CONTENIDO
Introducción
Objetivo general
Objetivo Especifico
Marco teórico
Osmosis o presión osmótica
Silicato de sodio

Sales Minerales
Sulfato cúprico
Cobalto cloruro
Nitrato calcico
Cloruro de hierro
Sulfato de hierro
Materiales
Productos
Costos
Procedimiento
Precauciones
Explicación científica
Resultados
Conclusiones
Cronograma
Web grafía

Introducción:
Con silicato de sodio (Na2SiO3), llamado “vidrio soluble”, y sales coloreadas solubles en agua (p.e. sulfato de cobre (II) y/o hierro (II), cloruro de hierro (III) y/o de cobalto (II) etc.) pueden generarse formas arborescentes de colores, constituidas por pequeños cristales superpuestos de silicato de los diferentes iones metalicos. Este trabajo se realiza con el fin de conocer yexperimentar reacciones químicas de una manera simple y sencilla dando a encargandonos de mostrar como una sal puede reaccionar con el silicato de calcio obteniendo como resultado una membrana alargada, y como resultado final una especie de “bosque” o jardín químico, gracias a las reacciones ya mencionadas.

En este trabajo se encontrara con una resumida explicación sobre las sales que seran necesarias para realizar el proyecto, sus funciones y unos mínimos aspectos que tener en cuenta sobre estas, para llevar su funcionamiento total con gran satisfacción.
También podra encontrarse con una explicación mínima sobre osmosis y fuerza de empuje para explicar cómo es la solución del silicato de sodio con las sales
Encontraremos los materiales, procesos y explicaciones exactas de cómo realizar nuestro Jardín Químico, incluyendo las conclusiones encontradas al cabo de todo el proyecto.
Finalmente nos encontraremos con un cronograma para indicar todas las actividades y tiempo en demora para la realización de nuestro proyecto.

Objetivo General:
Construir un auténtico “bosque” formado por figuras verticales conformadas por la precipitación de sales minerales.
Objetivos Específicos:

* Participar en la feria de la ciencia del colegio Jorge Gaitan Cortés
* Observar cómo crecen los cristales en presencia de algunas sales de cobre en un gel de silicato de sodio
* Conocer las precipitaciones que tiene las sales minerales al disolverse
* Participar en exposiciones científicas futuras , seanintercolegiales o municipales
* Participar como expositores en algunas ferias como “Expo ciencias” o alguna feria científica, con el fin de dar a conocer nuestro proyecto y que el colegio participe para tener una mejor calidad educativa.
* Tener un aprendizaje divertido sobre las sales y hacer de la química un mundo mas interactivo y agradable para todos los estudiante

Marco Teórico:
Cuando las sales de metales estan en la solución de silicato de Sodio acuosa tienden a solvatarse, es decir, las sales se disuelven en sus iones componentes rodeados por moléculas de agua (hidratación). Por ejemplo, con el cloruro de hierro (III):
FeCl3 (s) + n H2 O Fe3+ (aq) + 3 Cl– (aq)
•La explicación de este fenómeno se basa fundamentalmente en dos conceptos de la física:
Osmosis o Presión Osmótica: La presión dentro del interior del sitio “cubierto por la membrana”, donde esta el cristal de la sal, aumenta hasta que se rompe la membrana.

La fuerza de empuje: Se debe a la diferencia de densidad entre el silicato de sodio y el interior del sitio “cubierto por la membrana”. Por ósmosis, el agua entra en el sitio “cubierto por la membrana”, donde esta el cristal de sal, y la densidad allí disminuye. Como llega a ser menor que la densidad de la solución de silicato, que esta fuera y por encima de la membrana porosa, una fuerza dirige esta solución de abajo hacia arriba (el famoso empuje de Arquímedes). Con la ruptura de la envoltura, se eleva el líquido del interior a través de la solución de silicato formando las ramas.

•A medidaque las ramas van creciendo, la pared porosa se vuelve a formar, y el proceso prosigue gracias a la acción combinada de la ósmosis y la diferencia de densidades.

•Tenga en cuenta que las ramas pueden crecer mas rapido y mas largas, cuanto mas higroscópica sea la sal, es decir, cuanto mayor afinidad por el agua tenga.
Esto puede explicar por qué el cloruro de hierro (III) y el cloruro de cobalto
Hexahidratado, muy higroscópicos, generan grandes ramas hinchadas, mientras que las de otras sales, menos higroscópicas no forman mas que ramas finas o mas cortas.

