Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Металл тұздарының кристалдануын көрсету
Demonstration of metallic salts crystallization
Химиялық бақ – органикалық емес химиялық заттарды араластыру арқылы жасалған күрделі, тірі организмдерге ұқсас құрылымдар жиынтығы. Химиядағы бұл тәжірибе әдетте мыс сульфаты немесе кобальт(II) хлориді сияқты металл тұздарын, натрий силикатының (әйтпесе сулы шыны деп аталады) сулы ерітіндісіне қосу арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде бірнеше минуттан бірнеше сағат ішінде өсімдіктерге ұқсас формалар өседі. Химиялық бақ алғаш рет 1646 жылы Иоганн Рудольф Глаубер байқап сипаттаған. Оның бастапқы түрінде химиялық баққа темір(II) хлориді (FeCl2) кристалдарын калий силикаты (K2SiO3) ерітіндісіне енгізу кірген.
A chemical garden is a set of complex biological looking structures created by mixing inorganic chemicals. This experiment in chemistry is usually performed by adding metal salts, such as copper sulfate or cobalt(II) chloride, to an aqueous solution of sodium silicate (otherwise known as waterglass). This results in the growth of plant like forms in minutes to hours. The chemical garden was first observed and described by Johann Rudolf Glauber in 1646. In its original form, the chemical garden involved the introduction of ferrous chloride (FeCl2) crystals into a solution of potassium silicate (K2SiO3).
Процесс
Химиялық бақ, көптеген өтпелі металдардың силикаттары суға ерімейтін және түсті болу қасиетіне негізделген. Мысалы, кобальт хлориді сияқты металл тұзын натрий силикатының ерітіндісіне қоссаңыз, ол еріп бастайды. Содан кейін, қос алмасу реакциясы арқылы ерімейтін кобальт силикаты түзіледі. Бұл кобальт силикаты – жартылай өткізгіш мембрана. Мембрана ішіндегі кобальт ерітіндісінің иондық күші, резервуардың көбісін құрайтын натрий силикаты ерітіндісінен жоғары болғандықтан, осмостық эффект мембрана ішіндегі қысымды арттырады. Бұл мембрананың жыртылуына және тесік пайда болуына себеп болады. Кобальт катиондары осы жыртылған жердегі силикат аниондарымен реакцияласып, жаңа қатты зат түзеді. Осылайша, резервуарларда өсулер пайда болады; олар металл катионына сәйкес түсті болады және өсімдіктерге ұқсас құрылымдарға айналуы мүмкін. Өсудің әдеттегі бағыты жоғарыға қарай болады, себебі «өсімдіктің» жартылай өткізгіш мембранасындағы сұйықтың тығыздығы, оны қоршаған сулы шыны ерітіндісінен төмен болады. Егер сіз мембрана ішінде өте тығыз сұйықтық түзететін металл тұзын қолдансаңыз, өсу төмен қарай болады. Мысалы, үш валентті хром сульфаты немесе хлоридінің жасыл ерітіндісі, тіпті оны қайнатып, қоюлатып, шайыр тәрізді массаға дейін жеткізсе де, бірте-бірте қызғылт түске өспей, кристалданудан бас тартады. Егер бұл шайыр сулы шыны ерітіндісіне таратылса, төмен қарай бұтақтар тәрізді өсулер пайда болады. Бұл мембрана ішіндегі барлық сұйықтың тығыздығы соншалықты жоғары болғандықтан, ол жүзбейді және төмен қарай күш түсіреді. Өсу жылдамдығында натрий силикатының концентрациясы маңызды рөл атқарады. Өсу тоқтағаннан кейін, натрий силикаты ерітіндісін өте баяу жылдамдықпен су қосып, үздіксіз алып тастауға болады. Бұл бақтың өмір сүру мерзімін ұзартады. Бір нақты экспериментте зерттеушілер химиялық бақты бір ғана «түтік» арқылы жасады.
