Presentamos nuestra investigación

Nos proponemos exponer nuestras investigaciones sobre cristalización dentro del concurso de "Cristalización en la Escuela".
El primer paso es elegir a tres representantes del grupo que realizarán la exposición en la Universidad de Almería, frente al jurado del concurso.
Hacemos un resumen de las investigaciones y preparamos un póster científico.
Preparamos varias ideas para realizar la exposición y buscar un título para el proyecto.

Decidimos:   Título: "Andarax, un valle de cristales"
                      Exposición: Presentamos una maqueta de nuestra comarca, representando con los cristales el encanto de la Alpujarra almeriense: 

• mostrando el río Andarax con sus dos zonas más conocidas, el nacimiento y las canales con los cristales de color azul; 
• los de color verde representando los cultivos de mayor tradición: los grandes olivos centenarios, almendros, parrales y las hortalizas, 
• nuestros cristales blancos representan algunos de los pueblos que encuentra en su recorrido; 
• las cumbres de Sierra Nevada representadas por los monocristales y 
• las numerosas cuevas que encontramos en nuestras sierras con las geodoas.

Y nos fuimos al concurso:

Séptima experiencia

¿Qué hacemos con las disoluciones?

Cada vez que realizamos una cristalización, obtenemos un volumen considerable de aguas madres (disoluciones saturadas). Nos planteamos utilizarlas para obtener nuevos cristales, para ello:

• Tomamos un volumen de la disolución y la calentamos en recipiente abierto para que se evapore parte del disolvente.
• Cuando observamos que se ha reducido el volumen, vamos tomando gotas y las colocamos sobre un portaobjetos para observarla al microscopio.
• Cuando observamos que se forman cristales dejamos de calentar y dejamos la disolución en reposo.

De esta forma hemos obtenido algunos cristales:

Son agrupaciones de prismas pequeños.

Sexta experiencia

Realizamos cristalizaciones en varios recipientes.

El procedimiento es similar al realizado con las geodas.

Quinta experiencia

La siguiente experiencia da respuesta a nuestra pregunta: ¿Cómo podemos hacer una geoda?

Para ello hemos cristalizado en recipientes de cerámica y vidrio.

Hemos comprado 4 maceteros: 3 pequeños y uno de mayor tamaño para hacer geodas. El recipiente de mayor tamaño lo pintamos con spray porque es de barro y debemos de impermeabilizarlo.

• Medimos el volumen de todos los recipientes: 1litro para cada macetero pequeño y 4 litros para el grande.
• Pesamos la cantidad de ADP necesario.
• Agregamos colorante a dos de los maceteros pequeños: azul en un recipiente y mezclamos azul y amarillo en otro.
• Aislamos los recipientes y los dejamos cristalizar.

Retiramos la disolución de todos los maceteros:

                         

   

• En el macetero grande solo han crecido cristales en la base. Queremos buscar la manera en la que crezcan cristales en las paredes. Para ello rallamos la superficie de la pared para que quede rugosa de manera que se pudieran adherir a ella.

Cuarta experiencia

En una sesión anterior pusimos una punta de un cristal en una disolución de ADP para intentar obtener un monocristal. Los resultados fueron negativos, la punta se disolvió, el cristal obtenido tenía una altura tres veces menor que la inicial. Nos surge preguntas:

¿Por qué se ha disuelto?

¿Qué debemos hacer para que crezca un monocristal?

En esta investigación realizamos un estudio de los factores que afectan al crecimiento de los monocristales; el procedimiento que hemos seguido:

1. Seleccionamos ocho puntos para crecer.

2. La ponemos sobre una base de plastilina dentro de un recipiente.

3. Vamos a valorar dos concentraciones diferentes: 0,5g/mL de H₂O y 0,4g/mL H₂O.

4. Introducimos los cristales a 2 temperaturas diferentes 35ºC y 45ºC.

5. Vamos a utilizar 2 ADP distintos: El del concurso y el ADP ya cristalizado de color verde.

6. De cada cristal medimos la masa, la altura y el grosor de la base.

7. Enumeramos los recipientes: Los números impares se crecen con ADP verde reciclado (recristalización). Los números pares con disolución de ADP del concurso.

