Crecimiento de cristales en geles Autores: Garrido Madelaine 6-720-1300 (@hotmail.com! "eitia Mario 1-7(@hotmail.com! #amos #oger $-7%6-1&26 (
[email protected] 'aoratorio de )u*mica +norg,nica '3 acultad de Ciencias aturales / eactas! scuela de )u*mica! niersidad Aut4noma de Chiri5u* Gruo: +. Coordinador: Ar*stides 8a9n.
Resumen El crecimiento de cristales se puede lograr disolviendo un reactante en el gel antes de que se termine la gelac gelacion ion,, por lo tant tanto, o, usamo usamos s un medio medio que que hizo hizo que que una solu soluci ción ón acuosa difunda lentamente, de modo que podamos controlar la preci precipi pitac tación ión,, tene tenemos mos un métod método o muy sencillo para obtener cristales de sustancias poco solubles en agua. El meca mecani nism smo o por por el que que pode podemo mos s hace hacerr crec crecer er los los cris crista tale les s es por por reacc reacción ión y contr control ol de la difus difusión ión:: el sólido cristalino se forma por reacción entre tre dos reactiv tivos, pero a una veloc velocida idad d lo sufic suficien iente temen mente te lenta lenta para que puedan crecer cristales. Es por esto que se añadió una solución del otro reactante en la parte superior del del gel; gel; form formn ndo dose se un anil anillo lo de anillos de precipitado capas dispersas de gel. !e utilizó utilizó un tubo tubo " en donde donde se determinó la formación de diversos crist cristale ales s como: como: calci calcita, ta, yodur yoduro o de plomo, sulfato de calcio y de sacarosa, teniendo presente factores como como:: la tempe mperat ratura, ra, el p#, la
conce concentr ntraci ación ón,, entre entre otros otros.. $s%, la cris crista tali liza zaci ció ón en gel gel nos nos perm permit ite e &modelizar' el comportamiento de la natu natura rale leza za a la hora ora de gen generar erar diversos minerales. Abstrac
(e gro)th of crystals can be achieved by diss dissol olvi ving ng a reac reacta tant nt in the the gel gel befo before re the the gela gelati tion on is comp comple lete ted, d, there therefor fore, e, )e use use a mediu medium m )hich )hich caused an aqueous solution to diffuse slo) slo)ly ly,, so that that )e can can cont contro roll the the precipitation, )e have a very simple method (o obtain crystals of substances little soluble in )ater. (e mechanism by )hich )e can gro) the crystal crystals s is by reaction reaction and diffusi diffusion on control: the crystalline solid is formed by reactio reaction n bet)een bet)een t)o reactan reactants, ts, but at a speed slo) enough that they can can gro) ro) cry crystal stals. s. (his his is )hy a solu soluti tion on of the the othe otherr reac reacta tant nt )as )as added to the top of the gel; *orming a ring ring of preci precipit pitat ated ed rings rings disp dispers ersed ed layers of gel. $ "+tube )as used in
)hich the formation of various crystals such as calcite, lead iodide, calcium sulfate and sucrose )ere determined, taing into account factors such as: temperature, p#, concentration, among others. (hus, gel crystallization allo)s us to -modelthe behavior of nature )hen it comes to generating various minerals Palabras claves: cristalización, crecimiento, gel, tubo ", cristales, sacarosa, temperatura, concentración.
Keywords: crystallization, gro)th, gel, "+tube, crystals, sucrose, temperature, concentratio
Marco teórico El crecimiento de los de cristales es una parte importante de la qu%mica del estado sólido. El desarrollo de la mayor%a de los aspectos de la qu%mica del estado sólido fotovoltaico, electrol%ticos solidos catalizadores, circuitos integrados, rectificadores, entre otros. (odos dependen de estudiar monocristales. "na tecnolog%a tal como la electrónica en clip de silicio depende de la habilidad de crecer monocristales grandes. /a producción de monocristales grandes de silicios involucra fusión por arrastre a alta temperatura la cual usa un equipo especializado. 0or otra parte, la técnica de laboratorio ms antigua y familiar para crecer monocristales es la evaporación o enfriamiento de soluciones acuosas. 1tros métodos de crecimientos en
solución incluyen: crecimiento por flu2os, métodos electrol%ticos, s%ntesis hidrotermicas, crecimiento en gel. Este 3ltimo método es que usaremos en estos e4perimentos. El gel es un sistema coloidal en el cual la fase dispersa forma una red tridimensional en el l%quido huésped de tal forma que el material adquiere una consistencia semi+ solida o gel. /os geles se pueden formar en agua por adición de silicatos, oleatos, gelatina alcohol polivinilico o agar. /os geles formados en agua se llaman hidrogeles. 5ada uno de los tipos de hidrogeles mencionados se han usado en varias formas para crecer cristales, pero los materiales tipo s%lices derivados de agua v%trea a metasilicato de sodio han sido los ms ampliamente usados. El crecimiento de cristales se puede lograr 6isolviendo un reactante en el gel antes que se termine la gelacion. !e añade una solución del otro reactante en la parte superior del gel. En la solución, el enfriamiento permite que ocurra la nucleación por que la saturación ocurre lentamente. En un gel la nucleación es lenta porque la matriz impide la difusión de los iones. /a cristalización lenta y frecuentemente conduce a la obtención de monocristales bien formados. 6ebido a que los iones en solución solo se difunden lentamente atraves de los canales abiertos y bolsas en el gel, la rapidez de crecimientos cristalinos disminuyen con respecto al crecimiento en soluciones pura. En la formación de una fase de gel de silicato, lo me2or es añadir al reactante seleccionado a la solución aun sin
melificar y luego añadir esta solución al acido. El procedimiento inverso de agregar el cido a la solución de gel resulta información instantnea de gel lo cual no es estable. /a naturaleza de los cristales formados determinara hasta cierto puntos si se deben usar tubos de ensayos o tubos ". si se van a difundir ambos reactivos en el gel, entonces se debe seleccionar un tubo " como contenedor. Este método suele producir monocristales muy grandes. !i las concentraciones originales de los reactantes en los tubos " son razonablemente ba2as y si las soluciones se reemplazan periódicamente con concentraciones sucecibamentes mayores de reactantes entonces se pueden formar cristales bastantes grandes. Este método se conoce como concentración programada y descansa en el fenómeno de maduración 1st)ald.
