205. Jardines químicos

Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo

Por “jardines químicos” se conocen desde antiguo unas formaciones parecidas a plantas de variados colores que van surgiendo al añadir ciertas sales en estado sólido (sulfato de cobre, cloruro de cobalto(II)…) a una disolución acuosa de un silicato soluble (normalmente de sodio, Na₂SiO₃, sustancia que se conoce como vidrio soluble). Ya en 1646 Johann Glauber creó un jardín químico con cloruro de hierro(II) y silicato (en su caso, de potasio). Cada sal genera “plantas” de color diferente. Por ejemplo, el cloruro de hierro que empleó Glauber produce “plantas” anaranjadas.

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

El experimento

El experimento es muy sencillo. Se puede preparar una disolución de silicato de sodio saturada y diluir una parte de ella con 3 o 4 partes de agua. La disolución resultante ha de verterse en el recipiente adecuado, teniendo en cuenta que las “plantas” podrán alcanzar una altura de unos 10 cm o más. Puede ser una pecera pequeña, aunque cualquier frasco de esa altura o mayor valdría. Incluso se puede hacer el experimento a pequeña escala en un tubo de ensayo.

El resultado será más realista si en el fondo del contendor se deposita previamente una capa de arena (bien lavada). Después se añade la disolución de silicato de sodio y, sobre ella, poco a poco y cuidadosamente, pequeñas cantidades de las sales de que se disponga, en estado sólido. Según los colores que se quieran obtener, estas sales pueden ser:

• Blanco: cloruro de calcio, nitrato de plomo, sulfato de aluminio y potasio, sulfato de zinc
• Azul: sulfato de cobre(II)
• Verde: cloruro de cromo(III), sulfato de níquel(II), sulfato de hierro(II)
• Amarillo anaranjado: cloruro de hierro(II)
• Violeta: cloruro de cobalto(II)
• Rosado: cloruro de manganeso(II)
• Rojo: cloruro de cobalto(II)

También se pueden usar otras sales de los cationes mencionados.

Se observará el crecimiento de los cristales arborescentes desde el principio, pero conviene esperar uno o varios días para que el proceso termine por completo. Estos jardines son muy frágiles. Para estabilizarlos debería sustituirse lentamente la disolución de silicato por agua.

Si no se dispone de silicato de sodio, este se puede preparar a partir de gel de sílice (esas bolitas deshidratantes que, contenidas en bolsas, vienen en las cajas de muchos equipos electrónicos) y NaOH en la proporción de 6 g de bolitas de gel de sílice (trituradas) por 4 g de NaOH y 10 mL de agua. Primero se disuelve el NaOH en el agua y después, calentando, se va añadiendo el gel de sílice. Si no se disuelve todo se puede añadir más agua. 

Explicación

Las “plantas” irán creciendo por una combinación de mecanismos de convección forzada debida a la 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 la belleza del “jardín” obtenido es responsable en gran parte la diversa coloración que presentan estos silicatos.

Supongamos que echamos un cristal de cloruro de cobalto(II) dentro de una disolución acuosa de silicato de sodio. El cristal empezará a disolverse, pero, al mismo tiempo, alrededor de él se formará una membrana semipermeable de silicato de cobalto insoluble:

Co²⁺(aq)  +  SiO₃^2–(aq)  →  CoSiO₃(s)

Dentro de la membrana la fuerza iónica se hace mayor que la de la disolución de silicato de sodio exterior, lo que produce una presión osmótica que acaba rompiendo la membrana. En las grietas y agujeros formados, los iones de cobalto forman más silicato insoluble. Así van creciendo unos cristales de forma arborescente. Lo hacen hacia arriba porque, al romperse la membrana, el líquido 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 también hacia abajo).

No solo los silicatos dan lugar a la formación de estas cristalizaciones arborescentes. Se han hecho pruebas con mayor o menor éxito con ferrocianuros alcalinos, oxalatos, cromatos, arsenitos, arsenatos y estannatos, e incluso fosfatos, zincatos, aluminatos, plumbitos, polisulfuros o carbonato de sodio.

Precauciones

Aunque este experimento no entraña demasiado riesgo, hay que tener en cuenta que la mayoría de estas sales son tóxicas o irritantes, por lo que debería trabajarse con guantes. Además, los residuos deberían depositarse siguiendo las normativas al efecto.

Referencias

• A. M. Helmenstine. Make Your Own Magic Rocks. ThoughtCo 2018. https://thoughtco.com/make-your-own-magic-rocks-607653.
• NurdRage. Make Sodium Silicate YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=xltvwhogklI&feature=sub.
• JCE staff . How Does Your Garden Grow? Investigating the «Magic Salt Crystal Garden». J. Chem. Educ., 2000, 77, 624A. DOI: 10.1021/ed077p624A.
• J. H. E. Cartwright et al. Formation of Chemical Gardens, Journal of Colloid and Interface Science, 2002, 256, 351-359. DOI: doi.org/10.1006/jcis.2002.8620.
• T. H. Hazlehurst. Structural precipitates: The silicate garden type, J. Chem. Educ., 1941, 18, 286. DOI: 10.1021/ed018p286.
• R. C. Merrill. Chemistry of the soluble silicates, J. Chem. Educ., 1947, 24, 262. DOI: 10.1021/ed024p262.

Imagen de cabecera: Stephane Querbes.

Este experimento pertenece al libro:

Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .