole. Però dalle dosi usate il reagente in eccesso non avrebbe dovuto essere il silica gel?

Nonostante questo ho messo alcuni cristalli nella soluzione diuita 1:10 in acqua, come suggerito da un altro sito, ma nessuna escrescenza si è formata!

Forse in quei sacchettini c'era tutt'altro che SiO2??

marco the chemistry

2012-09-09 09:50

Silice è silice! E inoltre il sodio silicato è molto basico perché sale di una base forte e di un acido debole. Comunque di solito non si mette il cristallo di CuSO4 (ad esempio) in una soluzione di Na2SiO3?

Bondi

2012-09-09 09:54

Marco hai ragione! Non ci avevo pensato alla sua basicità!

Comunque suggeriscono di utilizzare la soluzione chiamata: "Vetro solubile" o qualcosa del genere ed è fatta proprio così!

La ricetta originale dice di usare 6g di SiO2 e 4g di NaOH se si vuole fare la soluzione per il "giardino" oppure 8g se si vuole rispettare la stechiometria per ottenere Na2SiO3.

marco the chemistry

2012-09-09 09:59

Ah scusa..avevo letto male... comunque quanto tempo hai aspettato? la cosa non è immediata

TrevizeGolanCz

2012-09-09 17:24

Scusate se mi intrometto, posso chiederti dove hai acquistato la SiO2 ? Non vorrei acquistarla on-line, però dalle mie parti è praticamente inesistente...

marco the chemistry

2012-09-09 18:01

Silicagel, quello usato come essiccante. Per esempio trovi delle bustine in ogni nuovo paio di scarpe che compri, se no c'è ebay.. http://www.ebay.it/sch/i.html?_nkw=silica+gel&_frs=1&_trksid=p3286.c0.m359

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Bondi

2012-09-09 18:11

Marco, i cristalli li ho inseriti nella soluzione sta mattina verso le 12. Alle 19 è presente un "escrescenza" di c.a 1-1,5 cm.

marco the chemistry

2012-09-09 18:34

escrescenza è femminile...matti l'apostrofo..asd comunque io non ho mai provato, ma credo che la faccenda sia lenta...

Bondi

2012-09-09 18:38

Scusa marco ma non mel'ha messa... Davvero, non è una scusa asd asd asd. Boh, io non ho mai provato a farla, tantomeno con il silicato puro, in quanto la conf. minima è mi sembra 100g dalla sigma e non penso che abbia molti utilizzi pratici oltre a sto qua. Domani pomeriggio andrò a vedere come è messo.

Max Fritz

2012-09-09 19:47

La reazione è abbastanza veloce in realtà, ma una buona crescita del "giardino" richiede ore.

Dott.MorenoZolghetti

2012-09-09 20:58

marco the chemistry ha scritto:

Silicagel, quello usato come essiccante. Per esempio trovi delle bustine in ogni nuovo paio di scarpe che compri, seno c'è ebay.. http://www.ebay.it/sch/i.html?_nkw=silica+gel&_frs=1&_trksid=p3286.c0.m359

Anche "seno" in un certo senso è femminile, ma è anche un "orrore" ortografico. Inoltre nelle scarpe che acquisto non ho mai rinvenuto gel di silice. E le compro nuove, non usate. *Si guarda intorno*

Hegelrast

2012-09-09 22:28

Quoto Max e marco, ci vuol pazienza. Anche se con soluzioni di silicato intorno al 20-30% in poche ore si vede già molto bene.

Non ho idea dell'influenza di un eventuale residuo di NaOH, ma immagino non sia buona altrimenti l'esperimento funzionerebbe lo stesso usando una soluzione concentrata di NaOH!

Bondi ha scritto:

tantomeno con il silicato puro, in quanto la conf. minima è mi sembra 100g dalla sigma e non penso che abbia molti utilizzi pratici oltre a sto qua.

