Micropaisajes II: naturaleza inorgánica (cristalización de soluciones concentradas)

Continuamos la entrada anterior dedicada a lo más básico que se puede observar con un microscopio, teniendo como guía el libro de Bruno P. Kremer Manual de Microscopía, una auténtica delicia llena de experimentos apasionantes para asueto del niño -exterior o interior, es lo mismo- con ganas de descubrir por sí mismo los límites de la percepción visual. Todas, absolutamente todas las imágenes son del que suscribe, a menos que se diga lo contrario.

Siguiendo los apartados del manual, el siguiente es la microscopía de cristales diminutos, que trata sobre la cristalización de diferentes productos químicos, unos inorgánicos y otros orgánicos. Es decir, los que no están basados en el carbono y los que sí lo están.

El apartado microscopía de cristales diminutos, del Manual de Microscopía

En esta entrada estudiaremos la cristalización de productos químicos a partir de soluciones concentradas. Y qué mejor que utilizar los productos de un juguete vintage que compré por dos perras en el Rastro de Madrid, mi apasionante paraíso de lo inútil, del materialismo absurdo aunque con identidad y personalidad.

Pues sí, estos botecitos de plástico rellenos de sustancias de colores pertenecen al Cheminova, el sustituto barato del legendario Quimicefa, el juguete científico más peligroso de la década de los ochenta y noventa. Como estos productos se supone que no caducan, o caducan poco, los utilizaré aquí. Y si están caducados es lo mismo, algo saldrá. Total, todo acaba saliendo y en este blog no hay trampa ni cartón.

Productos del Cheminova, comprados en el Rastro

Pero primero vamos a repasar el Manual, por eso de la parte teórica. Para observar el crecimiento de cristales a partir de soluciones concentradas se puede utilizar prácticamente todo lo que la química describe, especialmente compuestos salinos siempre y cuando no sean venenosos y sean solubles en agua o etanol, el alcohol de 96º de toda la vida. Los compuestos insolubles no sirven, ya que casi siempre vamos a utilizar soluciones acuosas no demasiado concentradas: una punta de espátula de sustancia disueltos en 1-2 ml de agua.

Cristalización del nitrato de potasio sobre el calentador de tazas

La técnica es la siguiente:

Se toman un par de gotas de esta disolución -ya sea con espátula, cucharilla o pipeta- y se dejan sobre el portaobjetos hasta que se sequen y se produzca la cristalización. Para acelerar el proceso es muy útil disponer de una pequeña estufa de laboratorio o, mucho más cómodo y sirve para lo mismo, un barato calentador de tazas, de esos que se enchufan al USB del ordenador. En caso de que la sustancia sea soluble en etanol el calentador no hace falta, ya que los alcoholes son mucho más volátiles que el agua y la cristalización es mucho más rápida. También se pueden efectuar mezclas de soluciones -aunque ojo con lo que se mezcla- con resultados espectaculares, en los que se crean intersecciones y fronteras entre las dos sustancias.

La cristalización se observa bajo el microscopio usando iluminación polarizada, lo que implica la utilización de unos filtros especiales, o iluminación de campo claro con luz oblicua.

La iluminación polarizada consta de dos filtros: el filtro polarizador se sitúa entre la fuente de luz y bajo la preparación, y el filtro analizador sobre la preparación, entre el objetivo y los oculares. El filtro polarizador (el inferior) puede ser rotado, y deja pasar la luz sin obstáculos si la dirección de ésta se encuentra en paralelo con el analizador (el filtro superior).

Filtro polarizador (abajo) y preparación con ferricianuro de potasio cristalizado

Si la posición de los dos filtros forman un ángulo recto (nícoles cruzados en el argot más técnico), la luz seleccionada por el polarizador encuentra una barrera en el analizador, con lo que el fondo visual se oscurece a excepción de las partes de la preparación que tengan cristales que desvíen la luz polarizada (birrefringentes), que se observarán de diferentes colores. Si se gira el polarizador unos 45º se generar imágenes muy brillantes y coloridas de las estructuras birrefringentes que pueda haber en la preparación, de gran potencial artístico y creativo, que es lo que vamos a explorar a continuación.

