Formacion de cristales quimica
Experimento de cristalización
ResumenEl modo en que las moléculas en solución forman núcleos de cristal, que luego crecen hasta convertirse en grandes cristales, es un fenómeno poco conocido. El mecanismo clásico de nucleación de cristales homogéneos procede a través de la agregación aleatoria espontánea de especies a partir del líquido o la solución. Sin embargo, un mecanismo no clásico sugiere la formación de una fase densa amorfa que se reordena para formar núcleos de cristal estables. Hasta ahora ha sido un reto experimental observar la formación de núcleos de cristal de cinco a treinta moléculas. Aquí, utilizando polioxometalatos, demostramos que la formación de pequeños núcleos de cristal es observable mediante microscopía electrónica de transmisión criogénica. Observamos procesos de nucleación clásicos y no clásicos, dependiendo de la identidad del catión presente. Los experimentos verifican los estudios teóricos que sugieren que la nucleación no clásica es la más baja de las dos vías energéticas. La disposición en un solo protocristal de siete moléculas coincide con el orden encontrado por difracción de rayos X de un solo cristal a granel, lo que demuestra que se formó la misma estructura en cada caso.
Proceso de cristalización
ResumenLa cristalización de compuestos se consigue normalmente a partir de soluciones sobresaturadas en el tiempo, mediante la fusión o a través de la sublimación. Aquí se presenta un nuevo método para generar un único cristal de tioglucósido utilizando un pulso láser de menos de 10 fs. Al enfocar el pulso láser sobre una solución en una celda de vidrio, se deposita un único cristal en el borde del techo de la celda de vidrio. Este hallazgo contrasta con otros estudios de nucleación inducida por láser no fotoquímico, que informan de que los sitios de nucleación están en la solución o en la interfaz aire-solución, lo que implica que el presente mecanismo de cristalización es diferente. La irradiación con el pulso láser sub-10-fs no calienta la solución, sino que excita vibraciones moleculares coherentes que evaporan la solución. A continuación, se cree que la solución evaporada se deposita en la pared de vidrio. Este método puede formar cristales incluso a partir de soluciones no saturadas, y el cristal formado no incluye ningún disolvente, lo que permite la formación de un cristal puro adecuado para el análisis estructural, incluso a partir de una cantidad ínfima de solución de muestra.
Recristalización
La cristalización es un cambio físico por el que una sustancia de una mezcla se separa de ella y forma partículas sólidas y cristalinas con otras moléculas de la misma sustancia. Si alguna vez has visto caramelos de roca, o los has hecho en casa, has visto el resultado de la cristalización del azúcar. El caramelo de roca se hace disolviendo la mayor cantidad posible de azúcar en una olla de agua caliente, y luego enfriando la mezcla de azúcar y agua para iniciar la cristalización. A medida que el agua-azúcar se enfría, las moléculas de azúcar se separan del agua y se adhieren a otras moléculas de azúcar, formando cristales sólidos. Esto sucede a medida que la temperatura se enfría porque el agua fría no puede retener tanto azúcar disuelto como el agua caliente.
Muchos factores pueden influir en la cristalización de los alimentos. El control del proceso de cristalización puede influir en que un determinado producto sea untable (cristales más pequeños), o en que se sienta arenoso o suave en la boca (cristales más grandes). En algunos casos, los cristales son algo que se intenta desarrollar; en otros, son algo que se intenta evitar.
Pasos de cristalización
La cristalización es una técnica que los químicos utilizan para purificar compuestos sólidos. Es uno de los procedimientos fundamentales que todo químico debe dominar para ser competente en el laboratorio. La cristalización se basa en los principios de solubilidad: los compuestos (solutos) tienden a ser más solubles en líquidos calientes (disolventes) que en líquidos fríos. Si se deja enfriar una solución caliente saturada, el soluto deja de ser soluble en el disolvente y forma cristales de compuesto puro. Las impurezas se excluyen de los cristales en crecimiento y los cristales sólidos puros pueden separarse de las impurezas disueltas por filtración.
Esta descripción científica simplificada de la cristalización no ofrece una imagen realista de cómo se lleva a cabo el proceso en el laboratorio. Más bien, el éxito de la cristalización se basa en una mezcla de ciencia y arte; su éxito depende más de la experimentación, la observación, la imaginación y la habilidad que de las predicciones matemáticas y físicas. La comprensión del proceso de cristalización por sí sola no convertirá a un estudiante en un maestro de la cristalización; esta comprensión debe combinarse con la práctica de laboratorio para adquirir destreza en esta técnica.
