Gipskristallen onder de microscoop

Gips is de verbinding van Calcium en sulfaat in de vorm van calciumsulfaat, CaSO4. De scheikundige naam van gips is Calcium-sulfaat.De aardkorst bestaat voor meer dan 3% uit calcium. Door de re-actieve eigenschappen komt het niet in ongebonden toestand voor. Mineralen waarin calcium voorkomt zijn o.a. gips, calciumcarbonaat en calciumfloride. Gips komt in verschillende kristalvormen voor. Er zijn mooi regelmatig gevormde kristallen en onregelmatige kristallen. De kristalvorm is van invloed op de hoeveelheid water die nodig is om een gietbare gipsbrij te kunnen maken. Vaak zijn in kristallen moleculen water ingebouwd. Dit heet kristalwater.

Gips kan bestaan in drie vormen:

  1. De Hemihydraat-vorm (1 molecuul kristalwater per 2 moleculen CaSO4)
    Gipspoeder dat door toevoegen van water hard wordt.
  1. De Dihydraat-vorm (2 moleculen kristalwater op elk molecuul CaSO4)
    Uitgeharde of ruwe gips.
  1. De Anhydraat-vorm (CaSO4 zonder kristalwater)
    Een watervrije verbinding die niet meer reageert met water en vaak gebruikt wordt als vulstof voor de bouw, levensmiddellen industrie en de diervoeders industrie. Ook word deze gebruikt voor verbetering van landbouwgrond.

Wat gebeurt er als gips hard wordt:

Rehydratie van gips:

2CaSO4 x ½H2O + 3H2O –> 2 CaSO4 x 2H2O

CaSO4 + 2H2O –> CaSO4 x 2H2O

Als men hemihydraat-poeder mengt met water, dan vindt er een scheikundige reactie plaats. Daarbij neemt het hemihydraat water op en wordt dan uitgeharde gips. Dat uitgeharde gips vormt dan nieuwe kristallen. Deze nieuwe kristallen groeien langzaam uit tot grotere kristallen. Deze grotere kristallen haken in elkaar, en als de chemische reactie is afgelopen hebben we een harde massa gekregen.

 

Natriumoxalaat onder de microscoop

Momenteel bezig zijnde met een experiment waar ik aantoningsreacties voor carbonzuren bestudeer maak je soms ook foto’s van kristalstructuren die niet degene zijn waar ik naar op zoek ben maar die gewoon mooi zijn om te zien.

Onderstaande foto’s zijn van natriumoxalaat (Na2C2O4) kristallen. Het preparaat is gemaakt door wat verweringswater (oxaalzuur) te nemen, dat te neutraliseren met natronloog, een druppel van deze oplossing op een objectglaasje te leggen, deze in te dampen en vervolgens te bekijken onder de polarisatie microscoop. Bij de laatste foto is de polarisator verdraaid t.o.v. de foto daarvoor.

Wrattentinctuur

Microkristallen onder de microscoop maar vooral onder de polarisatiemicroscoop te bekijken is een avontuur. Soms kan het echter een probleem zijn stoffen in de juiste zuiverheid te vinden. Goed rondkijken bij de drogist kan dan echter zeer behulpzaam zijn. Daar kan men bv wrattentinctuur vinden, een oplossing van salicylzuur (ortho-hydroxy-benzoezuur, 170 mg/ml). Doe een druppeltje van deze oplossing op een objectglaasje waar al een druppel water op ligt, meng goed, damp voorzichtig in op een verwarmingsplaatjes (b.v. USB warmhoudplaat) en bekijk het preparaat onder de microscoop. Men kan dan naaldvormige kristallen waarnemen die onder gepolariseerd licht verschillend kleuren laten zien. Het oplosmiddel van Formule W is vermoedelijk niet alleen maar water. Bij het maken van preparaten vindt nogal gemakkelijk gelering plaats. De bijsluiter vermeldt als andere bestanddelen (hulpstoffen) aceton, alcohol, ricinusolie (wonderolie) en nitrocellulose. Vermoedelijk is de nitrocellulose verantwoordelijk voor de gelering. Het kan daarom zijn dat men het enkele malen moet proberen alvorens men een goed preparaat heeft. Men kan ook verschillende verdunningsmiddelen uitproberen waarbij  ik zelf aan de slag ben gegaan met demi water, bioethanol, isopropanol, water/glycerine en aceton. Bij gebruik van aceton heeft men het minste last van gelering, hetgeen men ook mag verwachten op basis van de formulering.

Na het experiment ben ik nog in enkel boeken gaan neuzen om te kijken of ik nog recepten kon vinden voor wrattentinctuur. Edel geeft in “Mengen en Roeren Deel 1” (9de druk) de volgende formuleringen op als wrattenmiddel:
I:  2 dl salicylzuur en 20 dl ijsazijn
II: 90 dl trichloorazijnzuur en 10 dl water

Oxaalzuur kristallen onder de polarisatie microscoop

In nagenoeg alle bouwmarkten kan men ontweringswater kopen hetgeen een ca. 3%-ige oplossing van oxaalzuur (giftig) in water is. Ik heb wat van dat ontweringswater ingedampt totdat bij afkoelen naaldvormige kristallen gevormd werden. Vervolgens heb ik een druppel van de oplossing op een objectglaasje geplaatst, het water aan de lucht laten verdampen, er een dekglaasje opgelegd en vervolgens het preparaat onder de polarisatiemicroscoop bekeken. De kristallen zijn kleurloos bij gewoon licht maar laten prachtige kleuren zien onder de polarisatiemicroscoop.

