Cristales cúbicos de sal

Qué va a aprender

• Qué es disolver y qué es una disolución saturada: el agua solo admite unos 36 g de sal por cada 100 ml.
• Que la sal disuelta no desaparece: vuelve a aparecer en forma de cristales cuando el agua se evapora.
• Que los cristales de sal son cubos porque sus partículas se ordenan en una red cúbica.
• Que una «semilla» (cristal pequeño) hace que la sal crezca en un sitio concreto en lugar de en todas partes.
• A medir y registrar un proceso lento día a día y hacer una gráfica.

Prepara antes

• Dos días antes, haz los cristales semilla: disuelve 1 cucharada de sal en 3 cucharadas de agua caliente, viértelo en un plato llano oscuro y déjalo junto a una ventana. En 1–2 días aparecen cubitos de 2–3 mm.
• Ese mismo día, siembra el hilo: mójalo en esa misma agua salada y déjalo secar colgado; quedará cubierto de cristalitos.
• Lava el frasco con agua caliente y sécalo bien: la grasa o los restos de jabón hacen que la sal cristalice donde no debe.
• Busca el sitio: una estantería templada (20–25 °C), sin corrientes, donde nadie mueva el frasco durante 2–3 semanas, lejos del alcance de niños pequeños.
• Imprime y recorta la pinza A y la escala B.

Materiales y herramientas

• Sal sin aditivos — ≈ 150 g (110–120 g para la disolución y el resto para sembrar)
  sal gruesa marina o sal de cocina SIN antiaglomerante ni yodo (mira la etiqueta: solo «sal»)
• Agua del grifo — 300 ml
  calentada a 60–70 °C (humea pero no hierve)
• Frasco de vidrio — 1 (+1 cazo o jarra para disolver)
  500 ml, boca ancha, limpio y seco (por ejemplo, de mermelada o legumbres)
• Hilo de algodón — 30 cm
  algodón o lana fina rugosa (los cristales se agarran mejor que al hilo de coser de poliéster)
• Lápiz o palito — 1
  más largo que la boca del frasco
• Cuenta de vidrio pequeña — 1
  de 8–10 mm (1–2 g), de bisutería: hace de peso para que el hilo cuelgue recto, se hunde en la salmuera y no se oxida
• Papel de cocina — 1 hoja
  para tapar el frasco: deja evaporar pero no entra polvo
• Goma elástica — 1
  de las de oficina, para sujetar el papel de cocina alrededor del cuello del frasco
• Plato llano oscuro — 1
  para hacer cristales semilla por evaporación
• Colorante alimentario (opcional) — 2–3 gotas
  para el experimento de color

Herramientas

• Cazo y fuego o hervidor — calentar el agua a 60–70 °C adulto
• Báscula de cocina — pesar la sal
• Jarra medidora — medir 300 ml de agua
• Cuchara — remover hasta saturar
• Lupa — ver la forma cúbica de los cristales
• Regla o la escala B — medir los cristales cada día

Piezas y plantillas

• A · Pinza del hilo (puente) ×1 — cartulina 200 g o cartón fino
• B · Escala para medir cristales ×1 — papel 80 g o cartulina

Paso a paso

1. Calienta el agua adulto

   Un adulto calienta 300 ml de agua en un cazo hasta 60–70 °C: cuando humea y salen burbujas pequeñas en el fondo, pero antes de que hierva. Apaga el fuego.

   Truco: Si tienes termómetro de cocina, mejor: más caliente no ayuda con la sal.

2. Disuelve la sal adulto

   Añade 100 g de sal y remueve 2 minutos. Después añade de 5 en 5 g (una cucharadita rasa), removiendo 1 minuto cada vez, hasta que queden granos en el fondo que no se disuelven. Serán unos 110–120 g en total.

   Comprueba: Después de remover 2 minutos, siguen viéndose granos en el fondo: la disolución está saturada.

3. Deja reposar y trasvasa adulto

   Deja reposar 5 minutos para que los granos se depositen. Vierte despacio solo el líquido claro en el frasco de 500 ml, dejando los granos en el cazo. Si queda turbio, pásalo por un filtro de café o papel de cocina.

   Comprueba: En el fondo del frasco no hay ni un grano de sal.

4. Prepara el hilo sembrado

   Toma el hilo sembrado (con cristalitos pegados) o ata un cristal semilla de 2–3 mm del plato en un extremo con un nudo doble. Si el hilo no cuelga recto, ata una cuenta de vidrio de 8–10 mm 1 cm por debajo de la semilla: pesa lo justo, se hunde y no se oxida (un clip de hierro se oxida en la salmuera y mancha los cristales).

