Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

UN MÓN DE CRISTALLS 2

ÍNDEX 1. Cristalls

1.1. Com es formen els cristalls

1.2. Ambients de cristal·lització

2. Tècniques de cristal·lització

2.1. Dissolucions

Descens de temperatura

Evaporació

Sobresaturació

2.2. Antisolvents

2.3. Antisublimació

2.4. Difusió en gels

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3. Cristalls als éssers vius

3.1. Xocolata

3.2. Cristalls de sucre

3.3. Vidre de sucre

3.4. Aspirina

3.5. Lisozima

3.6. Virus

4. Cristalls i tecnologia

5. Bibliografia

1. CRISTALLS • Cristall: material sòlid amb àtoms, molècules o ions ordenats.

• Es repeteix un patró en les 3 dimensions de l’espai.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

1.1. COM ES FORMEN CRISTALLS?

• Per obtenir un sòlid cristal·lí s’han de produir 2 processos:

Nucleació: Un nombre mínim d’unitats de creixement s’ajunten per a formar una agregació estable.

Un cop formada l’agregació inicial les unitats de creixement es van incorporant per engrandir el cristall.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

1. 2. AMBIENTS DE CRISTAL·LITZACIÓ

A la natura els cristalls es formen:

AL MANTELL. Condicions d’altes de P i Tº. Diamant

ALS PROCESSOS VOLCÀNICS: La lava solidifica i origina petits cristalls.

EN SOLUCIONS SATURADES: Al fons marí precipita carbonat de calci.

PER EVAPORACIÓ DEL SOLVENT. Als llacs o mars interiors precipiten sals.

PER SOLIDIFICACIÓ DE L’AIGUA. Es formen cristalls de neu, simetria hexagonal (conjectura de Kepler).

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

2. TÈCNIQUES DE CRISTAL·LITZACIÓ

– A partir de dissolucions

• Descens de temperatura

• Evaporació

• Sobresaturació

• Anti-solvents

– Sublimació inversa

– Difusió en gels

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

2.1. DISSOLUCIONS • Una dissolució és una fase homogènia que conté el

solvent i el solut. Una solució es diu saturada quan hi ha equilibri entre el solvent i el solut, depèn de pH, Tº i altres variables.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

2.1. A PARTIR DE DISSOLUCIONS Hi ha diverses tècniques per obtenir cristalls a

partir de dissolucions:

• Disminució de la temperatura: a menys temperatura la dissolució admet menys solut, per tant l’excés de solut precipita.

• Evaporació: si s’evapora el solvent, altra cop s’admet menys solut i precipita.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

2.1. SOBRESATURACIÓ Per obtenir bons i

grans cristalls hem de treballar amb un sistema lleugerament sobresaturat.

Així la nucleació és baixa i els cristalls esdevenen més grans i perfectes.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

2.2. ANTI-SOLVENTS • La sobresaturació d’una dissolució es pot

aconseguir afegint un ANTI-SOLVENT, que canvia la solubilitat del sistema.

• Anti-solvent + solvent fa una barreja menys soluble per al solut.

• En anar afegint l’anti-solvent van apareixent cristalls de solut.

• L’avantatge és que es treballa a temperatura ambient I s’utilitza menys energia. S’utilitza molt per a cristal·litzar productes farmacèutics-

• EXEMPLE: Cristalls de NITRAT DE POTASSI, si el nitrat K està dissolt en aigua I s’hi afegeix acetona com a anti-solvent.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/39142.pdf

2.3. SUBLIMACIÓ INVERSA És el procés invers a la sublimació, per tant es passa de gas a sòlid, sense passar per estat líquid. Es dóna quan hi ha una baixada de temperatura molt sobtada.

• La NEU cau en forma de FLOCS: cristalls hexagonals.

• Es froma en un núvol molt fred, el vapor d'aigua es condensa en cristalls de glaç sobre les partícules que hi ha en suspensió (pols, fum...)

• Un floc de neu es compon d‘unes 1018

molècules d'aigua. És molt difícil trobar dos flocs de neu idèntics.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

2.4. DIFUSIÓ EN GELS

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

• S’utilitza un gel que tingui els porus impregnats d’un dels dos reactius i es col·loca a sobre l’altre reactiu.

• Quan el que s’ha afegit difon, reacciona amb el que està en el porus i s’obtenen cristalls.

• Un exemple és l’obtenció de cristalls de tartrat de coure per reacció del clorur de coure i l’àcid tartàric:

3. CRISTALLS ALS ÉSSERS VIUS

• Els minerals i les petites molècules orgàniques cristal·litzen fàcilment.

• Les macromolècules són difícils de cristal·litzar

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3. CRISTALLS ALS ÉSSERS VIUS MOLÈCULES INORGÀNIQUES.

Otòlits a les orelles

Closques d’ou

Ossos i dents

Pedres al ronyó

MOLÈCULES ORGÀNIQUES

Triglicèrids de la xocolata

Sucre

Proteïnes

VIRUS

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.1. XOCOLATA • S’obté del gra del cacao: Theobroma

cacao, aliment dels déus, en grec.

