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OBTENCION DE CRISTALES DE SULFATO DE HIERRO (II)
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Lima – Perú
2015
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RESUMEN
En presente trabajo se realizó con el objetivo de obtener cristales de sulfato de
hierro (II).
Como resultado se presenta la curva de solubilidad obtenida a partir de una
solución que contiene 40 g. de sulfato ferroso por cada 100ml. de agua
bidestilada.
Se concluye que el crecimiento cristalino es de 4 mm por día aproximadamente
observándose formas cristalinas monoclínicas pinacoidales.
Palabras clave: Cristalización, nucleación, curva de solubilidad, solución,
solución saturada, solución sobresaturada, pinacoides.
ABSTRACT
In this work it was done in order to obtain crystals of iron sulfate (II).
As a result the solubility curve obtained from a solution containing 40 g of ferrous
sulfate per 100ml. of bidistilled water.
We conclude that the crystal growth is 4 mm day about pinacoids observed
monoclinic crystalline forms.
Keywords: Crystallization nucleating solubility curve solution, saturated solution,
supersaturated solution.
1.0. INTRODUCCÍÓN
En la actualidad la literatura es
escasa con respecto a aplicar el
método más correcto para obtener
cristales del sulfato de hierro (II) y
conocer las formas que estos
presentan, esto nos servirá para
conocer cómo se forman los
minerales a partir de soluciones
sobresaturadas, y cómo influyen en
el crecimiento varios factores como
son la temperatura, presión e
impurezas presentes en la solución.
El objetivo principal del presente
trabajo es obtener cristales de sulfato
de hierro (II).
El trabajo está organizado en cuatro
partes, primero se revisan los
conceptos centrales con respecto al
proceso de cristalización, en segundo
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lugar se desarrolla un metodología
basada en la experimentación, donde
se busca encontrar la proporción más
adecuada para la obtener gérmenes
cristalinos y lograr el crecimiento de
estos, posteriormente se hace un
análisis de resultados donde se
obtiene la curva de solubilidad.
Finalmente se presentan las
conclusiones donde se argumenta
que la nucleación y el crecimiento de
cristales de sulfato de hierro se da
cuando se prepara una solución que
contiene 40 g. de sulfato ferroso por
cada 100ml. de agua bidestilada,
presentando formas cristalinas
monoclínas pinacoidales.
2.0. MARCO TEÓRICO
2.1. Conceptos previos
Cristalización
Es un proceso de formación y
crecimiento de cristales a partir de un
sólido amorfo, un líquido o un gas.
Cristal
Es un sólido que posee una estructura
atómica ordenada, que puede
manifestarse exteriormente en la
existencia de caras planas que
presentan entre sí relaciones de
simetría.
Para que un cristal pueda
desarrollarse bien, son necesarias
algunas condiciones:
Tiempo: Si la formación de los
enlaces se hace con rapidez, los
átomos e iones que forman el mineral
no podrán disponerse ordenadamente
y formarán vidrio, o los cristales
tendrán un escaso desarrollo.
Espacio: Para que un cristal se
desarrolle bien es necesario que
disponga de espacio libre para crecer.
Si hay limitaciones espaciales se
producirán interferencias por el
crecimiento simultáneo de cristales
próximos y ninguno de ellos
adquirirá su forma geométrica.
Reposo: Un ambiente turbulento
dificulta el proceso de desarrollo de
los cristales.
2.2. Métodos de cristalización
El proceso por el que se originan los
cristales recibe el nombre de
cristalización, la cual puede
producirse por:
Recristalización: se produce cuando
un mineral ya cristalizado sufre una
alteración de las condiciones
fisicoquímicas que provocan un
cambio en la posición de los
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elementos de la red cristalina
formando un cristal diferente sin que
se produzca un cambio de estado. Un
ejemplo es la andalucita.
Precipitación química: a partir de
una disolución acuosa. Los iones
disueltos se enlazan entre sí a medida
que el disolvente desaparece o
cambian las condiciones de
solubilidad. Así se forman la halita o
el yeso.
Sublimación: de sustancias disueltas
en gases. Por ejemplo, en los
conductos volcánicos, los gases que
escapan solidifican al contacto con el
exterior, formando cristales. Esto
ocurre con el azufre.
2.3. Mecanismo de la
cristalización
a. Sobresaturación de la solución
Una solución la cual está en
equilibrio con la fase sólida se dice
que está saturada con respecto al
sólido. Sin embargo, es relativamente
fácil prepara una solución que
contenga más sólido disuelto que el
presentado por la condición de
saturación, en este caso se dice que la
solución está sobresaturada.
Tanto la formación de los cristales
como su crecimiento tienen la misma
fuerza impulsora que es la
sobresaturación de la solución.
b. Formación de núcleos
cristalinos
La preparación de la materia
cristalina partiendo de una solución
comprende dos etapas: primero
tienen que formarse los cristales y
después crecer alrededor de núcleos,
por consiguiente la teoría puede
dividirse en dos partes:
Nucleación o formación de
núcleos cristalinos
Crecimiento resultante de los
mismos
Nucleación
La nucleación es la formación
espontanea o inducida de los
primeros cristales de soluto o puede
definirse como la generación
espontánea o inducida de una fase
más estable en la cual un cristal es
capaz de crecer.
Probablemente el mecanismos de
nucleación es como sigue: pequeñas
estructuras son formadas, primero
por la colisión de dos moléculas,
luego el choque de otra con el par
formado y así sucesivamente hasta
formas nuevos núcleos, estos núcleos
pueden existir momentáneamente
porque, además de la fuerzas
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atractivas y repulsivas entre
moléculas, existe otra fuerza
destructiva de las moléculas del
solvente sobre los núcleos formados.
