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St.
Matthew´s
College
Concurso de Crecimiento de Cristales para Colegios
Secundarios - Asociación Argentina de Cristalografía Tercera Edición - Año 2016
Experimento de crecimiento
cristalino aplicado a expresión
artística
Institución: St. Matthew´s College - Sede
fundadora
Localidad: Ciudad Autónoma de Buenos
Aires
Alumnos: Grand Matías
Moragues Salas Juliana
Ramos Juan Ignacio
Curso: Senior 2 (4°año)
Docente: Vignale Federico Agustín
Año: 2016
Introducción
El sulfato de cobre (II) es un compuesto químico que cristaliza como una sal pentahidratada
de color azul intenso: Cu2SO4.5H2O. Dependiendo del medio y las condiciones del ambiente se
pueden crecer monocristales o policristales de sulfato de cobre, siendo ambos fáciles de obtener. El
crecimiento de un monocristal de sulfato de cobre se realiza generalmente por evaporación de una
solución saturada de dicho compuesto.
Por otro lado, el bórax o heptaoxotetraborato de sodio es un compuesto químico que
cristaliza como una sal decahidratada blanca: Na2B4O7.10H2O. Al igual que con el sulfato de cobre (II),
se pueden crecer monocristales o policristales por evaporación de una solución saturada de bórax.
Sin embargo, en este caso, los policristales son más fáciles de obtener que los monocristales.
Debido a que ambas sales son solubles en agua pero insolubles en etanol, es posible utilizar
dicha propiedad para realizar obras artísticas con cristales en un medio líquido compuesto por
etanol. Por lo tanto, el objetivo del trabajo fue realizar una representación del fondo marino a partir
de monocristales de sulfato de cobre de distintos tamaños y policristales de bórax en un medio con
etanol.
Desarrollo experimental
Para lograr la representación del fondo marino se construyó un pólipo y una medusa, ambos
representantes del phylum Cnidaria, los cuales luego se introdujeron en una pecera de 24 litros con
etanol. Para la elaboración de los tentáculos de la medusa, en primer lugar, se obtuvieron
monocristales de sulfato de cobre de distintos tamaños como se describe a continuación:
1. Teniendo en cuenta la curva de solubilidad del sulfato de cobre en agua en función de la
temperatura, se pesaron 80 gr de sulfato de cobre (II) con una balanza digital y se disolvieron
en 200 ml de agua destilada por calentamiento con mechero de Bunsen en un vaso de
precipitado.
2. Una vez disuelto el sulfato de cobre, se tapó el vaso de precipitado y se lo dejó enfriar
lentamente.
3. Posteriormente se purificó la solución. Para ello, primero se agregaron 20 gotas de peróxido
de hidrógeno (H2O2) que transforma el sulfato de hierro II (FeSO4) en sulfato de hierro III,
(Fe2(SO4)3) y 20 gotas de ácido sulfúrico 20%m/m que evita la hidrólisis del sulfato de cobre y
sirve de medio ácido. Luego se pasó la solución por un embudo de Büchner con papel de
flitro a un kitasato en baño María.
4. A continuación, se dejó enfriar la solución en placas de Petri a temperatura ambiente hasta
que se obtuvieron núcleos bien definidos de monocristales.
5. Finalmente se tomaron dichos núcleos y se introdujeron en placas de Petri con nuevas
soluciones saturadas purificadas (80 gr de sulfato de cobre/200 ml de agua destilada).
El crecimiento de los monocristales fue interrumpido a distintos tiempos con el objetivo de
conseguir diferentes tamaños de los mismos.
Una vez obtenidos los monocristales de sulfato de cobre (II), se los pegó con silicona a
distintas tanzas en orden decreciente de tamaño y de esta manera se obtuvieron los distintos
tentáculos de la medusa.
B
A
C
Figura 1: Imágenes que comparan el tamaño de los monocristales de sulfato de cobre (II) obtenidos.
A: Monocristal de 0,5 cm de lado. B: Monocristal de 1 cm de lado. C: Monocristal de 1,5 cm de lado.
Figura 2: Imagen de los monocristales de sulfato de cobre (II) dispuestos en orden decreciente de
tamaño.
Para la elaboración de la campana de la medusa, primero se utilizó una impresora 3D para
obtener el molde de la misma. En segundo lugar se pintó el molde con pinturas resistentes al agua y
se realizaron cinco perforaciones, que luego serían utilizadas para sujetar los tentáculos.