Quanto agli usi pratici del "vetro solubile" (metasilicato di sodio o "waterglass";-) saranno anche pochi in un home-lab, ma sono decisamente moltissimi nella pratica industriale. Per esempio per rendere ignifughi tessuti, carta e legno, per solidificare le pareti nelle trivellazioni oppure come flocculante o come adesivo o come alghicida. E curiosamente viene usato anche per mettere fuori uso i motori dei veicoli da rottamare (per esempio negli USA).

E' un prodotto con uno spettro di utilizzi molto sfaccettato... asd asd asd

Beefcotto87

2012-09-10 07:38

Ecco un esempio:

Bondi

2012-09-10 07:47

*Si guarda intorno**Si guarda intorno*

Beef incredibile! Quanto tempo hanno impiegato a venire così? E tu hai usato il silicato puro o te lo sei fatto?

Beefcotto87

2012-09-10 07:58

No no, mica li ho fatti io, purtroppo! :-( Era una collezione presente al polo chimico dell'università di Dublino, precisamente ad una mostra sulla chimica rivolta ai più giovani, c'era appunto il ragazzo che si metteva a mostrare ai bambini come farli, e faceva segliere loro con quali reagenti o colori farli.

Hegelrast

2012-09-10 17:54

Posto anche io qualche foto, visto che è un esperimento che mi è sempre piaciuto molto e che in passato ne ho fatti veramente tanti... :-P :-P :-P

Premetto che sono fatti con soluzioni di silicato di sodio attorno al 20-30% preparate partendo dal solido di grado tecnico (non proprio una passeggiata da sciogliere, tra l'altro), quindi non ho molti consigli da dare a chi vuole prepararsi il proprio silicato. All'epoca non sapevo che avrei potuto comprare la soluzione a metà del prezzo... azz! azz! azz!

Prima qualcuna con "semi" singoli:

CoCl2

CuSO4

FeSO4

FeCl3

AlK(SO4)2

E poi qualche "composizione" con varie combinazioni:

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Bondi

2012-09-10 19:51

Ma con il silicato che hai acquistato tu sono venuti in tempi ragionevoli?

Se è così vuol dire che il gel che ho usato non era puro o non so che pensare!

Hegelrast

2012-09-10 22:05

Sì sì, direi molto ragionevoli... Tutte le foto che vedi sono scattate dopo 24 h (diciamo il giorno dopo), però nella maggior parte dei casi già in un paio d'ore si vede "qualcosa" e dopo 10-12 h il grosso della crescita è finito. Tieni conto che la concentrazione di silicato deve essere alta - alcuni usano direttamente la soluzione di vetro solubile che è circa al 50%. Io con il 20-30% non ho mai avuto problemi (a parte i tempi biblici di dissoluzione). Secondo me il fattore critico è la "preparazione" della soluzione dalla silice... Potresti descrivere dettagliatamente il procedimento che hai seguito?

Bondi

2012-09-11 11:58

Certo! In primo luogo ho pestato le palline di silica gel fino ad ottenere quasi una polvere. Successivamente ho sciolto 20g di NaOH in 50 mL di acqua distillata. Una volta solubilizzata tutta ho proceduto ad inserire poco alla volta tutta la silice polverizzata aspettando ogni volta che si fosse solubilizzata la dose precedente. Tutto questo l'ho eseguito scaldando la soluzione, che alcune volte raggiungeva l'ebollizione. Terminata l'aggiunta della silice, ho ottenuto una soluzione limpida, viscosa e tendente al marroncino. Una volta fredda ne ho diluiti 25 mL in 250 mL di acqua, come diceva un sito. Tutto qui, poi ho inserito i cristalli.

Hegelrast

2012-09-12 17:35

Il "tendente al marroncino" mi piace poco... asd asd asd Dovrebbe essere perfettamente incolore. In che contenitore hai scaldato il tutto? La soda concentrata a caldo scioglie MOLTE cose!!

Sul fatto che sia viscosa invece, buon segno. Il vetro solubile 50% è una soluzione molto sciropposa (più di NaOH conc.).

