I kjemi er metallvegetasjon en type dendritt som dukker opp under visse kjemiske reaksjoner . Metallvegetasjoner kan ha former som ligner på størkningsdendritter , på grunn av en rent fysisk effekt. De metalliske vegetasjonene vises spesielt under oksidasjonsreduksjonsreaksjoner i vandig løsning. Navnet på treet eller busken tilskrives dem ofte.
Enkelte metallvegetasjoner har et bestemt navn, avhengig av metallet som danner vegetasjonen. Dette navnet ble hentet fra terminologien til alkymi , en disiplin der tall fra romersk mytologi var assosiert med metaller.
Diderot attributter den første publikasjon av metalliske vegetasjoner til den greske kjemiker RHODES Carasses (publikasjon i Journal des vitenskapsmenn i 1677 ), og angir at før ham Furetière hadde vært vitne til dette eksperimentet utført med forskjellige metaller (gull, sølv, jern og kobber) vokser synlig i form av et tre. Den første publikasjonen ble også tilskrevet Athanasius Kircher , i sitt arbeid Mundus Subterraneus ( 1660 ), selv som han ikke var oppdageren av opplevelsen han beskriver.
Flere eksperimenter ble holdt på XVII - tallet . Eksperimentet beskrevet av Athanase Kircher består i å bringe en dråpe kvikksølv i kontakt med en sølvoppløsning ( Tree of Diana- eksperimentet ). Lemery bruker på sin side sølv oppløst i salpetersyre og fortynner produktene i vann. Fortynningen bremser reaksjonen, veksten av treet tar dermed 40 dager. Lemery får med denne langsommere reaksjonen flere forgrenede trær enn de andre kjemikerne. Grenene ender i små kuler som i populære bilder representerer fruktene av dette treet.
En første observasjon av betydning presenteres for Royal Academy of Sciences iNovember 1692av Homberg . Den foreslåtte metoden gjør det mulig å produsere en busk på få minutter. Hun bruker amalgamsølv oppløst i etsning . Foruten Diana-treet (helt i flytende medium), foreslår Homberg også en metode for å produsere Mars-treet (på væskeoverflaten) eller metallisk vegetasjon i en amalgam av gull eller sølv (helt i medium. Solid).
Disse observasjonene av metallisk vegetasjon er også rapportert av Pierre Lorrain, abbed i Vallemon, Curiositez de la nature et de l'art sur la vegetation: ou Agriculture, et le jardinage dans son perfection , Paris, Claude Cellier, 1705 . I 1706 produserte Lémery Tree of Mars .
En annen viktig observasjon skal være klare i 1731 til Charles Marie de La Condamine . Sistnevnte oppløser metallisk sølv som de forrige ved hjelp av salpetersyre og ordner løsningen i et tynt lag. Han plasserer hodet på en spiker i midten av løsningen og ser det vises i løpet av få timer et nettverk av sølvtråder som starter fra neglen, horisontalt på grunn av finheten i væskelaget. Denne spesielle eksperimentelle konfigurasjonen tillater ham å studere effekten av bunnen av beholderen på formen på det oppnådde treet. Det produserer vegetasjoner for et stort antall kombinasjoner av metaller (kombinasjon mellom det tidligere oppløste metallet og neglen).
I dag er en Diane tre eksperiment brukes til å illustrere high school kjemi leksjoner . Det utføres ved å senke en kobbertråd i en løsning av sølvnitrat. Når sølvbusken dannes fra ledningen, blir løsningen blå, fargen tatt av kobber II-heksahydrationene.
Alkymistene som var de første som observerte fenomenet, sammenlignet det med en palingenese , det vil si i gammel forstand med en spontan generasjon .
Tolkningen gitt av Charles Marie de La Condamine (rapportert i L'Encyclopédie ) er at løsningsmidlet (salpetersyre) "forlater" det oppløste metallet for å gå og oppløse det av metallspikeren, når sistnevnte er lettere å oppløse. Når løsningsmidlet har "fordampet", legger det seg. I følge Charles Marie de La Condamine er denne krystallinske formen ikke av samme art som metallpartiklene helt "fri for nitre", og ved å forhindre fri sirkulasjon av løsningsmidlet, vil det være opprinnelsen til uregelmessigheten i partikler. forgreninger.
I mer moderne termer krever tolkningen ikke oppløsning, men en oksidasjonsreduksjonsreaksjon. I Diana-treeksperimentet blir metallisk sølv først oksidert av salpetersyre. Dette angrepet resulterer i dannelsen av en løsning av sølv I-nitrat. Når jernspikeren er nedsenket i løsningen, reduseres sølv-I-ioner til sølvmetall på overflaten av neglen, hvor jernmetallet oksyderes til jern II-ioner. En oksidasjonsreduksjonsreaksjon antar utveksling av elektroner, derfor et ledende medium. Siden metallisk sølv er en utmerket elektrisk leder , kan sølvioner utfelle på overflaten av sølvmetall, mens metallisk jern i neglen gradvis oksyderes til jernioner. Det krystallinske metallet vokser derfor fra midten og i form av en nål.
Mer nylig har kjemikere studert fenomener knyttet til transport av materie for å forklare den forgrenede treformen til metallisk vegetasjon. Modellene som tillater denne studien er sammenlignbare med de som brukes i større grad for dendrittvekst . Dermed har en diffusjonsbegrenset aggregeringsmodell blitt foreslått. Han vurderer en innledende partikkel som andre partikler samler seg som følger Brownian bevegelse . Denne modellen gjør det mulig å produsere trær som ligner på de som er observert i eksperimenter med metallvegetasjon. Denne formuleringen, som ikke tar hensyn til fysiske og kjemiske overflatefenomener, kan suppleres med fenomenologiske tilnærminger, for eksempel elektrokjemiske middelfeltmodeller.