Crescimento de Cristais de Sulfato de Cobre Penta-Hidratado

No século XVIII, o mineralogista francês René Hauy (1743-1822), pioneiro no estudo da geometria dos cristais, propôs que eles seriam constituídos por partículas organizadas de maneira regular. Essa teoria foi confirmada no início do século XX através de experimentos de difração de raios-X e do desenvolvimento de uma teoria de difração de ondas por um sistema periódico. Essas descobertas renderam o prêmio Nobel de Física a William Henry Bragg e William Lawrence Bragg, respectivamente pai e filho, em 1915.

 

A cristalização é um processo de separação em que é possível obter um composto sólido, tipicamente cristalino, a partir de uma solução saturada (isso é necessário para que exista um equilíbrio na concentração da interface). O crescimento dos cristais ocorre por meio da diferença de concentração entre a solução e a superfície do sólido. Segundo Jennifer Fogaça, "os formatos dos cristais são resultado do fato de seus constituintes, que podem ser átomos, moléculas ou íons, se organizarem em um padrão tridimensional definido, que se repete continuamente, criando uma estrutura cristalina que podemos ver como sólidos com formatos geométricos específicos." Na tabela abaixo estão listados alguns sais que podem ser utilizados em experimentos de cristalização e as suas respectivas solubilidades em água.

Fonte: Costa; De Andrade (2014)

O sulfato de cobre penta-hidratado é um sal que é muito utilizado em experimentos didáticos, pois propicia a formação de inúmeros cristais após pouco tempo de evaporação de sua solução. Apesar de sua baixa toxicidade é recomendado o uso de luvas de segurança para manuseá-lo. Para prepará-lo você pode utilizar um procedimento experimental encontrado no link https://goo.gl/yp3Bg3.

A semente de cristalização - pequeno cristal - é colocada em uma solução supersaturada (que é uma solução de concentração maior do que a solução saturada), presa por uma linha, que pode ser um fio de cabelo, e suspensa por um bastão de vidro ou palito de madeira, conforme ilustrado na figura abaixo. Se a semente dissolver ao mergulhá-la na solução significa que essa não está saturada. Por esse motivo recomenda-se supersaturar a solução para evitar a perda do cristal no momento em que ele é colocado na "água-mãe".

"Se o resfriamento ocorrer de modo lento, os constituintes do cristal (moléculas, íons e átomos) terão tempo de encontrar a melhor posição no arranjo cristalino", explica Jennifer Fogaça.

Fonte: Costa; De Andrade (2014)

As belas imagens abaixo foram obtidas pel@s alun@s do primeiro ano do curso de Licenciatura em Química do Instituto Federal de São Paulo, câmpus Catanduva.

Fontes:

COSTA, I. S.; DE ANDRADE, F. R. D.; Experimentos didáticos de cristalização. Terrae Didatica, v.10, 2014.

FOUST, A. S. et al. Princípios de Operações Unitárias. Tradução de Horácio Macedo. 2ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.

HAYNES, W. M. Handbook of Chemistry and Physics, 93rd ed. Boca Raton: CRC. Section 5, p.205, 2012.

McCABE; S. Unit Operations of Chemical Engineering. McGraw-Hill, N. Y., 2000.

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