Objetivos
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adicionando ?ml de solución silicato de sodio una vez realizado esto se usaron 98ml de la solución de silicato en donde se ten%a que percatar el color, tamaño, y forma de estos cristales, esperando un tiempo m%nimo de ocho horas para que el gel se endureciera, pero se prolongó para el pró4imo laboratorio.
Resultados
Figura 1. Cristales de sulfato de calcio obtenidos a partir de CaCl2 y Na2SO4
$prender métodos para crecer cristales.
Materiales y Reactivos 7 tubos de ensayos de 78498mm, un tubo en " de 8ml, acetato de plomo <<= 9>, silicato de sodio, cloruro de calcio, yoduro de potasio, sulfato de cobre pentahidratado
Fase experimental En dos tubos de ensayo, 78498 mm se utilizaron para contener el gel
Figura 2. Cristales romboédricos de Calcita, obtenidos a partir de cloruro de calcio y de carbonato sódico.
Figura . Cristales de !oduro de plomo.
Figura 4. Cristales de sacarosa
Discusión "n cristal de una determinada sustancia o material tiene caras planas que presentan siempre los mismos ngulos con sus vecinas, as% como todas las otras propiedades regulares, debido a que est formado por tomos, iones o moléculas dispuestas de una manera muy ordenada. Este ordenamiento estructural se encuentra en casi toda la materia sólida, aunque unas sustancias muestran una disposición ms ordenada que otras, por lo tanto, para las iguras 1! 2!3;$.
Mendo>a! 2013 para la igura 2 obtenidos a partir de cloruro de calcio y de carbonato sódico. igura 3. /os cristales se obtuvieron mediante una solución de acetato de plomo <<= con una solución de cido acético mezclando dicha solución con silicato de sodio. "na vez hecho esta mezcla se procedió a añadirlo al tubo y de2ndolo reposar. "na vez que el gel me mantuviera firme se le adiciono @< y tapndose formndose una capa solida de yoduro de plomo <<= en la superficie, pero poco a fueron apareciendo o creciendo cristales frondosos dentro del gel.
contra una luz blanca, éste aparece coloreado, al contrario de lo que ocurre con la disolución de sal com3n, que presenta color negro. !i se gira uno cualquiera de los dos polarizadores en su propio plano, tal como giran las manecillas del relo2=, manteniendo quieto el otro, el color cambia. El secreto del é4ito para que se forman unos bueno cristales consiste en mantener la disolución lo bastante caliente como para facilitar la movilidad de las moléculas, pero, al mismo tiempo, lo bastante fr%a como para que no se produzca una rpida evaporación en la superficie que cause la formación de una costra superficial. 0ara las iguras 1! 2! 3;$ seg=n ?oudon! 2013 la temperatura es un aspecto a considerar importante debido a que una solución que se enfr%e lentamente funciona en tndem con un ambiente tranquilo para formar cristales grandes y diferentes. En el caso del az3car, como se tarda mucho tiempo en formar cristales de az3car, enfriar levemente la solución es otra función del ambiente artificialmente inerte en el que estos cristales necesitan prosperar.
onclusiones
$s%, la cristalización en gel nos permite &modelizar' el comportamiento de la naturaleza a la hora de
generar diversos minerales. Augando con las variables que intervienen, se puede estudiar por e2emplo, el orden en el que se forman diversos cristales. Bealmente la cristalización en gel como reactor para generar fases minerales y sustancias inorgnicas &e4óticas' no est muy e4plotada, as% que si alguien quiere hacer e4perimentos, seguramente tiene mucho campo para traba2ar en ello. /a cristalización en gel es un método que nos permite obtener cristales individuales de minerales y sustancias muy diversas. El método es tan sencillo que cualquiera en un pequeño laboratorio puede investigar sobre el crecimiento cristalino.
Cibliograf%a >endoza, >. 79?. Cristalización en gel . Deb post http:espiadellabo.com79F 8noticia+no9+la+cristalizacion+ en+gel. Gisitado el 7? de octubre de 79H. 5amargo, E. (em, I. 798. >anual de laboratorio Jm.
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