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OBTENCIÓN DE CRISTALES

 

 

I) 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), manifestación visible de la estructura cristalina de sus componentes.

La formación de cristales minerales tiene lugar en la naturaleza, fundamentalmente, según alguno de estos procesos:

a) Precipitación: por evaporaci6n del agua de una disolución (es el caso de los cristales de sal gema).

b) Sublimación: paso de gas a sólido (algunos cristales de rocas magmáticas formados a partir de los gases del magma). Realmente se llama sublimación al paso de sólido a gas, y sublimación inversa al proceso contrario. Pero como también se utiliza el término sublimación para éste, nosotros lo haremos.

c) Solidificación: paso de líquido denso a sólido por enfriamiento (también se da en la formación de rocas magmáticas).

Pero en todos los casos se requieren las adecuadas condiciones de espacio (dónde cristalizar), tiempo (que transcurra cierto tiempo) y reposo (que no se perturbe el medio durante el proceso de cristalización). Cuanto mejores sean las condiciones, mayores serán los cristales que se obtengan.

 

 

II) Desarrollo

 

a) Obtención de cristales por evaporación del agua de una disolución

 

-Cristales de NaCl o sal común

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 + 37'5 ml de agua.

Dejamos los tres platos en reposo durante varios días.

Hacemos lo mismo con las 3 disoluciones (saturada, 1/2 saturada y 1/4 sat.) en 3 tubos de ensayo. Dejamos reposar.

Anotamos 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.

 

-Cristales de sulfato de cobre (SO4Cu)

Ponemos en un matraz Erlenmeyer 25 ml de agua y añadimos 5 g de SO4Cu (así tendremos una disolución l/5).

Llevamos 15 ml de disolución l/5 a una placa de Petri y añadimos 15 ml de agua (tendremos así una disolución que llamaremos "A", igual que a la placa de Petri que la contiene).

En la placa de Petri "B" pondremos 15 ml de la disolución "A" + I5 ml de agua.

En la placa de Petri "C"' diluiremos 15 ml de la disolución "B" con 15 ml de agua. (Quitamos a continuación 15 ml de la placa "C" para que contenga el mismo volumen de líquido que la "A" y la "B": 15 ml). Dejamos reposar las 3 placas.

Por último, tomaremos 10 ml de la disolución I/5 y los introduciremos en un tubo de ensayo. En el tubo de ensayo introduciremos un pequeño fragmento de vidrio pendiente de un hilo. El hilo estará atado a un palillo, tal y como muestra la figura. Para favorecer la rapidez de cristalización en el tubo de ensayo aplicaremos desde lejos calor con ayuda de un mechero de alcohol.

 

-Cristales de ácido bórico (H3BO3)

Preparamos una disolución saturada de ácido bórico.

Tomamos 15 ml de esa disolución y los ponemos en una placa de Petri ("A").

Tomamos 15 ml de disolución saturada y los ponemos en otra placa de Petri ("B") y añadimos 15 ml de agua.

Tomamos 15 ml de la placa "B" y los ponemos en otra placa ("C") y añadimos 15 ml de agua. Desechamos 15 ml de la placa "C" para que las 3 placas tengan el mismo volumen de disolución. Dejamos reposar.

 

b) Obtención de cristales por sublimación

Machacamos -con ayuda de un mortero- piezas de naftalina hasta reducirlas a polvo. Colocamos el polvo de naftalina en un crisol o en una pequeña lata de conservas, y cubrimos el recipiente con un cono de cartulina de color oscuro (el cono -tal y como aparece en la figura- tendrá un pequeño orificio en la punta y unas puntadas de hilo negro que lo seccionan a media altura).

Calentamos el conjunto con ayuda de un mechero de alcohol. Lo haremos en la ventana del laboratorio para evitar respirar los gases.

Describimos los cristales que se forman en la cartulina y sobre los hilos.

 

c) Obtención de cristales por solidificación

Ponemos azufre en polvo en un crisol (o en una lata de conservas pequeña). 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.

Describimos los cristales que se han formado en la cabeza del tornillo y en el hueco dejado al retirarlo.

 

III) Algunos detalles que conviene tener en cuenta

 

1) Cristalización por precipitación

 

Para preparar las disoluciones saturadas de sulfato NaCl y bórico hay que “armarse de paciencia”. Con esto quiero decir que, si añadimos la sal común en el agua y removemos, al cabo de pocos minutos parece que ya no se disuelve más. Sin embargo, nos equivocaríamos si considerásemos que lo que permanece líquido equivale a una disolución de NaCl saturada: si esperamos unas horas, comprobaremos que quizá llegue a disolverse todo lo que aparecía en el fondo del recipiente. Algo parecido sucederá con el sulfato de cobre y con el ác. bórico.

 

En el caso del sulfato de cobre y del ác. bórico, si calentamos un poco el agua, puede acelerarse el proceso de disolución (ya que ambas sustancias incrementan notablemente su solubilidad en agua con la temperatura), pero tendremos que tomar la precaución de esperar después un tiempo (quizá removiendo la disolución para que sea más breve) a que se enfríe y retirar entonces la fase líquida como disolución saturada. Con la sal común no nos sirve esto: sólo paciencia para esperar a que se disuelva (ya que su solubilidad en agua apenas varía con la temperatura).

 

Lo importante no es que las disoluciones originales sean exactamente saturadas, sino que las que se obtengan a partir de estas tengan respectivamente una concentración de ½ y ¼: para así observar la influencia de la concentración en la velocidad del proceso y en las dimensiones de los cristales obtenidos.

 

Cuando la práctica se realiza en una época lluviosa (p. ej. en octubre), aunque la cristalización vaya bien, cuando llegan días húmedos los cristales de NaCl absorben agua (por lo que se retrasa el proceso).

 

2) Cristalización por sublimación y por solidificación

 

Conviene tomar la precaución de llevar a cabo esta parte de la práctica cerca de la ventana del laboratorio (los gases de azufre y de naftaleno son tóxicos y aquéllos, además muy irritantes).

 

Como el proceso de cristalización en estos casos es rápido, puede realizarse esta parte de la práctica el día que consideremos ya terminada la cristalización por precipitación (los alumnos sencillamente observarán ese día las características de todos los cristales).

 

Los conos de cartulina con hilo cosido por dentro no son fáciles de fabricar (al menos para los que somos un poco torpes con las manualidades): por experiencia, vale la pena que los alumnos vean los cristales de naftalina en el cono y en los hilos sin necesidad de romper la estructura (los cristales se ven bien y se ahorra mucho trabajo).

 

Al terminar la práctica, podemos tirar los restos de azufre ya sólido en la papelera. Los de naftaleno mejor no (salvo que deseemos que nuestro laboratorio huela igual que un armario durante mucho tiempo): si lo hacemos, mejor será que atemos la bolsa de plástico que los contiene, para que no sigan sublimándose.