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Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales

Decimotercera Edición

Facultad de Química - UdelaR

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¿Quiénes somos?

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  • Acercar el mundo de la química y la cristalografía
  • Incentivar el interés por la ciencia y la investigación
  • Aplicar el método científico
    • Registro del proceso y los resultados
    • Trabajo en equipo

Objetivos del CNCC

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  • ¿Qué es un cristal? ¿Dónde hay cristales?
  • Cristales que no son cristales
  • Crecimiento de Cristales a partir de una solución
  • Compuestos de trabajo
  • Técnicas
  • El concurso

Contenido

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Sólido cuyos átomos, moléculas, o iones constituyentes están ordenados en las tres dimensiones espaciales. 

¿Qué es un cristal?

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De Wikipedia en Español:

  • “un cristal es un sólido homogéneo que presenta un orden interno periódico de sus partículas reticulares, sean átomos, iones o moléculas.”

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De Wikipedia en Inglés:

  • “Un cristal o sólido cristalino es un material sólido cuyos átomos, moléculas, o iones constituyentes están dispuestos en un modelo ordenado que se extiende en las tres dimensiones espaciales. Además de su estructura microscópica, los cristales grandes son normalmente identificables por su forma geométrica macroscópica, formada por caras planas con orientaciones específicas, características.”

¿Qué es un cristal?

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  • Sólido homogéneo
  • Ordenamiento interno (puede no ser periódico)
  • Caras planas, aristas rectas, vértices agudos
  • Relación geométrica (ángulo) entre caras bien definidas y constantes entre cristales de la misma composición.

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¿Qué es un cristal?

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Amatista

Dedos de cuarzo

Pirita

¿Qué es un cristal?

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¿Qué es un cristal?

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Diamante tallado

Diamante en bruto

¿Qué es un cristal?

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Estructura del diamante

Diamante en bruto

¿Qué es un cristal?

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Estructura del diamante

Diamante tallado

¿Qué es un cristal?

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Cuarzo

Vidrio

Cristales que no son Cristales

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Cristales que no son Cristales

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Crecimiento de cristales

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Sistema homogéneo de dos o más componentes

Solución

Ejemplos:

  • Aire seco
  • Cristal de rubí (solución de Cr en Al2O3 )
  • Sal fluorada o iodada

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Soluto/s: componentes minoritarios

Solvente: componente mayoritario

Crecimiento de cristales

Generalmente:

Mezcla de un sólido o un líquido (soluto) en un solvente líquido

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Las concentraciones se expresan en g/L o mol/L, ppm

Crecimiento de cristales

  • Concentración: Cantidad de soluto que forma parte de una masa o volumen de solución
  • Solución Saturada: Solución de un soluto sólido (A) en el solvente líquido (S) en equilibrio químico con A sólido. 

Si agrego A sólido a la solución no aumentará la concentración de A . Todo el sólido agregado permanecerá sin disolver. La solución es estable en el tiempo y no forma cristales.

Solubilidad de un sólido (A) en un líquido (S): máxima cantidad de soluto (A) que se puede disolver en una cantidad determinada de solvente (S).

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Crecimiento de cristales

Solubilidad de un sólido en un líquido:

Depende del tipo de interacción fisicoquímica que se establece entre las moléculas, iones o partículas del sólido en solución y las moléculas del solvente y es imposible de prever teóricamente.

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En general:

  • Solventes polares, disuelven sustancias iónicas o polares (agua disuelve sales, alcohol, ácidos y bases)
  • Solventes apolares, disuelven sustancias apolares (disán disuelve grasas y ceras)

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  • Temperatura
  • Presión
  • Presencia de otros solutos

Factores que afectan la solubilidad

Crecimiento de cristales

Curvas de solubilidad: variación de ésta con la temperatura.

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En general la solubilidad de una sal en agua aumenta con la temperatura (excepción CaSO4).

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  • Agregar más soluto
  • Reducir el volumen de la solución
  • Reducir la temperatura

Formas de obtener soluciones saturadas

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Crecimiento de cristales

Solución sobresaturada

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Cómo crecen los cristales

Solución sobresaturada:

contiene más soluto que el máximo que debería disolverse en las condiciones dadas

Equilibrio metaestable

Evoluciona hacia una forma estable

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Precipitación lenta (cristalización)

Cómo crecen los cristales

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Solidificación de un líquido

Cómo crecen los cristales

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Cómo crecen los cristales

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Cómo crecen los cristales

¿Qué pasa si colocamos un cristal en una solución en la zona estable?

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Cómo crecen los cristales

¿Y si lo colocamos en la zona metaestable?

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El crecimiento de cristales macroscópicos perfectos debe llevarse a cabo en la zona metaestable

Zona de crecimiento de semilla

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Crecimiento de semillas

Cómo crecen los cristales

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Sobre el Concurso

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Categorías del Concurso

  • Categoría 1: Participación grupal de estudiantes de primaria en el crecimiento de un jardín de cristales

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  • Categoría 2: Participación grupal de estudiantes de secundaria y bachillerato en el crecimiento de un cristal único

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Ver bases del concurso por más detalles:

http://www.cncc.fq.edu.uy

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Sustancias de trabajo

Monocristal

Jardines de Cristales

CuSO4·5H2O

KAl(SO4)2·12H2O

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Sobre el concurso

Más información

www.cncc.fq.edu.uy

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¡Esperamos sus cristales!

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