Ingeniero

Clase: Ciencia e Ingeniería de los Materiales (PF-2308)

Elaborado Por: Ing. Andreina Rincon

OBTENCIÓN DE CRISTALES

Los griegos llamaron cristal al cuarzo, κρνσταλλοσ (crystallos = frío + goteo), es decir, piezas de extraordinaria dureza y muy fríos. Pero la formación de cristales no es exclusiva de los minerales, y los encontramos también (aunque no necesariamente de modo natural) en los compuestos llamados orgánicos, e incluso en los ácidos nucléicos, en las proteínas, en los virus, entre otros [ ].

El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, aquel en donde las correlaciones internas son mayores y a mayor rango de distancias. Y esto se refleja en sus propiedades que son anisotrópicas y discontínuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábitos) cuando están bien formados. Sin embargo, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.

En mineralogía y cristalografía, la estructura cristalina es una disposición única de los átomos o moléculas en un líquido cristalino o sólido [ ]. Una estructura cristalina se compone de un patrón, un conjunto de átomos dispuestos de una manera particular. Los patrones se encuentran en los puntos de una red, siendo una matriz de puntos se repiten periódicamente en tres dimensiones. Los puntos pueden ser considerados como formando pequeñas cajas idénticas, llamadas celdas unitarias, que llenan el espacio de la red. Las longitudes de los bordes de una celda unidad y los ángulos entre ellos se llaman los parámetros de red. Las propiedades de simetría del cristal se incorporan en su grupo espacial [ii]. La estructura y la simetría de un cristal juegan un papel importante en la determinación de muchas de sus propiedades físicas.

La estructura cristalina de un material (la disposición de los átomos dentro de un determinado tipo de cristal) puede ser descrito en términos de su celda unidad. La celda unitaria es una pequeña caja que contiene uno o más átomos dispuestos en 3 dimensiones. Las celdas unitarias apiladas en el espacio tridimensional describen la disposición mayor de átomos del cristal. La celda unidad está dada por sus parámetros de red, que son la longitud de los bordes de la celda y los ángulos entre ellos, mientras que las posiciones de los átomos dentro de la celda unidad se describen por el conjunto de posiciones atómicas (xi, yi, zi) medido a partir de un punto de la red [ ].

Los cristales se obtienen de muchas maneras, que dependen del proceso aguas abajo o los requisitos del producto final. Para que la cristalización tenga lugar una solución debe ser "sobresaturada". La sobresaturación se refiere a un estado en el que el líquido (disolvente) contiene más sólidos disueltos (soluto) que normalmente pueden ser acomodadas a esa temperatura.

A escala industrial, una gran fuerza motriz de sobresaturación es necesaria para iniciar la nucleación primaria. La iniciación de la nucleación primaria a través de esta fuerza de accionamiento no se entiende plenamente lo que hace que sea difícil de modelar (experimentos son la mejor guía). Se puede pensar en la fuerza motriz sobresaturación como una combinación de una alta concentración de solutos y enfriamiento rápido [ ].

El segundo mecanismo principal en la cristalización se llama nucleación secundaria. En esta fase de cristalización, el crecimiento de cristales se inicia con el contacto. El cual puede ser entre la solución y otros cristales, una hoja de mezcla, un tubo, una pared de vaso, etc. Esta fase de cristalización se produce a menor sobresaturación que en nucleación primaria, donde el proceso de crecimiento de cristales es óptimo [iv]. En un entorno industrial, la mezcla de soluto-disolvente que comúnmente se conoce como el "licor madre".

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