INTRODUCCIÓN Los cris cristtales ales se for forman man a part partir ir de diso disolu luci cion ones es,, fundidos y vapores. Los átomos de estos estados des desorde ordena nado dos s tien tienen en una una disp dispos osic ició ión n al azar azar,, per pero al cambiar de temperatura, presión y concentración, pueden agruparse en una disposición ordenada característica del estado cristalino. La evaluación de la sobresaturación es un requisito esen esenci cial al a la hora hora de desc descri ribi bir, r, comp compar arar ar e inte interp rprretar etar experiencias de crecimiento cristalino. El crecimiento de cristales transcurre en condiciones no estables, de manera que el valor de la sobresaturación evoluciona continuamente con el tiempo en cada punto del sistema. demás se mantiene un gradiente de sobresaturación a lo largo de la columna de gel, diferente para tiempos de difusión diferentes. Las di!cultades en la cuant cuanti!c i!cac ació ión n de la sobr sobres esat atur urac ació ión n está están n por por tant tanto o en relación con de!ciencias teóricas acerca de dos aspectos de la t"cnica# la cuanti!cación de la $%ransferencia de &asa$ y el establecimiento de $'riterios de 'ristalización$ rigurosos, que permitan predecir el momento y posición del primer precipitado. En esta experiencia de crecimiento del cristal se debe tene tenerr cono conoci cimi mien ento tos s de solu solubi bili lida dad, d, satu satura raci ción ón de una una solució ución n, sobresat satura uración, y tambi"n i"n los los princi ncipio pios ter termodi modiná námi mico cos s y !sic !sicoq oquí uími mico cos s que que inte interv rvie iene nen n en el proceso
JUSTIFICACION En el experimento presente se plani!co primeramente hacer una solución sobresaturada del (orax, luego al ponerla en un recipiente para disolver y despu"s de calentar para terminar de disolver todos los grumos de sulfato de cobre, se le hace !ltrar para quitar las impurezas, luego enfría para que d" lugar a la formación de cristales, posteriormente se separa uno de los cristales a un lugar donde tenga más espacio ya que se tiene que dar esta condición para poder crecer y a la vez, al cabo de cierto tiempo ir calentándolo para q los otros peque)os cristales q están creciendo no se peguen al cristal mayor.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA *ara empezar, tenemos que ver los materiales a usar y los procedimientos que debemos tomar en cuenta, y tener en consideración que precauciones tomar para qu" en el momento de que crezca nuestro cristal, este lo haga de una forma uniforme como deseamos.
La primera pregunta que debemos hacernos es +'recerá el cristal de la forma deseada, +'ada qu" tiempo tendremos que revisar el procedimiento para que no haiga errores, +-u" forma cristalina tomara el peque)o cristal
*ara poder resolver estas interrogantes debemos tener una solida información teórica acerca del crecimiento de los cristales y además darle una cierta dedicación al proceso ya que conlleva un tiempo moderadamente largo y además de estar dispuestos a intentarlo en repetidas ocasiones hasta que el cristal crezca de la manera adecuada.
OBJETO DE ESTUDIO
Borax (Na2B4.10H2O) El borax es un borato de sodio o tetraborato de sodio, es un compuesto importante del boro. Es un cristal blanco y suave que se disuelve fácilmente en agua. i se de/a reposar al aire libre, pierde lentamente su hidratación y se convierte en tincalconita 01a2(23 45 6237. El bórax se origina de forma natural en los depósitos de evaporita producidos por la evaporación continua de los lagos estacionarios.
Pro!"#$a$#% &'%"a%
Lustre
#
8ítreo, 9esinoso
#
%ransparente, %raslucido
'olor
#
(lanco 'laro
9aya
#
(lanca
:ureza 0&ohs7
#
;<;=
%ransparencia
%enacidad
#
-uebradizo
'liva/e
#
>mperfecto
?ractura
#
'oncoidea
:ensidad
#
prismas cortos mal formados
Pro!"#$a$#% Cr"%a*o+r,-a%
istema 'ristalográ!co# &onoclínico prismático &orfología# *rismático, %abular. 'ristales desarrollados al natural son muy raros.