Maaswijdte van een zeef bepalen

Uiteraard al eerder vermeld is dat ik lid ben van GEA’s Werkgroep Zand, waarbij we verschillende zandsoorten bekijken met een mineralogische en geologische blik. Een van de analysemethodes (zeefanalyse) die men gebruikt als men een zandmonster heeft is het scheiden van het zand in verschillende zeeffracties die dan elk een bepaalde deeltjesgrootte verdeling bevatten (ASTM C136). Zoals het woord al aangeeft bereikt men dat door het zand door een stapel zeven met een steeds kleinere maaswijdte (de lengte van de opening tussen de draden) te “gieten”. Professionele, gekalibreerde, zeefsets zijn duur en daarom heeft een van onze medeleden een set goedkopere zeefsets laten maken uit gaas en PVC buizen (zie de foto hieronder).

Deze heb ik nu al een tijdje in mijn bezit en ze werken goed. De vraag waar men eigenlijk wel een goed antwoord op wil hebben is wat de maaswijdte van elke zeef is. Bij nader inzien kon mijn Celestron USB microscoop helpen daar antwoord op te geven. De bijgeleverde software maakt het nl. mogelijk om afstandsmetingen uit te voeren. Dat heb ik gedaan en na wat rekenwerk en enkele controles kon ik op deze manier redelijk nauwkeurig de maaswijdte bepalen.

Niet geheel verrassend wijkt de gemeten maaswijdte een beetje af van de specificatie van de gebruikte zeven.

Verdelingsevenwicht van Jood

Een van die proefjes die men in veel scheikunde boeken kan vinden is de verdeling van jood over een polaire (water) en een apolaire fase (wasbenzine). Dat proefje kan men gemakkelijk ook zelf uitvoeren door was wasbenzine en water in een reageerbuis te gieten en enkele korrels jood toe te voegen. Het jood verdeelt zich over beide fases, waarbij men kan zien dat het grootste gedeelte van het jood zich in de wasbenzine fase bevindt. De lichte bruinvorming van de water fase die men kan waarnemen geeft aan dat er een klein beetje jood in de water fase opgelost zit.

Fabian Oefner

Dit is zulk een experimentje waarvan ik zei, zodra ik erover las en een foto zag, ‘”dat wil ik ook eens doen.”  Het experiment is heel eenvoudig. Injecteer verschillende kleuren wateroplosbare verf in een beetje ferrofluid dat op een magneet staat, en kijk naar het prachtige effect dat ontstaat. Dit experiment werd oorspronkelijk gepresenteerd door de Zwitserse kunstenaar Fabian Oefner. Op zijn site Fabian Oefner | Gateway to the Invisible laat prachtige foto’s en ook nog watt andere mooie experimenten zien. Ik raad iedereen ook aan naar zijn TED talk te kijken: Fabian Oefner: Psychedelic science | Video on TED.com

Kiezelgoer

Een van die microscopie onderwerpen waar ik iets meer werk van wil gaan maken is het bekijken van diatomeeën (http://nl.wikipedia.org/wiki/Diatomee%C3%ABn). Op YouTube zijn er een drietal interessante filmpjes te vinden over dit onderwerp, waarin beschreven wordt waar men ze kan vinden, isoleren en bewerken voor chemisch onderzoek.

Daar zit aardig wat werk aan verbonden en ik ben er nog niet aan toegekomen dit daadwerkelijk uit te voeren. Ik wist echter dat kieselgoer opgebouwd is uit diatomeen, hetgeen ook wel blijkt uit de andere naam waaronder het bekend is nl diatomeeënaarde.  Bij een drogist wat kieselgoer kunnen kopen. Onderstaande foto laat zien wat ik onder de microscoop zag. Men kan waarnemen  dat kieselgoer inderdaad opgebouwd is uit diatomeeën, maar men kan ook goed zijn dat het fijngemalen is. Veel skeletten zijn sterk beschadigd en men ziet alleen maar brokstukken.

Saharazand op mijn auto – II

In het vorige blog werd over Saharazand op de auto geblogd. Als er in de Sahara een zandstorm heeft gewoed kan het opgewaaide stof en fijne zand hoog in de atmosfeer terecht komen en door de wind over een groot oppervlak verspreid worden. Als het gaat regenen, komt het met de regen omlaag en vinden we het o.a. terug op onze auto als een fijn gele of soms oranjeachtig waas. Indertijd heb ik het zand m.b.v. plakband van de auto afgehaald en onder de microscoop bekeken. Dat gaf echter niet al te duidelijke beelden. In oktober heb ik een nieuwe kans gehad. Dit keer heb ik echter wat zand afgespoeld en vervolgens ingedampt alvorens het onder mijn Euromex ML2000 microscoop te bekijken met doodvallend en gepolariseerd licht. Vooral onder gepolariseerd licht is nu te zien dat er mineralen in het zand zitten. Het merendeel lijkt kwarts te zijn en er zit ook wat organisch materiaal tussen.