Dendrietvormige keukenzout kristallen maken en onder de microscoop bekijken

Datum: November 2015

Inleiding:

Keukenzout bekijken onder de microscoop is het type experiment dat men in elk beginnersboek over microscopie kan vinden. De typische kubische structuur is kenmerkend voor natriumchloride kristallen Door minieme toevoegingen van een chemicaliën aan de moederloog oplossing kan men echter een heel andere structuur krijgen.

Materiaal:

  • Keukenzout
  • Gedemineraliseerd water
  • Alcohol 70%
  • Glycerine
  • Rood bloedloogzout: 1% K3(Fe(CN)6) in water
  • Verwarmingsplaatje
  • Objectglaasjes
  • Dekglaasjes
  • Microscoop met electronisch oculair
  • Kleurloze nagelharder of nagellak
  • Pipet met pipetpunten
  • Roerstaafje
  • Reageerbuizen of bekerglaasjes

 

 

Uitvoering en resultaat:

  • Maak een verzadigde oplossing van natriumchloride (keukenzout) in een water/ethanol oplossing (begin met 70% alcohol en voeg evt. wat water toe)
  • Voeg enkele druppels glycerine toe en meng goed
  • Neem een objectglaasje en plaats er een druppel van deze oplossing op
  • Smeer deze druppel uit op het objectglaasje
  • Leg het objectglaasje op het verwarmingsplaatje en laat de vloeistof verdampen en men kristallen kan waarnemen
  • De oplossing wordt niet helemaal droog, er blijft wat glycerine achter
  • Leg eventueel een dekglaasje op het preparaat
  • Plaats het preparaat onder de microscoop en observeer
  • Neem een deel van de oplossing en breng deze over naar een andere reageerbuis
  • Voeg m.b.v. de pipet 20 ul van de 1% K3(Fe(CN)6) oplossing toe en meng goed.
  • Neem een objectglaasje en plaats er een druppel van deze oplossing op
  • Smeer deze druppel uit op het objectglaasje
  • Leg het objectglaasje op het verwarmingsplaatje en laat de vloeistof verdampen en men kristallen kan waarnemen
  • De oplossing wordt niet helemaal droog, er blijft wat glycerine achter
  • Leg eventueel een dekglaasje op het preparaat
  • Plaats het preparaat onder de microscoop en observeer
  • Na afloop kam men proberen het preparaat permanenter te maken door het dekglaasje vast te zetten met blanke nagellak of nagel verharder.

Resultaten:

Keukenzoutkristallen
Met roodbloedloogzout

Discussie

Natriumchloride komt in de natuur voor als het kubische mineraal haliet. Kristallen van gegranuleerd zout zijn bijna altijd kleine kubusjes. Aangezien gegranuleerd zout gemakkelijk coaguleert (klompen vormt) vormt als de luchtvochtigheid hoog is voegt men kleine hoeveelheden van andere mineralen toe die coagulatie tegengaan.
Het is eigenlijk helemaal niet zo gemakkelijk om zout te maken dat niet de typisch kubische structuur heeft. Keukenzout wordt gemaakt door natriumchloride op te lossen in water en vervolgens in te dampen. Afhankelijk van de condities tijdens indampen kunnen zich naast kubische kristallen ook schilfers en dendrieten vormen. Schilferachtige zoutkristallen worden gemaakt door voorzichtig oppervlakte verdamping van een brine (zoutoplossing) in vlakke pannen die open staan t.o.v. de atmosfeer. Nieuw gevormde kristallen blijven op het oplossingsoppervlak door de oppervlaktespanning van de oplossing. Ze groeien gedurende enige tijd lateraal (zijdelings) waarbij ze dan schilfers vormen die blijven drijven tot dusdanig gegroeid zijn dat ze naar de bodem zakken.
Dendriet vormig zout heeft vertakte of stervormige structuren die bereid worden door verdamping van brine die kleine hoeveelheden ferrocyanide ionen bevat (5 – 20 ppm). Belangrijke eigenschappen van dendritisch zout zijn een lage bulk dichtheid, snelle oplosbaarheid in water en een hoge water absorptie capaciteit zonder te coaguleren.  Om deze redenen wordt dendritisch zout gebruikt in voedselproducten en als anticoagulatie middel in strooizout. Dendritische groei wordt door de sterke adsorptie van de ferrocyanide ion op de facetten van de groende zoutkristallen. De grootte en de lading van het ferrocyanide ion onderdrukken de nucleatie en de groei van het natriumchloride kristalvlak. Een opgelost zout kan oververzadigd raken bij de hoeken van een kristal met als gevolg dat preferentiële groei kan plaatsvinden op de hoeken en bij randen hetgeen resulteert in de vorming van pieken die karakteristiek zijn  voor dendritische kristalgroei. Het proces is schematisch weergegeven in  onderstaande figuur.
Initiële kristalvorming produceert de normale kubische structuur. De vlakken van de kubus groeien uniform door de onregelmatigheden die op het kristaloppervlak aanwezig zijn. Bij een bepaalde kritische grootte beginnen ferrocyanide ionen de groei van de kristalvlakken te bellemmeren. Groei vindt dan preferentieel plaats op de randen en de hoeken van het kristal hetgeen dan uiteindelijk resulteert in de vorming van dendritische armen en een meer algemene sterachtige structuur van het kristal.

Opmerkingen

  •  Ik heb eerst geprobeerd om een verzadigde oplossing van keukenzout in alcohol 70% te maken. Dit met de gedachte dat de oplossing sneller kan indampen en omdat de oplossing minder geconcentreerd zou zijn ik mogelijk wat kleinere kristallen zou maken bij indampen. Al met al werkte dat niet echt lekker en ben ik meer water aan de oververzadigde oplossing gaan toevoegen.
  • In plaats van een verwarmingsplaatje kan men bv ook een spiritusbrander gebruiken. Gebruik dan wel echter een tang om het objectglaasje vast te houden. Verwarm het objectglaasje langzaam op, niet te snel om te vermijden dat het glas springt.
  • Het hexacyanoferraat ion is non-toxisch bij lage concentraties (20 ppm) en kan daarom aan voedselproducten toegevoegd worden.

Literatuur:

  • Charles F. Davidson, Michael R. Slabaugh; “Salt Crystals – Science behind the Magic”; Journal of Chemical Education; 80 2 2003; p. 155,156
  • Eugenia Keller; “Thin-Layer Crystal Growing”; Chemistry; 51 7 1978; p. 29, 30.
  • M.M. Hurst; “Kristallen”; Malmberg; 1973; ISBN 9020848127, p. 42,43.
Relevante websites
 

23/12/2015