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Crescimento de cristais por nucleação heterogénea: "On the Rocks" revisited

Teixeira, Clementina; André, Vânia; Lourenço, Nuno; Rodrigues, Maria José
2007-01-01

Resumo em português O crescimento de cristais "On the Rocks" utiliza suportes rugosos para estimular a nucleação, a protecção dos núcleos cristalinos e o seu acesso aos nutrientes, levando à formação de grandes cristais [1-10]. Rochas, minerais e conchas são mergulhados em soluções sobressaturadas de substâncias solúveis em água, seleccionadas entre aquelas que cristalizam com relativa facilidade. A beleza dos cristais produzidos, quer na forma de grandes monocristais, maclas, (mais) agregados ou whiskers, incentiva os alunos a aprofundar os seus estudos, não só em relação aos factores intervenientes no crescimento, mas também nas áreas científicas que partilham o interesse por este tema, seja ele por aspectos ligados à purificação, produção, caracterização, ou ao estudo de propriedades apetecíveis para aplicações tecnológicas. Nesta publicação resume-se o método experimental nas suas principais componentes: o que usar como suporte; quais as substâncias que cristalizam com facilidade e qual o interesse do seu estudo; qual a técnica apropriada em cada caso; que reacções ou outros efeitos se estabelecem entre as substâncias e os suportes. Finalmente, ao fazer um levantamento do que tem sido feito, interessa-nos salientar as suas potencialidades no campo do empreendorismo. Como complemento do trabalho experimental sugere-se a exploração de conceitos da química descritiva dos elementos, especialmente a dos metais, o que a torna muito menos árida e susceptível de memorização, pois os alunos ao começarem as suas colecções de substâncias cristalinas, têm tendência a catalogar as suas propriedades físicas e químicas, as suas fórmulas e estruturas. Curiosamente, o método foi testado pela primeira vez em 1993, numa aula de Laboratório de Química Geral de Engenharia de Materiais. Por razões históricas e não só, achamos curial a sua publicação na área de Materiais. Resumo em inglês Crystals are of an increasing importance in our Society. In the beginning of the XXI century, Crystal Engineering started to develop, emerging from the main area of Crystallography. In spite of the dominating Bio- and Bio-logical trends in modern Technology, we cannot ignore our life on Earth (and other planets?) surrounded by natural crystals, in the composition of rocks, minerals, metals, and as the basic units of solids, a lot of them being inorganic. Therefore we must (mais) understand them, improving our knowledge on them. We can’t afford to neglect the classical Sciences like Inorganic and Analytical Chemistry related to their studies: they seem as if they became out of fashion (at least in our country!), but we cannot deny their importance for understanding Mineralogy, Geology, Materials Sciences, Environmental studies, Bioinorganic Sciences (the role of metals in our bodies as active centres of enzymes…) etc.. If we neglect and dismember Chemistry, the future generations will very fast loose the skills to understand our surroundings and furthermore, their own bodies! On the Rocks is a research project for inorganic chemical education, consisting on crystal growth on rough surfaces, (rocks, minerals, shells, metallic wires, etc.)[1-10].These substrates, acting as "hosts", are introduced in supersaturated solutions of chemicals, promoting a faster nucleation and strongly stimulating crystal growth. Only substances that can afford large single crystals easily are chosen. Mainly ionic salts fairly soluble in water have been studied, a few of them here described. The technique requires inexpensive glassware and is feasible in schools poorly equipped, under close surveillance and strict safety rules. The large single crystals embedded on the host rocks look like "minerals" (synthetic!), and their beauty is a powerful tool to attract students for Chemistry and other Sciences sharing a common interest on crystals. Many concepts can be introduced during and after the preparation of the samples, especially those regarding group chemistry, and no background on crystal growth is required. The diversity of compounds and hosts one might choose, plus the reactions and interactions that might occur between them turns the method very interesting and creative. This research project started in 1993 and two years later a large network started as a co-operative project between our University Research Centre, Industry, and many Portuguese schools with very interesting results.

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