Cristalización
La cristalización es la forma en que los átomos se reúnen para formar grupos fuertemente unidos o conectados. Separa un sólido de un líquido o, a veces, de un gas. La cristalización puede producirse a partir de una fusión o de una solución, y puede ser natural o artificial. Una cristalización más rápida puede dar lugar a cristales de menor tamaño, como en el basalto, y una más lenta puede dar lugar a cristales más grandes, como en el granito.
La cristalización artificial es una técnica que forma cristales sólidos a partir de una solución homogénea. Para que se produzca la cristalización, la solución en cuestión debe estar sobresaturada. En pocas palabras, la solución debe contener más moléculas de soluto que en condiciones normales. Esto puede conseguirse por varios métodos: evaporación del disolvente, enfriamiento, reacción química y "ahogamiento" son los más comunes en la práctica industrial.
Para aclarar las cosas, podemos utilizar un ejemplo sencillo. Tomamos un cuenco de agua al que añadimos cristales de azúcar. Seguimos añadiendo azúcar hasta que llegamos a una fase en la que no se pueden disolver más cristales. Esta solución así obtenida es una solución saturada. Es interesante observar que podemos disolver más cristales a esta solución saturada particular calentándola (ya que la solubilidad de los solutos aumenta con el aumento de la temperatura, aunque se dan casos excepcionales). Esta elevación de la temperatura hace que se disuelvan en ella más cristales de azúcar (formando así una solución sobresaturada), pero cuando se deja que la temperatura de la solución alcance el equilibrio con el entorno, la solubilidad del soluto disminuye (porque la temperatura de la solución ha disminuido) y el "exceso" de azúcar así añadido cristaliza. Este proceso ilustra esencialmente la más simple de las técnicas de sobresaturación.
El "ahogamiento" es la adición de un no disolvente en la solución que disminuye la solubilidad del sólido. Alternativamente, también se pueden utilizar reacciones químicas para disminuir la solubilidad del sólido en el disolvente, trabajando así hacia la sobresaturación.
La cristalización puede dividirse en etapas: la nucleación primaria es la primera. Es el crecimiento de un nuevo cristal, que a su vez provoca la nucleación secundaria - la etapa final (si la eliminación de los cristales no es un problema). La nucleación secundaria requiere que los cristales existentes perpetúen el crecimiento del cristal. En nuestro ejemplo del azúcar, habíamos obtenido tales núcleos cuando el "exceso" de azúcar estaba a punto de cristalizar, lo que ayudaba a la formación de nuevos cristales. La nucleación secundaria es la etapa principal de la cristalización, ya que es lo que provoca la "producción masiva" de cristales.
Nieve que se está cristalizando.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la cristalización?
R: La cristalización es la forma en que los átomos se enlazan en una estructura regular y se mantienen unidos por enlaces químicos o grupos conectados. Puede ser a partir de un fundido, una solución o un gas y puede ser natural o artificial.
P: ¿Cuáles son los dos pasos principales de la cristalización?
R: Las dos etapas principales de la cristalización son la nucleación y el crecimiento del cristal. La nucleación es la aparición de una fase cristalina a partir de un líquido sobreenfriado o un disolvente sobresaturado, mientras que el crecimiento cristalino es el aumento de tamaño de las partículas que conduce a un estado cristalino.
P: ¿Cómo funciona la cristalización artificial?
R: La cristalización artificial funciona creando una solución sobresaturada en la que hay más moléculas de soluto que en condiciones ordinarias. Esto puede conseguirse mediante métodos como la evaporación del disolvente, el enfriamiento y la reacción química.
P: ¿Qué ocurre durante la nucleación primaria?
R: La nucleación primaria es la primera etapa de la cristalización e implica el crecimiento de nuevos cristales.
P: ¿Cómo se produce la nucleación secundaria?
R: La nucleación secundaria se produce cuando los cristales existentes siguen creciendo debido a que la eliminación no es un problema. También requiere cristales existentes para que tenga lugar.
P: ¿Cómo funciona el 'ahogamiento' en relación con la sobresaturación? R: El 'ahogamiento' implica la adición de un no disolvente en la solución que disminuye su solubilidad de modo que se sobresatura con moléculas de soluto.
