Jardines químicos

Uno de los más bellos experimentos que se pueden hacer en un laboratorio es el del jardín químico. Un jardín químico es una especie de bosque que se forma cuando se añaden ciertas sales en estado sólido (sulfato de cobre, cloruro de colbalto (II)…) a una disolución acuosa de silicato sódico. Johann Rudolf Glauber (el científico que da nombre a la sal de Glauber o sulfato sódico) fue la primera persona que consta que observó un jardín químico. Fue en 1646 y empleó cloruro de hierro (II)  y silicato potásico.

Cada sal da “plantas” de un color diferente. Así, las que se obtienen con cristales de sulfato de aluminio y potasio son blancas; las de sulfato de cobre, azules; las de cloruro de cromo (III), sulfato de niquel (II) y sulfato de hierro (II), verdes; los de cloruro de hierro ,anaranjadas; las de cloruro de cobalto (II), violetas…

Los jardines químicos se forman por una combinación de mecanismos de convección forzada debido a ósmosis y de convección libre, por flotabilidad. Su fundamento radica en la insolubilidad en agua de la mayoría de los silicatos de metales de transición; de su belleza es responsable en gran parte el hecho de que estos silicatos son coloreados.

Explicaremos cómo se crea un jardín químico de cloruro de cobalto(II). Cuando un cristal de esta sustancia cae dentro de la disolución acuosa de silicato empiezan a disolverse, pero alrededor de ellos se forma una membrana semipermeable de silicato de cobalto insoluble. Dentro de la membrana los iones cobalto adquieren más fuerza iónica que la de la disolución de silicato sódico exterior, lo que produce una presión osmótica dentro de la membrana que acaba rompiéndola. En los agujeros formados los iones de cobalto reaccionan con más aniones de silicato formando más silicato insoluble. Así van creciendo unas formas coloreadas que parecen plantas. Los cristales crecen hacia arriba porque al romperse la membrana el liquido que surge de ella es menos denso que la disolución de silicato. (Algunas sales generan dentro de la membrana un fluido de densidad muy alta y eso provoca que el jardín crezca hacia abajo.)

La química de los jardines está relacionada con la del cemento Portland o las cristalizaciones hidrotermales. No son sino un ejemplo particular, muy hermoso, de la fisicoquimica de los fluidos separados por membranas.

Los jardines químicos son muy frágiles. Duran más si se va retirando el silicato sódico disuelto por el método de agregar agua lentamente.

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Más Información especializada en:

Julyan H. E. Cartwright, Juan Manuel García-Ruiz, María Luisa Novella, Fermín Otálora: Formation of Chemical Gardens, Journal of Colloid and Interface Science, 256 (2) (2002), 351-359.