8. Filtramos la disolución antes de agregarla para quitar los puntos de nucleación.

9. Después de alcanzar la temperatura ambiente, los dejamos en la disolución con el recipiente semiabierto durante 10 días. 

  

  

Conclusiones:

Analizando todos los valores de las tablas, el cristal que más ha crecido ha sido el 7, hay que considerar que se rompió la punta en una de las medidas y perdimos 1 cm. Por tanto las mejores condiciones de crecimiento se han dado con:

• ADP verde recristalizado.
• Una concentración de 0,4g/ml.
• La temperatura de la disolución de 35ºC.

También el cristal 3 ha tenido buenos resultados.

Tercera experiencia

En la tercera experiencia hemos determinado experimentalmente la solubilidad del ADP en función de la temperatura. El procedimiento utilizado:

• Preparamos un “Baño María” con una placa calefactora, olla, termómetro y agua.
• Introducimos un vaso de precipitados con 400 mL de agua, 300 g de ADP y un termómetro; dejamos preparados cuatro recipientes con 50 g de ADP.
• Calentamos y agitamos la disolución, al tiempo que controlamos las temperaturas para procurar un calentamiento lento.
• Extraemos muestras de 10mL de disolución siguiendo los pasos:
  * Preparamos y etiquetamos el recipiente de cristalización.
  * Dejamos la disolución en reposo durante 7 min.
  * Extraemos una muestra de 10 mL del centro de la disolución con la pipeta a la temperatura del baño.
  * Anotamos la temperatura de la disolución.
  * Medimos la masa de la muestra.
  * Dejamos en reposo hasta la evaporación total del recipiente (5 días) y volvemos a medir la masa.
  *Agregamos 100 g de ADP antes del punto 4 y 50 g antes de punto 5.
  * Con los datos construimos la tabla y gráfica siguiente:

Hemos puesto mucho cuidado en cada paso y ha sido todo un reto ya que hemos tenido que controlar cada acción. Además nos llevó mucho tiempo realizarla, toda la tarde.

Segunda experiencia

Hacemos una mesa redonda para exponer diferentes propuestas, nos basamos en las observaciones de los primeros cristales que hemos obtenido y en los que nos gustaría obtener.

¿Qué proponemos?

* Hacer cristales con colorante.

* Buscar la forma de obtener cristales de mayor grosor. Pensamos que hemos obtenido muchas puntas y finas porque la disolución, en el momento de empezar a cristalizar (nucleación) estaba sobresaturada debido a la eliminación de gran parte del disolvente por evaporación. Esto haría que se formen muchos núcleos y los iones amonio y dihidrogenofosfato se van uniendo rápidamente a ellos, como resultado cada cristal tienen muchos prismas, pero son finos y no muy altos.

Introducimos estos cambios:

• Durante el calentamiento mantenemos la disolución tapada, utilizamos un film de cocina para poder introducir la varilla y agitar. Con ello pretendemos evitar que se evapore mucha agua.
• En los últimos momentos del calentamiento agregamos un colorante alimentario. Preparamos cristales de cuatro colores: amarillo, rojo, azul y verde (mezcla de los colorantes amarillo y azul). En otro recipiente utilizamos fluoresceína, otro colorante amarillo.
• Las aguas madres las concentramos calentando en recipiente abierto, hasta que al observar una gota al microscopio vimos la formación de cristales, y las dejamos cristalizar.

Al igual que en la anterior experiencia, las disoluciones las dejamos en reposo hasta la siguiente sesión.

¿Qué observamos?

                                 

  

Podemos ver que se han formado cristales de de mayor tamaño, en cada cristal hay varias puntas de mayor grosor y altura, luego el tapar la disolución durante el calentamiento ha sido buena idea.

Los colorantes han funcionado bien, ha habido problemas con el rojo porque no tiene el color de la disolución. Hemos investigado que los colorantes son impurezas que se pueden incorporar al cristal de dos formas: entrando en la estructura del cristal o quedando adheridos a la superficie, esto depende del tamaño de las moléculas y de la intensidad de las fuerzas que establezcan con los iones del cristal.