Chemischer Garten

Bei diesem Versuch handelt es sich um einen netten kleinen ungefährlichen Versuchen für die geduldigeren Menschen.

Benötigtes Material

Auf jeden Fall benötigen wir Natriumsilikat (Natronwasserglas) und destilliertes Wasser. Natronwasserglas sollte in Drogerie oder Apotheke erhältlich sein, ist eine harmlose Substanz.
Außerdem benötigen wir mindestens eines der folgenden Salze, möglichst in Form von Kristallen vorliegend (nicht als Pulver; die Kristalle müssen aber auch nicht groß sein, je nach Salz ist z.B. Stecknadelkopfgröße ok): Calciumchlorid, Calciumnitrat, Cobalt(II)-chlorid, Cobalt(II)-sulfat, Cobalt(II)-nitrat, Nickel(II)-nitrat, Nickel(II)-chlorid, Eisen(III)-nitrat, Eisen(III)-chlorid, Kupfer(II)-nitrat, Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(II)-sulfat, Mangan(II)-chlorid, Mangan(II)-nitrat, Alaun (Kaliumaluminiumsulfat). Kupfersulfat funktioniert sehr gut, gibt hübsche blaue Pflanzen und ist ziemlich harmlos. Sollte leicht zu kriegen sein, z.B. bei eBay; es wird z.B. zum Züchten von Kristallen verwendet. Alaun ist zum Kristalle züchten auch leicht zu kriegen. Eisenchlorid als Platinenätzmittel gibt es z.B. bei Conrad Electronic. Wir weisen darauf hin, dass die genannten Nickel- und Kobaltverbindungen krebserregend sind. Für die anderen Stoffe recherchiere man die Sicherheitshinweise selber.
Außerdem brauchen wir ein durchsichtiges Gefäß, in welchem der chemische Garten gezüchtet wird. Die Größe ist mit ca einem Litter ganz gut gewählt, man kann aber auch erstmal kleiner testen. Das Gefäß sollte nicht zu flach sein, eher hoch.

Versuchsdurchführung

Wir füllen das Gefäß halbe-halbe (nach Volumen) mit Natriumsilikatlösung und destilliertem Wasser. Das kann man problemlos grob nach Augenmaß machen. Dann werfen wir einige Kristalle der verfügbaren Salze hinein und warten. Bei manchen Salzen wächst schon nach einigen Minuten langsam ein pflanzenartiges Objekt aus dem Kristall. Verschiedene Salze geben verschiedene Farben und Wuchsformen. Auch die Größe und Form der vorliegenden Kristalle beeinflusst die Wuchsform.
Im Bild ist ein fertig gewachsener chemischer Garten zu sehen. Es wurde viel blaues Kupfersulfat verwendet. Dieses hat hier einen dicken knorrigen Ast gebildet. Grün, dunkelblau und bräunlich sind andere Salze zu sehen, welche mehr als Gestrüpp am Boden entlangwuchern. Rechts sind weißliche Alaunspitzen zu sehen. Bei Youtube gibt es ein Zeitraffer-Video des Wachstums eines chemischen Gartens: http://youtu.be/ukB04eH3w1c.

Erklärung des Versuches

Die Salze reagieren mit dem Natriumsilikat zum entsprechenden Metasilikats. Dieses ist unlöslich und bildet eine Mebran um den Kristalle. Da im Inneren der Membran die Konzentration gelöster Ionen höher ist als außerhalb, diffundiert Wasser ins Innere, bis durch den Druckzuwachs die Membran platzt. Daraufhin tritt etwas Salzlösung aus und reagiert sofort wieder unter Bildung einer neuen Membran. Dies wiederholt sich ständig.
Die Pflanzen wachsen nach oben (statt irgendwohin), weil aufgrund der Schwerkraft die Salzkonzentration oben am geringsten ist. Dadurch ist dort die Membran am dünnsten und platzt dort bevorzugt. Im Bild ist der Vergleich eines chemischen Gartens in der Schwerelosigkeit mit einem chemischen Garten auf der Erde zu sehen.
Es lohnt sich auch mit anderen Salzen, anderen Natriumsilikatkonzentrationen und Gefäßformen zu experimentieren.