La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida
La
cristalización es el proceso mediante el cual las
moléculas se ordenan de un modo natural formando un
retículo repetitivo que denominamos cristal.
El experimento de cristalización comienza con una
solución de proteína relativamente concentrada
(entre 2 y 50 mg/ml) a la que, de algún modo, se le
añade lentamente algún reactivo, con la
intención de reducir la solubilidad de la
proteína y generar una precipitación controlada
de la misma. Si posteriormente se fuerza un incremento paulatino de
concentración y se controlan las condiciones normalmente se
generan diminutos núcleos cristalinos cuyo ulterior
crecimiento puede dar lugar a cristales de tamaño adecuado
para los experimentos de difracción (entre 0.1 y 0.5 mm).
http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/archivos_07/curva-solubilidad.jpg
http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/archivos_07/screening.jpg
Los esquemas superiores
muestran, genéricamente las
diferentes zonas
de un sistema proteína-precipitante en función de
las concentraciones
de ambos componentes.
Las zonas de color amarillo (izquierda) y blanco (derecha) representas
las
condiciones en las que la proteína estaría
solubilizada. En la zona de color
azul la proteína dejaría de ser soluble y
aparecería como un
precipitado. Ambas zonas están separadas por otra (de color
rosa) en
donde existe una ligera sobresaturación, idónea
para la nucleación
y crecimiento cristalino.
Por lo tanto,
para maximizar la
posibilidad de éxito de un intento de
cristalización, es necesario
diseñar distintos experimentos, partiendo de diferentes
posiciones
iniciales, es decir, de diferentes concentraciones de
proteína y
precipitante (flechas de diferentes colores en el esquema de la
derecha)..
Método de separación de sistemas materiales homogéneos
Permite separar sustancias que forman un sistema material homogéneo
por ejemplo: el agua potable es una solución formada por agua y sales
disueltas en ella. Los tres métodos mas conocidos son: Evaporación o
capitalización, cromatografía y destilación. La operación de
cristalización es el proceso por medio del cual se separa un componente
de una solución líquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de
cristales que
precipitan.
Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta
comercialmente en forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o
sacarosa, la sal común o
cloruro de sodio.
Cambio de disolvente
Preparando una disolución concentrada de un sustancia en un buen
disolvente y añadiendo un disolvente peor que es miscible con el
primero, el principal del sólido disuelto empieza a precipitar, y las
aguas madres se enriquecen relativamente en las impurezas. Por ejemplo,
puede separarse ácido benzoico de una disolución de éste en acetona
agregando agua.
Evaporación del disolvente
De manera análoga, evaporando el disolvente de una disolución se
puede conseguir que empiecen a cristalizar los sólidos que estaban
disueltos cuando se alcanzan los límites de sus solubilidades. Este
método ha sido utilizado durante milenios en la fabricación de
sal a partir de
salmuera o agua marina.
Sublimación
En algunos compuestos la
presión de vapor de un sólido puede llegar a ser lo bastante elevada como para evaporar cantidades notables de este compuesto sin alcanzar su
punto de fusión (
sublimación). Los vapores formados condensan en zonas más frías ofrecidas por ejemplo en forma de un "
dedo frío",
pasando habitualmente directamente del estado gaseoso al sólido,
(sublimación regresiva) separándose, de esta manera, de las posibles
impurezas. Siguiendo este procedimiento se pueden obtener sólidos puros
de sustancias que subliman con facilidad como la
cafeína, el
azufre elemental, el
ácido salicílico, el
yodo, etc.
Enfriamiento selectivo de un sólido fundido
Para purificar un sólido cristalino éste puede fundirse. Del líquido
obtenido cristaliza, en primer lugar, el sólido puro, enriqueciéndose,
la fase líquida, de las impurezas presentes en el sólido original.
Crecimiento cristalino
Recristalización
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