Expérience de hérisson en étain

Les cristaux métalliques sont complexes et beaux. Ils sont également étonnamment faciles à cultiver. Dans cette expérience, apprenez à faire pousser des cristaux d'étain qui présentent une apparence épineuse qui les fait ressembler à un hérisson métallique.

Matériaux de hérisson en étain

Solution de chlorure d'étain (II) 0,5 M (SnCl₂)
pastille de zinc
tube à essai ou flacon de plus grand diamètre que le zinc

La forme arrondie du hérisson se forme autour d'une pastille de zinc, mais vous pouvez remplacer n'importe quel morceau de zinc métallique. Étant donné que la réaction se produit à la surface du métal, vous pouvez également utiliser un objet galvanisé (revêtu de zinc) à la place de la pastille de zinc.

Cultivez un hérisson en étain

Versez une solution de chlorure d'étain dans un flacon. Ne le remplissez pas complètement car vous avez besoin d'espace pour le zinc.
Ajoutez la pastille de zinc. Réglez le flacon dans un endroit stable, de sorte qu'il ne soit pas heurté ou secoué.
Regardez les délicats cristaux d'étain se développer! Vous verrez le début d'une forme hérisson hérissée dans les 15 premières minutes, avec une bonne formation de cristaux en une heure. Assurez-vous de prendre des photos ou des vidéos des cristaux pour plus tard, car le hérisson en étain ne durera pas. Finalement, le poids des cristaux fragiles ou le mouvement du conteneur effondrera la structure. L'éclat métallique brillant des cristaux s'émoussera avec le temps, plus la solution deviendra trouble.

Chimie de la réaction

Dans cette expérience, le chlorure d'étain (II) (SnCl₂) réagit avec le zinc métallique (Zn) pour former de l'étain métallique (Sn) et du chlorure de zinc (ZnCl₂) via une réaction de substitution ou de déplacement unique:

SnCl₂ + Zn → Sn + ZnCl₂

Le zinc agit comme un agent réducteur, donnant des électrons au chlorure d'étain pour que l'étain puisse précipiter. La réaction commence à la surface du zinc métallique. Au fur et à mesure que l'étain est produit, les atomes s'empilent les uns sur les autres sous une forme caractéristique ou allotrope de l'élément. La forme de fougère des cristaux de zinc est une caractéristique de ce métal, donc bien que d'autres types de cristaux métalliques puissent être cultivés en utilisant cette technique, ils n'auront pas le même aspect.

Cultivez un hérisson en étain à l'aide d'un clou en fer

Une autre façon de faire pousser des cristaux d'étain est d'utiliser une solution de chlorure de zinc et du fer. À moins que vous n'utilisiez un morceau rond de fer, vous n'obtiendrez pas un "hérisson", mais vous pouvez obtenir la croissance des cristaux, tout de même.

Matériaux

fil de fer ou clou
Chlorure d'étain 0,1 M
tube à essai

Remarque: vous n'avez pas besoin de préparer une nouvelle solution de chlorure d'étain. Si vous avez une solution de la réaction avec le zinc, vous pouvez l'utiliser. La concentration affecte principalement la vitesse de croissance des cristaux.

Procédure

Suspendre le fil de fer ou le clou dans un tube à essai contenant du chlorure d'étain.
Après environ une heure, des cristaux commencent à se former. Vous pouvez les examiner avec une loupe ou en retirant le fil et en regardant les cristaux au microscope.
Laisser le fer rester dans la solution pendant la nuit pour des cristaux plus / plus gros.

Réaction chimique

Encore une fois, il s'agit d'une simple réaction chimique de déplacement:

Sn²⁺ + Fe → Sn + Fe²⁺

Sécurité et élimination

Comme toujours, il est recommandé de porter des lunettes et des gants de sécurité lors des expériences de chimie.
Lorsque vous avez terminé l'expérience, vous pouvez rincer les produits chimiques dans le drain avec de l'eau.

Apprendre encore plus

Utilisez une loupe pour comparer les cristaux d'étain qui poussent sur les surfaces de zinc et de fer.
Vous voudrez peut-être expérimenter comment la modification de la concentration de la solution de chlorure de zinc ou de la température de la solution affecte le taux de croissance et l'apparence des cristaux.
Essayez de faire pousser d'autres cristaux métalliques en utilisant cette technique. Gardez à l'esprit que les cristaux résultants pourraient ne pas ressembler à un hérisson. Pour choisir un sujet, trouvez un sel métallique soluble dans l'eau, qui ne s'oxyde pas trop rapidement dans l'air, mais qui peut réagir avec le zinc ou le fer (ou un autre métal) pour former des cristaux. Le métal doit être plus réactif que l'étain sinon la substitution ne se fera pas. C'est également une bonne idée de considérer la toxicité du métal, pour la sécurité personnelle et l'élimination des produits chimiques. Vous pouvez consulter les règles de solubilité pour sélectionner les bons candidats pour une expérimentation plus approfondie.

Sources

Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Étain". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (en allemand) (91-100 éd.). Walter de Gruyter. pp. 793-800. ISBN 3-11-007511-3.
Schwartz, Mel (2002). "Étain et alliages, propriétés". Encyclopédie des matériaux, pièces et finitions (2e éd.). CRC Press. ISBN 1-56676-661-3.

Science