Objetos muy adecuados para la observación microscópica con luz polarizada son, además de los cristales, los pelos de animales (por ejemplo en las egagrópilas), plumas de aves, escamas de pescado o paredes celulares vegetales.

Tras el inciso técnico, comenzamos con el nitrato de potasio (KNO₃), una sal que se encuentra, de forma natural, en el guano excretado por los murciélagos en las cuevas. Esta sustancia se recoge y se sumerge en agua, se filtra y se recogen los cristales del nitrato de potasio en el agua de filtración. En plan industrial -de forma mucho más rápida que recogiendo mierda de murciélago- se obtiene mediante la reacción del nitrato de sodio y el cloruro de potasio.  

Es un producto químico importante, utilizado para la producción de cristal, esmaltes para recubrimiento de superficies cerámicas o metálicas, tratamientos de metales y pólvora, entre otros.

Nitrato de potasio de densidad intermedia, formando líneas con ángulos fijos

A la luz polarizada es muy interesante, mostrando zonas más o menos densas de cristalización. En las zonas de densidad intermedia se forman cristalizaciones alargadas que forman ángulos fijos de aproximadamente 80º, que varían de color al giro del filtro polarizador. 

En las zonas más densas, con mayor cantidad de cristalización, se mantiene el ángulo de 80º entre las líneas, formando maclas rotundas a la luz polarizada.

Nitrato de potasio muy saturado, como brochazos de pintura acrílica

En las áreas menos saturadas aparecen cristales sueltos a modo de pequeñas gemas que parecen zafiros, rubíes, esmeraldas o, simplemente, granos de arena fina. Si uno recorre lentamente la preparación echando imaginación, se pueden reconocer pareidolias variadas como caras, cabezas de animales y objetos varios. Como muestra en la siguiente imagen se aprecia una cara con ojo, nariz puntiaguda, boca y barbilla. ¿Casualidad? Quizás...

Nitrato de potasio poco saturado, formando la cara de un personaje con piedras preciosas

Seguimos con el cloruro amónico (NH₄Cl), una sal que se encuentra de forma natural en la orina, los excrementos y los depósitos volcánicos.

En la industria se obtiene por reacción del amoniaco con ácido clorhídrico. Es muy estable, pero al calor se descompone liberando amoniaco y ácido clorhídrico en forma de un vapor de olor insoportable.

Su uso principal es en la agricultura como fertilizante nitrogenado, aunque también se emplea en la fabricación de baterías, para regular el pH de soluciones, en alimentación como regulador de acidez y en medicina como expectorante.

Cloruro amónico, parece la foto aérea de un área montañosa a la iluminación oblicua

La cristalización de este producto responde levemente a la luz polarizada, por lo que no produce colores rotundos y saturados. Sin embargo, muestra imágenes muy variadas e interesantes.

Algunas parecen zonas montañosas que forman cordeles, collados y valles, otras hojas de helecho.

Cloruro amónico, parece una espiral con una cruz al fondo

Otras imágenes muestran lo que parecen espirales oníricas, con zonas cristalizadas en forma de líneas más anchas o más estrechas que forman estructuras ortogonales, que se cruzan y unen con zonas más macizas, como estratos rocosos blanquecinos de margas o calizas.

Cloruro amónico, líneas de cristalización

Haciendo zoom a las líneas, éstas forman preciosas imágenes muy contrastadas y en relieve, que parecen carreteras o incluso formas urbanas increíbles.

Vamos con el nitrato de estroncio (Sr(NO₃)₂), una sal muy oxidante que se utiliza en pirotecnia, fabricación de cristales LCD y pinturas.

Al microscopio no presenta coloración notable a la luz polarizada, pero sí una especie de aura monocroma, etérea, donde flotan pequeños cristales rómbicos en forma de estrella, que parecen emerger de una fuente luminosa. Una visión algo metafísica, sin duda.

Nitrato de estroncio, cristales que salen del sol

Ampliando estos cristales se puede admirar su configuración: los hay de todas las formas posibles, aunque predominan los que parecen pequeñas pirámides rómbicas o pentagonales.