•Se observa también la aparición de burbujas de aire en los apices de las ramas, ya sean del aire disuelto en el agua destilada o bien burbujas contenidas en los polvos. Estas burbujas tienden a subir a la superficie, arrastrando con ellas las sales de metal disueltas en el agua, ayudando en la formación de tentaculos o ramas. A veces, estas burbujas se separan de la rama en crecimiento.

•El color de las ramas depende del ion metalico

El silicato de sodio o silicato sódico, también conocido como cristal líquido o vidrio soluble, de fórmula Na2SiO3, se encuentra en soluciones acuosas y también en forma sólida, es un compuesto usado en Defloculantes, cemento, impermeabilizadores,  refractarios, y procesos textiles. Silicato sódico, si bien con esta denominación se identifica a un conjunto de productos derivados de la fusión del cuarzo con sales sódicas (generalmente carbonatos) en diferentes proporciones de uno y otro componente. Industrialmente se preparansilicatos sódicos con proporciones molares de cada componente situadas entre
3,90 moles de SiO2 / 1 mol de Na2O y 1,69 moles de SiO2 / 1 mol de Na2O
Estos silicatos sódicos presentan un aspecto vítreo, transparente y muy quebradizo. Para alcanzar una viscosidad del orden de los 1000 poises (necesaria para su moldeado) se precisan temperaturas que, en función de su composición, oscilan entre los 1220 °C para el silicato mas rico en SiO2, y los 900 °C para el mas pobre. Son muy solubles en agua: entre un 35% y un 50% en peso de silicato, según el contenido en SiO2. Su falta de rigidez mecanica y su solubilidad en agua les hacen inútiles como sustitutos del vidrio de cuarzo en ninguna de sus aplicaciones.
Sales Minerales: Las sales minerales son moléculas inorganicas de facil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos aparecen tanto precipitadas como disueltas como asociadas. Las sales minerales disueltas en agua siempre estan ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas sales bajo la forma de iones como los cloruros, los carbonatos y los sulfatos. Los minerales se pueden encontrar en los seres vivos como sales minerales de tres formas: precipitadas, disueltas, asociadas a moléculas organicas
Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos. Al igual de las vitaminas, no aportan energía sino que cumplen otrasfunciones

Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor).
Regulan el balance del agua dentro y fuera de las célula (electrolitos). También conocido como proceso de Ósmosis.
Intervienen en la excitabilidad nerviosa y en la actividad muscular (calcio, magnesio).
Permiten la entrada de sustancias a las células (la glucosa necesita del sodio para poder ser aprovechada como fuente de energía a nivel celular).
Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el selenio participa como un antioxidante).
Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio, cobre).
Ademas, forman parte de moléculas de gran tamaño como la hemoglobina de la sangre y la clorofila en los vegetales.

Sulfato Cúprico: El sulfato de cobre (II), también llamado sulfato cúprico (CuSO4), vitriolo azul, piedra azul, caparrosa azul, vitriolo romano o calcantita es un compuesto químico derivado del cobre que forma cristales azules, solubles en agua y metanol y ligeramente solubles en alcohol y glicerina. Su forma anhídrica (CuSO4) es un polvo verde o gris-blanco palido, mientras que la forma hidratada (CuSO4·5H2O) es azul brillante.La mas común de sus producciones, es la precipitación de sulfato pentahidratado por sobre saturación con acido sulfúrico, a partir de soluciones concentradas de cobre provenientes de lixiviación de minerales oxidados de cobre, también en medio sulfato, obedeciendo las siguientes reacciones químicas.
Precipitación:Cu2+ (aq) + SO42- (aq)  CuSO4 (s)
Hidratación:
CuSO4 (s) + 5 H2O (l)  CuSO4·5H2O (s)
En el tratamiento de aguas es usado como alguicida, y tiene numerosas aplicaciones: fabricación de concentrados alimenticios para animales, abonos, pesticidas, mordientes textiles, industria del cuero, pigmentos, baterías eléctricas, recubrimiento galvanizados (recubrimientos de cobre acido por electroposición), sales de cobre, medicina, preservantes de la madera, procesos de grabado y litografía, reactivo para la flotación de menas que contienen Zinc, industria del petróleo, caucho sintético, industria del acero, tratamiento del asfalto natural, colorante ceramico.
El cobalto cloruro es un polvo cristalino azul que en presencia de agua asume diferentes formas; entre ellas, la mas estable tiene el aspecto de cristales rojo rubí que son solubles en el agua y en alcohol. El cobalto cloruro se utiliza como indicador de humedad y en tintorería como mordente.
Nitrato Calcico

