Kovové stromy (demonstrační pokus)

1       Čas: 30 minut + denní interval

2       Pomůcky a chemikálie

Dusičnan Pb(NO₃)₂ nebo octan olovnatý (CH₃COO)₂Pb, dusičnan stříbrný AgNO₃, chlorid cínatý SnCl₂ (vše asi 5 % roztoky), granulovaný zinek, rtuť (případně měděný drát), ethanol, voda, kádinky 250 cm³, hodinová sklíčka, skleněné tyčinky, bavlněná nebo silonová nit, nálevky, filtrační papír, stojany, filtrační kruhy a svorky, odměrné baňky (250 cm³).

3       Princip

Vytěsňování kovů z jejich roztoků na základě řady napětí kovů. V této řadě platí, že kov v řadě vytěsňuje kov napravo od něj z roztoku jeho soli, je tedy pro tento kov redukčním činidlem. Platí to i pro vodík, který je kovy ležícími v řadě napětí nalevo od něj vytěsňován z kyselin.

4       Postup

Saturnův strom: Saturn (alchymisticky) = olovo

Do přefiltrovaného cca 5% roztoku dusičnanu nebo octanu olovnatého v kádince zavěsíme na niti očištěnou granulku zinku. Můžeme použít také očištěný zinkový drátek případně plíšek. Kádinku přikryjeme hodinovým sklíčkem a necháme několik dní stát v klidu.

Pb(NO₃)₂ + Zn →  Pb  + Zn(NO₃)₂

Pb²⁺  + Zn⁰  →  Pb⁰  + Zn²⁺

Principem Saturnova stromu je reakce zinku a olovnaté soli za vzniku zinečnaté soli a olova, které tvoří pozorovatelné krystaly.

Saturnův strom

Dianin strom:

Do přefiltrovaného cca 5 % roztoku dusičnanu stříbrného v kádince přidáme pipetou opatrně několik malých kapek rtuti. Kádinku přikryjeme hodinovým sklíčkem a necháme několik dní v klidu stát.

2 AgNO₃ + Hg →  2 Ag  + Hg(NO₃)₂

2 Ag⁺ + Hg⁰ → 2 Ag⁰  + Hg²⁺

V případě Dianina stromu rtuť vytěsnila z roztoku stříbrné soli ryzí stříbro. Nezreagovaná rtuť vytvořila se stříbrem amalgám, který tvoří pozorovatelné stříbrné krystaly.

Dianin strom

Jupiterův strom: Jupiter (alchymisticky) = cín

K 120 ml přefiltrovanému cca 10 % ethanolovému roztoku chloridu cínatého v 250 ml kádince nalijeme cca 100 ml vody a dobře promícháme. Přes kádinku položíme skleněnou tyčinku a přes ni zavěsíme na niti očištěnou granulku zinku. Můžeme použít také očištěný zinkový drátek případně plíšek.

SnCl₂ + Zn →  Sn  + ZnCl₂

Sn²⁺  + Zn⁰  →  Sn⁰  + Zn²⁺

Jupiterův strom je reakcí zinku a cínaté soli za vzniku zinečnaté soli a cínu, který tvoří pozorovatelné lesklé krystaly.

Jupiterův strom

5       Otázky a úkoly pro žáky

1)      Popište iontovými a úplnými reakcemi děje, které probíhají při vzniku kovových stromů. Jak by se daly tyto reakce využít v analytické chemii?

6       Metodické poznámky

Při práci se rtutí postupujeme velmi opatrně! Je jedovatá a může s ní pracovat jen dospělý a zkušený experimentátor. Nesmí se vylít, protože by se mohla pomalu odpařovat a způsobit chronickou otravu. Nesmí se vylévat do odpadu a všechny její zbytky musí být zneškodněny (kontaktujte firmu!). Namísto rtuti je možno použít očištěný měděný drátek, stočený do tvaru stromku, korunky, listu nebo i jinak podle fantazie. Celkem dobré je také použít očištěný zinkový plíšek. Cínaté soli jsou ve vodě většinou rozpustné, ale v nadbytku vody se roztoky zakalují komplexními ionty. Chlorid cínatý je ovšem dobře rozpustný také v ethanolu, proto připravíme nejprve ethanolový roztok, který následně naředíme vodou. Nevýhodou Jupiterova stromu je skutečnost, že roztok Sn2+ je i přesto zakalený (viz obr. dole). Proto pro pozorování vyloučeného cínu musíme nit s krystaly ze směsi opatrně vysunout. Ideální výsledky vydá pokus druhý den, případně později. Pozor, roztok dusičnanu stříbrného na světle postupně tmavne!