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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.

Videos unter dem Mikroskop

Von der Beobachtung, wie Kristalle wachsen, geht eine besondere Faszination aus. Dies soll hier an einigen kurzen Beispielen gezeigt werden, die Projektarbeiten entnommen sind.

Fest-Fest-Phasenumwandlung beobachtet bei kristallinem Schwefel
von Dr. Jürgen Flad

Kristalliner Schwefel bildet Molekülgitter bestehend aus S8-Ringen, die unterschiedlich angeordnet sein können. Man unterscheidet dabei α- und β-Schwefel (rhombischer und monokliner Schwefel). Die Umwandlung ist bei 95,6 °C in beiden Richtungen möglich, was man als enantiotrop bezeichnet.

Für eine mikroskopische Beobachtung kann man eine dünne Schwefelschicht erzeugen, indem man eine sehr kleine Menge Schwefel auf einem Objektträger über einem Teelicht bis zur Schmelze (119,6 °C) erhitzt und ein aufgelegtes Deckglas bis zur Erstarrung des Schwefels vorsichtig unter Druck setzt.

In der Durchsicht ist die gelbe Farbe des Schwefels nun kaum mehr erkennbar. Die kristalline Struktur wird deutlich sichtbar, wenn man über der Beleuchtungsquelle und in den Strahlengang des Mikroskops Polfilter (gekreuzt) anbringt. Je nach Schichtdicke erhält man so ein unterschiedlich farbiges kontrastreiches Bild des kristallinen Schwefels.

Mit einem Heiztisch erwärmt man die Schwefelschicht langsam auf 119,6 °C und etwas darüber und kann dann die Umwandlung von α- in β-Schwefel beobachten.

Bei dieser Phasenumwandlung kann man drei Phasen unterscheiden: die Keimbildung, das Wachstum eines neuen Kristalls und den Zusammenstoß mit einem anderen Kristall. Die Keimbildung erfolgt bevorzugt an Korngrenzen. Erfolgt die Erwärmung schneller als die Keimbildung, erhält man einen metastabilen Zustand (ähnlich wie bei einem Siedeverzug) und das Kristallwachstum kann sprunghaft beginnen.

 

Silberabscheidung durch Zementation
von Stefanie Trinkwalder und Johannes Fischer (LG 54)

Entsprechend der Spannungsreihe scheidet sich einer wässrigen Silbernitrat-Lösung das edlere Silber an dem unedleren Zink ab, das dabei in Lösung geht. Dabei bilden sich dicht verzweigte Baustrukturen aus.

Durch eine Rheinberg-Beleuchtung kann man das schnelle Wachstum vor einem blauen Hintergrund beobachten.

 

Chemischer Garten: Metallsilikatniederschlag als semipermeable Membran
von Andrea Kunz und Susanne Leicht (LG 54)

Gibt man einen kleinen Kristall von Eisen(II)-sulfat in eine Natronwasserglas-Lösung (wässrige Natriumsilikat-Lösung) beginnt nach kurzer Zeit eine üppige "Vegetation" zu wachsen.

Die Natriumsilikat-Lösung reagiert mit den Eisen(II)-Ionen unter Ausbildung einer semipermeablen Membran aus einem nahezu unlöslichen Metallsilikatniederschlag. Da die Konzentration des gelösten Metallsalzes im Zwischenraum zwischen Kristall und Membran größer ist als in der äußeren Umgebung, diffundiert Wasser in diesen Zwischenraum. Die Membran dehnt sich aus und platzt. Das entstehende Loch wird durch das Metallsalz sofort geschlossen.

 

Acetylsalicylsäure-Kristalle aus einer gesättigten Lösung
von Angela Jelic (LG 54)

Acetylsalicylsäure (Aspirin®, ASS) kristallisiert aus einer warmen gesättigten Lösung (Ethanol-Wasser-Gemisch) unter Bildung von schnell wachsenden Nadeln.

Die farblosen Kristalle nehmen unter einem Polarisationsmikroskop bunte Farben an.