Jardim químico - Chemical garden

Comparação de jardins químicos cultivados por cientistas da NASA na Estação Espacial Internacional (à esquerda) e no solo (à direita)
Um jardim químico enquanto cresce
Cloreto de cobalto (II)
Um jardim químico

Um jardim químico é um conjunto de estruturas complexas de aparência biológica criadas pela mistura de produtos químicos inorgânicos. Jardinagem química é um experimento em química geralmente realizado pela adição de sais de metal , como sulfato de cobre ou cloreto de cobalto (II) , a uma solução aquosa de silicato de sódio (também conhecido como vidro de água). Isso resulta no crescimento de formas semelhantes a plantas em minutos a horas.

O jardim químico foi observado e descrito pela primeira vez por Johann Rudolf Glauber em 1646. Em sua forma original, o jardim químico envolvia a introdução de cristais de cloreto ferroso (FeCl 2 ) em uma solução de silicato de potássio (K 2 SiO 3 ).

Processar

O jardim químico depende da maioria dos silicatos de metais de transição serem insolúveis em água e coloridos.

Quando um sal metálico, como cloreto de cobalto , é adicionado a uma solução de silicato de sódio, ele começa a se dissolver. Em seguida, formará silicato de cobalto insolúvel por uma reação de duplo deslocamento . Este silicato de cobalto é uma membrana semipermeável . Como a força iônica da solução de cobalto dentro da membrana é maior do que a da solução de silicato de sódio, que forma a maior parte do conteúdo do tanque, os efeitos osmóticos aumentam a pressão dentro da membrana. Isso fará com que a membrana se rasgue, formando um orifício. Os cátions de cobalto vão reagir com os ânions de silicato neste rasgo para formar um novo sólido. Desta forma, crescimentos irão se formar nos tanques; eles serão coloridos (de acordo com o ânion de metal) e podem se parecer com estruturas semelhantes a plantas. Os cristais formados a partir deste experimento crescerão para cima, uma vez que a pressão no fundo do tanque é maior do que a pressão mais próxima ao topo do tanque, forçando, portanto, os cristais a crescerem para cima.

A direção ascendente do crescimento depende da densidade do fluido dentro da membrana semipermeável da "planta" sendo mais baixa do que a da solução de copo d'água ao redor. Se usarmos um sal de metal que produz um fluido muito denso dentro da membrana, o crescimento é para baixo. Por exemplo, uma solução verde de sulfato ou cloreto de cromo trivalente se recusa a cristalizar sem lentamente mudar para a forma violeta, mesmo se fervida até se concentrar em uma massa de alcatrão. Esse alcatrão, se suspenso na solução do copo d'água, forma protuberâncias semelhantes a galhos. Isso ocorre porque todo o fluido dentro da membrana é muito denso para flutuar e, portanto, exerce uma pressão para cima. A concentração de silicato de sódio torna-se importante na taxa de crescimento.

Depois que o crescimento cessar, a solução de silicato de sódio pode ser removida por uma adição contínua de água a uma taxa muito lenta. Isso prolonga a vida do jardim.

Em uma variação experimental específica, os pesquisadores produziram o jardim químico dentro de tubos de ensaio.

Sais comuns usados

Os sais comuns usados ​​em um jardim químico incluem:

Usos práticos

Embora à primeira vista o jardim químico possa parecer basicamente um brinquedo, algum trabalho sério foi feito sobre o assunto. Por exemplo, essa química está relacionada à pega do cimento Portland , à formação de respiradouros hidrotermais e durante a corrosão de superfícies de aço nas quais tubos insolúveis podem ser formados.

A natureza do crescimento dos tubos de silicato insolúvel formados dentro de jardins químicos também é útil na compreensão de classes de comportamento relacionado visto em fluidos separados por membranas. De várias maneiras, o crescimento dos tubos de silicato se assemelha ao crescimento de pontas ou bolhas de gelo extrudadas acima da superfície congelante de água parada, os padrões de crescimento da goma secando à medida que escorre de feridas em árvores como o eucalipto e a forma como derrete a cera forma crescimentos semelhantes a galhos, pingando de uma vela ou flutuando em água fria.

Paleontologia

Se as condições forem boas, jardins químicos também podem ocorrer na natureza. Há evidências da paleontologia de que tais jardins químicos podem fossilizar . Esses pseudofósseis podem ser muito difíceis de distinguir de organismos fossilizados. Na verdade, alguns dos primeiros fósseis de vida supostos podem ser jardins químicos fossilizados.

A mistura de partículas ricas em ferro com líquidos alcalinos contendo os produtos químicos silicato ou carbonato criou estruturas de aparência biológica. Essas estruturas podem parecer biológicas e / ou fósseis . De acordo com os pesquisadores, "reações químicas como essas foram estudadas por centenas de anos, mas não foi demonstrado que imitassem essas minúsculas estruturas ricas em ferro dentro das rochas. Esses resultados exigem um reexame de muitos exemplos antigos do mundo real para veja se eles são mais prováveis ​​de serem fósseis ou depósitos minerais não biológicos. "

Um uso do estudo de jardinagem química é ser mais capaz de distinguir estruturas biológicas, incluindo fósseis , de estruturas não biológicas no planeta Marte .

Veja também

Referências

links externos