Spieghiamo cos'è la cristallizzazione e in cosa consiste questo processo chimico. Inoltre, i metodi che utilizza ed esempi di cristallizzazione.
Cos'è la cristallizzazione?
È noto come cristallizzazione a un processo chimico in cui a gas, un liquido o uno scioglimento, in un insieme di cristalli solidi. Questi cristalli sono formati da un insieme ordinato di legami molecolari rigidi che sono puri nella loro natura elementare. Per questo motivo, la cristallizzazione può essere impiegata come metodo per separare i componenti solidi da alcuni impasto omogeneo, cioè può essere usato come metodo di purificazione.
Esistono diversi metodi di cristallizzazione, che possono impiegare l'alterazione selettiva delle condizioni fisiche di temperatura o da Pressione, così come l'aggiunta di certi sostanze chimiche. La forma, la dimensione e la qualità dei cristalli così ottenuti dipenderanno dalle condizioni specifiche in cui avviene il processo e dal tempo durante il quale è consentito che avvenga.
I cristalli ottenuti da questo metodo Sono formazioni solide, dotate di uno schema di diffrazione molto ben definito (fenomeno che consiste nella deviazione di un'onda quando attraversa un ostacolo attraverso un piccolo foro e poi si propaga in tutte le direzioni dietro questo foro). A seconda delle condizioni in cui avviene la cristallizzazione e del tipo di sostanza da cristallizzare, i cristalli ottenuti avranno una colore specifico, una trasparenza specifica e una geometria definita.
I cristalli sono comuni in natura minerale e sono classificati in base alle loro proprietà in:
- Cristalli solidi. Sono i più numerosi. Ad eccezione del vetro e di alcune sostanze solide amorfe (sostanze solide in cui la loro particelle non sono ordinate, cioè mancano di forma), quasi tutta la materia solida è allo stato cristallino. Ad esempio: sale, zucchero e alcune pietre preziose.
- Cristalli luminosi. Sono considerati liquidi e sono spesso utilizzati nei display delle apparecchiature elettroniche.
- Cristalli ionici. Sono duri e fragili. I cationi e gli anioni che li compongono sono di diverse dimensioni e, in generale, questi cristalli hanno alti punti di fusione. Ad esempio: cloruro di potassio (KCl) e solfuro di zinco (ZnS).
- Cristalli covalenti. Il atomi che li compongono sono uniti da legami covalenti formare una rete tridimensionale. Ad esempio: grafite e diamante.
- Cristalli molecolari. Le sue particelle sono legate da Forze di Van der Waals (forze attrattive o repulsive tra molecole, interazioni minori di quelle corrispondenti ad a Legame chimico) e/o interazioni ponte idrogeno (attraenti interazioni tra un atomo di idrogeno legato ad un atomo elettronegativo, con un altro atomo elettronegativo che appartiene ad un'altra molecola, anche queste interazioni sono minori di quelle corrispondenti ad un legame chimico). Questi composti sono generalmente fragili e i loro punti di fusione sono inferiori a 100ºC. Ad esempio: tetrafosforo (P4) e diiodo (I2).
- Cristalli metallici. I cristalli metallici sono composti da atomi dello stesso metallo. Sono generalmente molto densi e le loro proprietà (come punto di fusione e durezza) variano a seconda del tipo di metallo. D'altra parte, questi composti Sono buoni guidatori del calore e il elettricità. Per esempio: nichel (Ni), ferro (Fe) e cobalto (Co).
Esempi di cristallizzazione
Il vapore acqueo nell'aria può cristallizzare direttamente sulle superfici fredde.
- Formazione di brina In determinate condizioni di umidità ambientale, vapore acqueo di aria può cristallizzare direttamente su superfici fredde (come vetro o metalli) e formare strutture simili a neve chiamate brina. Alcuni congelatori tendono anche a formare la brina. Questi sono cristalli di Acqua, la cui costituzione è molto regolare e molto ben formata.
- Congelare l'acqua. Il ghiaccio è acqua ghiacciata e come tale non è un cristallo. Ma durante le prime fasi di congelamento di questo liquido, è possibile vedere come emergono dendriti (cristalli in cui gli orientamenti dei cristalli sono tutti diversi) e altre strutture cristalline sommerse.
- Evaporazione dell'acqua di mare. Per ottenere cristalli di sale, oltre che acqua desalinizzata, acqua prelevata dal mare. In questo modo il liquido si trasforma in gas (vapore acqueo), lasciando i sali disciolti nel recipiente, che rimangono come cristalli salini perfetti.
- Cristalli d'argento per la fotografia. I cristalli d'argento sono utili per alcuni manufatti dell'industria cinematografica o della vecchia fotografia (non digitale, ovviamente) poiché sono sensibili al luce, questi cristalli vengono riposizionati davanti alla luce, copiando così l'impressione luminosa. Per ottenerli vengono utilizzati composti come bromuro d'argento, cloruro o ioduro.
- Cristalli di ossalato di calcio. Formati dall'accumulo di sali e calcio nei reni, questi cristalli sono solitamente dolorosi per il essere umano, e talvolta è necessario un intervento chirurgico per estrarli, poiché ostacolano la normale espulsione dell'urina. Sono sotto forma di piccole pietre scure, conosciute come calcoli renali, o anche "pietra" o "graniglia" nei reni.