   Truco: Si no tienes semilla, moja el hilo en la disolución, sécalo con el secador 2 minutos y repite 3 veces.

5. Cuelga el hilo

   Mete el otro extremo del hilo en el corte de la pinza A (o átalo al centro del lápiz) y apóyala cruzada sobre la boca del frasco. Ajusta la altura para que la semilla quede a 2 cm del fondo y a 2 cm de las paredes.

   Comprueba: El hilo no toca el fondo ni las paredes; la semilla está totalmente sumergida.

6. Tapa con papel

   Coloca una hoja de papel de cocina sobre la boca del frasco, por encima de la pinza, y sujétala con una goma elástica. Así se evapora el agua pero no entra polvo.

7. Elige un sitio quieto

   Lleva el frasco con cuidado a una estantería templada (20–25 °C), sin corrientes ni sol directo y donde nadie lo toque. Pega al lado la hoja de registro y la escala B.

8. Observa y mide cada día

   Cada día a la misma hora mira el frasco sin moverlo. Mide con la escala B el lado del cristal más grande y anota también el nivel del agua (marca una raya con rotulador en el frasco).

   Comprueba: A los 2–3 días ya hay cubitos de 2–4 mm en el hilo y el nivel del agua ha bajado unos milímetros.

9. Limpia la costra del borde

   Cada 3 días, limpia con un papel húmedo la costra blanca que trepa por el borde del frasco por encima del agua: roba sal a tu cristal. Hazlo con cuidado de no mover el hilo.

10. Retira los cristales rivales adulto

    Si se forman cristales en el fondo o en otras partes del hilo, al cabo de una semana saca el hilo, quita los pequeños, trasvasa el líquido a un frasco limpio (dejando los del fondo) y vuelve a colgar el hilo.

    Truco: Si el nivel del agua ha bajado mucho, añade disolución saturada nueva, ya fría, nunca agua sola: disolvería tu cristal.

11. Saca y seca el cristal

    A la semana (o a las 3 semanas para cristales grandes), saca el hilo, sécalo con papel de cocina sin frotar y déjalo secar 1 hora colgado. Guárdalo en una caja seca: la humedad lo disuelve.

12. Míralo con lupa

    Observa el cristal con una lupa: busca caras cuadradas y aristas a 90°. Algunos tendrán forma de pirámide hueca (cristales «tolva»). Dibuja lo que ves en el cuaderno.

¿Funciona? La prueba

Mide cada día, a la misma hora, el lado del cristal más grande con la escala B y el nivel del agua en el frasco. Fotografía el frasco desde el mismo sitio.

Qué debe pasar: A los 2–3 días aparecen cubitos de 2–4 mm sobre el hilo; a los 7 días, cubos de 5–10 mm; a las 2–3 semanas, racimos de 1,5–2 cm. El nivel del agua baja 1–3 mm al día según la humedad de la casa: es el agua que se evapora y deja atrás la sal.

Si algo falla

• No sale ningún cristal en el hilo después de 3–4 días — Disolución no saturada (poca sal) o hilo sin sembrar. Solución: Añade sal hasta que sobre en el fondo, vuelve a trasvasar y siembra el hilo con cristalitos.
• Los cristales crecen en el fondo y no en el hilo — Quedaron granos de sal sin disolver en el frasco. Solución: Trasvasa el líquido a un frasco limpio sin los granos y cuelga de nuevo el hilo.
• Sale una costra blanca, no cubos transparentes — Sal con antiaglomerante o yodo, o evaporación demasiado rápida (radiador, sol). Solución: Usa sal sin aditivos y pon el frasco en un sitio templado, no caliente.
• El cristal desapareció o se hizo más pequeño — Se añadió agua sola, o la habitación se calentó mucho de golpe. Solución: Rellena solo con disolución saturada fría y evita los cambios bruscos de temperatura.
• Una costra sube por las paredes y se sale del frasco — Es normal: la disolución trepa por capilaridad y se evapora en el borde. Solución: Limpia el borde con papel húmedo cada 3 días; untar el borde con un poco de aceite lo frena.
• Muchos cristales pequeños en lugar de uno grande — Demasiados puntos de crecimiento en el hilo. Solución: Deja una sola semilla: quita los demás cristalitos y usa un hilo liso por encima de la semilla.

