Practica de quimica - El conocimiento de los cristales

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Índice

Objetivo

Consideraciones Teóricas

Material y Reactivos

Desarrollo experimental

Diagramas a bloque

Procedimiento

Cuestionario

Observaciones

Conclusiones

Bibliografía

Objetivo

El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización.

Consideraciones Teóricas

El conocimiento de los cristales inicio a través del estudio de su composición mineralógica y de su estructura cristalográfica.

Así las bases científicas de la cristalización fueron establecidas por Bravais en el siglo XIX. Sin embargo, el proceso de formación del cristal se ignoró durante mucho más tiempo y aunque los primeros conocimientos sobre el tema datan del siglo XIX, cuando los científicos como Löwitz, Marc, Ostwald, Gibbs y otros realizaron trabajos pioneros, el auténtico desarrollo del conocimiento sobre esta materia no tuvo lugar hasta mediados del siglo XX, publicándose en la actualidad 2000 trabajos sobre la cristalización y sus ramas.

Este interés no es sorprendente, ya que la cristalización representa un proceso vital en muchas ramas de la industria contemporánea (química, farmacéutica, biotecnológica, electrónica) así como en la ciencia (química, biomédica entre otras).

La cristalización se puede dividir en muchos subgrupos, tales como la preparación de cristales individuales (monocristales), cristalización en masa, producción de capaz delgadas, cristalización de azucares, solidificación de metales, entre otras.

El único método lógico y aceptable de clasificación de los cristales se basa en el ángulo entre sus caras y dominio de la cristalografía. En este sistema, los tipos de formas de los cristales no tienen relación con los tamaños relativos de sus cargas, puesto que el crecimiento relativo de las caras no es una constante, sino que es una característica de un material específico.

Existen seis clases de cristales dependiendo de la disposición de los ejes a que se refieren sus ángulos. Estos son:

• Cúbico: tres ejes iguales en ángulo recto entre sí.
• Tetragonal: tres ejes en un ángulo recto, uno más largo que los otros dos.
• Ortorrómbica: tres eje todos en ángulo recto, pero todos de diferentes longitudes.
• Hexagonal: tres ejes iguales en un plano a 60° cada uno de otro, y otro normal en el plano de los otros tres, pero no necesariamente de la misma longitud de los otros.

• Monoclínica: dos ejes perpendiculares en un plano y un tercer eje formando un ángulo con este plano.
• Triclínica: tres ejes formando cualquier ángulos, unos con otros.

El termino hábito de los cristales se utiliza para indicar el desarrollo relativo de los diferentes tipos de caras.

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Clasificación de los cristalizadores:

El equipo para efectuar la cristalización e clasifica muy fácilmente por los métodos en que se lleva a la sobresaturación son los siguientes:

• Sobresaturación por enfriamiento.
• Sobresaturación por evaporación de disolvente.
• Sobresaturación por evaporación adiabática (enfriamiento más evaporación).

Por adicionar una sustancia que reduce la solubilidad de la que se pueda cristalizar.

Cristales iónicos:

Los cristales de las sales están formados por iones de cargas opuestas. Por lo tanto, existen fuerzas de atracción entre iones que poseen cargas contrarias y fuerzas de repulsión entre los de igual carga. Por lo tanto, es de esperar, como se ha comprobado experimentalmente, los iones de cargas contrarias se dispongan alternativamente en la estructura cristalina. Como en general, el anión y el catión de una sal dada no tienen el mismo tamaño, las formas geométricas que resultan por empaquetamiento compacto de esferas de radio atómicos desiguales son más numerosas que las que resultan para los cristales de los metálicos.

El factor más importante para determinar la forma geométrica más estable que pueden disponer los iones en la red cristalina es la razón de radios del catión al anión. Si uno de ellos es tan pequeño que los iones mayores de carga contraria que le rodean pueden estar en contacto entre sí en un empaquetamiento determinado, las fuerzas repulsivas entre estos iones serian demasiado grandes para que tal estructura fuera estable. Por lo tanto, cada sal cristalina en aquella red que es más estable, en la cual fuerzas de repulsión entre iones de igual carga son los menores posibles y las de atracción entre iones distintos tan grandes como sea factible.

Las fuerzas electrostáticas de atracción son relativamente intensas, Por ello los cristales salinos tienen puntos de fusión relativamente elevados al y la tendencia a evaporarse de la superficie cristalina de los pares iónicos es muy pequeña. La evaporación de un sólido se llama sublimación.

A la temperatura ambiente las sales tienen una velocidad de sublimación despreciable y por lo tanto carecen del dolor. Aunque los iones vibran alrededor de sus posiciones fijas en la red cristalina con una energía cinética media determina por la temperatura de la sal, no pueden moverse libremente de sitio. Por ello, las sales solidas son buenos aislantes. Finalmente, los cristales salinos son frágiles y tienden a saltar en pedazos, o decrepitar, cuando se calientan.

Energía reticular

La energía reticular es la energía necesaria para separar las unidades estructurales de un mol de una sustancia en un cristal. Depende, como es, de la magnitud de fuerzas de atracción es preciso vencer. A su vez, estas fuerzas dependen en los cristales iónicos de la magnitud de carga de cada ion (número de oxidación), del radio de cada ion y de la geometría del cristal. En general, cuanto mayor es la carga de los iones y menores son sus radios, tanto mayor es la energía reticular del cristal formado. Los valores elevados de la energía reticular indican que el cristal es muy estable, ya que para romper la red cristalina es preciso comunicar una energía. Indica por lo tanto un punto de fusión elevado y pequeña solubilidad en disolventes.

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