3.4B: Enfriando lentamente

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La diferencia en la energía de la red cristalina entre los sólidos puros e impuros es marginal, por lo que una solución debe enfriarse LENTAMENTE para permitir la diferenciación. Si una solución caliente se sumerge inmediatamente en un baño de hielo, el sistema favorecerá la formación de un sólido (¡cualquier sólido!) tan fuertemente que puede haber poca preferencia por la pureza. Las impurezas pueden quedar envueltas en el sólido en desarrollo y atrapadas a medida que los solutos se depositan de manera no selectiva sobre el sólido en crecimiento. Es sólo cuando se permite el tiempo suficiente para el equilibrio entre el sólido en desarrollo y la solución que se forma el sólido puro de menor energía.

Como metáfora del lento proceso de cristalización, imagina que has ganado un premio y se te permite entrar en un tubo, donde el dinero en forma de billetes de $1 y $100 será volado para que los agarres. Las reglas de premios establecen que sólo se te permite quedarte con un total de veinte billetes. Imagina que te dan solo 30 segundos en el tubo de dinero para agarrar veinte billetes: probablemente tomarías cualquier factura que puedas tener en tus manos, y esperas que la mayoría de ellas sean billetes de $100. Si en cambio se le da más tiempo en el tubo de dinero (quizás 10 minutos), podría ser menos frenético y más selectivo sobre elegir billetes de $100 mientras excluye billetes de $1.

De manera similar, el proceso de cristalización puede ser como la red cristalina “agarrando” solutos de la solución. Si el proceso es apresurado, los solutos pueden ser “agarrados” indiscriminadamente, y una vez incrustados en el interior del sólido quedan atrapados ya que el equilibrio entre sólido y solución ocurre solo en la superficie.

Junto con una mayor pureza, un proceso de cristalización lento también fomenta el crecimiento de cristales más grandes. La Figura 3.17 muestra la cristalización de acetanilida a partir de agua con dos velocidades diferentes. Los cristales cultivados en la Figura 3.17a se formaron mucho más rápidamente, y son más pequeños que los cristales de crecimiento más lento y mayores en la Figura 3.17b.

Figura 3.17: a) Estos cristales de acetanilida formados a partir del agua son perfectamente aceptables, pero pequeños, b) Estos cristales de acetanilida se cultivaron mucho más lentamente, y son más grandes (nota cristal indicado con la flecha).

Hay varios beneficios para los cristales más grandes. Lo más importante es que tienden a ser más puros que los cristales pequeños. También tienen una menor superficie expuesta al líquido madre, lo que hace que el lavado de los cristales sea más efectivo. Finalmente, se recolectan más fácilmente por filtración por succión (Figura 3.18), ya que cristales muy pequeños pueden atravesar o introducirse en los poros del papel de filtro, evitando que el disolvente goce fácilmente y conduciendo a cristales que son irrecuperables.