Marco teorico cristalizacion

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

La palabra proviene del griego krystallos. Inicialmente el nombre provenía de "kryos" que significa frío, aludiendo a la formación del hielo a partir del agua. Posteriormente el nombre cambió de connotación al referirse más bien a la transparencia, por lo que los griegos dieron el nombre "krystallos" al cuarzo, creyendo inicialmente que se trataba de una variedad de hielo que no se licuaba a temperatura ambiente

Geometría del crecimiento del cristal:

Desde el punto de vista geométrico, un cristal es un sólido limitado por planos. La forma y tamaño de este sólido son funciones de los ángulos interfaciales y de la dimensión lineal de las caras. Como resultado de la constancia de sus ángulos interfaciales, cada cara de un cristal que crece o se disuelve a medida que se aleja o se acerca al centro del cristal, siempre es paralela a su posición original. Este concepto es conocido como principio del desplazamiento paralelo de las caras. La velocidad a la que se mueve una cara en dirección perpendicular a su posición original se conoce como velocidad de translación de esa cara o velocidad de crecimiento de la cara.

Desde el punto de vista industrial, el término hábito del cristal o morfología del cristal se refiere a los tamaños relativos de las caras de un cristal. La morfología de un cristal está influenciada por la estructura interna y las influencias externas sobre el cristal tales como la velocidad de crecimiento, solvente usado e impurezas presentes durante la cristalización. El hábito del cristal de los productos comerciales tiene gran importancia. Los cristales largos en forma de aguja tienden a romperse con facilidad durante la centrifugación y el secado. Los cristales planos en forma de láminas son difíciles de lavar durante la centrifugación o filtración y dan por resultado bajas velocidades de filtración. Los cristales complejos o cristales de tipo gemelos tienden a romperse más fácilmente durante el transporte de los cristales más gruesos y compactos.

 La estructura interna para dos cristales químicamente idénticos puede ser diferente, aunque se formen a diferentes temperaturas y tengan distinta apariencia. Esto se llama polimorfismo y se puede determinar únicamente mediante difracción de rayos x.

Con frecuencia, la adición de pequeñas cantidades de sustancias extrañas cambia completamente la morfología del cristal. La adsorción selectiva de tintes por las diferentes caras del cristal o del cambio de un medio alcalino a otro ácido produce cambios significativos en la morfología del cristal. Igualmente la presencia de otros aniones y cationes solubles tienen un efecto similar. En la cristalización del sulfato de amonio, la reducción del hierro soluble por debajo de 50 ppm de ion férrico es suficiente para cambiar significativamente la morfología del cristal del sulfato de amonio de una forma larga y estrecha de una forma relativamente gruesa y compacta.

La mayoría de los cristales naturales se forman a partir de la cristalización de gases a presión en la pared interior de cavidades rocosas llamadas geodas. La calidad, tamaño, color y forma de los cristales dependen de la presión y composición de gases en dichas geodas (burbujas) y de la temperatura y otras condiciones del magma donde se formen.

Aunque el vidrio se suele confundir con un tipo de cristal, en realidad no posee las propiedades moleculares necesarias para ser considerado como tal. El vidrio, a diferencia de un cristal, es amorfo. Los cristales se distinguen de los sólidos amorfos, no solo por su geometría regular, sino también por la anisotropía de sus propiedades (no son las mismas en todas las direcciones) y por la existencia de elementos de simetría. Los cristales están formados por la unión de partículas dispuestas de forma regular siguiendo un esquema determinado que se reproduce, en forma y orientación, en todo el cristal y que crea una red tridimensional. En un cristal, los átomos e iones se encuentran organizados de forma simétrica en redes elementales, que se repiten indefinidamente formando una estructura cristalina. Estas partículas pueden ser átomos unidos por enlaces covalentes (diamante y metales) o iones unidos por electrovalencia (cloruro de sodio). En otras palabras, los cristales podrían considerarse moléculas colosales, que poseen tales propiedades, a pesar de su tamaño microscópico. Por tanto, un cristal suele tener la misma forma de la estructura cristalina que la conforma, a menos que haya sido erosionado o mutilado de alguna manera.

La clasificación principal de los cristales se efectúa con arreglo a su simetría. Un objeto tiene simetría si puede efectuarse con él alguna operación tal que lo deje idéntico a sí mismo.

Solamente algunos elementos de simetría se presentan en los cristales. Estos elementos son: centro de simetría, ejes secundarios, ejes ternarios, ejes cuaternarios, ejes senarios, ejes de inversión cuaternarios, ejes de inversión senarios y plano de simetría. Un cristal es invariante con relación a un eje de orden Q, si el conjunto de las propiedades del cristal son las mismas a lo largo de dos direcciones, que se deducen una de otra por una rotación de un ángulo 2N/Q radianes en torno a ese eje. Por lo que, como consecuencia de su triple periodicidad, se demuestra que el medio cristalino sólo puede poseer ejes de orden 2,3,4 ó 6; los ejes de simetría quinarios no se encuentran en los cristales, porque el ángulo del pentágono, 108°, no es divisor de 360°. Son muchos los métodos existentes para determinar la simetría y la estructura de un cristal, en particular el goniómetro óptico y el microscopio polarizante y sobre todo la difracción de rayos X. Hay treinta y dos combinaciones de elementos de simetría, que se presentan en los cristales. Estas combinaciones se les llaman las treinta y dos clases de cristales.Si se tienen en cuenta los elementos de simetría, se pueden distinguir siete sistemas cristalinos, que toman el nombre de una figura geométrica elemental. Como son:

Cúbico (cubo)

Tetragonal (prisma recto cuadrangular)

Ortorrómbico (prisma recto de base rómbica)

Monoclínico (prisma oblicuo de base rómbica)

Triclínico (paralelepípedo cualquiera)

Romboédrico (paralelepípedo cuyas caras son rombos)

Hexagonal (prisma recto de base hexagonal)

Las diversas formas de un mismo cristal pueden proceder de dislocaciones, por los vértices o por las aristas, de la forma típica. Estas modificaciones se pueden interpretar a partir del conocimiento de la estructura reticular de un cristal.

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