• El gra és molt amarg , per convertir-ho en un aliment dolç se li afegeixen diversos components: 50% de sucre, farines, grasses i altres ingredients

• El cacau té components no greixosos i components greixosos.

• La mantega de cacau cristal·litza en 6 formes. Els cristalls de forma V són els que donen a la xocolata aquesta textura tan agradable.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.1. CRISTALLS A LA XOCOLATA La xocolata s’obté amb el següent procediment:

• S’escalfa la barreja de xocolata i altres components a 44º C., es fonen tots els cristalls de greix

• Es refreda a una temperatura inferior a 28º C mentre s’agita., el greix cristal·litza en multitud de cristalls de dues formes distintes.

• Just abans que el producte es faci sòlid s’augmenta la temperatura fins a 31º C, els cristalls de la forma no desitjada es fonen, i queden només els petits cristalls de la forma desitjada.

• S’aboca la xocolata en motlles, que es refreden en un frigorífic. Els petits cristalls creixen ràpidament, i la xocolata se solidifica.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.1. CRISTALLS A LA XOCOLATA

• La Xocolata mai no es floreix.

• No s’ha de posar mai a la nevera, si es fa surten uns cristalls blancs forma VI, “Fat-bloomed-state”.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.2. SUCRE És la SACAROSA

És la reserva d’energia de la remolatxa o de la canya de sucre.

És un disacàrid: blanc, soluble en aigua, amb poder reductor.

Cristal·litza fàcilment.

Al laboratori es poden fer bonics caramels de cristalls de sucre amb colorants!

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.3. VIDRE DE SUCRE Si refredem sobtadament una dissolució de

sacarosa s’obté una pasta amorfa anomenada VIDRE.

Un dels vells trucs de les pel·lícules, sobretot westerns, consisteix a esclafar ampolles de vidre al cap del “dolent”.

El director però no se la juga amb els actors.

Abans s’ utilitzaven ampolles i vidres fets de SUCRE!!!

Actualment s’utilitzen plàstics tipus acrílics.

Es poden fer vidres de sucre a casa, només es necessita sucre, forn,...

http://special-effects.wonderhowto.com/how-to/make-your-very-own-sugar-glass-prop-for-movies-388208/

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.4. CRISTALLS D’ASPIRINA L'aspirina o l'àcid acetilsalicílic (acetosal o

AAS) és un fàrmac de la família dels salicilats, sovint emprat com a analgèsic (mals menors i dolor agut), antipirètic (contra la febre), i antiinflamatori.

L’aspirina conté només un 50% d’ASS, la resta són excipients.

L’ASS es pot separar dels excipients per cristal·lització.

Si vols cristalls grans espera 9 mesos.

Si et conformes amb cristalls petits, dissol l’aspirina en aigua bullint i deixa refredar, en una hora tindràs cristalls llestos per ser vistos al microscopi.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

https://www.youtube.com/watch?v=Xk5nizGQlGs

3.5. CRISTALLS DE PROTEÏNES

Les proteïnes estan implicades en moltes malalties.

Per dissenyar fàrmacs cal conèixer l’estructura de les proteïnes.

Actualment es coneixen unes 10000 estructures de proteïnes per difracció de raigs X

Aquesta tècnica requereix 3 etapes:

1. Creixement de cristalls de proteïna

2. Recollida de dades per difracció de raigs X del cristall

3. Construir un model que s’ajusti al patró de la proteïna.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.5. CRISTALLS DE LISOZIMA

LISOZIMA : proteïna de la família d’enzims antibacterians.

Abundant en humans en llàgrimes, saliva i mucus.

Cristal·litza fàcilment en el sistema monoclínic o tetragonal

Per obtenir cristalls de lisozima s’utilitza la tècnica de la ”gota penjant”

http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_07_1.html

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

3.6. VIRUS Els virus són cristal·litzables

Stanley 1935 va cristal·litzar el virus del mosaic del tabac (MTV)

En 1955 es purifica i cristal·litza el primer virus humà, el de la poliomielitis.

Els virus poden sobreviure molts anys en forma de cristalls

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

4. CRISTALLS I TECNOLOGIA Medicaments. La majoria són

molècules quirals. Cas de la Talidomida

http://www2.uah.es/edejesus/lecturas/curiosidades/cur005.htm

Termòmetres de front (cristalls líquids)

Implants

Pantalles de TV de LCD

Targetes de crèdit

Cosmètics

Pigments i pintures

Plaques solars

Superconductors....

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

BIBLIOGRAFIA

PÀGINES WEB: • http://ca.wikipedia.org/

• http://espiadellabo.com/2014/01/noticia-no3-cristales/

• http://www.ugr.es/~proyecto08173/qbiofisica/PRACTICAS%20DE%20LABORATORIO/Practica%20de%20cristalizacion%20de%20proteinas.pdf

• http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_07_1.html

• http://lysozyme.co.uk/crystallization.php

• http://iesbinef.educa.aragon.es/departam/webinsti/otros/xtales/cristalizacion/09.pdf

• http://iesbinef.educa.aragon.es/departam/webinsti/otros/xtales/cristalizacion/09.pdf

• http://espiadellabo.com/2014/05/noticia-no10-la-cristalizacion-en-gel/

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014