Un jardín químico es un conjunto de estructuras complejas de aspecto biológico creadas mediante la mezcla de sustancias químicas inorgánicas. Este experimento químico se realiza habitualmente añadiendo sales metálicas , como sulfato de cobre o cloruro de cobalto (II) , a una solución acuosa de silicato de sodio (también conocido como vidrio soluble). Esto da como resultado el crecimiento de formas similares a plantas en cuestión de minutos u horas. [1] [2] [3] [4]
El jardín químico fue observado y descrito por primera vez por Johann Rudolf Glauber en 1646. [5] En su forma original, el jardín químico implicaba la introducción de cristales de cloruro ferroso (FeCl 2 ) en una solución de silicato de potasio (K 2 SiO 3 ).
El jardín químico se basa en que la mayoría de los silicatos de metales de transición son insolubles en agua y coloreados.
Cuando se añade una sal metálica, como el cloruro de cobalto , a una solución de silicato de sodio, esta comenzará a disolverse. Luego formará silicato de cobalto insoluble mediante una reacción de doble desplazamiento . Este silicato de cobalto es una membrana semipermeable . Debido a que la fuerza iónica de la solución de cobalto dentro de la membrana es mayor que la de la solución de silicato de sodio, que forma la mayor parte del contenido del tanque, los efectos osmóticos aumentarán la presión dentro de la membrana. Esto hará que la membrana se rasgue, formando un agujero. Los cationes de cobalto reaccionarán con los aniones de silicato en este desgarro para formar un nuevo sólido. De esta manera, se formarán crecimientos en los tanques; serán coloreados (según el catión metálico) y pueden parecer estructuras similares a las de las plantas.
La dirección ascendente habitual del crecimiento depende de que la densidad del fluido dentro de la membrana semipermeable de la "planta" sea menor que la de la solución de vidrio soluble que la rodea. Si se utiliza una sal metálica que produce un fluido muy denso dentro de la membrana, el crecimiento es descendente. Por ejemplo, una solución verde de sulfato o cloruro de cromo trivalente se niega a cristalizar sin cambiar lentamente a la forma violeta [ aclaración necesaria ] , incluso si se hierve hasta que se concentra en una masa alquitranada. Ese alquitrán, si se suspende en la solución de vidrio soluble, forma crecimientos descendentes similares a ramitas. Esto se debe a que todo el fluido dentro de la membrana es demasiado denso para flotar y, por lo tanto, ejerce una fuerza descendente. La concentración de silicato de sodio se vuelve importante en la tasa de crecimiento.
Una vez que el crecimiento ha cesado, la solución de silicato de sodio se puede eliminar mediante una adición continua de agua a un ritmo muy lento. Esto prolonga la vida del jardín. [6]
En una variación experimental específica, los investigadores produjeron el jardín químico con un solo "tubo" de crecimiento. [7]
Las sales comunes que se utilizan en un jardín químico incluyen: [8]
Si bien al principio el jardín químico puede parecer principalmente un juguete, se han realizado algunos trabajos serios sobre el tema. [3] Por ejemplo, esta química está relacionada con el fraguado del cemento Portland , la formación de fuentes hidrotermales y durante la corrosión de superficies de acero sobre las que se pueden formar tubos insolubles.
La naturaleza del crecimiento de los tubos de silicato insolubles que se forman en los jardines químicos también es útil para comprender las clases de comportamiento relacionado que se observan en los fluidos separados por membranas. De diversas maneras, el crecimiento de los tubos de silicato se asemeja al crecimiento de picos o gotas de hielo extruidos sobre la superficie helada del agua quieta, [9] los patrones de crecimiento de la goma que se seca al gotear de las heridas en árboles como el eucalipto , y la forma en que la cera fundida forma crecimientos similares a ramitas, ya sea goteando de una vela o flotando en el agua fría. [ cita requerida ]
Si las condiciones son buenas, también pueden formarse jardines químicos en la naturaleza. Existen pruebas paleontológicas de que estos jardines químicos pueden fosilizarse . Estos pseudofósiles pueden ser muy difíciles de distinguir de los organismos fosilizados. De hecho, algunos de los primeros supuestos fósiles de vida podrían ser jardines químicos fosilizados. [10]
La mezcla de partículas ricas en hierro con líquidos alcalinos que contienen sustancias químicas como silicato o carbonato ha creado estructuras de aspecto biológico. Estas estructuras pueden parecer biológicas y/o fósiles . [11] [12] [13] Según los investigadores, "reacciones químicas como estas se han estudiado durante cientos de años, pero hasta ahora no se había demostrado que imitaran estas diminutas estructuras ricas en hierro que se encuentran en el interior de las rocas. Estos resultados exigen un nuevo examen de muchos ejemplos antiguos del mundo real para ver si es más probable que sean fósiles o depósitos minerales no biológicos". [11] [12]
Uno de los usos del estudio de la jardinería química es poder distinguir mejor las estructuras biológicas, incluidos los fósiles , de las estructuras no biológicas en el planeta Marte . [11] [12]