Pr""!"o% T#/r"o% So*"$o Cr"%a*"o Los sólidos pueden ser cristalinos o amorfos. En un sólido cristalino, los átomos, iones o mol"culas están ordenados en disposiciones bien de!nidas. Estos sólidos suelen tener super!cies planas o caras que forman ángulos de!nidos entre sí. Las !las ordenadas de partículas que producen estas caras tambi"n hacen que los sólidos tengan formas muy regulares.
'omparaciones esquemáticas de a7 i3; cristalino 0cuarzo7 y b7 i3; amorfo 0vidrio volcánico7. ?uente# %heodore
L. (ro@n, -uímica La 'iencia 'entral, ?igura AA.BC
Cr"%a*"a"/
Los cristales surgen de los cambios de estado, es decir cuando un cuerpo pasa de un estado a otro. %ambi"n se le conoce como cambio de fase. e pueden indicar las siguientes mutaciones fundamentales que originan a la sustancia cristalina#
a7 'ristalización por ?usión o disolución# e trata del paso del estado líquido al solido. b7 'ristalización por ublimación# *aso del estado gaseoso al solido. c7 9ecristalización# *aso de un estado sólido a otro. Los tres casos indicados de formación de la sustancia cristalina no están, ni mucho menos, igualmente difundidosD el primer caso se observa con mucha más frecuencia que el segundo y el tercero.
So*"/ Sara$a So3r#%ara$a na solución saturada es la que contiene la mayor concentración de soluto posible en un volumen de disolvente dado y para cierta temperatura. na solución sobresaturada contiene más soluto del que puede ser disuelto en el disolvente a esa temperaturaD normalmente se consigue al ba/ar la temperatura o por evaporación del disolvente en una solución saturada. En este caso, la adición de cristales de soluto puede provocar su precipitado.
N*#o $# Cr"%a*"a"/ o 5#r6# Cr"%a*"o
e denomina al cristal microscópico que se haya en equilibrio con la solución sobresaturada, esto quiere decir que este peque)o cristal no va a disolverse, ya que el solvente no acepta más cantidad de soluto, y por el contrario, va a comenzar a crecer recibiendo a los iones para que la solución mantenga su sobresaturación más o menos constante. tilizamos un germen cristalino para poder conseguir cristales más grandes basándonos en los conceptos descritos anteriormente.
CUESTIONES A RESPONDER MEDIANTE LA IN7ESTI5ACIÓN Las interrogantes que se plantearon antes de realizar este proyecto, tienen como resultado despu"s de haberse realizado, las siguientes respuestas#
< El cristal creció en la forma deseada, pero al ir tomando más tama)o, este empezó a /untarse con peque)os cristales, los cuales fueron sacados para una me/or visualización del cristal principal. < En un principio el cristal era observado por el cuidador cada A o 2 horas, conforme nos recomendaron alumnos que llevaron a cabo este proyecto en el pasado, pero al verlo despu"s de ; horas observamos que se formaba una capa cristalina, llena de cristales en el fondo del vaso, lo cual era un inconveniente con nuestro proyecto, por eso se decidió observarlo cada media hora aproximadamente, y !nalmente despu"s de los tres intentos fallidos, se concluyó que se debería observar, sacar el cristal y disolver los cristales formados en el fondo cada ; horas aproximadamente.
< simple vista se puede decir que nuestro cristal es incorrectamente nombrado como un prisma, pero se sabe que el borax, cristaliza en sistema &onoclínico.
OBJETI7OS
Los ob/etivos que se desean obtener a trav"s de este experimento son los siguientes. •
3bservar cómo es que al sobresaturarse, luego calentar y enfriar el soluto llega a tomar una forma cristalina.
•
prender a hacer crecer ciertos cristales que se encuentran en la naturaleza.
•
aber en qu" formas cristalinas se transforman los minerales al sufrir ciertos cambios de temperatura y sobresaturación.
•
Entender los procedimientos mediante los cuales los cristales tienden a crecer.
METODOLO5IA 8 DESARROLLO DE LA IN7ESTI5ACION
MATERIALES UTILI9ADOS
AAC gramos de (orax
n vaso de precipitado de FCC ml
;5C ml de
agua destilada
*apel !ltro
Embudo
lambre de 'obre
PROCEDIMIENTO PRIMER PASO e prepara AACg de borax en ;5C ml de agua en el vaso precipitado, luego se mueve para empezar a disolverlo
SE5UNDO
PASO
l ver que por completo, se someterlo a los GH°'
no se disuelve procede a ebullición, y a
aproximadamente todo el bórax queda disuelto.