Io proverei a diluirla meno, tipo 1:3 o 1:1... ci fai una prova in piccolo, per esempio in una provetta o in un vial tipo quelli delle foto di Beefcotto, in cui metti un solo cristallo. Se non funziona nemmeno così, vuol dire proprio che la soluzione non va bene.

Bondi

2012-09-14 16:35

Ho scaldato il tutto in un becker normalissimo.. Me ne rimangono ancora c.a. 25 mL di vetro solubile non diluito. Provo a diluirlo meno ;-)

Bondi

2012-09-15 17:03

Allego alcune foto dell'orrendo capolavoro XD

Ah, una domanda... Questo cavolo di silicato mi ha impestato tutta la vetreria che ho usato di alcuni "depositi" che non se ne vogliono andare neppure con l'olio di gomito.. Secondo voi devo provare con NaOH a caldo o con acidi conc?

Max Fritz

2012-09-15 18:26

Con gli acidi la cosa peggiora, SiO2 non puoi scioglierla facilmente senza aggredire il vetro. Il problema è proprio questo, l'affinità tra vetro e silicato/acido silicico e la porosità del vetro parzialmente intaccato dall'NaOH utilizzata per preparare il silicato. Se vuoi tentare di salvare il salvabile, proverei con NaOH a concentrazione crescente finchè non ottieni un risultato. Poco tempo, temperature anche un po' alte, agitazione molto vigorosa e possibilmente frizione meccanica delle parti interessate: l'obiettivo è solubilizzare giusto quel tantino di acido silicico (ed eventualmente di vetro) in modo da poter poi staccare le croste.

marco the chemistry

2012-09-15 18:50

HF diluito....quella patina è SiO2 idrata e si spera sia più reattiva del vetro. E con HF diluito intendo il togliruggine

Turompi

2013-05-10 06:47

Ciao a tutti!

potrei chiedere quant'è la durata di questo "giardino chimico"? si mantiene per lungo tempo o decade presto?

grazie

il chimico

2013-05-11 17:34

Ciao ragazzi! Siccome cerco questo esperimento da tempo potreste spiegarmi come e con quali reagenti lo avete fatto?

MaXiMo

2013-05-13 19:50

Vi propongo la mia esperienza sul giardino chimico.

Ho utilizzato senza indugi Gel di silice SA, lo avevo residuo e ottimamente conservato

Ho messo in agitazione magnetica, a caldo 15 grammi di gel di silice in 50 ml di acqua. Ho aggiunto una soluzione di 7gr di NaOH in 100 ml di acqua alla miscela acqua/gel di silice. Ho aumentato l'agitazione per evitare pericolosi attacchi al fondo del becher.;-) continuando a scaldare

Dopo 20 minuti (soluzione perfettamente limpida) ho ripartito in 4 vials da 40 ml e ho ..seminato delicatamente con allume potassico, solfato di ferro,rame nitrato e rame fumarato..per provare.

Il risultato lo posto per tutti i chiminauti. Il giardino cresce in effetti quasi a vista d'occhio. Tra la semina e l'arresto crescita ho misurato un tempo di 3 ore circa non di più.

Osservazioni : La mia soluzione non era molto viscosa, ma sembra aver funzionato bene. Composti diversi hanno velocità molto diverse di crescita a parità di condizioni ( il rame nitrato sembra soffrire anche da me). La qualità del gel di silice è un fattore fondamentale per la buona riuscita.

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ClaudioG.

