Cristalizaciones metálicas que producen asombrosas estructuras arbóreas por vía electroquímica

Con un alambre de cobre y una disolución de nitrato de plata se puede simular un árbol de hojas aciculares, como la de los pinos. Es el árbol de Diana. Todo se basa en una reacción de oxidación-reducción.

Cómo hacer el árbol de Diana

Preparar una disolución de nitrato de plata (AgNO₃) al 1% aproximadamente en agua destilada, aunque se pueden hacer pruebas con otras concentraciones desde el 0,1 hasta el 5% o incluso más. Algunos autores informan de buenos resultados con disoluciones de unos 4 g de la sal en unos 125-150 mL de agua destilada.
Retirar el aislante de plástico a un hilo de cobre de conducción eléctrica, a ser posible grueso. Compruébese que el cobre no está oxidado en ninguna parte.
Dar forma de árbol al cable. Esto, por supuesto, no es imprescindible, pero el resultado será más realista. (Téngase en cuenta que se puede usar cualquier objeto de cobre, como una moneda rica en ese metal, pero solo se obtendrá propiamente un árbol modelándolo con un alambre del metal).
En un recipiente adecuado para contener al hilo de cobre, verter la disolución de nitrato de plata. El recipiente deberá estar situado en algún lugar no afectado por vibraciones, ya que el árbol que se va a formar será muy frágil (las “hojas” se le pueden caer fácilmente).
Pasado aproximadamente un día, si se desea, puede retirarse la disolución (que mayoritariamente será de nitrato de cobre, de color azul) y reemplazarla con agua destilada, pero hay que hacerlo con mucho cuidado.

Qué se observa

Al poco tiempo de introducir el cobre en la disolución de nitrato de plata, aquel se cubrirá con una fina capa de partículas aparentemente amorfas. Más tarde se apreciarán cristales blancos de plata que se van proyectando en ángulo recto respecto al hilo formando agujas, y a su vez de estas saldrán otras, de modo que se formará un entramado de agujas. La reacción se completará en un día aproximadamente. Lo que sucede es que el cobre metálico se oxida a Cu²⁺ y la Ag⁺ de la disolución se reduce a Ag. Por eso la disolución, que inicialmente era incolora, se irá tornando azul (que es el color del Cu²⁺ hexahidratado). También podrían observarse productos rojizos o negruzcos debidos a óxidos de cobre.

El árbol de Saturno

Desde luego, no solo la combinación de cobre y plata es apta para formar estructuras de este tipo, llamadas “vegetaciones metálicas”. Da también muy buen resultado la pareja plomo-zinc. Efectivamente, disolviendo unos 10 g de acetato de plomo en 100 mL de agua e introduciendo en la disolución una pieza de zinc (idealmente, en forma de alambre o tira de muy poca anchura), sobre ella se formarán cristales de plomo metálico en forma de agujas; son las hojas del llamado árbol de Saturno. Inicialmente las hojas serán muy brillantes, pero después el plomo se oxidará. También será muy frágil. Las “hojas aciculares” de plomo se pueden obtener incluso usando aleaciones que contengan zinc, como un bronce de cobre, estaño y zinc. Podría probarse también con latón (cobre y zinc).

Recursos

Puede obtenerse fácilmente zinc metálico de una pila clásica, pues el vaso principal de la pila está hecho de este metal.
Si no se dispone de acetato de plomo, se puede preparar con plomo metálico, vinagre comercial y agua oxigenada.

Otros árboles

En el siglo XVII Louis Lémery describió la creación de un árbol de Marte a base de hierro. Una versión mixta entre el de Marte y el de Diana es usar un alambre de hierro y una disolución de sulfato de cobre para que se produzca esta reacción:

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu

También se pueden obtener “árboles de oro” con cloruro de oro y mercurio.

Precauciones

El nitrato de plata y las sales de cobre son tóxicos. También lo son otros productos mencionados aquí. Debe tenerse cuidado con el agua oxigenada concentrada. Utilícense guantes y gafas para manipular estos productos.

Bibliografía

Helmenstine, Anne Marie. Silver Tree Chemistry Demonstration. ThoughtCo 2018. https://www.thoughtco.com/silver-tree-chemistry-demonstration-608437 (vista en julio de 2018).
Solá de los Santos, Jaime; Hernández Pérez, José Luis; Fernández Cruz, Ricardo. Árboles químicos I: el árbol de Diana (Arbor Dianae). Heurema. http://www.heurema.com/QG30.htm (vista en julio de 2018).
Diana’s Tree. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Diana%27s_Tree (vista en julio de 2018).
Végétation métallique. Wikipedia. https://fr.wikipedia.org/wiki/V%C3%A9g%C3%A9tation_m%C3%A9tallique (vista en julio de 2018).
Carmody, Walter R.; Wiersma, Jack. A study of the silver tree experiment. J. Chem. Educ. 1967, 44, 417-420. DOI: 10.1021/ed044p417.
Guy, Adrian. Displacement reaction of silver nitrate and copper metal. Education in Chemistry 2008. https://eic.rsc.org/exhibition-chemistry/displacement-reaction-of-silver-nitrate-and-copper-metal/2020046.article (vista en septiembre de 2018).
Ozanam, Jacques; Montucla, Jean-Étienne. Recreations in Mathematics and Natural Philosophy [Google Books]; Longman, Hurst, Rees, Orme, and Brown: Londres, 1814, 372-374. https://books.google.es/books?id=jAYAAAAAQAAJ&redir_esc=y (vista en octubre de 2018).
Fletcher, Jeremiah. Lead tree. Instructables. https://www.instructables.com/id/Lead-Tree/ (vista en octubre de 2018).
Comstock, J.L. Elements of Chemistry; Pratt, Woodford & Co., 1847.
Helmenstine, Anne Marie. How To Grow Silver Crystals. ThoughtCo 2018. https://www.thoughtco.com/how-to-grow-silver-crystals-602050 (vista en septiembre de 2018).
Gavira Vallejo, José Mª; Paredes Roibás, Denís. Química insólita. Certificado de Formación del Profesorado (Cursos de Formación Permanente de la UNED); Dpto. Ciencias y Técnicas Fisicoquímicas, 2018.