Definición de cristalización

La cristalización es la solidificación de átomos o moléculas en una forma altamente estructurada llamada cristal. Por lo general, esto se refiere a la lenta precipitación de cristales de una solución de una sustancia. Sin embargo, los cristales pueden formarse a partir de una fusión pura o directamente de la deposición de la fase gaseosa. La cristalización también puede referirse a la técnica de separación y purificación sólido-líquido en la cual la transferencia de masa ocurre desde la solución líquida a una fase cristalina sólida pura.

Aunque la cristalización puede ocurrir durante la precipitación, los dos términos no son intercambiables. La precipitación simplemente se refiere a la formación de un insoluble (sólido) a partir de una reacción química. Un precipitado puede ser amorfo o cristalino..

El proceso de cristalización

Deben ocurrir dos eventos para que ocurra la cristalización. Primero, los átomos o las moléculas se agrupan en la escala microscópica en un proceso llamado nucleación. Si los grupos se vuelven estables y suficientemente grandes, crecimiento cristalino puede ocurrir. Los átomos y compuestos generalmente pueden formar más de una estructura cristalina (polimorfismo). La disposición de las partículas se determina durante la etapa de nucleación de la cristalización. Esto puede estar influenciado por múltiples factores, como la temperatura, la concentración de las partículas, la presión y la pureza del material..

En una solución en la fase de crecimiento de cristales, se establece un equilibrio en el que las partículas de soluto se disuelven nuevamente en la solución y precipitan como un sólido. Si la solución está sobresaturada, esto impulsa la cristalización porque el solvente no puede soportar la disolución continua. A veces, tener una solución sobresaturada es insuficiente para inducir la cristalización. Puede ser necesario proporcionar un cristal semilla o una superficie rugosa para comenzar la nucleación y el crecimiento.

Ejemplos de cristalización

Un material puede cristalizar de forma natural o artificial y rápidamente o en escalas de tiempo geológicas. Los ejemplos de cristalización natural incluyen:

• Formación de copo de nieve
• Cristalización de miel en un tarro
• Formación de estalactitas y estalagmitas
• Deposición de cristales de piedras preciosas

Los ejemplos de cristalización artificial incluyen:

• Cultivo de cristales de azúcar en una jarra
• Producción de gemas sintéticas.

Métodos de cristalización.

Hay muchos métodos utilizados para cristalizar una sustancia. En gran medida, esto depende de si el material de partida es un compuesto iónico (por ejemplo, sal), un compuesto covalente (por ejemplo, azúcar o mentol) o un metal (por ejemplo, plata o acero). Las formas de hacer crecer cristales incluyen:

• Enfriar una solución o derretir
• Solvente de evaporación
• Agregar un segundo solvente para reducir la solubilidad del soluto
• Sublimación
• Capas de solvente
• Agregar otro catión o anión

El proceso más común es disolver el soluto en un disolvente en el que es al menos parcialmente soluble. A menudo, la temperatura de la solución se incrementa para aumentar la solubilidad, por lo que la cantidad máxima de soluto entra en solución. A continuación, la mezcla tibia o caliente se filtra para eliminar el material no disuelto o las impurezas. La solución restante (el filtrado) se deja enfriar lentamente para inducir la cristalización. Los cristales pueden eliminarse de la solución y dejarse secar o lavar con un disolvente en el que sean insolubles. Si el proceso se repite para aumentar la pureza de la muestra, se llama recristalización..

La velocidad de enfriamiento de la solución y la cantidad de evaporación del solvente pueden afectar en gran medida el tamaño y la forma de los cristales resultantes. Generalmente, más lento es mejor: enfríe lentamente la solución y minimice la evaporación.