PRODUCTOS COMERCIALESEl nitrato calcico se ofrece a los agricultores en diferentes dosis, siendo los contenidos mas comunes, 15 - 15.5% N y 28% de CaOExisten abonos en los que el nitrato calcico va acompañado de otros elementos:- Nitrato calcico fosfatado: obtenido mediante ataque nítrico de los fosfatos naturales.
- Nitrato calcico magnésico: fabricado por reacción del acido sobre la dolomita, contiene 13 - 15% N y un 8% MgO facilmente soluble.
- Nitrato calcico amoniacal: obtenido añadiendo un poco de nitrato amónico al nitrato calcico.
- Nitrato calcico-urea:preparado añadiendo urea al nitrato calcico.COMPATIBILIDAD DE MEZCLASEl nitrato calcico sólo puede mezclarse con la mayor parte de los abonos simples en el momento de su empleo. Mezclas no aconsejables con el guano de islas ni con el fosfato de amonio. |

El cloruro de hierro (III) o tricloruro de hierro (tradicionalmente llamado cloruro férrico) es un compuesto químico utilizado a escala industrial perteneciente al grupo de los haluros metalicos, cuya fórmula es FeCl3. También se le denomina equivocadamente percloruro de hierro e incluso percloruro férrico. El color de los cristales de cloruro de hierro (III) dependen del angulo de visión: cuando reflejan la luz los cristales tienen un color verde oscuro, pero cuando transmiten la luz su color es rojo purpúreo. Por otra parte, el hexahidrato (FeCl3·6 H2O) es de color amarillo o amarillo anaranjado. El cloruro de hierro (III) anhidro es delicuescente y forma una neblina de cloruro de hidrógeno en presencia de aire húmedo. Se observa muy raramente en su forma natural, el mineral molisita, que puede hallarse en algunas fumarolas. El cloruro férrico en solución al 40%, coagulante para tratamiento de aguas y efluentes, se comercializa habitualmente a granel.
Es un sólido, bastante volatil pues su enlace es principalmente covalente y por tanto direccional. Forma cristales moleculares de tipo laminar por lo que presenta un aspecto de escamas brillantes de color verde.[1] Tiene una presión de vapor alta por lo que sus puntos de fusión, ebullición, sublimación y sonrelativamente bajos debido a que solo hay que romper fuerzas de Van der Waals para pasar de un estado a otro. Si se calienta suavemente, sublima a 280 °C. Si el calentamiento es mas rapido, funde a 306 °C. Si no se controla la temperatura, se descompone formando dicloruro de hierro 1]
El sulfato de hierro (II) es un compuesto químico iónico de fórmula (FeSO4). También llamado sulfato ferroso, caparrosa verde, vitriolo verde, vitriolo de hierro, melanterita o Szomolnokita, el sulfato de hierro (II) se encuentra casi siempre en forma de sal heptahidratada, de color azul-verdoso. El sulfato ferroso se usa para purificación de agua por floculación y para eliminar fosfatos en las plantas de depuración municipales e industriales para prevenir la eutrofización de masas de agua superficiales. Grandes cantidades de esta sal se usan como agente reductor, sobre todo para la reducción de cromatos en cemento. El sulfato ferroso se usa para tratar la anemia ferropénica . El sulfato ferroso se usa en la fabricación de tintas, muy especialmente tinta ferrogalica de hierro , que se usó desde la Edad Media hasta la Revolución Americana. También se usa en la coloración de la lana como mordiente. El sulfato ferroso puede usarse también para teñir el hormigón de un color amarillento oxidado. En horticultura se emplea como acondicionador del césped y para eliminar los musgos.

Materiales:
Un recipiente transparente de vidrio
Una probeta
Un mortero
Vidrios de reloj
Tubos de ensayo
Productos:
Silicato de sodio comercial (Na2SiO3): tambiénllamado vidrio soluble, se puede conseguir en forma de solución siruposa, en botellas de 1l, Sales minerales como: Sulfato ferroso (FeSO4), Sulfato cúprico (CuSO4), Sulfato de níquel (NiSO4), Cloruro de cobalto (CoCl2), Nitrato de calcio (Ca(NO3)2)), Cloruro férrico (FeCl3)
Colores de las sales:
Blanco: cloruro de calcio, nitrato del plomo (II)
Rojo: cloruro del cobalto (II)
Naranja-amarillo: cloruro del hierro (III)
Verde: nitrato del níquel (II), sulfato de hierro (II), Cloruro de cromo (III)
Turquesa: sulfato del cobre (II), sulfato de níquel
Rosa-violeta: cloruro del manganeso (II), Cloruro de cobalto (II)
Costos:
* Cloruro de calcio por 200 mL $ 7.900
* Sulfato de cobre $ 11421
* Sulfato de Níquel $ 32242
* Sulfato de Hierro x Kg $ 1943

