Il giardino chimico: reazione, immagine, video

Il  giardino chimico è una reazione forse poco nota ma molto spettacolare come altre che lasciano senza fiato i non addetti ai lavori .
La chimica è una disciplina affascinante che studia le trasformazioni della materia; alcune reazioni sono spettacolari e affascinano anche i non addetti ai lavori. Tra queste “Il serpente del Faraone”, la “Disidratazione del saccarosio” o “L’eruzione vulcanica in laboratorio”.

La colorazione di minerali silicati è spesso influenzata dalla presenza di ioni di metalli di transizione.

Reazione e giardino chimico

Il chimico e alchimista tedesco Johann Rudolf Glauber descrisse questa reazione detta giardino chimico già nel 1646.  Essa si basa sulla proprietà di molti silicati dei metalli di transizione di essere poco solubili in acqua e colorati.

Aggiungendo un sale metallico come il cloruro di cobalto a una soluzione di silicato di sodio avviene una reazione di doppio scambio:
CoCl_2(aq) + Na₂SiO_3(aq) = CoSiO_3(s) + 2NaCl_(aq)

con formazione del silicato di cobalto poco solubile in acqua che costituisce una membrana semipermeabile. Poiché la forza ionica dello ione cobalto che non ha reagito presente all’interno della membrana è maggiore rispetto a quella della soluzione di silicato di sodio, gli effetti osmotici portano ad un aumento della pressione all’interno della membrana che tenderà a lacerarsi.

Da questo foro formatosi sulla membrana fuoriescono gli ioni cobalto che reagiranno con il silicato presente in soluzione per formare nuovi cristalli che tenderanno a salire verso l’alto in quanto la pressione alla base del recipiente di reazione è maggiore rispetto a quella presente in superficie. In un tempo più o meno lungo che dipende dalla densità della soluzione si noterà la formazione di strutture colorate simili a ramoscelli ornati da fiori.

Metodica

Per realizzare il giardino chimico si prepara una soluzione al 37% di silicato di sodio che viene mescolata con acqua in rapporto di 3.5:1. Pertanto si possono usare 350 mL di acqua e 100 mL di soluzione di silicato di sodio.

Oltre al cloruro di cobalto si possono utilizzare alti sali che conferiranno colori diversi come, ad esempio il cloruro di nichel che darà strutture colorate di verde o il cloruro di ferro (III) che dà colorazione arancio o il cloruro di calcio che dà strutture colorate di bianco.

Si noti che questi sali sono tutti solubili in quanto il giardino chimico avviene dalla reazione dello ione metallico quindi possono essere utilizzati, in alternativa anche altri sali purché solubili come, ad esempio, il solfato di ferro (II) che dà una colorazione verde o il solfato di zinco che dà una colorazione bianca.