Cristales en crecimiento con el proyecto Borax

Introducción

¿Alguna vez has visto grandes cristales hermosos en un museo? Formas geométricas brillantes en un arco iris de colores decoran el salón de rock. ¿Alguna vez te has preguntado cómo se forman estos? En lo profundo de la Tierra, el magma gira como una masa fundida de roca líquida. A medida que el magma llega a la superficie de la Tierra, se enfría, obligando a las moléculas de la roca a unirse. A medida que se unen, las moléculas de roca se unen en un patrón repetitivo, lo que crea los hermosos cristales en exhibición.

Los cristales de cuarzo se forman debido a los cambios de temperatura de la roca fundida.

Aunque no usaremos roca fundida hoy, modelaremos el proceso de formación de cristales usando un químico llamado bórax disuelto en agua. Sin embargo, si desea obtener más información sobre la formación de cristales de roca, consulte este artículo: Cristal: definición, tipos, estructura y propiedades

Antes de comenzar nuestro experimento, piense en las causas de la formación de cristales. ¿Qué crees que tendremos que hacer con el polvo de bórax para que forme cristales?

Materiales

• 4 cucharadas de bórax
• 4 ” de cuerda
• Una olla o tetera para calentar agua
• Un frasco de vidrio de 8 onzas
• Lápiz
• Una cuchara para revolver y mezclar el bórax.
• Guantes de cocina
• Agua

Pasos

1. Comience atando la cuerda al centro del lápiz.

¡¡Consejo de Seguridad!! Tenga cuidado al hervir el agua. Solo toque la olla con guantes de cocina y busque la ayuda de un adulto.

2. A continuación, prepare su agua caliente. Caliente 8 onzas de agua o más en la estufa hasta que hierva.

3. Vierta el agua hirviendo en su frasco hasta que esté aproximadamente a 1 ” de la parte superior.

¡¡Consejo de Seguridad!! Nunca toque el bórax con las manos desnudas y mantenga la cara alejada del frasco mientras lo disuelve.

4. Ahora, disuelva una cucharada de bórax en el agua. Revuelva hasta que el bórax se disuelva.

5. Repita el paso 4 con el bórax restante, asegurándose de que cada cucharada esté completamente disuelta antes de agregar la siguiente.

6. Ahora, suspenda el lápiz a lo largo de la abertura del frasco, permitiendo que la cuerda cuelgue en la solución de bórax.

7. Deje reposar el frasco durante la noche. Cuando regrese al día siguiente, examine la cuerda en busca de formación de cristales.

Configuración del experimento

Solución de problemas

Asegúrese de disolver el bórax por completo antes de agregar la siguiente cucharada. Es crucial disolver todo el bórax para la formación de cristales. Si sus cristales aún no se forman, puede intentar poner el frasco de solución de bórax en un baño de hielo frío. Esto enfriará la solución más rápido y promoverá la formación de cristales.

Preguntas de discusión

¿Qué notó al día siguiente en su solución?

¿Por qué crees que la solución tuvo que enfriarse para que se formaran los cristales?

Cómo funciona

Antes de discutir el mecanismo detrás de la formación de cristales, necesitamos revisar algunos términos químicos. Las soluciones están hechas de un soluto y un solvente. El soluto es lo que estás disolviendo, en nuestro caso el bórax. El solvente está presente en una cantidad mayor y es en lo que se disuelve el soluto, en este experimento, el agua. Esta lección puede brindarle un repaso más detallado sobre las soluciones: ¿Qué es una solución en ciencia? – Definición y ejemplos

Solución de bórax

Cuando crea una solución, el soluto forma enlaces con el solvente. La cantidad de soluto que se puede disolver depende de la temperatura de la solución. En soluciones más frías, las moléculas están muy juntas y no hay mucho espacio para agregar soluto. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura, las moléculas se mueven más rápido y más separadas. Esto crea más espacio para el soluto en la solución. Por lo tanto, puede disolver más moléculas si una solución está más caliente.

Las moléculas del disolvente se separan a medida que aumenta la temperatura.

Hoy hicimos una solución sobresaturada . En este tipo de solución, el solvente se calienta y, por lo tanto, se puede disolver más soluto que el que se puede disolver a temperatura ambiente. Sin embargo, esta solución es muy delicada y cualquier disminución de temperatura hará que el soluto se salga de la solución. Para obtener más información sobre las soluciones sobresaturadas, consulte esta lección Solución sobresaturada: definición y ejemplo

A medida que nuestra solución se enfrió durante la noche, las moléculas de agua se ralentizaron y se acercaron, dejando menos espacio para el bórax. Las moléculas de bórax, con menos espacio en el agua, unidas a la cuerda. A medida que las moléculas de bórax se adhieren a la cuerda, más y más comienzan a unirse en un proceso llamado nucleación . Durante la nucleación, las moléculas de soluto se unen en un patrón repetitivo, lo que hace que se formen los cristales.