A
B
Figura 3: Imágenes del molde de la campana de la medusa pintado primero con pintura blanca (A) y
segundo con pintura azul, verde y amarilla (B).
Posteriormente se crecieron policristales de bórax sobre el molde de la campana como se
detalla a continuación:
1. Teniendo en cuenta la curva de solubilidad del bórax en agua en función de la temperatura,
se pesaron 600 gr de bórax con una balanza digital y se disolvieron en 1000 ml de agua
destilada por calentamiento con mechero de Bunsen.
2. Una vez disuelto el bórax, se pasó la solución por un embudo de Büchner con papel de flitro
a un kitasato en baño María, con el objetivo de filtrarla.
3. A continuación, se colocó la solución en un cristalizador, se sumergió en la misma el molde
de la campana y se lo dejó enfriar a temperatura ambiente hasta que se obtuvo la primera
capa de policristales de bórax sobre el molde.
4. Cada cuatro días se calentó la solución y se agregaron 50 gr más de bórax. Este proceso se
repitió durante dos semanas.
A
B
Figura 4: A: Imagen del molde de la campana sumergido en la solución saturada de bórax. B: Imagen
del molde de la campana cubierto por policristales de bórax.
Una vez obtenida la campana de la medusa cubierta por policristales de bórax, se sujetaron
los tentáculos compuestos por los monocristales de sulfato de cobre (II) a la misma, dando por
finalizada la elaboración de la medusa.
Para la construcción del pólipo, en primer lugar
se utilizó una impresora 3D para obtener el molde del
mismo y luego sobre éste se crecieron policristales de
bórax de la misma manera en que se procedió para la
campana de la medusa, con la diferencia de que se
utilizó un colorante vegetal rojo para darle un leve tono
rosado al mismo.
Figura 5: Imagen del molde del pólipo sumergido en
una solución saturada de bórax con colorante vegetal
rojo.
Por último, se verificó la insolubilidad del sulfato de cobre (II) y del bórax en etanol. Para
ello, se colocó un monocristal de sulfato de cobre (II) en un tubo de ensayo con agua y en un tubo
de ensayo con etanol 95%, y al cabo de una semana se observaron los resultados. Del mismo modo,
se colocó un policristal de bórax en un tubo de ensayo con agua y en un tubo de ensayo con etanol
95%, y se observaron los resultados transcurrida una semana.
Corroborada la insolubilidad de las sales en etanol y finalizada la elaboración del pólipo y de
la medusa, se los colocó en una pecera de 20cm x 40cm x 30cm con 20 litros de etanol 95% y arena
blanca. Con el objetivo de hacer flotar la medusa en el medio líquido, se introdujo una boya con aire
dentro de la campana.
Resultados y Discusión
Etanol 95%
Agua destilada
A
Etanol 95%
Agua destilada
B
Figura 6: Imágenes de los monocristales de sulfato de cobre (II) sumergidos en etanol 95% y agua
destilada. A: Imagen del experimento a tiempo cero. B: Imagen del experimento transcurrida una
semana.
Etanol 95%
A
Agua destilada
Etanol 95%
Agua destilada
B
Figura 7: Imágenes de los policristales de bórax sumergidos en etanol 95% y agua destilada.
A: Imagen del experimento a tiempo cero. B: Imagen del experimento transcurrida una semana.
Como se puede ver en las figuras 6 y 7, las sales de sulfato de cobre (II) y de bórax
resultaron ser solubles en agua destilada pero insolubles en etanol.
Conclusiones
Figura 8: Imagen de la pecera de 20cm x 40cm x 30cm con 20 litros de etanol 95%, arena blanca, el
pólipo, la medusa y luz blanca.
Conclusiones
La representación del fondo marino a partir de monocristales de sulfato de cobre de
distintos tamaños y policristales de bórax en un medio con etanol se llevó a cabo con éxito. Si bien
requirió de muchos días de esfuerzo, los resultados fueron satisfactorios y se espera que sirva de
inspiración a futuros participantes del concurso para realizar otras representaciones artísticas o
desarrollos tecnológicos con cristales en un medio líquido.
Bibliografía
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E. Flint (1966), Principios de Cristalografía, Moscú, Rusia, Editorial Paz.
F. Alton Wade, Richard B. Mattox (1976), Elementos de Cristalografía y Mineralogía, Editorial
Omega.
https://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_cobre_(II)
https://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3rax