ケミカルガーデン

ケミカルガーデンは、無機化学物質を混合して作られた、生物のような複雑な構造の集合体です。化学におけるこの実験は通常、硫酸銅や塩化コバルト(II)などの金属塩をケイ酸ナトリウム(別名水ガラス)の水溶液に加えて行います。これにより、数分から数時間で植物のような形が成長します。 ^{[1] [2] [3] [4]}

化学庭園は1646年にヨハン・ルドルフ・グラウバーによって初めて観察され、記述されました。^[5]化学庭園の元々の形態では、塩化鉄（FeCl _{2 ）結晶を}ケイ酸カリウム（K ₂ SiO ₃ ）の溶液に導入することを含んでいました。

ケミカルガーデンでは、ほとんどの遷移金属ケイ酸塩が水に溶けず、色が付いていることを利用してます。

塩化コバルトなどの金属塩をケイ酸ナトリウム溶液に加えると、溶解し始めます。次に、二重置換反応によって不溶性のケイ酸コバルトを形成します。このケイ酸コバルトは半透膜です。 膜内のコバルト溶液のイオン強度は、タンクの内容物の大部分を占めるケイ酸ナトリウム溶液のイオン強度よりも高いため、浸透圧効果によって膜内の圧力が高まります。これにより膜が裂けて穴が開きます。この裂け目では、コバルト陽イオンがケイ酸陰イオンと反応して新しい固体を形成します。このようにして、タンク内に成長物が形成されます。成長物は（金属陽イオンに応じて）色付き、植物のような構造のように見える場合があります。

通常、植物は上向きに成長しますが、これは「植物」の半透膜内の液体の密度が周囲の水ガラス溶液の密度よりも低いためです。膜内に非常に密度の高い液体を生成する金属塩を使用すると、下向きに成長します。たとえば、硫酸または塩化三価クロムの緑色の溶液は、沸騰させてタール状の塊に濃縮しても、ゆっくりと紫色に変化せずには結晶化しません^{[明確化が必要]}。そのタールは、水ガラス溶液に浮遊すると、下向きの小枝のような成長を形成します。これは、膜内の液体はすべて密度が高すぎて浮くことができず、下向きの力がかかるためです。ケイ酸ナトリウムの濃度は、成長速度において重要になります。

成長が止まった後は、非常にゆっくりと水を継続的に追加することでケイ酸ナトリウム溶液を除去することができ、これにより庭の寿命が延びます。^[6]

特定の実験バリエーションでは、研究者は単一の成長「チューブ」を持つ化学庭園を作成した。^[7]

化学園芸で使用される一般的な塩には以下のものがある: ^[8]

• 硫酸アルミニウムカリウム：白
• 硫酸銅(II) : 青
• 塩化クロム(III) : 緑
• 硫酸ニッケル(II) : 緑
• 硫酸鉄(II) : 緑
• 塩化鉄(III) : オレンジ
• 塩化コバルト(II) : 紫
• 塩化カルシウム：白
• 硫酸亜鉛：白

化学庭園は一見おもちゃのように見えるかもしれませんが、このテーマについては真剣な研究が行われてきました。^{[3]たとえば、この化学は}ポートランドセメントの硬化、熱水噴出孔の形成、そして不溶性の管が形成される可能性のある鋼鉄表面の 腐食に関連しています。

化学庭園内で形成される不溶性ケイ酸塩チューブの成長の性質は、膜で隔てられた流体に見られる関連する一連の挙動を理解するのにも役立ちます。ケイ酸塩チューブの成長は、さまざまな点で、静止した水の凍結面から突き出た氷の突起や塊の成長、^[9]ユーカリなどの木の傷から滴り落ちる樹脂の成長パターン、ろうそくから滴り落ちたり冷たい水に浮かんだりして溶けたワックスが小枝のような成長を形成する様子に似ています。^[要出典]

条件が良ければ、化学庭園は自然界にも発生する可能性があります。古生物学では、そのような化学庭園が化石化する可能性があるという証拠があります。このような疑似化石は、化石化した生物と区別するのが非常に難しい場合があります。実際、生命の最も古い化石とされるもののいくつかは、化石化した化学庭園である可能性があります。^[10]

鉄分を多く含む粒子を、ケイ酸塩や炭酸塩などの化学物質を含むアルカリ性液体と混合すると、生物のような構造が作られる。このような構造は生物や化石のように見えることがある。^{[11] [12] [13]}研究者によると、「このような化学反応は何百年も研究されてきたが、岩石内部のこれらの小さな鉄分を多く含む構造を模倣することはこれまで示されていなかった。これらの結果は、化石である可能性が高いのか、非生物的な鉱床である可能性が高いのかを調べるために、多くの古代の現実世界の事例を再検討することを要求する。」^{[11] [12]}

化学園芸の研究の用途の一つは、火星上の化石を含む生物学的構造と非生物学的構造をより正確に区別できるようにすることである。^{[11] [12]}

• 水星の鼓動
• 吠える犬の反応

ウィキメディア・コモンズには、珪酸塩庭園に関連するメディアがあります。

• ビデオ周期表のケミカルガーデン（ノッティンガム大学）
• ケミカルガーデン（コロイドガーデン）（http://chemistry-chemists.com）
• ケモブリオニクス（COST アクションは、ヨーロッパの研究グループを結び付け、化学ガーデンに関する革新的で影響力の大きい学際的な科学研究を促進します）
• ケモブリオニクスデータベース