CRECIMIENTO DE CRISTALES DE SULFATO DE COBRE
El crecimiento de cristales es un fenómeno muy común en la naturaleza, de ahí que sea relativamente fácil de observar.
Para este caso se ha convocado un concurso de crecimiento de cristales entre los estudiantes de grado noveno y el tiempo límite será de un mes a partir de la práctica de laboratorio correspondiente. Si quieren obtener cristales de buena calidad tienen que ser muy cuidadosos, por ejemplo, evitando someter el recipiente en el que esté creciendo el cristal a vibraciones innecesarias o evitando que caigan partículas extrañas en las disoluciones que preparen.
Para obtener un cristal a partir de una disolución es necesario que esta disolución esté sobresaturada de la sal en cuestión, esto es, que la concentración de la sal en la disolución sea mayor que la de equilibrio para esa temperatura. Por tanto, se debe preparar una disolución sobresaturada de CuSO4·5H2O (Sulfato de cobre pentahidratado).
Para comprender el concepto de disolución sobresaturada se puede realizar en casa una sencilla experiencia, para la cual sólo es necesario un vaso de agua, sal común (cloruro sódico, NaCl) y una fuente de calor. Se toma el vaso con unos 100 ml de agua, se añade una cucharadita de cloruro sódico y se agita hasta la completa disolución de la sal. Se añade otra cucharadita de cloruro sódico y se vuelve a agitar hasta que ésta se disuelve totalmente. El proceso se repite hasta que ya no es posible disolver más cloruro sódico. Se filtra o se decanta la disolución resultante, que estará saturada, a la temperatura ambiente, de cloruro sódico. Pues bien, una disolución sobresaturada es aquella que tiene aún más cloruro sódico en disolución. ¿Cómo es posible entonces preparar esta disolución si ya no se puede disolver más cloruro sódico? Sencillo, se puede disolver más cloruro sódico si se calienta la disolución. Así se prepara una disolución saturada a una temperatura mayor que la ambiente. Si se deja enfriar la disolución inmediatamente dejará de estar saturada para volverse sobresaturada.
Implementos:
50 g de sulfato de cobre
Agua del grifo
Un plato sopero
Un frasco de vidrio (de nescafé) con un pequeño agujero en la tapa (que pase el hilo)
Un palito
20 cm de hilo de pescar
Unas tijeras
Un embudo
Papel de filtro de café o leche
Balanza
Un fogón de cocina o un mechero
Procedimiento
En primer lugar, se disuelven 50 g de sulfato de cobre en 100 ml de agua muy caliente. Así se prepara una disolución sobresaturada, la cual tiene color azul debido a la presencia del complejo Cu(H2O).
A continuación se filtran las impurezas con un embudo y papel de filtro y se vierte la disolución en el plato sopero, colocado en un lugar muy estable (sin vibraciones). Unas tres horas después aparecerán varios cristales pequeños en el fondo del plato. Se extrae de la disolución el de mayor tamaño y se ata al hilo de pescar, que debe estar muy limpio; el otro extremo del hilo se pasa por la tapa y se ata al palito. Posteriormente, se añaden 50 g de sulfato de cobre y 100 ml de agua a la disolución anterior y se calienta hasta se que disuelva todo el sulfato de cobre. Se filtra la disolución y se vierte en un frasco limpio. Transcurrido el tiempo necesario para que la disolución se enfríe, se introduce el cristal en la disolución. De esta forma se favorece que únicamente crezca el cristal que tenemos atado al lápiz y que no se formen nuevos cristales. En un día el cristal de sulfato de cobre se hará mucho más grande, agotando su “combustible”.
Para continuar el crecimiento se retira el cristal y se calienta de nuevo la disolución, añadiendo la cantidad de sulfato de cobre que se ha “perdido” al formar el cristal. Según la paciencia y tiempo que se tenga se obtendrá un cristal más o menos grande. Si se quiere continuar creciendo el cristal se debe usar un recipiente mayor que permita su crecimiento.
Conviene destacar que suelen crecer cristales pequeños sobre la superficie del cristal gigante. Si se quiere mantener la simetría triclínica del cristal original es preciso retirarlos cada vez que se cambie la disolución; en caso contrario, se obtendrá un cristal gigante en cuya superficie crecerán muchos cristales pequeños con múltiples orientaciones aunque siempre con la misma simetría, lo cual puede resultar más atractivo desde un punto de vista estético.