Cristal·lització

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca


Cristal·lització natural; cristalls de gel a les branques d'un arbust.
Cristal·lització al laboratori de la benzofenoxina

La cristal·lització és la formació d'un cristall. Es pot donar en un medi natural o de formes sintètiques. És el procés de formació de cristalls sòlids que precipiten des d'una solució, una substància fosa o més rarament dipositada directament des d'un gas.[1] La cristal·lització també és una tècnica de separació sòlid-líquid, en la qual ocorre que la massa es transfereix d'un solut, des d'una solució líquida, a una fase cristal·lina sòlida pura. En enginyeria química la cristal·lització passa dins un cristal·litzador. La cristal·lització és, per tant, un aspecte de la precipitació química obtinguda a través de la variació de les condicions de solubilitat del solut en el solvent en contrast amb la precipitació química deguda a una reacció química.

Història[modifica | modifica el codi]

En època prehistòrica ja s'utilitzava la sal comuna cristal·litzada obtinguda, per exemple, de l'aigua de mar dipositada en les esquerdes de les roques i assecada pel sol, el mateix principi encara es fa servir en les salines marines i en corrents salats d'aigua.

En temps més recents es produeixen a través de la cristl·lització també productes com la sacarosa, el sulfat de sodi i la urea entre molts d'altres.

Procés[modifica | modifica el codi]

Durada de creixement d'un cristall dàcid cítric (2,0 per 1,5 mm i filmat en 7,2 minuts).

El procés de la cristal·lització té dues etapes principals, la nucleació i el creixement del cristall.

En la nucleació les molècules del solut que es dispersen en el solvent comencen a fer agregats a escala nanomètrica i formen el nucli.

En el creixement del cristall el nucli continua creixent i l'agregat aconsegueix arribar a la mida crítica. La supersaturació és la força conductora de la cristal·lització.

Molts compostos tenen la capacitat de cristal·litzar amb diferents estructures cristal·lines, fenomen que rep el nom de polimorfisme. Cada polimorf mostra diferents propietats físiques, com la taxa de dissolució, forma, punt de fusió etc. Per això el polimorfisme és de gran importància en la fabricació industrial de productes cristal·lins.

Cristal·lització natural[modifica | modifica el codi]

Flocs de neu diferents.
Mel cristal·litzada

Hi ha molts exemples de processos naturals que impliquen la cristal·lització. A escala geològica alguns exemples són:

  • Formació natural de cristalls en minerals;
  • Formació dels anells en les estalactites i estalagmites.

Un exemple de cristal·lització natural és la de la sal marina en els llocs relativament càlids del món. Aquest procés natural s'utilitza en algunes zones costaneres o llacs per l'obtenció de la sal comuna.

En temps més curts s'inclou:

  • Els flocs de la neu;
  • La cristal·lització de la mel (gairebé tots els tipus de mel poden cristal·litzar).

Mètodes artificials[modifica | modifica el codi]

Per a la cristal·lització des d'una solució aquesta ha d'estar sobresaturada, cosa que vol dir que la solució ha de contenir més molècules o ions dissolts dels que podria contenir sota l'equilibri (solució saturada). Això es pot aconseguir per diversos mètodes entre els quals hi a el d'evaporar el solvent. La cristal·lització esfèrica té certs avantatges (com el de biodisponibilitat) en la formulació de medicaments farmacèutics.

Al laboratori la cristal·lització és un procés que consisteix a fer que el sòlid dissolt es vagi dipositant lentament, bé sigui per l'evaporació del dissolvent, o bé per la disminució de la seva solubilitat amb el refredament de la solució. El sòlid no dissolt apareix en forma de cristalls al fons i a les parets del recipient.

La cristal·lització al laboratori té com a objectiu purificar les diverses substàncies que es poden trobar en una dissolució. Si una solució que conté un solut acompanyat d'impureses es concentra per evaporació, les impureses solubles no arriben a formar, en general, una solució saturada ja que es troben en quantitats petites, per la qual cosa els cristalls que s'obtenen són pràcticament de la substància que es vol purificar. Podem reduir aquestes impureses amb unes recristal·litzacions successives.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Hi ha dos grups principals d'aplicacions per la cristal·lització artificial: producció de cristalls i la purificació.

  • Producció de cristalls com els cristalls macroscòpics que poden ser d'enllaç iònic o d'enllaç covalent i els cristalls petits de la mida de la pols o la sorra utilitzats en la indústria química i en bioquímica la recristal·lització es fa servir per determinar l'estructura de moltes molècules.

De forma massiva es fa servir la cristal·lització en la producció de sal comuna, els cristalls de silici i l'extracció de la sacarosa de la remolatxa.

  • Purificació es fa servir per millorar o verificar l'obtenció de substàncies molt pures ja que la cristal·lització separa un producte sovint en una forma extremadament pura.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Cristal·lització Modifica l'enllaç a Wikidata
  1. «Cristal·lització». L'Enciclopèdia.cat. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
  • A. Mersmann, Crystallization Technology Handbook (2001) CRC; 2nd ed. ISBN 0-8247-0528-9
  • Tine Arkenbout-de Vroome, Melt Crystallization Technology (1995) CRC ISBN 1-56676-181-6
  • DTB Crystallizer
  • Oslo Type Crystallizer
  • "Small Molecule Crystallization" (PDF) at Illinois Institute of Technology website
  • Glynn P.D. and Reardon E.J. (1990) "Solid-solution aqueous-solution equilibria: thermodynamic theory and representation". Amer. J. Sci. 290, 164–201.
  • Geankoplis, C.J. (2003) "Transport Processes and Separation Process Principles". 4th Ed. Prentice-Hall Inc.
  • Stanley SJ. (2006) Tomographic imaging during reactive precipitation: mixing with chemical reaction, Chemical Engineering Science, 61 (23), pp 7850–7863
  • Nocent M, Bertocchi L, Espitalier F. & al. (2001) "Definition of a solvent system for spherical crystallization of salbutamol sulfate by quasi-emulsion solvent diffusion (QESD) method", Journal of Pharmaceutical Sciences, 90, 10, 1620–1627.