El proceso de construcción, el cual
ocurre muy rápidamente solamente
puede continuar en regiones locales
de muy alta concentración, muchos
de estos núcleos se disuelven debido
a su extrema inestabilidad, sin
embargo, cuando estos núcleos
alcanzan un tamaño critico pasan a
ser estables y el proceso de
desarrollo del cristal alrededor de
ellos.
c. Crecimiento del cristal
Tan pronto como un núcleo estable,
o sea partículas más grandes que el
tamaño critico han sido formados en
un sistema sobresaturado, empiezan
a crecer en la forma de cristales de
tamaño visible.
Básicamente el crecimiento del
cristal consiste en dos pasos: difusión
de los iones o moléculas a la
superficie del cristal en crecimiento y
la deposición de estos iones sobre la
superficie.
El crecimiento del cristal es un
proceso difusional modificado por el
efecto de la superficie solida sobre
la cual ocurre crecimiento. Las
moléculas o iones del soluto llegan a
las caras en desarrollo del cristal por
difusión a través de las fase de
liquida. Cuando llegan a la superficie
las moléculas o iones deben ser
aceptadas por el cristal y organizados
dentro del enrejado.
3.0. METODOLOGÍA
El esquema metodológico seguido
por la investigación fue la siguiente:
Inicialmente se realizó un trabajo de
recopilación y análisis de
información existente: crecimiento
de otros cristales, uso de tablas de
solubilidad de otros cristales, uso
tablas de solubilidad del sulfato de
hierro.
Posteriormente se usó la tabla de
solubilidad (fig. 1) como punto de
partida para obtener la proporción
correcta soluto/solvente para que se
obtengan gérmenes cristalinos como
también para el crecimiento de
cristales de sulfato de hierro (II).
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Figura 1. Solubilidad de sulfato ferroso en agua en
función de la temperatura.
Procedimiento
Día 29 de abril del 2015.
Hora 6:30 am. – realización del experimento.
Añadí 40g de sulfato de hierro
(II) en el vaso de precipitado
que contiene 80ml de agua
bidestilada, removí y puse a
calentar en baño maría hasta que
se disuelva todo el soluto.
Deje enfriar por 40 minutos,
después de 3 horas se nota la
aparición de gérmenes
cristalinos y después de 12 horas
se forman cristales
monoclínicos.
Día 29 de abril del 2015.
Hora 6:30 pm. – observación.
Se vertió el líquido sobrante en un recipiente plano y se dejó reposar.
Día 30 de abril del 2015.
Hora 6:30 am. – observación.
Se observan gérmenes
cristalinos, de los cuales se
eligieron tres para hacerlos
crecer. Se eligió un cristal y se
introdujo en un vaso de
precipitado que contiene una
solución de 35 g de sulfato de
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hierro por 100 ml. de solvente.
El cristal después de 24 horas se
disolvió.
Día 1 de Mayo del 2015.
Hora 6:30 am. – observación.
En el recipiente plano se dejó un
poco de solución y algunos
cristales, se observó crecimiento
de estos.
Día 2 de Mayo del 2015.
Hora 6:30 am. – observación. Se observó el crecimiento de
cristales.
Día 3 de Mayo del 2015.
Hora 6:30 am. – observación.
Se observó el crecimiento de
cristales.
Día 4 de Mayo del 2015.
Hora 6:30 am. – observación.
Se notó crecimiento de cristales
y se procedió a retíralos.
De acuerdo a los datos tomados
desde el día 1 al 4 de mayo, el
crecimiento promedio de los cristales
es 4mm por día aproximadamente.
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Se observan cristales de diferentes
tamaños en un rango 6 a 20 mm.
4.0. ANALISIS DE
RESULTADOS
Cuando se empezó a realizar el
experimento para obtener cristales de
sulfato de hierro (II) heptahidratado,
se usó la curva de solubilidad abajo
mostrada.
Figura N° 2
Después de haber preparado varias
soluciones, variando la concentración
del soluto y basados en los resultados
obtenidos, se procedió a realizar la
tabla de solubilidad de peso en g de
soluto por cada 100 ml de solución
vs temperatura.
Figura N° 3 - Curva de solubilidad de sulfato
de hierro (II)
La curva de solubilidad nos dice que
40g de sulfato de hierro (II) se
disuelve a una temperatura de 50 °C,
donde se observa que hay
sobresaturación que conlleva a la
aparición de gérmenes cristalinos y
posterior crecimiento de estos.
5.0. CONCLUSIONES
Determinamos una metodología
para la obtención de cristales a
partir de sulfato de hierro (II),
que consiste en preparar una
solución de concentración de
40g soluto/100ml de agua
bidestilada, luego calentar en
baño maría hasta disolver toda la
solución y verter está en un
recipiente plano de 15 por 15 cm
y dejar reposar.
La concentración exacta en
gramos de sulfato de hierro (II)
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por cada 100 mililitros es de 40g
/100mL, tanto para la nucleación
como para el crecimiento de los
cristales respectivamente, que es
de 4mm por día.
Obtuvimos la curva de
solubilidad basado en nuestros
resultados.
Las formas que presentaron los
cristales son pinacoides del
sistema monoclínico.
6.0. REFERENCIAS
BIBLIOGRAFICAS
http://www.uhu.es/
museovirtualdemineralogia/
http://portalweb.sgm.gob.mx/
museo/es/minerales/mineralogia
http://www.foro-minerales.com/
forum/
http://www.mineralogia.pl/
http://es.scribd.com/doc/
60792778/Cristalizacion-
Sulfato-ferroso#scribd
http://
www.geologiadesegovia.info/
ASAM/
https://www.youtube.com/
watch?v=TEmGSOzw3Hs
