Cristalización

La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina.

La operación de cristalización es el proceso cual se separa un componente de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales que precipitan.

Una disolución concentrada a altas temperaturas y se enfría, si se forma una disolución sobre saturada, que es aquella que tiene momentáneamente mas soluto disuelto que el admisible por la disolución a esa temperatura en condiciones de equilibrio.

Crecimiento cristalino.

Mono cristal de lisozima para estudio por difracción de rayos equis.

Obtener cristales grandes sean desarrollado dos compuestos de partida en una matriz gelatinosa.

Cuanto más lento es el proceso de cristalización mientras mejor suele ser suele ser el resultado con respeto a la limpieza de los productos de partida y tanto mayor suele ser los cristales formados.

La teoría

Es que el crecimiento cristalino se realiza formando capas mono moleculares alrededor de germen de cristalización o de un cristalito inicial.

La obtención de cristales con una determinada forma y tamaño como la determinación de la estructura química mediante difracción de rayos equis.

Es el proceso mediante el cual se obtienen solidos cristalinos a partir de sus mezclas.

Cristalización por vía húmeda.

Se prepara una solución saturada de cierto solido que se decía cristalizar, por ejemplo la sal común. El disolvente, el agua por ejemplo se vapora y el sólido disolverte cristalina poco a poco.

Se prepara una solución saturada el disolvente caliente luego de dejar enfriar se obtiene una solución sobre saturada y pronto desaparece los cristales.

Cristalización por vía seca.

Se funde el sólido a alta temperatura. Luego se enfría y al solidificarse se forman cristales.

Ciertos solidos se ponen en contacto con una superficie fría y sobre esta se forman los cristales.

Mecanismos de cristalización

La cristalización es una solidificación del soluto con forma geométrica estable y definida, la cual se realiza mediante un proceso continuo que pasa por cinco fases a saber:

- Establecimiento de un agregado.

- Generación del embrión.

- Formación del núcleo.

- Formación del cristal.

- Estabilización del cristal.

Aunque no se puede establecer una frontera precisa entre cada una de las fases de la cristalización, sí se pueden explicar las características de cada una de ellas.

Las cinco fases anteriores se pueden resumir en dos: nucleización y cristalización (propiamente dicha).

Nucleización: comprende el establecimiento de un agregado, la generación del embrión y la formación del núcleo.

Los mecanismos de nucleización, a pesar de su estudio concienzudo, no han sido entendidos y explicados en su totalidad.

Se sabe que el fenómeno empieza a nivel molecular, posiblemente por choques entre moléculas que comienzan a cohesionarse mediante fuerzas intermoleculares.

El primer grupo de moléculas que logra formarse se denomina agregado. Este no es detectable y no tiene todavía la conformación geométrica definida, ni goza de estabilidad alguna puesto que los agregados pueden formarse y de repente desaparecen, perdiéndose nuevamente en la solución.

Los agregados más estables pueden llegar a convertirse en embriones cuando comienzan a aumentar su tamaño; sin embargo, los embriones tampoco tienen estabilidad y pueden desaparecer en la solución.

Un embrión es la unidad más pequeña que puede reconocerse como fase sólida dentro de una solución.

Si el embrión consigue aumentar su tamaño podrá convertirse en núcleo.

Los núcleos formados pueden continuar su crecimiento y llegarán a ser cristales. Sin embargo los núcleos se mantienen en un equilibrio inestable que pueden retroceder y perder su calidad de tal, incluso llegando a desaparecer en la solución.

El núcleo es la unidad más pequeña que tiene las características geométricas de los cristales.

Si una solución está absolutamente libre de partículas contaminantes, la formación de núcleos será homogénea y todos los núcleos tendrán la misma forma y tamaño.

En la práctica es casi imposible encontrar una solución absolutamente pura, libre de contaminantes. Por esta razón siempre habrá formación de algunos cristales de forma y tamaño diferente.

Los contaminantes de las soluciones suelen ser partículas sólidas o gaseosas microscópicas o indra-microscópicas que alcanzan a afectar la formación de los núcleos y la de los posteriores cristales.

Cuando una solución se encuentra sobresaturada, la formación de núcleos es espontánea e inmediata.

Si la solución se encuentra en la zona metastable, la nucleización se puede inducir mediante agitación mecánica de la solución o por medio de ultrasonido.

Otra forma de inducir la nucleización es sembrar núcleos del mismo soluto provenientes de otras formaciones cristalinas. Los núcleos sembrados en la solución existan la formación de nuevos núcleos y la posterior cristalización.

Cristalización: La formación y estabilización de los cristales constituyen la culminación de la operación de cristalización.

La estructura del núcleo es ya una red cristalina que irá creciendo por agregación de materia sobre la superficie del núcleo.

De esta forma, los cristales aumentarán de tamaño hasta llegar a su estado estable, en el que deberán ser retirados de la solución

Formación de precipitado

En la mayoría de los casos, el precipitado (el sólido formado) cae al fondo de la disolución, aunque esto depende de la densidad del precipitado: si el precipitado es más denso que el resto de la disolución, cae. Si es menos denso, flota, y si tiene una densidad similar, se queda en suspensión.

El efecto de la precipitación es muy útil en muchas aplicaciones, tanto industriales como científicas, en las que una reacción química produce sólidos que después puedan ser recogidos por diversos métodos, como la filtración, la decantación o por un proceso de centrifugado.

Se denomina filtración al proceso de separación de partículas sólidas de un líquido utilizando un material poroso llamado filtro. La técnica consiste en verter la mezcla sólido-líquido que se quiere tratar sobre un filtro que permita el paso del líquido pero que retenga las partículas sólidas. El líquido que atraviesa el filtro se denomina filtrado.

El lavado tiene como objeto liberar al precipitado de las substancias que lo acompañan y que forman parte de la solución madre.

La solución de lavado consiste en una solución diluida de un electrolito que tenga un ion común con el precipitado, para minimizar pérdidas por solubilidad; otras veces se lava con agua caliente. Nunca un precipitado debe lavarse con agua fría porque se produce peptización.

Secado y/o incineración

En esta etapa el precipitado es sometido a un tratamiento térmico con el fin de convertirlo en una forma apropiada para ser pesado (forma pesada). Existen casos donde este proceso es muy sencillo, sólo, consiste en eliminar el agua, pero en otros casos se hace necesario incinerar a altas temperaturas para descomponer parcialmente el precipitado.