Nitrato de estroncio, cristales variados

Nitrato de estroncio, cristales ampliados

Seguimos con el sulfato de hierro (III) (Fe(SO₃)₃·9H₂O), la sal de hierro más oxidada, muy reconocible por su cantoso color amarillo. Se emplea en el tratamiento de aguas residuales como floculante, es decir, sustancia capaz de "juntar" las partículas sólidas que hay en un líquido para que se puedan retirar fácilmente. Además, por su color amarillo-ocre, se utiliza como pigmento.

Se obtiene, en la industria química, mediante reacción del ácido sulfúrico con una solución caliente de sulfato de hierro (II), con ácido nítrico o agua oxigenada (peróxido de hidrógeno) como agente oxidante.

Sulfato de hierro (III), una cabeza de mono

Presenta, en la preparación, una fuerte coloración a la luz polarizada, a diferencia de los anteriores ejemplos. Los cristales son amorfos y variados en tamaño. 

Sulfato de hierro (III), bonitas texturas

Al aumentar los aumentos -valga la redundancia- se aprecia, en los cristales más grandes, interesantes texturas que recuerdan a los granos de arena de playa: pequeñísimos huecos a modo de coqueras, degradados como escaleras, cortes rotundos y coloridos así como otras divertidas formas y figuras. Para echar un buen rato de contemplación, sin duda.

Sulfato de hierro (III), como escamas de reptil o patas de pollo

El ácido tánico (C₇₆H₅₂O₄₆) se usa en el curtido de pieles, como fijador de tejidos, en tintas, fotografía, encolado y mordiente para papel. Se trata de un compuesto orgánico de formulación compleja, con multitud de anillos aromáticos, grupos hidroxilo y puentes de hidrógeno.

Ácido tánico, como la arcilla seca de un embalse

Como toda sustancia orgánica se encuentra directamente en la naturaleza: en bebidas como el vino tinto, té, café, y vegetales como los frutos del bosque (arándanos especialmente) y en las espinacas, entre otras insípidas aunque deliciosas verduras. Se acumula en las cortezas, raíces y hojas de los árboles, aunque en menor proporción.

Ácido tánico, parece un tipo de escritura

Al microscopio presenta una consistencia no cristalina, y no produce coloración a la luz polarizada. Parece más bien un jarabe que cuando se seca se agrieta, recordando al fondo de un lago seco en verano. Menos llamativo que los anteriores pero interesante, sin duda.

Pasamos al carbonato de sodio (Na₂CO₃), una sal blanquecina muy utilizada para la fabricación de vidrio, jabón y pinturas.

Se fabrica industrialmente mediante el famoso método Solvay, empleando como productos dióxido de carbono, sal común (cloruro sódico) y amoníaco.

Carbonato de sodio, evidentemente una vaca lechera o toro bravo, a elegir

Al microscopio presenta una polarización media, debido a que los cristales son de pequeño tamaño. Aún así, éstos se agrupan de forma bastante curiosa, como en grupos redondeados con forma vegetal, como si fueran algas, flores o coliflores, por decir algo serio. Esto es ciencia pura y lo demás tonterías.

Carbonato de sodio, parece un micelio de hongos a la iluminación oblicua

Al hacer zoom -pasando del objetivo de 10x al 20x- se aprecia más esta configuración globular. Cambio la iluminación a oblicua cerrando el diafragma del condensador y descentrándolo, con el objetivo de dar relieve a la preparación por medio de sombras más o menos oscuras.

Carbonato de sodio, algas flotando en la playa

También se aprecia su parecido con las feofíceas, uséase las algas pardas que uno puede encontrarse en la playa, tras una jornada de mala mar.

Seguimos con el omnipresente hidrógenocarbonato de sodio (NaHCO₃), más conocido como bicarbonato a secas. Es empleado popularmente para contrarrestar la acidez estomacal, ya que al contacto con el ácido produce gas carbónico -un regüeldo de profundidad insondable- y agua, neutralizando el propio ácido. Además de este prosaico uso, también se emplea en cocina, pirotecnia, desinfección y un montón de cosas más.

Bicarbonato de sodio, ramilletes de flores

Al miscroscopio presenta una configuración muy similar a su producto hermano, el carbonato de sodio, siendo la única diferencia que el bicarbonato posee un hidrógeno más y un sodio menos en su fórmula.