Procedimiento:
1.- Se mezcla en un vaso 100 ml de una disolución comercial de silicato de sodio y 200 ml de agua.
Se cogen pequeñas cantidades de las sales indicadas.
3.-Preparamos el “habitat” de nuestro bosque: se echa arena al recipiente -que hara el papel de suelo-, agua y vidrio líquido. Se deja reposar el tiempo suficiente para que la arena sedimente bien y aparezca sin turbidez la mezcla formada por el silicato sódico y el agua.
En ese momento ya se podra esparcir -con cuidado y casi de uno en uno- los cristalitos de las sales minerales
5.- Al cabo de poco tiempo se forman silicatos metalicos con formas curiosas: “agujas” blancas (Mn (II) y Ca (II)), violetas (Co (II)), arbustos verdes de (Ni (II)) y ocres (Fe (II)). Dado los distintoscoloridos de esos silicatos, la apariencia es de un pequeño bosque de múltiples colores.
Precauciones
Hay que tener un poco de paciencia para, antes de añadir las sales, conseguir que el líquido que se posa sobre la arena esté perfectamente incoloro y transparente.
No hay que extrañarse –no obstante- sí, una vez formado el bosque, se va “derrumbando” al cabo de unos días.
Al cabo de dos o tres días, cuando los “arboles” ya no crecen mas, con la ayuda de una pipeta o sifón puede extraerse la disolución que envuelve el “jardín” y sustituirla por agua a fin de que se conserve mejor.
Explicación Científica
Las sales minerales son solubles en agua, por lo tanto, al entrar en contacto con la solución de silicato de sodio (también soluble en agua), éstas se separan en sus respectivos iones, que luego reaccionan con el silicato de sodio formando un compuesto insoluble. 
Las ramas que se forman, son a causa de que la mayoría de los silicatos de los metales de transición son insolubles en agua. 
Si tomamos como ejemplo el sulfato de cobre (CuSO4), la reacción característica frente al silicato de sodio (Na2SiO3) sería: 

 
Donde el silicato de cobre es insoluble. 
La ecuación iónica de esta reacción: 

 

Esta clase de reacciones donde los iones se intercambian se denominan metatesis y se ajustan a la siguiente ecuación general: 

 

Las reacciones de precipitación se ajustan a este patrón, Reacciones analogas ocurren con cada uno de los iones metalicos

Este compuesto insoluble junto al silicato de sodio,forman una membrana porosa, y relativamente permeable al agua de la solución de silicato, parecido a una 'cascara porosa'. Por ósmosis, el agua de la solución entra en esta membrana, disminuyendo su densidad y aumentando su volumen, lo que causa la ruptura de la membrana y la formación de una nueva, y así sucesivamente. Cuando se vuelve menor que la densidad de la solución de silicato, el compuesto tendera a irse para arriba, a causa de una fuerza llamada empuje
Resultados

Los atomos de cobre en solución carecen de dos electrones, por consiguiente estan en forma de iones positivos o cationes, Cu2+. Dichos cationes reaccionan con el metal en el gel para recuperar sus dos electrones y formar cobre metalico:
Cu2+ac) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (ac).
Cada metal en el gel proporciona los dos electrones que requiere el catión Cu2+ y a su vez el metal pasa a la solución en forma de iones.
Como resultado final es la aparición de una serie de columnas de silicatos metalicos coloreados que dan la apariencia de minúsculos pinos y en algunos casos flores. 
Reacciones analogas ocurren con cada uno de los iones metalicos añadidos y así va creciendo el “jardín químico”.



Conclusiones:

* Al arrojar las sales a la disolución neutra de silicato de socio podemos observar que al paso de 20 a 35 minutos las sales reaccionan, formando así un “gel” alargado o circular (dependiendo de la sal), el cual sigue creciendo algunos días después.
* No todas las sales forman una misma figura y no sondel mismo color, por ejemplo el cloruro de cobalto es la sal que reacciona mas rapido formando una especie de arbol ya que tiene forma alargada y forma unas “ramificaciones” que se van expandiendo por todo el espacio.
* Estas membranas obtenidas son porosas, parecidas a cascaras porosas que por medio de osmosis el agua de la solución entra la membrana disminuyendo su densidad y aumentando su volumen lo que genera estas ramificaciones y crecimiento de las sales
* Cuando se vuelve menor la densidad de la solución el silicato, el compuesto tendera a irse para arriba, a causa de una fuerza llamada empuje