2017-09-15 20:56

Buonasera Stasera, su suggerimento di una collega di università, ho provato questo simpatico esperimentino. Riporto la semplicissima procedura, i risultati e qualche cenno teorico che ho trovato in giro, ben consapevole che la questione richiede complesse considerazioni chimico fisiche per essere compresa a fondo.  Parte sperimentale  Materiali NB: può accadere che le superfici a contatto con la soluzione di metasilicato si rovinino quasi irreparabilmente. Utilizzare quindi vetreria e materiale eventualmente sacrificabile o di scarso valore.  - becher - piastra riscaldante e agitatore - set di provette per eventuali comparazioni  - acqua distillata Reagenti - sodio metasilicato* almeno uno tra i seguenti sali**: - cloruro di calcio - cloruro di cobalto  - cloruro ferrico - solfato rameico - solfato ferroso - cloruro di nichel - solfato di magnesio - allume di potassio *In molte procedure il metasilicato di sodio è sostituito da sferette di gel di silice polverizzate sciolte in sz basica da NaOH. Penso funzioni ugualmente bene, ma rimando ai messaggi precedenti di questo thread per i dettagli. NB La concentrazione della sz che ho preparato è molto spannometrica: si può variare entro certi limiti per accelerare o rallentare la reazione.  **Molti altri sali (come ad esempio il CrCl3, che non ho) danno risultati simili. Quelli più comuni e usati sono quelli che ho usato, e tra questi i più rapidi nel dare risultati sono il CoCl2, il FeCl3 e il CaCl2. Nulla vieta, in ogni caso, di provare altri sali.  Pocedura 1) Portare ad ebollizione 100 ml di acqua, togliere dalla piastra e scioglierci ca 15 g di sodio metasilicato (a sx). La dissoluzione è relativamente difficoltosa, ed è molto accelerata se si pone su agitatore magnetico (a dx). Una volta limpida, la soluzione va fatta raffreddare sino a t ambiente.