Tal vez este hecho explique que aquí no aparecen únicamente configuraciones globulares a modo de algas, sino también ramilletes de hojas que se rematan en flores.

Bicarbonato de sodio, ripples de las dunas

También, en algunas zonas más diluidas y menos cristalizadas, aparecen ondulaciones que recuerdan a las ripples, rizaduras u ondulitas producidas por el aire sobre la arena o la piedra.

Bicarbonato de sodio, el auténtico Mar de los Sargazos

En otras zonas los ramilletes recuerdan a los sargazos y a las algas rojas, las rodofíceas.

Continuamos con un producto de la química orgánica, el ácido tartárico (C₄H₆O₆). Está presente, de forma natural, en muchas frutas y el vino, y se usa como aditivo alimentario.

Una curiosidad de este ácido es que fue el que causó el descubrimiento de la quiralidad química, es decir, la capacidad para rotar la luz polarizada. Básicamente es lo que estamos haciendo aquí con el microscopio: rotar el filtro polarizador para observar los cambios producidos por la luz en la sustancia en cuestión.

Ácido tartárico, cabeza de pájaro

A la luz polarizada, como cabría esperar tras las experiencias de Jean Baptiste Biot y Louis Pasteur, esta sustancia se comporta de forma espectacular, con unos colores vibrantes, muy saturados. Al giro del polarizador, los colores de los cristales formados -bastante grandes comparados con las anteriores sustancias- se transmutan formando una paleta que ningún pintor podría igualar.

Ácido tartárico, islote en el Pacífico

Al subir los aumentos para observar los detalles de los cristales, se aprecia la textura de su superficie: alguna rugosidad pero, en término general, son lisos como los cantos en la playa.

Ácido tartárico, cristales aumentados

Terminamos esta entrada con el ferricianuro de potasio (K₃[Fe(CN)₆]), una sustancia también llamada rojo de Prusia. Se utiliza en fotografía -como agente oxidante en un proceso para eliminar la plata de los negativos y positivos) y para la preparación de pigmentos. 

Ferricianuro de potasio, como algas diatomeas con forma de barco

Al microscopio de polarización presenta, en las zonas menos densas, cristales alargados que parecen diatomeas de la especie Navicula, por eso de ser concreto que siempre queda bien.

Ferricianuro de potasio, exfoliación en cristales

Al pasar al objetivo de 20x se observa la superficie de los cristales, muy parecidos a la arena de playa. Muchos de ellos presentan una exfoliación que recuerda a la roca pizarra.

Ferricianuro de potasio, claroscuro

En zonas más densas abundan los claroscuros, zonas luminosas y oscuras cavernas; la vida misma contenida en un amasijo de cristales ¡quién lo diría!

Tras esta breve aunque carnosa reflexión, nos despedimos hasta la siguiente entrada sobre el libro Manual de Microscopía, con el que seguiremos explorando el mundo inorgánico acompañados por nuestro más fiel compañero inanimado: el microscopio.

PD: Como, en la actualidad, todo el mundo está utilizando la puñetera inteligencia artificial, uno, que no es inmune a la presión de los medios, necesitaba experimentar por sí mismo la tan supuestamente revolucionaria tecnología.

Manos a la obra, a ver qué sale. Me registro en la web leonardo.ai, por lo visto un sitio puntero de IA generativa de imágenes.

Tecleo un prompt, uséase ristra -como de morcillas- de palabras generativas, con la ligereza y seguridad que otorga la gratuidad del asunto: chemical products seen by a microscope with polarized light.

Sale esto, entre otras imágenes blandengues y surrealistas:

Imagen propia generada con leonardo.ai

Pues oiga, ni tan mal, aunque no tenga nada que ver con la realidad. Aún así, siento decir que ésta última es mucho, mucho más bonita e interesante porque implica un Misterio insondable, algo elusivo, que se escurre entre las manos. En la IA no hay misterio, únicamente algoritmos, trampas.

Aunque, pensándolo bien, ¿se podría introducir, como el alma en el cuerpo, el Misterio en los algoritmos? Ya veremos.

CONTINUARÁ