TERCER PASO Luego de someterle a ebullición y de disolverse por completo inmediatamente procedemos a colar el bórax con papel !ltro, para sacar las impurezas y pueda cristalizar me/or.
Luego de !ltrar esperamos un cuarto de hora.
CUARTO PASO l observar luego de de/arlo enfriar se ve unos peque)os cristales Iotando y asentados en el fondo del vaso de precipitado, procedemos a sacar varios para las pruebas del crecimiento del cristal, luego atamos a un hilo uno de estos, siendo este el me/or desarrollado.
?ormación de peque)os g"rmenes o nJcleos Iotando y en la base del recipiente.
:UINTO PASO eleccionamos un germen y lo atamos al alambre de cobre.
SE;TO PASO 'omo la solución tiene parte de sustancia que ha cristalizado entonces esta solución se lleva nuevamente a ebullición hasta disolverse completamente, de/ando nuevamente enfriar aproximadamente ;C min. luego suspendemos cristal atado por el
hilo en el vaso de precipitado encontrándose sobresaturada para permitir el crecimiento del cristal.
la
solución
SEPTIMO PASO *ara el crecimiento del cristal se realizaron una inmersión de unos 5C min hasta aproximadamente A AK; hora, retiramos el cristal pero como la cristalización es muy rápida, no de/a desarrollarse bien el cristal entonces se forman muchos cristales a su alrededor.
El total de tiempo de inmersión fue de ; horas aproximadamente, podemos observar la agrupación de muchos cristales debido a la cristalización rápida
PRESENTACIÓN RESULTADOS
8
DISCUSIÓN
DE
El cristal que se desarrollo gracias a la experiencia es el (orax, se logro conseguir un gran cristal regularmente cristalizado de unos C.B cm aproximadamente, el cual posee caras bien desarrolladas y tambi"n se puede observar el crecimiento de las caras segJn 8iedma 0Estas caras mal desarrolladas se da debido a que se le fueron sacando los cristales secundarios al cristal principal para que estos no inter!eran con el crecimiento normal del cristal más desarrollado7. e puede visualizar a simple vista el sistema de cristalización del (orax, el cual pertenece al sistema &onoclínico *rismático.
CONCLUSIONES
La principal conclusión generada a partir de la realización de esta experiencia es que la solubilidad /uega un papel al igual que la saturación de la solución, ya que al estar sobresaturada cristalizara más rápidamente que una que no est" a este nivel.
%ambi"n se puede ver como esto determina el tama)o de los cristales que se van a formar. *or e/emplo, si se de/aba un tiempo largo, el germen 0nJcleo del cristal7 podría haberse desarrollado más, pero tambi"n se corría el riesgo que se fusionaran con otros g"rmenes.
*or otro lado, se puede relacionar la temperatura con la solubilidad como inIuyentes en la cristalización, ya que para poder obtener cristales grandes se necesita de una sustancia que varíe considerablemente su solubilidad con el cambio de temperatura, este factor fue determinante, ya que en el ultimo experimento 0se realizaron 27, concluimos que mientras más lenta disminuya la temperatura, el cristal crecerá más lento y esto evitara que se formen peque)os cristales alrededor del principal.
%ambi"n se puede concluir que para poder obtener un buen resultado es conveniente !ltrar con cuidado la solución utilizando un papel !ltro. i el !ltrado no es bueno, peque)as partículas de suciedad pueden interferir con el crecimiento del cristal, lo cual no es conveniente.
BIBLIO5RAF
•
%heodore L. (ro@nD Química: La Ciencia Central Gna Edición. Editorial *earson Educación, ;CC2
•
•
'ornelis lein, 'ornelius . 6urlbutD Manual de Mineralogía, Basado en la obra de J. Dana 2ta Edición. Editorial 9evert", AGGH E. ?lintD Principios de Cristalografía Editorial &>9, &oscJ, AGFF
•
http#KK@@@.ucm.esKinfoKinvestigKdivulgacionK'recimientoMcristalesMnat uraleza;.htm
•
http#KK@@@.ucm.esKinfoKcrismineKolM**%K?otos%emaB.pdf
