En estas dos sesiones veremos diferentes procesos de cristalización. (precipitación,sublimación y solidificación).
Introducción
Los minerales están compuestos por átomos, iones o moléculas ordenados en una red cristalina que llamamos red espacial.
La cristalización es un proceso por el cual esos átomos, iones o moléculas se ordenan de tal forma que llegan a constituir cristales (formas geométricas que podemos apreciar a simple vista)
La formación de cristales minerales tiene lugar en la naturaleza, fundamentalmente, según alguno de estos procesos:
• Precipitación: por evaporación del agua de una disolución (es el caso de los cristales de sal gema, o del sulfato de cobre).
• Sublimación: paso de gas a sólido (algunos cristales de rocas magmáticas formados a partir de los gases del magma) en realidad este proceso se denomina sublimación inversa.
• Solidificación: paso de líquido denso a sólido por enfriamiento (también se da en la formación de rocas magmáticas).
A) FORMACIÓN Y CRECIMIENTO DE CRISTALES POR PRECIPITACIÓN
Es un método de separación de mezclas homogéneas. Se utiliza para separar las disoluciones de sólidos en líquidos. (Sal en agua).
El procedimiento consiste en hacer que cristalice un soluto sólido para separarlo del disolvente.
Primero hay que sobresaturar la disolución, hay dos formas de hacerlo:
ü Enfriando la disolución
ü Evaporando parte del disolvente, para ello se calienta la disolución
Lo más conveniente es combinar ambos métodos, para ello primero se calienta la disolución y después se deja enfriar en un cristalizador.
ü Si el enfriamiento es rápido se forman cristales grandes.
ü Si el enfriamiento es lento se forman cristales pequeños.
Objetivo: Obtención de cristales por evaporación del agua de una disolución de sulfato de cobre.
Material:
- Vaso de precipitados
- Embudo
- Papel de filtro
- Agua destilada
- Cristalizador
- Mechero Bunsen
- Sulfato de cobre (II)
Procedimiento:
Prepara una disolución sobresaturada de sulfato de cobre (CuSO4). Toma un vaso de precipitado y añade agua hasta 50 ml. Pon en el vaso el CuSO4, agita hasta que el soluto se disuelva en el agua. Ve añadiendo pequeñas cantidades de soluto hasta observar que ya no se disuelve. Cuando la disolución no admita más soluto se calienta, evitando que entre en ebullición, y se añade nuevamente una pequeña cantidad de soluto. Agita cuidadosamente hasta que se produzca la completa disolución. Limpia cuidadosamente el cristalizador y deslávalo con agua destilada. Una vez totalmente disuelta, prepara un filtro de papel, sitúalo en el embudo y filtra la disolución, recogiendo el filtrado en el cristalizador. Deja en reposo varios días hasta observar los cristales que se formen.
• Objetivo. Obtención de cristales por evaporación del agua de una disolución de NaCl
• Material:
- Cristales de NaCl o sal común
- Agua
- Vaso de precipitados
- Cristalizadores
- Probeta
• Metodología
- Diluimos NaCl hasta obtener una disolución saturada. Ponemos 50 ml de esa disolución saturada en un plato.
- Tomamos 25 ml de disolución de NaCl saturada, los echamos en otro plato y añadimos 25 ml de agua.
- Por último, ponemos en un tercer plato 12'5 ml de NaCl saturada más 37'5 ml de agua.
- Dejamos los tres platos en reposo durante varios días.
• Conclusiones.
Anotar los resultados de la cristalización y explicamos de qué forma ha influido la mayor o menor concentración y el mayor o menor espacio disponible en el proceso de cristalización.
Objetivo: Obtención de cristales de ioduro de plomo. Lluvia de oro
• Material
Disolución 0,1 M de yoduro de potasio
Disolución 0,1 M de nitrato de plomo (II)
Mechero. El sistema de calentamiento puede sustituirse por un agitador magnético dotado de placa calefactora.
Vaso de 250 ml (3)
Probeta
• Introducción
De forma cualitativa se demuestra un tipo de reacción iónica y por tanto muy rápida. La formación de un precipitado, la variación de la solubilidad con la temperatura y finalmente una cristalización.
• Fundamento
Ambas disoluciones, la de nitrato y la de yoduro, al ponerse en contacto forman de inmediato un precipitado de color amarillo intenso
Este compuesto es mucho más soluble en caliente que en frío. Si se calienta el vaso donde se ha formado la reacción, el precipitado prácticamente se disuelve y al enfriarse vuelve a precipitar en forma de escamas brillantes, llamada “lluvia de oro”, que al iluminarlas dan un brillo intenso.
• Procedimiento:
Añada en un vaso de 250 mL , 50 mL de la disolución de nitrato de plomo(II) y en el otro 100 mL de la disolución de KI. Si los vasos llevan incorporada graduación, ésta nos sirve, y no es preciso medir con mayor precisión.
Verter ambas disoluciones en el tercer vaso, de inmediato se forma un precipitado amarillo intenso.
La reacción química es inmediata de modo que simultáneamente a la caída de los dos chorros de reactivos se forma el precipitado.
