Et forsøg fra krystallernes verden.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 1999 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Ole Bostrup
I klassisk latin betyder vitrum »glas«, vitreus betyder »som er af glas eller krystal«, i poetisk sprog betyder vitreus »krystalklar, klar gennemsigtig, strålende, glimrende, skøn«. Heraf opstod den kemiske betegnelse vitriol som betegnelse for en række stoffer, der findes i naturen som gennemsigtige krystaller.
Blå vitriol var særlig attraktiv. Derfra fik ordet vitrum betydningen vajd, der er en plante, hvoraf man kan vinde et blåt farvestof.
Kemikere identificerer i dag blå vitriol med kobber(II)sulfat—vand (1/5), mineraloger henviser til brochantit, som er tetrakobberhexahydroxidsulfat. Vajd er en slægt korsblomstrede planter, som af botanikere kaldes isatis.
Agricola 1494-1555
Georgius Agricola hed egentlig Georg Bauer, men under studierne i Leipzig blev hans navn latiniseret. Sådan gjorde man nu dengang. Han afsluttede studierne c. 1518 med graden baccalaureus artium, b.a.
Agricola rejste rundt i Europa og besøgte universiteter, miner og forarbejdningssteder.
Hele livet samlede han viden til sit store værk De re metallica, som udkom i 1556, året efter hans død.
Agricola studerede vitrioler. Herved mente han salte, som ved stærk opvarmning afgav en kraftigt virkende væske vitriololie. Den kalder vi nu for svovlsyre1.
Nogle historikere har ment, at vitrioler har betydet sulfater i almindelighed. Desværre uden kildeangivelse. I lang tid var Agricolas definition gældende. Et stof som gips, der er calciumsulfat—vand (1/2) afgiver ikke svovlsyre ved opvarmning, og jeg har heller ikke set det betegnet som en vitriol.
Eilhard Mitscherlich 1794-1863
I sit berømte arbejde »Om saltes krystallisation« (1819) undersøgte Mitscherlich også vitrioler.
Han opdagede, at vel havde denne stofgruppe fælles egenskaber: Det var metalforbindelser, og de afgav svovlsyre ved opvarmning. Men de forskellige medlemmer af gruppen havde forskellig krystalform. Heraf sluttede han, at de ikke kunne være opbygget analogt. En vigtig årsag til deres forskellige ydre fremtræden var forskelle i mængden af krystalvand2.
Det kan meget spektakulært demonstreres ved fremstilling af de to nikkelvitrioler nikkel(II)sulfat—vand (1/6) og nikkel(II)sulfat—vand (1/7)3.
Nikkels kemi
NiSO4×7H2O er grønt. Det er den mest stabile form ved stuetemperatur. Det forekommer i naturen som mineral og kaldes morenosit. Det er logisk nok også dette salt, man får, når man køber nikkel(II)sulfat. Ved stuetemperatur kan der opløses, hvad der svarer til 35 g NiSO4 i 100 mL vand. Opløseligheden vokser med temperaturen. Ved 31 °C er opløseligheden 45 g NiSO4 i 100 mL vand.
>NiSO4×6H2O er blågrønt. Over 31 °C er det den stabile form. Ved 31 °C er opløseligheden, hvad der svarer til 45 g NiSO4 i 100 mL vand. Også dette salts opløselighed vokser med temperaturen. Ved 100 °C kan der opløses c. 200 g NiSO4.
NiSO4 er gult. Opvarmes de to ovenfor nævnte nikkelforbindelser til 103 °C vil de afgive vand under dannelse af dette gule salt.
NiO er sort. Samtlige ovenfor nævnte nikkelforbindelser vil ved opvarmning til 848 °C blive til nikkel(II)oxid.
Nikkelallergi
Lad være med at røre ved nikkelforbindelser! Brug handsker!
Fremgangsmåde
Mættet opløsning af nikkelsulfat: Opløs under omrøring og opvarmning ½ kg NiSO4×7H2O i 400 mL vand. Lad væsken stå tildækket et par dage, så vil man fået en ved stuetemperatur mættet væske og nogle krystaller af NiSO4×7H2O.
Fremstilling af NiSO4×7H2O. I et bægerglas hældes 200 mL af den fremstillede mættede opløsning af nikkelsulfat. Tilsæt 15 g NiSO4×7H2O. Under omrøren varmes der op til alt er opløst. Karret sættes et sted, hvor det kan være i fred og ro. En krystal fæstnes til en sytråd og anbringes midt i karret. Karret dækkes med alufolie. Prik et par huller i folien, så vandet langsomt kan fordampe. Vent og se — gerne en måneds tid. Så er der dannet en kompakt (rhombisk) krystal.
Fremstilling af NiSO4×6H2O. I et bægerglas hældes 200 mL af den fremstillede mættede opløsning af nikkelsulfat. Tilsæt 40 g NiSO4×7H2O. Under omrøren varmes der op til c. 75 °C og alt er opløst. Karret sættes i et større kar med varmt vand, således at afkølingen vil tage så lang tid som muligt. En krystal NiSO4×6H2O fæstnes til en sytråd og anbringes midt i bægerglasset, som dækkes med alufolie. Dagen efter skulle der gerne være en pæn aflang krystal (tetragonal).
Krystalkim af NiSO4×6H2O. Hvis man ikke fra et tidligere forsøg har kim af dette salt, må man lave dem selv. Her udnytter man, at nikkelsulfat opløst i 30% svovlsyre altid udskilles med 6 vand: I et 200 mL bægerglas hældes 80 mL og derefter forsigtigt 20 mL koncentreret svovlsyre. Til den varme væske sættes 25 g NiSO4×7H2O, og der røres om, til alt er opløst. Bægerglas med indhold hensættes til frivillig afkøling og vandfordampning. Prik et par huller i folien, så vandet langsomt kan fordampe. Bemærk, at det er blågrønne krystaller, der udfældes.
Nikkel er et giftigt tungmetal
Lad være med at smide nikkelforbindelser i vasken. De skal til det lokale kemikaliedepot.
Bortset fra dette miljøhensyn er det tåbeligt at smide værdier væk. De vandige opløsninger af nikkel(II)sulfat kan bruges en anden god gang. De er jo ikke blevet forurenede af noget som helst. Opløsningen af nikkel(II)sulfat i 30% svovlsyre kan også genbruges. Hæld væsker på flasker og faste stoffer på pulverglas. Sæt tydelig etiket på, og anbring dem i dit kemikaliedepot.
Litteratur
1. HOOVER, H.C.; HOOVER, L.H. 1950, Georgius Agricola De Re Metallica (New York: Dover)
2. HOLDEN, A.; SINGER, P. 1962, Krystallernes Verden (København: Gyldendal)
3. SCHÜTT, H.-W. 1997, Eilhard Mitscherlich. Prince of Preussian Chemistry (Washington: American Chemical Society).
