3.5E: Iniciando la Cristalización

A veces, los cristales no se formarán incluso cuando una solución está sobresaturada, ya que existe una barrera cinética para la formación de cristales. A veces puede ser necesario iniciar la cristalización, por ejemplo si la solución se vuelve ligeramente turbia a medida que se enfría, o si la solución no produce cristales incluso cuando está notablemente más fría que originalmente. Los métodos descritos en esta sección deben usarse preferiblemente en soluciones que aún estén calientes, ya que iniciar la cristalización en soluciones ya frías (o frías) provocará una cristalización demasiado rápida.

Figura 3.45: a) Rascado para iniciar la cristalización de acetanilida en agua, b+c) Cristalización.

El método más fácil para iniciar la cristalización es rayar el fondo o lateral del matraz con una varilla agitadora de vidrio (Figura 3.45a), con la fuerza suficiente para que el rayado sea audible (¡pero claro no tanto que rompas el vidrio!). La cristalización a menudo comienza inmediatamente después del rayado, y las líneas pueden ser visibles mostrando crecimiento de cristales en las áreas del vidrio que fueron rayadas (Figura 3.46).

Figura 3.46: Líneas de cristales observadas en las etapas iniciales de crecimiento cristalino, originadas de donde se rayó el vidrio: a+b)\(\ce{N}\) -bromosuccinimida cristalizando en agua, c) Acetanilida cristalizando en agua.

Si bien no cabe duda de que este método funciona, existen diferencias de opinión en cuanto al mecanismo de acción. Una teoría es que el rascado inicia la cristalización al proporcionar energía a partir de las vibraciones de alta frecuencia. Otra teoría es que pequeños fragmentos de vidrio se desalojan durante el rayado que proporcionan sitios de nucleación para la formación de cristales. Otra hipótesis es que el disolvente puede evaporarse de la varilla agitadora de vidrio después de que se retire, y una mota de sólido puede caer en solución y actuar como un “cristal semilla” (ver siguiente párrafo). No se entiende bien cómo el rascado inicia la cristalización, pero está en el arsenal de “trucos” de cada químico.

Hay algunos otros métodos que se pueden usar para iniciar la cristalización cuando falla el rayado:

• Agregue un “cristal semilla”: una pequeña mota de sólido crudo guardado antes de que comenzara la cristalización, o un poco de sólido puro de una jarra de reactivo. Los cristales de siembra crean un sitio de nucleación donde los cristales pueden comenzar a crecer.
• Sumerja una varilla agitadora de vidrio en la solución sobresaturada, retírela y deje que el disolvente se evapore para producir un residuo delgado de cristales en la varilla (Figura 3.47a). Luego toque la varilla a la superficie de la solución, o revuelva la solución con la varilla para desalojar pequeños cristales de semilla.

Figura 3.47: a) Una varilla agitadora de vidrio sumergida en una solución de bencilo, y se formó sólido residual sobre la varilla después de la evaporación del disolvente etanólico, b-d) Cristalización, que comenzó después de que la varilla se agitó en la solución para desalojar los cristales de siembra.

• Si el rayado y los cristales de siembra no inician la cristalización, es posible que haya demasiado disolvente presente que el compuesto permanezca completamente soluble (Figura 3.48). Para probar si este es el caso, devuelva la solución a ebullición y reduzca el volumen de disolvente, quizás a la mitad (Figura 3.48c). Permita que la solución reducida se enfríe y vea si se forma un sólido. Si lo hace (Figura 3.48d), la cantidad de disolvente fue definitivamente el problema, y se pueden experimentar volúmenes de disolvente para lograr el mejor crecimiento de cristales.

Figura 3.48: a) No se formaron cristales cuando se enfriaron, b+c) Reducción del volumen de disolvente en un baño de vapor, d) Después se formaron cristales cuando se enfriaron.

• Use un baño de temperatura más baja para tratar de fomentar la formación de cristales. Un baño de agua salada con hielo\(\left( -10^\text{o} \text{C} \right)\) o un congelador químico son algunas opciones.