Caliente este vaso (o si lo prefiere, para mayor rapidez utilice la mitad de esa disolución o la tercera parte) hasta que prácticamente se disuelva todo el precipitado. Si utiliza todo el precipitado, caliente hasta casi ebullición y luego decante a un vaso limpio.
Deje enfriar la disolución, y todavía caliente la vierte sobre una probeta y espera a que se forme la lluvia de oro.
Objetivo: Obtención de cristales de alumbre
Material
ü Alumbre de cromo y alumbre de potasio unos 100 gramos de cada uno.
ü Vasos normales de 250 cc aprox
ü Vasos (50 cc)
ü Hilo de coser y unos palitos.
Fundamento
Los alumbres son una mezcla (equimolecular) de sulfato de aluminio y otro sulfato de otro metal. Los más conocidos son el alumbre de potasio y el alumbre de cromo. No obstante hay alumbres de hierro, de amonio y otros muchos metales. La particularidad de todos estos alumbres es que por cada molécula de sulfato de aluminio hay otra molécula de sulfato de cromo o de potasio o de hierro etc. Otra peculiaridad de los alumbres es que todos cristalizan con 24 moléculas de agua y que todos cristalizan en el sistema cúbico. Y si además la cristalización se hace lentamente se forman perfectos cristales de gran tamaño.
Los alumbres tienen además otra particularidad y es que al ser de composiciones similares y cristalización idéntica son sustancias muy compatibles y un cristal comenzado en una disolución de un alumbre puede continuar creciendo (aunque con distinta composición) en otra disolución de otro alumbre.
Procedimiento
Disolver alumbre de potasio en uno de los vasos hasta sobresaturación, debe quedar algo de alumbre en el fondo. Hacer lo mismo con el alumbre de cromo. Son sustancias bastante solubles aunque el de cromo lo es más. Dejar que se reposen.
Tomar un palito de dimensiones un poco mayores que la boca del vaso pequeño y en el centro atarle un poco de hilo blanco de coser. Dejar que cuelgue un poco de hilo y cortarlo para que colocado el palito en la boca del vaso el hilo llegue como hasta la mitad.
Llenar ahora uno de los vasos con la disolución de alumbre de cromo y el otro con la de alumbre de potasio. Dejar los vasos en un lugar tranquilo y cálido. Al cabo de unos días se verá que parte del agua se ha evaporado, que en el fondo de los vasos se han formado cristales en un caso incoloro (potasio) y en el otro caso de color azul oscuro. Reponer el agua que se haya evaporado y esperar unos días más.
Al cabo de una semana en los hilos colgantes de cada uno de los vasos se habrán formado unos cristales perfectos de entre 5 y 10 mm de arista. Es posible que el alumbre de cromo crezca más deprisa por que la solución es más concentrada.
Podemos sacar los cristales y observaremos que tiene la forma de octaedros o combinación de ellos. Si no estamos conformes con su tamaño podemos seguir introduciéndolos en la disolución para que engorden.
También podemos hacer una cosa, el cristal azul que se ha formado en el cromo introducirlo en la disolución de potasio y al revés. Al cabo de unos días veremos que el cristal azul ha crecido con una capa de alumbre incoloro y que sobre el cristal blanco ha crecido una capa de color azul con transparencia rojiza.
La verdad es que el cristal incoloro resulta un poco soso, y el cristal azul al ser casi opaco no nos deja apreciar tanto su belleza, así que vamos a obtener un cristal intermedio. Para ello a la solución blanca le añadimos como 1/4 de su volumen de solución azul. Si repetimos la cristalización en esta solución obtendremos unos cristales precisos de color moradito.
B) OBTENCIÓN DE CRISTALES POR SUBLIMACIÓN
• Objetivo. Obtener cristales por sublimación a partir de piezas de Naftalina
- Bolas de naftalina
- Mortero
- Crisol
- Cono de cartulina
- Mechero
• Metodología
Machacamos -con ayuda de un mortero- piezas de naftalina hasta reducirlas a polvo. Colocamos el polvo de naftalina en un crisol se cubre el recipiente con un cono de cartulina de color oscuro (el cono tendrá un pequeño orificio en la punta y unas puntadas de hilo negro que lo seccionan a media altura). Los gases son tóxicos por lo que es necesario extremar las precauciones para evitar respirar los gases, la cristalización puede ser llevada a cabo por el profesor y los alumnos observan el experimento.
• Conclusiones.
Describir los cristales que se forman en la cartulina y sobre los hilos.
C) OBTENCIÓN DE CRISTALES POR SOLIDIFICACIÓN
• Objetivo. Obtener cristales de azufre por solidificación
- Azufre en polvo
- Crisol
- Mechero
- Tornillo
• Metodología.
Se pone azufre en polvo en un crisol. Calentamos con ayuda de un mechero de alcohol, en la ventana del laboratorio, para evitar respirar los gases. Cuando el azufre está en estado líquido, retiramos el recipiente del fuego y lo dejamos enfriar. Antes de que se enfríe introducimos un tornillo de cabeza ancha y lo retiramos lentamente cuando veamos que la superficie se va
Solidificando Los gases son irritantes así que el experimento puede ser realizado por el profesor y que los alumnos lo observen.
• Conclusiones.
Describir los cristales que se han formado en la cabeza del tornillo y en el hueco dejado al retirarlo.
¡Buen estreno!
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