Cristalización
Cristalización es el nombre que se le da a un procedimiento de purificación usado en química por el cual se produce la formación de un sólido cristalino, a partir de un gas, un líquido o incluso, a partir de una disolución. En este proceso los iones, moléculas o átomos que forman una red en la cual van formando enlaces hasta llegar a formar cristales, los cuales son bastante usados en la química con la finalidad de purificar una sustancia de naturaleza sólida. Por medio de la cristalización se separa un componente de una solución en estado líquido pasándolo a estado sólido a modo de cristales que precipitan. Este paso u operación es necesaria para cualquier producto químico que se encuentre como polvos o cristales en el mundo comercial, por ejemplo, el azúcar, la sal, etc.
Cuando preparamos una disolución concentrada a una temperatura elevada, y seguidamente la enfriamos, se formará una disolución conocida como sobresaturada, siendo las disoluciones que por un momento tienen más soluto disuelto del que sería posible por la disolución en concreto a una temperatura concreta en estado de equilibrio. Después podemos conseguir que se cristalice la disolución a través de un enfriamiento bajo control. Sobretodo cristaliza el compuesto inicial, lo que hace enriquecer las llamadas, aguas madres, con impurezas que se encuentran presente en la mezcla principal al no poder llegar a su límite de solubilidad.
Para poder usar esta técnica de purificación debe existir un cambio importante de solubilidad con respecto a la temperatura, cosa que no ocurre siempre. Por ejemplo, el cloruro sódico (la sal marina), posee una solubilidad de alrededor de 35 g/100 para las temperaturas comprendidas entre 0 a 100ºC, lo cual provoca la cristalización por cambio de temperatura sea de poco interés, pero esto no ocurre para todas las sales, como por ejemplo, para el KNO3. Cuando más grande sea la diferencia de solubilidad con respecto a la temperatura, mejores rendimientos se podrán conseguir. A nivel industrial, estos procesos pueden añadir otros procesos de purificación como por ejemplo, el filtrado, la decantación, etc. Después de realizar este procedimiento, el material queda puro por completo.
Cuando preparamos una disolución concentrada de cualquier sustancia en un disolvente bueno, y añadimos un disolvente menos adecuado que se pueda mezclar con el primero, el primer disolvente del sólido disuelto empieza a sufrir una precipitación, lo que hace más ricas las aguas madres debido a las impurezas, por ejemplo, se puede separar el ácido benzoico en una disolución, en acetona al añadir agua.
De igual manera, si hacemos evaporar el disolvente que hay en una disolución, conseguiremos iniciar la cristalización de los sólidos que se encontraban disueltos cuando se llega a los límites de las respectivas solubilidades. Dicho método ha sido usado desde antiguo para la fabricación de sal, partiendo de la salmuera o también desde el agua de mar.
En determinados compuestos, la presión de vapor que tiene un sólido podría llegar a ser lo suficientemente elevado como para poder evaporar cantidades considerables del compuesto en cuestión sin llegar a su punto de fusión, a lo que se le da el nombre de sublimación. Los vapores que se forman, se condensan en las partes más frías que se ofrecen en forma de lo que se conoce como, “ dedo frío” por ejemplo, pasando generalmente del estado gas al sólido, lo que se conoce como sublimación regresiva, lo que hace que se separe de las impurezas posibles que puedan haber. Al seguir este tipo de procedimiento, se pueden conseguir sólidos puros de sustancias que consiguen sublimizar con facilidad como es la cafeína, el azufre, ácido salicílico, etc.
Otra forma de cristalización, o de purificación, es a través de la fundición del sólido. El líquido que obtenemos en el proceso, cristaliza en primer lugar el sólido en estado puro, lo que hace que se enriquezca, después cristaliza la fase líquida. Este proceso se conoce como enfriamiento selectivo de un sólido previamente fundido.
La parte más importante del proceso de cristalización, es el crecimiento de los cristales. Las formas o los diferentes tamaños que adquieran los cristales se deben a distintas condiciones, como por ejemplo el disolvente que se use o la concentración utilizada de los diferentes compuestos. Los cristales crecen formando capas de moléculas entorno a un cristal inicial.