PRÀCTICA 9. Jardí Químic

Cristal·lització

Objectiu: Aconseguir la formació de cristalls purs d’uns compostos específics que

s’utilitzaran posteriorment per realitzar la pràctica del jardí químic.

Material

• 10 vasos de precipitats 100 ml

• Bany de sorra

• Balança de precisió 0,01g

• 5 espàtules

• Paper de filtre

• 5 embuts

• Tisores

Productes

o 10g nitrat de níquel (II) hexahidratat

o 10g nitrat de cobalt (II) trihidratat

o 10g clorur de coure (II) hexahidratat

o 10g clorur de magnesi hexahidratat

o 10g clorur d’alumini hexahidratat

o 25ml d’aigua destil·lada

Informació:

La cristal·lització és un procés pel qual es forma un sòlid cristal·lí. Aquest procés

s’utilitza per purificar substàncies sòlides, és un procés on les espècies que

constitueixen la xarxa cristal·lina s’enllacen per formar cristalls. Aquests cristalls

s’obtenen en refredar una dissolució saturada en calent del compost sòlid en un

dissolvent adient. El dissolvent o mescla de dissolvents es seleccionarà d’acord amb la

solubilitat del sòlid i de les impureses Així doncs, s’ha de trobar un dissolvent en què el

compost sòlid que volem cristal·litzar sigui soluble en calent i insoluble en fred.

Procediment:

1. S’agafen els diferents compostos i amb la balança i l’espàtula es mesuren 10 g

de cadascun i es posen en els vasos de precipitats.

2. S’aboquen a cada vas de precipitats 5 ml d’aigua destil·lada i es posen els 5

vasos de precipitats al bany de sorra a 65ºC.

3. Quan s’ha evaporat part de l’aigua s’agafen 5 vasos de precipitats nous i es

filtren les solucions anteriors, per tal d’eliminar les impureses.

4. Es deixen refredar les solucions filtrades a temperatura ambient per obtenir la

cristal·lització dels diferents compostos. Per aconseguir una cristal·lització més

eficaç, es rasca amb una vareta de vidre el vas de precipitats per dins.

Obtenció dels cristalls

Font:Pròpia

Objectiu: Aconseguir obtenir el jardí químic a partir dels cristalls purificats en la

pràctica anterior.

Material i productes:

• Vas de precipitats 1l

• 400ml de silicat sòdic comercial

• 200ml d’aigua destil·lada

• Cristalls:

o Nitrat de níquel (II) hexahidratat

o Nitrat de cobalt (II) trihidratrat

o Clorur de coure (II) hexahidratat

o Clorur de magnesi hexahidratat

o Clorur de ferro (III)

o clorur d’alumini hexahidratat

Informació:

El jardí químic és un petit “bosc” de branques o figures verticals formades per la

precipitació de sals insolubles. Amb el silicat de sodi, també conegut com a “vidre

soluble”, i amb sals de colors solubles en aigua (per exemple: clorur de ferro (II), clorur

de magnesi, clorur de coure (II),...) es poden generar formes o figures arborescents de

diferents colors. Aquestes estan constituïdes per petits cristalls superposats de silicat

dels diferents cations metàl·lics. Les branques que es formen, són causa de que la

majoria dels silicats dels metalls de transició són insolubles en aigua.

Procediment:

1. S’agafa el vas de precipitats i s’aboquen 400ml de silicat sòdic i 200ml d’aigua

destil·lada.

2. Es llencen els cristalls dels diferents compostos al vas de precipitats amb

l’ajuda d’una espàtula.

3. S’esperen uns minuts, i s’observen les formes que van creant els cristalls.

Reaccions i explicació científica

Les sals utilitzades a la pràctica són solubles en aigua, per tant, a l’entrar en contacte

amb l’aigua, els ions de les sals es dissocien i els cations metàl·lics reaccionen amb

l’ió silicat que es troba en dissolució, formant els compostos insolubles.

Reaccions

1. Na2SiO3(s)↔2Ni+(aq)+ SiO32-

(aq)

2. Ni(NO3)2(s)↔Ni2+(aq)+2NO3

-(aq)

3. Co(NO3)2(s)↔Co2+(aq)+2NO3

-(aq)

4. CuCl2(s)↔Cu2+(aq)+2Cl-(aq)

5. MgCl2(s)↔Mg2+(aq)+2Cl-(aq)

6. FeCl3(s)↔Fe3+(aq)+3Cl-(aq)

7. AlCl3(s)↔Al3+(aq)+3Cl-(aq)

8. Ni2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Ni(SiO3)(s)

9. Co2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Co(SiO3)(s)

10. Cu2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Cu(SiO3)(s)

11. Mg2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Mg(SiO3)(s)

12. Fe3+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Fe2(SiO3)3(s)

13. Al3+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Al3(SiO3)3(s)

Una possible explicació al fenomen de formació d’aquestes estructures o figures

arborescents està basada especialment en dos conceptes: l’osmosi i la diferència de

densitat. Aquests compostos insolubles formen una membrana porosa i relativament

permeable a l’aigua de la solució de silicat. Pel procés d’osmosi, l’aigua de la solució

de silicat entra per aquesta membrana semipermeable, augmentant el volum del

precipitat i aquest fet causa la ruptura de la membrana; el catió metàl·lic i l’ió silicat

entren un altre cop en contacte i formen una nova membrana i així successivament. La

flotabilitat i el fet de que el precipitat creixi cap a la superfície formant branques, es pot

explicar perquè la densitat de dins del precipitat és menor que la densitat de la solució

de silicat i el precipitat creixerà cap a la superfície tot formant aquest tipus de

branques.

Formació del Jardí químic

Font: Pròpia