Cristalización
La cristalización o cristalización es el proceso por el cual se forma un sólido , donde los átomos o moléculas están altamente organizados en una estructura conocida como cristal . Algunas de las formas en que se forman los cristales son la precipitación de una solución , la congelación o, más raramente, la deposición directa de un gas . Los atributos del cristal resultante dependen en gran medida de factores como la temperatura , la presión del aire y, en el caso de los cristales líquidos , el tiempo de evaporación del fluido..
La cristalización se produce en dos pasos principales. El primero es la nucleación , la aparición de una fase cristalina a partir de un líquido superenfriado o de un disolvente supersaturado . El segundo paso se conoce como crecimiento cristalino , que es el aumento del tamaño de las partículas y conduce a un estado cristalino. Una característica importante de este paso es que las partículas sueltas forman capas en la superficie del cristal y se alojan en inconsistencias abiertas como poros, grietas, etc.
La mayoría de los minerales y moléculas orgánicas cristalizan fácilmente y los cristales resultantes son generalmente de buena calidad, es decir, sin defectos visibles . Sin embargo, las partículas bioquímicas más grandes, como las proteínas , suelen ser difíciles de cristalizar. La facilidad con la que las moléculas cristalizarán fuertemente depende de la intensidad de las fuerzas atómicas (en el caso de sustancias minerales), fuerzas intermoleculares (sustancias orgánicas y bioquímicas) o fuerzas intramoleculares (sustancias bioquímicas).
La cristalización es también una técnica de separación química sólido-líquido, en la que se produce la transferencia de masa de un soluto desde la solución líquida a una fase cristalina sólida pura. En ingeniería química , la cristalización ocurre en un cristalizador . La cristalización está por tanto relacionada con la precipitación , aunque el resultado no es amorfo o desordenado, sino un cristal.
El proceso de cristalización consta de dos eventos principales, la nucleación y el crecimiento de cristales, que están impulsados por propiedades termodinámicas y químicas. En la cristalización , la nucleación es el paso donde las moléculas de soluto o los átomos dispersos en el solvente comienzan a juntarse en grupos, a escala microscópica (elevando la concentración de soluto en una pequeña región), que se vuelven estables bajo las condiciones operativas actuales. Estos cúmulos estables constituyen los núcleos. Por lo tanto, los cúmulos necesitan alcanzar un tamaño crítico para convertirse en núcleos estables. Dicho tamaño crítico está dictado por muchos factores diferentes ( temperatura , sobresaturación, etc). Es en la etapa de nucleación que los átomos o moléculas se organizan de una manera definida y periódica que define la estructura cristalina . Nótese que "estructura cristalina" es un término especial que se refiere a la disposición relativa de los átomos o moléculas, no a la macroscópica. propiedades del cristal (tamaño y forma), aunque son el resultado de la estructura interna del cristal.
El crecimiento cristalino es el posterior aumento de tamaño de los núcleos que logran alcanzar el tamaño crítico del racimo. El crecimiento de cristales es un proceso dinámico que ocurre en equilibrio donde las moléculas o átomos de soluto se precipitan fuera de la solución y se disuelven nuevamente en la solución. La sobresaturación es una de las fuerzas impulsoras de la cristalización, ya que la solubilidad de una especie es un proceso de equilibrio cuantificado por Ksp . Dependiendo de las condiciones, la nucleación o el crecimiento pueden predominar sobre el otro, dictando el tamaño del cristal.
