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.
¿Qué importancia tiene el jardín quimico?
el jardin quimico en que aplica en fisica
Lo dice en el articulo: «La química de los jardines está relacionada con la del cemento Portland o las cristalizaciones hidrotermales. No son sino un ejemplo partcular, muy hermoso, de la fisicoquimica de los fluidos separados por membranas»
que cantidad de sales se agregan a la solucion de agua y silicato sodico
Las sales se agregan en estado sólido a discreción. Pueden ser pequeños cristales o trozos más grandes, pero si añade demasiada sal la solución se volverá turbia y precipitará inmediatamente. Por lo tanto, empiece probando con cantidades pequeñas.
Por otra parte, el silicato sódico, si no dispone de él, puede prepararlo a partir de hidróxido sódico, perlas de gel de sílice de las que se utilizan para desecar y agua. Por ejemplo, puede tomar 10 mL de agua, disolver en ella entre 4 y 8 gramos de NaOH, calentar y añadir unos 6 gramos de estas perlas bien trituradas. Si no se disuelve el gel de sílice, agregue un poco más de agua. Mantenga caliente el sistema mientras hace la disolución. Así obtiene silicato sódico, que también se denomina vidrio soluble. En este vídeo puede verlo:
[youtube https://www.youtube.com/watch?v=xltvwhogklI&w=460&h=259%5D
Para empezar puede probar con un jardín pequeño en un vaso de precipitados (o recipìente de vidrio equivalente) de 600 mL. Ponga una capa fina de arena muy limpia en el fondo y añada una mezcla de 100 ml de disolución de silicato de sodio y 400 ml de agua destilada.
Los jardines químicos son todo un arte. Puede que no le salgan a la primera, pero ahí está el reto.
Gracias por su interés.
En la primera foto se observa unos cristales de color magenta/fucsia. Mi pregunta es ¿Cuál sal o catión utilizaron para obtener ese color?. Pregunto porque estoy interesado en usar tal precipitado como un pigmento potencial.
He revisado la bibliografía y los únicos candidatos posibles serían el Manganeso y el Cobalto. El problema es que las fotos de Jardín químico de Silicato de Manganeso dan un rosado, lo cual es muy palido, y el Cobalto no es muy claro (he visto bibliografía que dice que da rojo, violeta o azul, estos dos últimos lo que más se ve en fotografías).
El otro que mencionan es el Sulfato de Magnesio, el cual claman da color rosa, pero por lo que tenía entendido el Silicato de Magnesio es de color blanco.
La imagen está tomada de https://www.youtube.com/watch?v=SCNwrkKAUYg. Para mí, el color magenta se debe al cobalto, pues ese es el típico color que manifiesta esta ion cuando está hexahidratado. Por ejemplo, en el CoCl2·6H2O. (Cuando tiene otros ligandos puede mostrar otros colores, y eso lo explica la teoría del campo cristalino). Las formaciones “vegetales” de un jardín químico son básicamente silicatos insolubles. No sé si el silicato de cobalto es magenta, pero aunque no lo fuera, dada la complejidad del fenómeno, no me costaría entender que junto al silicato formado quedara algo de cobalto hexahidratado que podría ser el responsable de ese color.