「ケミカルガーデン」の版間の差分
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2014年10月14日 (火) 03:44時点における版
ケミカル・ガーデンは化学の実験であり、普段の行い方はケイ酸ナトリウムの水液体（水ガラス）に硫酸銅や塩化コバルト(II)などの個体金属塩を加える。結果は数分～数時間後、植物の形をする物が生成される。[1][2][3]ケミカル・ガーデンは1646年にヨハン・ルドルフ・グラウバーにより初めて観測し、記述された。[4]元の行い方ではケイ酸カリウムの溶液に塩化第一鉄を入れることであった。
ケミカルガーデンによく使われる金属塩とその生成する物の色は次のとおり
- 硫酸アルミニウムの結晶（白）
- 硫酸銅(II)の結晶（青）
- 塩化クロム(III)の結晶（緑）
- 硫酸ニッケル(II)の結晶（緑）
- 硫酸鉄(II)の結晶（オレンジ色）
- 塩化コバルト(II)の結晶（紫）
ケミカルガーデンの効果が依ることは遷移金属が水での不溶性であり、有色であることだ。
塩化コバルトなどの金属塩は水に入れると溶ける。そうすると、塩化コバルトの場合、復分解反応により不溶性コバルトケイが表面に生成される。このコバルトケイは半透膜になり、内側にあるコバルトケイ溶液のイオン強度が、外側を囲むほとんどの容量であるケイ酸ナトリウム溶液のイオン強度より高いため、内側の圧力が浸透圧効果により高まる。膜が結局破られ、その穴の断面ではコバルトカチオンが続けてケイ酸アニオンと反応し、固体も続けてに生成される。これでタンクの中に物が現れる。物の色は使われた金属塩の種類次第し、形も植物に見える可能性がある。
上記の場合、固体（結晶）の成長方向が上だが、理由は半透膜の内側にある溶液の密度が外側の水ガラス溶液の密度より低いため。 逆の場合、とても高密度の溶液が膜の内側にあったら成長の方向性が下になる。たとえば、緑色の三価クロム硫酸又は塩化のきれいな溶液を利用した場合、先にタール状になるまで煮詰まってもだんだん紫色の形態になりおわるまで結晶化がされません。そのタール状塊を水ガラスの溶液に入れると枝状の突起がでるが密度が浮けないほど高いため、下へ伸びる。成長速度はケイ酸ナトリウムの濃度に応じてことなる。どの濃度でも有効ですが、水とケイ酸ナトリウムの３：２の割合がもっとも有効である。
ケミカルガーデンは初見では遊びのことに見られるが、本格的な研究も実施されている [5]。 たとえばケミカルガーデンに起きる反応はポルトランドセメントと、熱水噴出孔の凝結や、鋼管の内面に起こる腐食に起きる反応との関係があり、ケミカルガーデンを作成することで対象物質の性質を把握することができる。
関連項目
外部リンク
脚注
- ^ Balko"se, D.; O"zkan, F.; Ko"ktu"rk, U.; Ulutan, S.; U"lku", S.; Nis,li, G. (2002). Journal of Sol-Gel Science and Technology 23 (3): 253. doi:10.1023/A:1013931116107.
- ^ Cartwright, J; Garci'a-Ruiz, Juan Manuel; Novella, Mari'a Luisa; Ota'lora, Fermi'n (2002). “Formation of Chemical Gardens”. Journal of Colloid and Interface Science 256 (2): 351. doi:10.1006/jcis.2002.8620. CiteSeerx: 10.1.1.7.7604.
- ^ Thouvenel-Romans, S; Steinbock, O (Apr 2003). “Oscillatory growth of silica tubes in chemical gardens”. Journal of the American Chemical Society 125 (14): 4338--41. doi:10.1021/ja0298343. ISSN 0002-7863. PMID 12670257.
- ^ Johann Rudolf Glauber, Furni Novi Philosophici (Amsterdam: Johan Jansson, 1646). In the German-language 1661 edition, see Chapter "LXXXV. Wie man in diesem Liquore von allen Metallen in wenig Stunden Ba"ume mit Farben soll wachsen machen." (How one shall make grow -- in this solution, from all metals, in a few hours -- trees with color), pages 186--189.
- ^ Julyan H. E. Cartwright, Juan Manuel Garci'a-Ruiz, Mari'a Luisa Novella, and Fermi'n Ota'lora, J. Colloid Interface Sci. 2002, 256, 351--359. [1]