MEt1-min.jpg
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Met2-min.jpg
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2A) Porre sul fondo di ogni provetta una punta di spatola del sale che si vuole testare. Inclinare lievemente la provetta e versarci, per circa 3/4, la soluzione di metasilicato. È meglio evitare, data la viscosità del mezzo siliceo, la dispersione dei cristalli: il tutto riesce meglio se rimangono compatti nel fondo. Riporre le provette in verticale e aspettare osservandone di tanto in tanto il contenuto. Nella foto, ho messo: [1] FeSO4 pa [2] CaCl2 pa [3] CuSO4 pa [4] CoCl2 tecnico [5] FeCl3 pa [6] MgSO4 pa [7] NiCl2 tecnico.
P1_LI-min.jpg
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2B) Nel caso si preferisse ammirare l'effetto combinato dei vari sali, si può anche agire così: prendere un becher (molto preferibilmente di forma alta) e porre sul suo fondo piccole quantità (tipo metà cucchiaino) dei sali scelti. Versare poi lentamente, con una bacchetta per evitare che i solidi si mescolino, la soluzione di metasilicato (che verrà prodotta ovviamente in quantità proporzionali al volume scelto per il becher). La cosa migliore è riempire il becher fino ai 4/5 della sua altezza, per evitare che le formazioni colonnari abbiano carenza di spazio per la loro crescita verticale (come è successo a me  asd ). Fatto ciò, lasciare immobile il becher e osservarlo ogni tanto.  Risultati Per ragioni di tempo ho osservato solo quel che si è formato dopo qualche ora. Sono evidentissime le formazioni dei cloruri di calcio, ferro e cobalto. Un po' meno visibili sono le altre, ancora minuscole, ma garantisco la loro presenza.  A) L'affiancamento delle provette rende bene l'idea del tempo differente (la sz di metasilicato è stata versata in simultanea in ogni provetta) che impiegano i sali per produrre le strane strutture. [4] e [5] danno risultati quasi istantanei (questione di secondi). [2] ci mette un poco di più ma comunque forma dei bei filamenti leggeri. Per gli altri, probabilmente, bisognerà attendere qualche giorno perché si alzi qualcosa di decente. 
P2_LI-min.jpg
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Sempre in provetta, ho ripetuto con i due sali più interessanti, il CoCl2 e il FeCl3. Di seguito, a sx, provetta con entrambi i sali fotografata dopo pochi minuti dal contatto tra i reagenti, e a dx serie di scatti (eseguiti più o meno ogni due secondi) che mostrano la velocità di crescita delle colonne dal CoCl2.
T2-min.jpg
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B) Nel becher la situazione finale è caotica ma molto simpatica. Sapendo della bellezza dei pilastri del cobalto ho sparso il suo sale più ampiamente degli altri. Di seguito, a sx vista dall'alto del becher all'inizio della crescita, a dx serie di scatti fatti a distanza di una o due ore, che evidenziano i modi di salire e poi di ramificarsi dei prolungamenti. Anche qui si vedono pochissimo, per la tempistica, le crescite dei sali più lenti. La salita, inoltre è stata impedita dalla scarsa profondità della soluzione: molte formazioni si sono sviluppate in orizzontale una volta contattata la superficie. 
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Per curiosità ho poi provato a togliere con una siringa il liquido residuo nel becher, facendo attenzione a non toccare le strutture silicee. Queste ultime si sono rivelate abbastanza stabili da mantenersi in piedi, mostrando la loro architettura tridimensionale più chiaramente. Mi scuso per i mille riflessi ma non è semplice rendere l'idea in foto e solo col flash si apprezzano alcune proprietà superficiali interessanti (più chiare se si apre l'immagine). 
V1-min.jpg
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Cenni teorici (Studiati un po' da wiki eng e un po' da un articolo molto carino che ho trovato.) Il fenomeno è basato sul fatto che il doppio scambio tra il metasilicato di sodio e il sale che noi aggiungiamo produce un silicato metallico insolubile, gelatinoso, che ha le proprietà di una membrana semipermeabile. In questa membrana, cioè entro l'interfaccia tra il silicato insolubile dentro e il metasilicato di sodio fuori, la concentrazione di ioni metallici è molto maggiore che all'esterno (che è ipotonico, appunto, rispetto all'interno). Il risultato è un flusso di acqua, che entra per osmosi nella gelatina di silicato insolubile, gonfiandone la membrana fino a farla forare in un suo punto. Da questo foro fuoriesce la soluzione concentrata di sale, che appena contatta la soluzione di metasilicato circostante torna a precipitare e riformare la membrana. Così il ciclo di precipitazione, espansione osmotica e rottura si ripete rapidamente, portando alla formazione di strutture tubulari bitorzolute (composte dal silicato del metallo che abbiamo scelto) che cresceranno in una certa direzione. Di seguito ho disegnato uno schemino molto approssimativo ma che rende l'idea:
schema-min.jpg
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Alcune considerazioni, infine, sulla direzione di crescita. Essa dipende dalle densità relative dei due compartimenti salini: se la densità della membrana gelatinosa è superiore a quella della soluzione di metasilicato sovrastante, la struttura silicea tenderà a crescere verso il basso. Se invece, e questo avviene con tutti i sali più comuni, la densità interna è minore di quella esterna (evento facile a verificarsi data l'elevata concentrazione del metasilicato), il bel pilastro crescerà dritto verso l'alto. Questa importanza del gradiente di densità nella direzione di crescita si può verificare con facilità: è sufficiente tenere fermo con delle pinzette un cristallo di CoCl2 appena sotto la superficie della soluzione di metasilicato in una provetta. Esattamente come avviene quando lo si pone nel fondo, si formeranno istantaneamente dei prolungamenti verticali verso l'alto (che si arresteranno subito incontrando la superficie del liquido). Non avviene, come intuitivamente verrebbe da pensare, l'espansione di prolungamenti verso il volume più grande di sz libera: ciò dimostra come sia unicamente la densità a direzionarne la crescita, e non lo spazio disponibile all'espansione.  Di seguito, questo minitest:
Dim (1)-min.jpg
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Dim (2)-min.jpg
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Dim (3)-min.jpg
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La bellezza di questo esperimento, più che nei colori, è proprio nella formazione di spine e di pilastri unici e praticamente paralleli tra loro, che mantengono un certo ordine verticale pur essendo, se osservati singolarmente, informi. A me fanno pensare alle case dei Barbapapà evolute in grattacieli, ma c'è anche chi, giustamente, ha associato la loro forma e il loro carattere extraterrestre alla foto dei "Pilastri della Creazione", scattata da Hubble alla Nebulosa Aquila.

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