Proceso de cristalización, propósito y ejemplos

Definición de cristalización en química: ¿Qué es la cristalización?

La materia se puede transformar y reorganizar en muchas formas diferentes. Por ejemplo, hay cuatro estados fundamentales de la materia. Los elementos químicos, las formas químicas más simples de la materia, pueden tener sus átomos reorganizados y comportarse de diferentes maneras. El oro toma la forma de un sólido, pero al agregar suficiente calor, se derretirá en un líquido. Cuando sus átomos absorben suficiente energía, se deslizan cinéticamente entre sí en forma líquida. Cuando se agrega más calor, el oro líquido eventualmente se vaporizará en un gas. Sus átomos absorberán suficiente energía para que se muevan rápidamente y se expandan alejándose unos de otros. Con aún más calor, los electrones que rodean los núcleos de los átomos de oro se desprenderán de su atracción y el oro puede convertirse en plasma (aunque esto requeriría una cantidad extrema de calor). Los procesos de transformación que actúan sobre el mate pueden dar como resultado una variedad de formas. El enfoque de esta lección está en el proceso de cristalización. Pero, ¿qué es exactamente la cristalización? Una definición simple de cristalización es un proceso en el que un líquido o gas se solidifica o precipita y sus moléculas o átomos se organizan altamente en una estructura llamada cristal. Las partículas en un cristal están «organizadas» en el sentido de que hay un patrón repetido o semi-repetido de fractales. Uno de los cristales más comunes en la tierra es el cuarzo. El cuarzo es un mineral cristalino compuesto por patrones repetidos de tetraedros de dióxido de silicio (SiO 4).

El cuarzo, visto a la derecha, es uno de los cristales más comunes en la tierra.

Proceso de cristalización

El proceso de cristalización no es tan simple como que cualquier líquido o gas pierda energía y se transforme en sólido. La cristalización ocurre en dos fases: «nucleación» y «crecimiento de cristales». La nucleación es el primer paso en la formación de un cristal. Durante la nucleación, los átomos o moléculas de un líquido o vapor se organizan en un patrón. El patrón deja espacio para que más átomos o moléculas se depositen en posición a medida que crece el cristal. La nucleación puede ocurrir de dos formas, heterogénea u homogénea. La nucleación heterogénea ocurre en una superficie que es químicamente diferente de la sustancia que cristaliza y actúa como una plataforma sobre la cual comienzan a organizarse los átomos o moléculas iniciales del cristal. Homogéneo – En la nucleación, la sustancia que cristaliza en sí misma tiene algunos de sus átomos o moléculas que se orientan correctamente al azar para que se unan más átomos y moléculas. Después de la nucleación, comienza el proceso secundario de crecimiento de cristales. El crecimiento de cristales es la etapa principal del proceso de cristalización, que implica la acumulación de más átomos o moléculas en la red cristalina formada por primera vez durante el proceso de nucleación. Durante el crecimiento del cristal, el cuerpo principal del cristal se forma y termina.

Ejemplos de cristalización: ¿Cómo se forman los cristales?

Como se mencionó anteriormente, los cristales pueden formarse a partir de la solidificación de líquidos o gases, pero también a través de la deposición de sólidos. Los cristales se pueden formar de varias maneras:

• Precipitación de una solución: un soluto disuelto, como un sólido disuelto en un solvente líquido, se acumula a través de la nucleación y el crecimiento de cristales a medida que el solvente se evapora.
• Una congelación líquida: los átomos o moléculas líquidas pierden energía en forma de calor, disminuyen la velocidad y sucumben a la atracción molecular o atómica entre sí y comienzan la nucleación y luego el crecimiento cristalino.
• Deposición de un gas: las moléculas de gas o los átomos pueden disminuir la velocidad y comenzar a adherirse a una superficie o entre sí en la nucleación. Si la deposición continúa, el crecimiento de cristales continúa.

En cuanto a la precipitación de una solución, existe un principio de cristalización. El solvente no necesariamente tiene que evaporarse para que se formen cristales. Los solutos son más solubles en solventes calientes. Por ejemplo, la sal se disolverá más rápido en agua caliente que en agua fría. Ahora, si un soluto no es muy soluble en un solvente, los cristales pueden formarse fácilmente. Si el soluto semisoluble se disuelve en un líquido caliente y luego se deja enfriar, el soluto se precipitará en cristales a medida que se enfría el solvente. Algunos ejemplos de cristalización incluyen los siguientes:

• El agua salada sobresaturada precipita cristales de sal a medida que se enfría.
• El magma con SiO 4 se enfría dentro de la corteza terrestre y forma cristales de cuarzo.

• Las moléculas de agua comienzan la nucleación en la atmósfera antes de formar cristales de copos de nieve.

¿Cuál es el propósito de la cristalización?

La cristalización no es solo un proceso natural que se encuentra en muchas formas en la naturaleza, sino también un proceso manipulado y utilizado por científicos como los químicos. Los químicos utilizan el proceso de cristalización como un medio para purificar sólidos o separar un soluto de un solvente. Por ejemplo, los químicos utilizan un método llamado cristalización fraccionada para refinar sustancias en función de sus diferencias de solubilidad. A medida que se enfría una solución, la sustancia menos soluble dentro del solvente comenzará a cristalizar primero. Se puede cristalizar una cascada de varios solutos a partir de un solvente y separar efectivamente todas las sustancias de una solución. La recristalización es otro método utilizado por los químicos. Durante la recristalización, los químicos disuelven una mezcla de compuestos en un solvente antes de enfriar lentamente e intentar precipitar el compuesto deseado o la impureza de la solución.

Resumen de la lección

La cristalización es el proceso en el que se forma una estructura conocida como cristal a partir de la organización extrema de átomos o moléculas. La cristalización ocurre en dos pasos principales: «nucleación» y «crecimiento de cristales». La nucleación es el primer paso e involucra la estructura base del cristal que se forma inicialmente. La nucleación puede ser «heterogénea» u «homogénea». Durante la nucleación homogénea, la red cristalina inicial se forma a partir de las propias moléculas o átomos que cristalizan, mientras que durante la nucleación heterogénea, otra sustancia o superficie actúa como la base inicial donde se adhieren las moléculas y los átomos que cristalizan. Crecimiento de cristales es la segunda parte importante del proceso de cristalización. Una vez que se forma la base inicial del cristal, más átomos o moléculas pueden comenzar a acumularse o depositarse en la estructura y el cristal comienza a crecer. La cristalización puede ocurrir a partir de muchas fases de la materia. Un líquido puede congelarse en un sólido, formando un cristal. Un sólido disuelto en un líquido puede precipitar del solvente en forma de cristales. Además, el gas puede incluso depositar directamente átomos o moléculas sobre una superficie, formando cristales. La cristalización es un proceso natural, pero también lo utilizan los químicos para separar sustancias entre sí. Los químicos usan la recristalización para separar las impurezas de una mezcla disolviéndolas en un solvente y luego precipitándolas de la solución.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador