ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

Árboles químicos I: el árbol de Diana (Arbor Dianae)

Desde la época caldea existió una asociación entre los planetas y los metales, y la luna se asoció a la plata, por su color y brillo, y así se representó (véase Simbología Química 1, en la sección de Didáctica de la Física y Química de esta web). Esta asociación fue desarrollada por los neoplatónicos, y la escuela de Alejandría, y así se considera en toda la obra alquímica. La asociación mitológica de la diosa Diana con la Luna [1] , hizo que la plata a su vez lo hiciera con la diosa Diana. Por eso el metal plata se adjudicó a la diosa Diana, y por eso la aparición de un precipitado de plata, en forma arborescente, fue denominado “árbol de Diana” y en la obra alquímica era el “Arbor Dianae” o “Arbor Philosophorum”)

Desde el siglo XVI, era muy conocido, sin que pueda atribuirse su paternidad a nadie. Hay múltiples recetas para su obtención. La primera referencia científica, es del alquimista italiano Juan Bautista Porta, a finales del siglo XVI. Sin embargo, ya en el siglo XV aparece un manuscrito de Eck von Sulzbach en el que se describe un experimento entre el azogue y la piedra infernal [2] . En 1614,  Ángelo Sala,  habla de los “crystalli Dianae” [3] , que se podían obtener a partir de la piedra infernal (nitrato de plata) y mercurio. 

Nicolás Lemery, en 1683, da una receta de obtención  disolviendo  una “onza de plata pura en acqua fortis, diluyendo con 20 onzas de agua, y agregando dos onzas de mercurio” Cien años después el holandés  Homberg, da una receta en la que justifica el árbol de Diana como una amalgama  con plata. Por fin Marggraf, lo publica en 1749, en una Memoria de la Academia de Berlin. Primero explica como se puede producir luna córnea (cloruro de plata), después explica: “Se disuelve la luna córnea en amoniaco, y se mezclan  seis partes de mercurio con una parte de luna córnea, se deja reposar y al día siguiente  se encuentra un bello árbol de Diana, que no es mas que una amalgama de plata”.  

Este es el árbol de Diana original, que se divulgó a través del sistema de obtención de plata por el método de amalgamación, usado en México ya en 1557, por el sevillano Bartolomé de Medina [4] .

Después de este árbol, el que actualmente se toma como árbol de Diana, es el que se forma con el cobre. Los dos árboles son completamente distintos como se verá a través de la parte experimental en la química a la gota. 

            El proceso químico que tiene lugar es una reacción redox. En el caso del arbor Dianae original es el siguiente:

 

REDUCC:      2AgNO₃ + 2e-              = 2Ag +  2NO₃^-

OXIDAC:       2Hg -2e-         =  Hg₂ ²⁺

_______________________________________

2AgNO₃ + 2Hg = Hg₂(NO₃)₂  + 2Ag

                                                 

La plata se disuelve en exceso de mercurio formando la amalgama [5] . El ion Hg₂²⁺, puede desproporcionarse  formando  Hg²⁺ y Hg.

Se toma una gota de mercurio, en una caja Petri, y se baña con una disolución diluida de nitrato de plata , obteniéndose la sucesión de fotos siguiente en el intervalo de pocas horas (fig1,2,3 y 4):

Fig.1

Fig.2

Fig. 3

Fig. 4

Detalles a partir de la Fig. 4 (Fig.5,6 y 7)

Fig.5

Fig.6

Fig.7

El crecimiento aparatoso, en  unas horas, de los cristales que forman la amalgama de plata, a partir de la cual se obtenía la plata por destilación del mercurio, era objeto de admiración y era normal que en la filosofía alquímica, se le atribuyeran propiedades vitales. El procedimiento primitivo de obtención desapareció, pero el árbol de Diana, todavía perdura.

 

 

La obtención del árbol de Diana,  por cristalización de la plata sobre cobre [6] , es el método mas normal, y también se trata de un proceso redox, mucho más complicado de lo que parece.

 

En principio se podría considerar:  

REDUCCIÓN:          2AgNO₃ + 2e-              = 2Ag +  2NO₃^-

OXIDACIÓN:           Cu-2e-             =  Cu²⁺

_______________________________________

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂  + 2Ag

Sin embargo ocurren muchos mas procesos. De hecho los colores marrón oscuro y rojizo que aparecen no son debidos al cobre metálico sino a la formación de óxido de cobre(I), que a su vez puede reaccionar con los iones Ag+,  según el proceso:

                                               Cu₂O + 2Ag⁺   ö CuO + Ag + Cu²⁺

 

y a su vez los iones Cu(II), reaccionan en medio acuoso con el Cu, según el proceso:

 

REDUCCIÓN:          Cu²⁺+ 1e-        =  Cu⁺

OXIDACIÓN:           Cu-  1e-          =  Cu⁺

_______________________________________

 Cu²⁺ + Cu      = 2Cu⁺ 

 

Cuanto mas tiempo pasa más cantidad de iones Cu⁺, se producen, a parte de nuevas reacciones secundarias, ya que en la disolución existen muchas especies oxidantes a parte de los iones antes citados, tales como  el ion nitrato y el oxígeno atmosférico. Por eso, se pueden establecer diferentes árboles de Diana, según las condiciones.

Se toma una moneda de cobre de 1cm de diámetro y se baña con una disolución de nitrato de plata diluida. Si la concentración de nitrato de plata es superior al 1%, el proceso de formación se realiza rápidamente y solo al final se produce el óxido de cobre(I). Las fotografías que se muestran tienen un intervalo de 15 minutos, y el tiempo total no alcanza las dos horas.

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.12 (ampliación de una zona de la fig.11)

Fig.11

Fig.13

Fig.14

La sucesión de fotografías 8,9,10 ,11 y 13 se hacen con un intervalo de tiempo de 15 minutos entre foto y foto. La fig 12, corresponde a una zona ampliada de la foto 11 y la 14, corresponde a una foto que se realiza ya después de los 90 minutos de comenzar el proceso.

 

Si la concentración de nitrato de plata es inferior al 1%, la reacción es mucho más lenta (5 horas), dando lugar a procesos y oxidaciones secundarias, con colores  diferentes como se aprecia en la sucesión de fotos siguientes (fig. 15,16,17 y 18).

Fig.15

Obsérvense las zonas arborescentes que comienzan a crecer a los 15 minutos

Fig.16

Ha pasado una hora, y ese es el crecimiento del árbol

Fig.17

Han pasado 4 horas

Fig.18. (ampliación de una zona de la foto anterior cuando han pasado 5 horas)