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Jardín químico

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Comparación de jardines químicos crecidos por científicos de la NASA en la Estación Espacial Internacional (izquierda) y en la Tierra (derecha)
Un jardín químico creciendo
Cloruro de cobalto (II)
Un jardín químico

Un jardín químico es un conjunto de estructuras complejas de aspecto biológico que se forman tras mezclar productos químicos inorgánicos. Este experimento de química generalmente se realiza agregando sales metálicas, como sulfato de cobre o cloruro de cobalto (II), a una solución acuosa de silicato de sodio. Esto da como resultado el crecimiento de formas similares a plantas en 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 (FeCl2) en una solución de silicato de potasio (K2SiO3).

Proceso[editar]

El jardín químico se basa en que la mayoría de los silicatos de metales de transición son insolubles en agua y presentan diferentes colores.

Cuando se agrega una sal metálica, como el cloruro de cobalto, a una solución de silicato de sodio, comenzará a disolverse. Posteriormente, se formará silicato de cobalto insoluble mediante una reacción de doble desplazamiento. Este silicato de cobalto es una membrana semipermeable. Debido a que la concentración de iones dentro de la membrana es mayor que la de la solución de silicato de sodio, los efectos osmóticos aumentarán la presión dentro de la membrana. Esto hará que la membrana se rompa. Los cationes de cobalto reaccionarán con los aniones de silicato en este desgarro para formar un nuevo sólido. De esta forma se formarán crecimientos, que estarán coloreados (según el catión metálico) y podrán parecerse a estructuras vegetales.

La dirección habitual de crecimiento ascendente depende de que la densidad del fluido dentro de la membrana semipermeable de la "planta" sea menor que la de la solución de silicato sódico circundante. Si se utiliza una sal metálica que produce un fluido muy denso dentro de la membrana, el crecimiento es hacia abajo. Esto se debe a que todo el fluido dentro de la membrana es demasiado denso para flotar y, por lo tanto, ejerce una fuerza hacia abajo.

Una vez que ha cesado el crecimiento, la solución de silicato de sodio se puede eliminar mediante la adición continua de agua a un ritmo muy lento. Esto prolonga la vida del jardín.[6]​

Sales más utilizadas[editar]

Algunas de las sales más utilizadas en un jardín químico incluyen:[7]​

Usos prácticos[editar]

Si bien al principio el jardín químico puede parecer principalmente un juguete, se han realizado algunos trabajos serios sobre el tema.[3]​[7]​ Por ejemplo, esta reacción química está relacionada con el fraguado del cemento Portland, la formación de fuentes hidrotermales y durante la corrosión de las superficies de acero en las que se pueden formar tubos insolubles.

La naturaleza del crecimiento de los tubos de silicato insoluble formados en los jardines químicos también es útil para comprender el comportamiento que se observa en fluidos separados por membranas, como, por ejemplo, el crecimiento de púas o gotas de hielo extruidas sobre la superficie helada del agua estancada.[8]​

Paleontología[editar]

Si las condiciones son buenas, los jardines químicos también pueden darse en la naturaleza. Hay pruebas paleontológicas de que estos jardines químicos pueden fosilizarse. Estos pseudofósiles pueden resultar muy difíciles de distinguir de los organismos fosilizados. De hecho, algunos de los supuestos fósiles de vida más antiguos podrían ser jardines químicos fosilizados.[9]​

La mezcla de partículas ricas en hierro con líquidos alcalinos, que contienen silicato o carbonato, ha creado estructuras de apariencia biológica. Estas estructuras pueden parecer biológicas y/o fósiles.[10]​[11]​[12]​ Según los investigadores, "reacciones químicas como estas se han estudiado durante cientos de años, pero no se había demostrado previamente que imitaran estas pequeñas estructuras ricas en hierro dentro de las rocas. Estos resultados exigen reexaminar muchos ejemplos antiguos del mundo real para ver si es más probable que sean fósiles o depósitos minerales no biológicos".[10]​[11]​

El estudio de los jardines químicos permitirá distinguir las estructuras biológicas, incluidos los fósiles, de las estructuras no biológicas en el planeta Marte.[10]​[11]​

Referencias[editar]

  1. ↑ Barge, Laura M. (26 de agosto de 2015). «From Chemical Gardens to Chemobrionics». Chemical Reviews 115 (16): 8652-8703. ISSN 0009-2665. PMID 26176351. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00014. 
  2. ↑ Balköse, D.; Özkan, F.; Köktürk, U.; Ulutan, S.; Ülkü, S.; Nişli, G. (2002). «Characterization of Hollow Chemical Garden Fibers from Metal Salts and Water Glass». Journal of Sol-Gel Science and Technology 23 (3): 253. doi:10.1023/A:1013931116107. 
  3. ↑ a b Cartwright, J; García-Ruiz, Juan Manuel; Novella, María Luisa; Otálora, Fermín (2002). «Formation of Chemical Gardens». Journal of Colloid and Interface Science 256 (2): 351. Bibcode:2002JCIS..256..351C. doi:10.1006/jcis.2002.8620. 
  4. ↑ Thouvenel-Romans, S; Steinbock, O (Apr 2003). «Oscillatory growth of silica tubes in chemical gardens». Journal of the American Chemical Society 125 (14): 4338-41. ISSN 0002-7863. PMID 12670257. doi:10.1021/ja0298343. Archivado desde el original el 11 de agosto de 2017. Consultado el 23 de mayo de 2009. 
  5. ↑ Glauber, Johann Rudolf (1646). «Wie man in diesem Liquore von allen Metallen in wenig Stunden Bäume mit Farben soll wachsen machen.» [How one shall make grow—in this solution, from all metals, in a few hours—trees with color]. Furni Novi Philosophici (German-language 1661 edición). Amsterdam: Johan Jansson. pp. 186-189. 
  6. ↑ Helmenstine, Anne Marie (16 de marzo de 2019). «Magic Rocks». thoughtco.com. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2020. Consultado el 16 de mayo de 2020. 
  7. ↑ a b Pimentel C, Zheng M, Cartwright JH, Sainz-Díaz CI (15 de febrero de 2023). «Chemobrionics Database: Categorisation of Chemical Gardens According to the Nature of the Anion, Cation and Experimental Procedure». ChemSystemsChem (John Wiley & Sons, Ltd): e202300002. doi:10.1002/syst.202300002. Consultado el 16 de marzo de 2023. 
  8. ↑ Carter, James R. «Ice Formations with Daily (Diurnal) Freeze/Thaw Cycles». Illinois State University. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2017. Consultado el 14 de noviembre de 2020. 
  9. ↑ McMahon, Sean (2020). «Earth's earliest and deepest purported fossils may be iron-mineralized chemical gardens». Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 286 (1916). PMC 6939263. PMID 31771469. doi:10.1098/rspb.2019.2410. 
  10. ↑ a b c University of Edinburgh (27 de noviembre de 2019). «Solving fossil mystery could aid quest for ancient life on Mars». EurekAlert!. Consultado el 27 de noviembre de 2019. 
  11. ↑ a b c McMahon, Sean (27 de noviembre de 2019). «Earth's earliest and deepest purported fossils may be iron-mineralized chemical gardens». Proceedings of the Royal Society B 286 (1916). PMC 6939263. PMID 31771469. doi:10.1098/rspb.2019.2410. 
  12. ↑ Steinbock, Oliver (1 de marzo de 2019). «The fertile physics of chemical gardens». Physics Today 69 (3): 44. doi:10.1063/PT.3.3108. 

Enlaces externos[editar]

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