The chemical garden relies on most transition metal silicates being insoluble in water and colored. When a metal salt, such as cobalt chloride, is added to a sodium silicate solution, it will start to dissolve. It will then form insoluble cobalt silicate by a double displacement reaction. This cobalt silicate is a semipermeable membrane. Because the ionic strength of the cobalt solution inside the membrane is higher than the sodium silicate solution's, which forms the bulk of the tank contents, osmotic effects will increase the pressure within the membrane. This will cause the membrane to tear, forming a hole. The cobalt cations will react with the silicate anions at this tear to form a new solid. In this way, growths will form in the tanks; they will be colored (according to the metal cation) and may look like plant like structures. The usual upward direction of growth depends on the density of the fluid inside the semi permeable membrane of the "plant" being lower than that of the surrounding waterglass solution. If one uses a metal salt that produces a very dense fluid inside the membrane, the growth is downward. For example, a green solution of trivalent chromium sulfate or chloride refuses to crystallize without slowly changing into the violet form, even if boiled until it concentrates into a tarry mass. That tar, if suspended in the waterglass solution, forms downward twig like growths. This is because all the fluid inside the membrane is too dense to float and thereby exerts a downward force. The concentration of sodium silicate becomes important in growth rate. After the growth has ceased, the sodium silicate solution can be removed by a continuous addition of water at a very slow rate. This prolongs the life of the garden. In one specific experimental variation, researchers produced the chemical garden with a single growth "tube".
Практикалық қолдану
Алғашында химиялық бақ тек ойыншық сияқты көрінсе де, осы тақырып бойынша маңызды зерттеулер жүргізілді. Эвкалипт сияқты ағаштардың жараларынан тамған сағыздың кебу арқылы өсу үлгілері, сондай-ақ балқыған балауыздың өскін тәрізді бұтақтарды қалыптастыру жолдары – шамнан тамған немесе салқын судан жоғары көтерілген жағдайдағы сияқты – зерттелді.
While at first the chemical garden may appear to be primarily a toy, some serious work has been done on the subject. the patterns of growth of gum drying as it drips from wounds in trees such as Eucalyptus, and the way molten wax forms twig like growths, either dripping from a candle, or floating up through cool water.
Палеонтология
Егер жағдайлар қолайлы болса, химиялық бақтар табиғатта да кездесуі мүмкін. Палеонтологиялық мәліметтер бойынша, мұндай химиялық бақтар тасқа айналуы мүмкін. Мұндай жалған қазбаларды қазбаланған организмдерден ажырату өте қиын. Шындығында, тіршіліктің ең алғашқы қазбалары деп есептелетін кейбір нәрселер химиялық бақтардың қазбаланған түрлері болуы мүмкін. Темірге бай бөлшектерді силикат немесе карбонат химиялық қосылыстары бар сілтілі сұйықтықтармен араластыру нәтижесінде тірі организмдерге ұқсас құрылымдар пайда болады. Мұндай құрылымдар тірі және/немесе қазбаланғандай көрінуі мүмкін. Зерттеушілердің пікірінше, "осындай химиялық реакциялар жүздеген жылдар бойы зерттелген, бірақ олар бұрын тау жыныстарының ішіндегі осы кішкентай, темірге бай құрылымдарды имитациялайтыны көрсетілмеген. Бұл нәтижелер көптеген ежелгі нақты мысалдарды қайта қарастыру қажеттігін көрсетеді, олар қазбалар немесе биологиялық емес минералдық шөгінділер болуы мүмкін."
If the conditions are good, chemical gardens can also occur in nature. There is evidence from paleontology, that such chemical gardens may fossilize. Such pseudofossils can be very difficult to distinguish from fossilized organisms. Indeed, some of the earliest purported fossils of life might be fossilized chemical gardens. Mixing iron rich particles with alkaline liquids containing the chemicals silicate or carbonate have created biological looking structures. Such structures may appear to be biological and/or fossils. According to researchers, "Chemical reactions like these have been studied for hundreds of years but they had not previously been shown to mimic these tiny iron rich structures inside rocks. These results call for a re examination of many ancient real world examples to see if they are more likely to be fossils or non biological mineral deposits."