Seguridad

• El agua a 60–70 °C quema: la calienta, la mezcla y la trasvasa un adulto. Los niños esperan a que el frasco esté a temperatura ambiente para manipularlo.
• Pon el frasco caliente sobre un trapo, no sobre una superficie fría (el vidrio puede rajarse).
• La disolución es muy salada: no se bebe. Coloca el frasco fuera del alcance de niños pequeños y mascotas.
• La sal irrita los ojos y las heridas: lávate las manos después de tocar el hilo o la disolución.
• Al terminar, la disolución sobrante se puede tirar al fregadero con mucha agua del grifo; los cristales sueltos, a la basura.

La ciencia detrás

Para los niños

El agua puede esconder sal dentro de ella, como una mochila que guarda cosas, pero la mochila tiene un tamaño: cuando ya no cabe más sal, decimos que está saturada. Poco a poco el agua del frasco se va escapando al aire, la mochila se hace más pequeña y la sal que ya no cabe tiene que salir. Al salir, las partículas de sal se colocan ordenadas, una al lado de otra, como bloques de construcción, y forman cubitos. Si les damos un cristalito en el hilo, todas van a pegarse ahí y lo hacen crecer.

Para el adulto

El cloruro de sodio se disuelve en agua separándose en iones Na⁺ y Cl⁻ rodeados de moléculas de agua. Su solubilidad es ≈ 35,9 g/100 ml a 20 °C y ≈ 37 g/100 ml a 60 °C: casi no varía con la temperatura, a diferencia del azúcar (≈ 200 g/100 ml a 20 °C y ≈ 290 g a 60 °C) o del alumbre. Por eso, con sal, enfriar apenas produce cristales: la sobresaturación necesaria para el crecimiento la genera la evaporación del disolvente (una casa típica evapora 1–3 mm de altura de agua al día en un frasco abierto). Cuando la disolución está ligeramente sobresaturada, los iones se incorporan preferentemente a superficies cristalinas ya existentes (nucleación heterogénea), porque crear un núcleo nuevo cuesta más energía: de ahí la importancia de la semilla, de un frasco limpio y de no dejar granos en el fondo, que competirían por la sal. La red cristalina del NaCl es cúbica centrada en las caras, y el hábito macroscópico es el cubo; con crecimiento rápido en la superficie aparecen cristales «tolva» (pirámides huecas) porque las aristas crecen más deprisa que el centro de las caras. Los antiaglomerantes como el ferrocianuro de sodio (E-535) modifican el crecimiento y producen formas dendríticas. Un crecimiento lento (temperatura estable, evaporación moderada, sin vibraciones) da menos cristales pero más grandes y transparentes.

• disolver: cuando una sustancia se reparte en el agua en trocitos tan pequeños que no se ven.
• disolución saturada: agua que ya tiene toda la sal que puede guardar.
• evaporación: el agua se convierte en vapor y se va al aire, dejando la sal atrás.
• cristal: sólido cuyas partículas están colocadas en un orden que se repite, como baldosas.
• semilla: cristal pequeño sobre el que crece uno más grande.

Por edades

• 5–7 años: El adulto prepara la disolución y el frasco. El niño hace los cristales semilla en el plato (le encanta verlos aparecer), cuelga el hilo y dibuja cada día lo que ve en lugar de medir.
• 8–10 años: Pesan la sal, cuentan las cucharaditas hasta saturar y miden el cristal cada día con la escala. Comparan sal y azúcar.
• 11–12 años: Calculan la concentración (g de sal por 100 ml), registran tamaño y nivel del agua, hacen una gráfica y relacionan la masa de agua evaporada con la sal depositada. Reto: cultivar un cristal único bien formado con una sola semilla.

En grupo o en clase

Equipos de 3–4 con un frasco por equipo, colocados todos en la misma estantería del aula. El docente prepara la disolución saturada para toda la clase (1,5 L de agua y ≈ 560 g de sal) y la reparte ya trasvasada y templada. Dos días antes, cada equipo hace su plato de cristales semilla. Sesión de 40 min: 10 min de disolver y saturar en demostración, 20 min de sembrar y colgar el hilo, 10 min de preparar la hoja de registro. Después, 5 min diarios de medición por turnos durante 2 semanas. Cada equipo puede cambiar una variable (sitio, colorante, sal o azúcar) para compararlas al final.

Retos

• Consigue un único cristal cúbico de más de 1 cm sin otros pegados.
• Haz crecer cristales sobre un limpiapipas doblado en forma de estrella o de tu inicial.
• Calcula cuánta sal se ha depositado: pesa el hilo antes y después y compáralo con el agua que se ha evaporado.
• Prueba con alumbre (de farmacia o droguería): forma octaedros grandes y transparentes por enfriamiento.
• Visita (o busca fotos de) unas salinas y explica cómo obtienen la sal a partir del agua del mar.

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